(57)【要約】【課題】懸濁物による分離膜表面の細孔の閉塞が少なく、長期にわたり安定した濾過が可能な水処理装置の提供。【解決手段】処理槽内に配設された散気装置の上方に膜分離装置が配設された水処理装置であって、散気装置に設けられた気体吐出口の大きさが１〜１０ｍｍφであり、膜分離装置の水平方向の断面積をＸｃｍ2、散気装置の気体吐出口の数をＹ個としたとき、関係式２０＜Ｘ／Ｙ＜３００を満足することを特徴とする水処理装置。【選択図】図１
2008229628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内に配設された散気装置の上方に膜分離装置が配設されてなる水処理装置であって、散気装置に設けられた気体吐出口の大きさが１〜１０ｍｍφであり、膜分離装置の水平方向の断面積をＸｃｍ2、散気装置の気体吐出口の数をＹ個としたとき、関係式２０＜Ｘ／Ｙ＜３００を満足することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
散気装置が散気管からなり、その内径が５〜１２０ｍｍであることを特徴とする請求項２記載の水処理装置。
【請求項３】
散気管の内部断面積が、その散気管一本に配設された気体吐出口の総面積の１．２５倍以上であることを特徴とする請求項３記載の水処理装置。
【請求項４】
膜分離装置が、中空糸膜モジュールを含むものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の水処理装置。
【請求項５】
散気装置に設けられた気体吐出口の大きさが１〜１０ｍｍφであり、膜分離装置の水平方向の断面積をＸｃｍ2、散気装置の気体吐出口の数をＹ個としたとき、関係式２０＜Ｘ／Ｙ＜３００を満足する散気装置の上方に該膜分離装置を配設し、連続的若しくは断続的に散気装置から散気を行いながら、膜分離装置より被処理水を濾過することを特徴とする水処理方法。
【請求項６】
気体吐出口における気体吐出速度が５〜１００ｃｍ／ｓｅｃで散気を行うことを特徴とする請求項１２記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理にて、固液分離を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、浄水処理、下排水処理、或いは産業排水の処理等、濁度の高い被処理水の固液分離を行う方法として、砂濾過や重力沈殿等が行われている。しかしながら、これら方法による固液分離は、得られる処理水の水質が不充分となる場合が生じることや、固液分離のために広大な用地を必要とするといった不都合を有している。
【０００３】
このような不都合を解決する方法として、近年精密濾過膜、限外濾過膜等の分離膜を配設した膜モジュールを用いて被処理水の固液分離を行う方法が種々検討されている。分離膜を用いて被処理水の濾過処理を行うと、水質の高い処理水を得ることができる。
【０００４】
分離膜を用いて被処理水の固液分離を行う場合、濾過処理を継続するに従って懸濁物質による分離膜表面の細孔の目詰まりが進行するため、濾過流量の低下、或いは膜間差圧の上昇が生じる。このような状態を回復させるため、膜モジュールの下方に散気管を配設し、散気管からエアーの散気を行い、分離膜を揺動させることにより膜表面の懸濁物質を引き剥がす方法が行われている。
【０００５】
しかしながら、膜モジュールを用いて排水の濾過を行う方式においても、運転が長期にわたった場合、散気装置より吐出される気泡を分離膜に対し均一に当て続けることが困難であるため、懸濁物質が膜表面の細孔を閉塞し、濾過流量が低下するため、低下した濾過流量を回復するための、頻繁なメンテナンス作業が必要になるといった不都合があった。
【０００６】
これに対し、特開平９−１１７６４７号公報には、散気装置に供給する空気量の調整により、散気孔の目詰まりを起こり難くする方法が提案されているものの、散気孔そのものに関しては何ら考慮されておらず、膜モジュールの洗浄における効果の均一性の点で問題があった。
【０００７】
