(57)【要約】【課題】中空糸膜の内表面側の領域の汚染を抑制しつつ中空糸膜を洗浄することが可能な中空糸膜濾過装置の洗浄方法及び中空糸膜濾過装置を提供する。【解決手段】中空糸膜濾過装置の洗浄方法は、中空糸膜１１により原水を濾過する中空糸膜濾過装置１において、中空糸膜１１の表面を洗浄する方法である。この方法は、中空糸膜１１の外表面側から内表面側に向かって原水を透過させることにより、内表面側から濾過水を取り出す濾過工程と、圧縮空気に含まれる微粒子、水分、オイル、微生物及びウイルスのうち少なくともいずれかの汚染物質を圧縮空気から分離可能な分離手段４０を通過した圧縮空気によって、中空糸膜１１の内表面側から外表面側に向かって濾過水を押し出す逆洗工程と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜により原水を濾過する中空糸膜濾過装置において、前記中空糸膜の表面を洗浄する方法であって、
前記中空糸膜の外表面側から前記中空糸膜の内表面側に向かって原水を前記中空糸膜に透過させることにより、前記内表面側から濾過水を取り出す濾過工程と、
気体に含まれる微粒子、水分、オイル、微生物及びウイルスのうち少なくともいずれかの汚染物質を気体から分離可能な分離手段を通過した気体によって、前記中空糸膜の前記内表面側から前記外表面側に向かって濾過水を押し出す逆洗工程と、を備えることを特徴とする、中空糸膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項２】
前記逆洗工程において、外部から取り込んだ空気を前記気体として用いると共に、分離精度が０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であって前記空気に含まれる前記汚染物質を分離可能なエアフィルタを前記分離手段として用いることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項３】
前記逆洗工程において、０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の圧力に調整された気体によって濾過水を押し出すことを特徴とする、請求項１又は２に記載の中空糸膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項４】
水の接触角が９０°未満になるまで前記内表面が親水化された前記中空糸膜を用いることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の中空糸膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項５】
前記逆洗工程の後、前記中空糸膜の前記内表面側の領域における圧力を大気圧よりも大きい圧力に保持しつつ前記内表面側の領域から気体を抜く圧抜き工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の中空糸膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項６】
中空糸膜と、
前記中空糸膜を収容するハウジングと、
前記ハウジング内に原水を供給する原水供給手段と、
前記中空糸膜の内表面側の領域に向かって気体を導く気体導入経路と、
前記気体導入経路に配置されると共に、気体に含まれる微粒子、水分、オイル、微生物及びウイルスのうち少なくともいずれかの汚染物質を気体から分離可能な分離手段と、を備えることを特徴とする、中空糸膜濾過装置。
【請求項７】
前記気体導入経路には、外部から空気を取り込むための空気取込口が設けられており、
前記分離手段は、分離精度が０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であって前記空気に含まれる前記汚染物質を分離可能なエアフィルタを含むことを特徴とする、請求項６に記載の中空糸膜濾過装置。
【請求項８】
０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の圧力に調整された気体を前記中空糸膜の前記内表面側の領域に向かって導くように構成されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の中空糸膜濾過装置。
【請求項９】
前記中空糸膜の前記内表面は、水の接触角が９０°未満になるまで親水化されていることを特徴とする、請求項６〜８の何れか１項に記載の中空糸膜濾過装置。
【請求項１０】
前記中空糸膜の前記内表面側の領域にある気体を外部に抜くための圧抜き経路と、
前記圧抜き経路に設けられた圧抜きバルブと、
前記中空糸膜の前記内表面側の領域における圧力を検知する圧力検知部と、
前記圧力検知部により検知される圧力が大気圧よりも大きい圧力に保持されるように、前記圧抜きバルブを制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とする、請求項６〜９の何れか１項に記載の中空糸膜濾過装置。
【請求項１１】
前記分離手段は、気体に含まれる水分及びオイルのうち少なくともいずれかを気体から分離可能に構成されており、
前記分離手段よりも後段に配置されるバルブは、前記分離手段を通過した気体により駆動可能に構成されていることを特徴とする、請求項６〜１０の何れか１項に記載の中空糸膜濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜濾過装置の洗浄方法及び中空糸膜濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中の不純物を除去する水処理において、多数の細孔が形成された中空糸膜を用いることが知られている。中空糸膜を用いた濾過においては、膜の内外の圧力差によって原水（濾過前の水）を膜に透過させることにより、細孔よりも大きな物質（イオンや微粒子など）が原水から分離される。この方法は、分離対象物質の相変化や化学変化を伴わないため、他の分離法に比べて高効率且つ省エネルギーという観点から有望視されている。
【０００３】
しかし、中空糸膜を用いた濾過においては、原水中に含まれるＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ）と呼ばれる懸濁物質が膜表面に付着し、また膜の細孔内に侵入することがある。これにより、原水の透過流速が濾過時間の経過と共に低下する（ファウリング現象）。したがって、中空糸膜による濾過を長期間に亘って安定して継続するためには、中空糸膜を定期的に洗浄することにより膜表面に付着した懸濁物質を除去する必要がある。
【０００４】
