(57)【要約】  多孔性の膜濾過モジュール（５）に使用される通気／逆洗装置（１６）は、垂直方向に離間して配置された上部のヘッダ（７）と下部のヘッダ（８）との間に長手方向に延びる一以上の膜（６）を備え、前記膜の端部は前記上下のヘッダの中に浸漬されている。前記膜は、使用の際には、濾過運転に供される透過性の膜を備え、汚染物質を含む供給液は前記膜の壁部の一方の側から供給され、濾過液は膜の壁部の他の側から回収される。通気／逆洗装置（１６）は、前記膜モジュール（５）の一部分の周りを少なくとも部分的に取り囲むとともに、連通チャンバー（１７）を備え、該連通チャンバー（１７）は、連通チャンバー（１７）と膜モジュール（５）とを流体接続する、離間して形成された貫通開口部（１８、１９）を備える。使用の際には、ガスは、前記チャンバー（１７）に供給され、膜モジュールの中の膜を通気するために、前記貫通開口部（１８、１９）を通じて前記膜モジュール（５）に送られ、逆洗液は、前記貫通開口部を通じて、膜モジュール（５）から回収、及び／または膜モジュール（５）へ供給され、チャンバー（１７）へ送られる。
2007510539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向に離間された上下のヘッダの間に長手方向に延びる一以上の膜を備え、前記膜の端部は前記上下のヘッダの内部に浸漬され、前記膜は、使用の際には、濾過運転に供される透過性の壁部を備えた多孔性膜の濾過モジュールに使用される通気／逆洗装置であって、
汚染物を含有している供給液が前記膜の前記壁部の一方の側に供給され、濾過液は前記膜の前記壁部の他の側から回収され、
前記通気装置／逆洗装置は、少なくとも前記膜の一部分を部分的に取り囲むとともに、前記チャンバー及び前記膜モジュールと流体的に連通している離間された貫通開口部を有する連通チャンバーを備えており、
使用の際には、ガスは、前記チャンバーに供給されるとともに、前記膜モジュール中の前記膜を通気するために前記膜モジュールに前記貫通開口部を通じて送られ、
逆洗液は、前記チャンバーへの前記貫通開口部を通じて、前記膜モジュールから前記チャンバーに回収され、または、前記チャンバーから前記膜モジュールへ供給される、
多孔性膜の濾過モジュールに使用される通気／逆洗装置。
【請求項２】
前記ガスの逆洗と液体の逆洗とは、同じ前記貫通開口部を通じて選択的に連通されることを特徴とする請求項１に記載の通気／逆洗装置。
【請求項３】
前記貫通開口部は、前チャンバーと前記膜モジュールとに流体接続する、垂直方向に離間されて配置された貫通開口部であり、
使用の際に、ガスは、前記チャンバーに供給され、前記膜モジュールの中の前記膜を通気するために、少なくとも前記貫通開口部の上部を通じて前記膜モジュールに導入され、
逆洗液は、前記膜モジュールから前記貫通開口部の下部を通じて前記チャンバー内に回収される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通気／逆洗装置。
【請求項４】
逆洗液または供給液は、下部の前記開口部、または両方の開口部を通じてモジュールの基部の中に供給され、または注入されることを特徴とする請求項３に記載の通気／逆洗装置。
【請求項５】
前記逆洗液および／または前記供給液は、前記通気の間に前記膜の表面から逆洗された固形分を運び出すように、前記膜に沿って固形分を洗い流すために使用されることを特徴とする、請求項４に記載の通気／逆洗装置。
【請求項８】
前記垂直方向に離間されて配置された貫通開口部は、上部と下部との一対の貫通開口部を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の通気／逆洗装置。
【請求項９】
前記上部の開口部は、前記下部の開口部より小さい断面積を有することを特徴とする、請求項８に記載の通気／逆洗装置。
【請求項１０】
前記一対の貫通開口部の前記開口部は、軸方向に離間され、チャンバーの外周の周りに形成されることを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の通気／逆洗装置。
【請求項１１】
前記逆洗液は、前記一対の貫通開口部の両方を通じて回収され、および／または供給されることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の通気／逆洗装置。
【請求項１２】
前記装置は、環状に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の通気／逆洗装置。
【請求項１３】
前記膜の端部がその内部に浸漬される、垂直方向に離間された上下のヘッダの間に長手方向に、前記膜は、使用の際には、濾過運転に供される透過性の壁部を備え、濾過運転中には、汚染物を含有している供給液は前記膜の前記壁部の一方の側に供給され、濾過液は他から回収され、膜の壁部の側面に伸びる一以上の膜を備え、
前記上下のヘッダは、前記膜の一方または両方の端部と、少なくとも一の連結した上部または下部の濾過液集収チャンバーとに流体接続し、
このことによって、濾過運転中には、膜の壁部の他方側から排出された前記濾過物は、上下のヘッダの少なくとも一方を通して上部、または下部の集収チャンバーに通じ、通気／逆洗装置は前記膜モジュールの一部を少なくとも部分的に取り囲むとともに、離間された貫通開口部を有する連通チャンバーを備え、この貫通開口部は前記チャンバーと膜モジュールとに流体連結し、使用の際には、ガスは連通チャンバーに供給され、膜モジュール中の膜を通気するために膜モジュールに前記貫通開口部を通じて連絡され、逆洗液は前記貫通開口部を通じて膜モジュールから前記チャンバーに回収され、または前記チャンバーから膜モジュールへ供給される、多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１４】
