膜分离装置及膜分离方法.pdf

本发明以提供膜不易堵塞、即使被处理水的流速比较小也能进行膜分离、膜填充效率优异、且在装置内不易堆积异物的膜分离装置以及膜分离方法为目的。为解决所述目的，本发明被构成为，在一端侧具有被处理水入口、另一端侧具有浓缩水出口的压力容器内前后相继地配置有槽状的内侧壳体。在该压力容器的被处理水入口侧配置整流板，在各内侧壳体中层叠多个膜分离元件并在相邻的膜分离元件之间配置兼作密封材料的衬垫，以从层叠的膜分离元件的一侧到另一侧贯通包括衬垫在内的膜分离元件的那样形成贯通孔，在各内侧壳体上沿纵向形成透过水排出通路，使上述贯通孔与透过水排出通路连通，经过上述整流板而被导入到压力容器内的被处理水渗透到膜分离元件内，再经过贯通孔以及透过水排出通路被排出到外部。

1.  一种膜分离装置，其特征在于，在一端侧具有被处理水入口、另一端侧具有浓缩水出口的压力容器内前后相继地配置多个内侧壳体，在该压力容器的被处理水入口侧配置整流板，在各内侧壳体中层叠多个膜分离元件并在相邻的膜分离元件之间配置兼作密封材料的衬垫，以从层叠的膜分离元件的一侧到另一侧贯通包括衬垫在内的膜分离元件的那样形成贯通孔，在各内侧壳体上沿纵向形成透过水排出通路，使上述贯通孔与透过水排出通路连通，经过上述整流板而被导入到压力容器内的被处理水渗透到膜分离元件内，再经过贯通孔以及透过水排出通路被排出到外部。

2.  如权利要求1所述的膜分离装置，其中将内侧壳体与多个膜分离元件的压力容器纵向的长度设为相同，在相邻的内侧壳体内的膜分离元件之间没有实质性的间隙。

3.  如权利要求1或2所述的膜分离装置，其中膜分离元件为将透过性膜、间隔保持体、支撑板、间隔保持体、透过性膜顺次层叠而成的5层结构，在贯通孔附近的上述的支撑板上，面向贯通孔设置至少一个切口。

4.  一种膜分离装置，其特征在于，具备具有被处理水入口及浓缩水出口的压力容器、设在前述压力容器内的内侧壳体、和设在前述内侧壳体内的膜分离元件组；
前述膜分离元件组通过将多个膜分离元件与设在前述膜分离元件之间的衬垫层叠而构成，以贯通前述膜分离元件及前述衬垫的那样在前述膜分离元件上形成贯通孔；
在前述膜分离元件组上形成的前述贯通孔，与在前述内侧壳体上形成的透过水排出通路连通；
被导入到前述压力容器内的被处理水，渗透到前述膜分离元件内，再经过前述贯通孔及前述透过水排出通路而被排出到外部。

5.  如权利要求4所述的膜分离装置，其中在前述压力容器内设置有多个内侧壳体；相邻的前述内侧壳体内的前述膜分离元件组相贴近。

6.  如权利要求4或5所述的膜分离装置，其中在前述内侧壳体内设置有多个膜分离元件组。

7.  如权利要求4至6中任意一项所述的膜分离装置，其中相邻的前述膜分离元件组被按规定的角度倾斜地配置。

8.  如权利要求4至6中任意一项所述的膜分离装置，其中相邻的前述膜分离元件组基本成正交地设置。

9.  一种膜分离装置，其特征在于：具备具有被处理水入口及浓缩水出口的压力容器、设在前述压力容器内的集水部和被前述集水部夹持而保持着的膜分离元件组；
前述膜分离元件组通过将多个膜分离元件和设在前述膜分离元件之间的衬垫层叠而构成，以贯通前述膜分离元件及前述衬垫的那样在前述膜分离元件上形成贯通孔；
在前述膜分离元件组上形成的前述贯通孔，与在前述集水部上形成的透过水排出通路相连通；
被导入到前述压力容器内的被处理水渗透到前述膜分离元件内，再经过前述贯通孔及前述透过水排出通路而被排出到外部。

10.  如权利要求9所述的膜分离装置，其中前述膜分离元件组被一对集水部夹持，前述一对集水部被固定装置固定。

11.  如权利要求9或10所述的膜分离装置，其中前述集水部利用板状部件而构成。

12.  如权利要求4至11中任意一项所述的膜分离装置，其中前述膜分离元件为将透过性膜、间隔保持体、支撑板、间隔保持体、透过性膜顺次层叠而成的5层结构，以一方端部与前述贯通孔相连的方式，在前述支撑板上设置至少一个切口。

