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TWI773186B - 連接構造及膜過濾裝置 - Google Patents

連接構造及膜過濾裝置 Download PDF

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TWI773186B
TWI773186B TW110108911A TW110108911A TWI773186B TW I773186 B TWI773186 B TW I773186B TW 110108911 A TW110108911 A TW 110108911A TW 110108911 A TW110108911 A TW 110108911A TW I773186 B TWI773186 B TW I773186B
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peripheral wall
tubular peripheral
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water
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TW110108911A
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野口寛
中川彰利
丹羽輝武
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日商明電舍股份有限公司
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Abstract

適用膜元件(3)，其具有：供作進行膜分離之過濾本體部(31)；將藉由該膜分離之處理水從該過濾本體部(31)的端部收集之集箱(集水部)(32)；及從該集箱(32)導出處理水之處理水導出部(34)。處理水導出部(34)係集水管(2A)的管狀周壁(21)連接，並與該管狀周壁(21)內側連通，該集水管是將以膜元件(3)進行固液分離後的處理水收集。管狀周壁(21)係設在管狀周壁徑方向中之位於上方向側之上方向周壁部(22)(或位於下方側之下方向周壁部(25))，設有對該管狀周壁徑方向中之水平方向(箭號X1X2方向)之厚度較厚的厚壁部(24)、和在該厚壁部(24)朝管狀周壁內外方向貫通之連接孔(23)。

Description

連接構造及膜過濾裝置
本發明係關於可適用於例如排放水處理、產業廢水處理等之各種設備的膜元件與集水管之連接構造及膜過濾裝置。
作為可適用於例如排放水處理、產業廢水處理等的各種設備之固液分離手段的一例，利用膜分離技術之膜過濾裝置為眾所皆知。此膜過濾裝置，係藉由預先浸漬於例如生物處理槽內、凝聚處理槽內的液相，可將在該槽內被處理的處理水固液分離成固形物質與水成分。
在處理水的固液分離，例如可適用膜元件，其具有：供給至膜分離之過濾本體部；將藉由該膜分離之處理水(過濾後的處理水)從該過濾本體部的端部收集之集水部；及從該集水部導出處理水之處理水導出部。藉由預先將集水管連接於此膜元件的處理水導出部，可將被該膜元件固液分離的處理水收集於該集水管後再取出到外部(例如膜過濾裝置的後段處理製程的場所)。
在專利文獻1，揭示有將膜元件與集水管雙方經由管狀匯集管(專利文獻1中的圖號10)連接之連接構造。又，在專利文獻2，揭示有不使用如將專利文獻1這種的匯集管，而是將膜元件與集水管雙方直接連接之連接構造。
