(57)【要約】  廃水を処理する方法およびシステムが提供される。１つの方法では、廃水が処理タンク内に方向付けられ、生物学的に処理される。生物学的に処理された廃水は、処理タンクから、実質的に濾過タンクの断面積全体に亘って延在している少なくとも１つの浸漬膜モジュールを有する下流の濾過タンクの底部まで、混合液として方向付けられる。濾過タンクの底部に受容された混合液の実質的に全てが膜モジュールを通り抜けて流動するように、混合液は、濾過タンクの底部から上方へ膜モジュール内に方向付けられる。混合液が膜モジュールを通り抜けて垂直に流動する際、本方法は、膜モジュールの一部を形成する１つまたは複数の膜フィルタの壁を通して混合液の少なくともいくらかを誘導し、透過水流を生成する工程を含む。
2013534458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水を処理するための膜型バイオリアクタ廃水処理システムであって、
ａ．廃水の流れを受け入れ、混合液を形成するように廃水処理タンク内で前記廃水を生物学的に処理するための、該廃水処理タンクと、
ｂ．前記廃水処理タンクの下流に配置され、前記廃水処理タンク内で処理された混合液を受け入れる濾過タンクと、
ｃ．前記濾過タンク内に配置され、当該濾過タンク内に格納された前記混合液内に浸漬されるように構成され、前記濾過タンク内の前記混合液の少なくともいくらかを濾過して透過水を生成する１以上の膜濾過モジュールと、を備え、
ｄ．前記膜モジュールのそれぞれは、前記濾過タンク内の前記混合液に浸漬されるように構成された膜フィルタ列を含み、
ｅ．前記濾過タンク及び前記１以上の膜モジュールは、前記濾過タンクを通過する前記混合液の実質的に全てが前記１以上の膜濾過モジュールを通って移動するように制限されるように、前記１以上の膜モジュールが前記濾過タンクの断面積全体を実質的に占有するような互いに関係した大きさであり、
ｆ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、前記濾過タンクから透過水を導くための、前記濾過タンク内の前記膜モジュールに動作可能に接続された１以上の透過水配管と、
ｇ．前記濾過タンクから前記処理タンクへと混合液を循環する再利用配管と、を備え、
ｈ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、前記処理タンクから前記濾過タンクへと導かれた前記混合液の少なくとも５０％を前記処理タンクへと循環して戻すように構成され、
ｉ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、記濾過タンクの一部を通って延びている１以上の混合液導管を備え、前記混合液導管のそれぞれは外壁を含み、前記１以上の膜モジュールの下に配置され、前記外壁に形成された一連のオリフィスを含み、当該オリフィスを通って混合液は前記濾過タンクへと分散され、
ｊ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、前記処理タンクから前記１以上の混合液導管へと混合液を導く１以上の混合液移送導管と、
ｋ．前記処理タンクから前記１以上の混合液移送導管を通して前記１以上の混合液導管へと処理液を送り込む１以上のポンプと、
ｌ．前記濾過タンクの中を通って延び、前記１以上の膜濾過モジュールの下に配置された、前記濾過タンク内へと空気を供給する１以上の空気導管と、を備え、
ｍ．それぞれの前記空気導管は、前記濾過タンクへと空気を供給する、前記空気導管の外壁に形成されたオリフィス列を有し、
ｎ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、前記空気導管へと空気を供給する圧縮空気源を備える
ことを特徴とする膜型バイオリアクタ廃水処理システム。
【請求項２】
前記濾過タンクは底部を含み、
前記１以上の膜モジュールは、前記１以上の膜モジュールと前記濾過タンクの前記底部との間に空間を規定するように、前記濾過タンクの前記底部に対して持ち上げられており、
前記１以上の混合液導管と前記１以上の空気導管との双方は、前記１以上の膜モジュールの下の前記空間に配置され、
前記１以上の空気導管は、前記１以上の混合液導管の上に配置されている
ことを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ。
【請求項３】
前記濾過タンクは伸びておりかつ幅及び長さを有し、当該幅が当該長さよりも大きいことを特徴とする、請求項２に記載の膜型バイオリアクタ。
【請求項４】
前記１以上の空気導管は、第１の空気導管セット及び第２の空気導管セットを含み、
空気は、ある時間間隔においては前記第１の空気導管セットへと供給されかつ前記第２の空気導管セットには供給されず、他の時間間隔においては前記第２の空気導管セットへと供給されかつ前記第１の空気導管セットへは供給されないように、前記第１の空気導管セット及び前記第２の空気導管セットへと交互に供給される
ことを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ。
【請求項５】
前記１以上の膜モジュールを取り囲み、おおむね前記濾過タンクと前記１以上の膜モジュールとの間に配置されたシールをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ。
【請求項６】
前記混合液導管は、２つの離れて配置された混合液導管を含み、混合液は２つの離れた場所においてそれぞれの混合液導管へと供給されることを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ。
【請求項７】
前記１以上の混合液導管の前記外壁に形成された前記一連のオリフィスは、前記混合液導管のそれぞれの長さに沿って大きさが変化することを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ。
【請求項８】
前記１以上の混合液導管は、前記濾過タンク内の前記１以上の空気導管の下に配置され、
前記混合液導管及び前記空気導管は、前記１以上の混合液導管から上方へと流れる前記混合液が、前記濾過タンクの前記断面積にわたって前記１以上の空気導管から上方へと移動する空気を均一に分散させる傾向を持つように、互いに関係して方向付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ。
【請求項９】
膜型バイオリアクタにおいて廃水を生物学的に処理する方法であって、
ａ．流れ込む廃水の流れを生物学的処理タンクへと導き、前記廃水を生物学的に処理し、前記処理タンク内に混合液を形成する工程と、
ｂ．前記混合液を、前記処理タンクから下流の濾過タンクへと移送する工程と、
ｃ．前記濾過タンク内に格納された混合液内に、１以上の膜モジュールを浸漬する工程と、
ｄ．前記膜モジュールが前記濾過タンクの断面積全体を実質的に占有するように、前記濾過タンク内に前記１以上の膜モジュールを配置する工程と、
ｅ．前記処理タンクから前記濾過タンクへと前記混合液を移送する工程であって、前記１以上の膜モジュールの下で前記濾過タンクを通って延びる１以上の混合液導管へと前記処理タンクから混合液を送り込むことを含む、工程と、
ｆ．前記１以上の混合液導管の外壁に形成されたオリフィスを通して前記１以上の混合液配管から混合液を導く工程と、を含み、