13.  如权利要求12所述的膜分离装置，其中前述切口的另一方端部，被设在前述支撑板上的前述衬垫的投影区域的外侧。

14.  如权利要求4至13中任意一项所述的膜分离装置，其中在前述压力容器的被处理水入口侧设有整流板，前述整流板以与相邻的膜分离元件组基本成正交的方式设置。

15.  一种膜分离方法，其特征在于，具备具有被处理水入口及浓缩水出口的压力容器、设在前述压力容器内的内侧壳体和设在前述内侧壳体内的膜分离元件组；
前述膜分离元件组通过将多个膜分离元件和设在前述膜分离元件之间的衬垫层叠而构成，以贯通前述膜分离元件及前述衬垫的那样，在前述膜分离元件上形成有贯通孔；
在前述膜分离元件组上形成的前述贯通孔，与在前述内侧壳体上形成的透过水排出通路相连通；
使被导入到前述压力容器内的被处理水渗透到前述膜分离元件内，再经过前述贯通孔及前述透过水排出通路向外部排出。

16.  一种膜分离方法，该膜分离方法是由如下的膜分离装置实现的膜分离方法，所述的膜分离装置，在一端侧具有被处理水入口、另一端侧具有浓缩水出口的压力容器内前后相继地配置多个内侧壳体，在该压力容器的被处理水入口侧配置整流板，在各内侧壳体中层叠多个膜分离元件并在相邻的膜分离元件之间配置兼作密封材料的衬垫，以从层叠的膜分离元件的一侧到另一侧贯通包括衬垫在内的膜分离元件的那样形成贯通孔，在各内侧壳体上沿纵向形成透过水排出通路，上述贯通孔与透过水排出通路连通，其特征在于，使经过上述整流板而被导入到压力容器内的被处理水渗透到膜分离元件内，再经过贯通孔及透过水排出通路向外部排出。

17.  一种膜分离方法，其特征在于，具备具有被处理水入口及浓缩水出口的压力容器、设在前述压力容器内的集水部和被前述集水部夹持而保持着的膜分离元件组；
前述膜分离元件组通过将多个膜分离元件和设在前述膜分离元件之间的衬垫层叠而构成，以贯通前述膜分离元件及前述衬垫的那样在前述膜分离元件上形成有贯通孔；
在前述膜分离元件组上形成的前述贯通孔，与在前述集水部上形成的透过水排出通路相连通；
使被导入到前述压力容器内的被处理水渗透到前述膜分离元件内，再经过前述贯通孔及前述透过水排出通路而向外部排出。

