特開 2024-61485 濾過膜ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024061485

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】濾過膜ユニット

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20240425BHJP

   B01D 63/08 20060101ALI20240425BHJP

   B01D 63/00 20060101ALI20240425BHJP

   B01D 65/02 20060101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 A

B01D63/08

B01D63/00 510

B01D65/02 520

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022169461

(22)【出願日】2022-10-21

(71)【出願人】

【識別番号】000128175

【氏名又は名称】株式会社エフ・シー・シー

(74)【代理人】

【識別番号】100095614

【弁理士】

【氏名又は名称】越川 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】白▲柳▼ 聡

(72)【発明者】

【氏名】林 雅俊

(72)【発明者】

【氏名】国分 那忠

【テーマコード（参考）】

4D006

【Ｆターム（参考）】

4D006GA02

4D006HA48

4D006HA93

4D006JA06A

4D006JA06C

4D006JA08A

4D006JA08C

4D006JA18A

4D006JA19A

4D006JA30A

4D006JA30C

4D006JA31A

4D006KA43

4D006KC02

4D006KC14

4D006MA03

4D006MC22

4D006MC27

4D006MC29

4D006MC58

4D006MC62

4D006MC63

4D006PA01

4D006PB02

(57)【要約】

【課題】部品点数を増加させることなく隣接する膜モジュールの濾過膜を確実に所定寸法離間させることができる濾過膜ユニットを提供する。
【解決手段】一対のシート状部材から成るとともに、当該一対のシート状部材の間に間隙部Ｓが形成され、被浄化水を濾過して得られた浄化水を間隙部Ｓに導入する濾過膜（３ａ、３ｂ）と、一対の前記濾過膜（３ａ、３ｂ）を対向させて保持する第１保持部４及び第２保持部５と、間隙部Ｓに導入された浄化水を吸引して外部に導出するノズル部６とを有する膜モジュール２が複数積層して配設された濾過膜ユニット１であって、第１保持部４及び第２保持部５は、膜モジュール２が積層した状態で重なり合い、隣接する膜モジュール２の濾過膜（３ａ、３ｂ）を所定寸法離間させるものである。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被浄化水に含まれる不純物を捕捉して濾過可能な一対のシート状部材から成るとともに、当該一対のシート状部材の間に間隙部が形成され、前記被浄化水を濾過して得られた浄化水を前記間隙部に導入する濾過膜と、
一対の前記濾過膜を対向させて保持する保持部と、
前記間隙部に導入された前記浄化水を吸引して外部に導出するノズル部と、
を有する膜モジュールが複数積層して配設された濾過膜ユニットであって、
前記保持部は、前記膜モジュールが積層した状態で重なり合い、隣接する前記膜モジュールの前記濾過膜を所定寸法離間させることを特徴とする濾過膜ユニット。

【請求項2】

前記ノズル部は、前記間隙部の前記浄化水を吸引する吸引口と、前記吸引口から吸引された前記浄化水を前記膜モジュールの外部に導出する導出口とを具備するとともに、前記吸引口及び導出口が前記保持部に形成されたことを特徴とする請求項１記載の濾過膜ユニット。

【請求項3】

前記保持部は、前記濾過膜の側縁に亘って形成された長尺状部材から成り、その長手方向に前記吸引口が延設されたことを特徴とする請求項２記載の濾過膜ユニット。

【請求項4】

前記保持部は、隣接する前記膜モジュールの保持部と重なり合う部位の幅寸法が前記濾過膜の離間寸法に応じて設定されたことを特徴とする請求項１記載の濾過膜ユニット。

【請求項5】

前記膜モジュールは、前記間隙部に多孔質部材が収容されたことを特徴とする請求項１記載の濾過膜ユニット。

【請求項6】

前記膜モジュールに向かって気泡を噴出する気泡噴出部を具備したことを特徴とする請求項１記載の濾過膜ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、濾過膜及びノズル部を有する膜モジュールが複数積層して配設された濾過膜ユニットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

