(57)【要約】【課題】本発明は、中空糸膜に付着した汚染物質を確実に除去することができるとともに、エネルギー効率を高めることができる散気装置を提供する。【解決手段】被処理水１２を処理する中空糸膜モジュール１４に気泡を供給する散気装置３０において、被処理水１２を取り込む取込孔３１と、取込孔３１から取り込まれた被処理水１２を放出する放出孔３２と、取込孔３１及び放出孔３２の間に配置される気体導入孔３３とを備え、気体導入孔３３は取込孔３１及び放出孔３２の間に介在する被処理水１２に対して気体を導入する。【選択図】図５
2018202273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象の水である被処理水を処理する中空糸膜モジュールに気泡を供給する散気装置において、
前記被処理水を取り込む取込孔と、
前記取込孔から取り込まれた被処理水を放出する放出孔と、
前記取込孔及び前記放出孔の間に配置される気体導入孔と、を備え、
前記気体導入孔は前記取込孔及び前記放出孔の間に介在する被処理水に対して気体を導入することを特徴とする散気装置。
【請求項２】
前記散気装置は導管であり、前記放出孔の口径は前記取込孔の口径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の散気装置。
【請求項３】
複数の中空糸膜の一端を固定する第１の固定部材と、前記複数の中空糸膜の他端を固定する第２の固定部材と、前記第２の固定部材を介して前記第１の固定部材に対向し且つ前記第２の固定部材に隣接する集水室と、前記第２の固定部材及び前記集水室を貫通するとともに、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材の間の前記複数の中空糸膜に気泡を供給する散気装置と、を備える中空糸膜モジュールにおいて、
前記散気装置は、
処理対象の水である被処理水を取り込む取込孔と、
前記取込孔から取り込まれた被処理水を放出する放出孔と、
前記取込孔及び前記放出孔の間に配置される気体導入孔と、を備え、
前記気体導入孔は前記取込孔及び前記放出孔の間に介在する被処理水に対して気体を導入することを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項４】
前記中空糸膜モジュールが、前記集水室を介して前記第２の固定部材に対向し且つ前記集水室に隣接する気体貯留室を更に備え、前記散気装置が、前記第２の固定部材、前記集水室、及び前記気体貯留室を貫通することを特徴とする請求項３記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】
前記散気装置は導管であり、前記放出孔の口径は前記取込孔の口径よりも小さいことを特徴とする請求項３又は４記載の中空糸膜モジュール。
【請求項６】
複数の中空糸膜の一端を固定する第１の固定部材と、前記複数の中空糸膜の他端を固定する第２の固定部材と、前記第２の固定部材を介して前記第１の固定部材に対向し且つ前記第２の固定部材に隣接する集水室と、前記第２の固定部材及び前記集水室を貫通するとともに、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材の間の前記複数の中空糸膜に気泡を供給する散気装置と、を備える水処理装置を用いて、処理対象の水である被処理水を処理する水処理方法において、
（ｉ）前記散気装置が被処理水を取り込む被処理水取込ステップと、
（ii）前記散気装置に気体を導入する気体導入ステップと、
（iii）前記散気装置に導入された気体を、前記散気装置に取り込んだ被処理水とともに前記複数の中空糸膜に供給する供給ステップと、
を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項７】
