(57)【要約】【課題】            曝気空気量の変更等の散気装置の制御操作を伴うことなく、定常運転状態を保ちつつ上昇流の流れを適宜に変更し、膜面の前面に乱流を作用させて上昇流による膜面洗浄を行うことができる膜洗浄方法および装置を提供する。【解決手段】        処理対象液２２を貯留する処理槽２３に配置した浸漬型膜分離装置２４において、気泡流に伴って生じる上昇流により膜面洗浄を行うとともに、浸漬型膜分離装置２４から流れ出る上昇流により浸漬型膜分離装置２４の周囲の槽内に循環流２９を形成し、処理対象液２２に浸漬する変向板３２、３３により循環流２９の流れ方向を定期的に変向するか、もしくは不定期的に変向することによって、浸漬型膜分離装置２４の内部の流路における上昇流の流れ状態を繰り返し変化させる。【選択図】          図１
2006247498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象液を貯留する処理槽内に配置した浸漬型膜分離装置において、気泡流に伴って生じる上昇流により膜面洗浄を行うとともに、浸漬型膜分離装置から流れ出る上昇流により浸漬型膜分離装置の周囲の槽内に循環流を形成し、処理対象液中に浸漬する変向手段により循環流の流れ方向を定期的に変向するか、もしくは不定期的に変向することによって、浸漬型膜分離装置内の流路における上昇流の流れ状態を繰り返し変化させることを特徴とする膜洗浄方法。
【請求項２】
処理対象液を貯留する槽内に浸漬型膜分離装置を配置し、浸漬型膜分離装置が気泡流に伴って生じる上昇流により膜面洗浄を行うとともに、浸漬型膜分離装置から流れ出る上昇流により浸漬型膜分離装置の周囲の槽内に循環流を形成する処理槽において、処理対象液中に浸漬する作動部により、循環流の流れ方向を定期的に変向するか、もしくは不定期的に変向する変向手段を設けたことを特徴とする膜洗浄装置。
【請求項３】
変向手段は、浸漬型膜分離装置を介した処理槽の両側位置に対向して配置する作動部をなし、処理対象液に浸漬する作動位置と処理対象液面に退避する非作動位置とにわたって移動自在に設ける複数の変向板と、定期的に、もしくは不定期的に、各変向板を交互に作動位置と非作動位置とにわたって駆動する駆動装置とを備えることを特徴とする請求項２に記載の膜洗浄装置。
【請求項４】
変向手段は、処理対象液中に浸漬して処理槽上部に配置する作動部をなし、回転方向に応じて処理槽の一側もしくは他側へ処理対象液を誘導するローターと、ローターを回転駆動し、定期的に、もしくは不定期的に、ローターの回転方向を反転させる駆動装置とを備えることを特徴とする請求項２に記載の膜洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膜洗浄方法および装置に関し、下水、産業排水、生活排水等の水処理における膜分離処理の安定性を向上させる技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、膜分離活性汚泥法においては、例えば図１３に示すように、処理対象の原水１を反応槽２と膜分離槽（反応槽を兼ねる）３とからなる系内に導入し、系内の活性汚泥を含む混合液を反応槽２と膜分離槽３とにわたって循環する間に生物処理し、膜分離槽３に浸漬した浸漬型膜分離装置４によって混合液を膜でろ過して固液分離し、膜透過液を処理水５として取り出している。また、凝集剤６を原水１、反応槽２、膜分離槽３の適宜の箇所に添加している。
【０００３】
このような、固液を分離する手段に膜を用いる膜分離装置では、膜の表面の汚れを制御する手段が必要である。このため、上述の構成においては、浸漬型膜分離装置４の下部に配置した散気装置７から曝気空気を供給し、曝気空気の気泡流により生じる固気液混相の上昇流を膜面に沿ってクロスフローで流すことで膜面上に水流の乱れを生じさせており、ろ過によってコロイド状の物質が強く膜面に押し付けられることで膜の孔が閉塞する可能性を時間的確率において可能な限り軽減して膜面の汚れを抑制している。
【０００４】