また、特開平９−１９２６６２号公報のように、散気装置のみを処理槽より容易に取り外し可能な方式が提案されているものの、この方式の場合も散気孔そのものに関しては何ら考慮されておらず、散気孔の閉塞を許容し、閉塞後洗浄するという頻繁なメンテナンス作業を必要とする不都合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述した不都合を解決するためになされたものであり、長期にわたる濾過を行っても散気装置の気体吐出口の閉塞が少なく、その結果懸濁物による膜面の細孔の閉塞が少なく、安定した濾過が長期間継続可能な水処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本発明の要旨は、処理槽内に配設された散気装置の上方に膜分離装置が配設されてなる水処理装置であって、散気装置に設けられた気体吐出口の大きさが１〜１０ｍｍφであり、膜分離装置の水平方向の断面積をＸｃｍ2、散気装置の気体吐出口の数をＹ個としたとき、関係式２０＜Ｘ／Ｙ＜３００を満足することを特徴とする水処理装置である。
【００１０】
また、本発明の要旨は、散気装置に設けられた気体吐出口の大きさが１〜１０ｍｍφであり、膜分離装置の水平方向の断面積をＸｃｍ2、散気装置の気体吐出口の数をＹ個としたとき、関係式２０＜Ｘ／Ｙ＜３００を満足する散気装置の上方に該膜分離装置を配設し、連続的若しくは断続的に散気装置から散気を行いながら、膜分離装置より被処理水を濾過することを特徴とする水処理方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の水処理装置においては、図１に示すように、被処理水は処理槽１内において、曝気されつつ生物処理される。処理槽１内には、膜分離装置２が配置される。膜分離装置は、少なくとも上下方向が解放され、概略直方体の形状をなしており、その内部には通常複数個の膜モジュールが上下方向に配設されている。
【００１２】
本発明に使用される膜モジュールとしては、平膜タイプ、中空糸膜タイプ、管状膜タイプ、袋状膜タイプ等の形状の分離膜を適用することができる。また、分離膜の材質としては、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルホン、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフロライド）、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、セラミックス等を適用することができる。
【００１３】
また、本発明に使用される分離膜の細孔の孔径としては、特に限定されるものではなく、一般に限外濾過膜と呼ばれる孔径０．００１〜０．１μｍのもの、または一般に精密濾過膜と呼ばれる孔径０．１〜１μｍのもの、あるいはそれ以上の孔径のものを用いることが可能であり、固液分離の対象となる物質の粒径に応じて選択される。例えば活性汚泥の固液分離に用いるならば、０．５μｍ以下とするのが好ましく、また、浄水の濾過のように、除菌が必要な場合は０．１μｍ以下とするのが好ましい。
【００１４】
膜分離装置の下方には、散気装置４が配置される。散気装置は、その形態は特に限定されるものではないが、金属、樹脂等からなる管状配管に気体吐出口を開口させた散気管を用い、ブロワー５より空気を供給するのが、製作が容易且つ安価なことから好ましい。
【００１５】
散気装置の気体吐出口から連続的もしくは断続的に散気された気泡は、被処理水液中を通って膜分離装置に達し、さらに膜モジュールの膜面の近傍を通過して水面から放出される。この際、気泡は被処理水中を通って水面まで上方に移動するため、被処理水と気泡からなる、上向する気液混合流が発生する。この気液混合流が、膜モジュールの膜面をスクラビングすることにより固形分の膜面への付着が防止され、膜面の急速な目詰まりを防止することができる。
【００１６】