18.  如权利要求15至17中任意一项所述的膜分离方法，其中在被处理水中混入气体，将2相流体状态的被处理水导入到压力容器内。

19.  如权利要求15至18中任意一项所述的膜分离方法，其中从压力容器的透过水排出侧将加压后的逆洗水或混入有气体的逆洗水通入到压力容器内清洗膜分离元件。

膜分离装置及膜分离方法
技术领域
本发明涉及可利用于固液分离、去除离子、去除溶解性有机物、胶态氧化硅排水处理、胶乳排水处理、各种废液处理、自来水过滤、活性污泥处理、食品排水处理、生活排水处理(混杂水处理)、船舶杂废水处理、粪便处理、降低COD、降低BOD、过滤器逆洗排水处理、印刷涂料排水处理等方面的平膜型的膜分离装置及膜分离方法。
背景技术
为了将在水中溶解或混合有各种物质的液体(被处理水)分离成清洁的水(透过水)和高浓度的浓缩水，而使用了膜分离装置。在膜分离装置中有各种的膜分离形式，例如，以横流(クロスフロ一)方式进行的膜分离被广泛使用。在这种横流方式中，例如具有：如图11(a)所示，由供给泵42将被处理水向具有分离成透过水和浓缩水功能的膜组件41压送，将透过水经由路径43从膜组件41取出，将浓缩水经由路径44从膜组件41取出，该浓缩水再经由路径45、循环泵46返回到膜组件41，之后，使浓缩水经由路径44、45多次循环从而使浓缩度增加的方式；以及如图11(b)所示，将被蓄积在被处理水蓄积槽中的被处理水由供给泵48供给膜组件41，将透过水经由路径49从膜组件41取出，将浓缩水经由路径50、51返回到蓄积槽47，再由供给泵48将蓄积槽里的被处理水供给膜组件41，之后，使浓缩水经由路径50、51多次循环从而使浓缩度增加的方式。可是，若根据现在所使用的组件的形式将膜组件分类，则有以下几类。
(1)中空丝型组件  其构造是将外径约为500～1500μm的中空丝束成一束，虽然每个单位体积的膜面积很大，但是存在着中空丝内狭窄的流道易堵塞、需要频繁地清洗以及仅限于比较干净的原水等缺点，因此需要精密的前处理。
(2)螺线卷绕型组件  是将膜和隔离物螺旋状地缠绕在中心集水管周围的组件，多为将该组件放在耐压容器里再一个一个连接上集水管，并将多根串联连接而使用的结构。虽然能够紧凑地取得较大膜面积的膜，但和中空丝组件同样存在着流道易堵塞的缺点。
(3)管型组件  构造是将数十根在内径为数mm～数10mm的支撑管的内面或外面配设有膜的、长度为大约3m左右的管集中在一起，具有管内流道不易堵塞，能够获得较大的处理液的流速这样的优点，但是与上述两种组件相比，存在着膜填充率的数值小、膜填充效率低的缺点。
另外，在日本特公平3-18490号公报中，公开有如图12以及图13所示的过滤兼分离的装置。在图12、13中，管状的外侧壳体61，一端被半圆形的底62封死，另一端由盖63封闭。在盖63上，开设有原水入口连接部64、盐水出口连接部65和渗透物排出管66用的出口。在外侧壳体61内，前后相继地配置有内侧壳体67、67，在各内侧壳体67内，填充有隔膜缓冲垫68的叠层体和配置在该隔膜缓冲垫68、68之间的隔离物69。另外，管状螺栓70贯穿隔膜缓冲垫68的叠层体，在该管状螺栓70上穿设有多个半径方向孔71。根据该特许公报中所记载的过滤装置，从入口连接部64流入到外侧壳体61内的原水，渗透到隔膜缓冲垫68内，渗透物从半径方向孔71流入管状螺栓70内，并且，经由渗透物排出管66排出，另一方，非渗透物从盐水出口连接部65排出。
但是，在该特许公报所记载的过滤装置中，所存在的缺点是，因被处理液的流道长，所以压力损失大；进而因为在前后的内侧壳体67、67之间存在有间隙72，所以在该部分容易堆积异物。
本发明是鉴于以往的技术中所存在的问题点作成的，目的在于提供一种具有膜不易堵塞、即使被处理水的流速比较小也能进行膜分离、膜填充效率优异、在装置内不易堆积异物等特征的膜分离装置以及膜分离方法。
发明内容
为了实现上述目的，本发明由于具备在被处理水入口侧配置有整流板的压力容器、配置在该压力容器内的多个内侧壳体和层叠在该内侧壳体内的膜分离元件，以贯通膜分离元件的方式形成贯通孔，在内侧壳体上沿纵向形成透过水排出通路，并使上述贯通孔与透过水排出通路连通，因此，可以使经过整流板而被导入到压力容器内的被处理水渗透到膜分离元件内，再经过贯通孔及设在内侧壳体上的透过水排出通路排出到外部。