前記水処理装置が、前記集水室を介して前記第２の固定部材に対向し且つ前記集水室に隣接する気体貯留室を更に備え、前記散気装置が、前記第２の固定部材、前記集水室、及び前記気体貯留室を貫通し、前記気体導入ステップが、前記気体貯留室の気体を前記散気装置に導入するステップであることを特徴とする請求項６記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜を用いた水処理に用いられる散気装置、該散気装置を備える中空糸膜モジュール、及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、浄水処理や下水処理、工業廃水処理等の水処理に使用され、処理対象の水（以下、「被処理水」という。）に含まれる懸濁物質等の汚染物質を分離する中空糸膜モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の中空糸膜モジュールは、表面に細孔を有する複数の中空糸膜を備え、被処理水が各中空糸膜の外部から内部に流れる浸漬型吸引濾過用又は外圧濾過用の膜モジュールである。このような中空糸膜モジュールを用いた処理においては、被処理水は各中空糸膜の表面の細孔を透過するが、被処理水に含まれる懸濁物質等の汚染物質は細孔を通過することができず、各中空糸膜の表面に抑留されるので、きれいな処理水を得ることができる。しかし、汚染物質が各中空糸膜の表面に蓄積すると、被処理水が中空糸膜を透過する透過性能が低下する。
【０００３】
このような透過性能の低下を防止するため、特許文献１の中空糸膜モジュールは、中空糸膜モジュールの一端の中央付近に散気装置を設け、散気装置は各中空糸膜に対して気泡を供給している。これにより、各中空糸膜は過度に振動することなく気泡が各中空糸膜の表面に衝突し、各中空糸膜の表面に付着した汚染物質が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１０４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、散気装置から供給される気泡は、散気装置周辺の中空糸膜には直接接触するが、中空糸膜モジュール全体には拡散されにくく、散気装置周辺以外の中空糸膜に付着した汚染物質を確実に除去することができない。
【０００６】
また、散気装置から供給される気泡が散気装置周辺の中空糸膜に接触して中空糸膜に付着した汚染物質を除去しても、除去された汚染物質は散気装置周辺に滞留するため、再度中空糸膜に付着する場合がある。すなわち、従来は、中空糸膜に付着した汚染物質を確実に除去することができないという問題があった。
【０００７】
さらに、近年、水処理装置の省エネ化がクローズアップされ、膜ろ過処理に要するエネルギーの中でもエアスクラビング（散気装置による汚染物質の除去）に要するエネルギーの割合が高いことから、散気装置についてもエネルギー効率を高め、省エネ化することが求められている。
【０００８】
本発明は、中空糸膜に付着した汚染物質を確実に除去することができるとともに、エネルギー効率を高めることができる散気装置、該散気装置を備える中空糸膜モジュール、及び水処理方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の散気装置は、処理対象の水である被処理水を処理する中空糸膜モジュールに気泡を供給する散気装置において、前記被処理水を取り込む取込孔と、前記取込孔から取り込まれた被処理水を放出する放出孔と、前記取込孔及び前記放出孔の間に配置される気体導入孔と、を備え、前記気体導入孔は前記取込孔及び前記放出孔の間に介在する被処理水に対して気体を導入することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜の一端を固定する第１の固定部材と、前記複数の中空糸膜の他端を固定する第２の固定部材と、前記第２の固定部材を介して前記第１の固定部材に対向し且つ前記第２の固定部材に隣接する集水室と、前記第２の固定部材及び前記集水室を貫通するとともに、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材の間の前記複数の中空糸膜に気泡を供給する散気装置とを備える中空糸膜モジュールにおいて、前記散気装置は、処理対象の水である被処理水を取り込む取込孔と、前記取込孔から取り込まれた被処理水を放出する放出孔と、前記取込孔及び前記放出孔の間に配置される気体導入孔と、を備え、前記気体導入孔は前記取込孔及び前記放出孔の間に介在する被処理水に対して気体を導入することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の水処理方法は、複数の中空糸膜の一端を固定する第１の固定部材と、前記複数の中空糸膜の他端を固定する第２の固定部材と、前記第２の固定部材を介して前記第１の固定部材に対向し且つ前記第２の固定部材に隣接する集水室と、前記第２の固定部材及び前記集水室を貫通するとともに、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材の間の前記複数の中空糸膜に気泡を供