特許文献１，２には、中空糸膜の洗浄方法の１つとして、濾過方向とは逆方向に濾過水を流すことにより、中空糸膜の表面に付着した懸濁物質を除去する逆圧洗浄（以下、「逆洗」とも称する）について記載されている。特許文献１には、中空糸膜の外表面側から気体が放出される圧力よりも小さい圧力の気体を中空糸膜の内表面側に導入し、２０秒以内で内表面側の液体を排出する方法について記載されている。また特許文献２には、中空糸膜モジュール内における膜一次側の原水を排出した後、加圧気体によって膜二次側から膜一次側に向かって濾過水を押し出す方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８８７０７２号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５５０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２における逆圧洗浄では、エアーコンプレッサーにより圧縮された空気が中空糸膜の内表面側の領域に導入され、この圧縮空気によって膜の内表面側から外表面側に向かって濾過水が押し出される。ここで、圧縮空気には、微粒子、水分、エアーコンプレッサーから持ち出されるオイル、細菌などの微生物及びウイルスなどの種々の汚染物質が含まれることがある。このため、特許文献１，２のように圧縮空気をそのまま中空糸膜内に導入すると、膜の内表面側の領域が汚染されてしまうことがある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、中空糸膜の内表面側の領域の汚染を抑制しつつ中空糸膜を洗浄することが可能な中空糸膜濾過装置の洗浄方法及び中空糸膜濾過装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法は、中空糸膜により原水を濾過する中空糸膜濾過装置において、前記中空糸膜の表面を洗浄する方法である。この方法は、前記中空糸膜の外表面側から前記中空糸膜の内表面側に向かって原水を前記中空糸膜に透過させることにより、前記内表面側から濾過水を取り出す濾過工程と、気体に含まれる微粒子、水分、オイル、微生物及びウイルスのうち少なくともいずれかの汚染物質を気体から分離可能な分離手段を通過した気体によって、前記中空糸膜の前記内表面側から前記外表面側に向かって濾過水を押し出す逆洗工程と、を備えている。
【０００９】
この洗浄方法では、逆洗工程において中空糸膜の内表面側から外表面側に向かって濾過水を押し出すことにより、濾過工程中に中空糸膜の外表面に付着した懸濁物質を除去することができる。ここで、濾過水の押し出しに用いられる気体は、分離手段を通過することによって、微粒子、水分、オイル、微生物又はウイルスなどの汚染物質が分離されている。このため、逆洗工程の際、中空糸膜の内表面側の領域にこれらの汚染物質が混入するのを抑制することができる。したがって、本発明の中空糸膜濾過装置の洗浄方法によれば、中空糸膜の内表面側の領域の汚染を抑制しつつ中空糸膜を洗浄することができる。
【００１０】
上記中空糸膜濾過装置の洗浄方法では、前記逆洗工程において、外部から取り込んだ空気を前記気体として用いると共に、分離精度が０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であって前記空気に含まれる前記汚染物質を分離可能なエアフィルタを前記分離手段として用いてもよい。
【００１１】
逆洗工程において濾過水の押し出しのために外気を用いることは、コスト面で特に好ましい。しかし、外気中には汚染物質が多く存在しているため、逆洗工程において外気を用いる場合には汚染物質を予め除去しておく必要がある。ここで、分離精度が１．０μｍ以下のエアフィルタを通過させることにより、外気中の汚染物質が効果的に除去されることが本発明者らの検討により明らかになった。したがって、このエアフィルタを分離手段として用いることにより、逆洗工程において外気を用いた場合でも、中空糸膜の内表面側の領域に汚染物質が混入するのを防ぐことができる。さらに、分離精度が０．０１μｍ以上のエアフィルタを用いることにより、エアフィルタを通過する際の空気の圧力損失を小さくすることができる。
【００１２】
上記中空糸膜濾過装置の洗浄方法では、前記逆洗工程において、０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の圧力に調整された気体によって濾過水を押し出してもよい。
【００１３】
逆洗工程時の気体の圧力を０．０５ＭＰａ以上に調整することにより、中空糸膜の外表面の洗浄効果を高めることができる。しかし、気体の圧力を０．５ＭＰａ以上に上げても洗浄効果の向上は少ない。したがって、エネルギー効率の観点から、逆洗工程時の気体の圧力は０．５ＭＰａ未満に調整されることが好ましい。
【００１４】
上記中空糸膜濾過装置の洗浄方法において、水の接触角が９０°未満になるまで前記内表面が親水化された前記中空糸膜を用いてもよい。
【００１５】
中空糸膜の内表面が疎水性を有する場合には、逆洗工程において中空糸膜の内表面側に気体を導入する際に当該内表面が乾燥してしまう。これにより、濾過工程を再開する際、中空糸膜の外表面側から内表面側に向かって原水を透過させるのが困難になる。これに対して、上述の通り内表面が親水化された中空糸膜を用いることにより、逆洗工程の際に中空糸膜の内表面が乾燥するのを防ぐことができる。
【００１６】
上記中空糸膜濾過装置の洗浄方法は、前記逆洗工程の後、前記中空糸膜の前記内表面側の領域における圧力を大気圧よりも大きい圧力に保持しつつ前記内表面側の領域から気体を抜く圧抜き工程をさらに備えていてもよい。
【００１７】
これにより、中空糸膜の内表面側の領域における圧力を大気圧に対して正圧に保つことができるため、圧抜き工程の際に中空糸膜の内表面側の領域に向かって外気が流れ込むのを防ぐことができる。その結果、中空糸膜の内表面側の領域の汚染をより確実に防ぐことができる。
【００１８】
本発明の他局面に係る中空糸膜濾過装置は、中空糸膜と、前記中空糸膜を収容するハウジングと、前記ハウジング内に原水を供給する原水供給手段と、前記中空糸膜の内表面側の領域に向かって気体を導く気体導入経路と、前記気体導入経路に配置されると共に、気体に含まれる微粒子、水分、オイル、微生物及びウイルスのうち少なくともいずれかの汚染物質を気体から分離可能な分離手段と、を備えている。
【００１９】
この中空糸膜濾過装置では、ハウジング内に原水を供給し、この原水を中空糸膜の外表面側から内表面側に向かって透過させることにより、濾過水を得ることができる。そして、気体導入経路を通じて中空糸膜の内表面側の領域に向かって気体を導くことにより、この気体によって濾過水を中空糸膜の内表面側から外表面側に向かって押し出すことができる。これにより、濾過中に中空糸膜の外表面に付着した懸濁物質を除去することができる。しかも、微粒子、水分、オイル、微生物又はウイルスなどの汚染物質を気体から分離可能な分離手段が気体導入経路に配置されているため、この分離手段を通過した後の気体を中空糸膜の内表面側の領域に導くことができる。このため、中空糸膜の内表面側の領域にこれらの汚染物質が混入するのを抑制することができる。
【００２０】
上記中空糸膜濾過装置において、前記気体導入経路には、外部から空気を取り込むための空気取込口が設けられていてもよい。前記分離手段は、分離精度が０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であって前記空気に含まれる前記汚染物質を分離可能なエアフィルタを含んでいてもよい。
【００２１】
この構成によれば、濾過水の押し出しに外気を用いることができるため、コスト面で好ましい。しかも、上記エアフィルタに通過させた後の外気を用いることにより、中空糸膜の内表面側の領域に汚染物質が混入するのを防ぐこともできる。
【００２２】
上記中空糸膜濾過装置は、０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の圧力に調整された気体を前記中空糸膜の前記内表面側の領域に向かって導くように構成されていてもよい。
【００２３】
この構成によれば、０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の圧力に調整された気体によって濾過水を中空糸膜の内表面側から外表面側に向かって押し出すことができる。この圧力範囲は、上述のように逆圧洗浄における中空糸膜の洗浄効果及びエネルギー効率の観点から好ましい。
【００２４】
上記中空糸膜濾過装置において、前記中空糸膜の前記内表面は、水の接触角が９０°未満になるまで親水化されていてもよい。
【００２５】