前記貫通開口部は、前記チャンバーと前記膜モジュールとに流体接続する、垂直方向に離間されて配置された貫通開口部であり、
使用の際においては、ガスは、前記チャンバーに供給され、前記膜モジュールの中の前記膜を通気するために、少なくとも前記貫通開口部の上部を通じて前記膜モジュールに導入され、
逆洗液は、前記貫通開口部の下部を通じて、前記膜モジュールから前記チャンバー内に回収されるか、または前記膜モジュールへ供給されることを特徴とする、請求項１３に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１５】
濾過液接続パイプは、前記上下の濾過液集収チャンバーの間を流体接続し、濾過液は前記集収チャンバーの一方または他方から回収されることを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１６】
通気／逆洗装置は、下部のヘッダに隣接して配置されることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１７】
上部および下部の前記集収チャンバーは、前記上部及び下部のヘッダを取り外し可能に受け入れるとともに、液密に固定する上部及び下部の回収容器をそれぞれ備えることを特徴とする、請求項１３〜請求項１６のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１８】
前記ヘッダはバイオネット接合によって前記回収容器にロック可能に嵌合していることを特徴とする、請求項１７に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１９】
前記膜を少なくとも部分的に取り囲むスクリーンを備えることを特徴とする請求項１３〜請求項１８のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２０】
前記スクリーンは、前記膜の長さの一部に沿って延在されたスリーブであることを特徴とする請求項１９に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２１】
前記スクリーンは、剛体であることを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２２】
前記スクリーンは、前記通気／逆洗装置の上に配置されることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２３】
前記スクリーンは、前記膜モジュールの全長に沿って延在しており、前記膜と連通可能なように前記通気／逆洗装置の貫通開口部に隣接して一以上の開口部が設けられ、内部をガスまたは液体の流れを許容するように、一以上の追加的な開口部が、モジュールの上部もしくは上部に隣接して設けられていることを特徴とする、請求項２１に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２４】
逆洗の流れのバイパスを可能とするように、一以上のさらなる開口部を、前記通気／逆洗装置に、もしくは通気／逆洗装置に隣接して前記スクリーン中に備えることを特徴とする請求項２３に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２５】
請求項１３〜請求項２４のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュールを使用する、供給液から汚染物を除去する方法であって、（ｆ）汚染物質を有する供給液は膜の壁部の一方の側から供給され、濾過液は膜の壁部の他方の側から回収される濾過運転を行う工程と、（ｇ）上部もしくは下部のヘッダのうちの少なくとも一方を通じて回収された濾過液を、上部もしくは下部の集収チャンバーのうちの少なくとも一方に送る工程と、（ｈ）前記膜モジュールの中の膜を通気するために、ガスを前記連通チャンバーに供給し、前記ガスを前記貫通開口部を通じて前記膜モジュールに送る工程と、（ｉ）液体によって前記膜の壁部を逆洗する工程と、（ｊ）逆洗液を前記膜モジュールから前記貫通開口部を通じて前記連通チャンバーへ回収する工程と、を有する供給液から汚染物を除去する方法。
【請求項２６】
前記ガスの逆洗と液体の逆洗とは、同じ前記貫通開口部を通じて選択的に連通され、回収されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記膜モジュールの中の前記膜を通気するために、前記ガスは前記チャンバーに供給されるとともに、前記貫通開口部の上部を通じて前記膜モジュールに連通されており、逆洗液は、前記チャンバーへの前記貫通開口部の少なくとも下部を通じて、前記膜モジュールから回収され、および／または前記膜モジュールに供給されることを特徴とする、請求項１４を引用した場合の請求項２８に記載の方法
【請求項２８】
