特許 6164216 エレメントユニット、分離膜モジュール、分離膜エレメントの着脱方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6164216

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】エレメントユニット、分離膜モジュール、分離膜エレメントの着脱方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20170710BHJP

   B01D 69/06 20060101ALI20170710BHJP

   B01D 63/08 20060101ALI20170710BHJP

   B01D 63/00 20060101ALI20170710BHJP

   B01D 65/00 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/44 A

   B01D69/06

   B01D63/08

   B01D63/00 510

   B01D65/00

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-524796(P2014-524796)

(86)(22)【出願日】2013年7月8日

(86)【国際出願番号】JP2013068639

(87)【国際公開番号】WO2014010554

(87)【国際公開日】20140116

【審査請求日】2016年6月6日

(31)【優先権主張番号】特願2012-154336(P2012-154336)

(32)【優先日】2012年7月10日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2012-167617(P2012-167617)

(32)【優先日】2012年7月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100066865

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 信一

(74)【代理人】

【識別番号】100066854

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 賢照

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(74)【代理人】

【識別番号】100117938

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 謙二

(74)【代理人】

【識別番号】100138287

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 功

(72)【発明者】

【氏名】北中 敦

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 泰治

(72)【発明者】

【氏名】古野 修治

(72)【発明者】

【氏名】尾高 善文

(72)【発明者】

【氏名】間谷 聖子

(72)【発明者】

【氏名】安東 秀明

【審査官】 天野 皓己

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／１２２８３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開平０４−０２６０８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２００８／１１７７８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−０３１８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２８０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５０８１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００２３２０７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００ − ７１／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、
透過側の面が互いに対向するように配置された２枚の分離膜と前記分離膜間に設けられた集水流路とを有する分離膜対、および前記分離膜の周縁部において分離膜間を封止する封止部を含む複数の分離膜エレメントと、
前記シャフトに前記分離膜エレメントを懸架する懸架部と、
前記集水流路と前記分離膜エレメントの外部とを連通する集水ノズルを備え、
前記分離膜エレメントは、前記分離膜対の互いに対向する透過側の面の両方に接着芯地を介して接着する、ドット状、線状、または格子状の樹脂部を備え、
該樹脂部により前記分離膜間に所定の間隙を確保したものであり、
前記分離膜は略四角形の平膜であり、前記分離膜対の四隅において、前記集水流路よりも前記分離膜の面方向において外側に、前記シャフトが貫通可能な孔が設けられ該孔が前記懸架部として機能する、或は、前記シャフトが懸架可能な突出部または切り欠き部が設けられており、前記突出部または前記切り欠き部が前記懸架部として機能する
ことを特徴とするエレメントユニット。

【請求項2】

前記シャフトは、複数の単位シャフトを備える
請求項１に記載のエレメントユニット。

【請求項3】

前記シャフトは、隣接する前記単位シャフト同士を接続するシャフトジョイントをさらに備える
請求項２に記載のエレメントユニット。

【請求項4】

前記シャフトは前記懸架部を貫通するように設けられており、
前記分離膜エレメントは、前記シャフトの前記懸架部に対する抜き差しにより、前記シャフトに対して着脱可能である
請求項１〜３のいずれかに記載のエレメントユニット。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載のエレメントユニットと、
前記エレメントユニットを出し入れ可能に収容する筐体と、
前記筐体の下方に配置され、前記エレメントユニットにエアを供給するエアレーションブロックと、
を備える分離膜モジュール。

【請求項6】

前記筐体は、上面または側面の少なくとも一方に、前記エレメントユニットを出し入れ可能な開口部を有する
請求項５に記載の分離膜モジュール。

【請求項7】

前記懸架部を貫通するように設けられた前記シャフトを備える請求項５または６に記載の分離膜モジュールにおいて、前記分離膜エレメントを着脱する方法であって、
前記シャフトをスライドさせて前記懸架部から抜き差しすることにより、前記分離膜エレメントを前記分離膜モジュールから着脱することを特徴とする分離膜エレメントの着脱方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飲料水製造、浄水処理、廃水処理などの水処理分野、食品工業分野に好適な分離膜モジュールおよび分離膜モジュールユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、平膜状や中空糸膜状の分離膜は、水処理分野および食品工業分野に使われるようになってきている。例えば分離膜を配設した膜エレメント、およびこの膜エレメントを複数配置した膜モジュールが水浄化処理装置に使用されている。分離膜には、その孔径や分離機能の点から、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、正浸透膜などがある。これらの膜は、例えば海水、かん水または有害物を含んだ水などからの飲料水の精製、工業用超純水の製造、排水処理、および有価物の回収などに用いられている。膜は、目的とする分離成分及び分離性能によって使い分けられている。

【0003】

また、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）は、活性汚泥槽に分離膜を浸漬し、活性汚泥と処理水を膜で分離する処理方法である。ＭＢＲは、省スペースで、良好な水質が得られるため、国内では小規模な施設を中心に、新設の多い海外では１０万ｍ³／ｄａｙを超える大規模な施設に導入が進められている。

【0004】

特許文献１〜３では、様々な構成の分離膜エレメントが提案されている。
特許文献４では、平膜で形成された袋である複数の膜エレメントを備える膜モジュールが記載されている。複数の膜エレメントは、膜エレメントに取り付けられた輪によって、直方体形状の枠に、互いに並行になるように並べられている。枠は、沈降槽の壁等に固定される。各膜エレメントには、透過液の流出孔として分離膜および流路材を貫通する孔が設けられている。隣り合う膜エレメント同士は、それぞれの流出孔に接続する筒状の結合部材によって連結されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２００８／１１７７８３号

【特許文献2】日本国特開２０００−１１７０６７号公報

【特許文献3】日本国特表２０１１−５１９７１６号公報

【特許文献4】米国特許第７，８９２，４３０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献４に開示された膜モジュールでは、上述したように、隣り合う膜エレメント同士が結合部材で連結されている。いわば、この文献では、連続する透過液の流路が、複数の膜エレメントを貫通しそれぞれの膜エレメントを固定している。このようにエレメント同士が連結された状態では、一部のエレメントのみを取り出すことは難しい。よって、複数の膜エレメントのうちの一部が破損した場合も、一つなぎになった膜エレメント全体（つまり１個の膜モジュール）を交換する必要がある。

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、分離膜モジュールを構成する膜エレメントの一部に故障が生じたとき、そのメンテナンス、すなわち故障した膜エレメントの交換または取り出しを容易にするエレメントユニットおよびそれからなる分離膜モジュールを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、かかる課題を解決するため、以下の構成を有するものである。