この構成によれば、逆圧洗浄において中空糸膜の内表面側の領域に気体を導入した場合でも、当該内表面が乾燥するのを防ぐことができる。
【００２６】
上記中空糸膜濾過装置は、前記中空糸膜の前記内表面側の領域にある気体を外部に抜くための圧抜き経路と、前記圧抜き経路に設けられた圧抜きバルブと、前記中空糸膜の前記内表面側の領域における圧力を検知する圧力検知部と、前記圧力検知部により検知される圧力が大気圧よりも大きい圧力に保持されるように、前記圧抜きバルブを制御する制御部と、をさらに備えていてもよい。
【００２７】
この構成によれば、中空糸膜の内表面側の領域における圧力を大気圧に対して正圧に保つことができるため、中空糸膜の内表面側の領域に向かって外気が流れ込むのを防ぐことができる。その結果、中空糸膜の内表面側の領域の汚染をより確実に防ぐことができる。しかも、圧抜きバルブを制御部によって自動制御することにより、上述のような圧力調整を容易に行うことができる。
【００２８】
上記中空糸膜濾過装置において、前記分離手段は、気体に含まれる水分及びオイルのうち少なくともいずれかを気体から分離可能に構成されていてもよい。前記分離手段よりも後段に配置されるバルブは、前記分離手段を通過した気体により駆動可能に構成されていてもよい。
【００２９】
この構成によれば、分離手段を通過することにより水分やオイルが除去された気体を、バルブの駆動源として有効に利用することができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、中空糸膜の内表面側の領域の汚染を抑制しつつ中空糸膜を洗浄することが可能な中空糸膜濾過装置の洗浄方法及び中空糸膜濾過装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１に係る中空糸膜濾過装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】中空糸膜の長手方向に沿った上端側の断面を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法の各工程におけるポンプの作動状態及びバルブの開閉状態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る中空糸膜濾過装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る中空糸膜濾過装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態４に係る中空糸膜濾過装置の部分構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る中空糸膜濾過装置及びその洗浄方法について詳細に説明する。
【００３３】
（実施形態１）
＜中空糸膜濾過装置＞
まず、本発明の実施形態１に係る中空糸膜濾過装置１の構成について、図１を主に参照して説明する。図１は、中空糸膜濾過装置１の主要な構成要素を模式的に示している。図１に示すように、中空糸膜濾過装置１は、中空糸膜モジュール１０と、原水供給手段２０と、気体導入経路３０と、分離手段４０と、圧縮機５０と、レシーバタンク６０と、を主に備えている。
【００３４】
中空糸膜モジュール１０は、外圧濾過式のモジュールであり、束状の複数の中空糸膜１１を有する中空糸膜束１２と、中空糸膜束１２を収容するハウジング１３と、を主に有している。中空糸膜モジュール１０は、濾過の目的や要求される性能に応じて、外圧全量濾過式又は外圧循環濾過式のいずれかの濾過方式のモジュールとなっている。膜寿命の観点からは、濾過処理と同時に膜表面を洗浄することが可能な外圧循環濾過式のモジュールが好ましい。一方、設備の単純さ、設置コスト及び運転コストの観点からは、外圧全量濾過式のモジュールが好ましい。
【００３５】
中空糸膜束１２は、各中空糸膜１１の上端１１Ａが開口した状態で固定部材１４によりハウジング１３に固定されると共に、各中空糸膜１１の下端１１Ｂが固定されない状態で樹脂などにより封止された片端フリータイプのものである。ハウジング１３内の空間は、固定部材１４によって、原水が流れる原水側空間Ｓ１と、濾過水が流れる濾過水側空間Ｓ２と、に仕切られている。
【００３６】
各中空糸膜１１の上端１１Ａは、固定部材１４を貫通すると共に、濾過水側空間Ｓ２に開口している。これにより、中空糸膜１１の内表面側の部分は、濾過水側空間Ｓ２と連通している。なお、中空糸膜束は、片端フリータイプのものに限定されず、各中空糸膜１１の上端１１Ａ及び下端１１Ｂがそれぞれ固定された両端固定タイプのものであってもよい。しかし、片端フリータイプの中空糸膜束１２によれば、充水された原水側空間Ｓ１に気体を導入してバブリング洗浄する際に、中空糸膜１１を気泡によって容易に揺動させることができるため、好ましい。
【００３７】
中空糸膜１１の素材としては、種々のものを用いることが可能であり、特に限定されない。例えば、中空糸膜１１は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ；Ｐｏｌｙ  Ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール及びポリエーテルスルホンからなる群より選ばれる少なくとも１種類を含むことが好ましい。特に、膜強度や耐薬品性の観点から、中空糸膜１１は、ＰＶＤＦを含むことが好ましい。
【００３８】
図２は、中空糸膜１１を長手方向に沿って切断したときの断面（上端１１Ａ側の縦断面）を示している。図２に示すように、中空糸膜１１は、中空円筒状の濾過膜であり、外表面１１Ｂ（円筒外面）と、内表面１１Ｃ（円筒内面）と、を有している。中空糸膜１１がハウジング１３に収容された状態（図１）において、外表面１１Ｂは原水側空間Ｓ１に面する。また中空糸膜１１の膜壁には、多数の細孔（図示しない）が形成されている。
【００３９】
中空糸膜１１によれば、ハウジング１３の原水側空間Ｓ１に供給された原水（濾過前の水）を外表面１１Ｂ側から内表面１１Ｃ側に向かって透過させることにより、原水中の不純物を分離し、内表面１１Ｃ側の領域（中空部１１Ｄ）から濾過水１００を取り出すことができる。この濾過水１００は、中空糸膜１１の上端１１Ａの開口を通じて濾過水側空間Ｓ２（図１）に流出し、その後ハウジング１３の外に流出する。
【００４０】
中空糸膜１１の分離精度は、原水中の細菌などの微生物を分離可能な程度となっている。具体的には、中空糸膜１１の分離精度は、１０．０μｍ以下であり、５．０μｍ未満であることが好ましく、２．０μｍ未満であることがより好ましく、０．５μｍ未満であることがさらに好ましく、０．２μｍ未満であることが一層好ましい。
【００４１】
中空糸膜１１の内表面１１Ｃは、例えば水に溶解した親水性樹脂を塗布することによって親水化されている。つまり、内表面１１Ｃにおける水の接触角は、９０°未満になっている。これにより、中空部１１Ｄ内に圧縮空気などの気体を導入した際に、内表面１１Ｃが乾燥するのを防ぐことができる。内表面１１Ｃにおける水の接触角は、８５°未満であることが好ましく、８０°未満であることがさらに好ましい。また親水性樹脂としては、例えば、ポリビニルピロリドン、セルロースエステル、エチレン−ビニルアルコール又はポリビニルアルコールなどを用いることができるが、特に親水性が高いポリビニルアルコールを用いることが好ましい。
【００４２】
内表面１１Ｃにおける水の接触角は、以下のようにして測定することができる。まず、中空糸膜１１を長手方向に沿って切断する。次に、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ上に水滴を滴下し、その瞬間の画像を撮影する。そして、水滴表面が中空糸膜１１の内表面１１Ｃに接する場所における、水滴表面と内表面１１Ｃとのなす角が、内表面１１Ｃにおける水の接触角となる。測定装置としては、協和界面科学株式会社製の「Ｄｒｏｐ  Ｍａｓｔｅｒ  ７００」を用いることができる。
