(57)【要約】【課題】簡易な装置構成で中空糸膜を効果的に洗浄することが可能な中空糸膜濾過装置及びその洗浄方法を提供する。【解決手段】中空糸膜濾過装置は、外圧濾過式の中空糸膜モジュール１０を備えている。中空糸膜モジュール１０は、中空糸膜束１５と、中空糸膜束１５が収容される内部空間が形成されたハウジング１３と、上側開口部５Ｂと下側開口部５Ｃとが設けられた管部材５と、を有する。中空糸膜濾過装置は、管内空間５Ａに気体を供給する気体供給部を備える。気体供給部は、ハウジング１３内の空間から下側開口部５Ｃを通じて管内空間５Ａに流入する原水を、原水の液面１１Ｂよりも上側まで気体と共に上昇させ、原水の液面１１Ｂよりも上側に位置する上側開口部５Ｂを通じて気体と共にハウジング１３内の空間に噴出させるように、流量及び圧力が調整された気体を供給するように構成されている。【選択図】図３
2019000815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外圧濾過式の中空糸膜モジュールを備えた中空糸膜濾過装置であって、
前記中空糸膜モジュールは、
束状の複数の中空糸膜を有する中空糸膜束と、
前記中空糸膜束が収容される内部空間が形成され、前記内部空間から外に気体を排出するための気体排出口が設けられたハウジングと、
前記中空糸膜の長手方向に沿って延びるように配置された管部材であって、前記管部材の内側の空間である管内空間と前記ハウジング内の空間とを連通させる上側開口部と、前記上側開口部よりも下側に位置すると共に前記管内空間と前記ハウジング内の空間とを連通させる下側開口部と、が設けられた前記管部材と、を有し、
前記中空糸膜濾過装置は、前記管内空間に気体を供給する気体供給部をさらに備え、
前記気体供給部は、前記ハウジング内の空間から前記下側開口部を通じて前記管内空間に流入する原水を、前記上側開口部と前記下側開口部との間に位置する原水の液面よりも上側まで気体と共に上昇させ、前記液面よりも上側に位置する前記上側開口部を通じて気体と共に前記ハウジング内の空間に噴出させるように、流量及び圧力が調整された気体を供給するように構成されていることを特徴とする、中空糸膜濾過装置。
【請求項２】
前記気体供給部は、前記下側開口部よりも上側の位置で前記管内空間に気体を供給する気体供給口を有す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。
【請求項３】
前記中空糸膜モジュールは、前記中空糸膜の下端よりも下側の位置において前記内部空間に気体を分散させる散気部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の中空糸膜濾過装置。
【請求項４】
前記下側開口部は、前記中空糸膜の下端よりも下側に位置して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。
【請求項５】
前記中空糸膜束は、前記中空糸膜の上端が固定されると共に、下端において前記中空糸膜が一本ずつ固定されない片端フリータイプであ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。
【請求項６】
束状の複数の中空糸膜を有する中空糸膜束と、前記中空糸膜束が収容される内部空間が形成されたハウジングと、前記中空糸膜の長手方向に沿って延びるように配置され、上側開口部及び前記上側開口部よりも下側に位置する下側開口部がそれぞれ設けられた管部材と、を有する外圧濾過式の中空糸膜モジュールを備えた中空糸膜濾過装置において、前記中空糸膜を洗浄する方法であって、
前記ハウジング内に原水を供給する工程と、
原水の液面が前記中空糸膜の上端よりも下側に位置する状態で、前記管部材の内側の空間である管内空間に気体を供給することにより、前記ハウジング内の空間から前記下側開口部を通じて前記管内空間に流入する原水を、気体と共に前記液面よりも上側まで上昇させ、前記液面よりも上側に位置する前記上側開口部を通じて気体と共に前記ハウジング内の空間に噴出させる工程と、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜濾過装置及びその洗浄方法に関する。
【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、束状の複数の中空糸膜を有する中空糸膜モジュールが用いられている。水処理の濾過工程では、中空糸膜モジュールに設けられた原水入口を通じて原水（濾過前の水）がモジュール内に供給され、膜を通過した濾過水がモジュールに設けられた濾過水出口を通じてモジュール外に排出される。
【０００３】
中空糸膜モジュールでは、水処理の濾過工程が行われると、水中から除去された物質（浮遊汚濁物質（ＳＳ；Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ））が膜表面に堆積する。このように、膜表面に堆積した浮遊汚濁物質を効率的に除去することは重要な課題の一つである。
【０００４】
一般に、浮遊汚濁物質の除去は、所謂逆洗（逆圧洗浄）により行われる。逆洗工程では、浮遊汚濁物質を膜表面から浮かせるために、濾過工程とは逆方向の流体の流れがモジュール内に形成される。すなわち、濾過水出口を通じて気体や液体などの流体がモジュール内に供給され、膜を通過した流体が原水入口を通じてモジュール外に排出される。
【０００５】
逆洗工程により膜表面から部分的に浮いた状態となった浮遊汚濁物質は、その後のバブリング工程により膜表面から剥がれ落とされる。このバブリング工程では、充水されたモジュール内に気体が供給され、気泡によって膜が揺動することにより、膜表面から浮遊汚濁物質が剥がれ落ちる。
【０００６】
特許文献１及び２には、バブリング工程においてモジュール内に気体を分散させるための構成を備えた中空糸膜モジュールが開示されている。特許文献１に記載された中空糸膜モジュールでは、中空糸膜の下端よりも下側に給気ヘッダー及び空気分散器が設けられており、給気ヘッダーから供給された空気が空気分散器により分散誘導される。特許文献２に記載された中空糸膜モジュールでは、中空糸膜束の中央に配置されたパイプの下部側面に細孔が形成されており、この細孔を通じてハウジング内に気体が供給される。
【０００７】
また特許文献３には、中空糸膜の上端を洗浄可能な構成を有する中空糸膜モジュールが記載されている。この中空糸膜モジュールは、中空糸膜の上端を固定する固定部を上下方向に貫通する複数のノズルを備え、ノズル先端に設けられた噴出孔から洗浄水を噴出することが可能であり、これにより中空糸膜の上端の濁質を除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３３３６７号公報
【特許文献２】特開平７−１３６４６９号公報