【0009】

（１）シャフトと、透過側の面が互いに対向するように配置された２枚の分離膜と前記分離膜間に設けられた集水流路とを有する分離膜対、および前記分離膜の周縁部において
分離膜間を封止する封止部を含む複数の分離膜エレメントと、
前記シャフトに前記分離膜エレメントを懸架する懸架部と、
前記集水流路と前記分離膜エレメントの外部とを連通する集水ノズルルを備え、
前記分離膜エレメントは、前記分離膜対の互いに対向する透過側の面の両方に接着芯地を介して接着する、ドット状、線状、または格子状の樹脂部を備え、
該樹脂部により前記分離膜間に所定の間隙を確保したものであり、
前記分離膜は平膜であり、前記分離膜対において、前記集水流路よりも前記分離膜の面方向において外側に、前記シャフトが貫通可能な孔が設けられており、前記孔が前記懸架部として機能する、或は、前記シャフトが懸架可能な突出部または切り欠き部が設けられており、前記突出部または前記切り欠き部が前記懸架部として機能すると共に、
前記分離膜が略四角形であり、前記貫通孔が前記分離膜対の四隅に設けられている
ことを特徴とするエレメントユニット。
（２） 前記シャフトは、複数の単位シャフトを備える
上記（１）に記載のエレメントユニット。
（３） 前記シャフトは、隣接する前記単位シャフト同士を接続するシャフトジョイントをさらに備える
上記（２）に記載のエレメントユニット。
（４） 前記シャフトは前記懸架部を貫通するように設けられており、
前記分離膜エレメントは、前記シャフトの前記懸架部に対する抜き差しにより、前記シャフトに対して着脱可能である
上記（１）〜（３）のいずれかに記載のエレメントユニット。
（５） 上記（１）〜（４）のいずれかに記載のエレメントユニットと、
前記エレメントユニットを出し入れ可能に収容する筐体と、
前記筐体の下方に配置され、前記エレメントユニットにエアを供給するエアレーションブロックと、
を備える分離膜モジュール。
（６） 前記筐体は、上面または側面の少なくとも一方に、前記エレメントユニットを出し入れ可能な開口部を有する
上記（５）に記載の分離膜モジュール。
（７） 前記懸架部を貫通するように設けられた前記シャフトを備える上記（５）または（６）に記載の分離膜モジュールにおいて、前記分離膜エレメントを着脱する方法であって、
前記シャフトをスライドさせて前記懸架部から抜き差しすることにより、前記分離膜エレメントを前記分離膜モジュールから着脱することを特徴とする分離膜エレメントの着脱方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明のエレメントユニットでは、分離膜エレメントがシャフトに懸架され、かつ個々の分離膜エレメントに設けられた集水ノズルが、分離膜エレメントの集水流路と分離膜エレメントの外部とを連通する。つまり、分離膜エレメントはそれぞれ互いに独立している。よって、一部の分離膜エレメントのみを容易に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１（ａ）（ｂ）は本発明のエレメントユニットを構成する分離膜エレメントの実施形態の一例を模式的に示す断面図であり、図１（ａ）は厚さ中心で膜表面と平行に切断した断面図、図１（ｂ）は厚さ方向に切断した断面図である。

【図2】図２は本発明のエレメントユニットを構成する分離膜エレメントの他の実施形態の一例を示す図１（ａ）に相当する断面図である。

【図3】図３（ａ）（ｂ）は本発明で使用する集水ノズルの実施形態の一例を示す概要図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図である。

【図4】図４（ａ）（ｂ）は本発明のエレメントユニットを構成する分離膜エレメントのさらに他の実施形態の一例を示す概要図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）（ｂ）に記載の分離膜エレメントを交互に配列したエレメントユニットの実施形態を上から見た概要図である。

【図5】図５（ａ）は本発明のエレメントユニットを構成する分離膜エレメントのさらに他の実施形態の一例を示す概要図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に記載の分離膜エレメントを使用したエレメントユニットの実施形態の一例を示す概要図である。

【図6】図６は本発明のエレメントユニットを構成する分離膜エレメントの実施形態の他の一例を示す断面図である。

【図7】図７（ａ）（ｂ）は本発明のエレメントユニットを構成する分離膜エレメントにおける端部の実施形態の他の一例を示す断面図である。

【図8】図８（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明のエレメントユニットを構成するシャフトによる固定部の実施形態の他の一例を部分拡大して示す概略断面図である。

【図9】図９は本発明の分離膜モジュールの実施形態の一例を示す斜視図である。

【図10】図１０（ａ）は本発明のエレメントユニットの実施形態の一例を模式的に示す斜視図であり、図１０（ｂ）はエレメントユニットを構成するシャフトの一例を別の方向から見た斜視図である。

【図11】図１１（ａ）は図９に示した分離膜モジュールの正面図、図１１（ｂ）は側面図である。

【図12】図１２（ａ）（ｂ）は本発明の分離膜モジュールユニットの実施形態の一例を示す正面図であり、図１２（ａ）は分離膜モジュールを２基連接させたユニット、図１２（ｂ）は分離膜モジュールを３基連接させたユニットである。

【図13】図１３は本発明の分離膜モジュールの実施形態の他の一例を示す斜視図である。

【図14】図１４は本発明のエレメントユニットの実施形態の一例を示す斜視図である。

【図15】図１５は本発明の分離膜モジュールを構成する筐体溝ガイド部の一例を部分拡大して示す斜視図である。

【図16】図１６は本発明の分離膜モジュールの実施形態のさらに他の一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

〔分離膜エレメント〕
本発明において、エレメントユニットは、複数の分離膜エレメントを有する。その分離膜エレメントは、平膜構造をしたエレメントであって、透過側の面同士が対向するように分離膜を貼りあわせるに際し、膜の周縁部の一部に集水部を設け、かつ集水部以外の周縁部を封止している。封止した周縁部よりも内側の分離膜の透過側表面領域に、樹脂部を配置し、この樹脂部で両側の分離膜の一部を接着させた構造を有する。

【0013】

図１（ａ）（ｂ）は分離膜エレメントの実施形態を例示する断面図であり、図１（ａ）は分離膜複合体の厚さ中心で膜表面と平行に切断した平面視の断面、図１（ｂ）は厚さ方向の断面を模式的に説明するものである。

【0014】

図１（ａ）（ｂ）において、分離膜エレメント１は、封止部２、集水部３、ドット状の樹脂部４、集水流路５、分離膜６を有する。分離膜エレメント１は、２枚の分離膜６，６からなる分離膜対で構成される。分離膜６，６は、その透過側の面が互いに向き合い、所定の間隙をあけるように配置される。この間隙の周囲（周縁部）は封止されて封止部２を形成し、この周縁部より内側の分離膜６，６間の一部が樹脂部４により繋がれる。