若將前述這種的膜過濾裝置預先浸漬於液相，則會因應例如運行狀態等，各種的附著物附著至膜元件等。因此，關於膜元件等，例如使用散氣裝置等，將該膜元件等的表面進行氣體洗淨，或使膜元件內、集水管內的處理水暫時逆流而進行逆壓洗淨等，適宜地進行洗淨製程。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6319510號公報 [專利文獻2]日本特開2019-051463號公報
在膜元件與集水管之兩者的連接構造，因應運行狀況等，會被施加各種的應力。
例如，在前述氣體洗淨的情況，因來自於散氣裝置的氣泡與膜元件表面接觸時之剪斷力，產生前述應力。
又，在前述逆壓洗淨的情況，在使處理水逆流的期間，集水管內成為減壓狀態，因使該集水管縮徑的方向之力等，產生前述應力。
因此，在前述連接構造，期望例如提高液密性、耐久性等，可確保期望的連接可靠性。作為其一例，可舉出在前述連接構造設置補強構件，但，有導致該連接構造大型化等之虞。
本發明係有鑑於前述這樣的技術課題而開發完成的發明，其目的係在於提供既可抑制大型化，又可有助於連接可靠性提升之技術。
本發明之連接構造及膜過濾裝置，係可解決前述課題者，該連接構造的一態樣，係具備：膜元件，其具有：供作進行膜分離之過濾本體部、將藉由該膜分離之處理水從該過濾本體部的端部收集之集水部、和從該集水部導出處理水之處理水導出部；及集水管，其用來收集被導出的前述處理水，具有供處理水導出部連接的管狀周壁，管狀周壁係設有：對管狀周壁徑方向厚度較厚的厚壁部、和在前述厚壁部朝管狀周壁內外方向貫通的連接孔，處理水導出部係連接於前述連接孔並與管狀周壁內側連通。
又，亦可為管狀周壁的厚壁部係在管狀周壁徑方向中之位於上方向側的上方向周壁部，設在該管狀周壁徑方向中之水平方向上。
又，亦可為管狀周壁的厚壁部係在管狀周壁徑方向中之位於下方向側的下方向周壁部，設在該管狀周壁徑方向中之水平方向上。
又，亦可為具有管狀周壁之集水管係為未朝集水管的軸方向分割之長條狀的非分割構造物。
又，亦可為將複數個膜元件隔著預定間隔排列配置於管狀周壁軸方向之膜模組，係隔著管狀周壁而呈一對配置，管狀周壁係在與前述一對膜模組的各膜元件的處理水導出部相對向之位置，分別形成有前述連接孔。
又，亦可為處理水導出部係設有：對前述連接孔液密地插入的液密部；及對前述連接孔嵌入之嵌入部。
膜過濾裝置的一態樣，係具有前述連接構造中的任一者，具備複數個框架組裝成框體狀的支架，將複數個膜元件隔著預定間隔排列配置於管狀周壁軸方向之膜模組係收容於前述載架內。
如以上所述，若依據本發明，既可抑制大型化，又可有助於連接可靠性的提升。
本發明的實施形態之連接構造及膜過濾裝置，係與在該連接構造僅設置補強構件者(以下僅稱為以往連接構造)完全不同。
亦即，在本實施形態，適用膜元件，其係具有：供給至膜分離之過濾本體部、將藉由該膜分離之處理水從該過濾本體部的端部收集之集水部、和從該集水部導出處理水之處理水導出部。又，適用集水管，其係用來收集被導出的前述處理水，具有供前述處理水導出部連接的管狀周壁。
又，集水管的管狀周壁係設有：對管狀周壁徑方向厚度較厚的厚壁部、和在前述厚壁部朝管狀周壁內外方向貫通的連接孔。又，膜元件的處理水導出部係連接於前述連接孔並與管狀周壁內側連通。
與本實施形態不同的構造，例如專利文獻2的情況，適用如圖6(相當於在專利文獻2中的圖1(b))之集水管6。此集水管6，係在管狀周壁60，管狀周壁徑方向的厚度為t1，從垂直方向(後述的在圖1中之箭號Z1Z2方向)中位於中段側之中段側周壁部(亦即，上方向周壁部64與下方向周壁部65之間)62形成有僅朝外周側突出的形狀之連接孔63。在這樣的集水管6的情況，有在中段側周壁部62導致大型化之虞。
相對於此，如本實施形態這樣的連接構造，由於在對管狀周壁徑方向呈厚度較厚的厚壁部(亦即，在管狀周壁內側方向形成厚度較厚的厚壁部)以朝管狀周壁內外方向貫通的方式設置連接孔，故，與專利文獻2相比，能夠抑制連接構造的大型化。