本発明の水処理装置では、膜分離装置の水平方向の断面積をＸｃｍ2、散気装置の気体吐出口の数をＹ個とした時、関係式２０＜Ｘ／Ｙ＜３００が満たされるように気体吐出孔が配設されている。このように配設することにより、個々の気体吐出孔から実質的に均一に気体が吐出し、かつ膜モジュール全体に均一に気泡を当てることができ、加えて長期間にわたって気体吐出孔の閉塞が少なくできるので、長期間にわたって膜面の細孔の目詰まりが少なく、高い流量で膜分離装置による濾過を行うことができる。
【００１７】
Ｘ／Ｙが３００以上の場合には、散気装置に気体吐出口を開口させた際のバリの有無、気体吐出口の微妙な形状の差、散気装置の傾き等によって個々の気体吐出口における圧力損失に差が生じることから、すべての気体吐出口から均一に気体が発生しにくい。その結果散気装置の気体吐出口の一部に閉塞が起こり、膜の洗浄効果に斑が生じてしまうため適当でない。
【００１８】
一方、Ｘ／Ｙが２０以下の場合には、膜分離装置に対して気体吐出口が偏在しやすく、分離膜に対して万遍なく気体を供給することが困難であり、部分的に気泡のあたらない部分が生じるため膜の洗浄効果が低下し適当ではない。
【００１９】
なお、本発明における膜分離装置の水平方向の断面積とは、膜分離装置にケーシングがある場合にはそのケーシング内の水平方向断面積をいう。図２は、ケーシングのない膜分離装置の膜配設部における水平方向の模式断面図を示すものであるが、ケーシングが無い場合には、本発明にいう膜分離装置の水平方向の断面積とは、配設された全ての分離膜（膜モジュール３）を囲む最小体積の直方体の水平方向の断面積（破線で囲まれた部分）をいう。
【００２０】
散気装置として散気管を用いる場合には、内径が５〜１２０ｍｍφのものを用いることが好ましく、１０〜８０ｍｍφのものを用いることがより好ましい。散気管が細すぎると圧損のため気体の吐出が不均一となりやすく、また太すぎると加工性が悪く、また平行に隣接する気体吐出口との間隔が広くなり過ぎて気体の吐出が不均一となりやすい。
【００２１】
気体吐出口の大きさとしては、１〜１０ｍｍφが好ましく、２〜５ｍｍφがより好ましい。気体吐出口が細すぎると気体吐出量の確保が困難になるとともに圧損も大きくなる。また太すぎると散気管の内部に汚泥が侵入しやすくなり、気体吐出口間の気体吐出量が不均一となりやすい。
【００２２】
また、散気管と気体吐出口の大きさの関係としては、散気管の内部断面積が、その散気管一本に配設された気体吐出口の総面積の１．２５倍以上であることが好ましく、１．６７倍以上であることがより好ましい。散気管に対する気体吐出口の総面積の割合がこれ以下になった場合には、圧力バランスが崩れやすく、全ての気体吐出口から均一にエアーを吐出することが困難になりやすい。
【００２３】
また、膜分離装置としては、平面状に展開して配置された中空糸膜と、中空糸膜の端部を開口状態に保ちつつこれを固定する固定部材と、固定部材を支持収納する構造材とを有してなる中空糸膜モジュールを含み、かつ中空糸膜により形成される平面がほぼ垂直となるように中空糸膜モジュールを配置したものを用いることが、気泡および気液混合流による洗浄をより効果的とする観点より好ましい。
【００２４】
図３は、本発明の膜分離装置に用いるのが好適な膜モジュール３、すなわち平型中空糸膜モジュール１１の一例を示す図である。この平型中空糸膜モジュール１１は、複数本の中空糸１２が平行に配され、これらが図示しない縦糸で一体化された編織物である、通常１乃至５枚の複数枚のシート状集合体１３（この図の場合は２枚の編み地からなる）と、これらのシート状集合体１３の中空糸膜１２の繊維軸方向両端に設けられた構造材１４からなる。このような中空糸膜モジュールの場合には、中空糸膜が汚泥等により集束固着一体化し難く、散気装置によるスクラビングが効果的に実施できる。
【００２５】
中空糸膜１２は、例えば前記平膜型モジュール３の分離膜の材料として例示した樹脂からなるもので、種々の多孔質あるいは管状のものを使用できる。構造材１４は、その内部に内部路１５が形成された筒状のもので、その一端は封止され、他端は図示しない集水配管に接続されている。さらに、構造材１４の側壁にはその長さ方向に沿ったスリット１６が形成されている。そして、スリット１６にはシート状集合体１３の端部が挿入されつつ、固定部材１７で液密に閉塞され、シート状集合体１３の両端部が２つの構造材１４にてそれぞれ支持固定されている。この場合、シート状集合体１３の端部とは、中空糸膜１２の繊維軸方向両端部であり、各中空糸膜１２の両端部は構造材１４の内部路１５内に、その開口状態を保ったまま固定されている。