給する散気装置と、を備える水処理装置を用いて、処理対象の水である被処理水を処理する水処理方法において、（ｉ）前記散気装置が被処理水を取り込む被処理水取込ステップと、（ii）前記散気装置に気体を導入する気体導入ステップと、（iii）前記散気装置に導入された気体を、前記散気装置に取り込んだ被処理水とともに前記複数の中空糸膜に供給する供給ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、中空糸膜に付着した汚染物質を確実に除去することができるとともに、エネルギー効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る散気装置及び中空糸膜モジュールを備える水処理装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図１における散気装置を概略的に示す断面図である。
【図３】図２の散気装置の第１の変形例を概略的に示す断面図である。
【図４】図２の散気装置の第２の変形例を概略的に示す断面図である。
【図５】図１における中空糸膜モジュールの下部拡大図（断面図）である。
【図６】図５の中空糸膜モジュールの変形例を示す図である。
【図７】図１及び図５におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であって、中空糸膜モジュールを上部固定部材の方向から眺めた図である。
【図８】図１における中空糸膜モジュールの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る散気装置３０及び中空糸膜モジュール１４を備える水処理装置１１を概略的に示す断面図である。
【００１６】
図１の水処理装置１１は、被処理水１２が満たされた浸漬槽１３、浸漬槽１３に浸漬された中空糸膜モジュール１４を備え、中空糸膜モジュール１４は複数の中空糸膜１５を有する。複数の中空糸膜１５は、浸漬槽１３の底部（下部）から浸漬槽１３を満たす被処理水の水面（上部）に関する方向（以下、「上下方向」という。）に関して延在し、複数の中空糸膜１５の一端（上部）が上部固定部材１６（第１の固定部材）によって固定されるとともに、その他端（下部）が下部固定部材１７（第２の固定部材）によって固定されている。また、各中空糸膜１５は表面に細孔を有し、被処理水１２に対して露出している。そのため、被処理水１２が各中空糸膜１５の細孔の表面を外部から内部に透過するとき、被処理水１２に含まれる懸濁物質等の汚染物質はその細孔を通過することなく各中空糸膜１５の表面に付着し、被処理水から除去される。
【００１７】
上部固定部材１６の上部には、集水室１８ａが隣接して設けられるとともに、下部固定部材１７の下部には、集水室１８ｂが隣接して設けられ、複数の中空糸膜１５は上部固定部材１６及び下部固定部材１７を貫通して集水室１８ａ，１８ｂに開口している。
【００１８】
集水室１８ａ，１８ｂは処理水取出管２０を経て吸引ポンプ２１に接続されている。吸引ポンプ２１が駆動すると、集水室１８ａ，１８ｂの内部が吸引されるとともに、中空糸膜１５の内部側が減圧される。これにより、各中空糸膜１５の外部から内部に透過した被処理水１２、すなわち、処理済みの水（以下、「処理水」という。）は集水室１８ａ，１８ｂに集水され、浸漬槽１３の外に取り出される。
【００１９】
集水室１８ｂの下部には、気体貯留室１９が隣接して設けられ、気体貯留室１９は気体供給管２２を経て気体圧縮機２３に接続されている。気体圧縮機２３が駆動すると、加圧された空気等の気体が気体供給管２２を経て気体貯留室１９に供給される。
【００２０】
中空糸膜モジュール１４の下部は、複数の散気装置３０を備え、各散気装置３０は下部固定部材１７、集水室１８、及び気体貯留室１９を貫通している。各散気装置３０は各中空糸膜１５に対して気泡と被処理水１２を同時に供給する。
【００２１】
図２は、図１における散気装置３０を概略的に示す断面図である。
【００２２】
図２の散気装置３０は、被処理水１２を取り込む取込孔３１と、取込孔３１から取り込まれた被処理水１２を放出する放出孔３２と、取込孔３１及び放出孔３２の間に配置される２つの気体導入孔３３とを備えた導管であり、２つの気体導入孔３３は導管の下部側方に対向するように形成されている。下部固定部材１７、集水室１８ｂ、及び気体貯留室１９を貫通する散気装置３０は、下部固定部材１７により固定される上部と、集水室１８ｂを貫通する中間部と、気体貯留室１９を貫通し且つ気体貯留室１９に対して開口する気体導入孔３３を有する下部から構成されている（後述する図５も参照）。散気装置３０は、取込孔３１から取り込まれた被処理水１２が放出孔３２から放出されればよく、散気装置３０の上下方向に直交する方向（以下、「横方向」という。）に関する断面の形状は円形、矩形、多角形等であればよい。