【００４３】
なお、本発明においては、中空糸膜１１の内表面１１Ｃのみが上述のように親水化されると共に外表面１１Ｂが親水化されていなくてもよいし、中空糸膜１１の外表面１１Ｂ及び内表面１１Ｃがいずれも親水化されていてもよい。また中空糸膜１１の外表面１１Ｂ及び内表面１１Ｃがいずれも親水化されていなくてもよい。
【００４４】
ハウジング１３は、例えば円筒状の容器からなっている。ハウジング１３の上部には、濾過水側空間Ｓ２からハウジング１３の外に濾過水を流出させるための濾過水出口１３Ａが設けられている。ハウジング１３の側部において固定部材１４の真下には、原水側空間Ｓ１からハウジング１３の外に気体を排出するための気体排出口１３Ｂが設けられている。気体排出口１３Ｂには、気体排出経路９２が接続されている。ハウジング１３の下部には、原水側空間Ｓ１に原水を流入させる又は原水側空間Ｓ１からハウジング１３の外に原水を流出させるための原水出入口１３Ｃが設けられている。
【００４５】
原水供給手段２０は、ハウジング１３内（原水側空間Ｓ１）に原水を供給するものであり、送液ポンプ２１と、原水配管２２と、原水バルブ２３と、を主に有している。図１に示すように、原水配管２２の一端（下流端）はハウジング１３の原水出入口１３Ｃに接続されており、原水配管２２の他端（上流端）は図示しない水源に接続されている。また原水配管２２の他端側には、送液ポンプ２１が配置されている。原水バルブ２３は、配管内における原水の流通及び遮断を切り替えるものであり、送液ポンプ２１よりも原水の流れ方向下流側に配置されている。送液ポンプ２１の作動のオン／オフ及び原水バルブ２３の開閉は、図示しない制御装置によって制御される。これにより、原水配管２２を通じてハウジング１３の原水側空間Ｓ１に原水を供給することができる。また図１に示すように、原水配管２２において原水バルブ２３よりも下流側の部位には、原水を排出するためのドレン経路９４が接続されている。
【００４６】
気体導入経路３０は、中空糸膜濾過装置１の外部から取り込んだ空気（気体）を、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域（中空部１１Ｄ、図２）に向かって導くための経路である。図１に示すように、気体導入経路３０の一端（下流端）はハウジング１３の濾過水出口１３Ａに接続されており、気体導入経路３０の他端（上流端）には外部から経路内に空気（外気）を取り込むための空気取込口３０Ａが設けられている。空気取込口３０Ａから経路内に取り込まれた空気は、気体導入経路３０を通じてハウジング１３の濾過水側空間Ｓ２に流入し、その後、中空糸膜１１の上端１１Ａの開口から中空糸膜１１の中空部１１Ｄ内に流入する。つまり、濾過水出口１３Ａは、ハウジング１３内への空気の流入口としても機能する。
【００４７】
図１に示すように、気体導入経路３０の上流側から下流側に向かって、圧縮機５０、レシーバタンク６０、分離手段４０及び気体導入バルブ３１が順に配置されている。
【００４８】
圧縮機５０は、例えば給油式のエアーコンプレッサーであり、空気取込口３０Ａから気体導入経路３０内に取り込まれた空気を圧縮し、その圧縮空気を下流側に排出する。圧縮機５０は、露点が−６０℃以上０℃未満になるように空気を圧縮する。圧縮空気の露点は、−５０℃以上０℃未満であることが好ましく、−４０℃以上０℃未満であることがより好ましい。圧縮空気の露点は、株式会社テクネ計測製の露点計（ＴＫ−１００）を用いて測定することができる。なお、圧縮機５０は、給油式のものに限定されず、無給油式のものであってもよい。
【００４９】
レシーバタンク６０は、圧縮機５０から送られる圧縮空気を一時的に貯留するものであり、圧縮機５０の後段に配置されている。レシーバタンク６０の出口には、圧力調整用のレギュレータ（減圧弁）が配置されている。この減圧弁によって、気体導入経路３０を通じて中空糸膜１１の中空部１１Ｄに導入される圧縮空気の圧力を調整することができる。本実施形態では、０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の圧力に調整された圧縮空気を中空糸膜１１の中空部１１Ｄに向かって導くことができる。なお、このレシーバタンク６０は、本発明の中空糸膜濾過装置において必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。また本発明において、圧縮空気の圧力は上記範囲に限定されない。
【００５０】
気体導入バルブ３１は、気体導入経路３０内における圧縮空気の流通及び遮断を切り替えるものであり、分離手段４０の後段に配置されている。また気体導入バルブ３１は、例えば電動式の開閉弁であり、原水バルブ２３と同様に、図示しない制御装置によって開度が制御される。
【００５１】
中空糸膜濾過装置１においては、以下のようにして、中空糸膜１１に対して濾過方向と逆方向に濾過水を流すことにより中空糸膜１１の外表面１１Ｂを洗浄する逆圧洗浄を行うことができる。まず、中空糸膜１１による原水の濾過を一時中断した後、空気取込口３０Ａから気体導入経路３０内に空気（外気）を取り込み、この空気を圧縮機５０において圧縮する。この圧縮空気は、レシーバタンク６０に貯められる。そして、レシーバタンク６０から流出した圧縮空気は、気体導入経路３０を通じてハウジング１３の濾過水側空間Ｓ２に導入する。これにより、図２に示すように、中空糸膜１１の中空部１１Ｄ内にある濾過水１００の液面を圧縮空気により加圧し、濾過水１００を内表面１１Ｃ側から外表面１１Ｂ側に向かって押し出すことができる。その結果、濾過中に外表面１１Ｂに付着した懸濁物質を、濾過水の水圧によって外表面１１Ｂから除去することができる。
【００５２】
ここで、上述の逆圧洗浄に用いられる圧縮空気は、外気であるため、塵埃などの微粒子、細菌などの微生物又はウイルスなどが含まれる場合がある。さらに、本実施形態のように給油式の圧縮機５０が用いられる場合には、圧縮機５０から下流側に持ち出されるオイルが圧縮空気中に混入する可能性もある。したがって、逆圧洗浄の際、圧縮空気の導入によってこれらの汚染物質が中空糸膜１１の中空部１１Ｄに混入してしまうことがあり、この場合、清浄な濾過水を得ることが困難になる。
【００５３】
そこで、本実施形態に係る中空糸膜濾過装置１においては、圧縮空気に含まれる微粒子、微生物及びウイルスなどの汚染物質を圧縮空気から分離可能な分離手段４０が、気体導入経路３０に配置されている。これにより、圧縮空気が分離手段４０を通過する際にこれらの汚染物質を予め分離することができるため、中空糸膜１１の中空部１１Ｄが汚染されるのを抑制することができる。
【００５４】
本実施形態では、分離手段４０は、エアフィルタ４１により構成されている。図１に示すように、エアフィルタ４１は、気体導入経路３０においてレシーバタンク６０と気体導入バルブ３１との間に配置されている。
【００５５】
エアフィルタ４１は、少なくとも圧縮空気に含まれる微粒子（塵埃）を分離可能に構成されており、微粒子よりもさらに小さい微生物（カビ、胞子、細菌など）まで分離可能に構成されていることが好ましく、微生物よりもさらに小さいウイルスまで分離可能に構成されていることがより好ましい。エアフィルタ４１の分離精度は、１０．０μｍ以下であり、５．０μｍ未満であることが好ましく、１．０μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以下であることがさらに好ましい。後述の実施例で説明する通り、１．０μｍ以下の分離精度を有するエアフィルタ４１を用いることにより、圧縮空気から細菌を効果的に分離することが可能である。
