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発明の名称 膜ろ過装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−211422
公開日 平成10年(1998)8月11日
出願番号 特願平9−14182
出願日 平成9年(1997)1月28日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】川合 誠 (外1名)
発明者 三木 康平 / 佐藤 三生男 / 大熊 那夫紀
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 (a)水平に、かつ、回転自在に支持され、被処理水に浸漬させられた複数の膜モジュールと、(b)該各膜モジュールの下方に、所定の距離を置いて形成された複数の噴射口と、(c)前記各膜モジュールを同じ方向に回転させる駆動手段とを有するとともに、(d)前記各膜モジュールは、シャフト、及び一部が互いに重ねられて噛合領域を形成する複数の膜エレメントから成り、(e)前記噴射口は、被処理水とガスとを混合させて形成された気液混合物を噴射することを特徴とする膜ろ過装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、膜ろ過装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、生物処理汚泥、凝集処理汚泥等の懸濁物質を含む廃液を処理したり、水中の有価物を回収したりするための膜ろ過装置においては、精密ろ過膜、限外ろ過膜等の膜エレメントが使用される。この場合、前記廃液、有価物を含有する水等の被処理水を処理槽に供給し、該処理槽内の被処理水に前記膜エレメントを浸漬(せき)し、該膜エレメントによって被処理水をろ過するようにしている(特公平1−38559号公報参照)。
【0003】図2は従来の膜ろ過装置の縦断面図、図3は従来の膜ろ過装置の横断面図である。図において、11は処理槽であり、該処理槽11の上端からラインL1を介して被処理水が供給され、処理槽11の下端からラインL2を介して被処理水が排出される。また、14は一端が閉鎖された中空のシャフトであり、該シャフト14はベアリング15、16によって処理槽11に対して回転自在に支持される。
【0004】そして、前記シャフト14には、軸方向に複数の円板状の膜エレメント18が固定され、該各膜エレメント18は被処理水に浸漬される。また、前記各膜エレメント18の膜には、外側に数〔m〕の水頭の低い圧力が加えられるか、又は内側に数〔m〕の水頭の低い吸引力が加えられるようになっている。なお、25は沈澱(でん)汚泥である。
【0005】前記構成の膜ろ過装置において、ラインL1を介して被処理水が処理槽11に供給されると、前記膜エレメント18の膜の外側に加えられる圧力又は膜の内側に加えられる吸引力によって、被処理水中の水だけが膜を透過し、透過水となってシャフト14内の空間及びラインL3を介して排出される。一方、被処理水中の懸濁物質、有価物等は被処理水と共にラインL2を介して排出される。
【0006】また、前記シャフト14は図示しない駆動手段と連結され、該駆動手段を駆動することによって、シャフト14と膜エレメント18とが被処理水中で回転させられる。そして、前記各膜エレメント18間にガス吐出管21が配設され、該ガス吐出管21に複数のノズル22が形成されるとともに、ラインL4を介して図示しないガス供給源からガス吐出管21に空気等のガスが供給され、ノズル22から処理槽11内に噴射される。
【0007】したがって、膜エレメント18の回転に伴って被処理水の剪(せん)断流が発生させられるとともに、ノズル22から噴射させられたガスが各膜エレメント18の膜の表面に衝突するので、被処理水中の懸濁物質、有価物等が固形物として膜の表面に付着するのを抑制することができるだけでなく、膜の表面に付着した固形物を除去することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の膜ろ過装置においては、各膜エレメント18間にガス吐出管21が配設されるので、該ガス吐出管21が配設される分だけピッチpが大きくなってしまう。したがって、膜ろ過装置を小型化することができないだけでなく、被処理水の剪断流を効果的に発生させることができない。
【0009】また、ガスだけが処理槽11に供給されるので、膜エレメント18の表面に到達する被処理水の量が不均一になるだけでなく、被処理水中の固形物の濃度が不均一になってしまう。したがって、前記固形物によって各膜エレメントに与えられる負荷が不均一になり、膜ろ過装置の全体のろ過性能を安定させることができない。