【００２３】
本実施の形態の散気装置３０はその横方向に関する断面の形状は円形であり、取込孔３１及び放出孔３２のそれぞれの口径はほぼ同一であるとともに、散気装置３０の内径はこれらの口径とほぼ同一である。取込孔３１及び放出孔３２のそれぞれの口径は、２〜２０ｍｍであるのが好ましい。２ｍｍ未満では被処理水１２が散気装置３０を継続的に通過すると、詰まりが発生する可能性があり、２０ｍｍ超えると、後述のエアリフト効果が低減する可能性がある。また、気体導入孔３３の口径は、通常、１〜１０ｍｍである。
【００２４】
さらに、散気装置３０の大きさ（取込孔３１から放出孔３２までの長さ）は、中空糸膜１５の長さや、固定部材、集水室１８ｂ及び気体貯留室１９の大きさ等に応じて適宜設定できるが、例えば、５〜２５ｃｍとすることができる。また、散気装置３０は２つの気体導入孔３３を有することを前提としたが、後述するように、気体導入孔３３は一つでもよい。
【００２５】
散気装置３０の上部と中間部の間には、下部固定部材１７と集水室１８ｂの間を仕切る仕切り部材が設けられてもよく、その仕切り部材を固定するための段差３４が設けられていてもよい。また、散気装置３０の中間部と下部の間には、集水室１８ｂと気体貯留室１９との間を仕切る仕切り部材が設けられてもよく、その仕切り部材に散気装置３０を固定するための突起部３５が設けられていてもよい。
【００２６】
散気装置３０は、被処理水１２を取り込む取込孔３１と、取込孔３１から取り込まれた被処理水１２を放出する放出孔３２と、取込孔３１及び放出孔３２の間に配置される２つの気体導入孔３３とを備え、例えば、２つの気体導入孔３３から散気装置３０の内部に導入された空気は、散気装置３０の内部を上昇して放出孔３２から放出される。これにより、被処理水１２が散気装置３０の内部を上昇する空気に伴って取込孔３１から放出孔３２に移動するエアリフト効果を得ることができる。
【００２７】
図３は、図２の散気装置３０の第１の変形例を概略的に示す断面図である。図３の散気装置４０は、その構成、作用が上述した図２の散気装置３０と基本的に同じであり、気体導入孔３３を１つ備える点で図２の散気装置３０と異なる。以下、重複した構成、作用については説明を省略し、異なる構成、作用についての説明を行う。
【００２８】
図３の散気装置４０は下部側方に１つの気体導入孔３３を備え、気体導入孔３３には気体通路３７が接続されている。気体圧縮機２３から加圧下で供給された空気等の気体が気体通路３７を経て気体導入孔３３に導入される。気体通路３７は、例えば、弾性を有する合成樹脂からなるチューブ状の導入管である。また、気体導入孔３３と気体通路３７を分離せずに、一体化してもよい。散気装置４０は気体導入孔３３を１つ備え、気体通路３７を介して気体圧縮機２３から発生した空気は確実に気体導入孔３３に供給される。したがって、気体導入孔３３に供給される空気の量は気体圧縮機２３から発生した空気の量に基づいて決定されるので、気体導入孔３３に供給される空気の量を簡単に制御することができる。
【００２９】
図４は、図２の散気装置３０の第２の変形例を概略的に示す断面図である。図４の散気装置５０は、その構成、作用が上述した図２の散気装置３０と基本的に同じであり、取込孔３１の口径と放出孔３２の口径とが異なる点で図２の散気装置３０と異なる。以下、重複した構成、作用については説明を省略し、異なる構成、作用についての説明を行う。
【００３０】
図４の散気装置５０は、放出孔３２の口径が取込孔３１の口径よりも小さくなるように構成されている。これに対応して、散気装置５０は細径部である放出孔３２と広径部である取込孔３１を連通するために、テーパ部３６を有する。したがって、散気装置５０の内径は取込孔３１から放出孔３２に対して緩やかに変化する。このように散気装置５０の放出孔３２の口径は、取込孔３１の口径よりも小さいので、取込孔３１及び放出孔３２のそれぞれの口径が同一の場合に比べ、散気装置５０の内部を上昇する気体と被処理水１２の流速は速い。これにより、散気装置５０の内部に汚泥が付着してもその汚泥を放出孔３２から散気装置５０の外部に放出することができ、もって、散気装置５０が詰まるリスクを低減することができる。広径部である取込孔３１の口径は５〜５０ｍｍとするのが好ましく、細径部である放出孔３２の口径は２〜２０ｍｍとするのが好ましい。