ｇ．前記混合液導管の前記オリフィスを通った後に、前記混合液は前記濾過タンクを通りかつ前記濾過タンク内の前記１以上の膜モジュールを通って垂直に移動し、
ｈ．前記方法は、前記濾過タンク内を垂直に移動する混合液の流れの実質的に全体が、前記１以上の膜モジュールを通って移動するように制限されるように、前記濾過タンク内を垂直に移動する混合液の流れを制限する工程と、
ｉ．前記混合液が前記１以上の膜モジュールを通って垂直に移動する際に、透過水を生成するように、前記混合液の第１の部分に、前記１以上の膜モジュールの一部を形成する個々の膜フィルタを通過させる工程と、
ｊ．前記個々の膜フィルタ及び前記濾過タンクから前記透過水を導く工程と、
ｋ．前記混合液の第２の部分が前記１以上の膜モジュールを通過した後で、当該混合液の第２の部分を前記濾過タンクから前記処理タンクへと循環させる工程と、を有し、
ｌ．前記濾過タンクへと移行した前記混合液の少なくとも５０％が前記処理タンクへと循環され、
ｍ．前記方法は、空気と混合液との双方が前記膜モジュールを通って上方へと移動するように、前記膜モジュールの下で前記濾過タンクを通って延びる１以上の空気導管の開口から当該空気を分散させる工程を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記１以上の混合液導管は前記１以上の空気導管の下に配置され、前記１以上の混合液導管と前記１以上の空気導管との双方が前記膜モジュールの下に配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記上方へと移動する空気を略均一に分散させるために前記濾過タンク内を前記上方へと流れる混合液を用いる工程を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記１以上の膜モジュールの断面積の実質的に全体にわたって前記空気が略均一に分散されるように、前記濾過タンク内を前記上方へと移動する空気を略均一に分散させるために、前記濾過タンク内を前記上方へと流れる混合液を用いる工程を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記１以上の空気導管は、第１の空気導管セット及び第２の空気導管セットを含み、
前記１以上の混合液導管は、前記濾過タンクを通って延びる少なくとも２つの離れて配置された導管を含み、該混合液導管のそれぞれは、混合液が前記混合液導管から前記濾過タンクにわたって分散されることを可能とする、該混合液導管に形成されたオリフィス列を有する
ことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
空気が、ある時間間隔においては前記第１の空気導管セットから分散されかつ前記第２の空気導管セットからは分散されず、他の時間間隔においては前記第２の空気導管セットから分散されかつ前記第１の空気導管セットからは分散されないように、交互パターンで空気を前記第１の空気導管セット及び前記第２の空気導管セットへと導く工程を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
シールが前記１以上の膜モジュールと前記濾過タンクとの間に位置するように、前記１以上の膜モジュールの周りに該シールを配置する工程を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記処理タンクと前記濾過タンクとの双方は長さ及び幅を含み、
前記濾過タンクの長さは前記処理タンクの長さよりも短く、
前記濾過タンクの長さは前記濾過タンクの幅よりも実質的に短い
ことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記濾過タンク内に重ねられた一連の膜モジュールの積み重ねを含み、前記膜モジュールの積み重ねは前記濾過タンクの断面積の実質的に全体を占有することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記１以上の膜モジュールのそれぞれは、外から内へ濾過する膜フィルタ列を含み、前記混合液は外側領域から前記膜フィルタに入り、前記透過水として前記膜フィルタの内側領域へと通過することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法は、未透過流が前記処理タンクへと再循環して戻る前に当該未透過流が前記１以上の膜モジュールを通って再循環して戻ることを実質的に排除するように、前記未透過流の動きを制限する工程を含み、
ここで、前記１以上の膜モジュールを通過するが濾過されない前記混合液を前記未透過流と呼ぶ
ことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃水処理に関し、さらに詳細には、膜濾過を利用する廃水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃水を処理するために膜型バイオリアクタが普及してきている。膜型バイオリアクタは、生物学的処理法を膜濾過と組み合わせて、一般に、高度な有機化合物および浮遊物質の除去を実現する。これらのシステムは、通常、高度な栄養除去を実現する。そのような膜は、通常、約０．０３５ミクロンから０．４ミクロンに及ぶ細孔径を有する。このレベルの濾過は、膜を通して移送される高水質の排水をもたらし、一般に、廃水処理に通常使用される沈殿法および濾過法を省く。沈殿の必要が無くなるため、本生物学的方法は、遥かに高い混合液浮遊物質濃度で実施することができる。このことにより、廃水処理を実施するのに必要なタンクの大きさを縮小することが可能になる。
【０００３】
１つのタイプのシステムは、少なくとも１つの生物反応槽と該反応槽の下流に配設されている膜濾過タンクとを含む。膜モジュールまたは膜カセットが、通常、濾過タンク内に浸漬されている。混合液が、反応槽から下流の濾過タンクまで移送される。膜モジュールまたは膜カセットは、通常、配列状の浸漬された個々の膜フィルタを含む。混合液は、個々の膜フィルタ間の空間内に誘導され、結果として、該混合液は濾過され、透過水を生成する。該透過水は、個々の膜フィルタおよび濾過タンクから、ポンプで汲み出されるかまたは重力により流れる。
【０００４】
通常、濾過タンクは、膜モジュールまたは膜カセットの大きさと比較して比較的大きい。これは、膜モジュールまたは膜カセットが濾過タンク内に配置された場合にそれが混合液または未透過混合液（ｎｏｎ−ｐｅｒｍｅａｔｅｄ  ｍｉｘｔｅｄ  ｌｉｑｏｒ）により取り巻かれることを意味する。用語「未透過混合液」は、濾過タンク内の単数または複数の膜モジュールを通過した、濾過タンク内の混合液を意味する。実際には、濾過タンク内の未透過混合液は、膜モジュールまたは膜カセットを通り抜けて複数回再循環される傾向がある。すなわち、混合液または未透過混合液は、膜モジュールを通り抜けて上方に移動する傾向があり、モジュールの最上部を出て、次いで、モジュールの外側で下方に戻り、次いで、膜モジュールを通り抜けて上方に戻るように誘導される。
【０００５】