【特許文献３】特開２０１５−２２６８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１，２に記載された中空糸膜モジュールでは、ハウジング内において気体を分散させ、気泡により中空糸膜の表面を洗浄することができるが、その洗浄効果が十分とは言えなかった。また特許文献３では、洗浄用のノズルを中空糸膜の上端を固定する固定部に貫通させる必要があり、モジュール構造が複雑になるという問題がある。
【００１０】
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、簡易な装置構成で中空糸膜を効果的に洗浄することが可能な中空糸膜濾過装置及びその洗浄方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一局面に係る中空糸膜濾過装置は、外圧濾過式の中空糸膜モジュールを備えている。前記中空糸膜モジュールは、束状の複数の中空糸膜を有する中空糸膜束と、前記中空糸膜束が収容される内部空間が形成され、前記内部空間から外に気体を排出するための気体排出口が設けられたハウジングと、前記中空糸膜の長手方向に沿って延びるように配置された管部材であって、前記管部材の内側の空間である管内空間と前記ハウジング内の空間とを連通させる上側開口部と、前記上側開口部よりも下側に位置すると共に前記管内空間と前記ハウジング内の空間とを連通させる下側開口部と、が設けられた前記管部材と、を有している。前記中空糸膜濾過装置は、前記管内空間に気体を供給する気体供給部をさらに備えている。前記気体供給部は、前記ハウジング内の空間から前記下側開口部を通じて前記管内空間に流入する原水を、前記上側開口部と前記下側開口部との間に位置する原水の液面よりも上側まで気体と共に上昇させ、前記液面よりも上側に位置する前記上側開口部を通じて気体と共に前記ハウジング内の空間に噴出させるように、流量及び圧力が調整された気体を供給するように構成されている。
【００１２】
上記中空糸膜濾過装置によれば、以下のように、所謂エアリフト効果を利用して中空糸膜を効果的に洗浄することが可能になる。即ち、流量及び圧力が適切に調整された気体を気体供給部から管内空間に供給することにより、ハウジング内の空間から下側開口部を通じて管内空間に流入する原水を、原水の液面よりも上側まで気体と共に上昇させ、液面よりも上側から上側開口部を通じて気体と共にハウジング内の空間に噴出させることができる。これにより、中空糸膜の表面に原水及び気体を当てて洗浄することが可能になるため、通常のバブリング洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。しかも、上述のようなエアリフト効果は、簡易な装置構成で実現することが可能である。したがって、上記中空糸膜濾過装置によれば、簡易な装置構成で中空糸膜を効果的に洗浄することができる。
【００１３】
上記中空糸膜濾過装置において、前記気体供給部は、前記下側開口部よりも上側の位置で前記管内空間に気体を供給する気体供給口を有していてもよい。
【００１４】
この構成によれば、気体供給口から管内空間に供給された気体が下側開口部を通じて管の外へ漏れるのを防ぐことができる。
【００１５】
上記中空糸膜濾過装置において、前記中空糸膜モジュールは、前記中空糸膜の下端よりも下側の位置において前記内部空間に気体を分散させる散気部材をさらに備えていてもよい。
【００１６】
この構成によれば、散気部材により分散させた気体が中空糸膜の下端から上昇して中空糸膜が揺動することにより、膜表面に付着した浮遊汚濁物質を剥がれ落とすことができる。
【００１７】
上記中空糸膜濾過装置において、前記下側開口部は、前記中空糸膜の下端よりも下側に位置していてもよい。
【００１８】
この構成によれば、上側開口部から噴出した原水が下側開口部に向かって流れるのに伴って、膜表面から除去された浮遊汚濁物質を原水の流れによって中空糸膜の下端よりも下側まで運ぶことができる。これにより、浮遊汚濁物質が中空糸膜の外表面に再付着するのを防ぐことができる。
【００１９】
上記中空糸膜濾過装置において、前記中空糸膜束は、前記中空糸膜の上端が固定されると共に、下端において前記中空糸膜が一本ずつ固定されない片端フリータイプであってもよい。
【００２０】
この構成によれば、両端固定タイプの中空糸膜モジュールを用いる場合に比べて、バブリングにより中空糸膜を容易に揺動させることができるため、中空糸膜の洗浄効果をより高めることができる。
【００２１】
本発明の他局面に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法は、束状の複数の中空糸膜を有する中空糸膜束と、前記中空糸膜束が収容される内部空間が形成されたハウジングと、前記中空糸膜の長手方向に沿って延びるように配置され、上側開口部及び前記上側開口部よりも下側に位置する下側開口部がそれぞれ設けられた管部材と、を有する外圧濾過式の中空糸膜モジュールを備えた中空糸膜濾過装置において、前記中空糸膜を洗浄する方法である。この方法は、前記ハウジング内に原水を供給する工程と、原水の液面が前記中空糸膜の上端よりも下側に位置する状態で、前記管部材の内側の空間である管内空間に気体を供給することにより、前記ハウジング内の空間から前記下側開口部を通じて前記管内空間に流入する原水を、気体と共に前記液面よりも上側まで上昇させ、前記液面よりも上側に位置する前記上側開口部を通じて気体と共に前記ハウジング内の空間に噴出させる工程と、を備えている。
【００２２】
上記中空糸膜濾過装置の洗浄方法によれば、ハウジング内の空間から下側開口部を通じて管内空間に流入する原水を、原水の液面よりも上側まで気体と共に上昇させ、液面よりも上側に位置する上側開口部を通じて気体と共にハウジング内の空間に噴出させることができる。これにより、中空糸膜の表面に原水及び気体を当てて洗浄することが可能になり、通常のバブリング洗浄に比べて中空糸膜の洗浄効果を高めることができる。しかも、エアリフト効果を利用したこの方法は、簡易な構成の装置を用いて行うことが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、簡易な装置構成で中空糸膜を効果的に洗浄することが可能な中空糸膜濾過装置及びその洗浄方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１におけ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】上記中空糸膜濾過装置が備える中空糸膜モジュールの構成を模式的に示す図である。
【図３】上記中空糸膜モジュールにおけるエアリフト洗浄を説明するための模式図である。
【図４】上記中空糸膜モジュールが備える散気部材の平面構造を模式的に示す図である。
【図５】図４中の線分Ｖ−Ｖに沿った散気部材の断面構造を模式的に示す図である。
【図６】上記中空糸膜濾過装置の基本的な運転プログラムを示す図である。
【図７】本発明の実施形態２における中空糸膜モジュールの構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施形態３における中空糸膜モジュールの構成を模式的に示す図である。