【００３１】
図５は、図１における中空糸膜モジュール１４の下部拡大図（断面図）である。図５の中空糸膜モジュール１４は散気装置３０を備える。図５において、吸引ポンプ２１が集水室１８ｂの内部を吸引すると、集水室１８ｂに集水された処理水は処理水取出管２０を経て浸漬槽１３の外に取り出される。このとき、中空糸膜１５は減圧されるので、被処理水１２は中空糸膜１５の外部から内部に透過し、被処理水１２に含まれていた汚染物質等は中空糸膜１５の外部に付着して被処理水１２から除去される。中空糸膜１５を透過した処理水は集水室１８ｂに集水され、処理水取出管２０を経て浸漬槽１３の外に取り出される。
【００３２】
また、汚染物質等が中空糸膜１５の外部に付着したままにすると、中空糸膜１５の表面の細孔は汚染物質等で塞がれ、中空糸膜１５は目詰まりして被処理水１２の透過を妨げる。これに対応して、気体圧縮機２３は気体、例えば、空気を気体供給管２２を介して気体貯留室１９に供給する。気体貯留室１９に供給された空気は散気装置３０の気体導入孔３３から導入される。このとき、散気装置３０の内部は被処理水１２で満たされており、気体導入孔３３から散気装置３０の内部に導入された空気は気泡となって被処理水１２の中を放出孔３２に向けて上昇するとともに、被処理水１２は気体導入孔３３から放出孔３２に上昇する気泡に伴って取込孔３１から放出孔３２に移動する。
【００３３】
すなわち、散気装置３０がエアリフトポンプの役割を果たし、散気装置３０の内部では、気泡の上昇に伴って被処理水１２も取込孔３１から放出孔３２に移動するエアリフト効果が生じるため、散気装置３０の内部では被処理水１２が取込孔３１から放出孔３２に流れる上向流が形成される。その結果、散気装置３０上部の放出孔３２から空気と被処理水１２が放出され、中空糸膜モジュール１４全体に拡散される。被処理水１２にとともに中空糸膜モジュール１４全体に拡散された空気は中空糸膜１５の表面に衝突し、中空糸膜１５の表面に付着した汚染物質等を除去する。
【００３４】
中空糸膜１５の表面から除去された汚染物質等は散気装置３０のエアリフト効果によって形成された被処理水１２の上向流に乗って、各中空糸膜１５の間を通過し、その後、中空糸膜モジュール１４の外部に移出される。中空糸膜モジュール１４の外部に移出された汚染物質等は、例えば、水処理装置１１の底部に余剰汚泥として堆積し、水処理装置１１の汚染物質等の濃度が所定の濃度を越えたときに水処理装置１１から排出される。
【００３５】
なお、下部固定部材１７の表面からの放出孔３２の高さは、放出孔３２よりも低位にある中空糸膜に付着した汚染物質を十分に除去するため、出来るだけ近くなるように設置するのが好ましい。
【００３６】
図６は、図５の中空糸膜モジュール１４の変形例を示す図である。図６の中空糸膜モジュール１４は散気装置４０を備え、気体通路３７が気体導入孔３３に接続されている。
【００３７】
散気装置４０の気体導入孔３３には気体通路３７が接続されているため、集水室１８ｂの下方には気体貯留室１９を設けなくてもよい。図６の中空糸膜モジュール１４は、上記の構成以外は図５の中空糸膜モジュール１４と同様の構成を示す。なお、図６の中空糸膜モジュール１４は散気装置４０を備えることを前提としたが、散気装置４０に代えて散気装置５０を使用してもよい。
【００３８】
図７は、図１及び図５におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であって、中空糸膜モジュール１４を上部固定部材１６の方向から眺めた図である。図７において、散気装置３０は等間隔に位置するとともに、複数の中空糸膜１５は、散気装置３０の放出孔３２を囲むように位置し、中空糸膜１５と散気装置３０の放出孔３２は、下部固定部材１７（ポッティング剤）により固定されている。
【００３９】
中空糸膜モジュール１４に設置する散気装置３０の本数や設置間隔は、中空糸膜１５の本数、中空糸膜モジュール１４の横方向に関する断面形状又はその断面積等の条件に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。例えば、１つの散気装置の周囲には中空糸膜を１４４本まで設置することができ、隣り合う散気装置の放出孔３２の間隔は、例えば、２ｃｍ〜２０ｃｍとすることができる。また、散気装置の大きさ（取込孔３１から放出孔３２までの長さ）と中空糸膜の長さ（上部固定部材１６と下部固定部材１７の間の長さ）の比率は、適宜設定可能であるが、例えば、１：１００〜１：４００とすることができる。