汚泥を濾過して浄化水を得る浄化技術として、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）と称される膜モジュールを有した濾過膜ユニットが挙げられる。従来の濾過膜ユニットで用いられる膜モジュール（特に、平膜型モジュール）は、例えば特許文献１に開示されているように、対向配置されたシート状の濾過膜と、濾過膜の間に介装された支持体と、濾過膜の所定部位に形成されたノズル部とを具備し、濾過膜にて濾過された浄化水がノズル部にて吸引されて外部に導出されるよう構成されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開２０１４／０１０５５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の膜モジュールは、複数積層して配設したとき、隣接する膜モジュールの濾過膜が近接又は密着してしまうと、十分な量の被浄化水を濾過することができないため、隣接する膜モジュールの濾過膜を所定寸法離間させるためにスペーサ等の介在物や介在機構が必要となってしまい、部品点数の増加や組付け性の悪化により製造コストが嵩んでしまうという不具合があった。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、部品点数を増加させることなく隣接する膜モジュールの濾過膜を確実に所定寸法離間させることができる濾過膜ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１記載の発明は、被浄化水に含まれる不純物を捕捉して濾過可能な一対のシート状部材から成るとともに、当該一対のシート状部材の間に間隙部が形成され、前記被浄化水を濾過して得られた浄化水を前記間隙部に導入する濾過膜と、一対の前記濾過膜を対向させて保持する保持部と、前記間隙部に導入された前記浄化水を吸引して外部に導出するノズル部と、を有する膜モジュールが複数積層して配設された濾過膜ユニットであって、前記保持部は、前記膜モジュールが積層した状態で重なり合い、隣接する前記膜モジュールの前記濾過膜を所定寸法離間させることを特徴とする。

【0007】

請求項２記載の発明は、請求項１記載の濾過膜ユニットにおいて、前記ノズル部は、前記間隙部の前記浄化水を吸引する吸引口と、前記吸引口から吸引された前記浄化水を前記膜モジュールの外部に導出する導出口とを具備するとともに、前記吸引口及び導出口が前記保持部に形成されたことを特徴とする。

【0008】

請求項３記載の発明は、請求項２記載の濾過膜ユニットにおいて、前記保持部は、前記濾過膜の側縁に亘って形成された長尺状部材から成り、その長手方向に前記吸引口が延設されたことを特徴とする。

【0009】

請求項４記載の発明は、請求項１記載の濾過膜ユニットにおいて、前記保持部は、隣接する前記膜モジュールの保持部と重なり合う部位の幅寸法が前記濾過膜の離間寸法に応じて設定されたことを特徴とする。

【0010】

請求項５記載の発明は、請求項１記載の濾過膜ユニットにおいて、前記膜モジュールは、前記間隙部に多孔質部材が収容されたことを特徴とする。

【0011】

請求項６記載の発明は、請求項１記載の濾過膜ユニットにおいて、前記膜モジュールに向かって気泡を噴出する気泡噴出部を具備したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１記載の発明によれば、保持部は、膜モジュールが積層した状態で重なり合い、隣接する膜モジュールの濾過膜を所定寸法離間させるので、スペーサ等の介在物や介在機構を不要とすることができ、部品点数を増加させることなく隣接する膜モジュールの濾過膜を確実に所定寸法離間させることができる。

【0013】

請求項２記載の発明は、ノズル部は、間隙部の浄化水を吸引する吸引口と、吸引口から吸引された浄化水を膜モジュールの外部に導出する導出口とを具備するとともに、吸引口及び導出口が保持部に形成されたので、保持部を利用してノズル部を形成することができ、ノズル部の吸引口及び導出口の形成を容易に行わせることができる。

【0014】

請求項３記載の発明は、保持部は、濾過膜の側縁に亘って形成された長尺状部材から成り、その長手方向に吸引口が延設されたので、保持部に形成された吸引口の長手方向の寸法を大きく設定することができ、ファウリングの抑制効果をより向上させることができる。

【0015】

請求項４記載の発明は、保持部は、隣接する膜モジュールの保持部と重なり合う部位の幅寸法が濾過膜の離間寸法に応じて設定されたので、隣接する膜モジュールにおける濾過膜の離間寸法を保持部の重なり合う部位における幅寸法を変更することによって任意に調整することができる。

【0016】

請求項５記載の発明は、膜モジュールは、間隙部に多孔質部材が収容されたので、間隙部を所望の離間寸法に確保することができるとともに、間隙部に浄化水を良好に導入することができる。

【0017】

請求項６記載の発明によれば、膜モジュールに向かって気泡を噴出する気泡噴出部を具備したので、濾過膜に付着した汚泥物質を気泡を噴出させることによって容易に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る濾過膜ユニットを示す外観斜視図