通常、散気装置が、膜モジュールまたは膜カセットの下に配設されている。散気装置は、未透過混合液を、膜モジュールを通り抜けて上方に加速させる傾向がある。拡散されている空気により作り出される気泡が、膜モジュールまたは膜カセットの内部にエアリフト効果を生じさせる。気泡は、膜モジュールを出た後、濾過タンクの水面の方向に上方に移動する傾向があり、一方、未透過混合液は、回動し、反対方向に下方に移動する傾向がある。未透過混合液は、ここで、主に膜モジュールの外側で、濾過タンクの底部に向かって流動している。いくつかの場合には、膜モジュールの最上部を出る未透過混合液は、比較的高い速度を有する。モジュールの最上部を出る水の速度が比較的高い場合、未透過混合液は、気泡を保持する傾向があり、気泡を解放せずに濾過タンクの水面の最上部へ移動する。閉じ込められた気泡は、下方に流動する未透過混合液を減速させ、そうすることにより、膜モジュールを通り抜けて上方へ流動する混合液の量が制限される。これにより、膜モジュールを通過する混合液の乱流が減少し、最終的に濾過効率が低下する。通常、未透過混合液の一部分が、処理タンクから来ており、別の部分が、処理タンク内に流れ戻っている。このことにより、濾過タンク内の混合液浮遊物質の増加が制限される。
【０００６】
さらに、膜モジュールを通り抜けて拡散される空気が、各モジュール内の膜フィルタを洗浄または掃除するように機能する。膜型バイオリアクタの設計における課題の１つが、濾過タンクを通って垂直に移動する空気および混合液が、膜モジュールの断面積全体に亘って略均一に分配される設計を実現することである。経験によれば、多くの膜型バイオリアクタにおいて膜モジュールを通り抜ける空気は均一ではないこと、およびこのことは空気の掃除効率または洗浄効率に影響を及ぼすことが示されている。空気が膜フィルタを効率的に掃除しない場合、このことは、膜フィルタを逆洗し掃除するためのダウンタイムの増加につながる。
【発明の概要】
【０００７】
流入廃水が処理タンク内に方向付けられかつ処理される、廃水を処理する方法。混合液が、処理タンクから、中に配設されている少なくとも１つの膜モジュールを有する濾過タンクへ方向付けられる。濾過タンクは周囲壁構造体を含み、膜モジュールと濾過タンクとは、相対的に、濾過タンクを通過する混合液の実質的に全てが膜モジュールを通り抜けてまたはその中へ移動させられるような大きさに作製されている。膜モジュール内へ入る混合液の一部分が、膜モジュールを含む配列状のフィルタにより濾過されて、透過水流を形成する。混合液の残部は、膜モジュールから移行し、処理タンクへ戻って再循環される。濾過タンクの周囲壁構造体に対する膜モジュールの間隔は、濾過タンク自体の内部での混合液の実質的な再循環を防止する。
【０００８】
一実施形態では、本発明は、処理タンクと下流の濾過タンクとを有する膜型バイオリアクタを含む。下流の濾過タンク内に、１つまたは複数の膜モジュールが配設されている。膜モジュールと濾過タンクとは、１つまたは複数の膜モジュールが濾過タンク内に配設された場合に、実質的に濾過タンクの断面積全体を占めるような大きさに作製されている。これは結果として、処理タンクから濾過タンク内に入る混合液流の実質的に全体が、１つまたは複数の膜モジュールを通り抜けて垂直に移動することを必要とされることになる。これは、膜モジュールと濾過タンクとの間の離間関係のためであり、混合液が１つまたは複数の膜モジュールを迂回する機会はほとんどない。一実施形態では、１つまたは複数の膜モジュールが、濾過タンクの底部の上方に離間されている。濾過タンクの底部に、濾過タンクを貫通して延在している１つまたは複数の混合液導管が配設されており、１つまたは複数の混合液導管の外壁に形成されている配列状のオリフィス（穴）を含む。混合液は、処理タンクから１つまたは複数の混合液導管内にポンプで送り込まれ、かつ混合液は、該導管から配列状のオリフィスを介して分配される。また、濾過タンク内の膜モジュールの下方には、１つまたは複数の空気分散導管が配設されている。圧縮空気が、１つまたは複数の空気分散導管内に方向付けられ、空気は、１つまたは複数の膜モジュールを通り抜けて混合液と一緒に上方に分配される。
【０００９】
本発明の他の目的および利点が、単にそのような発明を例示しているに過ぎない以下の記載および添付図面の検討から、明らかにかつ明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】膜型バイオリアクタの概略図である。
【図２】図１に示されている濾過タンクおよび膜モジュールの上面平面図である。
【図３】濾過タンクが複数の積層膜モジュールを含む代替的膜型バイオリアクタの図である。
【図４】一連の濾過タンクを有する代替的膜型バイオリアクタを示す簡略概略図である。
【図５】濾過タンク内に配設されている複数の膜モジュールを有する別の代替的膜型バイオリアクタを示す概略図である。
【図６】膜型バイオリアクタの濾過タンク内に配設されている中空繊維型膜モジュールの概略図である。
【図６Ａ】膜型バイオリアクタの第２の実施形態の概略図である。
【図７】膜型バイオリアクタの代替的設計のための空気分配システムの概略図である。
【図８】膜型バイオリアクタの代替的設計のための混合液分配システムの概略図である。
【図９】膜型バイオリアクタの代替的設計の空気分配システムおよび混合液分配システム両方の部分を示す部分概略図である。
【図１０】空気分配システムおよび混合液分配システムの上方に配設されている膜モジュールの配置を示すために切り取られた濾過タンクを示す、膜型バイオリアクタの代替的設計の部分概略図である。
【図１１】配列状の膜モジュールが、膜型バイオリアクタの代替的設計のための濾過タンク内で空気分配システムおよび混合液分配システムの上方に配設されている状態の、膜型バイオリアクタの代替の設計の濾過タンクを示す別の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面をさらに参照すると、そこには廃水処理システムが示されており、全般的に数字１０で示されている。本明細書に例示されている実施形態では、廃水処理システムは膜型バイオリアクタであり、多種多様な水および廃水を処理するのに使用される。本明細書に用いられている用語「廃水」または「混合液」は水を含む。本開示の後続部分から分かる通り、本明細書に開示されている廃水処理システムは、廃水を生物学的に処理する膜型バイオリアクタである。生物学的処理は、嫌気性処理、無酸素処理または好気性処理を含む可能性があり、例えば硝化脱窒、リンもしくは他の栄養物の除去、またはＢＯＤ除去等を含む多種類の処理に向けられている可能性がある。
【００１２】
廃水処理システム１０をさらに詳細に見ると、これは処理タンク１２を含む。図１に示されている実施形態では、廃水処理システムは、全般的に数字１４で示されている濾過タンクを含み、該濾過タンクは、処理タンク１２の下流に配置されている。濾過タンク１４内には、全般的に数字１６で示されている１つまたは複数の浸漬膜モジュールまたは浸漬膜カセットが配設されている。一般に、処理タンク１２内で処理された廃水は、混合液の形で、処理タンク１２から濾過タンク１４まで方向付けられる。濾過タンク１４内では、混合液は浸漬膜モジュール１６により濾過され、濾過された混合液は、膜モジュール１６および濾過タンク１４から除去される透過水をもたらす。バイオリアクタの記載では、場合によっては膜モジュール１６への言及がなされる。当然のことながら、濾過タンク１４は、１つまたは複数の膜モジュールを含んでいてもよい。以下に記載される通り、濾過タンク１４を通過する混合液の全てが濾過される訳ではない。この混合液は、未透過混合液と呼ばれることがある。未透過混合液は、さらなる処理のために処理タンク１２に戻されるかまたは戻って再循環される。