【００２６】
中空糸膜モジュールの配置は、中空糸膜により形成される平面がほぼ垂直となるようであれば特に限定されるものではなく、例えば中空糸膜の繊維軸方向がほぼ水平になるような配置方法、中空糸膜の繊維軸方向が水平面に対し傾斜角を持つようにする配置方法、中空糸膜の繊維軸方向がほぼ垂直になるような配置方法を挙げることができ、処理槽の大きさ、形、必要処理量、必要ＬＶ等の諸件を考慮して適当な配置を選択することができる。
【００２７】
ここで、中空糸膜の繊維軸方向がほぼ水平になるような配置にする場合は、中空糸膜の末端部に固定された構造材が垂直となるように配置される。このような配置の場合、気泡又は気液混合流が通過する部分には、ほぼ垂直な平面として展開された中空糸膜のみが存在するため、中空糸膜モジュールの濾過部における膜密度を高くすることができ、これによって膜分離装置全体をコンパクトにすることができるというメリットを持つ。
【００２８】
また、中空糸膜の繊維軸方向が水平面に対し傾斜角を持つような配置とする場合は、中空糸膜の繊維軸方向がほぼ水平になるような配置の場合と同様に、気泡又は気液混合流が通過する部分には、ほぼ垂直な平面として展開された中空糸膜のみが存在するため、中空糸膜モジュールの濾過部における膜密度を高くすることができる。
【００２９】
このような配置の場合、中空糸膜の繊維軸方向がほぼ水平になるような配置と比較して、中空糸膜の長手方向に関してはよりコンパクトになるが、高さ方向に対しては不利である。このため、このような配置は、処理槽の設置に際し、限られた長さに設置する必要があるが、高さ方向には余裕があるような場合に好適な配置方法である。
【００３０】
また、中空糸膜の繊維軸方向がほぼ垂直になるような配置にする場合は、中空糸膜の末端部に固定された構造材が平行となるように配置される。このような配置の場合、気泡又は気液混合流が通過する部分に、構造材が存在するため、隣り合う膜モジュール同士をあまり密接に配置すると、気泡又は気液混合流が通過し難くなり、洗浄効果が低下するという問題がある。そのため、ある程度の間隔をもってモジュールを配置する必要があるものの、その場合、中空糸膜の繊維軸方向がほぼ水平になるような配置と比較して、水平方向の膜の揺動が少なくなる結果、気体および気液混合流の通過に対する抵抗が少なくなり、このため特に気体の供給量を増加させていった際に気液混合流の上昇水流の流速がかなり上がり洗浄効果の向上効率が高くなるため、膜面積あたりの濾過流量、ＬＶを高く設定することができるというメリットがある。
【００３１】
本発明に用いられる膜分離装置の膜配設部における膜密度としては装置の容積あたりの処理量を確保する見地より、下限としては１００ｍ2／ｍ3が好ましく、さらに、１５０ｍ2／ｍ3とすることがより好ましい。また、上限としては、洗浄時の気泡および気液混合流の通過に対する抵抗を考慮すると、５００ｍ2／ｍ3とすることが好ましく、さらに、４００ｍ2／ｍ3とすることがより好ましい。
【００３２】
なお、本発明でいう膜配設部における膜密度とは、配設されたすべての膜モジュールを囲む最小体積の直方体の体積あたりの膜面積をいう。
【００３３】
本発明の膜分離装置による濾過（固液分離）操作は、例えば以下のようにして行われる。すなわち、被処理水中に通常複数の平型中空糸膜モジュール３を浸漬し、内部路１５に接続された集水配管から吸引すると、内部路１５を介して中空糸膜１２内が負圧となり、その外部の被処理水が中空糸１２を経て濾過される。濾液（処理水）は中空糸膜１２内を通って内部路１５に至り、更に集水管を通って回収される。平型中空糸膜モジュール３を複数配置する場合は通常、それぞれの集水配管が一括してポンプなどの吸引手段に接続される。
【００３４】