又，藉由在前述厚壁部的連接孔連接膜元件的處理水導出部，可抑制可能施加於連接構造的各種應力所產生的影響，在膜元件與集水管之兩者的連接構造可容易獲得期望的液密性、耐久性等。
厚壁部及連接孔雙方，在管狀周壁適宜地設在管狀周壁徑方向中之與膜元件的處理水導出部相對向的位置，可將該雙方予以連接。
在此，若著眼於將如圖6的集水管6構成為膜過濾裝置(例如構成為後述的圖1所示)的情況可知，管狀周壁60係在管狀周壁徑方向中之位於上方向側之上方向周壁部64的外周側、位於下方向側之下方向周壁部65的外周側等，如圖6中的虛線所描繪，容易形成死空間61。
又，可知在管狀周壁60，該管狀周壁徑方向中之位於上方向側的上方向周壁部64、位於下方向側的下方向周壁部65的情況，水平方向的厚度(在圖6中之厚度t2)係變得較t1厚，比起中段側周壁部62，可有效率且容易形成厚壁部。
在如本實施形態這樣的連接構造的情況，亦可例如後述的膜過濾裝置10，在管狀周壁徑方向中之位於上方向側的上方向周壁部(或位於下方向側的下方向周壁部)設置厚壁部(對該管狀周壁徑方向中之水平方向(後述的在圖1中，為箭號X1X2方向)厚度較厚的厚壁部)，在該厚壁部，以朝管狀周壁內外方向貫通的方式設置連接孔。藉此，與圖6的以往連接構造相比，可有效率地形成用來形成連接孔的厚壁部。又，亦有助於集水管與膜元件之間的距離之縮短化。
以上，若依據本實施形態，可知與以往連接構造相比，既可抑制大型化，又有助於連接可靠性提升。
本實施形態的連接構造及膜過濾裝置，如前述般，在集水管的管狀周壁，設置對管狀周壁徑方向厚度較厚的厚壁部，在該厚壁部，以朝管狀周壁內外方向貫通的方式設置連接孔，膜元件的處理水導出部連接於前述連接孔而與管狀周壁內側連通的結構即可，可適宜適用各種領域(例如適用於各種設備的膜分離技術、配管技術的領域等)的技術常識，可因應需要，適宜參照先前技術文獻等而進行設計變形。
≪本實施形態的一例之膜過濾裝置10≫ 圖1~圖4係用來說明本實施形態之連接構造及具有該連接構造的膜過濾裝置10的圖。再者，在圖1~圖4，以箭號所示的方向中，箭號Z1Z2方向係相當於膜過濾裝置10的設置方向，箭號X1X2方向、箭號Y1Y2方向分別顯示水平方向。又，在圖1~圖4，對於相同構件，分別賦予相同圖號等，並適宜省略其詳細說明。
＜膜過濾裝置10的主要結構＞ 膜過濾裝置10係如圖1所示，具有：將複數個框架(在圖1中，後述的框架1a、1b、1c)組裝成框體狀的支架1；及在該支架1內的上段側空間部1A、下段側空間部1B，分別以朝箭號Y1Y2方向延伸存在的方式設置之長條狀的集水管2A、2B。又，在支架1內，收容有將複數個膜元件3(依據圖3如後述)隔著預定間隔而排列配置於箭號Y1Y2方向(管狀周壁軸方向)之膜模組(在圖1中，分別被收容於後述的收容部11A、12A、11B、12B之膜模組，未圖示)。
圖1所示的支架1的結構係將朝箭號X1X2方向延伸存在的複數個框架1a、朝箭號Y1Y2方向延伸存在的複數個框架1b、及朝箭號Z1Z2方向延伸存在的複數個框架1c組裝成框體狀。在支架1的構成材料，未特別限定，但，例如可舉出不銹鋼等的金屬材料、各種樹脂材料等，可適宜採用。
在位於支架1內的箭號Z2方向側之上段側空間部1A，於箭號Z2方向側的位置且箭號X1X2方向的中央側的位置，集水管2A以朝箭號Y1Y2方向延伸存在的方式設置。又，在上段側空間部1A，以隔著集水管2A而處於相對向的方式，構成有收容部11A、12A。
在位於支架1內的箭號Z1方向側之下段側空間部1B，也與上段側空間部1A同樣地，於箭號Z2方向側的位置且箭號X1X2方向的中央側的位置，集水管2B以朝箭號Y1Y2方向延伸存在的方式設置。又，在下段側空間部1B，以隔著集水管2B而處於相對向的方式，構成有收容部11B、12B。
收容部11A、12A、11B、12B分別係在箭號Z1方向側，以隔著預定距離的方式設有朝箭號Y1Y2方向延伸存在的一對支承部15a、15b，可支承收容的膜模組的各膜元件3(例如支承後述的腳件33)。