【0015】

すなわち２枚の分離膜６，６は、所定の間隙を確保するように、その膜表面の一部が樹脂部４により接着される。分離膜６，６の間に形成された所定の間隔は、膜を透過した水が通る流路、すなわち集水流路５となり、ここを通った水は集水部３に集水され、ここから分離膜エレメント１の外部へ取り出される。集水部３を周縁部に配置することにより、ろ過機能を有する分離膜の面積を損なうことがない。

【0016】

分離膜エレメント１の周囲（周縁部）は接着樹脂、熱溶着、超音波溶着等の方法により封止され、封止部２を構成する。膜周縁部の一部には集水部３が設けられ、この集水部３は封止されない。

【0017】

ここで、周縁部における封止とは、接着、圧着、溶着、融着、折り畳み等によって、分離膜エレメントの外部の供給水（被処理水）が、分離膜エレメントの内部に周縁部から直接流入しないようにすること（つまり供給水が分離膜を透過すること以外の経路で流入しないようにすること）である。同時に、分離膜を透過した透過水が、集水部３を除き、分離膜エレメントの外部に漏れないようにすることである。

【0018】

なお、対を形成する分離膜６は、独立した２枚の分離膜の対向する縁部を封止したものでもよいし、折り畳まれた１枚の分離膜の対向する縁部を封止したものでもよい。

【0019】

樹脂部４が両方の分離膜の一部を接着する構成とは、分離膜対において、樹脂部４が、一方の分離膜６の透過側面およびそれに対向する他方の分離膜６の透過側面の両方に接着する構成を指す。すなわち、分離膜対において、一方の分離膜は他方の分離膜に、樹脂部を介して固定される。

【0020】

また「内側」は、分離膜６の透過側表面のうち周縁を除いた表面をいう。特に、分離膜が上述のとおり袋状膜を形成している場合、封止部分で囲まれた部分が「内側」に相当する。分離膜６とは、分離膜表面に供給される流体中の成分を分離し、分離膜を透過した透過流体を得るものであれば限定されない。分離膜としては、例えば、分離機能層、多孔性支持層、基材を備えることができる。

【0021】

分離膜６の透過側の面が基材で構成されるとき、基材の中に、樹脂部４の樹脂の成分が含浸していてもよい。分離膜の透過側の基材に樹脂を配置し、分離膜の分離機能層表面から加熱すると、分離膜の透過側から機能層面に向かって、樹脂の含浸が進行する。このように含浸が進行するに従い樹脂と基材との接着が強固となる。このため製造された分離膜エレメント１を洗浄するとき、薬液により透過側から洗浄しても分離膜対の間が剥離し難くなる。

【0022】

分離膜エレメント１において、分離膜６の透過側に所定の間隙を確保することにより、分離膜６を透過した透過水の流動抵抗を小さくすることができる。通常、分離膜エレメントにおいて分離膜６の透過側にスペーサ等の部材を設けないと、分離膜の透過側同士が密着するので、透過水の流動抵抗が大きくなり、その結果透過水の水量が低下する。分離膜エレメント１は、このようなスペーサ等の部材を配置せずに、分離膜間に間隙を確保し透過水の流動抵抗を小さくする。

【0023】

分離膜６，６間の透過側の間隙は、５０μｍ以上５０００μｍ以下の範囲が好ましい。分離膜の間隙が、５０００μｍ以下であることで、水処理運転中のエアレーション操作時において気泡が膜面に衝突する衝撃が緩和されるので、膜の破損が抑制される。また、分離膜の間隙が、５０μｍ以上であることで、向かい合う透過側の膜面の間に広い空間が確保されるので、透過水の流動抵抗が低減され、その結果、透過水の水量が増大する。分離膜の間隙は、さらに好ましくは５００μｍ以上３０００μｍ以下の範囲である。

【0024】

なお、ネットなどの流路材を透過側内側に挟み込み流路を確保することはできるが、分離膜と流路材とが固定されていないため薬液による透過側からの洗浄では、分離膜に透過側からかかる圧力によって、分離膜で形成された袋が膨らみ、分離膜６が破損するおそれがある。分離膜６，６間に樹脂部４を介在させて接着することにより、このような破損を防ぎ薬液による透過側の洗浄も可能になる。

【0025】

分離膜６の面積に対する樹脂部の面積割合は、小さいと薬液による透過側からの洗浄で分離膜が剥がれる恐れがあり、また、大きくなると、樹脂により流路を阻害し透過水の水量が低下する。そのため、内側の樹脂部の面積割合は、１％以上７０％以下の範囲が好ましい。さらに好ましくは１０％以上５０％以下の範囲である。

【0026】

樹脂部４の形状は特に限定されるものではなく、分離膜に投影した形状として円形、多角形、不定形などのドット状、或いは直線、曲線、波線、ジグザグなどの線状、さらに格子状に形成することができる。また、ドット状の樹脂の配置は格子点状、千鳥配列状など特に限定されない。内側の樹脂部の形状および配置を調整することにより、要求される分離特性や透過性能の条件を満足するように、分離膜エレメントを設計することができる。樹脂部の分離膜６への投影像は、不連続であることが好ましい。つまり、１枚の分離膜に、分離膜の平面方向において、２つ以上の樹脂部が間隔をおいて配置されることが好ましい。より具体的には、分離膜６の透過側表面の内側部分において、５ｃｍ四方あたり１個以上、５個以上、または１０個以上の樹脂部が設けられることが好ましい。また、５ｃｍ四方あたり１００個以下、５０個以下、または３０個以下の樹脂部が設けられることが好ましい。

【0027】

封止部２および内側の樹脂部４を構成する成分としては特に限定されないが、耐薬品性の点で、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンや共重合ポリオレフィンなどが好ましく、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などのポリマーも選択できる。ただし、熱可塑性重合体であれば成形が容易であるため、樹脂の形状を均一にできる。融点が高い熱可塑性重合体であると、分離膜に樹脂を接着させるときに分離機能層を溶かしてしまうおそれがあり、溶融温度が低すぎると運転中に分離膜の内側が剥がれるおそれがある。そのため、樹脂としては、融点が８０℃〜２００℃の範囲の熱可塑性重合体が好ましい。

【0028】

分離膜６に、封止部２および樹脂部４を接着させる方法は特に限定されないが、処理温度や選択する樹脂の種類を変更することで、要求される分離特性や透過性能の条件を満足できるように自由に樹脂の形状を調整することができる。

【0029】

なお、封止部２および樹脂部４には、同じ樹脂が適用されてもよいし、異なる樹脂が適用されてもよいし、また、封止部２は樹脂を用いず分離膜同士を直接溶着してもよい。

【0030】

なお、分離膜６を上記方法で接着することにより、接着剤が接着芯地の効果を担い、分離膜６に適度な柔軟性と剛性を与えていることも本発明における重要なポイントである。このため接着具合とともに、分離膜６の柔軟性と剛性の観点から、樹脂部の間隔、形状や材質を選択することも、状況によっては必要である。