上述した浸漬型膜分離装置４のように、上昇流の発生手段に気泡流を用いる場合には、上昇流が水、固形物、気泡流の固気液混相流となるので、微少時間で見ると、乱流によって流れが絶えず変化しており、効率的洗浄が可能である。このような、気泡流を用いることが実用性から一般的に行われており、水流発生手段としてポンプを用いることはエネルギーが過大であるために実用的ではない。
【０００５】
しかし、浸漬型膜分離装置４において平膜状のろ過膜を使用する場合に、膜面の汚れの堆積を防ぐために、膜の間隔を広げ、粗大気泡で大曝気量を与え、気泡流による上昇流に不規則な乱れを起こさせると、単位膜面積当たりの曝気量が過大となる。このように、膜面の汚れを抑制するのに十分な流れを生じさせるために必要なエネルギーは、一般にコロイドサイズ以上のものを分離する場合では、ろ過に要するエネルギーより多くを必要とする。
【０００６】
気泡流を用いるものには、例えば特許文献１に記載するものがある。これは、膜面に付着するゲル層、ケーク層を散気装置から噴出する気泡で剥離するものであり、処理槽の液中に膜ユニットを浸漬し、膜ユニットの下方に散気孔が大きな粗大気泡の散気装置と、散気孔が小さい微細気泡の散気装置を設けている。
【０００７】
そして、両散気装置を同時に連続的、或いは間欠的に作動させるか、微小気泡の散気装置のみ連続的に作動させて粗大気泡の散気装置は間欠的に作動させるか、又は両散気装置を共に間欠的に作動させるといった具合に両散気装置を運転し、粗大気泡と、微小気泡を膜ユニットの膜面に作用させる。
【０００８】
また、特許文献２に記載するものは、散気管用のブロアとは別のブロアによって噴出管を通して粗大気泡を噴出させ、この粗大気泡を膜モジュールに衝突させて膜面に付着する汚泥を除去するものである。
【特許文献１】特許第３３４１４２７号公報
【特許文献２】特開平１１−３１４０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記した気泡流を用いる浸漬型膜分離装置では、多量の曝気空気を供給しなければ洗浄に要する十分な乱流を膜面のあらゆる場所に生じさせることができず、曝気量が十分でない場合には、上昇流が流れるケーシングの内の端等において混合液の停滞した箇所が生じ、この傾向は曝気量が少ないほどに多くなる。
【００１０】
上昇流の流れ状態を規定するものとして、浸漬型膜分離装置の形状、水槽形状、水槽内における浸漬型膜分離装置の配置位置、あるいは流れを邪魔する構成部材等がある。また、曝気に費やすエネルギーが小さい場合には停滞箇所が常に同じ位置となる。
【００１１】
この様子を図１４及び図１５に示す。図１４は浸漬型膜分離装置を１基で使用する場合における気泡流および混合液の流れを示すものである。この浸漬型膜分離装置１０はケーシング１１の内部に膜カートリッジ１２を上下二段に配置したものであり、膜カートリッジ１２は濾板の表裏に平膜状の濾過膜を配置してなり、上下方向に沿って平行に配置した隣接する膜カートリッジ１２の間に所定間隙の流路を形成している。
【００１２】
散気装置（図示省略）から噴出する曝気空気の気泡流によってケーシング１１の内部に上昇流が生じ、浸漬型膜分離装置１０の周囲の混合液がケーシング１１に下端開口から流入し、ケーシング１１の内部を気泡流とともに固気液混相の上昇流となって流れ、ケーシング１１の上端開口から流れ出る上昇流がケーシング１１の上端開口の周囲の混合液を伴って流れ、槽内に循環流が生じる。浸漬型膜分離装置１０を槽の中央に配置する場合に、循環流は浸漬型膜分離装置１０の両側に対称に、かつ浸漬型膜分離装置１０を中心として放射状に形成される。
【００１３】
このとき、ケーシング１１の内部では上昇流が主としてケーシング１１の中央付近を流れ、ケーシング１１の内壁面の付近は上昇流の流れが乏しく、もしくは淀みが生じて、上昇流による膜面の洗浄効果が弱く、もしくは洗浄効果がない領域１３となる。
【００１４】
図１５は複数基の浸漬型膜分離装置１０を使用する場合における気泡流および混合液の流れを示すものである。この場合に、各浸漬型膜分離装置１０から噴出する水流が互いに影響し合うために、槽内に形成される循環流は複数の浸漬型膜分離装置１０の中央位置、つまり左右２基ずつの中間を境として対称に形成される。