在收容有膜模組之狀態的收容部11A、12A、11B、12B之水平方向的各側部，分別設有遮蔽面板13、14，用以遮蔽該膜模組外周側。藉由該等遮蔽面板13、14，例如針對後述的散氣裝置之氣泡，可抑制成不會從前述收容部11A、12A、11B、12B之水平方向的各側部朝外側露出。
在支架1的箭號Z1方向側(在圖1中，為下段側空間部1B的箭號Z1方向側)，設有例如具有複數個空氣噴出孔之散氣裝置(未圖示)。例如，在將膜過濾裝置10浸漬於液相的狀態下，藉由從該散氣裝置的各空氣噴出孔將空氣噴出，可在支架1內產生氣泡。
該氣泡沿著例如膜模組的各膜元件3的表面朝箭號Z2方向上升(例如在相鄰接的膜元件3之間上升)，藉由當與膜元件3表面接觸時產生剪斷力，將該膜元件3表面進行氣體洗淨(例如去除附著物)。
＜集水管2A、2B的結構＞ 集水管2A、2B係如圖2、圖4所示，主要具備：具有徑方向剖面呈略圓形的內周面21a之長條狀的管狀周壁21；及連接孔23，該連接孔23是在位於管狀周壁21的箭號Z2方向側(管狀周壁徑方向中之上方向側)的上方向周壁部22，以複數個排列位於箭號Y1Y2方向(管狀周壁軸方向)的方式設置。
管狀周壁21係在上方向周壁部22形成有對箭號X1X2方向(管狀周壁徑方向中之水平方向)呈厚度較厚的厚壁部24，徑方向剖面呈略梯形形狀。
連接孔23係在與膜模組的各膜元件3之處理水導出部相對向的位置，以將前述厚壁部24朝管狀周壁21的內外方向(X1X2方向)貫通的方式設置。
在管狀周壁21的外周面中之上方向周壁部22的連接孔23的箭號Z1Z2方向側的外周緣面(在圖2、圖4中，為箭號Z1方向側的外周緣面)之位置，形成有朝箭號Y1Y2方向延伸存在的形狀之條狀溝26。又，在條狀溝26，設有撞擊緩衝材(例如橡膠薄片等)26a，其用來掩埋該條狀溝26。藉由此撞擊緩衝材26a，例如即使管狀周壁21與後述的頭件32互相碰撞，亦可緩衝因該碰撞所引起的撞擊。
管狀周壁21係例如在箭號Y1方向側的端部形成開口，如圖1所示，藉由在該端部適宜設置配管27等，將被集水於管狀周壁21內的處理水取出至外部(例如膜過濾裝置10的後段處理製程的場所側)。
集水管2A、2B的形狀(例如管狀周壁21的外徑、內徑、箭號Y1Y2方向的長度)、連接孔23的形狀(例如孔徑)配置數量，可因應具備膜元件3之膜過濾裝置10的處理水量等，加以適宜設定。
在集水管2A、2B的構成材料，未特別限定，可舉出例如不銹鋼等的金屬材料、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等的樹脂材料、聚氯乙烯與纖維強化塑膠之複合材料、聚乙烯與纖維強化塑膠之複合材料等，可適宜選擇這些材料來使用。
又，藉由使用前述這樣的構成材料並適用射出成型、擠壓成型、切削加工等的各種成型技術，可構成如圖2、圖4所示之未朝軸方向(箭號Y1Y2方向)分割之長條非分割構造之集水管2A、2B。
再者，例如專利文獻1、2所示，雖可將複數個筒狀體(專利文獻1的圖號6所示的筒部、專利文獻2的圖號10所示的單位集水部)連設於軸方向而構成多段構造(亦即，朝軸方向分割的構造)之集水管，但，需要進行在各筒狀體間中介密封材或將該各筒狀體連接的製程。又，在各筒狀體間的密封材隨著時間經過產生劣化的情況，需要將各筒狀體分離而進行該密封材的更換等之維修。
＜膜元件3的結構＞ 膜元件3係如圖3、圖4所示，主要具備過濾本體部31、頭件32及腳件33。
過濾本體部31係提供進行固液分離，採用例如平板狀的過濾構件所形成。在此過濾構件的內部，形成有作為供藉由固液分離所獲得的過濾水流通的空間之流通路徑或流通間隙。過濾構件若為具有過濾功能者，則未特別限定，可適用各種態樣的構件。作為一例，可舉出在具有通水性的平板狀支承體的表面(過濾本體部31的箭號Y1Y2方向側的平坦主面等)形成過濾膜者。