另外，本发明的特征在于，具备具有被处理水入口及浓缩水出口的压力容器、设在前述压力容器内的内侧壳体、和设在前述内侧壳体内的膜分离元件组；前述膜分离元件组通过将多个膜分离元件和设在前述膜分离元件之间的衬垫层叠而构成，以贯通前述膜分离元件及前述衬垫的那样在前述膜分离元件上形成有贯通孔；在前述膜分离元件组上形成的前述贯通孔，与在前述内侧壳体上形成的透过水排出通路连通；被导入到前述压力容器内的被处理水渗透到前述膜分离元件内，再经过前述贯通孔及前述透过水排出通路而被排出到外部。
再者，在本发明的膜分离装置中，优选其结构为在前述压力容器内设置多个内侧壳体，且相邻的前述内侧壳体内的前述膜分离元件组相贴近。
根据该优选的结构，由于前述膜分离元件组分别相贴近，所以不会形成以往技术中所示那样的间隙。因而，根据此结构，可以解决间隙部分地“异物的堆积”这样的以往的问题。
另外，在本发明的膜分离装置中，优选的结构为前述膜分离元件为将透过性膜、间隔保持体、支撑板、间隔保持体、透过性膜顺次层叠而成的5层结构，且以一方端部与前述贯通孔相连的那样，在前述支撑板上设置至少一个切口。
根据该优选的结构，由于在前述支撑板上设置有与前述贯通孔连通(相接)的前述切口，所以可将渗透到前述膜分离元件内的液体经由前述切口及前述贯通孔有效地向透过水排出通路输送。换言之，通过设置前述切口，可以降低透过水的压力损失，并能够确保透过水顺利流入前述贯通孔。
再者，在本发明的膜分离装置中，优选的结构为前述切口的另一方端部被设在前述支撑板上的前述衬垫的投影区域的外侧。
根据这种优选的结构，即便是在前述膜分离元件和前述衬垫被紧密地层叠在一起的情况下，由于前述切口的另一方端部被设在前述支撑板上的前述衬垫的投影区域的外侧，所以确保了渗透到前述膜分离元件内的液体的流入通路，并可经由前述切口等较理想地实施透过水的输送(经由前述透过水排出通路的输送)。
另外，在本发明的膜分离装置中，优选的结构为在前述内侧壳体内设置有多个膜分离元件组。
根据这种优选的结构，由于在前述内侧壳体内设置有多个膜分离元件组，所以相对于设置面积，可以实施比以往更大容量的处理。
进而，在本发明的膜分离装置中，优选的结构为相邻的前述膜分离元件组被按规定的角度倾斜地配置。特别是，更优选为相邻的膜分离元件组以基本成正交的方式设置。
根据这种优选的结构，通过将相邻的前述膜分离元件组按规定的角度倾斜地(例如正交的那样)配置，前述被处理水的水流容易湍流化，所以能够抑制悬浊物质等向前述膜分离元件的膜表面(前述透过性膜表面)的堆积。如果将前述膜分离元件组以基本成正交的方式设置，则由于前述被处理水的湍流效果达到最大，因此更加理想。
再者，虽然“规定角度”没有被特别限定，但是考虑到与压力损失等的平衡，最好比0°大，例如，优选在10°～90°左右。
另外，在本发明的膜分离装置中，优选的结构为在前述压力容器的被处理水入口侧设置整流板，且前述整流板以与相邻的膜分离元件组基本成正交的方式设置。
根据这种优选的结构，由于在前述整流板和前述膜分离元件组之间，前述被处理水的水流易于湍流化，所以与上述同样地，能够抑制悬浊物质等向前述膜分离元件的膜表面(前述透过性膜表面)的堆积。
进而，在本发明中，也可以代替上述的内侧壳体，用可夹持多个膜分离元件而将其固定、并具有与形成在膜分离元件组上的贯通孔相连通的透过水排出通路的集水部来构成膜分离装置。
具体地说，本发明的膜分离装置可以按以下的特征构成：具备具有被处理水入口及浓缩水出口的压力容器、设在前述压力容器内的集水部、和被前述集水部夹持而保持着的膜分离元件组；前述膜分离元件组通过将多个膜分离元件和设在前述膜分离元件之间的衬垫层叠而构成，以贯通前述膜分离元件及前述衬垫的方式在前述膜分离元件上形成有贯通孔；在前述膜分离元件组上形成的前述贯通孔与在前述集水部上形成的透过水排出通路相连通；被导入到前述压力容器内的被处理水渗透到前述膜分离元件内，再经过前述贯通孔及前述透过水排出通路被排出到外部。
另外，在这种膜分离装置中，优选其结构为前述膜分离元件组被一对集水部夹持，且前述一对集水部被固定装置固定。
进而，在这种膜分离装置中，优选为用板状部件构成前述集水部。
另外，本发明的膜分离方法具有以下特征，具备具有被处理水入口及浓缩水出口的压力容器、设在前述压力容器内的内侧壳体和设在前述内侧壳体内的膜分离元件组；前述膜分离元件组通过将多个膜分离元件和设在前述膜分离元件之间的衬垫层叠而构成，以贯通前述膜分离元件及前述衬垫的方式在前述膜分离元件上形成有贯通孔；在前述膜分离元件组上形成的前述贯通孔与在前述内侧壳体上形成的透过水排出通路连通；使被导入到前述压力容器内的被处理渗透到向前述膜分离元件内，再经过前述贯通孔及前述透过水排出通路向外部排出。