【００１５】
この槽内の循環流の影響を受けることで、各浸漬型膜分離装置１０のケーシング１１における上昇流の流れは直線的なものではなくなり、ケーシング１１の一側に偏流し、他側が上昇流による膜面の洗浄効果が弱く、もしくは洗浄効果がない領域１３となる。
【００１６】
本発明は上記した課題を解決するものであり、曝気空気量の変更等の散気装置の制御操作を伴うことなく、定常運転状態を保ちつつ上昇流の流れを適宜に変更し、膜面の前面に乱流を作用させて上昇流による膜面洗浄を行うことができる膜洗浄方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の膜洗浄方法は、処理対象液を貯留する処理槽内に配置した浸漬型膜分離装置において、気泡流に伴って生じる上昇流により膜面洗浄を行うとともに、浸漬型膜分離装置から流れ出る上昇流により浸漬型膜分離装置の周囲の槽内に循環流を形成し、処理対象液中に浸漬する変向手段により循環流の流れ方向を定期的に変向するか、もしくは不定期的に変向することによって、浸漬型膜分離装置内の流路における上昇流の流れ状態を繰り返し変化させるものである。
【００１８】
上記した構成において、例えば、浸漬型膜分離装置の流路の上部から流れ出る上昇流が主として浸漬型膜分離装置を境とする処理槽の両側へ流れ出る場合に、処理対象液は主として浸漬型膜分離装置の両側を下降流となって流れた後に、主として処理槽の両側から浸漬型膜分離装置の流路の下部へ流入し、循環流は浸漬型膜分離装置を中心として処理槽内を循環する形態となり、浸漬型膜分離装置内の流路において上昇流は主として流路中央付近で高速流となり、処理槽の両側に対応する部位、つまり流路壁面付近で低速流もしくは淀みを生じる。このため、浸漬型膜分離装置の流路において高速流によって膜面洗浄が有効に作用する領域と、低速流もしくは淀みによって膜洗浄能力が減少する領域が生じる。
【００１９】
また、浸漬型膜分離装置の流路の上部から流れ出る上昇流が処理槽の一側へ偏って流れ出る場合に、処理対象液は主として浸漬型膜分離装置の一側を下降流となって流れた後に、主として処理槽の一側から浸漬型膜分離装置の流路の下部へ流入し、循環流は浸漬型膜分離装置の一側において処理槽内を循環する形態となり、浸漬型膜分離装置の流路内において上昇流は流路方向に対して処理槽の一側へ変向する流れとなる。このため、浸漬型膜分離装置の流路において、処理槽の一側に対応する箇所で高流速の流れとなり、処理槽の他側に対応する箇所で淀みが生じて当該部位の膜洗浄能力が減少する。
【００２０】
このため、処理対象液中に浸漬する変向手段により循環流の流れ方向を定期的（所定時間毎）に変向するか、もしくは不定期的（任意時間毎）に変向することにより、浸漬型膜分離装置の流路内における上昇流の流れ状態、すなわち流れ方向および強弱を繰り返し変化させて、時間の経過に伴って上昇流の流れにゆらぎを形成し、浸漬型膜分離装置内の流路に生じる淀みの発生箇所を適宜に遷移させるとともに、上昇流が高流速で流れる箇所を遷移させることで膜面の全体を洗浄する。
【００２１】
本発明の膜洗浄装置は、処理対象液を貯留する槽内に浸漬型膜分離装置を配置し、浸漬型膜分離装置が気泡流に伴って生じる上昇流により膜面洗浄を行うとともに、浸漬型膜分離装置から流れ出る上昇流により浸漬型膜分離装置の周囲の槽内に循環流を形成する処理槽において、処理対象液中に浸漬する作動部により、循環流の流れ方向を定期的に変向するか、もしくは不定期的に変向する変向手段を設けたものである。
【００２２】
また、変向手段は、浸漬型膜分離装置を介した処理槽の両側位置に対向して配置する作動部をなし、処理対象液に浸漬する作動位置と処理対象液面に退避する非作動位置とにわたって移動自在に設ける複数の変向板と、定期的に、もしくは不定期的に、各変向板を交互に作動位置と非作動位置とにわたって駆動する駆動装置とを備えるものである。
【００２３】