前記下部の開口部または一対の開口部の両方を通じて、前記逆洗液または供給液を前記モジュールの前記基端部に供給する工程を有することを特徴とする、請求項１４を引用した場合の請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記通気の際に、前記膜の表面から除去された固形分を運び出すために、前記逆洗液または供給液を用いて前記膜に沿って固形物を洗い流す工程を有することを特徴とする、請求項１４または請求項２８を引用した場合の請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記膜モジュールは、容器の中に含まれる供給液の中に浸漬され、前記固形物を含む逆洗廃液を、前記容器からその上部でオーバーフローによって排出するステップを有することを特徴とする、請求項１４、請求項２８、または請求項２９を引用した場合の請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記固形物を含む逆洗廃液を、前記モジュールからその上部でオーバーフローによって排出するステップを有することを特徴とする、請求項１４、請求項２８、または請求項２９を引用した場合の請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記固形物を含む逆洗廃液を、前記開口部を通じてドレインによって、またはポンピングによって廃液を排出することによって、モジュールから排出するステップを有することを特徴とする、請求項１４、請求項２８、または請求項２９を引用した場合の請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記排出ステップ中に、ガスを前記モジュール内に導入するステップを有することを特徴とする、請求項２９〜請求項３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記ガスは、前記逆洗液／供給液と混合されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記ガスは前記連通チャンバーに導入されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膜の濾過システム、より具体的には、大気に開放され、加圧された管体、タンク、またはセル中に備えられた多孔性または透過性の膜を使用する膜の濾過システム、および逆洗装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書の全体を通して先行技術に関する言及がされているが、出願人は、これら先行技術が当該技術分野の一般常識技術の一部として広く知られていると自認するものではない。
【０００３】
多孔性の膜を備える濾過システムは、濾過効率（ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）及び流動性（ｆｌｕｘ）を維持するために定期的な逆洗を行うことが必要であり、膜の細孔が不純物によって目詰まりを生じると、膜間圧力（ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ：ＴＭＰ）が減少する。典型的には、逆洗サイクルの際には、不純物は加圧ガス、加圧ガス泡、加圧液体、あるいはこれらの混合体の一以上によって膜の細孔から強制的に押し出され、あるいは膜の表面から洗い流されて、供給タンクまたは供給セル内に排出される。そして、膜からの不純物や沈渣（ｄｅｐｏｓｉｔｓ）を含む液体はタンクからドレイン排出または噴出される。
【０００４】
また、膜をガス泡で擦り洗う濾過システムでは、擦り洗いを支援するために、泡をできる限り膜の領域に限定すると良いことがわかっている。
【０００５】
また、濾過システムの設置面積（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）の最小化は、最終的に濾過施設によって占められる面積を最小化するためにも望ましい。小型のシステムは低廉であり、廃棄物の量も少なく、環境に与える影響も小さく、そして、市場の受けも良い。
【０００６】
このようなシステムの持つ利点を、洗浄工程や逆洗工程を考慮せずに設計され、製造された従来のシステムに取り入れることが望まれている。さらに、濾過、逆洗、および洗浄の工程中に膜モジュールへガスや液体を供給するために必要とされる管の分岐や敷設を簡単化することが望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点の一以上を解消し、上述した一以上の利点を提供すること、もしくは少なくとも有益な代替案を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一の観点によれば、本発明は、垂直方向に離間された上部および下部のヘッダの間に長手方向に延びる一以上の膜を備え、前記膜の端部は前記上下のヘッダの内部に浸漬され、前記膜は、使用の際には、濾過運転に供される透過性の壁部を備えた多孔性膜の濾過モジュールに使用される通気／逆洗装置あって、汚染物を含有している供給液が膜の前記壁部の一方の側に供給され、濾過液は前記膜の前記壁部の他の側から回収され、前記通気／逆洗装置は少なくとも前記膜モジュールの一部分を部分的に取り囲むとともに、前記チャンバー及び前記膜モジュールと流体的に連通している離間された貫通開口部を有する連通チャンバーを備えており、使用の際には、ガスは、チャンバーに供給されるとともに、前記膜モジュール中の膜を通気するために前記膜モジュールに前記貫通開口部を通じて送られ、逆洗液は前記チャンバーへの前記貫通開口部を通じて、前記膜モジュールから前記チャンバーへ回収され、または、前記チャンバーから前記膜モジュールへ供給される、多孔性膜の濾過モジュールに使用される通気／逆洗装置を提供する。
【０００９】
一実施形態において、ガスの逆洗と液体の逆洗とは同じ貫通開口部を通して選択的に連通されていて良い。
【００１０】
好ましくは、この貫通開口部は前記チャンバーと膜モジュールとに流体接続する、垂直方向に離間されて配置された貫通開口部であり、使用の際に、ガスは、前記チャンバーに供給され、前記膜モジュール内の前記膜を通気するために、少なくとも前記貫通開口部の上部を通じて前記膜モジュールに導入され、逆洗液は前記膜モジュールから前記貫通開口部の下部を通じて前記チャンバーに回収される。逆洗液が貫通開口部の上部と下部との両方を通じて回収されても良い。
【００１１】