进而，本发明中的膜分离方法具有以下特征，具备具有被处理水入口及浓缩水出口的压力容器、设在前述压力容器内的集水部、和被前述集水部夹持而保持着的膜分离元件组；前述膜分离元件组通过将多个膜分离元件和设在前述膜分离元件之间的衬垫层叠而构成，以贯通前述膜分离元件及前述衬垫的方式在前述膜分离元件上形成有贯通孔；在前述膜分离元件组上形成的前述贯通孔与在前述集水部上形成的透过水排出通路相连通；使被导入到前述压力容器内的被处理水渗透到前述膜分离元件内，再经过前述贯通孔及前述透过水排出通路向外部排出。
附图说明
图1是本发明的压力容器的侧视图。
图2是将本发明的内侧壳体上下分解后的立体图。
图3是本发明的压力容器的概略图，图3(a)是本发明的压力容器的一个实施例的剖面图、图3(b)是入口侧的正面图、图3(c)是表示图3(d)的C-C向视剖面的整流板的一部分的剖面图、图3(d)是图3(a)的D-D向视剖面的整流板的放大剖面图。
图4是将由多个膜分离元件组成的叠层体分解之后的立体图。
图5是本发明的内侧壳体的概略图，图5(a)是说明内侧壳体的对分的下半部与膜分离元件的连结方法的分解立体图，图5(b)是导管的平面图。
图6是膜分离元件的剖面图。
图7是膜分离元件的概略图，图7(a)是展示在膜分离元件的支撑板的贯通孔周围形成的切口的一例的平面图，图7(b)是图7(a)的VII-VII线剖面图。
图8是膜分离元件的概略图，图8(a)是展示在膜分离元件的支撑板的贯通孔周围形成的切口的另一例的平面图，图8(b)是图8(a)的VIII-VIII线剖面图。
图9是说明逆洗的流动的图。
图10是表示因逆洗所产生的膜间压差的变化例的图。
图11(图11(a)、(b))是横流式膜分离工序的概略流程图。
图12是以往的膜分离装置的纵向剖面图。
图13是图12的XIII-XIII线剖面图。
图14是本发明的其他实施例的膜分离装置的概略剖面图。
图15是本发明的其他实施例的膜分离装置的概略图，图15(a)是设置在压力容器内的内侧壳体的概略侧面图，图15(b)是设置在内侧壳体内的膜分离元件组的概略侧面图，图15(c)是图15(a)的箭头C方向的向视图。
图16是本发明的其他实施例的膜分离装置的概略图，图16(a)是本发明的其他实施例的膜分离装置的概略剖面图，图16(b)是图16(a)的B-B向视剖面的概略剖面图，图16(c)是图16(a)的C-C向视剖面的概略剖面图。
用于发明的最佳实施形态
即，本发明的主旨以下述内容为特征：在一端侧具有被处理水入口、另一端侧具有浓缩水出口的压力容器内，前后相继地配置多个内侧壳体；在该压力容器的被处理水入口侧配备整流板；在各内侧壳体中层叠多层膜分离元件并且在相邻的膜分离元件之间配备兼作密封材料的衬垫；以从层叠的膜分离元件的一侧到另一侧将包括衬垫在内的膜分离元件贯通的方式形成贯通孔；在各内侧壳体上沿纵向形成透过水排出通路；将上述贯通孔与透过水排出通路连通，使经由上述整流板而被导入到压力容器内的被处理水向膜分离元件内渗透，再经由贯通孔及透过水排出通路排出到外部。
根据本发明，由于在压力容器的被处理水入口侧配有整流板，所以导入到容器内的被处理水被整流，不会发生偏流，因此可以相对地提高被处理水的流速。虽然流速依赖于被处理水的种类以及性状，但还是能够获得0.5～2.0m/sec的流速。若不足0.5m/sec则得不到充分的透过水的流速；超过2m/sec，则在能量上没有效率。在本发明中，即便不采用将被加压的被处理水供给压力容器内的方法，也可以通过将透过水排出侧降为负压(0.1Mpa或其以下)而将被处理水导入压力容器内从而进行膜分离。在生活排水处理(逆渗透膜)、胶乳排水以及过滤器逆洗排水(超滤膜)等情况下，以加压方式将被处理水向压力容器内供给的方法比较理想；在一部分的高浓度污泥(例如活性污泥)等的情况下，以负压方式将被处理水导入到压力容器内的方法比较理想。
经由整流板而被导入到压力容器内的被处理水，渗透到膜分离元件内，再经由贯通孔及设在内侧壳体上的透过水排出通路排出到外部，而在贯通孔插入有导管内，并且在上述导管上沿导管的纵向形成有透过水排出槽。该透过水排出槽被形成在导管的外面。并且，虽然在以下的本实施形态(以及各实施例)中，作为插入贯通孔内形成透过水排出槽的部件，对采用“导管”的情况进行了说明，但是本发明不仅限于这种结构，根据需要，也可以用“实心棒”来代替导管。在这种使用实心棒的情况下，沿实心棒外面的纵向形成透过水排出槽。