上記した構成により、一方の変向板を循環流中に浸漬することによりその抵抗によって循環流は自ずと流れ易い方向へ流れ、循環流の流れが変化する。タイマー制御等により駆動装置が定期的（所定時間毎）に、もしくは不定期的（任意時間毎）に各変向板を交互に循環流中に浸漬することにより、循環流の流れ方向を変向する。このことにより、浸漬型膜分離装置の流路内における上昇流の流れ状態、すなわち流れ方向および強弱を繰り返し変化させて、時間の経過に伴って上昇流の流れにゆらぎを形成し、浸漬型膜分離装置の流路内に生じる淀みの発生箇所を適宜に遷移させるとともに、上昇流が高流速で流れる箇所を遷移させることで膜面の全体を洗浄する。
【００２４】
また、変向手段は、処理対象液中に浸漬して処理槽上部に配置する作動部をなし、回転方向に応じて処理槽の一側もしくは他側へ処理対象液を誘導するローターと、ローターを回転駆動し、定期的に、もしくは不定期的に、ローターの回転方向を反転させる駆動装置とを備えるものである。
【００２５】
上記した構成により、ローターはその回転により処理対象液を送り出し、ローターを境とする両側に流速差および圧力差を生じさせて処理対象液を誘導する。ローターによる誘導によって処理対象液に高流速、低圧力の側へ向かう流れが生じ、この流れが誘導流となって周囲の処理対象液を誘引し、例えば処理槽の一側から他側へ向かう循環流が生じる。
【００２６】
ローターは循環流の上向き流れ部、つまり浸漬型膜分離装置から流れ出た上昇流の流れ中に配置することでより有効な作用を果たすことができ、回転数を変化させることでローターを境とする両側に生じさせる圧力差を調整できる。
【００２７】
タイマー制御等により駆動装置が定期的（所定時間毎）に、もしくは不定期的（任意時間毎）にローターの回転方向を反転させることにより、循環流の流れ方向を変向する。このことにより、浸漬型膜分離装置の流路内における上昇流の流れ状態、すなわち流れ方向および強弱を繰り返し変化させて、時間の経過に伴って上昇流の流れにゆらぎを形成し、浸漬型膜分離装置内の流路に生じる淀みの発生箇所を適宜に移動させるとともに、上昇流が高流速で流れる箇所を遷移させることで膜面の全体を洗浄する。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように本発明によれば、循環流の流れ方向を変向することで、曝気空気量の変更等の散気装置の制御操作を伴うことなく、定常運転状態を保ちつつ上昇流の流れ状態にゆらぎを形成して、膜面の前面に乱流を作用させて上昇流による膜面洗浄を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、流入系２１から処理対象液２２が流入する処理槽２３には、貯留した処理対象液２２に浸漬して複数の浸漬型膜分離装置２４を列状に配置している。浸漬型膜分離装置２４は１基のみを配置することも可能である。
【００３０】
浸漬型膜分離装置２４は、ケーシング２５の内部に複数の膜カートリッジ２６を上下二段に配置したものであり、膜カートリッジ２６は濾板の表裏に平膜状の濾過膜を配置してなり、上下方向に沿って平行に配置した隣接する膜カートリッジ２６の間に所定間隙の流路を形成している。
【００３１】
各浸漬型膜分離装置２４の下部にはブロア２７に接続した散気装置２８を配置しており、散気装置２８から噴出する曝気空気の気泡流によってケーシング２５の内部に固気液混相の上昇流が生じ、浸漬型膜分離装置２４の周囲の混合液がケーシング２５に下端開口から流入し、ケーシング２５の内部を気泡流とともに固気液混相の上昇流となって流れる。この上昇流は混合液を膜カートリッジ２６の膜面に沿ってクロスフローで供給するとともに膜面を洗浄し、ケーシング２５の上端開口から流れ出て処理槽２３の内部に循環流を２９を形成する。
【００３２】
各膜カートリッジ２６は導水管３０に連通し、吸引ポンプ３１による吸引圧を駆動圧力として混合液をろ過して固液を分離し、膜透過液が導水管３０を通して系外へ取り出される。
【００３３】
処理槽２３には循環流２９の流れ方向を変える変向手段を設けており、この変向手段を以下に説明する。複数の浸漬型膜分離装置２４を介した処理槽２３の両側位置には一対の変向板３２、３３を対向配置しており、各変向板３２、３３は変向手段の作動部をなし、単板のみならず複数枚ずつを配置することも可能である。