【００１３】
ここで処理タンク１２の検討に進むと、ここで留意すべきは、図面では、処理タンク１２へと方向付けられている流入廃水配管２０が設けられていることである。廃水は、流入配管２０を通して処理用タンク内へと方向付けられる。通常、生物学的処理は空気を利用する。したがって、処理タンク１２の内部に配設されている散気装置２２と、散気装置２２から処理タンク１２内に含まれている廃水中に拡散される空気団（ａ  ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  ａｉｒ）を生成するように作動可能である送風機２４とが設けられている。いくつかの生物学的劣化にはエアレーションが必要であり、一方、それは、他の生物学的方法ではスイッチが切られる。
【００１４】
（図１〜図６に示されている）処理タンク１２は、出口２６を含む。図１に示されている実施形態の場合には、出口２６は、処理タンク１２を濾過タンク１４と分離する壁または一対の壁にたまたま形成されている。この場合、出口２６は、混合液が処理タンク１２から濾過タンク１４の下部内に移送されるように、単数または複数の分割壁に形成されている。ポンプ２８、または作動している拡散器４２により誘発されるエアリフトポンプが設けられており、混合水を処理タンク１２から濾過タンク１４内に送り込む。バルブ３０が、ポンプ２８の下流に設けられており、供給配管２９はバルブを出口２６と相互に連結させる。したがって、図１および図３に認められるように、タンク１２内の混合液は、ポンプ２８によりバルブ３０を通って、出口２６に連結している供給配管２９内に送り込まれる。これにより、混合液は、処理タンク１２から濾過タンク１４の底部内に効率的に移送される。
【００１５】
濾過タンク１４を参照すると、濾過タンクは周囲壁構造体４０を含む。濾過タンクおよび周囲壁構造体４０の形状および大きさは変動し得る。いくつかの実施形態では、周囲壁構造体は、横断面が正方形または長方形である。壁構造体は、処理タンク１２と一緒に構築することができるか、またはそれは別々の構造とすることができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、濾過タンク１４の下部に、散気装置４２が配設されている。この場合、空気団を生成しかつ該空気を散気装置４２内へまたはそれを通して方向付けるために送風機４４が散気装置４２に作動可能に接続されている。当業者には当然のことながら、散気装置４２は多数の機能を果たす可能性がある。散気装置４２は、膜モジュールの一部を形成する個々の膜フィルタを掃除するために、洗浄用空気を膜モジュール１６を通り抜けて上方に分散させるために利用されてもよい。さらに、送風機４４は、散気装置４２と共に、混合液を濾過タンク１４を通してかつ膜モジュール１６を通り抜けさせて垂直に移動させることにおいて補助することができる。未透過混合液の垂直移動は、エアレーションにより、エアレーションにポンプ２８を加えて、またはエアレーションを用いずポンプ２８単独で、誘発される可能性がある。
【００１７】
また、濾過タンク１４には、再循環配管４５が設けられている。未透過混合液は重力により流動することができ、配管４５を通って処理タンク１２内に戻り入る。
【００１８】
また、濾過タンク１４には、排出配管４６が設けられていてもよい。排出配管４６には、排出ポンプ４８が接続されている。バルブ（図示せず）が、通常、濾過タンクとポンプ４８との間の排出配管４６に配設されている。このことにより、濾過タンクからの漏出が防止される。中に含まれている膜モジュール１６を掃除し保守を行うために、時々、濾過タンク１４を空にすることが有利である可能性がある。排出ポンプ４８は、排出配管４６と共に、濾過タンク１４を空にすることを容易にする。
【００１９】
上記の通り、１つまたは複数の膜モジュール１６は、濾過タンク１４内に取り付けられているか、またはその中に配設されている。各膜モジュール１６は、基本的に、複数の個々の膜フィルタを支持するフレーム構造体を含む。膜フィルタは、該フレーム構造体内に浸漬され、支持されており、未透過廃水が膜フィルタのそばを通過するように離間されている。膜モジュール１６を形成する個々の膜フィルタの構造および型は変動し得る。例えば、個々の膜フィルタは、Ｋｕｂｏｔａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｔｏｒａｙ、Ｍｉｃｒｏｄｙｎ−Ｎａｄｉｒ、Ａ３等により製造されるものなどの平板型または薄板型であってもよい。別の型の膜フィルタが、ＧＥ−Ｚｅｎｏｎ、Ｋｏｃｈ−Ｐｕｒｏｎ、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ−Ｈｙｄｒｏｎａｕｔｉｃｓ等により製造されるものなどの中空繊維型である。これら個々の膜フィルタの細孔径は変動し得る。いくつかの用途では、細孔径は、約０．０１ミクロンから０．４ミクロンにおよび、限外濾過および精密濾過を対象とする。さらに、膜フィルタのいくつかは、フィルタを定期的に洗浄し掃除するために、逆洗システムに組み込むことができると考えられる。
【００２０】
本明細書に用いられている用語「膜モジュール」または「膜カセット」は、グループ化されているかまたは１つのフレーム内に支持されている個々の膜フィルタのグループまたはアレイを意味する。さらに、検討されているシステムおよび方法において使用されている膜モジュール１６は浸漬膜モジュールであることに注目すべきである。これは、当然、膜モジュール１６が濾過タンク１４内で混合液中に浸漬されていることを意味する。
【００２１】
各膜モジュール１６には、主透過水配管または主透過水マニホルド５２が設けられている。主透過水配管５２は、最終的に個々の膜フィルタの内部または透過側に通じて連結されているパイプまたは管の網状組織に動作可能に連結されている。透過水は、サイホン作用を用いる重力またはポンピングのどちらかにより引き込まれる。透過水ポンプ５４またはサイホンは、透過水配管５２に作動可能に接続されており、個々の透過フィルタに減圧を作り出すのに効果的である。これにより、混合液は個々の膜フィルタの壁を通して誘導されるかまたは引き込まれ、透過水を生成する。このように、透過水ポンプ５４またはサイホンは、膜モジュール１６の個々の透過フィルタからの最終的に透過水配管または透過水マニホルド５２への透過水を生成し、それにより該透過水を濾過タンクから除去するのに効果的である。図１に示されている実施形態では、１つの膜モジュール１６が設けられている。その結果として、１つの透過水配管５２および１つの透過水ポンプ５４が存在する。しかし、図３では、濾過タンク１４内に配設されている４つの別個の積層膜モジュール１６が示されている。この場合、全ての膜モジュールについて１つの主透過水配管および１つの透過水ポンプが設けられている。選択肢として、図３の実施形態では、４つの透過水配管および４つのポンプが設けられている可能性があると考えられる。
【００２２】