頭件32、腳件33係藉由例如接著、熔接或模製形態，分別液密地固定於過濾本體部31的一端部、另一端部。
頭件32係作為將前述固液分離的處理水從過濾本體部31的一端部收集之集水部發揮功能。在頭件32的一端部(在圖3中，箭號X2方向之端部)，具備由配管狀構件構成的處理水導出部34。此處理水導出部34係嵌裝連接於管狀周壁21的連接孔23，並將以膜元件3進行固液分離後的處理水導出至管狀周壁21內。
在如圖4所示的處理水導出部34的情況，具有：插入於管狀周壁21的連接孔23之液密部34a；及設在頭件32的一端部，嵌入至連接孔23之嵌入部34b。在液密部34a的外周面，裝設有將該液密部34a與連接孔23之間液密地密封之止水構件34c。
頭件32的另一端部(在圖3中，為箭號X1方向的端部)係藉由例如分別設在支架1的收容部11A、12A、11B、12B之(例如設在箭號Z2方向側之)圖外的支承部等，適宜地支承。
在腳件33，該腳件33的兩端(箭號X1X2方向的兩端)被支承部15a、15b支承。
在過濾本體部31、頭件32、腳件33的構成材料，未特別限定，但例如可舉出適用於固液分離技術的金屬、陶瓷等之習知的無機材料，或者高分子樹脂等之習知的有機材料。又，前述構成材料係可舉出適宜選擇使用具有當將過濾本體部31、頭件32及腳件33作為膜分離裝置被組裝時不會被例如過濾本體部31的洗淨用氣體混合流體造成破損長度的強度者。
在處理水導出部34的構成材料，可舉出適用與過濾本體部31、頭件32、腳件33相同的構成材料。作為此處理水導出部34，可舉出圓筒狀的態樣，但亦可適用橫剖面為圓形以外的三角形、四角形等之多角形的態樣。又，亦可將嵌入部34b作成為錐形形狀等，有助於液密性提升。止水構件34c係可適用例如被水處理技術所採用之O型環等的習知的彈性構件等。
將以上這樣的膜元件3以複數個的方式分別收容於收容部11A、12A、11B、12B。在收容部11A、12A、11B、12B，各膜元件3以該各膜元件3的過濾本體部31處於相對向的姿勢(例如如圖3所示，立設於箭號Z1Z2方向的姿勢)隔著預定間隔而排列配置於箭號Y1Y2方向(管狀周壁軸方向)，分別在該收容部11A、12A、11B、12B構成膜模組。
＜連接構造＞ 為了將管狀周壁21的連接孔23與膜元件3的處理水導出部34之雙方連接，首先，例如如圖4所示，將管狀周壁21與膜元件3配置成該兩者對向並接近的姿勢。
又，藉由使管狀周壁21與膜元件3的兩者朝更進一步接近的方向移動，從處理水導出部34的液密部34a嵌入至連接孔23內，可將連接孔23與處理水導出部34的兩者液密地連接，能夠將該處理水導出部34與管狀周壁21內側連通。
＜變形例＞ 在將管狀周壁21的連接孔23與膜元件3的處理水導出部34的兩者連接的連接構造，不限於如圖4所示的態樣，例如可因應集水管2A、2B、膜元件3的構造等，予以適宜變更。
例如，亦可如圖5所示，在位於管狀周壁21的箭號Z1方向側(管狀周壁徑方向中之下方向側)的下方向周壁部25，形成對箭號X1X2方向(管狀周壁徑方向中之水平方向)厚度較厚的厚壁部24，在該下方向周壁部25的厚壁部24適宜設置連接孔23。
在如此圖5所示的這樣的連接構造的情況，比起如圖4所示的連接構造，可縮短管狀周壁21的內周面21a的箭號Z1方向側(底面側)與連接孔23內的箭號Z1方向側(底面側)的兩者間之箭號Z1Z2方向的距離。藉此，在例如在管狀周壁21內移動的處理水等，可抑制為不會產生所謂的死水區域。
以上，在本發明，僅針對所記載的具體例進行了詳細說明，但，本發明的技術思想的範圍下可進行各種的變更等，對於該技術領域者而言係為明確的，這樣的變更等當然也屬於本發明的申請專利範圍。