【0010】本発明は、前記従来の膜ろ過装置の問題点を解決して、小型化することができ、被処理水の剪断流を効果的に発生させることができるとともに、ろ過性能を安定させることができる膜ろ過装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の膜ろ過装置においては、水平に、かつ、回転自在に支持され、被処理水に浸漬させられた複数の膜モジュールと、該各膜モジュールの下方に、所定の距離を置いて形成された複数の噴射口と、前記各膜モジュールを同じ方向に回転させる駆動手段とを有する。
【0012】そして、前記各膜モジュールは、シャフト、及び一部が互いに重ねられて噛(し)合領域を形成する複数の膜エレメントから成る。また、前記噴射口は、被処理水とガスとを混合させて形成された気液混合物を噴射する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態における膜ろ過装置の横断面図、図4は本発明の実施の形態における膜ろ過装置の縦断面図である。図において、31は処理槽であり、該処理槽31の底に複数の噴射口32が形成され、該噴射口32と連結されたラインL11を介して、被処理水と空気、酸素、窒素等のガスとの気液混合物が噴射口32に供給され、処理槽31内に噴射させられる。そのために、ラインL11上に図示しない混合部が形成され、該混合部に、図示しないガス供給源からガスが、図示しない被処理水供給源から被処理水がそれぞれ供給される。そして、被処理水及びガスは、前記混合部において混合され、被処理水中に多数の気泡が形成された気液混合物になって噴射口32に供給される。また、前記処理槽31の被処理水の液面レベルの位置に排出口33が形成され、該排出口33と連結されたラインL12を介して被処理水が排出される。
【0014】なお、前記気液混合物に代えてガスだけを噴射口32から噴射することもできる。この場合、被処理水は処理槽31の別の箇所から供給される。そして、一端が閉鎖された2本の中空のシャフト35、36が水平に、かつ、互いに平行に配設され、処理槽31に対して回転自在に支持される。また、各シャフト35、36には、軸方向に複数の円板状の膜エレメント38、39がそれぞれ固定され、前記シャフト35及び膜エレメント38によって膜モジュール51が、前記シャフト36及び膜エレメント39によって膜モジュール52が形成される。なお、各膜モジュール51、52は、いずれも被処理水に浸漬される。
【0015】そして、前記各膜エレメント38、39の膜には、外側に数〔m〕の水頭の低い圧力が加えられるか、又は内側に数〔m〕の水頭の低い吸引力が加えられるようになっている。さらに、膜エレメント38、39は一部が互いに重ねられ、膜エレメント38、39が交互に隣接する噛合領域AR1、膜エレメント38同士が隣接する非噛合領域AR2、膜エレメント39同士が隣接する非噛合領域AR3がそれぞれ形成される。
【0016】また、前記シャフト35、36は、処理槽31を貫通して延び、処理槽31外の部分に固定された歯車40を介して図示しない駆動手段と連結され、該駆動手段を駆動することによって、各膜モジュール51、52はいずれも図1における時計回りに回転させられる。前記構成の膜ろ過装置において、前記各膜モジュール51、52を回転させると、前記各膜エレメント38、39の膜の外側に加えられる圧力又は膜の内側に加えられる吸引力によって、被処理水中の水だけが膜を透過し、透過水となってシャフト35、36内の空間及びラインL13を介して排出される。
【0017】そして、ラインL11を介して前記気液混合物が噴射口32から処理槽31内に噴射されると、前記各噴射口32が前記各膜モジュール51、52の下方に形成されているので、前記気液混合物は、前記噛合領域AR1における膜エレメント38、39間、非噛合領域AR2の各膜エレメント38間、及び非噛合領域AR3の各膜エレメント39間を通って処理槽31内を上昇する。
【0018】したがって、各膜モジュール51、52の回転に伴って被処理水の剪断流が発生させられるとともに、処理槽31内を上昇する気液混合物中のガスが各膜エレメント38、39の膜の表面に衝突するので、被処理水中の懸濁物質、有価物等が固形物として膜の表面に付着するのを抑制することができるだけでなく、膜の表面に付着した固形物を除去することができる。
【0019】この場合、前記噴射口32から噴射させられた気液混合物が、前記噛合領域AR1及び非噛合領域AR2、AR3に均等に分散するように、噴射口32は、膜モジュール51、52の下端との間に所定の距離Hを置いて形成される。なお、本実施の形態において、距離Hは100〜200〔mm〕にされる。また、各噴射口32間の距離Wは、前記膜モジュール51、52の下端におけるガスの分散幅に対応させて設定される。本実施の形態においては、膜エレメント38及び膜エレメント39の約7枚分に相当する距離に設定される。
【0020】このように、前記噴射口32が各膜モジュール51、52の下方に配設されるので、膜エレメント38のピッチ及び膜エレメント39のピッチを小さくすることができる。したがって、膜ろ過装置を小型化することができるだけでなく、被処理水の剪断流を効果的に発生させることができる。また、噴射口32から噴射された気液混合物は分散しながら上昇し、噛合領域AR1及び非噛合領域AR2、AR3に到達するが、膜モジュール51、52がいずれも同じ方向に回転させられるので、噛合領域AR1における膜エレメント38の膜の表面と膜エレメント39の膜の表面とは互いに逆方向に移動させられる。