本発明の膜分離装置による濾過操作は、また、水頭差を利用して行うことも可能である。水頭差を用いて濾過を行う場合、吸引ポンプ等の動力を必要としないため、省エネルギーの見地より好ましい。この場合、中空糸膜モジュールの被処理水入口側である１次側と、処理水出口側である２次側との間に水頭差を設けて中空糸膜モジュールの１次側および２次側を配置することを必須とする。
【００３５】
図４は本発明において水頭差を用いて濾過を行う際の一例を示す摸式図であるが、中空糸膜モジュール３の１次側と液密を保った状態で、中空糸膜モジュール３の２次側の配管１８を逆Ｕ字管とし、処理槽１外で配管１８の出口を大気に解放し、かつこの配管１８の出口（処理水出口）の位置を処理槽１内の被処理水の水位より低い位置とし、１次側と２次側との間に水頭差を設けている。図４における配管１８の途中には真空ポンプ等の脱気手段１９を設けることが好ましい。
【００３６】
図５に示す例では、中空糸膜モジュール３の１次側と液密を保った状態で、中空糸膜モジュール３の２次側の配管１８を処理槽１外へ真っ直ぐに延ばして配管１８の出口を大気に開放し、かつこの配管１８の出口の位置を処理槽１内の被処理水の水位より低い位置とし、１次側と２次側との間に水頭差を設けている。
【００３７】
また、図６に示す例では、中空糸膜モジュール３の２次側が、１次側と液密を保った状態で大気に解放されている処理槽内の液溜まり部２０に配管１８で連通し、かつこの液溜まり部２０の水位を１次側の被処理水の水位より低い位置として、１次側と２次側との間に水頭差を設けている。液溜まり部２０からの濾液の排出は、水中ポンプ、チューブポンプ、ダイヤフラムポンプ、カスケードポンプ、エアーリフトポンプ等、任意の排出手段２１によって行うことができる。
【００３８】
本発明の水処理装置において、散気装置の気体吐出口から吐出される気泡およびそれによって生起される気液混合流が均一かつ十分な速度にて膜分離装置まで達するためには、ある程度の距離を必要とする。気体吐出口から膜分離装置までの距離の下限として、２０ｃｍ以上とすることが好ましく、３０ｃｍ以上とすることがより好ましい。上限については特に限定されるものではないが、処理装置全体の容積効率を考慮すると、１ｍ以下とすることが好ましく、６０ｃｍ以下とすることが更に好ましい。
【００３９】
また、本発明の水処理装置により散気を行う際の気体の吐出量としては、膜の洗浄効果を考慮すると、膜分離装置の水平方向の断面積あたり、１０〜１５０Ｎｍ3／ｍ2／ｈｒとすることが好ましく、更に酸素の溶解量、経済性をも考慮すると２０〜１００Ｎｍ3／ｍ2／ｈｒとすることがより好ましい。更に、気体吐出口における気体吐出速度としては、５〜１００ｃｍ／ｓｅｃで散気することが好ましく、１０〜５０ｃｍ／ｓｅｃで散気することがより好ましい。散気速度がこれより遅いと散気管内に汚泥が侵入しやすくなり、またこれより速くするのは圧損が高くなり困難であるとともに、分離膜に過大な応力が加わるおそれがあるため適当ではない。
【００４０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【実施例】
【００４１】
＜実施例１＞
平均孔径０．１μｍの精密濾過用ポリエチレン中空糸膜をスクリーン状に展開固定した中空糸膜モジュール（商品名：ステラポアＬＦ、三菱レイヨン（株）製：中空糸膜の繊維軸方向のモジュール長さ８０ｃｍ；膜面積８ｍ2）５本を、スクリーンが垂直方向を向き、繊維軸が水平を向き、隣り合うモジュール同士の中心間隔が６ｃｍとなるように横方向に並べて、長さ８０ｃｍ、幅３０ｃｍ、高さ５０ｃｍの上下を解放させたケーシングに納めて配置してなる膜分離装置を活性汚泥槽に浸漬した。
【００４２】
膜分離装置下方には膜分離装置下端部より散気口までの距離が４５ｃｍとなるように散気装置を設け、散気装置の周囲には、長さ８０ｃｍ、幅３０ｃｍ、高さ５０ｃｍの上下を解放させたケーシングを設けて散気装置を囲った。散気装置は、内径２．５ｃｍφ（内部断面積４．９ｃｍ2）、長さ３５ｃｍの塩化ビニル製パイプ５本を、その長手方向が、中空糸膜の長手方向と直角をなすようにパイプの中心間距離１８ｃｍ間隔で並べた。それぞれのパイプには、上面に０．３ｃｍφの円形の吐出口を５個づつ空け、吐出口同士の間隔は６ｃｍとした。また、それぞれのパイプは内径２．５ｃｍφ、長さ８５ｃｍの塩化ビニル製パイプに接続させて連結させた。散気条件は、ブロワーを用いて空気をケーシングの断面積あたり７５ｍ3／ｍ2／ｈｒの強度にて供給した。