濾過タンク１４と膜モジュール１６とは、互いに関係した大きさに作製されている。図面、特に図２に認められる通り、膜モジュール１６は、実質的に濾過タンク１４の断面積全体を占める。すなわち、濾過タンク１４の周囲壁４０は、膜モジュール１６のフレームの間近に隣接して配置されている。その目的は、濾過タンク１４を、それが膜モジュール１６の流動の実質的に全体に亘って延在するような大きさに作製することである。すなわち、濾過タンクは、膜モジュール１６が濾過タンクの内部に配置された場合に、濾過タンクを通過する混合液の実質的に流路全体が膜モジュール内に入るかまたはそれを通り抜けるような大きさに作製されている。濾過工程の間、混合液は、膜モジュール１６を通り抜けるように垂直にポンプで送り込まれる。膜モジュール１６に対する濾過タンク１４の間隔は、混合液の実質的に全てが膜モジュール１６内に流入しかつそれを通り抜けて流動しなければならないことを保証する。膜モジュール１６の配置および濾過タンク１４の間隔は、膜モジュール１６およびそこに含まれている個々の膜フィルタを迂回する混合液を最小限にするように設計されている。
【００２３】
したがって、本システムおよび本方法は、濾過タンク１４およびその中の膜モジュール１６を通り抜ける、未透過混合液の実質的な下降流を防止する。すなわち、未透過混合液が膜モジュール１６を通り抜けて移動すると、本システムは、未透過混合液のほとんどまたは実質的に全てが処理タンク１２へ再循環され、処理タンクへ再循環される前に濾過タンク１４および膜モジュール１６を通り抜けて下方へ流れ戻ることができないように決定づける。このように、未透過混合液の下降流は制限される。好適な方法では、未透過混合液の下降流は、濾過タンク１４への流入混合液流の２０％未満である。
【００２４】
一実施形態では、膜モジュール１６は、中空繊維膜フィルタを含む。これらの中空繊維膜フィルタは、時には、外から内へ濾過する膜フィルタ（ｏｕｔ−ｔｏ−ｉｎ  ｍｅｎｂｒａｎｅ  ｆｉｌｔｅｒ）と呼ばれる。これは、濾過される混合液が中空繊維膜フィルタの外側の領域からその壁を通って中空繊維内の内部領域内に移動するためである。濾過されかつ中空繊維の内側に至る混合液の部分は透過水である。透過水ポンプ５４は、種々の中空繊維膜フィルタ内に減圧または低圧領域を作り出すのに効果的である。これにより、混合液の一部が中空繊維膜フィルタの内部領域内へと誘導される。
【００２５】
膜モジュール１６を垂直に通り抜ける混合液の全てが濾過される訳ではない。該混合液のいくらかが、濾過されることなく膜モジュール１６を出る。濾過されることなく膜モジュール１６を通過した濾過タンク１４内の混合液は、未透過（ｎｏｎ−ｐｅｒｍｅａｔｅ  ｏｒ  ｎｏｎ−ｐｅｒｍｅａｔｅｄ）混合液と呼ばれる。
【００２６】
膜モジュール１６を出る未透過混合液は、処理タンク１２へ再循環される。未透過混合液を処理タンク１２へ再循環するために、様々な準備をすることができる。例えば、濾過タンク１４内の未透過混合液は、濾過タンクを処理タンクと分離する仕切り壁の開口部を通って流動してもよい。あるいは、未透過混合液が濾過タンク１４から処理タンク１２へ流れ戻るように、膜モジュール１６の上方の仕切り壁に開口部が設けられていてもよい。処理タンク１２へ再循環される未透過混合液量は変動し得る。しかし、一実施形態では、処理タンクへ再循環される未透過混合液の透過水に対する比率は、おおよそ２〜１００対１である。すなわち、ポンプで送り込まれるかまたは濾過タンク１４を通って移動させられる混合液のおおよそ５０〜９９％が、処理タンク１２へ再循環され、一方、濾過タンク１４を通過する混合液のおおよそ１〜５０％が、透過水として捕獲される。一設計実施形態では、濾過タンク１４から処理タンクへ循環される未透過混合液量は、処理タンク内に入る流入廃水流のおおよそ５から１０倍である。処理タンク内に入る流入廃水流は、一般に、平均で、濾過タンク１４からの透過水流に等しい。混合液の少量部分が、余剰汚泥として取り出される。
【００２７】
膜モジュールは、一般に規格品である。したがって、ほとんどの場合には、濾過タンク１２は、前述のシステムおよび方法に基づく膜モジュールを収容するような大きさに作製されている。
【００２８】
図１に示されている実施形態では、膜モジュール１６は、単一のモジュールまたはカセットである。しかし、本発明のシステムおよび方法は、一連の積層膜モジュール１６を利用してもよい。この実施形態は図３に示されている。ここで、膜モジュール１６は、１つがもう１つの上に積み重ねられている。しかし、前述のものと同じ原理が積層膜モジュールに適用される。すなわち、積層膜モジュール１６は、各々が実質的に濾過タンク１４の断面積全体を占めるように、濾過タンク１４に対する大きさに作製されている。このことにより、ポンプで送り込まれるかまたは濾過タンク１４を通って垂直に移動させられる混合液の実質的に全てが膜モジュール１６内にもしくはそれを通り抜けて移動しなければならないかまたは移動する必要があることが保証される。したがって、未透過混合液は積層膜モジュール１６の各々を通り抜けて移動しなければならいということになる。他方で、結果として得られる透過水は、積層膜モジュール１６のいずれか１つに認めることができる。すなわち、濾過されている混合液のいくらかは、積層の上部に配設されている膜モジュール１６の１つまたは複数に到達する前に、透過水として終わる可能性がある。
【００２９】
いくつかの実施形態では、濾過タンク１４内に複数の単一モジュールまたは積層モジュールが設けられていてもよい。例えば、図３および図５を参照。濾過タンクのサイズ決めは、前に言及されている基準に従う。この場合、供給パイプ２９は、流入混合液をモジュール積層の下に分配し、一方、排出配管４５は未透過混合液を収集し、それを処理タンク１２に戻るように方向付ける。図３を参照。透過水マニホルドは、少なくとも１つの透過水パイプ５２およびポンプ５４またはサイホン配管に連結されている。図５の実施形態では、濾過タンクが４つの別個の膜モジュール１６を含むことが認められる。該４つの別個の膜モジュール１６は共に、実質的に、単一の濾過タンク１４の断面積全体を占める。これは、単一の濾過タンク１４内に配設されている４つの積層膜モジュール１６が設けられている図３の実施形態と比較される。
【００３０】
いくつかの実施形態では、複数の濾過タンク１４が設けられていてもよい。例えば、図４を参照。この場合、各々が１つまたは複数の膜モジュール１６またはモジュール積層を含む状態で、３つの下流濾過タンク１４が設けられている。処理タンク１２内の混合液が、ポンプで送り込まれるか、または処理タンクから供給配管２９経由で濾過タンク１４内に別途移動させられ、各濾過タンク内に含まれている１つまたは複数の膜モジュール１６を通り抜けるように垂直に移動させられる。各濾過タンク１４は、処理タンク１２へ戻して未透過混合液を再利用するための戻り配管４５を含む。図４に示されているものなどの設計では、そこに含まれている単数または複数の膜モジュールを掃除するかまたは保守を実施するために１つの濾過タンク１４が完全に停止されることができ、廃水処理システム全体を停止しなければならないということはない。
【００３１】
図６は、図１に類似しているが、ある種の膜モジュールを示す概略図である。図６の実施形態の場合には、濾過タンク１４内に中空繊維型の膜モジュール１６が配設されている。該膜モジュール１６は、フレーム構造体６０と配列状の略垂直に延在している中空繊維膜フィルタ６２とを含む。中空繊維膜フィルタ６２は、実質的に濾過タンク１４の断面積全体に亘って延在していることに留意されたい。これは、当然、混合液が濾過タンク１４内で上方に移動する際、混合液は中空繊維膜フィルタ６２に隣接して移動し、かつ混合液のいくらかが中空繊維膜フィルタ６２内部領域内に誘導されて透過水を生成することを意味する。