好ましくは、逆洗液または供給液は下部の前記開口部または上下両方の開口部を通じてモジュールの基端部の中に供給され、または注入される。また、これらの液体は膜に沿って固形分を洗い流し、ガスによるこすり洗いの間に膜表面から逆洗された固形分を排出する。固形分を含む逆洗廃液はタンクやセルの上部からのオーバーフロー、または貫通開口部を通じるタンクやセルからのドレイン排出やポンピングによってタンクやセルから排出されることができる。
【００１２】
垂直に離間されて配置された貫通開口部は上部と下部との一対の貫通開口部を備えることが好ましい。また、上部の開口部の断面積は下部の開口部より小さいほうが好ましい。さらに、一対の前記貫通開口部の前記開口部は軸方向に離間され、チャンバーの外周の周りに形成されるのが好ましい。一実施形態においては、逆洗液は両方の開口部から排出または供給されてよい。
【００１３】
他の観点によれば、本発明は、垂直方向に離間された上下のヘッダの間に長手方向に延びる一以上の膜を備え、前記膜の端部は前記上下のヘッダの内部に浸漬され、前記膜は、使用の際には、濾過運転に供される透過性の壁部を備え、前記膜は濾過運転において、汚染物を含有する供給液が膜の前記壁部の一方の側に供給され、濾過液は前記膜の前記壁部の他の側から回収され、上下のヘッダは前記膜の一方の、もしくは両方の端部と、少なくとも１つの上部または下部の集収チャンバーとに流体接続され、使用の際には、膜の壁部の他方側から排出された前記濾過物は、上下のヘッダの少なくとも一方を通じて上部、または下部の濾過液集収チャンバーに送られ、通気／逆洗装置は前記膜モジュールの一部を少なくとも部分的に取り囲むとともに、前記チャンバーと膜モジュールとに流体接続する、離間されて配置された貫通開口部を有する連通チャンバーを備え、使用の際には、ガスは連通チャンバーに供給されるとともに、膜モジュール中の膜を通気するために、前記貫通開口部を通じて膜モジュールに送られ、逆洗液は前記貫通開口部を通じて膜モジュールから回収され、または膜モジュールへ供給され、連通チャンバーへ送られる。
【００１４】
好ましくは、この貫通開口部は、前記チャンバーと膜モジュールとに流体接続する、垂直方向に離間されて配置された貫通開口部であり、使用の際に、ガスは前記チャンバーに供給され、前記膜モジュールの中の前記膜を通気するために、少なくとも前記貫通開口部の上部を通じて前記膜モジュールに導入され、逆洗液は、前記膜モジュールから前記貫通開口部の下部を通じて前記チャンバー内に回収され、または前記チャンバー内に供給される。
【００１５】
好ましくは、濾過液連結パイプは、前記上下の濾過液集収チャンバーの間を流体接続し、濾過液は集収チャンバーの一方または他方から排出される。また、通気／逆洗装置は、下部ヘッダに隣接して配置されるのが好ましい。また、上部および下部の前記集収チャンバーは、前記上部または下部のヘッダを取り外し可能に受け入れるとともに、液密に固定する上部及び下部の回収容器をそれぞれ備えるのが好ましい。さらに、前記ヘッダはバイオネット接合によって前記回収容器にロック可能に嵌合していることが好ましい。
【００１６】
さらに他の観点からすると、本発明は多孔質の膜濾過モジュールを使用して汚染物質を供給液から除去する方法であって、（ａ）汚染物質を有する供給液は膜の壁部の一方の側から供給され、濾過液は膜の壁部の他方の側から回収される濾過運転を行う工程と、（ｂ）上下のヘッダの少なくとも一方を通じて回収された前記濾過液を、上下の少なくとも一方の連通チャンバーに送る工程と、（ｃ）膜モジュール中の膜を通気するために、ガスを前記連通チャンバーに供給し、該ガスを、前記貫通開口部を通じて前記膜モジュールに送る工程と、（ｄ）液体を用いて前記膜の壁部を逆洗する工程と、（ｅ）逆洗液を前記膜モジュールから前記貫通開口部を通じて前記連通チャンバーへ回収する工程と、を有する方法を提供する。
【００１７】
本発明の実施形態は、モジュールを逆の構成で運転しても良いし、また、モジュールの基部近傍に設置されたマニホールドを使用してガスおよび液による掻き落しと洗い流しを行っても良い。本発明は個々のモジュール、またはモジュールの列を使用した形で記載されているが、好適な加圧ハウジングと接合部材を用いた圧力システムにも同様に適用できる。本発明は、濾過液を両端から回収するように配置されたモジュールに使用されるのが望ましいが、濾過液を一方の端からのみ回収するように配置されたモジュールにも同様に使用しても良い。濾過液はモジュールの上部もしくは底部から回収することができる。
【００１８】
一実施形態において、ガスはモジュールの基部を取り囲む環状部に供給される。環状部の内側には、ガスが通過し、膜中に入っていけるように貫通開口部が設けられている。この実施形態では、ガス用の開口部の下にさらに開口部が設けられ、供給液がモジュールの基端部に供給され、ガスによる洗浄中に膜表面から逆洗された固形物を運び出すために膜に沿って固体を洗い流せるようにしている。固形物を含む逆洗廃液はタンクやセルの上部からのオーバーフロー、または開口部を通じてドレイン排出、またはポンピングによってモジュールから排出されることができる。
【００１９】
モジュールは典型的には中央部に閉塞されたスクリーンを備え、このスクリーンはガスと逆洗液を含むように働くのでより効果的に使用される。開口部は、ガスおよび／または逆洗廃液が上部から流出し、供給水、もしくはガス／逆洗液がモジュールの基端部近傍に流入できるようにしている。
【００２０】
ガスと逆洗液とのマニホールドは一つのユニットに（上述のように）結合されてもよく、または分離したマニホールドとされても良い。
【００２１】