【００４３】
濾過条件は、ＭＬＳＳ濃度８０００〜１２０００ｍｇ／Ｌの活性汚泥を、膜透過流束ＬＶ＝０．３ｍ3／ｍ2／ｄにて、吸引ポンプを用いて、濾過時間／停止時間＝１３分／２分の間欠運転にて、１年間継続して濾過処理を実施した。
【００４４】
この実施例の場合、ケーシングの水平方向の断面積は２４００ｃｍ2、散気装置の気体吐出口の総数は２５であり、２４００／２５＝９６となり、本発明で規定する関係式を満足している。また、膜モジュールを囲む最小体積は０．１０４４ｍ3、総膜面積は４０ｍ2、膜密度は４０／０．１０４４＝３８３．１であり、本発明の好ましい範囲を満足している。
【００４５】
＜実施例２＞
実施例１と同様の中空糸膜モジュール５本を用い、スクリーンが垂直方向を向き、繊維軸が垂直方向を向き、隣り合うモジュール同士の中心間隔が８ｃｍとなるように横方向に並べて、長さ４５ｃｍ、幅４０ｃｍ、高さ８５ｃｍの上下を解放させたケーシングに納めて配置してなる膜分離装置を活性汚泥槽に浸漬した。
【００４６】
膜分離装置下方には膜分離装置下端部より散気口までの距離が４５ｃｍとなるように散気装置を設け、散気装置の周囲には、長さ４５ｃｍ、幅４０ｃｍ、高さ５０ｃｍの上下を解放させたケーシングを設けて散気装置を囲った。散気装置は、内径２．５ｃｍφ、長さ４０ｃｍの塩化ビニル製パイプ３本を、その長手方向が、中空糸膜の膜固定部と直角をなすようにパイプの中心間距離２０ｃｍ間隔で並べた。それぞれのパイプには、上面に０．３ｃｍφの円形の吐出口を４個づつ空け、吐出口同士の間隔は１０ｃｍとした。また、それぞれのパイプは内径２．５ｃｍφ、長さ４５ｃｍの塩化ビニル製パイプに接続させて連結させた。
【００４７】
この水処理装置により、散気条件および濾過条件を実施例１と同様にして１年間継続して濾過処理を実施した。
【００４８】
この実施例の場合、ケーシングの水平方向の断面積は１８００ｃｍ2、散気装置の気体吐出口の総数は１２であり、１８００／１２＝１５０となり、本発明で規定する関係式を満足している。また、膜モジュールを囲む最小体積は０．１３３２ｍ3、総膜面積は４０ｍ2、膜密度は４０／０．１３３２＝３００．３であり、本発明の好ましい範囲を満足している。
【００４９】
＜実施例３＞
実施例１と同様の中空糸膜モジュール３本を用い、スクリーンが垂直方向を向き、繊維軸が水平方向を向き、隣り合うモジュール同士の中心間隔が１２ｃｍとなるように横方向に並べて、長さ８０ｃｍ、幅３０ｃｍ、高さ５０ｃｍの上下を解放させたケーシングに納めて配置してなる膜分離装置を活性汚泥槽に浸漬した。
【００５０】
膜分離装置下方には膜分離装置下端部より散気口までの距離が４５ｃｍとなるように散気装置を設け、散気装置の周囲には、長さ８０ｃｍ、幅３０ｃｍ、高さ５０ｃｍの上下を解放させたケーシングを設けて散気装置を囲った。散気装置は、内径２．５ｃｍφ、長さ４０ｃｍの塩化ビニル製パイプ３本を、その長手方向が、中空糸膜の繊維軸方向と直角をなすようにパイプの中心間距離３５ｃｍ間隔で並べた。それぞれのパイプには、上面に０．３ｃｍφの円形の吐出口を３個づつ空け、吐出口同士の間隔は１２ｃｍとした。また、それぞれのパイプは内径２．５ｃｍφ、長さ８５ｃｍの塩化ビニル製パイプに接続させて連結させた。
【００５１】
この水処理装置により、散気条件および濾過条件を実施例１と同様にして１年間継続して濾過処理を実施した。
【００５２】
この実施例の場合、ケーシングの水平方向の断面積は２４００ｃｍ2、散気装置の気体吐出口の総数は９であり、２４００／９＝２６６．７となり、本発明で規定する関係式を満足している。また、膜モジュールを囲む最小体積は０．１０４４ｍ3、総膜面積は２４ｍ2、膜密度は２４／０．１０４４＝２２９．８であり、本発明の好ましい範囲を満足している。
【００５３】
＜実施例４＞