【図９】本発明のその他実施形態おける中空糸膜モジュールを説明するための模式図である。
【図１０】本発明のその他実施形態におけるエアリフト洗浄を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。
【００２６】
（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及び図２を参照して説明する。図１は、中空糸膜濾過装置１の全体構成を模式的に示している。図２は、中空糸膜濾過装置１が備える中空糸膜モジュール１０の構成を模式的に示している。
【００２７】
中空糸膜濾過装置１は、外圧濾過式の中空糸膜モジュール１０を備え、この中空糸膜モジュール１０により原水を濾過して濾液を得る装置である。ここで、「外圧濾過式」とは、中空糸膜の外表面側に原水を供給し、膜壁を通過した濾液を膜の内表面側から取り出す濾過方式である。中空糸膜モジュール１０としては、膜分離処理の条件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ものを用いることができる。膜寿命の観点からは、濾過と同時に膜の表面洗浄を行うことができる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。
【００２８】
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、送液ポンプ２０と、エアーコンプレッサー３０と、これらを接続する配管及び当該配管に設けられた開閉バルブと、制御装置４０と、を主に備えている。
【００２９】
図２に示すように、中空糸膜モジュール１０は、複数の中空糸膜１４が上端１４Ｂにおいて固定部材３により束状に固定された中空糸膜束１５と、中空糸膜束１５が収容される内部空間Ｓ１が形成されたハウジング１３と、ハウジング１３内に原水を供給するための管部材５と、内部空間Ｓ１に気体を分散させるための散気部材４と、を主に有している。
【００３０】
中空糸膜束１５は、中空糸膜１４の上端１４Ｂが開口した状態で固定部材３により固定されると共に、中空糸膜１４の下端１４Ａが一本ずつ固定されない状態で封止された片端フリータイプのものである。しかし、中空糸膜束は、片端フリータイプのものに限定されず、上端１４Ｂ及び下端１４Ａ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。
【００３１】
固定部材３は、複数の中空糸膜１４の上端１４Ｂを収束固定する。固定部材３は、中空糸膜１４を濾過膜として機能させるため、ハウジング１３内の空間を原水側の空間Ｓ１，Ｓ３と濾液側の空間Ｓ２とに液密に仕切る。固定部材３には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が使用される。中空糸膜束１５と固定部材３との接着方法としては、遠心接着法や静置接着法などが挙げられる。
【００３２】
中空糸膜１４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。中空糸膜１４は、例えば、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、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１４は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ；Ｐｏｌｙ  Ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ）を含むことがより好ましい。
【００３３】
中空糸膜１４は、親水化されていることが好ましい。中空糸膜１４は、例えば０．１重量％以上１０重量％以下の親水性樹脂を含むことにより親水化されている。親水性樹脂としては、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、ポリビニルアルコールなどを用いることができる。中空糸膜１４は、特に親水性が高い樹脂であるポリビニルアルコールを含むことが好ましい。
【００３４】
中空糸膜１４は、アセタール化により高温水に対して不溶化されていることが好ましい。これにより、抽出処理時及び使用時における親水性樹脂の過度の溶出を防ぐことができる。アセタール化は、アルデヒド化合物を含有する酸水溶液中において中空糸膜１４を処理することにより行われる。アルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、グリオキサール、グルタルアルデヒド、マロンジアルデヒド、ノナンジアールなどを用いることができる。また酸としては、硫酸、塩酸又は硝酸などの強酸を用いることが好ましい。
【００３５】
中空糸膜１４は、純水透過速度が下記の式（１）を満たすフッ化ビニリデン系樹脂多孔中空糸膜であることが好ましい。
【００３６】
（ＦＬＵＸｄ／ＦＬＵＸｗ）×１００≧４０．０・・・（１）
上記の式（１）において、「ＦＬＵＸｄ」は、乾燥中空糸膜の純水透過速度（Ｌ/ｍ２/ｈｒ/９８ｋＰａ）を示し、「ＦＬＵＸｗ」は、湿潤中空糸膜の純水透過速度（Ｌ/ｍ２/ｈｒ/９８ｋＰａ）を示している。
【００３７】
中空糸膜モジュール１０では、二次側から空気による加圧洗浄が行われる。ここで、中空糸膜１４の純水透過速度が上記の式（１）の範囲を満たさない場合には、膜が乾燥し、ＳＳ排出性が低下する場合がある。即ち、（ＦＬＵＸｄ／ＦＬＵＸｗ）×１００が４０未満である場合には、モジュールを繰り返し使用する間に中空糸膜１４が乾燥してしまう。そして、乾燥した膜部分には水が透過しなくなるため濾過機能が失われ、一方で濾過機能を有する膜部分への負荷が大きくなり、排出性能が低下する傾向がある。
【００３８】
中空糸膜１４は、膜間差圧０．１ＭＰａにおける透水量が１０００〜４００００Ｌ／ｍ２／ｈｒであることが好ましく、１０００〜３００００Ｌ／ｍ２／ｈｒであることがより好ましく、１０００〜２００００Ｌ／ｍ２／ｈｒであることがさらに好ましい。透水量が少な過ぎると、透過性能が劣る傾向がある。一方で透水量が多過ぎると、分画特性が低下する傾向がある。よって、透水量を上記範囲内にすることにより、透過性能及び分画特性が優れた中空糸膜１４を得ることができる。
【００３９】
中空糸膜１４の透水量は、以下のようにして測定することができる。まず、有効膜長さ２０ｃｍである中空糸膜１４を２０本束ねた中空糸膜モジュール１０を作製する。この時、中空状の上端１４Ｂが固定部材３を貫通し、一方で下端１４Ａの中空部がエポキシ系樹脂により封止される。この中空糸膜モジュール１０を用いて、中空糸膜１４の外表面側から純水が濾過され、上端１４Ｂの内表面側から濾過水が得られる。この時、膜間差圧が０．１ＭＰａになるように調整され、その時得られた透過性能を膜間差圧０．１ＭＰａにおける中空糸膜１４の透水量として測定することができる。