代替的には、最初はガスだけが使用され、次いで２段階の擦り落としのために、液体と組み合わされたガスが洗い流し、その後に液体だけによる洗い流しが行われるように、一対の開口部のみが好適に形作られ、大きさを定められ、モジュールの周りに間隔を置いて配置されて使用されることができる。好適な形には細長い直方体状、三角柱状、または滴形状がある。また、透過性のバックフラッシュを伴う、または伴わないこれらの段階の異なる組み合わせが使用されても良い。
【００２２】
本発明の一実施形態において、中実部分は、底部のガスまたは逆洗液の入口開口部の直上とモジュールの上部の少し下（典型的には約１００ｍｍ）とまで延びるスクリーン中に形成される。代替的には、スクリーンは、長手方向全体に亘って中実状態にすることもできるが、液とガスがスクリーンを通って流れるように、ガス／逆洗液の入口開口部に隣接した孔部を伴ってモジュールの上部に設けられることもできる。濾過中には、モジュールは液中に浸漬されており、供給液は中実部分の上部の開放部分を通ってモジュールの中に入り、膜に沿って流れる。逆洗中には、マニホールドを使って通気が行われ、上述のように運転される。
【００２３】
この構造の主たる利点は、逆洗の洗い流しが生じると、逆洗液は、スクリーンの中実部分によって周囲を囲まれた領域のみの内部の膜に沿って洗い流し、モジュールの上部から流出し、タンクから廃液へオーバーフローするか、もしくはドレイン排出される。この工程によれば、スクリーンの中実部分の外側を流れる洗い流しの流れがなく、モジュールに供給される流量のすべてが洗い流しに使用されるので、洗い流しを完遂するために必要とされる逆洗用の液の量を、大きな開口の網状のスクリーンを有する（もしくはスクリーンのない）モジュールに比べて削減することができる。必要であれば、通気／逆洗チャンバーのすぐ上の基部の近傍の中実部分に開口部を付け加え、少量で、かつ調整された量のバイパスの流れを作ることによってオーバーフローによる排出中に生じる逆混合を最小化することもできる。流量の大部分はモジュールを通過し、少量のバイパス流量が残っている固形分、または逆混合廃液をモジュール間の間隙から静かに洗い流し、プラグ流れ（ｐｌｕｇ  ｆｌｏｗ）を本質的に維持する。
【００２４】
代替的には、上述の構造における底部から上部への洗い流しの段階を完遂するより、逆洗／ガスの流路、または逆洗廃液を運び出す基部の他の廃液管連結部を使用して上部から底部への洗い流しの段階を完遂することもできる。この場合、逆洗は、供給タンクに前もって決定された高さまで液を供給するか、またはタンクへの供給液でモジュールの高さより上に液を維持することによって、モジュールに沿った重力による流れによって行われても良い。この場合、逆洗廃液の量は、タンクまたは容器に液を供給する既存のポンプ以外には付加的なポンプを必要としないという大きな利点を有する、逆洗用の液を底部から供給する、上記の状況と同様である。
【００２５】
また、モジュールの一部分としてのスクリーンの中実部分、又はシュラウド（ｓｈｒｏｕｄ）を備えると、繊維体を保護する、モジュールを支持する、そして逆洗の工程中に容器を液体とガスとを含むようにするという多くの機能を果たすので、装置を構築するコストを削減することができる。外殻部もまた同じ機能を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の好適な実施例は図１〜図５を参照しつつ記述される通りであるが、あくまで例示にすぎないものである。
【００２７】
図１に示すように、膜モジュール５は、束状に形成された多孔質で中空の繊維膜６を複数備えており、垂直方向に離間された上下のヘッダ７，８の間に延在している。ここで、繊維膜６の端部はこれら上下のヘッダの中に浸漬されている。上下のヘッダ７、８は、繊維膜６の端部９、及びこの端部９に結合された上部濾過液キャップ１２と下部濾過液回収容器１３とによって形成された上下の濾過液集収チャンバー１０、１１と流体的に連通している。繊維膜６は、上下のヘッダの間に流体を通さないスクリーン１４によって支持されており、このスクリーン１４は、下部ヘッダ８の直上と、上部ヘッダ７の直下にそれぞれ孔部３および４を備えている。スクリーン１４の両端の孔部（ａｐｅｒｔｕｒｅｓ）３および４によって、ガス及び液体は、モジュールの膜６との間で流出入することができる。濾過パイプ１５は、膜の束の中心部を延在し、上下の濾過液集収チャンバー１０と１１とを接続している。
【００２８】
通気／逆洗装置１６は、図１から図３に示すように、下部ヘッダ８の上およびスクリーン部分１４の孔部３近隣の膜モジュールの一部を取り囲んでいる。通気／逆洗装置は連通チャンバー１７を備え、この連通チャンバーは垂直方向に離間して配置され、連通チャンバー１７および膜モジュール５に流体接続する上部および下部貫通開口部１８および１９を備えている。連通チャンバー１７はパイプ２０を介してガスおよび逆洗液の供給源に選択的に接続されている。
【００２９】
上部および下部のヘッダ７および８は、それぞれ上部および下部の嵌め込みスリーブ２２および２１を備え、これら嵌め込みスリーブ２２および２１はＯリング２３および２４を用いることにより上部の蓋部１２および下部のカップ部１３とそれぞれ密閉状態に嵌合している。下部のヘッダ８は、適宜の取り外し可能な接続部材によって、通気／逆洗装置に接続されていてもよく、本実施形態ではバイオネット型（ｂａｙｏｎｅｔ  ｔｙｐｅ）の接続部材２８が用いられている。
【００３０】
運転中は、モジュール５は供給タンク２５に浸漬され、吸引は、下部集収チャンバー１１に対して行われ、次いで、吸引は、繊維膜６の上端部（濾過パイプ１５を介して）及び下端部に対して行われる。濾過液は濾過液キャップ１２と容器１３との中に回収され、マニホールド２６（図２参照）を通じて送出される。モジュール５の上部濾過液キャップ１２と下部濾過液容器１３とは中心部の濾過液パイプ１５によって接続されており、濾過液パイプ１５は濾過液をモジュールの上部濾過液キャップ１２から回収し、下部濾過液容器１３へ運ぶ。本実施形態では、上下の濾過液ヘッダ７および８の間の接続は、モジュール５自体の一部分として示されているが、かかる接続は、モジュール５の外側の接続によってなされても良い。濾過液はどちらの端部から回収されても良いが、底部からの回収はマニホールドによる液の集配を単純化する。回収された濾過液は、図２および図４に示すように、マニホールド２６を通じて送出される。