【図2】同濾過膜ユニットの下部及び背面側を示す外観斜視図

【図3】同濾過膜ユニットの積層ユニットを示す３面図

【図4】同積層ユニットを構成する膜モジュールを示す３面図

【図5】同膜モジュールのノズル部（導出口）を示す斜視図

【図6】同膜モジュールにおいてノズル（吸引口及び導出口）が形成された保持部（第１保持部）を示す斜視図

【図7】同膜モジュールにおける断面を示す模式図であって、（ａ）図４のＡ―Ａ線断面、（ｂ）図４のＢ―Ｂ線断面図

【図8】同積層ユニットの積層構造を示す断面模式図（図３のＣ－Ｃ線断面図）

【図9】同積層ユニットの一体化構成を示す斜視図

【図10】本発明の他の実施形態に係る膜モジュールを示す外観図

【図11】本発明の他の実施形態に係る膜モジュールを示す外観図

【図12】本発明の他の実施形態に係る膜モジュールの保持部を示す外観図

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る濾過膜ユニット１は、汚泥を含む被浄化水が収容された浄化槽に設置されて被浄化水を濾過して浄化し得るもので、図１～８に示すように、箱状のフレームＦの内部に複数の積層ユニットＭを具備して構成されるとともに、各積層ユニットＭは、図３、９に示すように、複数の膜モジュール２を積層して一体化されている。

【0020】

膜モジュール２は、濾過膜（３ａ、３ｂ）と、第１保持部４及び第２保持部５と、ノズル部６とを有している。濾過膜（３ａ、３ｂ）は、被浄化水に含まれる汚泥物質等の不純物を捕捉して濾過可能な一対のシート状部材から成り、図４に示すように、平面視で矩形状に形成されるとともに、対向する一対の側縁がそれぞれ第１保持部４及び第２保持部５にて保持されている。

【0021】

かかる濾過膜（３ａ、３ｂ）は、例えば化学繊維を有する構造体（例えばポリプロピレン、アクリル、アラミド樹脂又はポリエチレンテレフタレート）から成り、具体的な材質として、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、セルロースアセテート（ＣＡ）等が挙げられる。

【0022】

本実施形態に係る濾過膜（３ａ、３ｂ）は、一対のシート状部材の間に間隙部Ｓが形成され、被浄化水を濾過して得られた浄化水を間隙部Ｓに導入するようになっている。すなわち、濾過膜３ａと濾過膜３ｂとが所定寸法離間しつつ対向配置され、これら濾過膜３ａと濾過膜３ｂとの間に間隙部Ｓが形成されることにより、被浄化水が濾過膜（３ａ、３ｂ）のそれぞれを通過して間隙部Ｓに至る過程で濾過され、間隙部Ｓに浄化水が導入されるのである。

【0023】

また、濾過膜（３ａ、３ｂ）の間隙部Ｓには、多孔質部材Ｗが収容されており、負圧が作用しても間隙部Ｓが維持されるようになっている。かかる多孔質部材Ｗの材質として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）が挙げられる。なお、多孔質部材Ｗに代えて又は共に、メッシュ部材を間隙部Ｓに収容させてもよい。

【0024】

第１保持部４及び第２保持部５は、図４に示すように、一対の濾過膜（３ａ、３ｂ）を対向させて保持する長尺状部材から成り、濾過膜（３ａ、３ｂ）の縁部を溶着する溶着面Ｄが形成されている。すなわち、図７に示すように、濾過膜（３ａ、３ｂ）は、それぞれの両側縁部が第１保持部４及び第２保持部５の溶着面Ｄに超音波溶着や熱板溶着等にて溶着（又は接着であってもよい）されて支持されており、その間に間隙部Ｓが形成されるようになっている。

【0025】

しかるに、図４に示すように、第１保持部４は、その溶着面Ｄに濾過膜（３ａ、３ｂ）の一方側縁部（同図中左側側縁部）をそれぞれ支持するとともに、第２保持部５は、その溶着面Ｄに濾過膜（３ａ、３ｂ）の一方側縁部（同図中左側側縁部）をそれぞれ支持することにより、濾過膜（３ａ、３ｂ）を対向状態で支持しているのである。なお、濾過膜（３ａ、３ｂ）の上部及び下部の縁部は、互いに超音波溶着や熱板溶着等にて溶着（又は接着であってもよい）されることにより封止されている。

【0026】

なお、第１保持部４及び第２保持部５の材質として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ＡＢＳ，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

【0027】

ノズル部６は、間隙部Ｓに導入された浄化水を吸引して外部に導出するもので、本実施形態にいては、第１保持部４に形成された吸引口６ａ及び導出口６ｂで構成されている。吸引口６ａは、図６、７に示すように、濾過膜（３ａ、３ｂ）の縁部（側縁部）に沿って間隙部Ｓを臨ませつつ開口して間隙部Ｓの浄化水を吸引可能な長溝から成り、第１保持部４の側面（内側の面）において長手方向に沿って形成されている。