【００４０】
中空糸膜束１５は、中空糸膜１４の本数が多くなるに従いモジュール当たりの膜面積が高くなるため、濾過流量を高くして運転することができる。一方、中空糸膜１４の本数が多くなり過ぎると、洗浄時における浮遊汚濁物質の排出効率が低下する。そのため、中空糸膜１４の外径をｄｉ（ｍ）、中空糸膜１４の本数をｎ（本）、ハウジング１３の断面積をＳ（ｍ２）とした場合に、１００πｎｄｉ２／４Ｓにより計算される膜充填率が１０〜６０％であることが好ましく、２０〜５０％であることがより好ましい。
【００４１】
ハウジング１３は、上面１３Ａ及び下面１３Ｃと、これらを接続する側面１３Ｂと、を有する円筒形状の容器である。ハウジング１３は、中空糸膜束１５が収容される内部空間Ｓ１と、内部空間Ｓ１よりも下側の空間Ｓ３と、を有している。内部空間Ｓ１は、中空糸膜１４の長手方向の中央よりも上側部分が位置する上部空間Ｓ１１と、中空糸膜１４の長手方向の中央よりも下側部分が位置する下部空間Ｓ１２と、を含む。
【００４２】
ハウジング１３の上面１３Ａには、濾液を取り出すための濾液配管５１が接続され、この濾液配管５１には濾液出口５２及び濾液側気体入口５３がそれぞれ設けられている。側面１３Ｂにおいて固定部材３の下側には、内部空間Ｓ１から外に気体を排出するための気体排出口１１が設けられている。図２に示すように、気体排出口１１は、上部空間Ｓ１１の開口部である。内部空間Ｓ１に気体を供給すると、気体排出口１１を通じてモジュールの外に気体が排出される。このため、ハウジング１３内における原水の液面１１Ｂは、図２に示すように、気体排出口１１の下端１１Ａよりも下側となる。
【００４３】
側面１３Ｂにおいて下面１３Ｃの真上には、ハウジング１３内の原水をモジュールの外に排出するためのドレン抜き口１２が設けられている。下面１３Ｃの中央近傍には、ハウジング１３内に気体を供給するための散気用気体入口７が設けられている。ドレン抜き口１２及び散気用気体入口７は、空間Ｓ３の開口部である。
【００４４】
図１に示すように、気体排出口１１には気体排出管６１が接続されており、これを介してハウジング１３内の気体が排出される。気体排出管６１には気体排出口バルブ６２が設けられており、これを開くことによりハウジング１３内から気体が抜かれる。
【００４５】
ドレン抜き口１２にはドレン管４１が接続されており、これを介してハウジング１３内の原水が排出される。ドレン管４１にはドレンバルブ４２が設けられており、これを開くことによりハウジング１３から原水が抜かれる。
【００４６】
ハウジング１３の材質としては、ＳＵＳ（ＪＩＳ規格）、変性ＰＰＥ（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｅｔｈｅｒ）、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリオレフィン又はＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂などが用いられる。ハウジング１３の内面に固定部材３が接着固定されることにより、いわゆる一体型モジュールが構成されていてもよい。また、固定部材３の外周部にＯ−リングやパッキングなどが取り付けられ、固定部材３がハウジング１３に対して着脱可能且つ液密に装着されていてもよい。この場合、固定部材３を取り外して中空糸膜束１５を交換することにより、ハウジング１３を繰り返し使用することができる。
【００４７】
管部材５は、ハウジング１３内に原水を供給するものであり、その内側の空間である管内空間５Ａにおいて原水が通過する構造となっている。図２に示すように、管部材５は、ハウジング１３の下面１３Ｃ中央及び散気部材４を貫通すると共に、上面１３Ａに向かって中空糸膜束１５の内側（中心）を中空糸膜１４の長手方向に沿って延びるように配置され、上端が固定部材３に接続されている。管部材５の上端開口は、固定部材３により塞がれている。管部材５としては、例えば円筒形状からなるものを用いることができるが、これに限定されない。また管部材５は、中空糸膜束１５の内側を延びる場合にも限定されず、ハウジング１３内において中空糸膜束１５の外側に配置されていてもよい。
【００４８】
管部材５においてハウジング１３内に位置する部分の長さは、中空糸膜モジュール１０を嵩張らせないようにするため、中空糸膜１４の長さの１〜２倍であることが好ましく、１〜１．５倍であることがより好ましい。また管部材５の内径は、通水時の圧力損失を小さくするため、通水時の流束が４ｍ／ｓ以下となるように定められることが好ましく、３ｍ／ｓ以下となるように定められることがより好ましい。
【００４９】
管部材５の下端には原水入口９が設けられており、これを通じて管内空間５Ａに原水が供給される。また管部材５の側面（ハウジング１３の下面１３Ｃよりも下側に突き出た部分の側面）には、後述する第３気体導入配管３３が挿入される挿入孔８が設けられている。
【００５０】
管部材５には、上側開口部５Ｂと、上側開口部５Ｂよりも下側に位置する下側開口部５Ｃと、が設けられている。上側開口部５Ｂは、管部材５の壁部を貫通するように設けられた孔であり、管内空間５Ａとハウジング１３の上部空間Ｓ１１とを連通させる。図２に示すように、上側開口部５Ｂは、原水の液面１１Ｂ及び気体排出口１１の下端１１Ａよりも上側に位置する。
【００５１】
下側開口部５Ｃは、上側開口部５Ｂと同様に、管部材５の壁部を貫通するように設けられた孔であり、管内空間５Ａとハウジング１３の空間Ｓ３とを連通させる。図２に示すように、下側開口部５Ｃは、原水の液面１１Ｂよりも下側に位置しているため、液面１１Ｂは上側開口部５Ｂと下側開口部５Ｃとにより挟まれる位置となる。より具体的には、下側開口部５Ｃは、中空糸膜１４の下端１４Ａよりも下側に位置している。なお、上側開口部５Ｂ及び下側開口部５Ｃは、例えば円形の孔であってもよいが、その形状は特に限定されない。
【００５２】
上側開口部５Ｂ及び下側開口部５Ｃは、それぞれ同じ大きさの孔である。上側開口部５Ｂ及び下側開口部５Ｃの内径は、３０ｍｍ以下であることが好ましい。また上側開口部５Ｂ及び下側開口部５Ｃの内径は、管部材５からハウジング１３内に原水を供給する際の圧力損失を小さくするため、原水の吐出流速が４ｍ／ｓ以下となるように定められることが好ましく、３ｍ／ｓ以下となるように定められることがより好ましい。
【００５３】
上側開口部５Ｂ及び下側開口部５Ｃは、管部材５の周方向において等間隔（４５°間隔）で８つ形成されている。しかし、上側開口部５Ｂ及び下側開口部５Ｃの数や周方向の間隔は特に限定されない。また上側開口部５Ｂと下側開口部５Ｃとは、その数や周方向の間隔が互いに異なるように形成されていてもよい。
【００５４】
図１に示すように、送液ポンプ２０は、原水導入配管２１を介して管部材５の原水入口９に接続されている。原水導入配管２１には、配管内における原水の流通及び遮断を切り替える原水導入バルブ２２が設けられている。送液ポンプ２０を作動させることにより、原水導入配管２１を介して管部材５内に原水を供給することができる。そして、図２に示した上側開口部５Ｂ及び下側開口部５Ｃを通じてハウジング１３内に原水が供給される。