実施例１と同様の中空糸膜モジュール７本を用い、スクリーンが垂直方向を向き、繊維軸が水平方向を向き、隣り合うモジュール同士の中心間隔が５ｃｍとなるように横方向に並べて、長さ８０ｃｍ、幅４０ｃｍ、高さ５０ｃｍの上下を解放させたケーシングに納めて配置してなる膜分離装置を活性汚泥槽に浸漬した。
【００５４】
膜分離装置下方には膜分離装置下端部より散気口までの距離が４５ｃｍとなるように散気装置を設け、散気装置の周囲には、長さ８０ｃｍ、幅４０ｃｍ、高さ５０ｃｍの上下を解放させたケーシングを設けて散気装置を囲った。散気装置は、内径２．５ｃｍφ、長さ４０ｃｍの塩化ビニル製パイプ７本を、その長手方向が、中空糸膜の繊維軸方向と直角をなすようにパイプの中心間距離１２．５ｃｍ間隔で並べた。それぞれのパイプには、上面に０．３ｃｍφの円形の吐出口を８個づつ空け、吐出口同士の間隔は５ｃｍとした。また、それぞれのパイプは内径２．５ｃｍφ、長さ８５ｃｍの塩化ビニル製パイプに接続させて連結させた。
【００５５】
この水処理装置により、散気条件および濾過条件を実施例１と同様にして１年間継続して濾過処理を実施した。
【００５６】
この実施例の場合、ケーシングの水平方向の断面積は３２００ｃｍ2、散気装置の気体吐出口の総数は５６であり、３２００／５６＝５７．１となり、本発明で規定する関係式を満足している。また、膜モジュールを囲む最小体積は０．１２６ｍ3、総膜面積は５６ｍ2、膜密度は５６／０．１２６＝４４４．４であり、本発明の好ましい範囲を満足している。
【００５７】
＜比較例１＞
実施例１と同様の中空糸膜モジュールを用い本数並びに配置方式は全く同一とし、下記の条件のみ変更して濾過処理を実施した。すなわち、膜分離装置下方には膜分離装置下端部より散気口までの距離が４５ｃｍとなるように散気装置を設け、散気装置の周囲には、長さ８０ｃｍ、幅３０ｃｍ、高さ５０ｃｍの上下を解放させたケーシングを設けて実施例１と同様に散気装置を囲うが、散気装置は、内径２．５ｃｍφ、長さ３５ｃｍの塩化ビニル製パイプ３本を、その長手方向が、中空糸膜の長手方向と直角をなすようにパイプの中心間距離３５ｃｍ間隔で並べた。それぞれのパイプには、上面に０．３ｃｍφの円形の吐出口を２個づつ空け、吐出口同士の間隔は２５ｃｍとした。また、それぞれのパイプは内径２．５ｃｍφ、長さ８５ｃｍの塩化ビニル製パイプに接続させて連結させた。
【００５８】
この水処理装置により、散気条件および濾過条件を実施例１と同様にして１年間継続して濾過処理を実施した。
【００５９】
この比較例の場合、ケーシングの水平方向の断面積は２４００ｃｍ2、散気装置の気体吐出口の総数は６であり、２４００／６＝４００となり、本発明で規定する関係式を満足していない。なお、膜モジュールを囲む最小体積は０．１０４４ｍ3、総膜面積は４０ｍ2、膜密度は４０／０．１０４４＝３８３．１であり、本発明の好ましい範囲を満足している。
【００６０】
＜比較例２＞
実施例１と同様の中空糸膜モジュールを用い、下記の条件のみ変更して濾過処理を実施した。すなわち、膜分離装置下方には膜分離装置下端部より散気口までの距離が４５ｃｍとなるように散気装置を設け、散気装置の周囲には、長さ８０ｃｍ、幅３０ｃｍ、高さ５０ｃｍの上下を解放させたケーシングを設けて実施例１と同様に散気装置を囲うが、散気装置は、内径２．５ｃｍφ、長さ３５ｃｍの塩化ビニル製パイプ１５本を、その長手方向が、中空糸膜の長手方向と直角をなすようにパイプの中心間距離５ｃｍ間隔で並べた。それぞれのパイプには、上面に０．３ｃｍφの円形の吐出口を１０個づつ空け、吐出口同士の間隔は３．５ｃｍとした。また、それぞれのパイプは内径２．５ｃｍφ、長さ８５ｃｍの塩化ビニル製パイプに接続させて連結させた。
【００６１】
この水処理装置により、散気条件および濾過条件を実施例１と同様にして１年間継続して濾過処理を実施した。
【００６２】
この比較例の場合、ケーシングの水平方向の断面積は２４００ｃｍ2、散気装置の気体吐出口の総数は１５０であり、２４００／１５０＝１６となり、本発明で規定する関係式を満足していない。なお、膜モジュールを囲む最小体積は０．１０４４ｍ3、総膜面積は４０ｍ2、膜密度は４０／０．１０４４＝３８３．１であり、本発明の好ましい範囲を満足している。
【００６３】