【００３４】
各変向板３２、３３は処理対象液２２に浸漬する作動位置と処理対象液２２の液面に退避する非作動位置とにわたって移動自在に設けており、本実施の形態では、図２に示すように、作動位置において浸漬型膜分離装置２４までの上下方向距離ａが０．２〜０．７ｍであり、水平方向の距離ｂが０．１〜１．０ｍである。
【００３５】
図３に示すように、各変向板３２、３３はそれぞれ駆動装置をなす水圧アクチュエータ３４、３５に接続しており、各水圧アクチュエータ３４、３５は電動バルブ３６、３７を介して導水管３０に連通し、吸引ポンプ３１の吐出圧を作動圧力とする。各変向板３２、３３の駆動力としては電気モータを使用することも可能であるが、吸引ポンプ３１の有効利用を図れる点で優位である。
【００３６】
水圧アクチュエータ３４、３５は水圧が作用する作動時に各変向板３２、３３をバネ等の付勢手段（図示省略）に抗して作動位置に押し込み、水圧を解除した状態において各変向板３２、３３は非作動位置に復帰する。各電動バルブ３６、３７は制御装置３８に接続しており、制御装置３８は定期的に所定時間サイクルで、もしくは不定期的にランダムな時間サイクルで、各電動バルブ３６、３７を操作して各水圧アクチュエータ３４、３５を駆動し、各変向板３２、３３を交互に作動位置と非作動位置とにわたって駆動する。
【００３７】
以下、上記した構成における作用を説明する。本装置の運転は、散気装置２８による曝気を常に継続する状態で、タイマー制御等によって例えばポンプの１５分間の運転とポンプの２分間の運転停止を繰り返す間欠ろ過運転を行う。
【００３８】
この間欠ろ過運転を以下に詳しく説明する。
１．ポンプ運転時に何れか一方の、ここでは水圧アクチュエータ３４に作動圧を与えて変向板３２を作動位置に配置し、この状態でポンプ運転を１５分間継続する。
２．散気装置２８の曝気を継続する状態でポンプの運転を２分間停止する。
３．ポンプ運転を再開し、一方の水圧アクチュエータ３４の作動圧を解除して変向板３２を非作動位置に後退させるとともに、他方の水圧アクチュエータ３５に作動圧を与えて変向板３３を作動位置に配置し、この状態でポンプ運転を１５分間継続する。
４．散気装置２８の曝気を継続する状態でポンプの運転を２分間停止する。
以上の操作を繰り返す。変向板３２、３３を入れ替えるサイクル時間は、膜面に汚れが強固に付着するまでの時間を考慮して設定するものであるが、本実施の形態では運転停止時毎に行う。
【００３９】
ろ過運転では、浸漬型膜分離装置２４において、散気装置２８から散気する曝気空気の気泡流に伴って上昇流が生じ、上昇流によって膜カートリッジ２６の膜面洗浄を行うとともに、浸漬型膜分離装置２４から流れ出る上昇流により浸漬型膜分離装置２４の周囲の槽内に循環流２９を形成する。
【００４０】
ところで、例えば変向板３２、３３の両方を非作動位置に退避させた状態では、浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５によって形成する流路の上部から流れ出る上昇流は、主として複数の浸漬型膜分離装置２４の中間位置を境とする処理槽の両側へ流れ出る。浸漬型膜分離装置２４が１基の場合は浸漬型膜分離装置２４を境とする。
【００４１】
各浸漬型膜分離装置２４から流れ出た処理対象液２２は水流が互いに影響し合うために、主として両側端の浸漬型膜分離装置２４の外側を下降流となって流れた後に、主として処理槽２３の両側から浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５によって形成する流路の下部へ流入する。
【００４２】
このため、循環流２９は複数の浸漬型膜分離装置２４の中央位置、つまり左右２基ずつの中間を境として対称に形成されて処理槽２３の内部を循環する形態となり、この槽内の循環流２９の影響を受けることで、各浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５における上昇流の流れは直線的なものではなくなり、ケーシング２５の一側に偏流し、他側が上昇流による膜面の洗浄効果が弱く、もしくは洗浄効果がない領域となる。