【0031】

本発明において、分離膜は、平膜状の分離膜であり、好ましくは不織布ベースの基材の上に分離機能層を製膜したものである。

【0032】

分離膜の分離機能層の厚みは、薄すぎるとひび割れなどの欠陥が生じ、ろ過性能が落ちる場合があり、厚すぎると透水量が低下することがあるので、通常０．００１〜０．５ｍｍ（１μｍ〜５００μｍ）、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍ（５０μｍ〜２００μｍ）の範囲で選定することが好ましい。

【0033】

分離機能層としては、孔径制御、耐久性の点で架橋高分子が好ましく使用され、成分の分離性能の点で多孔性支持層上に、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させてなる分離機能層、有機無機ハイブリッド機能層などが積層された膜を好適に用いることができる。また、セルロース膜、ポリフッ化ビニリデン膜、ポリエーテルスルホン膜、ポリスルホン膜のような多孔性支持層であって、分離機能と支持体機能との両方を有する膜を用いることもできる。つまり、分離機能層と多孔性支持層とが、単一の層で実現されてもよい。

【0034】

本発明において分離膜としては、好ましくは基材と分離機能層とからなり、特に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる分離機能層が形成された分離膜を用いるとよい。ここで、基材と分離機能層との間には、当該分離機能層を構成する樹脂と基材とが混在する層が介在していることが好ましい。基材表面から内部にポリフッ化ビニリデン系ブレンド樹脂が入り込むことで、いわゆるアンカー効果によって分離機能層が基材に堅固に定着され、分離機能層が基材から剥がれるのを防止できるようになる。分離機能層は、基材に対して、片面に偏って存在しても構わないし、また、両面に存在しても構わない。分離機能層は、基材に対して、対称構造であっても、非対称構造であっても構わない。また、分離機能層が基材に対して両面に存在している場合には、両側の分離機能層が、基材を介して連続的であっても構わないし、不連続であっても構わない。

【0035】

分離機能層と基材で形成された分離膜において、基材は、分離機能層を支持して分離膜に強度を与える機能をもつ。基材を構成する材質としては、有機基材、無機基材等、特に限定されないが、軽量化しやすい点から、有機基材が好ましい。有機基材としては、セルロース繊維、セルローストリアセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維からなる織編物や不織布があげられる。なかでも、密度の制御が比較的容易な不織布が特に好ましい。

【0036】

分離膜６としては、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜のいずれにも適用することができる。また、分離対象物質の大きさに応じて適当な一種以上の膜を選択、組み合わせればよいが、下廃水処理用としては特に限外ろ過膜、精密ろ過膜が好ましい。

【0037】

なお、分離膜６を透過した水は、集水流路５を通って集水部３に集められ、集水部３に取り付けられた集水ノズル７を経由して分離膜エレメントの系外に取り出される。集水部から透過水を容易かつ確実に取り出すため、集水部に中空状の集水ノズルを配置することが好ましい。

【0038】

図２に、分離膜エレメント１と集水ノズル７を並べて示す。また図３には、集水ノズル７の平面図（ａ）および正面図（ｂ）を示す。

【0039】

図２に示すように、膜周縁の封止部２の一部に集水部３が設けられ、この集水部３に集水ノズル７が配置される。上述した通り集水部３は封止されておらず、集水ノズル７を取り付けた後、封止される。集水ノズル７は、集水流路５と分離膜エレメント１の外部とを連通する。集水ノズル７の設置に必要な幅等は、取り付ける集水ノズル７の大きさや分離膜エレメント１の大きさ等から総合的に判断して決めれば良いが、通常は集水ノズル７の筒状部の直径として０．３ｃｍから３ｃｍ程度である。集水ノズル７は、分離膜エレメント１から透過水を取り出す目的が達成されるのであれば、特に構造、材質など限定されるものではなく、例えば樹脂製のチューブを用いることができる。

【0040】

図３（ａ）（ｂ）は、本発明で使用する集水ノズルの実施形態の一例である。集水ノズル７は、上部および下部の中空部材により構成されている。集水ノズル７の下部は２枚の湾曲面を中空になるように配置し、その下方を開放し上方を略平面で閉じるとともに、この上方の平面の略中央に開口を有し、この開口に断面形状が円形または楕円状である筒状部（上部中空部材）を接続し構成されている。集水ノズル７を図３に示すような形状にすることにより、分離膜エレメント１の集水部３への取り付けに伴う皺を発生させないで、集水ノズル７と封止部２とを封止させることが可能である。封止の方法としては、熱溶着による方法、接着剤を使用する方法などが考えられるが、封止方法は特に限定されるものではない。封止をより確実なものとするため、熱溶着と接着剤を併用する方法も考えられる。取り付け部分の形状としては、特に形状は限定されるものではないが、分離膜エレメント１の大きさ、集水ノズル７の大きさや形状等から適切なものを選定すればよい。

【0041】

次に、この分離膜エレメント１を複数枚束ねてモジュール化したエレメントユニットの実施形態を説明する。本発明において分離膜エレメントは支持板を無くしたエレメントであるため、エレメント全体の厚さを薄くすることができる。このため、エレメントユニットとして設置面積あたりの膜面積（分離膜の充填率）を高くすることが可能である。しかしながら、分離膜エレメント１には、集水ノズル７が取り付けられている。このため膜の部分よりむしろ、集水ノズルをどう配置し、分離膜エレメント１の充填率を上げるのかが課題となる。そこで、本発明のエレメントユニットは、隣同士の分離膜エレメントの集水ノズルが干渉しないように配置させることを特徴とする。

【0042】

図４（ａ）（ｂ）に２枚の分離膜エレメント１ａ，１ｂを示す。両者の違いは、集水ノズル７の取り付け位置であり、（ａ）の分離膜エレメント１ａにおける集水ノズル７の位置と、（ｂ）の分離膜エレメント１ｂにおける集水ノズル７の位置とを異ならせている。集水ノズルの設置位置を互い違いにすることにより、熱可塑性重合体に組み立てるとき、隣接する分離膜エレメントの集水ノズル同士の干渉を避けることができるため、分離膜エレメント同士の間隔を狭くとって配置することが可能となる。分離膜エレメント１ａおよび１ｂを交互に複数枚並べ、上部から見たエレメントユニットの実施形態を図４（ｃ）に示す。なお、図４（ａ）〜（ｃ）は一例を示したものであり、集水ノズル７が干渉しないように配置できるのであれば、この構造に限ったものではない。