【００５６】
一方、エアフィルタ４１の分離精度が高すぎると、エアフィルタ４１を圧縮空気が通過する際の圧力損失が大きくなり、エネルギー効率の低下を招く。このため、エアフィルタ４１の分離精度は、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０２μｍ以上であることがより好ましく、０．０５μｍ以上であることがさらに好ましい。
【００５７】
エアフィルタ４１は、オイルも分離可能に構成されていてもよい。具体的には、エアフィルタ４１のエレメントによって圧縮空気に含まれ得るオイルミストを捕捉可能となっていてもよい。上述の通り、圧縮機５０は給油式であるため、圧縮機５０から吐出される空気にはオイルミストが混入することがあるが、エアフィルタ４１によってこれを分離することができる。したがって、微粒子、微生物及びウイルスに加えて、オイルが中空糸膜１１の中空部１１Ｄに混入するのも防ぐことができる。なお、圧縮機５０が無給油式である場合には、エアフィルタ４１は上述のようなオイルセパレータの機能を有していなくてもよい。
【００５８】
中空糸膜濾過装置１は、濾過水を装置外に取り出すための濾過水経路８０と、濾過水経路８０に設けられた濾過水バルブ８１と、をさらに備えている。図１に示すように、濾過水経路８０の一端（上流端）は、気体導入経路３０における気体導入バルブ３１よりも下流側の部位Ｐ１に接続されている。濾過水は、濾過水出口１３Ａからハウジング１３の外に流出した後、部位Ｐ１から濾過水経路８０に流入し、その後装置外に取り出される。
【００５９】
中空糸膜濾過装置１は、圧抜き経路７０と、圧抜き経路７０に設けられた圧抜きバルブ７１と、圧力検知部７２と、圧抜きバルブ７１の開閉を制御する制御部７３と、をさらに備えている。
【００６０】
圧抜き経路７０は、中空糸膜１１の中空部１１Ｄにある空気（気体）を外部に抜くための経路である。図１に示すように、圧抜き経路７０の一端（上流端）は気体導入経路３０における気体導入バルブ３１と部位Ｐ１との間の部位Ｐ２に接続されており、圧抜き経路７０の他端（下流端）は大気側に開放されている。圧抜きバルブ７１は、例えば電動弁であって、圧抜き経路７０内における空気の流通及び遮断を切り替える。
【００６１】
中空糸膜１１の中空部１１Ｄにおける圧力が大気圧よりも大きく且つ気体導入バルブ３１が閉じた状態で圧抜きバルブ７１を開くと、圧力差によって中空部１１Ｄ内の空気が圧抜き経路７０に流れ込み、その後装置外に排出される。このようにして、中空糸膜１１の中空部１１Ｄ内の空気を圧抜き経路７０を通じて外部に抜くことができる。
【００６２】
圧力検知部７２は、中空糸膜１１の中空部１１Ｄにおける圧力を検知するセンサーであり、本実施形態では濾過水経路８０における濾過水バルブ８１よりも上流側に設けられている。なお、圧力検知部７２は、中空糸膜１１の中空部１１Ｄと連通する空間の圧力を検知可能な位置に設けられていればよく、例えば気体導入経路３０における部位Ｐ１よりも下流側に設けることも可能である。
【００６３】
制御部７３は、圧力検知部７２により検知される圧力（中空糸膜１１の中空部１１Ｄにおける圧力）が大気圧よりも大きい圧力に保持されるように、圧抜きバルブ７１の開閉を制御する。具体的に、制御部７３には、圧力検知部７２による検知圧力の情報が送られる。そして、制御部７３は、圧力検知部７２による検知圧力が大気圧に等しくなる前に圧抜きバルブ７１を閉じる制御を行う。
【００６４】
なお、本発明においては、圧抜きバルブ７１の開閉を自動制御する制御部７３は必須ではなく、制御部７３を省略した上で圧抜きバルブ７１の開閉を手動で制御してもよい。
【００６５】
中空糸膜濾過装置１は、バブリング用経路９０と、バブリング用経路９０に設けられたバブリング用バルブ９１と、をさらに備えている。図１に示すように、バブリング用経路９０の一端（上流端）は気体導入経路３０におけるレシーバタンク６０とエアフィルタ４１との間の部位Ｐ３に接続されており、バブリング用経路９０の他端（下流端）は原水配管２２における原水バルブ２３よりも下流側の部位Ｐ４に接続されている。これにより、気体導入経路３０を流れる圧縮空気を部位Ｐ３においてバブリング用経路９０に流入させることができる。そして、この圧縮空気を、バブリング用経路９０及び原水配管２２の下流部を通じてハウジング１３内（原水側空間Ｓ１）に供給することができる。原水側空間Ｓ１が充水された状態でこのように圧縮空気を送り込むことにより、原水側空間Ｓ１に気泡を発生させ、中空糸膜１１をバブリング洗浄することができる。
【００６６】
本実施形態では、エアフィルタ４１よりも後段に配置される気体導入バルブ３１及び圧抜きバルブ７１が電動弁である場合について説明したが、これらのバルブは、エアフィルタ４１を通過した圧縮空気により駆動可能なエア駆動弁であってもよい。エアフィルタ４１を通過した圧縮空気は、オイルが分離されているため、バルブの駆動源としても有効に利用することが可能である。
【００６７】
＜中空糸膜濾過装置の洗浄方法＞
次に、本発明の実施形態１に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法について説明する。本実施形態に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法では、上述した中空糸膜濾過装置１（図１）において中空糸膜１１の外表面１１Ｂが洗浄される。図３は、本実施形態に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法の各工程における送液ポンプ２１の作動状態と各バルブの開閉状態とを示している。図３中において、丸印はポンプのオン状態又はバルブの開状態を意味し、空欄はポンプのオフ状態又はバルブの閉状態を意味する。
【００６８】
はじめに、充水工程が実施される。この工程では、中空糸膜濾過装置１の全バルブが閉じた状態において、原水バルブ２３及び気体排出バルブ９３を開くと共に、送液ポンプ２１が作動する。これにより、送液ポンプ２１によって送られた原水が原水配管２２を通じてハウジング１３内（原水側空間Ｓ１）に供給される。
【００６９】
次に、濾過工程が実施される。この工程では、気体排出口１３Ｂから原水が溢れた後、送液ポンプ２１を作動させたまま濾過水バルブ８１を開くと共に気体排出バルブ９３を閉じる。原水側空間Ｓ１に供給された原水は、中空糸膜１１の外表面１１Ｂ側から内表面１１Ｃ側に向かって膜壁を透過する。これにより、原水中の不純物（細菌など）が分離され、内表面１１Ｃ側から濾過水１００が取り出される。濾過水１００は、濾過水出口１３Ａを通じてハウジング１３の外に流出し、濾過水経路８０を通じて装置外に取り出される。
【００７０】
上記濾過工程においては、濾過時間の経過に伴って原水中の懸濁物質が中空糸膜１１の外表面１１Ｂに付着し、膜の細孔が閉塞されることがある。これにより、原水の透過流速が低下し、中空糸膜１１による濾過能力が低下する。このため、濾過開始から一定時間が経過した後、以下に説明する逆洗工程及びバブリング工程を実施する。これにより、中空糸膜１１の外表面１１Ｂに付着した懸濁物質が除去され、中空糸膜１１の濾過能力を回復させることができる。
【００７１】