【００４３】
また、図１に示すように、一方の変向板３２を作動位置に浸漬する状態では、浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５の流路の上部から流れ出る上昇流に対して変向板３２が抵抗となることで、循環流２９は自ずと流れ易い方向へ流れる。
【００４４】
このため、浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５の流路の上部から流れ出た上昇流が処理槽２３の一側へ偏って流れ出ることで、処理対象液２２は主として一側端の浸漬型膜分離装置２４の一側を下降流となって流れた後に、主として処理槽２３の一側から浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５の流路の下部へ流入し、循環流２９は複数の浸漬型膜分離装置２４に対する処理槽２３の一側において槽内を循環する形態となり、各浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５の流路内において上昇流は流路方向に対して処理槽２３の一側へ変向する流れとなる。このため、各浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５の流路において、処理槽２３の他側に対応する部位に淀み領域３９が生じてこの部位の膜洗浄能力が減少する。
【００４５】
このため、制御装置３８は運転停止時毎に、つまり定期的に所定時間サイクルで各電動バルブ３６、３７を操作して各水圧アクチュエータ３４、３５を駆動し、各変向板３２、３３を交互に作動位置と非作動位置とにわたって駆動する。このとき、各変向板３２、３３は作動の都度毎に水圧アクチュエータ３４、３５の軸廻りの角度を変向させても良い。この変向板３２、３３の入れ替えは不定期的にランダムな時間サイクルで行うことも可能である。
【００４６】
一方の変向板３２が非作動位置に退避し、他方の変向板３３が作動位置に浸漬されることで、次のろ過運転時には循環流２９の流れが反転し、各核浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５の流路内において上昇流の流れ状態、すなわち流れ方向および強弱が変化し、上昇流は流路方向に対して処理槽２３の他側へ変向する流れとなる。
【００４７】
このため、各浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５の流路おける淀み領域３９が解消されてこの部位に高流速の流れが作用することで膜面洗浄能力が回復し、一方で処理槽２３の一側には新たに淀み領域３９が生じる。
【００４８】
したがって、変向板３２、３３を交互に浸漬して循環流２９の流れ方向を反転させることで、浸漬型膜分離装置２４の流路内における上昇流の流れ状態、すなわち流れ方向および強弱を繰り返し変化させて、時間の経過に伴って上昇流の流れにゆらぎを形成し、浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５の流路に生じる淀みの発生箇所を適宜に遷移させるとともに、上昇流が高流速で流れる箇所を遷移させることで膜面の全体を洗浄する。上述の作用において、処理槽内の主たる循環流２９の流れ方向が反転するまでには時間を要するが、運転停止中では膜面の汚れの進行はなく、むしろ乱れが膜面洗浄に効果的に働く。
【００４９】
よって、従来よりも少ないエネルギーで効率良く膜面に高流速で強い水流を作用させることができ、汚れが付着したままでろ過不能となる無効な膜面積が減少し、従来において必要とされた単位膜面積当たりの曝気エネルギーを軽減することが可能となる。
【００５０】