【0043】

ここで図４（ａ）（ｂ）に記載した分離膜エレメント１ａおよび１ｂは、長方形の平膜状分離膜の一つの角をとり、傾斜辺１１を有する形状にし、この傾斜辺に集水部および集水ノズル７を配置した例である。この配置に限ったものではないが、このように傾斜辺１１を設け、傾斜辺１１上に集水ノズル７を配置することにより、集水ノズルの取り付け場所の位置決めがしやすくなるという製作上のメリットの他、集水管を膜エレメントの横側に設置し、この集水管と各集水ノズルとをチューブ等で接続する場合に、集水ノズルに無理な力がかからないようにし、集水ノズルの接着が剥がれたり破壊されるのを防ぐというメリットがある。

【0044】

図５（ａ）にこの実施形態に係る分離膜エレメントの一例、図５（ｂ）にエレメントユニットの実施形態の一例を示す。

【0045】

図５（ａ）において、分離膜エレメント１の端部（角部）近くの４ヶ所に貫通孔８が配置される。貫通孔の数は、エレメントの大きさなどにより適当数開ければよい。分離膜が略四角形である場合、分離膜の面方向において外側の四隅に貫通孔を設けることが好ましい。貫通孔は、例えばハトメを打つことにより形成すると、貫通孔の周囲が補強され、耐久性の点では好ましい。貫通孔を有する分離膜エレメントは、図５（ｂ）に示すように、複数枚が、それぞれの集水ノズル７が重なり合わないように配列してまとめられ、隣接する貫通孔８に例えばシャフト９を貫通させてエレメントユニットとすることができる。このような構造をとることにより、エレメントユニットを構成する部材を大幅に削減することが可能となる。併せて、分離膜エレメント、エレメントユニットや分離膜モジュールには適度な剛性とともに曝気のエネルギーを逃がすような柔軟性が加わり、ＭＢＲに使用したとき下部からの曝気等に対し優れた耐久性を有する。

【0046】

図６は、本発明のエレメントユニットを構成する分離膜エレメントの他の実施形態の一例を、分離膜エレメントの厚さ方向中心の平面で切断して示す断面図である。また分離膜エレメント１とともに、集水管２７およびチューブ２６を記載する。

【0047】

集水ノズル７は、チューブ２６を介して集水管２７が接続される。集水管２７の下流側に吸引ポンプ（図示せず）が接続され、分離膜エレメント１内部に陰圧をかけ、透過水を取り出す。

【0048】

図６において、分離膜エレメント１は、主として２枚の平膜状の分離膜６を、透過側の面が互いに対向するように配置した分離膜対で構成し、この分離膜対の周縁部が封止された袋状の構造をしている。分離膜エレメント１は、その分離膜の面方向において外側の端部に貫通孔８を代表とする懸架部を有する。貫通孔８は、その縁部が封止されており、分離膜エレメントの外部と内部とを遮断するように構成される。

【0049】

または、図７（ａ）に示すように、貫通孔８を封止部２および／または樹脂部４’により囲むように構成させてもよい。また図７（ｂ）に示すように、封止部２の端部での断面積を大きくとり、その内部に貫通孔８を形成してもよい。

【0050】

このように貫通孔８の縁部を封止することにより、分離膜エレメントの外部の被処理水が貫通孔８から内部へ漏れ込んだり、内部の透過水が外部へ漏れ出たりすることがない。また貫通孔８の数として、図６では４つの貫通孔が設けられているが、この例に限定されるものではなく、エレメントの大きさ、形状などにより適宜設定することができる。貫通孔８の位置についても特に限定されるものではない。貫通孔８は、例えばハトメなどの止め金具を打つことにより穴の周囲が補強されることが、耐久性の点では好ましい。止め金具の材質はステンレス、アルミ、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂など任意のものが使用できる。

【0051】

なお、分離膜エレメント１をシャフト９へ懸架する懸架部の構造について、特に貫通孔に限定されず、図８に示すような、上支持構造（図８（ａ））や、切り欠き構造（図８（ｂ））でも構わない。図８（ａ）に示した懸架部の上支持構造は、分離膜エレメント１の左右の両端の上方部に突出部５１を形成し、この突出部５１がシャフト９の上側に支持されるようにして固定する構造である。また図８（ｂ）に示した懸架部の切り欠き構造は、分離膜エレメント１の左右の両端部にシャフト９を収容する切り欠き部５２を形成し、この切り欠き部５２にシャフト９を貫通させて固定する構造である。突出部５１および切り欠き部５２の形状、位置および数は適宜、決めることができる。

【0052】

図９は本発明の分離膜モジュールの実施形態の一例を示す斜視図である。
図９において、分離膜モジュール２１は、エレメントブロック２２、エアレーションブロック２３および集水管２７により構成される。エレメントブロック２２は、筐体３２の内側に、上述したエレメントユニット１０を収容する。エレメントユニット１０は、分離膜エレメント１の貫通孔８にそれぞれシャフト９を通すようにして、分離膜エレメント１を複数平行に並べることで構成されている。このエレメントブロック２２の下方にはエアレーションブロック２３が配設されている。エアレーションブロック２３は、ブロワ（図示せず）に連結されている散気装置（図示せず）からなる。活性汚泥槽内の被処理水中に沈められた分離膜モジュール２１のエレメントブロック２２に向けて下方のエアレーションブロック２３から空気が噴出される。

【0053】

隣接する分離膜エレメント１間には、被処理水および空気の流路を確保するため、クリアランス保持部材２８が設けられている。クリアランス保持部材２８は、特に限定されるものではないが、耐久性および衝撃吸収性の観点から、ポリウレタン製のワッシャやカラー、またはニトリルゴムやシリコンゴムに代表されるゴム製ワッシャやカラーなどが好適に使用される。このようなクリアランス保持部材２８を配置することで、分離膜エレメントや分離膜モジュールには適度な剛性とともに曝気のエネルギーを逃がすような柔軟性が加わり、下部のエアレーションブロック２３からの曝気に対する優れた耐久性を示すこととなる。

【0054】

また、分離膜エレメント１の端部（図９の例では４隅）の貫通孔８を通したシャフト９はシャフト保持部３３により筐体３２に接続、固定されている。シャフト保持部３３の固定部を解除することにより、シャフト９は分離膜モジュール全長に対して略平行な方向（膜エレメントの平膜に垂直な方向）にスライド可能な構造となっている。

【0055】

シャフト９と筐体３２の接続は、シャフト保持部３３を筐体３２に設置し、シャフト保持部３３の内部にシャフト９を通すようにする。またシャフト保持部３３の止めネジ機構の操作により、シャフト９のスライドを可能としている。ただし、シャフト９と筐体３２の接続は、特にこれに限定されるものではなく、筐体３２のフレームにシャフトを通すための穴を設け、Ｃ形、Ｅ形止め輪を使用するなど、その形式および方法は任意で構わない。筐体フレームおよびシャフト保持部の材質は、ステンレス、アルミなどの各種金属、ＰＶＣ樹脂やＡＢＳ樹脂などの各種熱可塑性樹脂、またポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂などの各種熱硬化性樹脂など任意に選択可能であるが、耐食性および剛性の高いステンレス材が好適に使用される。