まず、逆洗工程が実施される。この工程では、気体導入バルブ３１及びドレンバルブ９５がそれぞれ開かれる。まず、空気取込口３０Ａを通じて空気（外気）が気体導入経路３０内に取り込まれ、この空気が圧縮機５０により圧縮される。この圧縮空気は、レシーバタンク６０に貯められる。そして、レシーバタンク６０から流出した圧縮空気は、エアフィルタ４１を通過してハウジング１３の濾過水側空間Ｓ２へ導かれる。図２に示すように、濾過工程後に中空糸膜１１の中空部１１Ｄに残った濾過水１００は、この圧縮空気によって加圧される。これにより、濾過水１００が中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側から外表面１１Ｂ側に向かって圧縮空気により押し出される。その結果、外表面１１Ｂに対する懸濁物質の密着力が弱まり、外表面１１Ｂから懸濁物質が浮いた状態となる。
【００７２】
ここで、上述の通り、圧縮空気に含まれる微粒子、オイル、微生物又はウイルスなどの汚染物質を分離可能なエアフィルタ４１（分離手段４０）を通過した圧縮空気によって濾過水を押し出すことにより、これらの汚染物質が中空糸膜１１の中空部１１Ｄに混入するのを防ぐことができる。これにより、逆洗工程時に中空糸膜１１の中空部１１Ｄが汚染されるのを抑制することができるため、逆洗工程後に濾過工程を再開する場合にも、清浄な濾過水を得ることができる。
【００７３】
逆洗工程では、レシーバタンク６０の出口に配置されたレギュレータにより０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の圧力（ゲージ圧）に調整された圧縮空気によって濾過水が押し出される。圧縮空気の圧力を０．０５ＭＰａ以上にすることにより、濾過水の加圧力が大きくなり、中空糸膜１１の洗浄効果が高まるが、０．５ＭＰａ以上に上げても洗浄効果は飽和する傾向がある。したがって、中空糸膜１１の洗浄効果及びエネルギー効率を両立させる観点から、圧縮空気の圧力は、０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満に調整されることが好ましく、０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満に調整されることがより好ましく、０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ未満に調整されることがさらに好ましい。しかし、本発明においては、逆洗工程時の圧縮空気の圧力は上記範囲に限定されない。
【００７４】
また逆洗工程では、中空糸膜１１の中空部１１Ｄに残った濾過水が全て外表面１１Ｂ側（原水側空間Ｓ１）に押し出されるため、逆洗工程の終了時には、中空部１１Ｄ全体に空気が充満した状態になる。ここで、中空糸膜１１の内表面１１Ｃが疎水性を有する場合には、内表面１１Ｃが乾燥してしまい、濾過工程を再開した時に外表面１１Ｂ側から内表面１１Ｃ側に向かって原水を透過させることが困難になる。これに対して、本実施形態では、水の接触角が９０°未満になるまで内表面１１Ｃが親水化された中空糸膜１１を用いることにより、逆洗工程の終了時に内表面１１Ｃが乾燥するのを防ぐことができる。したがって、逆洗工程後に濾過工程を再開する場合でも、原水が中空糸膜１１を透過しないという問題が生じない。
【００７５】
次に、圧抜き工程が実施される。この工程では、逆洗工程において中空糸膜１１の中空部１１Ｄに導入された空気を外部に抜くことにより、中空部１１Ｄ内を減圧する。具体的には、気体導入バルブ３１が閉じた状態で圧抜きバルブ７１を開くことにより、中空部１１Ｄ内の空気がハウジング１３の外に流出すると共に部位Ｐ２から圧抜き経路７０に流入し、装置外に排出される。
【００７６】
ここで、圧抜き工程では、圧力検知部７２により検知される中空部１１Ｄにおける圧力を大気圧よりも大きい圧力に保持しつつ当該中空部１１Ｄから空気が抜かれる。具体的に、圧抜き工程の開始時には、逆洗工程で導入された空気が中空部１１Ｄに充満しているため、中空部１１Ｄにおける圧力は大気圧よりも大きくなっている。そして、圧力検知部７２により中空部１１Ｄにおける圧力を監視しつつ中空部１１Ｄ内の空気を抜き、その検知圧力が大気圧に到達する（等しくなる）前に圧抜きバルブ７１を閉じて圧抜き工程を終了する。つまり、圧抜き工程の終了時においても、中空部１１Ｄにおける圧力が大気圧よりも大きくなる状態を保つ。このように、中空部１１Ｄにおける圧力が大気圧に対して正圧となる状態を保つことにより、汚染物質（微粒子、微生物、ウイルスなど）を含む外気が圧抜き経路７０を通じて中空糸膜１１の中空部１１Ｄに流れ込むのを防ぐことができる。
【００７７】
また上述のように中空部１１Ｄにおける圧力が大気圧よりも大きい状態は、次の濾過工程が再開されるまで保持される。ここで、中空部１１Ｄにおける圧力が大気圧に対して大きすぎると、次の濾過工程を再開する際に、空気圧によって濾過水が激しく噴出してしまうため、好ましくない。また、次の濾過工程が再開されるまで中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側が過度の高圧状態になることも、膜の耐久性の面で好ましくない。このため、圧抜き工程の終了時において、中空部１１Ｄの圧力と大気圧との差が５０ｋＰａ未満に調整されることが好ましく、３０ｋＰａ未満に調整されることがより好ましく、１０ｋＰａ未満に調整されることがさらに好ましい。
【００７８】
なお、本実施形態では、制御部７３によって圧抜きバルブ７１の開閉を自動制御する場合について説明したがこれに限定されず、制御部７３を用いずに圧抜きバルブ７１の開閉を手動で制御することも可能である。
【００７９】
次に、バブリング工程が実施される。この工程では、ハウジング１３の原水側空間Ｓ１に原水が充たされた状態において、バブリング用バルブ９１及び気体排出バルブ９３がそれぞれ開かれる。これにより、バブリング用経路９０及び原水配管２２の下流部を通じて圧縮空気が原水側空間Ｓ１の下部に供給される。そして、中空糸膜１１の長手方向に沿って上昇する気泡流が発生し、これにより中空糸膜１１が揺らされる。その結果、逆洗工程において外表面１１Ｂに対する密着力が弱まった懸濁物質が膜から剥がれ落とされる。
【００８０】
次に、排水工程が実施される。この工程では、バブリング用バルブ９１が閉じられると共にドレンバルブ９５が開かれる。これにより、バブリング工程において中空糸膜１１の外表面１１Ｂから剥がれ落ちた懸濁物質を含んだ原水が、原水出入口１３Ｃからハウジング１３の外に排出される。以上のようにして中空糸膜１１の外表面１１Ｂが洗浄された後、上述した充水工程及び濾過工程が再開される。
【００８１】
ここで、上述の通り説明した実施形態１に係る中空糸膜濾過装置１及びその洗浄方法の特徴、並びにこれらの作用効果について列記する。
【００８２】
実施形態１に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法は、中空糸膜１１により原水を濾過する中空糸膜濾過装置１において、中空糸膜１１の外表面１１Ｂを洗浄する方法である。この方法は、中空糸膜１１の外表面１１Ｂ側から内表面１１Ｃ側に向かって原水を透過させることにより、内表面１１Ｃ側から濾過水を取り出す濾過工程と、圧縮空気に含まれる微粒子、オイル、微生物又はウイルスなどの汚染物質を圧縮空気から分離可能な分離手段４０を通過した圧縮空気によって、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側から外表面１１Ｂ側に向かって濾過水を押し出す逆洗工程と、を備えている。
【００８３】
実施形態１に係る中空糸膜濾過装置１は、中空糸膜１１と、中空糸膜１１を収容するハウジング１３と、ハウジング１３内に原水を供給する原水供給手段２０と、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域（中空部１１Ｄ）に向かって圧縮空気を導く気体導入経路３０と、気体導入経路３０に配置されると共に、圧縮空気に含まれる微粒子、オイル、微生物又はウイルスなどの汚染物質を圧縮空気から分離可能な分離手段４０と、を備えている。