该导管，在具有作为透过水流道的功能的同时，还具有固定膜分离元件的功能，可以提供构造简单的排出透过水的装置。通过在导管上形成的透过水排出槽，透过水更易流动，能够控制在透过水侧产生的不必要的压力损失。该透过水排出槽，为了防止在短时间内就被异物堵塞，最好是设成0.5～1.0mm×0.5～1.0mm(图5(b)的d₁×d₂)的大小的截面。另外，该透过水排出槽，最好设置一条或其以上，均等间隔地设置多条(例如2～8条)则更理想。
内侧壳体的长度与多个膜分离元件的压力容器纵向的长度基本相同，在邻接的内侧壳体内的膜分离元件之间没有实质性的间隙是最理想的。这是因为如果在前后相继地配置的内侧壳体之间没有间隙的话，悬浊物质就不会堆积在该部分中。
另外，在本实施形态中，虽然对内侧壳体(膜分离元件(膜分离元件组)配设部)与膜分离元件(膜分离元件组)的纵向的长度基本相同的情况进行了说明，本发明不仅限于这种构成，只要是在相邻的膜分离元件(膜分离元件组)之间没有实质性的间隙，则内侧壳体与膜分离元件的纵向的长度相同或不相同都可以。
膜分离元件呈矩形平膜状，长边对短边的比大于等于1小于等于3，贯通孔最好位于短边的2等分线上。也就是说，当长边对短边的比超过3时，则难以通过由超声波等进行的熔着来制作膜分离元件，这是因为即便能够得到长边对短边的比在3或其以上的膜分离元件，也会变成膜面积很小的元件；通过使贯通孔位于短边的2等分线上，能够使透过水均等地汇集在贯通孔处。这样一来，如果膜分离元件呈矩形平膜状，长边对短边的比在1或其以上3或其以下，且贯通孔位于短边的2等分线上，就会获得既是平膜、而且可以逆洗的膜分离元件的制作(切断、熔着)也容易这样的效果。另外，通过将贯通孔配置在短边的2等分线上，能够实现取得了平衡的处理水的汇集。
优选为膜分离元件为将透过性膜、间隔保持体、支撑板、间隔保持体、透过性膜顺次层叠而成的5层结构，在贯通孔附近的上述支撑板上，面向贯通孔设置至少1个切口。膜分离元件内的透过水，渗透作为透过性膜和间隔保持体起到透过水的流道(排泄通路)的作用的排水布(无纺布等)而到达贯穿膜分离元件的贯通孔，但是因为在邻接的膜分离元件之间配置有兼作密封材料的衬垫，所以，由于被自上下夹持膜分离元件的衬垫所夹压，因此阻止了从膜分离元件向贯通孔的透过水的顺畅的流入。因此，如果在贯通孔附近的支撑板上，面向贯通孔设置至少1个切口的话，就能够降低渗透到膜分离元件内的透过水的压力损失，确保透过水顺利流向贯通孔。
透过性膜可以采用精密过滤膜、超滤膜、纳过滤膜或逆渗透膜。这样，由于可根据用途改变透过性膜的种类，所以具有能够适应各种用途的效果。
另外，如果将气体混入被处理水中，将2相流体状态的被处理水导入压力容器内，则最好能够预期由混入到被处理水中的气体来实现膜分离元件的清洗效果(防止膜堵塞的效果)。作为这种气体，可以使用空气或氮气。
另外，不是持续地将空气混入被处理水中、而是间断地混入气体的情况也可以。例如，通过大约1天1次将加压空气混入被处理水中，可以预期由气泡带来的搅去悬浊物那样的效果，膜分离元件的膜就不容易堵塞。
进而，通过将加压的逆洗水或混入了气体的逆洗水从压力容器的透过水排出侧通入容器内，可以将附着在膜表面的悬浊物剥离。另外，对于逆洗水可以采用透过水。逆洗水的压力优选在0.05～0.2Mpa，更优选在0.05～0.1Mpa。在0.2Mpa以上就有膜破损之虞，而在0.05～0.1Mpa内就能够得到充分的清洗效果。
另外，本实施形态中的膜分离装置，可以在横流方式、端流方式等过滤方式中使用。
实施例
以下参照附图来说明本发明的实施例。图1是一端侧具有被处理水入口1、另一端侧具有浓缩水出口2的压力容器3的立体图。在压力容器3内，前后相继地配置有多个如图2所示由对分的上半部4和对分的下半部5构成的槽状的内侧壳体6。
如图3(a)所示，在压力容器3的被处理水入口1侧设置有整流板7。整流板7如图3(b)所示，是在压力容器3的被处理水入口1侧的圆形开口部将以一定间隔呈梳齿状地设置的板状体8配置成2列而成的装置。如图3(a)的D-D向视断面的整流板7的放大图图3(d)所示，板状体8的长度L₂为30～60mm，优选为40～50mm。另外，如表示图3(d)的C-C向视断面的整流板7的一部分的图图3(c)所示，板状体8的断面的大小是：d₁为1～10mm，优选为2～5mm；另外，d₂为5～20mm，优选为7～15mm。并且，相邻的板状体8、8的间隔L₁为5～20mm，优选为7～10mm。这样，通过将整流板配置成2列，可以将被处理水基本一样地向压力容器内的入口侧分配，并同时以整流的状态导入容器内。