【００５５】
図１に示すように、エアーコンプレッサー３０は、第１気体導入配管３１を介して濾液側気体入口５３に接続されており、第２気体導入配管３２を介してハウジング１３の散気用気体入口７に接続されており、第３気体導入配管３３を介して管部材５に接続されている。第１気体導入配管３１には、配管内における気体（圧縮空気）の流通及び遮断を切り替える第１気体導入バルブ３４が設けられている。同様に、第２及び第３気体導入配管３２，３３にも、第２及び第３気体導入バルブ３５，３６がそれぞれ設けられている。
【００５６】
図２に示すように、第３気体導入配管３３は、挿入孔８から管部材５内に挿入されると共に、管部材５の軸方向に沿って上側に延びている。第３気体導入配管３３の先端には気体供給口３３Ａが設けられており、これを通じて管内空間５Ａに気体が供給される。気体供給口３３Ａは、管内空間５Ａ内において開口している。
【００５７】
図２に示すように、管部材５の下側開口部５Ｃは、気体供給口３３Ａよりも下側に位置している。つまり、気体供給口３３Ａは、管部材５の下側開口部５Ｃよりも上側の位置で管内空間５Ａに気体を供給する。このため、気体供給口３３Ａから供給される気体は、下側開口部５Ｃを通じてハウジング１３内に放出されることはない。本実施形態では、圧縮空気を発生させるエアーコンプレッサー３０と、この圧縮空気を管内空間５Ａに導く第３気体導入配管３３及びこれに設けられた第３気体導入バルブ３６と、により、管内空間５Ａに気体を供給する気体供給部２が構成されている。
【００５８】
制御装置４０は、送液ポンプ２０の動作を制御すると共に、各バルブの開閉動作を制御する。制御装置４０は、例えばパーソナルコンピュータ等により構成されている。制御装置４０は、濾過及び洗浄プロセスにおいて順次実行される各工程（充水、濾過、逆洗、バブリング、排水等）のシーケンス情報が格納された記憶部と、このシーケンス情報に従って送液ポンプ２０の動作及びバルブの開閉を制御する動作制御部と、を有している。
【００５９】
本実施形態に係る中空糸膜濾過装置１は、所謂エアリフト効果を利用して、下側開口部５Ｃを通じて管部材５内に流入する原水を、気体によって液面１１Ｂよりも上側まで上昇させ、液面１１Ｂよりも上側に位置する上側開口部５Ｂを通じて気体と共にハウジング１３の上部空間Ｓ１１に向けて噴出させることにより、中空糸膜１４の上端１４Ｂ近傍を効果的に洗浄することができる点に特徴を有している。
【００６０】
図３は、エアリフト効果を利用した中空糸膜１４の洗浄時における、原水及び気体（圧縮空気）の流れを模式的に示している。図３中において、原水の流れが実線矢印により示されており、気体の流れが破線矢印により示されている。
【００６１】
図３に示すように、原水の液面１１Ｂが中空糸膜１４の上端１４Ｂよりも下側に位置するようにハウジング１３内に原水が入った状態で、気体供給口３３Ａから管内空間５Ａに気体が供給されると、管内の原水が液面１１Ｂよりも上側まで気体と共に上昇する。つまり、圧縮空気の圧力によって管内の原水が液面１１Ｂの上側まで押し上げられる。そして、液面１１Ｂよりも上側に位置する上側開口部５Ｂを通じて原水が気体と共にハウジング１３の上部空間に噴出する。これにより、中空糸膜１４の上端１４Ｂ近傍に原水と気体が当てられるため、膜表面を効果的に洗浄することが可能となる。
【００６２】
一方、原水の噴出により管内の原水量が減少するのに伴って、ハウジング１３内の空間から下側開口部５Ｃを通じて管内空間５Ａに原水が流入する。そして、管内空間５Ａに流入した原水は、上述のように圧縮空気によって押し上げられることにより上昇し、上側開口部５Ｂを通じて気体と共に噴出する。このように、原水は、上側開口部５Ｂと下側開口部５Ｃとの間で循環する。一方、上側開口部５Ｂから噴出した気体は、気体排出口１１を通じてモジュールの外に排出される。
【００６３】
以上の通り、下側開口部５Ｃは、ハウジング１３内の空間から管内空間５Ａに向けて原水を吸引する吸引口として機能し、上側開口部５Ｂは、管内空間５Ａからハウジング１３内の空間に向けて原水と気体を噴出する気液噴出口として機能する。また管内空間５Ａに形成される気泡は、管内空間５Ａの横断面の全体を占める大きさ又はそれに近い大きさとなる。
【００６４】
気体供給部２は、上述のようなエアリフト効果を利用した中空糸膜１４の洗浄を可能にするため、流量及び圧力が調整された気体（圧縮空気）を管内空間５Ａに供給するように構成されている。具体的には、気体供給部２は、圧力が０ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下であり、流量が０．１ｍ３／ｈｒ以上３０ｍ３／ｈｒ以下である圧縮空気を、気体供給口３３Ａから管内空間５Ａに供給するように構成されている。これらの圧力及び流量は、エアーコンプレッサー３０の能力により規定される。圧縮空気の圧力は、０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下であることが好ましく、０．１ＭＰａ以上０．２ＭＰａ以下であることがより好ましい。また圧縮空気の流量は、０．１ｍ３／ｈｒ以上２０ｍ３／ｈｒ以下であることが好ましく、１ｍ３／ｈｒ以上１５ｍ３／ｈｒ以下であることがより好ましい。
【００６５】
ここで、エアリフトにおいては、下記の式（２）が理論式として成り立つ。下記の式（２）において、「η」はエアリフトによるポンプ効率（％）、「ρｌ」は水の密度（ｋｇ／ｍ３）、「Ｑｌ」は揚水量（上側開口部５Ｂから噴出する原水の流量、ｌ／ｍｉｎ）、「ｇ」は重量加速度（ｍ／ｓ２）、「Ｈｄ」は吐出揚程（液面１１Ｂから上側開口部５Ｂまでの高さ距離、ｍ）、「Ｐｓ」は大気圧（ｋｇｆ／ｍ２）、「Ｑｇ」は供給空気量（ｌ／ｍｉｎ）、「Ｐｇ」は供給空気圧力（ｋｇｆ／ｍ２）をそれぞれ示している。一つの計算例として、η＝１０（％）、Ｐｓ＝１０３３０（ｋｇｆ／ｍ２）、Ｑｇ＝１６７（ｌ／ｍｉｎ）、Ｐｇ＝１１０００（ｋｇｆ／ｍ２）、ρｌ＝１０００（ｋｇ／ｍ３）、ｇ＝９．８（ｍ／ｓ２）及びＨｄ＝０．０５（ｍ）をそれぞれ下記の式（２）に代入すると、Ｑｌ＝２２．１（ｌ／ｍｉｎ）となる。したがって、Ｑｌ＝２２．１（ｌ／ｍｉｎ）の流量で原水を上側開口部５Ｂから噴出させることができると考えられる。
【００６６】
【数１】
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【００６７】
図２に示すように、散気部材４は、中空糸膜１４の下端１４Ａよりも下側に位置しており、この位置において内部空間Ｓ１に気体を分散させる。散気部材４の中央部には、管部材５が貫通している。散気部材４は、中空糸膜束１５の径方向に広がった形状を有し、周縁部が中空糸膜束１５よりも径方向外側に位置している。散気部材４には、ハウジング１３内に気体を分散させるための複数の散気用通気孔４３が径方向に間隔を空けて形成されている。散気部材４は、散気用気体入口７からハウジング１３内に供給された気体を、中空糸膜束１５の径方向に広がるように分散させる。