【0021】したがって、前記気液混合物は、噛合領域AR1において激しく攪拌(かくはん)されるので、被処理水の剪断流の速度が高くなるだけでなく、ガスが膜に衝突するときの衝撃力が大きくなる。さらに、前記噛合領域AR1においては、各膜エレメント38、39の膜は互いに逆方向に移動させられるので、隣接する膜エレメント38、39間の間隙(げき)において被処理水の循環流が形成される。したがって、前記間隙にガスが到達すると、ガスは、被処理水の循環流に乗って循環させられ、前記間隙に長時間滞留し、膜の表面に繰り返し衝突する。
【0022】その結果、被処理水中の固形物が膜の表面に付着するのを一層抑制することができるだけでなく、膜の表面に付着した固形物を一層除去することができる。また、被処理水とガスとを気液混合物の状態で処理槽31に供給するようになっているので、膜エレメント38、39の膜の表面に到達する被処理水の量が均一になるだけでなく、被処理水中の固形物の濃度が均一になる。したがって、前記固形物によって各膜エレメント38、39に与えられる負荷が均一になるので、膜ろ過装置の全体のろ過性能を安定させることができる。
【0023】しかも、前記固形物が各膜エレメント38、39に偏在して付着することがなくなるので、膜が局部的に閉塞(そく)するのを防止することができる。なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0024】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、膜ろ過装置においては、水平に、かつ、回転自在に支持され、被処理水に浸漬させられた複数の膜モジュールと、該各膜モジュールの下方に、所定の距離を置いて形成された複数の噴射口と、前記各膜モジュールを同じ方向に回転させる駆動手段とを有する。
【0025】そして、前記各膜モジュールは、シャフト、及び一部が互いに重ねられて噛合領域を形成する複数の膜エレメントから成る。また、前記噴射口は、被処理水とガスとを混合させて形成された気液混合物を噴射する。この場合、前記各膜モジュールを被処理水中で回転させると、前記各膜エレメントの膜の外側に加えられる圧力又は膜の内側に加えられる吸引力によって、被処理水中の水だけが膜を透過し、透過水となって排出される。
【0026】そして、気液混合物が処理槽内に噴射されると、前記各噴射口が前記各膜モジュールの下方に形成されているので、前記気液混合物は各膜エレメント間を通って処理槽内を上昇する。したがって、膜モジュールの回転に伴って被処理水の剪断流が発生させられるとともに、処理槽内を上昇する気液混合物中のガスが各膜エレメントの膜の表面に衝突するので、被処理水中の懸濁物質、有価物等が固形物として膜の表面に付着するのを抑制することができるだけでなく、膜の表面に付着した固形物を除去することができる。
【0027】また、前記噴射口が各膜モジュールの下方に配設されるので、膜エレメントのピッチを小さくすることができる。したがって、膜ろ過装置を小型化することができるだけでなく、被処理水の剪断流を効果的に発生させることができる。そして、噴射口から噴射された気液混合物は分散しながら上昇し、噛合領域に到達するが、前記膜モジュールがいずれも同じ方向に回転させられるので、噛合領域における各膜エレメントの膜は互いに逆方向に移動させられる。
【0028】このとき、被処理水と気液混合物とは、噛合領域において激しく攪拌されるので、被処理水の剪断流の速度が高くなるだけでなく、気液混合物が膜に衝突するときの衝撃力が大きくなる。さらに、前記噛合領域においては、各膜エレメントの膜は互いに逆方向に移動させられるので、隣接する膜エレメント間の間隙において被処理水の循環流が形成される。したがって、前記間隙に気液混合物が到達すると、気液混合物は、被処理水の循環流に乗って循環させられ、前記間隙に長時間滞留し、膜の表面に繰り返し衝突する。
【0029】その結果、被処理水中の固形物が膜の表面に付着するのを一層抑制することができるだけでなく、膜の表面に付着した固形物を一層除去することができる。しかも、被処理水とガスとが気液混合物の状態で処理槽に供給されるようになっているので、膜エレメントの膜の表面に到達する被処理水の量が均一になるだけでなく、被処理水中の固形物の濃度が均一になる。したがって、前記固形物によって各膜エレメントに与えられる負荷が均一になるので、膜ろ過装置の全体のろ過性能を安定させることができる。
【0030】しかも、前記固形物が各膜エレメントに偏在して付着することがなくなるので、膜が局部的に閉塞するのを防止することができる。




 

 


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