如图2所示，在各内侧壳体6内，层叠有多个膜分离元件9。另外，如图4所示，在相邻的膜分离元件9、9之间配置有兼作密封材料的衬垫10。
如图3(a)所示，从层叠的膜分离元件9的一侧到另一侧，包含衬垫在内将膜分离元件9贯通那样地形成有贯通孔11，导管12被插入贯通孔11中。如图5(a)所示，在导管12上沿导管的纵向形成有4条透过水排出槽13。
如图4所示，膜分离元件9呈矩形平膜状，本实施例的长边对短边的比是2，插入导管的贯通孔11位于短边的2等分线上。具体地说，优选长边为100～300mm，短边为50～150mm。太长的话，则难以用由超声波进行的熔着来制作膜分离元件，并且逆洗也不能实现(有产生破损的可能性)。
如图6所示，膜分离元件9为将透过性膜14、不织布15、支撑板16、不织布17、透过性膜18顺次层叠而成的5层结构，透过性膜14、不织布15、不织布17以及透过性膜18的端部用超声波熔着。支撑板16的材料可以是合成树脂也可以是金属，总之，只要是能使膜分离元件9保持一定的形状的材料就可以。
另外，如图7(a)所示，在贯通孔11的附近的支撑板16上，面向贯通孔11形成有8个切口19。20是环状密封垫圈，切口19延伸至超出密封垫圈20外侧的地方。另外，作为密封垫圈，还可以采用如图8(a)所示的长圆状的密封垫圈21。在这种情况下，切口22也延伸至超出密封垫圈21外侧的地方。密封垫圈21和22相当于兼作密封材料的衬垫10。
如图3(a)所示，在内侧壳体6上沿纵向形成有透过水排出通路23，插入贯通孔11的导管12与透过水排出通路23连通。
如图3(a)或图4所示，设在膜分离元件9上的贯通孔11有2个，渗透过膜分离元件9的透过性膜14或18和不织布15或17而到达贯通孔11a、11b的被处理水，在透过水排出通路23处合流并被排出膜组件之外。
另外，在贯通孔11附近的支撑板16上，如图7(a)或图8(a)所示，面向贯通孔11形成有多个切口19或22，切口也与不织布一起构成透过水的流道，所以降低了渗透到膜分离元件内的透过水的压力损失，确保了透过水的贯通孔11的顺利的流入。对于切口19和22的数量并没有限定，只要能降低透过水的压力损失，确保透过水顺利地流入到贯通孔11中就可以。实际上，可以在贯通孔周围设置4～20条左右。另外，切口的宽度优选为0.5mm左右。
如图2所示，内侧壳体6(膜分离元件(膜分离元件组)配设部)与多个膜分离元件(膜分离元件组)的压力容器纵向的长度基本相同，相邻的内侧壳体内的膜分离元件9之间不存在实质性的间隙。
这样一来，如图3所示，经过整流板7而被导入到压力容器3内的被处理水，渗透到膜分离元件9内，再经过插入到贯通孔11的导管12以及设在内侧壳体6上的透过水排出通路23被排出到外部，浓缩水被从出口2排出到外部。进而，由于压力容器3的入口部以及出口部缓慢地扩径和缩径，可以抑制漩涡的形成。因此，通过所述的扩径部24或缩径部25可以极力地减少被处理水的压力损失。
本发明的膜分离装置的分解操作非常简单，若将固定图1所示的压力容器3和内侧壳体的法兰盘26拆下，可以非常容易地从压力容器3将内侧壳体拔出。通常，在压力容器3中，内置有5～10个内侧壳体。如图2所示，内侧壳体6由对分的上半部4和对分的下半部5这2部分构成，如图5所详细表示的那样，由于这些对分的半部由螺栓27、螺母28、垫圈29连结而成，因而通过放松螺栓-螺母的螺锁构造，可以简单地分成2部分。另外如图2所示，通过拆下内侧壳体6的对分的上半部4，由多个膜分离元件9构成的叠层体就显露出来，但如图4所示，在上下相邻的膜分离元件9、9之间，介设有兼作密封材料的衬垫10，是由导管12将膜分离元件9的叠层体穿起来那样的结构，通过将各膜分离元件9以及衬垫10拆下即可简单地分解，既可以在将这些膜分离元件9以及衬垫10去掉之后，将导管12拔出；另外，也可以在将导管12拔出后再去掉膜分离元件9以及衬垫10。
接下来，根据具体的实验对本发明的特征性的构成的效果进行说明。
(1)切口的效果
如图7或图8所示，通过在贯通孔11周围的膜分离元件的支撑板16上加设切口，可以预期降低渗透到膜分离元件内的透过液的压力损失，因此为了确认这种效果而进行以下的实验来说明。