【００６８】
図４は、散気部材４の平面構造を示している。図５は、図４中の線分Ｖ−Ｖに沿った散気部材４の断面構造を示している。散気部材４は、中空糸膜束１５の径方向に広がった形状を有し、複数の散気用通気孔４３が形成された円板状の本体部４４と、本体部４４の周縁部に接続された周壁部４７と、本体部４４の下面に接続された円筒状の気体受け部４５と、を有し、これらが一体に形成されている。
【００６９】
散気用通気孔４３は、本体部４４を厚み方向に貫通するように形成されている。散気用通気孔４３は、本体部４４の径方向及び周方向に互いに間隔を空けて複数形成されており、その一部は中空糸膜束１５よりも径方向外側に位置している。これにより、中空糸膜束１５に対して径方向に広い範囲で気体を分散させることができる。また本体部４４には、管部材５が貫通する貫通孔４４Ａが中央部に形成されている。なお、本体部４４は、図４に示すような円板状のものに限定されず、種々の形状のものであってもよい。
【００７０】
気体受け部４５は、散気用気体入口７からハウジング１３内に供給された気体を一時的に収容するための部分である。気体受け部４５は、筒形状を有し、上端（一方端）が本体部４４の下面に接続されると共に、下端（他方端）側に気体の受け口４５Ａが形成されている。本実施形態では、気体受け部４５は、上端から下端に向かって内径が略一定となるように構成されている。気体受け部４５は、管部材５の外径より大きい内径を有し、管部材５の外周面との間の隙間において気体を収容する。
【００７１】
図２に示すように、気体受け部４５は、散気用気体入口７よりも径方向外側に位置し、これにより散気用気体入口７からハウジング１３内に供給された気体を筒内に収容することができる。また、気体受け部４５の下端とハウジング１３の下壁との間には隙間が形成されており、ハウジング１３内の原水が当該隙間を流通することができる。これにより、ハウジング１３の下部における液溜まりを防ぐことができる。
【００７２】
図５に示すように、気体受け部４５の上端側の部位には、複数の分散孔４６が周方向に間隔を空けて形成されている。分散孔４６は、気体受け部４５の壁部を貫通するように形成されている。分散孔４６により、気体受け部４５に収容された気体を径方向外側へ逃がし、散気用通気孔４３へ導くことができる。分散孔４６は、周方向に等間隔で形成されていてもよいし、異なる間隔で形成されていてもよい。
【００７３】
周壁部４７は、本体部４４の周縁部から下方に延びる筒形状を有する。周壁部４７により、分散孔４６を通じて気体受け部４５の外側に放出された気体が、本体部４４よりも外側に広がることを抑制できる。これにより、散気用通気孔４３を通じて気体が分散される前において、本体部４４の下面に気体を留めることができる。
【００７４】
散気部材４によれば、散気用気体入口７からハウジング１３内に供給された気体を気体受け部４５により一時的に収容した後、分散孔４６から外側へ逃がし、その後、散気用通気孔４３を通じて下部空間Ｓ１２に向けて分散させることができる。
【００７５】
＜中空糸膜濾過装置の洗浄方法＞
次に、上記中空糸膜濾過装置１による原水の濾過運転、及び当該濾過運転を中断して実施される本実施形態に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法について、図６に示す工程フローに沿って説明する。図６は、図１に示す中空糸膜濾過装置１の運転中における、各工程とバルブの開閉状態との関係を示している。図６中において、丸印は該当するバルブの開状態を意味し、空欄は閉状態を意味する。
【００７６】
はじめに、充水工程（濾過前）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から、制御装置４０により原水導入バルブ２２及び気体排出口バルブ６２が開かれ、送液ポンプ２０が作動する。これにより、送液ポンプ２０から原水導入配管２１を介して管部材５内に原水が導入される。そして、管部材５の上側開口部５Ｂ及び下側開口部５Ｃを通じてハウジング１３内に原水が供給される。
【００７７】
次に、濾過工程が実施される。この工程では、気体排出口１１から原水が溢れた後、制御装置４０により濾液出口バルブ７１が開かれると共に気体排出口バルブ６２が閉じられる。そして、ハウジング１３内の原水が中空糸膜１４の外表面側から膜壁を通過して内表面側へ浸透し、濾液側の空間Ｓ２から濾液として取り出される。
【００７８】
この濾過工程においては、濾過時間の経過に伴って原水中の浮遊汚濁物質が中空糸膜１４の外表面に付着し、中空糸膜１４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１４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に濾過運転を一時中段し、以下に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が実施される。これにより、濾過中に中空糸膜１４の外表面に付着した浮遊汚濁物質が除去され、中空糸膜１４の濾過能力を回復させることができる。
【００７９】
まず、逆洗工程が実施される。この工程では、制御装置４０によりドレンバルブ４２及び第１気体導入バルブ３４が開かれる。これにより、エアーコンプレッサー３０から濾液側気体入口５３を通じてハウジング１３における濾液側の空間Ｓ２に圧縮空気が導入され、これにより濾液が加圧される。そして、加圧された濾液は、中空糸膜１４の内表面側から外表面側に押し出され、その結果ハウジング１３内の原水の一部がドレン抜き口１２を通じて系外に排出される。このようにして中空糸膜１４の逆洗が行われることにより、濾過中に付着した浮遊汚濁物質が膜表面から浮いた状態となる。その後、濾液側圧抜きバルブ８１を開くことにより、濾液側の空間Ｓ２の圧力を低下させる。
【００８０】
次に、充水工程（下側バブリング前）が実施される。この工程では、逆洗工程において下がったハウジング１３内の液面１１Ｂを上昇させるため、制御装置４０により原水導入バルブ２２及び気体排出口バルブ６２が開かれ、且つ送液ポンプ２０を作動させる。これにより、ハウジング１３内に原水が供給され、図３に示すように上側開口部５Ｂと下側開口部５Ｃとの間の高さ位置まで原水の液面１１Ｂが上昇する。その後、送液ポンプ２０を停止させ、原水導入バルブ２２が閉じられ、原水の供給が停止される。
【００８１】
次に、下側バブリング工程が実施される。この工程では、制御装置４０により第２気体導入バルブ３５が開かれる。これにより、エアーコンプレッサー３０から散気用気体入口７を通じてハウジング１３内に気体（圧縮空気）が供給される。そして、当該気体は、気体受け部４５に収容された後、散気用通気孔４３から下部空間Ｓ１２に向けて分散される。そして、中空糸膜１４の下端１４Ａから上端１４Ｂに向かって上昇する気泡により中空糸膜１４が揺動され、その作用によって膜表面から浮いた状態の浮遊汚濁物質が剥がれ落とされる。