【0056】

このようなエレメントブロック構成の場合、例えば、分離膜が破損し、ろ過機能をなくした故障した膜エレメントが両端に発生したときでも、シャフト９をスライドさせることにより、故障した膜エレメントを簡便に抜き取ることができる。抜き取り後のスペースについては、新品もしくは補修後の膜エレメントを再装填することが可能であり、もしくはシム、ワッシャなどに代表されるスペーサを装填することもできる。つまり、エレメントブロック全体の分解を必要とせず、簡便に故障した膜エレメントの交換・メンテナンスが可能となる。

【0057】

つぎに、本発明を構成するシャフトの好適な構成について説明する。シャフト９は複数の単位シャフト３１を繋ぎ合せることにより構成することが望ましい。単位シャフト３１の連結方法は、隣接する単位シャフト３１同士を接続するシャフトジョイント３４を用いることができる。例えば、図１０（ｂ）に示すように、両端部が段付きの単位シャフト３１を、セットカラーに代表されるシャフトジョイント３４により連接させ固定させる方法が簡便で好適に使用できる。また単位シャフト３１の外径とセットカラーの外径とを略同一にすることが好ましく、図１０（ａ）に示すように、連結したシャフト９を分離膜エレメント１の貫通孔に通し、スムーズにスライドさせることができる。ただし、隣接する単位シャフト同士の連結方法として、キーセットタイプやピン止めタイプなど、その他方法も任意に選択可能である。

【0058】

シャフト９および単位シャフト３１の材質はステンレス、アルミなどの各種金属、ＰＶＣ樹脂やＡＢＳ樹脂などの各種熱可塑性樹脂、またポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂などの各種熱硬化性樹脂など任意に選択可能であるが、耐食性および剛性の高いステンレス材が好適に使用される。また連結の機能が果たせるのであれば、中実および中空シャフト、どちらのシャフトを使用してもよく、シャフト形状について、丸形状に限定されず、楕円、略四角形状など任意形状でも構わない。

【0059】

さらに、単位シャフトは、膜エレメントを懸架させられる構成であれば、シャフト、パイプ等の剛性棒に限らず、針金、紐等のフレキシブル棒でも構わない。この場合、フレキシブル棒を連結出来るように各端部にジョイント部を設けることが望ましい。

【0060】

これら単位シャフト３１を連結したシャフト９を使用して構成されたエレメントブロックの場合、例えば、分離膜が破損し、ろ過機能をなくした故障した膜エレメントが一部に発生したときでも、シャフト保持部３３の固定部を解除し、シャフト９の連結部３５を破損エレメントの周辺にスライドさせ、連結部３５と単位シャフト３１とを分離することにより、故障した膜エレメントを簡便に抜き取ることができる。抜き取り後のスペースについては、前記同様、新品もしくは補修後の膜エレメントを再装填することが可能であり、もしくはシム、ワッシャなどに代表されるスペーサを装填することもできる。つまり、エレメントブロック全体の分解を必要とせず、簡便に任意の膜エレメントのメンテナンスが可能となる。

【0061】

また、単位シャフト３１の長さおよび本数について、図１１を用いて説明する。前述したメンテナンス機能を満足させるためには、単位シャフト３１の長さをＳ、分離膜モジュール一つにかかわる単位シャフト本数をＮ、分離膜モジュール全長をＬとした場合、これらの関係が、Ｓ≧Ｌ／（Ｎ−１）で規定されることが好ましい。複数の単位シャフト３１の長さＳは、前記式を満たす限り、互いに同じでも異なってもよい。例えば、図１１において、モジュール全長Ｌを１００ｃｍ、単位シャフト本数Ｎを３本とした場合、単位シャフト長さＳは少なくとも５０ｃｍ必要となる。これはすなわち、分離膜モジュール全長Ｌに対するシャフト９のスライド代Ａ（シャフト保持部３３から外れることのないスライド量）が、シャフトの連結部３５から抜き取りたい故障した分離膜エレメント１ｘまでの距離Ｂより大きいことを意味する。スライド代Ａが距離Ｂより小さいと、シャフト９がモジュール内で滑落し、機能を果たすことができなくなる。なお、ここでの単位シャフト長さＳは、分離膜モジュール全長Ｌに対して略平行な方向の長さであり、分離膜モジュール全長Ｌは集水管の長手方向と略平行な方向の長さである。

【0062】

さらに、別の実施形態として、シャフト９の両端部が、隣り合う分離膜モジュール２１同士が連接可能に成るよう構成することができる。ここで隣り合うシャフト９を連接可能にする構成とは、上述した単位シャフト３１の連結方法と同様にすることができる。

【0063】

図１２（ａ）は、シャフト９で構成された分離膜モジュール２１を２基連接させた場合の分離膜モジュールユニット３６を、図１２（ｂ）は、分離膜モジュール２１を、３基連接させた場合の分離膜モジュールユニット３７を示す。分離膜モジュールユニット３７では、分離膜モジュール１基にかかるシャフト９として、単位シャフト３１が２つ連結されて構成され（Ｎ＝２）、かつ単位シャフト長さＳ、単位シャフト本数Ｎ、分離膜モジュール全長Ｌとの関係が、Ｓ≧Ｌ／（Ｎ−１）の関係を満たしている。このように、単位シャフト３１を連結したシャフト９を接続させることにより、複数の分離膜モジュールを簡便にユニット化させることができる。

【0064】

図１２（ａ）の場合、例えば、分離膜が破損し、ろ過機能をなくした故障した分離膜エレメント１が、各分離膜モジュール２１両端に発生したときでも、シャフト９をスライドさせることにより、当該膜エレメントを簡便に抜き取ることができる。抜き取り後のスペースについては、新品もしくは補修後の膜エレメントを再装填することが可能であり、もしくはシム、ワッシャなどに代表されるスペーサを装填することもできる。つまり、分離膜モジュールユニット３６全体の分解を必要とせず、簡便に両端の膜エレメントのメンテナンスが可能となる。またシャフト９のどちらかの端部に、別のシャフトを接続することにより、既存のシャフト連結部３５を破損したエレメントの周辺にスライドさせることができる。

【0065】

図１２（ｂ）の場合、Ｓ≧Ｌ／（Ｎ−１）の規定上、分離膜モジュール２１の両側にスペースが生じてしまうが、スペースに見合った複数枚の分離膜エレメント１およびクリアランス保持部材２８を装填することで、膜エレメントの充填率を下げることなく、分離膜モジュールユニットを構成させることができる。