【００３１】
繊維膜６の洗浄は、通気用開口部として作用する前記貫通開口部１８の上部を通じて、ガス、典型的には空気を膜モジュール５の中に導入することによって、逆洗中に行われる。これらの貫通開口部１８は、ガスの大部分がこれらの開口部１８を通じて流れ、逆洗用の開口部１９を通じる少量の漏れは許容できるにしても、逆洗用の開口部１９に対する液体シールを維持できるように、大きさを定められつつ、下部の逆洗用の貫通開口部１９から離間して配置されている。一旦、モジュール膜６の中に供給されたガスによって生成された気泡を用いたガスによる洗い落とし（ｇａｓ  ｓｃｏｕｒ）が、（膜の浸透性逆流と任意に組み合わせて）完了すると、洗い流し用の液体が逆洗用開口部１９と通気用開口部１８を介して導入される。チャンバー１７の中に残留するガスは最初に通気用の開口部１８を通じて置き換えられ（ｄｉｓｐｌａｃｅｄ）、よって、膜のさらなるガスによる擦り落としに使用されても良い。次いで、チャンバー１７は供給液で満たされ、通気用開口部１８と逆洗用開口部１９との両方を通じてモジュールへの流れが生じる。付加的な逆洗用開口部１９が設けられ、ガスの場合よりも大きい液流の抵抗が得られる。
【００３２】
モジュール５の基端部に導入された液体の流れは、モジュール５から固形物を洗い流しつつ、モジュール５に沿って流れる。逆洗廃液は、容器２５の上部から溢れ出し、タンクもしくは容器２５の出口を通じて排出され、または、開口部１８、１９から排出もしくはポンプでポンピングされても良い。
【００３３】
さらに、液体が通気／逆洗装置及びチャンバー１７に導入されるとき、液体がガスをモジュール５の中に運ぶチャンバー１７からガスを排出するように、既存のマニホールドまたは拡張されたマニホールドが使用されても良く、これによって、膜６の追加的なガスによる擦り落としを提供することができる。
【００３４】
また、ガスは、供給液を伴う逆噴出が起きているのと同時に、チャンバー１７、または逆洗ライン２０に導入されても良い。このようにすると、洗い流し段階の際、ガスを伴う２つのフェーズの擦り落しを可能とする。ここでガスは、チャンバー１７の中に分離しているか、通気用開口部１８を通じて流れているか、または開口部１８、１９のいずれかを通じてモジュール５への逆洗の流れに運ばれている。
【００３５】
代替的には、最初はガスだけが使われ、次いで、２段階の擦り落し及び洗い流しのために液体と組み合わされたガスが使われ、その後に液体だけによる洗い流しが行われるように、一対の貫通開口部１８，１９のみが、好適に形作られ、大きさを定められ、モジュール５の周りに間隔を置いて配置されて使用されていても良い。また、これらのステップの種々の異なる組み合わせが、透過性の逆噴出を伴って、又は伴わずに、使用されても良い。
【００３６】
図４は、モジュール５を、タンク２５の上から供給タンク／容器２５の底部に沿って配置された濾過液マニホールド、及び通気／逆洗マニホールド２６，２７内へ、どのように設置すればよいかを示している。通気／逆洗マニホールド２７は、通気／逆洗装置１６のパイプ２０に接続されている。
【００３７】
図５は、各逆洗後にモジュール含有物の排出を行った場合の、本発明にかかるモジュールの膜間圧力（ＴＭＰ）の時間に対するグラフを示している。このグラフは、本発明に係るモジュールのＴＭＰは各排出後に効果的に復帰することを示している。
【００３８】
本発明のさらなる実施形態および実施例が、記述された本発明の精神若しくは技術的範囲を逸脱すること無く為し得ることも理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る一実施形態の逆洗装置を有する典型的な繊維膜モジュールの短縮遠近断面図を示す。
【図２ａ】本発明に係る一実施形態の膜モジュールの側面図を示す。
【図２ｂ】図２ａ中、Ａ−Ａに沿った側方断面図を示す。
【図２ｃ】図２ａ中にＣで示した領域の拡大図を示す。
【図２ｄ】図２ａ中にＢで示した領域の拡大図を示す。
【図３】図２ａのモジュールの分解組立断面透視図を示す。
【図４】供給タンクまたは供給容器の中に取り付けられ、配置されたモジュールの並びの上部透視図を示す。
【図５】本発明に係る一実施形態の試作モジュールの膜間圧力（ＴＭＰ）を時間に対して表したグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
５：膜濾過モジュール
６：膜
７、８：ヘッダ
１０、１１：収集チャンバー
１６：通気／逆洗装置
１７：連通チャンバー
１８、１９：貫通開口部
【図１】
2007510539.tif 000003
【図２ａ】
2007510539.tif 000004
【図２ｂ】
2007510539.tif 000005
【図２ｃ】
2007510539.tif 000006
【図２ｄ】
2007510539.tif 000007
【図３】
2007510539.tif 000008
【図４】
2007510539.tif 000009
【図５】
2007510539.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向に離間された上下のヘッダの間に長手方向に延びる一以上の膜を備え、前記膜の端部は前記上下のヘッダの内部に浸漬され、前記膜は、使用の際には、濾過運転に供される透過性の壁部を備えた多孔性膜の濾過モジュールに使用される通気／逆洗装置であって、