【００８４】
この特徴によれば、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側から外表面１１Ｂ側に向かって濾過水を押し出すことにより、濾過中に中空糸膜１１の外表面１１Ｂに付着した懸濁物質を除去することができる。そして、濾過水の押し出しに用いられる圧縮空気を分離手段４０に通過させることによって、微粒子、オイル、微生物又はウイルスなどの汚染物質を圧縮空気から予め分離することができる。このため、逆圧洗浄の際、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域にこれらの汚染物質が混入するのを抑制することができる。
【００８５】
上記中空糸膜濾過装置の洗浄方法では、逆洗工程において、外部から取り込んだ空気を用いると共に、分離精度が０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であって空気に含まれる上記汚染物質を分離可能なエアフィルタ４１を分離手段４０として用いる。上記中空糸膜濾過装置１において、気体導入経路３０には、外部から空気を取り込むための空気取込口３０Ａが設けられている。分離手段４０は、分離精度が０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であって空気に含まれる上記汚染物質を分離可能なエアフィルタ４１を含む。
【００８６】
濾過水の押し出しに外気を用いることによってコスト低減を図ることができる。しかも、外気に含まれる上記汚染物質を分離可能なエアフィルタ４１を用いることにより、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域に上記汚染物質が混入するのを防ぐこともできる。
【００８７】
上記中空糸膜濾過装置の洗浄方法では、逆洗工程において、０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の圧力（ゲージ圧）に調整された圧縮空気によって濾過水を押し出す。上記中空糸膜濾過装置１は、０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の圧力に調整された圧縮空気を中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域に向かって導くように構成されている。この圧力範囲は、逆圧洗浄における中空糸膜１１の洗浄効果及びエネルギー効率の観点から好ましい。
【００８８】
上記中空糸膜濾過装置の洗浄方法では、水の接触角が９０°未満になるまで内表面１１Ｃが親水化された中空糸膜１１を用いる。上記中空糸膜濾過装置１において、中空糸膜１１の内表面１１Ｃは、水の接触角が９０°未満になるまで親水化されている。これにより、逆圧洗浄において中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域に空気を導入した場合でも、内表面１１Ｃが乾燥するのを防ぐことができる。
【００８９】
上記中空糸膜濾過装置の洗浄方法は、逆洗工程の後、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域における圧力を大気圧よりも大きい圧力に保持しつつ内表面１１Ｃ側の領域から気体を抜く圧抜き工程を備えている。上記中空糸膜濾過装置１は、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域にある空気を外部に抜くための圧抜き経路７０と、圧抜き経路７０に設けられた圧抜きバルブ７１と、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域における圧力を検知する圧力検知部７２と、圧力検知部７２により検知される圧力が大気圧よりも大きい圧力に保持されるように、圧抜きバルブ７１を制御する制御部７３と、を備えている。
【００９０】
これにより、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域における圧力を大気圧に対して正圧に保つことができるため、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域に向かって外気が流れ込むのを防ぐことができる。その結果、中空糸膜１１の内表面１１Ｃ側の領域の汚染をより確実に防ぐことができる。
【００９１】
上記中空糸膜濾過装置１において、分離手段４０は、圧縮空気に含まれるオイルを圧縮空気から分離可能に構成されている。そして、分離手段４０よりも後段に配置される気体導入バルブ３１及び圧抜きバルブ７１は、分離手段４０を通過した圧縮空気により駆動可能に構成されていてもよい。これにより、分離手段４０を通過することによりオイルが分離された圧縮空気を、これらのバルブの駆動源として有効に利用することができる。
【００９２】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る中空糸膜濾過装置１Ａについて、図４を参照して説明する。実施形態２に係る中空糸膜濾過装置１Ａは、基本的に実施形態１に係る中空糸膜濾過装置１と同様の構成を備えているが、エアフィルタ４１が圧縮機５０の前段に配置されている点で異なっている。以下、実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００９３】
図４に示すように、実施形態２では、エアフィルタ４１は、気体導入経路３０において圧縮機５０よりも上流側に配置されている。このため、エアフィルタ４１により汚染物質が分離された後の空気を圧縮機５０により圧縮し、この圧縮空気を中空糸膜モジュール１０に向かって導くことができる。またバブリング用経路９０の上流端は、気体導入経路３０ではなくレシーバタンク６０の出口に直接接続されている。この中空糸膜濾過装置１Ａにおいて、上記実施形態１と同様に図３の工程フローに従った洗浄方法を実施することが可能である。
【００９４】
実施形態２では、エアフィルタ４１が圧縮機５０の前段に配置されているため、エアフィルタ４１によって汚染物質が分離された後の清浄な空気を圧縮機５０に送ることが可能であり、圧縮機５０の汚染を防ぐことができる。また圧縮機５０から吐出された空気を、エアフィルタ４１を通さずにそのまま中空糸膜モジュール１０に導くことができるため、圧縮空気の圧力損失をより小さくすることもできる。
【００９５】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る中空糸膜濾過装置１Ｂについて、図５を参照して説明する。実施形態３に係る中空糸膜濾過装置１Ｂは、基本的に実施形態１に係る中空糸膜濾過装置１と同様の構成を備えているが、中空糸膜モジュール１０の原水側にもエアフィルタ４１を通過した圧縮空気を導く構成となっている点で異なっている。以下、実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００９６】
図５に示すように、実施形態３に係る中空糸膜濾過装置１Ｂでは、バブリング用経路９０の上流端は、エアフィルタ４１の出口に直接接続されている。この中空糸膜濾過装置１Ｂにおいて、上記実施形態１と同様に図３の工程フローに従った洗浄方法を実施することができる。
【００９７】
実施形態３では、中空糸膜モジュール１０の原水側に対しても、エアフィルタ４１を通過した圧縮空気を供給することができる。このため、バブリング洗浄の際に中空糸膜モジュール１０の原水側の空間が汚染されるのを防ぐことができる。なお、エアフィルタ４１の目詰まりを抑制してフィルタ寿命を長くする観点からは、上記実施形態１のように中空糸膜モジュール１０の濾過水側に導く圧縮空気のみをエアフィルタ４１に通過させることが好ましい。