【0066】

またこの場合、例えば、分離膜が破損し、ろ過機能のなくなった分離膜エレメント１が分離膜モジュールユニット３７の任意位置に発生したときでも、シャフト９の連結部３５を破損エレメントの周辺にスライドさせ、連結部３５を解除することにより、当該分離膜エレメントを簡便に抜き取ることができる。抜き取り後のスペースについては、前記同様、新品もしくは補修後の膜エレメントを再装填することが可能であり、もしくはシム、ワッシャなどに代表されるスペーサを装填することもできる。つまり、分離膜モジュールユニット全体の分解を必要とせず、簡便に任意の膜エレメントのメンテナンスが可能となる。

【0067】

本発明の分離膜モジュールから分離膜エレメントを着脱する方法は、シャフトの連結部を着脱しようとする分離膜エレメントの近くまでスライド（移動）させ、連結部を分離し、その分離した端部から、分離膜エレメントの懸架部を抜き差しすることにより、分離膜エレメントを個別に着脱することができる。これにより分離膜モジュールのメンテナンス、すなわち故障した膜エレメントの交換または取り出しを容易にすることができる。

【0068】

さらに、図１２（ａ）（ｂ）に示す各分離膜モジュールユニット３６，３７を浸漬槽に浸漬する際、重機作業が必要となる。この場合、シャフト連結のみでは接合強度が低いため、連結部材３８を使用して各筐体３２同士を接合すると良い。連結部材３８および筐体同士の接合方法は任意で構わないが、ステンレス製のプレート、アングルなどを使用したボルトナット方式が好ましい。

【0069】

次に図１３は本発明の分離膜モジュールの実施形態の別の一例を示す斜視図である。
図１３において、分離膜モジュール１２１は、図９の分離膜モジュール２１とほぼ同様の構成を有する。ただし、分離膜モジュール１２１は、複数のエレメントユニット１０を収容できる筐体１３２を備える。分離膜モジュール１２１は、エレメントブロック１２２、エアレーションブロック２３および集水管（図示せず）により構成される。エレメントブロック１２２は、エレメントユニット１０およびエレメントユニット１０を出し入れ可能に収容する筐体１３２により構成される。このエレメントブロック１２２の下方にはエアレーションブロック２３が配設されている。エアレーションブロック２３はブロワ（図示せず）に連結された散気装置（図示せず）から構成される。活性汚泥槽内の被処理水中に沈められた分離膜モジュール１２１のエレメントブロック１２２に向けて下方のエアレーションブロック２３から空気が噴出される。

【0070】

図１４は図１３の分離膜モジュール１２１に適用されるエレメントユニット１０の実施形態の一例を示す斜視図である。

【0071】

エレメントユニット１０は、上述した分離膜エレメント１の貫通孔にそれぞれシャフトを通すようにして、分離膜エレメント１を複数平行に並べることで構成されている。隣接する分離膜エレメント１間には、被処理水および空気の流路を確保するため、クリアランス保持部材２８（図９）が設けられている。

【0072】

また集水ノズル７が、貫通孔８の位置と干渉しないように、分離膜エレメント１の側面に配列されている。「干渉しないように」とは、集水ノズル７が、貫通孔８とは離間するように設けられること、つまり異なる位置に設けられることを意味する。集水ノズル７が集水流路５に連通するのに対して、貫通孔８は、透過水の漏れ防止のために、封止部２または樹脂部４’等によって集水流路５とは隔離されることが好ましい（図７（ａ）および図７（ｂ））。よって、集水ノズル７と貫通孔８とは、離間するように設けられることが好ましい。

【0073】

エレメントユニット１０の両端部には、筐体１３２に収容する際のハンドリング性等を考慮して側板４１が備えられている。また、これら各部位を固定するための固定部材４２がシャフト９もしくは側板４１部に備えられている。

【0074】

エレメントユニット１０を構成する分離膜エレメント１の枚数は、１０〜１５０枚と任意に設定可能であるが、筐体１３２への出し入れ時のハンドリング性を考慮すると２０〜５０枚が好ましい。膜エレメント形状は、特に限ったものではないが、略四角形状のものが好適に使用される。

【0075】

分離膜エレメント１の懸架部、クリアランス保持部材２８については前述の通りである。

【0076】

側板４１の厚みは、特に限定されるものではないが、２〜１０ｍｍあればよく、分離膜エレメント１の充填率を上げることを考慮して、２〜５ｍｍの範囲が好適に使用される。側板４１形状は任意で構わないが、隣接する膜エレメントが曝気エアにより揺動し接触する際に、膜表面を傷付ける可能性のある突起等がないフラットバー（平鋼）が好ましい。

【0077】

また、エレメントユニット１０を筐体１３２に収容する際のハンドリング性を考慮して、側板４１には取手が備えられている（図示せず）。取手の形状は任意でよく、楕円、略四角形状など任意形状を側板から切り抜き形成してもよいし、金属等の部材で構成される取手を別途側板４１に設置してもよい。側板４１および取手の材質はステンレス、アルミなどの各種金属、ＰＰ樹脂、ＰＶＣ樹脂やＡＢＳ樹脂などの各種熱可塑性樹脂、またポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂などの各種熱硬化性樹脂など任意に選択可能であるが、耐食性、重量、および耐摩耗性の観点からＰＰ樹脂が好適に使用される。

【0078】

固定部について図１４では、シャフト９端部をネジ構造とし、複数の分離膜エレメント１および側板４１を介して、両端部を締結ナット等の固定部材４２で締め付け固定している。別の固定方法として、カラー等によるセット止め、シャフト部に溝を切りＣ形、Ｅ形止め輪を使用するなど、任意に選択可能である。構成を簡素化し製作コストを抑えることが出来るという観点から、シャフト９端部のネジ部をナット締結により固定する方法が好適に使用できる。この場合、シャフト９端部はネジ構造にしなければならないが、寸切りボルト等に代表される全ネジ構造でもよいし、シャフト端部のみをねじ切りする構造でもよい。また、ナット等の固定部材４２については、シャフト９もしくは側板４１に直接接合していてもよいし、分離していてもよい。

【0079】

筐体１３２には、上面または側面の少なくとも一方に、エレメントユニット１０を出し入れ可能な開口部４３を有する。このような構造にすることで、エレメントユニット１０毎に筐体１３２部より着脱可能となるため、メンテナンスおよび膜エレメントの交換または取り出しを容易にすることができる。さらに、エレメントユニット１０を主に構成する分離膜エレメント１は、支持板の無い構造であるため、その重量は約１００〜５００ｇと軽く、ユニットとしても、約５〜２５ｋｇ（乾重量／膜エレメント枚数５０枚の場合）である。そのため、重機等を用いずにエレメントユニットの出し入れを容易に行うことができ、メンテナンスおよび膜エレメントの交換または取り出し時の大きなメリットとなる。