汚染物を含有している供給液が前記膜の前記壁部の一方の側に供給され、濾過液は前記膜の前記壁部の他の側から回収され、
前記通気装置／逆洗装置は、少なくとも前記膜の一部分を部分的に取り囲むとともに、前記チャンバー及び前記膜モジュールと流体的に連通している離間された貫通開口部を有する連通チャンバーを備えており、
使用の際には、ガスは、前記チャンバーに供給されるとともに、前記膜モジュール中の前記膜を通気するために前記膜モジュールに前記貫通開口部を通じて送られ、
逆洗液は、前記チャンバーへの前記貫通開口部を通じて、前記膜モジュールから前記チャンバーに回収され、または、前記チャンバーから前記膜モジュールへ供給される、
多孔性膜の濾過モジュールに使用される通気／逆洗装置。
【請求項２】
前記ガスの逆洗と液体の逆洗とは、同じ前記貫通開口部を通じて選択的に連通されることを特徴とする請求項１に記載の通気／逆洗装置。
【請求項３】
前記貫通開口部は、前チャンバーと前記膜モジュールとに流体接続する、垂直方向に離間されて配置された貫通開口部であり、
使用の際に、ガスは、前記チャンバーに供給され、前記膜モジュールの中の前記膜を通気するために、少なくとも前記貫通開口部の上部を通じて前記膜モジュールに導入され、
逆洗液は、前記膜モジュールから前記貫通開口部の下部を通じて前記チャンバー内に回収される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通気／逆洗装置。
【請求項４】
逆洗液または供給液は、前記下部開口部、または両方の開口部を通じてモジュールの基部の中に供給される、または注入されることを特徴とする請求項３に記載の通気／逆洗装置。
【請求項５】
前記逆洗液および／または前記供給液は、前記通気の間に前記膜の表面から逆洗された固形分を運び出すように、前記膜に沿って固形分を洗い流すために使用されることを特徴とする、請求項４に記載の通気／逆洗装置。
【請求項６】
前記垂直方向に離間されて配置された貫通開口部は、上部及び下部の一対の貫通開口部を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の通気／逆洗装置。
【請求項７】
前記上部の開口部は、前記下部の開口部より小さい断面積を有することを特徴とする、請求項６に記載の通気／逆洗装置。
【請求項８】
前記それぞれ一対の貫通開口部の開口部は、軸方向に離間され、前記チャンバーの外周の周りに形成されることを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の通気／逆洗装置。
【請求項９】
前記逆洗液は、前記一対の貫通開口部の両方を通じて回収され、および／または供給されることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の通気／逆洗装置。
【請求項１０】
前記装置は、環状に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の通気／逆洗装置。
【請求項１１】
前記膜の端部がその内部に浸漬される、垂直方向に離間された上下のヘッダの間に、長手方向に延びる一以上の膜を備え、前記膜は、使用の際には、濾過運転に供される透過性の壁部を備え、濾過運転中には、汚染物を含有している供給液は前記膜の壁部の一方の側に供給され、濾過液は前記膜の壁部の他方から回収され、
前記上下のヘッダは、前記膜の一方または両方の端部と、少なくとも一の連結された上部または下部の濾過液集収チャンバーとに流体連通し、
使用の際には、膜の壁部の他方側から回収された前記濾過物は、上下のヘッダの少なくとも一方を通じて、連結された上部、または下部の集収チャンバーに送られ、
通気／逆洗装置は前記膜モジュールの一部を少なくとも部分的に取り囲むとともに、離間された貫通開口部を有する連通チャンバーを備え、この貫通開口部は前記連通チャンバーと膜モジュールとに流体連通し、使用の際には、ガスは連通チャンバーに供給され、前記貫通開口部を通じて膜モジュールに送られ、膜モジュール中の膜を通気し、逆洗液は、前記連通チャンバーへの前記貫通開口部を通じて、前記膜モジュールから回収され、または、前記膜モジュールへ供給される、  
多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１２】
前記貫通開口部は、前記チャンバーと前記膜モジュールとに流体接続する、垂直方向に離間されて配置された貫通開口部であり、
使用の際においては、ガスは、前記チャンバーに供給され、前記膜モジュールの中の前記膜を通気するために、少なくとも前記貫通開口部の上部を通じて前記膜モジュールに導入され、
逆洗液は、前記貫通開口部の下部を通じて、前記膜モジュールから前記チャンバー内に回収されるか、または前記膜モジュールへ供給されることを特徴とする、請求項１１に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１３】
濾過液接続パイプは、前記上下の濾過液集収チャンバーの間を流体接続し、濾過液は前記集収チャンバーの一方または他方から回収されることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１４】
通気／逆洗装置は、下部のヘッダに隣接して配置されることを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１５】
上部および下部の前記集収チャンバーは、前記上部及び下部のヘッダを取り外し可能に受け入れるとともに、液密に固定する上部及び下部の回収容器をそれぞれ備えることを特徴とする、請求項１１〜請求項１４のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１６】