これらの実施例、比較例において、濾過運転時の時間と膜間差圧（吸引差圧）吸引運転時の膜モジュールの１次側と２次側の圧力差の関係を測定した結果を図７に示した。このグラフから明らかなように、本発明に係わる実施例においては、経時的な膜間差圧の上昇が比較例に対して緩やかで、目詰まりの進行が遅く、エアースクラビングによる洗浄の効率が高いことがわかる。
【００６４】
膜分離装置の水平方向の断面積と散気装置の気体吐出口の数とが所定の関係式を満たす本発明の水処理装置によれば、長期間にわたって散気装置の気体吐出口が閉塞を起こすことなく、エアースクラビング洗浄の均一性を維持することができる。これによって、長期間にわたって膜面の細孔の目詰まりが少なく、高い流量で濁度の高い被処理水の濾過を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の水処理装置を示す摸式図である。
【図２】、本発明に使用される膜分離装置の膜配設部における水平方向の断面図の一例である。
【図３】本発明に使用される膜モジュールの一例を示す図である。
【図４】本発明の水処理装置において水頭差を用いて濾過を行う例を示す摸式図である。
【図５】本発明の水処理装置において水頭差を用いて濾過を行う例を示す摸式図である。
【図６】本発明の水処理装置において水頭差を用いて濾過を行う例を示す摸式図である。
【図７】本発明の実施例および比較例の濾過試験による経時的な膜間差圧の挙動を示したグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１  処理槽
２  膜分離装置
３  膜モジュール
４  散気装置
５  ブロワー
１１  平型中空糸膜モジュール
１２  中空糸膜
１３  シート状集合体
１４  構造材
１５  内部路
１６  スリット
１７  固定部材
１８  配管
１９  脱気手段
２０  液溜まり部
２１  排出手段
【図１】
2008229628.tif 000003
【図２】
2008229628.tif 000004
【図３】
2008229628.tif 000005
【図４】
2008229628.tif 000006
【図５】
2008229628.tif 000007
【図６】
2008229628.tif 000008
【図７】
2008229628.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月9日(2008.7.9)
【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】
処理槽内に配設された散気装置の上方に膜分離装置が配設されてなる水処理装置であって、散気装置に設けられた気体吐出口の大きさが１〜１０ｍｍφであり、膜分離装置の水平方向の断面積をＸｃｍ２、散気装置の気体吐出口の数をＹ個としたとき、関係式２０＜Ｘ／Ｙ＜３００を満足することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
散気装置が散気管からなり、その内径が５〜１２０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
散気管の内部断面積が、その散気管一本に配設された気体吐出口の総面積の１．２５倍以上であることを特徴とする請求項２記載の水処理装置。
【請求項４】
膜分離装置が、中空糸膜モジュールを含むものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の水処理装置。
【請求項５】
散気装置に設けられた気体吐出口の大きさが１〜１０ｍｍφであり、膜分離装置の水平方向の断面積をＸｃｍ２、散気装置の気体吐出口の数をＹ個としたとき、関係式２０＜Ｘ／Ｙ＜３００を満足する散気装置の上方に該膜分離装置を配設し、連続的若しくは断続的に散気装置から散気を行いながら、膜分離装置より被処理水を濾過することを特徴とする水処理方法。
【請求項６】
気体吐出口における気体吐出速度が５〜１００ｃｍ／ｓｅｃで散気を行うことを特徴とする請求項５記載の水処理方法。