変向板３２、３３の形状および傾斜角度は、浸漬型膜分離装置２４から流れ出る上昇流および循環流２９の流れ状態に影響を与えるとともに、ケーシング２５における上昇流のゆらぎにも影響を与えるので、その設定は上昇流のゆらぎにより膜カートリッジ２６の膜面全体に定期的に高流速が作用するように行う。上昇流のゆらぎサイクル、つまり変向板３２、３３を入れ替えるサイクル時間は、膜面に汚れが強固に付着するまでの時間を考慮し、膜面の各部位において汚れが強固になる前に高速流が定期的に膜面の全ての部位に作用するように設定する。
【００５１】
図４〜図６は、本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行う構成要素には同符号を付して説明を省略する。
この構成において、変向手段は、作動部をなすローター４１とローター４１を駆動する駆動部をなすモータ４２およびモータ４２の駆動を制御する制御装置３８からなる。制御装置３８はモータ４２の回転数および回転方向を制御し、定期的に、もしくは不定期的に、ローター４１の回転方向を反転させる。
【００５２】
ローター４１は軸部４３と軸部４３に螺旋状に設ける複数のパドル部４４からなる。ローター４１は小型のものであれば浸漬型膜分離装置２４もしくは配管等に装着しても良く、大型のものは処理槽２３に設置しても良い。
【００５３】
図４では模式的にローター４１が処理対象液２２の液面付近に一部を浸漬する状態を示しているが、実際にはローター４１は水没しているほうがその効果が高い。
また、ローター４１は浸漬型膜分離装置２４の上方で上昇流に対応する処理槽２３の上部の複数個所に設けており、本実施の形態では、図８に示すように、浸漬型膜分離装置２４までの上下方向距離ｃが０．３〜０．７ｍであり、水平方向の距離ｄが０．０〜０．５ｍである。ローター４１は浸漬型膜分離装置２４の下方に配置することも可能である。
【００５４】
さらに、図１２に示すように、処理槽２３の容量に応じて浸漬型膜分離装置２４の基数は多くなるが、ローター４１は浸漬型膜分離装置２４の２基当たりに１台を設ける構成でも良く、あるいはローター４１を大型化して台数を減らしても良い。
【００５５】
上記した構成において、ろ過運転時には吸引ポンプ３１およびブロア２７を駆動し、モータ４２により各ローター４１を一方向へ回転させる。浸漬型膜分離装置２４では、散気装置２８から散気する曝気空気の気泡流に伴って上昇流を生じさせ、上昇流によって膜カートリッジ２６の膜面洗浄を行うとともに、浸漬型膜分離装置２４から流れ出る上昇流により浸漬型膜分離装置２４の周囲の槽内に循環流２９を形成する。
【００５６】
このとき、図７に示すように、モータ４２により回転する各ローター４１はパドル部４４の回転により処理対象液２２を回転方向へ送り出し、ローター４１を境とする一側に流速の早い高速域を形成し、他側に流速の遅い低速域を形成し、両側間に流速差および圧力差を生じさせて処理対象液２２を誘導する。このローター４１による誘導によって処理対象液２２に高流速、低圧力の側へ向かう流が生じ、この流れが誘導流となって周囲の処理対象液２２を誘引し、例えば処理槽２３の一側から他側へ向かう循環流２９が生じる。
【００５７】
制御装置２８は、タイマー制御等により定期的（所定時間毎）に、もしくは不定期的（ランダムな時間毎）にモータ４２によるローター４１の回転方向を反転させる。本実施の形態では連続したろ過運転中においてローター４１の回転方向を反転させるが、先の実施の形態と同様に、間欠ろ過運転の運転停止中にローター４１の回転方向を反転させることも可能である。
【００５８】
ローター４１の回転方向が反転すると、ローター４１を境とする両側の高速域と低速域が入れ替わり、循環流２９の流れ方向が反転する。したがって、ローター４１に回転エネルギーを与えるだけで循環流２９を制御でき、曝気動力と比べて小さな動力で流れの向きを変えることができる。
【００５９】
このことにより、浸漬型膜分離装置２４のケーシング２５の流路内における上昇流の流れ状態、すなわち流れ方向および強弱を繰り返し変化させて、時間の経過に伴って上昇流の流れにゆらぎを形成し、浸漬型膜分離装置２４の流路に生じる淀みの発生箇所を適宜に遷移させるとともに、上昇流が高流速で流れる箇所を遷移させることで膜面の全体を洗浄する。