作为膜分离元件，在图6所示的构成中，将透过性膜14和18采用超滤膜、将支撑板16采用ABS树脂制(膜分离元件的大小为100mm×200mm)、将衬垫10采用EPDM(乙烯·丙稀·二烯烃共聚物)制，如图2所示，使衬垫10介设于各膜分离元件9之间，将层叠膜分离元件9共计层叠28层而成的层叠体(100mm×100mm×200mm)(相对于本发明的“膜分离元件组”)，内置在直径150mm的内侧壳体6内，如图3所示，将5个内侧壳体6相对接地配置在压力容器3内。然后，从与压力容器3的入口侧的整流板7相连的配管(图未示)通入清水，以100升/m²/hr的透过流束过滤。
a.在支撑板上设有切口的情况
在膜分离元件9的支撑板16上设置有8个如图7所示的切口19的情况下，压力容器3的入口侧的清水的压力是0.2MPa，从透过水排出通路23排出的水的压力是0.18MPa，由此可以知道压力损失为0.02MPa。
b.在支撑板上没有设置切口的情况
在膜分离元件9的支撑板16上没有设置如图7或图8所示的切口19或22的情况下，由于压力容器3的入口侧的清水的压力是0.25MPa，从透过水排出通路23排出的水的压力是0.18MPa，由此可知压力损失是0.07MPa。这样，如果在膜分离元件9的支撑板16上不设切口的话，则膜分离元件内的透过水仅通过不织布而被排出，因而透过水的压力损失变大，这是显而易见的。
(2)消除相邻的内侧壳体内的膜分离元件之间的间隙的效果
如果在相邻的内侧壳体内的膜分离元件之间存在间隙的话，则悬浊物就堆积在间隙中，从而导致流道的压力损失增大。因此，如果设为如图2所示，使内侧壳体6与多个膜分离元件9的压力容器纵向的长度基本相同，并如图3所示，使相邻的内侧壳体6内的膜分离元件之间不存在实质性的间隙，则就没有悬浊物堆积的情况，从而能够预期降低流道压力损失的效果。
因此，如图3所示，如果以在相邻的内侧壳体6内的膜分离元件9之间不存在实质性的间隙的状态运转的话，从压力容器3的入口1侧的清水的压力减去从透过水排出通路23排出的水的压力所得的压力损失是0.01MPa；但是在图3中，如果以在相邻的内侧壳体6、6之间的膜分离元件之间存在15mm的间隙的状态运转的话，则从压力容器3的入口1侧的清水的压力减去从透过水排出通路23排出的水的压力所得的压力损失就变成0.02MPa，从而可知流道压力损失增大。但是，如果做了充分的前处理(例如，去除堆积的悬浊物)，则相邻的膜分离元件之间即便存在10mm左右或其以下的间隙，也能够进行膜分离。
另外，通过设成在相邻的内侧壳体6内的膜分离元件之间不存在实质性的间隙那样的构造，可以使压力容器整体的长度缩短大约7.5％。
(3)逆洗的效果
若在如图3所示那样的结构的压力容器3中，通入活性污泥(MLSS：5000～30000mg/liter)进行6小时的膜分离，则开始约0.1MPa的膜间压差(压力容器3的入口侧的被处理水的压力和从透过水排出通路23排出的水的压力的差)上升到0.15MPa，由此可以认为在膜分离元件的构成要素上附着、堆积着悬浊物，因而要通过如图9所示的流体(フロ一)的逆洗系统实施逆向洗涤(逆洗)。若对图9进行说明，31是被处理水蓄积槽、32是压力容器(具备本发明的膜分离元件的膜组件)、33是透过水蓄积槽、34是被处理水供给泵、35是逆洗水供给泵、36是透过水的流量调整阀。
即，被处理水蓄积槽31中储存的被处理水(原水)，由被处理水供给泵34经由路径37被供给膜组件32，透过水经由路径38被供给透过水蓄积槽33。逆洗时，停止被处理水供给泵34，起动逆洗水供给泵35，经由路径39向膜组件32内的膜分离元件施加负压(0.1MPa)，将附着在膜分离元件9上的悬浊物用清水洗净，再从出口2排出到浓缩水侧(参照图3)。再者，逆洗水供给泵35以根据定时器每120分钟就运转数分钟的那样进行间歇运转。逆洗的结果是，因为膜间压差恢复到0.11～0.12MPa，所以停止逆洗水供给泵35的运转，再次开始被处理水供给泵34的运转继续进行膜分离。将利用该逆洗产生的膜间压差的变化例表示在图10中。图10的纵轴表示膜间压差，横轴表示膜分离装置的累计运转时间。逆洗水供给泵没有连续地运转，而是如上述那样，实施每2小时运转数分钟的间歇运转。在图10的锯齿状的曲线图中，大约每2小时就会出现峰部和谷部，而该谷部就表示因逆洗产生的膜间压差的恢复。
再者，根据定时器控制的逆洗水供给泵35的运转定时(タイミング)，可以根据膜分离元件的污浊程度任意选择。
(4)已有的膜分离设备和本发明的膜分离装置的对比
作为前提条件，在处理10m³/日的生活废水的情况下，比较用于实现使处理水的BOD在20ppm或其以下这样的条件的要件，其结果如表1。
                              (表1)