【００８２】
下側バブリング工程における気体の供給量は、２００００ＮＬ／ｈ以下であることが好ましく、５００〜１００００ＮＬ／ｈであることがより好ましい。下側バブリング工程では、気体の供給量が過剰になると中空糸膜１４同士が絡まり合って膜表面が傷付いてしまうため、気体供給量の上限がこのように制限される。
【００８３】
次に、エアリフト洗浄工程が実施される。この工程は、本実施形態に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法における重要な工程であり、これを実施することにより、下側バブリング工程では洗浄が不十分であった中空糸膜１４の上端１４Ｂを効果的に洗浄することができる。
【００８４】
まず、制御装置４０により第２気体導入バルブ３５が閉じられると共に第３気体導入バルブ３６が開かれる。これにより、原水の液面１１Ｂが中空糸膜１４の上端１４Ｂよりも下側に位置する状態で（図３）、気体供給口３３Ａから管内空間５Ａに気体（圧縮空気）が供給される。この時の気体の流量及び圧力は、上述の通りである。これにより、管内の原水が圧縮空気の圧力によって押し上げられ、液面１１Ｂよりも上側まで気体と共に上昇する。そして、液面１１Ｂよりも上側に位置する上側開口部５Ｂを通じて原水を気体と共に上部空間Ｓ１１に向けて噴出させることができる。
【００８５】
また原水の噴出によって管内の原水量が減少するのに伴い、ハウジング１３内の空間Ｓ３から下側開口部５Ｃを通じて管内空間５Ａに原水が流入する。そして、この原水は、上述のように気体と共に液面１１Ｂよりも上側まで上昇し、上側開口部５Ｂを通じて気体と共に噴出する。これにより、中空糸膜１４の上端１４Ｂを中心に原水と気体を当てて洗浄することができるため、下側バブリング工程では十分に除去できなかった上端１４Ｂ近傍の膜表面に付着した浮遊汚濁物質を確実に除去することができる。
【００８６】
最後に、排水工程が実施される。この工程では、制御装置４０により第３気体導入バルブ３６が閉じられると共にドレンバルブ４２が開かれる。これにより、膜表面から剥がれた浮遊汚濁物質を含む原水がドレン抜き口１２から系外に排出される。以上のようにして中空糸膜１４の洗浄が行われる。
【００８７】
以上のようにして中空糸膜１４の洗浄が行われた後、濾過工程が再び開始される。即ち、本実施形態に係る中空糸膜濾過装置の洗浄方法は、一の濾過工程とその次の濾過工程との間で実施されるものであり、これを実施することにより、次の濾過工程においても高い濾過能力で装置を運転することができる。
【００８８】
ここで、上記の通り説明した本実施形態に係る中空糸膜濾過装置１及びその洗浄方法の特徴について列記する。
【００８９】
中空糸膜濾過装置１は、外圧濾過式の中空糸膜モジュール１０を備えている。中空糸膜モジュール１０は、束状の複数の中空糸膜１４を有する中空糸膜束１５と、中空糸膜束１５が収容される内部空間Ｓ１が形成され、内部空間Ｓ１から外に気体を排出するための気体排出口１１が設けられたハウジング１３と、中空糸膜１４の長手方向に沿って延びるように配置された管部材５であって、管部材５の内側の空間である管内空間５Ａと上部空間Ｓ１１とを連通させる上側開口部５Ｂと、上側開口部５Ｂよりも下側に位置すると共に管内空間５Ａとハウジング１３の空間Ｓ３とを連通させる下側開口部５Ｃと、が設けられた管部材５と、を有している。中空糸膜濾過装置１は、管内空間５Ａに気体を供給する気体供給部２をさらに備えている。気体供給部２は、ハウジング１３の空間Ｓ３から下側開口部５Ｃを通じて管内空間５Ａに流入する原水を、上側開口部５Ｂと下側開口部５Ｃとの間に位置する原水の液面１１Ｂよりも上側まで気体と共に上昇させ、液面１１Ｂよりも上側に位置する上側開口部５Ｂを通じて気体と共に上部空間Ｓ１１に噴出させるように、流量及び圧力が調整された気体を供給するように構成されている。
【００９０】
上記本実施形態に係る中空糸膜濾過装置１の洗浄方法は、ハウジング１３内に原水を供給する工程（充水工程（下側バブリング前））と、原水の液面１１Ｂが中空糸膜１４の上端１４Ｂよりも下側に位置する状態で、管内空間５Ａに気体を供給することにより、ハウジング１３の空間Ｓ３から下側開口部５Ｃを通じて管内空間５Ａに流入する原水を、気体と共に液面１１Ｂよりも上側まで上昇させ、液面１１Ｂよりも上側に位置する上側開口部５Ｂを通じて気体と共に上部空間Ｓ１１に噴出させる工程（エアリフト洗浄工程）と、を備えている。
【００９１】
この特徴によれば、流量及び圧力が適切に調整された気体を気体供給部２から管内空間５Ａに供給することにより、ハウジング１３の空間Ｓ３から下側開口部５Ｃを通じて管内空間５Ａに流入する原水を、原水の液面１１Ｂよりも上側まで気体と共に上昇させ、液面１１Ｂよりも上側から上側開口部５Ｂを通じて気体と共にハウジング１３の上部空間Ｓ１１に噴出させることができる。これにより、中空糸膜１４の上端１４Ｂ近傍の表面に原水及び気体を当てて洗浄することが可能になるため、通常のバブリング洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。しかも、上述のようなエアリフト効果は、簡易な装置構成で実現することが可能である。
【００９２】
上記中空糸膜濾過装置１において、気体供給部２は、下側開口部５Ｃよりも上側の位置で管内空間５Ａに気体を供給する気体供給口３３Ａを有している。これにより、気体供給口３３Ａから管内空間５Ａに供給された気体が下側開口部５Ｃを通じて管の外へ漏れるのを防ぐことができる。
【００９３】
上記中空糸膜濾過装置１において、中空糸膜モジュール１０は、中空糸膜１４の下端１４Ａよりも下側の位置において内部空間Ｓ１に気体を分散させる散気部材４を備えている。これにより、散気部材４によって分散させた気体が中空糸膜１４の下端１４Ａから上昇して中空糸膜１４が揺動することにより、膜表面に付着した浮遊汚濁物質を剥がれ落とすことができる（下側バブリング）。
【００９４】
上記中空糸膜濾過装置１において、下側開口部５Ｃは、中空糸膜１４の下端１４Ａよりも下側に位置している。これにより、上側開口部５Ｂから噴出した原水が下側開口部５Ｃに向かって下向きに流れるのに伴い、上端１４Ｂの膜表面から除去された浮遊汚濁物質を原水の流れによって下端１４Ａよりも下側まで運ぶことができる。これにより、浮遊汚濁物質が中空糸膜１４の外表面に再付着するのを防ぐことができる。
【００９５】
上記中空糸膜濾過装置１において、中空糸膜束１５は、中空糸膜１４の上端１４Ｂが固定されると共に、下端１４Ａにおいて中空糸膜１４が一本ずつ固定されない片端フリータイプである。これにより、両端固定タイプの中空糸膜モジュールを用いる場合に比べて、バブリングにより中空糸膜１４を容易に揺動させることができるため、中空糸膜１４の洗浄効果をより高めることができる。
【００９６】