【００６０】
ローター４１は循環流２９の上向き流れ部、つまり浸漬型膜分離装置２４から流れ出た上昇流の流れ中に配置することでより有効な作用を果たすことができる。また、ローター４１の作用には水深影響があるので、水深に応じてローター４１の回転数を変えることで、ローター４１を境とする両側に生じさせる圧力差を調整して循環流２９の流れ状態を調整し、淀み箇所の発生を無くす。また、ローター４１の回転数の調整は他の要因、例えば処理槽２３の形状等による淀み箇所の発生に対処するうえでも有効である。
【００６１】
図９はローター４１による循環流の制御を行わないでろ過運転を行った場合の膜の汚れを示すものであり、散気装置２８により供給する曝気空気量が処理対象液２２の単位量当たりに２０ｍ３である状態を曝気空気量１００％（２０ｍ３−ａｉｒ／ｍ３−水）として、フラックスを一定に維持してろ過運転を継続するために必要な吸引圧力の経日変化を示している。
【００６２】
図９においてグラフ線（中）ａは、図１１に示す構成において処理槽２３の中央付近の箇所（１）おける浸漬型膜分離装置２４の膜面の汚れ状態（吸引圧力）を示し、グラフ線（端）ｂは、図１１に示す構成において処理槽２３の水槽壁面に近い箇所（２）、（３）、（４）における浸漬型膜分離装置２４の膜面の汚れ状態（吸引圧力）を示している。
【００６３】
図９に明示するように、一定期間を経過すると、処理槽２３の中央付近の箇所（１）および水槽壁面に近い箇所（２）、（３）、（４）の双方において、膜面の汚れの進行とともに吸引圧力が上昇し、特に水槽壁面に近い箇所（２）、（３）、（４）において顕著となる。
【００６４】
図１０はローター４１による循環流の制御を伴うろ過運転を行った場合の膜の汚れを示すものであり、曝気空気量９０％として、フラックスを一定に維持してろ過運転を継続するために必要な吸引圧力の経日変化を示している。
【００６５】
図１０より明らかなように、ろ過運転を継続しても、処理槽２３の中央付近の箇所（１）および水槽壁面に近い箇所（２）、（３）、（４）の双方において、吸引圧力は上昇せず、膜面の汚れが進行しない状態を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態における膜洗浄装置を示す模式図
【図２】同実施の形態における変向板の配置位置を示す要部拡大図
【図３】同実施の形態における変向板の駆動機構を示す模式図
【図４】本発明の他の実施の形態における膜洗浄装置を示す模式図
【図５】同実施の形態における膜洗浄装置を示す平面図
【図６】同実施の形態におけるローターを示す斜視図
【図７】同実施の形態におけるローターの作用を示す模式図
【図８】同実施の形態におけるローターの配置位置を示す要部拡大図
【図９】比較試験におけるローターを伴わないろ過運転の経日変化を示すグラフ図
【図１０】比較試験における本発明のローターを伴うろ過運転の経日変化を示すグラフ図
【図１１】比較試験におけるローターを伴わないろ過運転での汚れ発生箇所を示す模式図
【図１２】本発明の他の実施の形態における膜洗浄装置を示す模式図
【図１３】従来の膜分離活性汚泥法を示す模式図
【図１４】従来の構成での浸漬型膜分離装置における流れ状態を示す模式図
【図１５】従来の他の構成での浸漬型膜分離装置における流れ状態を示す模式図
【符号の説明】
【００６７】
２１    流入系
２２    処理対象液
２３    処理槽
２４    浸漬型膜分離装置
２５    ケーシング
２６    膜カートリッジ
２７    ブロア
２８    散気装置
２９    循環流
３０    導水管
３１    吸引ポンプ
３２、３３  変向板
３４、３５  水圧アクチュエータ
３６、３７  電動バルブ
３８    制御装置
３９    淀み領域
４１    ローター
４２    モータ
４３    軸部
４４    パドル部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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