前記ヘッダはバヨネット接合によって前記回収容器にロック可能に嵌合していることを特徴とする、請求項１５に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１７】
前記膜を少なくとも部分的に取り囲むスクリーンを備えることを特徴とする請求項１１〜請求項１６のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１８】
前記スクリーンは、前記膜の長さの一部に沿って延在するスリーブであることを特徴とする請求項１７に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項１９】
前記スクリーンは、剛体であることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２０】
前記スクリーンは、前記通気／逆洗装置の上に配置されることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２１】
前記スクリーンは、前記膜モジュールの全長に沿って延在しており、前記膜と連通可能なように前記通気／逆洗装置の貫通開口部に隣接して一以上の開口部が設けられ、内部をガスまたは液体の流れを許容するように、一以上の追加的な開口部が、モジュールの上部もしくは上部に隣接して設けられていることを特徴とする、請求項１９に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２２】
逆洗の流れのバイパスを可能とするように、一以上のさらなる開口部を、前記通気／逆洗装置に、もしくは通気／逆洗装置に隣接して前記スクリーン中に備えることを特徴とする請求項２１に記載の多孔質の膜濾過モジュール。
【請求項２３】
請求項１１〜請求項２２のいずれか一項に記載の多孔質の膜濾過モジュールを使用する、供給液から汚染物を除去する方法であって、
（ａ）汚染物質を有する供給液は膜の壁部の一方の側から供給され、濾過液は膜の壁部の他方の側から回収される濾過運転を行う工程と、
（ｂ）上部もしくは下部のヘッダのうちの少なくとも一方を通じて回収された濾過液を、上部もしくは下部の集収チャンバーのうちの少なくとも一方に送る工程と、
（ｃ）前記膜モジュールの中の膜を通気するために、ガスを前記連通チャンバーに供給し、前記ガスを前記貫通開口部を通じて前記膜モジュールに送る工程と
（ｄ）液体によって前記膜の壁部を逆洗する工程と
（ｅ）逆洗液を前記膜モジュールから前記貫通開口部を通じて前記連通チャンバーへ回収する工程と
を有する供給液から汚染物を除去する方法。
【請求項２４】
前記ガスの逆洗と液体の逆洗とは、同じ前記貫通開口部を通じて選択的に連通され、回収されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記膜モジュールの中の前記膜を通気するために、前記ガスは前記チャンバーに供給されるとともに、前記貫通開口部の上部を通じて前記膜モジュールに連通されており、逆洗液は、前記チャンバーへの前記貫通開口部の少なくとも下部を通じて、前記膜モジュールから回収され、および／または前記膜モジュールに供給されることを特徴とする、請求項１２を引用した場合の請求項２４に記載の方法
【請求項２６】
前記下部の開口部または一対の開口部の両方を通じて、前記逆洗液または供給液を前記モジュールの前記基部に供給する工程を有することを特徴とする、請求項１２を引用した場合の請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記通気の際に、前記膜の表面から除去された固形分を運び出すために、前記逆洗液または供給液を用いて前記膜に沿って固形物を洗い流す工程を有することを特徴とする、請求項１２または請求項２６を引用した場合の請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記膜モジュールは、容器の中に含まれる供給液の中に浸漬され、前記固形物を含む逆洗廃液を、前記容器からその上部でオーバーフローによって排出するステップを有することを特徴とする、請求項１２、請求項２６、または請求項２７を引用した場合の請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記固形物を含む逆洗廃液を、前記モジュールからその上部でオーバーフローによって排出するステップを有することを特徴とする、請求項１２、請求項２６、または請求項２７を引用した場合の請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記固形物を含む逆洗廃液を、前記開口部を通じてドレインによって、またはポンピングによって廃液を排出することによって、モジュールから排出するステップを有することを特徴とする、請求項１２、請求項２６、または請求項２７を引用した場合の請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記排出ステップ中に、ガスを前記モジュール内に導入するステップを有することを特徴とする、請求項２７〜請求項３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記ガスは、前記逆洗液／供給液と混合されることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ガスは前記連通チャンバーに導入されることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【国際調査報告】
2007510539.tif 000011
2007510539.tif 000012