1:支架 1a,1b,1c:框架 1A:上段側空間部 1B:下段側空間部 2A,2B:集水管 3:膜元件 6:集水管 10:膜過濾裝置 11A,12A,11B,12B:收容部 13,14:遮蔽面板 15a,15b:支承部 21:管狀周壁 22:上方向周壁部 23:連接孔 24:厚壁部 26:條狀溝 26a:撞擊緩衝材 27:配管 31:過濾本體部 32:頭件 33:腳件 34:處理水導出部 34a:液密部 34b:嵌入部 34c:止水構件 60:管狀周壁 61:死空間 62:中段側周壁部 63:連接孔 64:上方向周壁部 65:下方向周壁部
[圖1]係用來說明本實施形態之膜過濾裝置10的一例之示意構成圖(省略藉由膜元件3之膜模組，主要描繪支架1、集水管2之概略立體圖)。 [圖2]係用來說明集水管2的一例之示意構成圖。 [圖3]係用來說明膜元件3的一例之示意構成圖。 [圖4]係用來說明本實施形態之集水管2與膜元件3的兩者之連接構造的一例的示意構成圖(相當於將圖1的集水管2朝箭號X1X2方向截斷之主要部分剖面圖，顯示集水管2與膜元件3未連接的狀態之圖)。 [圖5]係用來說明本實施形態之集水管2與膜元件3的兩者之連接構造的其他例的示意構成圖(相當於將圖1的集水管2朝箭號X1X2方向截斷之主要部分剖面圖，顯示集水管2與膜元件3未連接的狀態之圖)。 [圖6]係用來說明管狀周壁之上方向周壁部~下方向周壁部的管狀周壁徑方向之厚度t1與水平方向的厚度t2之示意剖面圖(朝管狀周壁徑方向截斷之剖面圖)。
2A,2B:集水管
3:膜元件
21:管狀周壁
21a:內周面
22:上方向周壁部
23:連接孔
24:厚壁部
25:下方向周壁部
26:條狀溝
26a:撞擊緩衝材
31:過濾本體部
32:頭件
34:處理水導出部
34a:液密部
34b:嵌入部

Claims (6)

  1. 一種連接構造，係具備：膜元件，其具有：供作進行膜分離之過濾本體部、將藉由該膜分離之處理水從該過濾本體部的端部收集之集水部、和從該集水部導出處理水之處理水導出部；及集水管，其用來收集被導出的前述處理水，具有供處理水導出部連接的管狀周壁，管狀周壁係設有：對管狀周壁徑方向呈厚度較厚之厚壁部；及在前述厚壁部朝管狀周壁內外方向貫通的連接孔，處理水導出部係連接於前述連接孔並與管狀周壁內側連通，管狀周壁的厚壁部係在管狀周壁徑方向中之位於上方向側的上方向周壁部，設在該管狀周壁徑方向中之水平方向上，且對該水平方向厚度較厚。
  2. 一種連接構造，係具備：膜元件，其具有：供作進行膜分離之過濾本體部、將藉由該膜分離之處理水從該過濾本體部的端部收集之集水部、和從該集水部導出處理水之處理水導出部；及集水管，其用來收集被導出的前述處理水，具有供處理水導出部連接的管狀周壁，管狀周壁係設有：對管狀周壁徑方向呈厚度較厚之厚壁部；及在前述厚壁部朝管狀周壁內外方向貫通的連接孔， 處理水導出部係連接於前述連接孔並與管狀周壁內側連通，管狀周壁的厚壁部係在管狀周壁徑方向中之位於下方向側的下方向周壁部，設在該管狀周壁徑方向中之水平方向上，且對該水平方向厚度較厚。
  3. 如請求項1或2的連接構造，其中，具有管狀周壁之集水管係為未朝集水管的軸方向分割之長條狀的非分割構造物。
  4. 如請求項1或2的連接構造，其中，將複數個膜元件隔著預定間隔而排列配置於管狀周壁軸方向之膜模組，係隔著管狀周壁呈一對配置，管狀周壁係在與前述一對膜模組的各膜元件的處理水導出部相對向的位置，分別形成前述連接孔。
  5. 如請求項1或2的連接構造，其中，處理水導出部係設有：對前述連接孔液密地插入之液密部；及對前述連接孔進行嵌入之嵌入部。
  6. 一種膜過濾裝置，係具有如請求項1或2的連接構造，其特徵為具備：支架，其將複數個框架組裝成框體，將複數個膜元件隔著預定間隔而排列配置於管狀周壁軸方向之膜模組，係被收容支承於前述支架內。
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