【００４０】
中空糸膜１５と散気装置３０の配置は、散気装置３０の周辺以外の中空糸膜１５に付着した汚染物質を除去できる配置であれば特に限定されない。例えば、図７のように散気装置３０の放出孔３２を中心とした正方形において、対角線上に空隙が形成されるように中空糸膜１５を配置してもよいし、各中空糸膜１５を放出孔３２の周囲に均等に配置してもよい。
【００４１】
下部固定部材１７によって中空糸膜１５の端部と散気装置３０上部を固定する方法は、例えば、図７とほぼ同形状の孔を有する仕切り部材を少なくとも１つ用い、予め中空糸膜と散気装置上部を当該仕切り部材に挿入して仮固定した後で、固定部材用の樹脂（ポッティング剤）を注入し硬化させることにより行うことができる。
【００４２】
固定部材の樹脂（ポッティング剤）の種類は、特に限定されないが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂や塩化ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００４３】
図８は、図１における中空糸膜モジュール１４の底面図である。図８において、散気装置３０の取込孔３１は浸漬槽１３内の被処理水１２に対し開放され、取込孔３１から被処理水１２が取り込まれる。なお、本実施の形態では、水処理装置１１は複数の中空糸膜モジュール１４を備えることを前提とする。
【００４４】
中空糸膜モジュール１４の全体形状は特に限定されない。図１及び図８に示すように、膜モジュールの横方向断面が矩形状となるように中空糸膜１５を集束させ、全体として直方体の形状としてもよいし、横方向断面が円形となるように中空糸膜１５を集束させ、全体として円筒状の形状としてもよい。
【００４５】
次に、散気装置３０と、散気装置３０を有する中空糸膜モジュール１４と、を備える水処理装置１１によって実行される水処理方法について説明する。
【００４６】
本実施の形態では、水処理装置１１は、被処理水１２で満たされ、散気装置３０を備えた中空糸膜モジュール１４は被処理水１２に浸漬されている。また、中空糸膜モジュール１４には、集水室１８ａ，１８ｂを介して吸引ポンプ２１が接続されているとともに、気体貯留室１９を介して気体圧縮機２３が接続されている。
【００４７】
吸引ポンプ２１が駆動すると、集水室１８ａ，１８ｂの内部が吸引され、中空糸膜１５の内部側が減圧される。これにより、被処理水１２は各中空糸膜１５の外部から内部に透過して処理され、その後、処理水は集水室１８ａ，１８ｂに集水され、浸漬槽１３の外に取り出される。また、これと同時に、気体圧縮機２３が駆動し、加圧された気体、例えば、空気が気体貯留室１９に供給される。
【００４８】
気体貯留室１９に供給された空気は気体導入孔３３から散気装置３０の内部に導入され（気体導入ステップ）、導入された気体は気泡として放出孔３２に向けて上昇し、その後、放出孔３２から散気装置３０の外部に放出される。気体が気体導入孔３３から放出孔３２に移動する際、被処理水１２は移動する気体とともに放出孔３２から散気装置３０の方向に移動する。このとき、散気装置３０は取込孔３１を有するため、被処理水１２は取込孔３１から散気装置３０の内部に取り込まれる。すなわち、気体が気体導入孔３３から散気装置３０の内部に導入されると、散気装置３０が被処理水１２を取り込み（被処理水取込ステップ）、散気装置３０に導入された気体及び散気装置３０の内部に取り込まれた被処理水１２は放出孔３２から散気装置３０の外部に放出され、放出された気体及び被処理水１２は複数の中空糸膜１５に供給される（供給ステップ）。
【００４９】
散気装置３０に導入する気体の風量は、気体圧縮機２３により供給される気体の風量を調節して変化させることができる。散気装置３０に導入する気体の風量を多くすれば、該気体及び被処理水１２が散気装置３０の内部を通過して放出孔３２から放出されるまでに必要な時間を短縮することができるが、本実施の形態では、散気装置３０に導入される気体の風量は、気体（気泡）が放出孔３２から放出されて中空糸膜モジュール１４全体に拡散される程度であればよい。
【００５０】