【0028】

また、導出口６ｂは、吸引口６ａの一部（本実施形態においては、濾過膜（３ａ、３ｂ）に対して上部の位置）に連結されるとともに、図５に示すように、膜モジュール２の側方に向かって突出形成されており、吸引口６ａから吸引された浄化水を膜モジュール２の外部に導出するよう構成されている。かかる導出口６ｂは、フレームＦに取り付けられた吸入管部７（図２参照）に接続されており、吸入管部７に接続された負圧発生器（不図示）で負圧を発生させると、吸入管部７を介して間隙部Ｓに負圧が生じるようになっている。

【0029】

このように、間隙部Ｓに負圧を生じさせることにより、被浄化水が濾過膜（３ａ、３ｂ）の間隙部Ｓに向かって吸引され、濾過膜（３ａ、３ｂ）を通過する過程で濾過された浄化水が間隙部Ｓに導入されるとともに、その導入された浄化水がノズル部６を経て外部に導出された後、吸入管部７を介して濾過膜ユニット１の外部（浄化槽外部に設置された浄化水収容タンク等）に収容されるよう構成されている。

【0030】

そして、図３に示すように、複数の膜モジュール２を積層して一体化することにより、積層ユニットＭを得ることができる。積層ユニットＭは、図８、９に示すように、複数の膜モジュール２が積層して隣接する膜モジュール２の第１保持部４及び第２保持部５を重なり合わせ、両端に金属板Ｈを積層させた後、金属製のシャフトＬを挿通して抜け止めすることにより一体化されるようになっている。

【0031】

ここで、本実施形態に係る保持部（第１保持部４及び第２保持部５）は、膜モジュール２が積層した状態で重なり合い、隣接する膜モジュール２の濾過膜（３ａ、３ｂ）を所定寸法離間させるよう構成されている。すなわち、本実施形態においては、積層ユニットＭを構成するため、膜モジュール２を積層させると、隣接する膜モジュール２の第１保持部４及び第２保持部５が重なり合うことにより、隣接する膜モジュール２の濾過膜（３ａ、３ｂ）を所定寸法離間させるよう構成されている。

【0032】

具体的には、本実施形態に係る膜モジュール２の第１保持部４及び第２保持部５は、図８に示すように、隣接する膜モジュール２の第１保持部４及び第２保持部５と重なり合う部位（端部の幅広部）の幅寸法ｔが濾過膜（３ａ、３ｂ）の離間寸法ｕ（膜間寸法）に応じて設定されているのである。したがって、複数の膜モジュール２を積層して積層ユニットＭを構成すると、隣接する膜モジュール２の第１保持部４及び第２保持部５が重なり合って離間寸法ｕ（膜間寸法）となるよう位置決めされることとなる。

【0033】

また、本実施形態に係る積層ユニットＭは、図３に示すように、隣接する膜モジュール２におけるノズル部６の導出口６ｂが上下方向にずれた位置（オフセットした位置）で突出形成されている。これにより、導出口６ｂを所定の大きさとすることができ、間隙部Ｓから導出される浄化水の流量を十分に確保することができるとともに、隣接した導出口６ｂが互いに干渉してしまうのを回避することができる。

【0034】

さらに、本実施形態に係る吸引口６ａは、図６に示すように、濾過膜（３ａ、３ｂ）の縁部に沿って間隙部Ｓを臨ませつつ開口して間隙部Ｓの浄化水を吸引可能な長溝から成るので、濾過膜（３ａ、３ｂ）の側辺全域に亘って間隙部Ｓの浄化水を吸引することができ（図４中矢印参照）、吸引される浄化水の流速が局所的に高くなってしまうのを防止することができる。

【0035】

また、本実施形態に係る濾過膜ユニット１は、図１、２に示すように、積層ユニットＭの配設部位より下部において気泡噴出部８が取り付けられている。かかる気泡噴出部８は、供給された空気を流通させつつ複数の気泡孔から気泡を噴出可能な流通管から成り、膜モジュール２に向かって気泡を噴出することにより、濾過膜（３ａ、３ｂ）に付着した汚泥物質を除去し得るようになっている。

【0036】

本実施形態に係る濾過膜ユニット１によれば、保持部（第１保持部４及び第２保持部５）は、膜モジュール２が積層した状態で重なり合い、隣接する膜モジュール２の濾過膜（３ａ、３ｂ）を所定寸法離間させるので、スペーサ等の介在物や介在機構を不要とすることができ、部品点数を増加させることなく隣接する膜モジュール２の濾過膜（３ａ、３ｂ）を確実に所定寸法離間させることができる。