【００３２】
図６Ａ〜図１１を参照すると、膜型バイオリアクタの代替的実施形態がそこに示されている。図１〜図６に示されている実施形態に関して上記されている原理の多くが、本代替的実施形態に適用される。システムは類似しており、方法もまた、類似している。図６Ａ〜図１１に示されている設計と上記されているものとの間の基本的な相違は、処理タンク１２から濾過タンク１４まで混合液を移送する方法にある。さらに、混合液が濾過タンク内で分散される方法および空気が濾過タンク内で分散される方法のために、図６Ａ〜図１１に示されているシステムは、濾過タンク内の空気と混合液とを相互作用させる傾向があり、該システムは、濾過タンク１４の内部に含まれている膜モジュール１６を通り抜けさせて空気をより均一に分配する能力を有する。
【００３３】
図１０および図１１を参照すると、膜モジュール１６は、濾過タンク１２の内部に含まれて示されている。本特定の実施形態では、膜モジュール１６は、１つがもう１つの上に積み重ねられており、濾過タンク１６を横方向に亘って配設されている複数の膜モジュールが存在する。本代替的実施形態では、濾過タンク１４は、基本的に濾過タンクを２つの区画に分割する隔壁１４Ａを含む。間仕切り壁１４Ａは、濾過タンクの底部から上方に延在している。間仕切り壁は、選択された距離で濾過タンク１４の底部と離間されている可能性があると考えられる。本明細書において後述される通り、実質的に濾過タンク１４の幅に亘る距離全体に延在している構造体が存在し、それらは濾過タンクの底部に配置されている。間仕切り壁１４Ａが濾過タンク１４の底部まで延在している場合には、本明細書に示されている通り、そのような構造体が通過させることを可能にする、間仕切り壁に形成されている開口部が存在する。いずれにしても、図１０および図１１に示されている通り、膜モジュール１６は、濾過タンク１４の底部の上方に離間されている。これにより、濾過タンク１４の底部と膜モジュール１６の底部との間に空間１００が形成されている。
【００３４】
図面に認められる通り、膜モジュール１６は、一般に、濾過タンク１４を満たしている。本明細書に例示されている実施形態では、モジュールの１つの水平上列が下列の上に積み重ねられている状態で、一連の膜モジュールが存在する。個々の膜モジュール１６は様々な形態をとることができる。例えば、膜モジュール１６は、中空繊維膜または平板型膜を含んでいてもよい。本明細書に例示されている本実施形態では、各膜モジュール１６は、配列状の垂直に配置された平板型膜を含む。各平板型膜は、参照数字１６Ａで識別される。フレーム構造体が、複数の膜平板１６Ａを取り囲み、支持している。フレーム構造体は、その側面の周囲で膜モジュール１６を全体的に囲んでいる一連の側板１６Ｂを含む。各膜モジュール１６の底部および最上部は開いている。各膜平板１６Ａは、膜平板から透過水を受容しそれを水路を通して送るために、平板膜１６Ａの内部に通じて連結されている柔軟な管１６Ｃを含む。各管１６Ｃは、モジュールを横方向に亘って延在している膜マニホルド１６Ｄに連結されている。図１１において、個々の膜マニホルド１６Ｄが平行関係で延在していることに留意されたい。膜マニホルド１６Ｄの一方の端部が、壁構造体を貫通して主マニホルド１７に連結している。当然のことながら、膜モジュールの全てが膜マニホルド１６Ｄを含む。このように、水平下列の膜の周囲に配設されている膜モジュール１６は、膜マニホルド１７に通じて連結されている膜モジュール１６Ｄを含むと考えられる。主マニホルド１６Ｅは、混合液を膜平板１６Ａの内部領域内に誘導するために、通常、ポンプまたは真空源に連結されている。
【００３５】
図１０および図１１に見られる通り、濾過タンク１６の下部に送達された混合液は、膜タンクを通ってかつ個々の膜モジュール１６を通り抜けてかつ個々のモジュール内に配設されている個々の膜平板１６Ａ間を、垂直に上方へ上昇する。混合液が膜モジュール１６を通って上方へ移動すると、膜平板１６Ａが混合液を効率的に濾過するように濾過が起こり、個々の膜平板の内部内で透過水を生成する。平板１６Ａの内部のこの透過水は、平板の内部から管１６Ｃを通って個々の膜モジュールマニホルド１６Ｄまで、ポンプで送り込まれる。
【００３６】
一対の混合液導管１０２が、濾過タンク１４の底部を横方向に亘って延在している。図８および図９に示されている通り、混合液導管１０２は、濾過タンク１４の底部にごく近接して配設されており、濾過タンクの底部を通って横方向に延在している。各混合液導管１０２の外壁に、配列状のオリフィス１０４が形成されている。オリフィス１０４の配置、大きさおよび数は変動し得る。一実施形態では、各混合液導管１０２の上部の周囲に形成されている配列状のオリフィス１０４が存在するであろうと考えられる。水中ポンプなどのポンプ１０６が、処理タンク１２内に配設されている。ポンプ１０６は、主供給装置１０８に作動可能に連結されている。主供給装置１０８は、濾過タンク１４の方へ延在しており、分岐１０８Ａおよび１０８Ｂに分かれている。両分岐１０８Ａおよび１０８Ｂは、両混合液導管１０２に作動可能に連結されている。本明細書に例示されている実施形態では、各場合の連結点が、各混合液導管１０２の端部と混合液導管の中点との間のおおよそ中間である。当然のことながら、混合液導管１０２へ混合液を供給する供給パイプまたは供給導管が、様々な位置で連結されることが可能である。オリフィス１０４の大きさは変動し得る。好適な設計の目的は、濾過タンク１４の至る所で略均一に混合液を分配することであり、濾過タンク１４の全域で略一定の混合液上昇速度プロファイルをもたらすであろう方法でそうすることである。例えば、図８に示されている実施形態では、分岐１０８Ａおよび１０８Ｂが連結する所にごく近接して配置されているオリフィス１０４は、その両側部から外側に離間されているオリフィスより小さい大きさである可能性があると考えられる。これには、略均一の混合液流を混合液導管１０２の長さに沿って生じさせる効果がある可能性がある。
【００３７】
また、図６Ａ〜図１１に示されている膜型バイオリアクタ１０は、濾過タンク１４内に配設されている空気分散導管（時には、空気導管と呼ばれる）を含む。これらの空気導管は、混合液導管１０２と同様に、濾過タンク１４の底部に配設されている。さらに詳細には、図１０に示されている通り、空気分散導管は、混合液導管１０２と膜モジュール１６の底部との間に配設されている。
【００３８】
図６Ａ〜図１１に示されている特定の実施形態では、空気導管は、第１のセット１１０と第２のセット１１２である２セットの空気導管を含む。導管の各セットは、濾過タンク１４の底部を横方向に亘って平行関係で延在している一連の導管またはパイプを含む。空気を分散させかつ空気を濾過タンク１４を通して上方に方向付けるために、空気導管の各々に開口部またはオリフィスが形成されている。
【００３９】
空気が、圧縮機１１４経由で空気分散導管へ供給される。圧縮機１１４は、２つの分岐１１６Ａおよび１１６Ｂに分かれる主供給装置１１６に作動可能に連結されている。分岐１１６Ｂは、第１のセット１１０の空気導管に連結されており、一方、分岐１１６Ａは、第２のセット１１２の空気導管に作動可能に連結されている。
【００４０】