【００９８】
（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４に係る中空糸膜濾過装置について、図６を参照して説明する。実施形態４に係る中空糸膜濾過装置は、基本的に実施形態１に係る中空糸膜濾過装置１と同様の構成を備えているが、分離手段４０がエアフィルタ４１だけでなく、エアフィルタ４１及びミストセパレータ４２により構成されている点で異なっている。以下、実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００９９】
図６は、実施形態４の中空糸膜濾過装置における分離手段４０の近傍の構成のみを示している。分離手段４０は、エアフィルタ４１と、ミストセパレータ４２と、を有している。エアフィルタ４１は、上記実施形態１で説明したものと同様である。
【０１００】
ミストセパレータ４２は、圧縮空気に含まれる水分を分離することにより、圧縮空気を乾燥させるものである。図６に示すように、ミストセパレータ４２は、気体導入経路３０においてレシーバタンク６０とエアフィルタ４１との間に配置されている。ミストセパレータ４２は、圧縮空気に含まれるミスト状の水滴を圧縮空気から分離可能なものであり、例えば、遠心分離によってミスト状の水滴を圧縮空気から分離するものを用いることができる。
【０１０１】
実施形態４では、エアフィルタ４１によって微粒子、オイル、微生物及びウイルスが中空糸膜１１の中空部１１Ｄに混入するのを抑制するだけでなく、さらに、汚染された水分が中空部１１Ｄに混入するのをミストセパレータ４２によって抑制することができる。これにより、中空部１１Ｄの汚染をより確実に防ぐことができる。しかも、ミストセパレータ４２をエアフィルタ４１の前段に配置することにより、圧縮空気に含まれる水分がエアフィルタ４１に付着してフィルタの目詰まりが生じるのを抑制することもできる。また実施形態４における分離手段４０（エアフィルタ４１及びミストセパレータ４２）を、実施形態２と同様に圧縮機５０の前段に配置することも可能である。
【０１０２】
また上記同様に、分離手段４０の後段に配置される気体導入バルブ３１及び圧抜きバルブ７１(図１)は、分離手段４０を通過した圧縮空気により駆動可能なエア駆動弁であってもよい。これにより、水分及びオイルが分離された圧縮空気をバルブの駆動源として用いることができる。
【０１０３】
（その他実施形態）
上記実施形態１では、コスト低減を目的として、濾過水の押し出しに外気を用いる場合について説明したがこれに限定されず、例えばタンクに貯留された気体（空気又は空気以外の気体）を用いることも可能である。この場合、気体導入経路３０の上流端側にタンクが設けられる。
【０１０４】
上記実施形態１〜４では、エアフィルタ４１が１つのみ設けられる場合について説明したが、複数のエアフィルタ４１が設けられてもよい。また、複数のエアフィルタ４１が目的に応じて直列又は並列に配置されてもよい。
【０１０５】
上記実施形態３において、エアフィルタ４１が省略され、ミストセパレータ４２のみによって分離手段４０が構成されてもよい。
【実施例】
【０１０６】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明は、以下の実施例により制限されるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【０１０７】
（実施例１）
ＰＶＤＦからなる中空糸膜（株式会社クラレ製）を用いて中空糸膜モジュール１０（図１）を作製した。そして、この中空糸膜モジュール１０を用いて中空糸膜濾過装置１（図１）を組み立てた。
【０１０８】
中空糸膜の分離精度は、０．０２μｍであった。中空糸膜は、ポリビニルアルコールにより親水化されており、内表面の接触角が６５°であった。中空糸膜束としては、片端フリーのものを用いた。エアフィルタとしては、ＳＭＣ株式会社製ミストセパレータＡＦＭ３０（濾過精度（分離精度）が０．３μｍ）などを使用した。
【０１０９】
まず、ハウジングの原水側空間に原水を供給し、中空糸膜の外表面から内表面に向かって原水を透過させた。次に、エアフィルタを通過した圧縮空気により濾過水を中空糸膜の内表面から外表面に向かって押し出した。この時、圧縮空気の圧力を０．２ＭＰａとし、また圧縮空気の露点は−５℃であった。
【０１１０】
次に、中空糸膜の中空部内の空気を抜いた。この時、膜の中空部内の圧力が大気圧よりも５ｋＰａ大きい状態で圧抜きを終了した。次に、充水された原水側空間に圧縮空気を供給し、中空糸膜を気泡により洗浄した。最後に、原水側空間内の原水をハウジングから排出した。
【０１１１】
上記の工程からなるサイクルを約２週間に亘って繰り返し行った。その間、１日毎に濾過水中の一般細菌を測定した。細菌の測定は、水質基準に関する省令の規定に基づき厚生労働大臣が定める方法に基づいて行った。
【０１１２】
（実施例２）
エアフィルタの分離精度を１．０μｍにした点以外は、実施例１と同様である。
【０１１３】
（実施例３）
中空糸膜の分離精度を２．０μｍとし、中空糸膜の内表面の接触角を６０°とし、エアフィルタの分離精度を０．１μｍとした点以外は、実施例１と同様である。
【０１１４】
（実施例４）
中空糸膜の内表面の接触角を４５°とし、エアフィルタの分離精度を１．０μｍとし、膜の中空部内の圧力と大気圧との差を１０ｋＰａにした点以外は、実施例１と同様である。
【０１１５】
（実施例５）
膜の中空部内の圧力と大気圧との差を０ｋＰａにした点以外は、実施例１と同様である。
【０１１６】
（実施例６）
膜の中空部内の圧力と大気圧との差を０ｋＰａにした点以外は、実施例３と同様である。
【０１１７】
（実施例７）
エアフィルタの分離精度を１０μｍにした点以外は、実施例１と同様である。
【０１１８】
（実施例８）
中空糸膜の分離精度を１０μｍにした点以外は、実施例１と同様である。
【０１１９】
（比較例１）
エアフィルタを用いなかった点以外は、実施例１と同様である。
【０１２０】
実施例１〜８及び比較例１の条件及び細菌の測定結果を下記の表１に示す。
【０１２１】
【表１】
2019018162.tif 000003
【０１２２】
表１の通り、実施例１〜８に比べて比較例１では細菌の検出回数が多くなった。この結果より、エアフィルタを通過した圧縮空気を濾過水の押し出しに用いることが、中空糸膜の中空部内への細菌の混入防止において有効に寄与することが分かった。特に、エアフィルタの分離精度を０．０１〜１．０μｍとし、中空糸膜の分離精度を２．０μｍ以下とし、膜の中空部内の圧力と大気圧との差を０ｋＰａ超えとした実施例１〜４では、細菌の検出回数が０回であり、特に良好な結果が得られた。
【０１２３】
今回開示された実施形態及び実施例は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２４】
１，１Ａ，１Ｂ  中空糸膜濾過装置
１０  中空糸膜モジュール
１１  中空糸膜
１１Ｂ  外表面
１１Ｃ  内表面
１１Ｄ  中空部
１３  ハウジング
２０  原水供給手段
３０  気体導入経路
３０Ａ  空気取込口
３１  気体導入バルブ
４０  分離手段
４１  エアフィルタ
４２  ミストセパレータ
７０  圧抜き経路
７１  圧抜きバルブ
７２  圧力検知部
７３  制御部
１００  濾過水
【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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