本実施の形態の散気装置３０は、被処理水１２を散気装置３０に取り込む取込孔３１と、取込孔３１から取り込まれた被処理水１２を散気装置３０から放出する放出孔３２とを備え、取込孔３１及び放出孔３２の間に配置される気体導入孔３３から散気装置３０の内部に気体が導入される。気体導入孔３３から散気装置３０の内部に導入された気体は、放出孔３２に向けて移動し、その後、放出孔３２から放出されるが、このとき、取込孔３１から取り込まれた被処理水１２も気体導入孔３３から放出孔３２に向けて移動する気体とともに放出孔３２に向けて移動して放出孔３２から放出される。
【００５１】
すなわち、本実施の形態によれば、放出孔３２から気体及び被処理水１２が放出されるとき、被処理水１２には水流が形成され、その水流に基づいて気体及び被処理水１２は放出孔３２から放出されて中空糸膜モジュール１４全体に拡散し、中空糸膜１５の表面に衝突して中空糸膜１５の表面に付着した汚染物質を除去することができる。このとき、被処理水１２の水流を利用して中空糸膜１５の表面に付着した汚染物質を除去しているので、従来の散気装置から中空糸膜表面に気体のみを供給して汚染物質を除去する場合よりも散気装置３０に供給する空気量を削減することができる。その結果、散気装置３０に空気を供給するために必要なエネルギーを削減することができる。また、中空糸膜１５の表面から除去された汚染物質は散気装置３０のエアリフト効果によって形成された被処理水１２の上向流によって中空糸膜モジュール１４の外部に移出されるので、中空糸膜１５の表面から除去された汚染物質が、再度、中空糸膜の表面に付着するのを防止することができる。これにより、中空糸膜１５の周辺に汚染物質が滞留して中空糸膜１５の表面に蓄積し、中空糸膜１５の濾過能力が低下するのを防止することができる。つまり、本実施の形態の散気装置３０を被処理水１２の処理に使用することにより、中空糸膜１５に付着した汚染物質を確実に除去することができるとともに、エネルギー効率を高めることができる。
【００５２】
なお、中空糸膜１５の材質には、特に限定されないが、ポリスルフォン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、セルロース系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、ポリイミド樹脂等の有機材料が用いられる。また、これらの樹脂の共重合体や一部に置換基を導入した樹脂が用いられてもよく、二種以上の樹脂を混合した樹脂が用いられてもよい。さらに、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等の無機材料が用いられてもよい。
【００５３】
散気装置３０,４０,５０の材質は、機械的強度及び耐久性を有する材質であれば特に限定されず、中空糸膜モジュール１４の集水室１８ｂや気体貯留室１９を形成する材質と同様の材質、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂等を使用することができる。
【００５４】
図１の水処理装置１１においては、中空糸膜モジュール１４を浸漬槽１３に浸漬して、ろ過水出口側の吸引ポンプ２１から吸引してろ過を行なう浸漬型の中空糸膜モジュール１４を示したが、本発明は、被処理水１２の供給側から加圧してろ過を行なう加圧型の中空糸膜モジュール１４に適用することもできる。
【００５５】
また、必要であれば、吸引ポンプ２１による吸引とは逆に、集水室１８ａ，１８ｂを加圧して、中空糸膜１５の内側から外側に透過水を透過させて汚染物質等を除去する逆洗浄を行ってもよい。
【００５６】
以上、本発明について、上述した実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、中空糸膜に付着した汚染物質等を確実に除去することができ、散気装置のエネルギー効率を高めることができる散気装置、中空糸膜モジュール及び水処理方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１１  水処理装置
１２  被処理水
１３  浸漬槽
１４  中空糸膜モジュール
１５  中空糸膜
１６  上部固定部材
１７  下部固定部材
１８ａ，１８ｂ  集水室
１９  気体貯留室
２０  処理水取出管
２１  吸引ポンプ
２２  気体供給管
２３  気体圧縮機
３０，４０，５０  散気装置
３１  取込孔
３２  放出孔
３３  気体導入孔
３４  段差
３５  突起部
３６  テーパ部
３７  気体通路
【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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