２セットの空気導管１１０および１１２へ供給される空気を交互にすることは有利である可能性があると考えられる。したがって、各分岐１１６Ａおよび１１６Ｂは、オン／オフ制御バルブ１１８または１２０を含む。バルブ１１８および１２０は、各バルブのオン／オフ状態を制御するために、コントローラまたは機械作動装置に連結することができる。１つの設計形態（ｄｅｓｉｇｎ  ｒｅｇｉｍｅ）では、ある時間、例えば１から１０秒、の間、一方のバルブを「オン」にすると同時に、他方のバルブを「オフ」にすることが可能である。次に、次の同様の時間の間、一方のバルブが閉められ、他方のバルブが開かれる。したがって、常に、１セットの空気導管１１０または１１２から分散される空気のみが存在すると考えられる。
【００４１】
この特定の制御体制では、２つのバルブが同時に「オン」または「オフ」にならないように、バルブ１１８、１２０を「オン」位置と「オフ」位置との間で移しかつ２つのバルブの「オン」位置と「オフ」位置とを交互にするために、他の機械的手段を使用することができる。当業者には当然のことながら、種々の他の制御デバイスおよび制御方式を使用することができる。第１のセットの空気導管および第２のセットの空気導管への給気を交互にすることにはある利点がある可能性があるが、当然のことながら、いくつかの実施形態ではこの制御体制はとられないであろう。両セットの空気導管１１０および１１２から空気を同時に供給することが望ましい場合がある可能性がある。当業者には当然のことながら、種々の他の制御デバイスおよび制御方式を使用することができる。
【００４２】
また、濾過タンク１４は、膜モジュール１６を支持する種々の支持構造体と、混合液導管１０２と、空気導管とを含む。様々な種類および形態のフレーム構造体を設けることができる。上記の通り、図６Ａ〜図１１に示されている実施形態では、設けられているフレーム構造体は、一般に膜モジュール１６の底部と混合液導管１０２の上方との間の空間１００内に空気導管を支持するように設計されていると考えられる。
【００４３】
図１０および図１１に示されている通り、処理タンク１２は、壁により濾過タンク１４と分離されている。開閉式ゲート１２２が、分割壁の下部に配設されている。このゲートは、分岐１０８Ａ、１０８Ｂ、１１６Ａ、および１１６Ｂを妨げないように設計することができる。ゲート１２２は、開位置と閉位置との間で往復して移動させることができる。ゲート１２２を開いて、混合液がそれを通って流動することを可能にすることが望ましい場合がある可能性がある。
【００４４】
図１〜図６に開示されている実施形態に関して上記されている通り、濾過タンク１４を通る下降流（ｄｏｗｎｃｏｍｅｒ  ｆｌｏｗ）を最小レベルに維持することが望ましい。すなわち、最上部に配設された膜モジュール１６の上部を未透過流が出ると、その未透過流は、濾過タンクを通って下方に流動することなく、直接処理タンク１２に戻って再利用されることが望ましい。下降流の最小限化を確実にするために、本発明は、ある膜モジュール１６の周囲にシール（封）１２４を延在させ、配置することができることを認識している。図１０〜図１１では、シール１２４は上部に配設された膜モジュール１６の最上部の周囲に延在していることに留意されたい。シール１２４は、膜モジュール１６の骨組みと濾過タンクの壁構造体との間に含まれている。これは、膜モジュール１６の周囲の外縁部を封止する傾向があり、一般に、混合液流が濾過タンクを通って下方に戻ることを防止する。並列関係で配設されている膜モジュール１６が存在する場合には、下降流が各膜モジュール間を下方に移動しないようにするために、隣接した膜モジュール間に延在しているシール１２４を設けることが有益である可能性がある。
【００４５】
混合液導管１０２と空気分散導管とを図６Ａ〜図１１に示されている方法で配置することの利点の１つが、混合液導管１０２から分散された混合液および膜モジュール１６を通り抜けるその上方移動が、濾過タンクの断面積全体に亘って濾過タンク１４内で略均一の空気パターンを維持することを容易にし助けることである。当初の研究により、いくつかの場合には、膜濾過タンク内の空気は、濾過タンクの側面から内側にかつ濾過タンクを通って上方に移動する傾向がある空気となる傾向があることが提言されている。いくつかの場合には、膜モジュール１６の外部領域は、膜モジュールのより中心の領域と同量の空気に暴露されない。混合液導管１０２を設けること、および空気分散導管の下方にそれらを戦略的に配置することにより、混合液には、混合液と共に上方に移動している空気を、濾過タンク１４の断面積全体に亘ってより均一に分配させる傾向があることが想定される。
【００４６】
当然、本発明は、本発明の範囲および基本的特徴から逸脱することなく、本明細書に記載されているものではない他の特定の方法で実施されてもよい。したがって、本実施形態は、あらゆる側面で例示的かつ非限定的と見なされ、添付の特許請求の範囲の意味および等価範囲の範囲内で生じる全ての変更が、その中に包含されるものとする。
【００４７】
関連出願の相互参照
本願は、２００８年６月９日に出願された米国特許出願第１２／１３５，３９４号の一部継続出願であり、その開示は、参照として本明細書に明示的に援用されている。
【図１】
2013534458.tif 000003
【図２】
2013534458.tif 000004
【図３】
2013534458.tif 000005
【図４】
2013534458.tif 000006
【図５】
2013534458.tif 000007
【図６】
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【図６Ａ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【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】
廃水を処理するための膜型バイオリアクタ廃水処理システムであって、
ａ．廃水の流れを受け入れ、混合液を形成するように廃水処理タンク内で前記廃水を生物学的に処理するための、該廃水処理タンクと、
ｂ．前記廃水処理タンクの下流に配置され、前記廃水処理タンク内で処理された混合液を受け入れる濾過タンクと、
ｃ．前記濾過タンク内に配置され、当該濾過タンク内に格納された前記混合液内に浸漬されるように構成され、前記濾過タンク内の前記混合液の少なくともいくらかを濾過して透過水を生成する１以上の膜モジュールと、を備え、
ｄ．前記膜モジュールのそれぞれは、前記濾過タンク内の前記混合液に浸漬されるように構成された膜フィルタ列を含み、
ｅ．前記濾過タンク及び前記１以上の膜モジュールは、前記濾過タンクを通過する前記混合液の実質的に全てが前記１以上の膜モジュールを通って移動するように制限されるように、前記１以上の膜モジュールが前記濾過タンクの断面積全体を実質的に占有するような互いに関係した大きさであり、
ｆ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、前記濾過タンクから透過水を導くための、前記濾過タンク内の前記膜モジュールに動作可能に接続された１以上の透過水配管と、
ｇ．前記濾過タンクから前記処理タンクへと混合液を循環する再利用配管と、を備え、