【0080】

エレメントユニット１０と開口部４３との空隙の距離は、エレメントユニット１０が開口部４３から出し入れ可能な間隔であれば特に限定されるものではないが、例えば２〜１０ｍｍにすることができる。分離膜エレメント１の充填率を上げることを考慮すると２〜５ｍｍがさらに好ましい。

【0081】

また、図１５に示すように、エレメントユニット１０を出し入れする際、シャフト９の端部ないしは固定部材４２を通過せしめるための溝ガイド４４（切り欠きガイド）を筐体１３２に備えることが好ましい。こうすることで、エレメントユニット１０を懸架させる際の位置決めになるとともに、ハンドリング性が向上する。さらには、エレメントユニット１０と開口部４３の空隙の距離を狭くすることも可能となるため、分離膜エレメント１の充填率をさらに上げることができる。

【0082】

筐体１３２にはシャフト９を利用してエレメントユニット１０を懸架させることができるユニット懸架部を有する。具体的には、図１３に示すように、シャフト９と直交する筐体１３２のフレームの面に凹部４５を設け、凹部４５に嵌ったシャフト９をシャフト押さえ具（図示略）により上方から押さえ把持するとよい。ただし、ユニット懸架部の構成はこれに限ったものではなく、図８に示すような他の懸架構成に応じた把持方法も任意に選択可能である。

【0083】

フレームおよびシャフト押さえ具等の筐体１３２を構成する主要構造材の材質は、ステンレス、アルミなどの各種金属、ＰＰ樹脂、ＰＶＣ樹脂やＡＢＳ樹脂などの各種熱可塑性樹脂、またポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂などの各種熱硬化性樹脂など任意に選択可能である。

【0084】

図１６は、本発明の分離膜モジュールの実施形態の別の一例を示す斜視図である。
筐体２３２は、エレメントユニット１０を鉛直または水平方向に複数積載できる構造である。各エレメントユニットは複数の開口部４３を介して略水平方向または略鉛直方向に抜き出し可能な位置に配置されている。図１６では、３基の並列したエレメントユニットを鉛直方向に２段配置した例を示したが、特にこれに限定されず、浸漬する槽のサイズ、要求される処理能力、等々により任意に設定することが可能である。特に、鉛直方向に多段にエレメントユニットを積載する際には、省スペース化が図れるとともに、エレメントユニット下方から散気される曝気エアの占める単位面積当たりの膜面積を大幅に上げることができるため省エネルギー化も図れる。

【0085】

本実施形態では、単体または複数のエレメントユニット１０を、筐体３２内に設けられた並列および鉛直多段に設けられた開口部４３を介して個別に出し入れ可能に配設することによりエレメントブロック２２を構成する。このため、エレメントブロック２２内での煩雑な切り離し作業を伴うことなく、エレメントユニット１０を個別に、簡便に出し入れすることができるのでメンテナンス及び膜交換時の作業性を向上させることが出来るとともに、作業時間を大幅に短縮できる。また、分離膜エレメント１を支持板のない構造とするため、ユニット化させた場合においても、従来の支持板有りの分離膜エレメントに比べ大幅に軽量化を図ることが可能であり、筐体３２を構成するフレームの構造を簡素化することができ、モジュールとしての製造コストを大幅に下げることができる。

【実施例】

【0086】

従来品としてＡＢＳ樹脂製の支持板を有する分離膜エレメントと、本発明の構成を有する分離膜エレメントと、それぞれの分離膜エレメントを１００枚配列して構成したエレメントユニットを収容した分離膜モジュールを製作し比較した。その結果を表１に表す。なお、使用する分離膜の種類および平面サイズ（０．５ｍ×１．４ｍ）は同じとした。

【0087】

本発明の構成を有する分離膜エレメントは、図１の模式的に示した形態を有し、樹脂部が直径約３．０ｍｍ、高さ約２．５ｍｍの円柱状に形成した。分離膜の周縁を幅約２０ｍｍの封止部で封止するとともに、周縁の一部に幅約３５ｍｍの集水部を、隣接する分離膜エレメント間で重ならない位置の組み合わせになるように形成した。この集水部に図３の形状を有するポリエチレン樹脂製の集水ノズルを挿入した後、封止した。

【0088】

本発明の構成を有するエレメントユニットは上記分離膜エレメントの端部に貫通孔（直径約２０ｍｍ）を形成し、隣接する集水ノズルが重ならないように配列しながら貫通孔に通し棒を通すことにより製作した。

【0089】

表１の結果から明らかなように、本発明の分離膜エレメントは、従来の分離膜エレメントに比べ、エレメントの厚さが半分に、エレメントの重量が１／４になった。また分離膜モジュール全体としての重量は１／４以下となった。また分離膜エレメントの束を支える筺体についてみると、重量を１／５程度にすることが可能になった。分離膜エレメント重量を下げることにより、筺体の簡素化が図れている。最後に膜の充填率についてみると、本発明の分離膜モジュールは、従来の分離膜モジュールに比べ、膜充填率が１．３倍となった。これは分離膜エレメントが薄くなったことと併せて、集水ノズルを干渉しないように配置したことによる。

【0090】

【表1】

【0091】

なお、分離膜モジュール耐久性については、実際に本発明の分離膜エレメント（支持板レスエレメント）を配置したＭＢＲ用試作モジュールの数ヶ月の運転した結果から、支持板レスエレメントは曝気のエネルギーをうまく逃がすことができており、分離膜エレメントが破損することはなかった。

【符号の説明】

【0092】

１ 分離膜エレメント
１ｘ 故障した分離膜エレメント
２ 封止部
３ 集水部
４ 樹脂部
５ 集水流路
６ 分離膜
７ 集水ノズル
８ 貫通孔
９ シャフト
１０ エレメントユニット
１１ 傾斜辺
２１ 分離膜モジュール
２２ エレメントブロック
２３ エアレーションブロック
２６ チューブ
２７ 集水管
２８ クリアランス保持部材
３１ 単位シャフト
３２ 筐体
３３ シャフト保持部
３４ シャフトジョイント
３５ シャフト連結部
３６ 膜モジュールユニット
３７ 膜モジュールユニット
３８ 連結部材
Ｌ 膜のジュール全長
Ｓ 単位シャフト長さ
Ａ スライド代
Ｂ シャフト連結部から抜き取りたい膜エレメントまでの距離
４１ 側板
４２ 固定部材
４３ 開口部
４４ 溝ガイド
４５ 凹部
５１ 突出部
５２ 切り欠き部
１２１ 分離膜モジュール
１２２ エレメントブロック
１３２ 筐体
２２２ エレメントブロック
２３２ 筐体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】