【0037】

また、本実施形態に係るノズル部６は、間隙部Ｓの浄化水を吸引する吸引口６ａと、吸引口６ａから吸引された浄化水を膜モジュール２の外部に導出する導出口６ｂとを具備するとともに、吸引口６ａ及び導出口６ｂが第１保持部４に形成されたので、第１保持部４を利用してノズル部６を形成することができ、ノズル部６の吸引口６ａ及び導出口６ｂの形成を容易に行わせることができる。

【0038】

さらに、本実施形態に係る保持部（第１保持部４）は、濾過膜（３ａ、３ｂ）の側縁に亘って形成された長尺状部材から成り、その長手方向に吸引口６ａが延設されたので、保持部（第１保持部４）に形成された吸引口６ａの長手方向の寸法を大きく設定することができ、ファウリングの抑制効果をより向上させることができる。またさらに、本実施形態に係る保持部（第１保持部４及び第２保持部５）は、隣接する膜モジュール２の保持部（第１保持部４及び第２保持部５）と重なり合う部位の幅寸法ｔが濾過膜（３ａ、３ｂ）の離間寸法ｕに応じて設定されたので、隣接する膜モジュール２における濾過膜（３ａ、３ｂ）の離間寸法ｕを保持部（第１保持部４及び第２保持部５）の重なり合う部位における幅寸法ｔを変更することによって任意に調整することができる。

【0039】

加えて、本実施形態に係る膜モジュール２は、間隙部Ｓに多孔質部材Ｗが収容されたので、間隙部Ｓを所望の離間寸法に確保することができるとともに、間隙部Ｓに浄化水を良好に導入することができる。また、本実施形態に係る濾過膜ユニット１は、膜モジュール２に向かって気泡を噴出する気泡噴出部８を具備したので、濾過膜（３ａ、３ｂ）に付着した汚泥物質を気泡を噴出させることによって容易に除去することができる。

【0040】

しかるに、ノズル部６は、濾過膜（３ａ、３ｂ）の縁部に沿って間隙部Ｓを臨ませつつ開口して間隙部Ｓの浄化水を吸引可能な長溝から成る吸引口６ａと、吸引口６ａから吸引された浄化水を膜モジュール２の外部に導出する導出口６ｂとを具備したので、濾過膜（３ａ、３ｂ）の所定部位に集中してファウリングが発生してしまうのを防止して浄化作用を向上することができるとともに、洗浄頻度を低下させて稼働時間を延ばすことができる。

【0041】

また、本実施形態に係るノズル部６は、一対の濾過膜（３ａ、３ｂ）を対向させて保持する保持部（第１保持部４）に形成されたので、第１保持部４を利用してノズル部６を形成することができ、ノズル部６の吸引口６ａ及び導出口６ｂの形成を容易に行わせることができる。さらに、本実施形態に係る濾過膜（３ａ、３ｂ）は、平面視で矩形状に形成されるとともに、対向する一対の側縁がそれぞれ保持部（第１保持部４及び第２保持部）にて保持されたので、第１保持部４に形成された吸引口６ａの長手方向の寸法を大きく設定することができ、ファウリングの抑制効果をより向上させることができる。

【0042】

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図１０に示すように、第１保持部４及び第２保持部５の両方にノズル部６（吸引口６ａ及び導出口６ｂ）を形成するようにしてもよく、図１１に示すように、第１保持部４（又は第２保持部５）の中央位置にノズル部６の導出口６ｂを形成するようにしてもよい。また、図１２に示すように、隣接する膜モジュール２の第１保持部４及び第２保持部５と重なり合う部位（端部の幅広部）の幅寸法ｔが他の部位と異なるもの（同図においては幅寸法ｔが他の部位より小さい）であってもよく、この場合、濾過膜（３ａ、３ｂ）の離間寸法ｕ（膜間寸法）をより大きく設定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0043】

膜モジュールが積層した状態で重なり合い、隣接する膜モジュールの濾過膜を所定寸法離間させる保持部を具備した濾過膜ユニットであれば、他の形態にも適用することができる。

【符号の説明】

【0044】

１ 濾過膜ユニット
２ 膜モジュール
３ａ、３ｂ 濾過膜
４ 第１保持部
５ 第２保持部
６ ノズル部
６ａ 吸引口
６ｂ 導出口
７ 吸入管部
８ 気泡噴出部
Ｍ 積層ユニット
Ｓ 間隙部
Ｗ 多孔質部材
Ｆ フレーム
Ｄ 溶着面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】