ｈ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、前記処理タンクから前記濾過タンクへと導かれた前記混合液の少なくとも５０％を前記処理タンクへと循環して戻すように構成され、
ｉ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、前記濾過タンクの一部を通って延びている１以上の混合液導管を備え、前記混合液導管のそれぞれは外壁を含み、前記１以上の膜モジュールの下に配置され、前記外壁に形成された一連のオリフィスを含み、当該オリフィスを通って混合液は前記濾過タンクへと分散され、
ｊ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、前記処理タンクから前記１以上の混合液導管へと混合液を導く１以上の混合液移送導管と、
ｋ．前記処理タンクから前記１以上の混合液移送導管を通して前記１以上の混合液導管へと処理液を送り込む１以上のポンプと、
ｌ．前記濾過タンクの中を通って延び、前記１以上の膜モジュールの下に配置された、前記濾過タンク内へと空気を供給する１以上の空気導管と、を備え、
ｍ．それぞれの前記空気導管は、前記濾過タンクへと空気を供給する、前記空気導管の外壁に形成されたオリフィス列を有し、
ｎ．前記膜型バイオリアクタ廃水処理システムは、前記空気導管へと空気を供給する圧縮空気源を備える
ことを特徴とする膜型バイオリアクタ廃水処理システム。
【請求項２】
前記濾過タンクは底部を含み、
前記１以上の膜モジュールは、前記１以上の膜モジュールと前記濾過タンクの前記底部との間に空間を規定するように、前記濾過タンクの前記底部に対して持ち上げられており、
前記１以上の混合液導管と前記１以上の空気導管との双方は、前記１以上の膜モジュールの下の前記空間に配置され、
前記１以上の空気導管は、前記１以上の混合液導管の上に配置されている
ことを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ廃水処理システム。
【請求項３】
前記１以上の空気導管は、第１の空気導管セット及び第２の空気導管セットを含み、
空気は、ある時間間隔においては前記第１の空気導管セットへと供給されかつ前記第２の空気導管セットには供給されず、他の時間間隔においては前記第２の空気導管セットへと供給されかつ前記第１の空気導管セットへは供給されないように、前記第１の空気導管セット及び前記第２の空気導管セットへと交互に供給される
ことを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ廃水処理システム。
【請求項４】
前記１以上の膜モジュールを取り囲み、おおむね前記濾過タンクと前記１以上の膜モジュールとの間に配置されたシールをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ廃水処理システム。
【請求項５】
前記１以上の混合液導管は、前記濾過タンク内の前記１以上の空気導管の下に配置され、
前記混合液導管及び前記空気導管は、前記１以上の混合液導管から上方へと流れる前記混合液が、前記濾過タンクの前記断面積にわたって前記１以上の空気導管から上方へと移動する空気を均一に分散させる傾向を持つように、互いに関係して方向付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の膜型バイオリアクタ廃水処理システム。
【請求項６】
膜型バイオリアクタにおいて廃水を生物学的に処理する方法であって、
ａ．流れ込む廃水の流れを生物学的処理タンクへと導き、前記廃水を生物学的に処理し、前記処理タンク内に混合液を形成する工程と、
ｂ．前記混合液を、前記処理タンクから下流の濾過タンクへと移送する工程と、
ｃ．前記濾過タンク内に格納された混合液内に、１以上の膜モジュールを浸漬する工程と、
ｄ．前記膜モジュールが前記濾過タンクの断面積全体を実質的に占有するように、前記濾過タンク内に前記１以上の膜モジュールを配置する工程と、
ｅ．前記処理タンクから前記濾過タンクへと前記混合液を移送する工程であって、前記１以上の膜モジュールの下で前記濾過タンクを通って延びる１以上の混合液導管へと前記処理タンクから混合液を送り込むことを含む、工程と、
ｆ．前記１以上の混合液導管の外壁に形成されたオリフィスを通して前記１以上の混合液配管から混合液を導く工程と、を含み、
ｇ．前記混合液導管の前記オリフィスを通った後に、前記混合液は前記濾過タンクを通りかつ前記濾過タンク内の前記１以上の膜モジュールを通って垂直に移動し、
ｈ．前記方法は、前記濾過タンク内を垂直に移動する混合液の流れの実質的に全体が、前記１以上の膜モジュールを通って移動するように制限されるように、前記濾過タンク内を垂直に移動する混合液の流れを制限する工程と、
ｉ．前記混合液が前記１以上の膜モジュールを通って垂直に移動する際に、透過水を生成するように、前記混合液の第１の部分に、前記１以上の膜モジュールの一部を形成する個々の膜フィルタを通過させる工程と、
ｊ．前記個々の膜フィルタ及び前記濾過タンクから前記透過水を導く工程と、
ｋ．前記混合液の第２の部分が前記１以上の膜モジュールを通過した後で、当該混合液の第２の部分を前記濾過タンクから前記処理タンクへと循環させる工程と、を有し、
ｌ．前記濾過タンクへと移行した前記混合液の少なくとも５０％が前記処理タンクへと循環され、
ｍ．前記方法は、空気と混合液との双方が前記膜モジュールを通って上方へと移動するように、前記膜モジュールの下で前記濾過タンクを通って延びる１以上の空気導管の開口から当該空気を分散させる工程を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記１以上の空気導管は、第１の空気導管セット及び第２の空気導管セットを含み、
前記１以上の混合液導管は、前記濾過タンクを通って延びる少なくとも２つの離れて配置された導管を含み、該混合液導管のそれぞれは、混合液が前記混合液導管から前記濾過タンクにわたって分散されることを可能とする、該混合液導管に形成されたオリフィス列を有する
ことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
空気が、ある時間間隔においては前記第１の空気導管セットから分散されかつ前記第２の空気導管セットからは分散されず、他の時間間隔においては前記第２の空気導管セットから分散されかつ前記第１の空気導管セットからは分散されないように、交互パターンで空気を前記第１の空気導管セット及び前記第２の空気導管セットへと導く工程を含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
シールが前記１以上の膜モジュールと前記濾過タンクとの間に位置するように、前記１以上の膜モジュールの周りに該シールを配置する工程を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、未透過流が前記処理タンクへと再循環して戻る前に当該未透過流が前記１以上の膜モジュールを通って再循環して戻ることを実質的に排除するように、前記未透過流の動きを制限する工程を含み、
ここで、前記１以上の膜モジュールを通過するが濾過されない前記混合液を前記未透過流と呼ぶ
ことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【国際調査報告】
2013534458.tif 000015