（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について説明する。実施形態２に係る中空糸膜濾過装置は、基本的に上記実施形態１に係る中空糸膜濾過装置１と同様の構成を備えるが、下側開口部が管部材５の壁部を貫通する孔ではなく、管部材５の下端に設けられた管端開口である点で異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００９７】
図７に示すように、実施形態２では、管部材５は、その下端とハウジング１３の下壁との間に隙間が形成されるように固定部材３に接続されている。そして、管部材５の下端には管端開口５Ｄが設けられており、この管端開口５Ｄを通じて管内に原水が流入する。管端開口５Ｄは、原水の液面１１Ｂよりも下側に位置しており、より具体的には、中空糸膜１４の下端１４Ａよりも下側に位置している。第３気体導入配管３３は、ハウジング１３の下壁を貫通し、気体供給口３３Ａが管端開口５Ｄよりも上側に位置するように管部材５内に挿入されている。
【００９８】
実施形態２では、気体供給口３３Ａから管内空間５Ａに気体を供給することにより、上記実施形態１と同様に、管内の原水を気体と共に液面１１Ｂよりも上側まで上昇させ、上側開口部５Ｂを通じて気体と共に中空糸膜１４の上端１４Ｂに向けて噴出させることができる。また管内の原水量が減少するのに伴い、管端開口５Ｄを通じて原水が管内空間５Ａに流入する。実施形態２によれば、モジュールの構成をより簡易化することが可能であり、コスト低減の観点から好ましい。
【００９９】
（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について説明する。実施形態３に係る中空糸膜濾過装置は、基本的に上記実施形態１に係る中空糸膜濾過装置１と同様の構成を備えるが、図８に示すように管部材５の下端に管端開口５Ｄが設けられると共に、上側開口部５Ｂよりも下側に管孔５Ｅがさらに形成されている点で異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【０１００】
図８に示すように、実施形態３では、上記実施形態２と同様に、管部材５の下端に管端開口５Ｄ（下側開口部）が設けられている。ここで、管端開口５Ｄは、上記実施形態２と異なり、中空糸膜１４の下端１４Ａよりも上側に位置している。つまり、管部材５は、中空糸膜１４よりも短くなっている。また管端開口５Ｄは、原水の液面１１Ｂよりも下側に位置している。第３気体導入配管３３は、ハウジング１３の下壁及び散気部材４を貫通し、気体供給口３３Ａが管端開口５Ｄよりも上側に位置するように管部材５内に挿入されている。
【０１０１】
管孔５Ｅ（下側開口部）は、管部材５の壁部を貫通するように設けられており、ハウジング１３内の空間と管内空間５Ａとを連通させる。図８に示すように、管孔５Ｅは、気体排出口１１の下端１１Ａ及び原水の液面１１Ｂよりも下側に位置している。
【０１０２】
実施形態３では、気体供給口３３Ａから管内空間５Ａに気体を供給することにより、上記実施形態１と同様に、管内の原水を気体と共に液面１１Ｂよりも上側まで上昇させ、上側開口部５Ｂを通じて気体と共に中空糸膜１４の上端１４Ｂに向けて噴出させることができる。また管内の原水量が減少するのに伴い、管端開口５Ｄ及び管孔５Ｅを通じてハウジング１３内の原水が管内空間５Ａに流入する。つまり、管端開口５Ｄ及び管孔５Ｅがそれぞれ下側開口部として機能する。
【０１０３】
また上側開口部５Ｂを通じて原水と気体を噴出すると、噴出時の勢いによって液面１１Ｂが上下に揺れる。ここで、管孔５Ｅが液面１１Ｂの真下に位置するため、液面１１Ｂが下がるときに管孔５Ｅが一時的に液面１１Ｂよりも上側に位置することがある。よって、
上側開口部５Ｂだけでなく、管孔５Ｅからも原水と気体を一時的に噴出させることができる。しかも、この場合は管孔５Ｅと液面１１Ｂとの間の高さ距離が極めて小さくなるため、多量の原水をエアリフトによって噴出することが可能である。
【０１０４】
（その他実施形態）
最後に、本発明のその他実施形態について説明する。
【０１０５】
上記実施形態１〜３では、中空糸膜モジュール１０，１０Ａ，１０Ｂが散気部材４を備える場合について説明したが、散気部材４が省略されてもよい。
【０１０６】
上記実施形態２では、第３気体導入配管３３が管部材５の下端から管内に挿入される場合について説明したが、図９に示すように、第３気体導入配管３３が管部材５内に挿入されず、気体供給口３３Ａが管端開口５Ｄよりも下側に位置していてもよい。
【０１０７】
上記実施形態１において、第３気体導入配管３３は、下側開口部５Ｃよりも上側の位置から管部材５の側面に直接接続されていてもよい。
【０１０８】
上記実施形態１では、下側バブリング工程を実施した後にエアリフト洗浄工程を実施する場合について説明したが、エアリフト洗浄工程の後に下側バブリング工程を実施してもよいし、これらの工程を同時に実施してもよい。しかし、エアリフト洗浄工程後に下側バブリング工程を行った場合には、エアリフト洗浄工程において中空糸膜１４の上端１４Ｂが洗浄された後、下側バブリング工程において膜表面から除去された浮遊汚濁物質が上昇し、上端１４Ｂに再付着してしまう。これに対して、下側バブリング工程後にエアリフト洗浄工程を行うことにより、中空糸膜１４の上端１４Ｂへの浮遊汚濁物質の再付着を防ぎ、中空糸膜１４全体を洗浄することができる。
【０１０９】
図１０に示すように、液面１１Ｂを中空糸膜１４の長手方向の中央よりも下側まで下げた状態でエアリフト洗浄を行ってもよい。この場合、液面１１Ｂを下げるため、下側バブリング工程の後であってエアリフト洗浄工程の前に、ハウジング１３内の原水を一部抜く工程をさらに行ってもよい。
【０１１０】
上記実施形態１では、バブリング用の気体として空気を用いる場合について説明したがこれに限定されず、例えば窒素などの不活性ガスが用いられてもよい。
【０１１１】
今回開示された実施形態は、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】
【０１１２】
１  中空糸膜濾過装置
２  気体供給部
４  散気部材
５  管部材
５Ａ  管内空間
５Ｂ  上側開口部
５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ  下側開口部
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  中空糸膜モジュール
１１  気体排出口
１１Ｂ  液面
１３  ハウジング
１４  中空糸膜
１４Ａ  下端
１４Ｂ  上端
１５  中空糸膜束
３０  エアーコンプレッサー
３３  第３気体導入配管
３３Ａ  気体供給口
Ｓ１  内部空間
【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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