(57)【要約】【課題】大型の専用コンプレッサを別途設けることなく、コンパクトでありながら、逆洗用エアの供給を安定して行う中空糸膜ろ過装置の提供。【解決手段】中空糸膜３が収容されたハウジング２、原水供給管路７、オーバーフロー管路１５、処理水出口弁１８付きの処理水管路１７、排水管路９、エア押し弁２０付きの逆洗エア供給管路１９、エアタンク２９を備える。処理水出口弁１８を閉じて処理水を滞留させた状態で、その滞留部にエアによる圧力をかけることで、中空糸膜３を介して滞留部の処理水を原水側に戻すエア押し逆洗が可能である。エア押し弁２０は、逆洗エア供給管路１９に設けられ、その開閉により滞留部への圧力付加の有無を切り替える。エアタンク２９は、エア押し弁２０よりコンプレッサ１４側の逆洗エア供給管路１９に設けられ、エア押し逆洗時の圧力よりも高い圧力でエアを貯留する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜が収容されたハウジングに原水を供給し、その原水を中空糸膜でろ過して処理水とし、その処理水をハウジングに接続された処理水管路から導出可能な中空糸膜ろ過装置において、
ハウジングからの処理水管路の下流地点を閉塞して、処理水を滞留させた状態で、その滞留部にエアによる圧力をかけることで、中空糸膜を介して滞留部の処理水を原水側に戻すエア押し逆洗が実行可能に構成されており、
このエア押し逆洗時のエアを前記滞留部へ供給する逆洗エア供給管路には、エア押し逆洗時の圧力よりも高い圧力でエアを貯留しておくエアタンクが備えられている
ことを特徴とする中空糸膜ろ過装置。
【請求項２】
中空糸膜が収容されたハウジングと、
ハウジングに原水を供給可能とされた原水供給管路と、
原水を中空糸膜にてろ過して得られる処理水をハウジングから導出すると共に、処理水出口弁が開閉可能に設けられた処理水管路と、
ハウジングの下部から原水を排出可能な排水管路と、
処理水出口弁よりハウジング側の処理水管路、又はハウジングの処理水部に接続され、処理水出口弁を閉じて、処理水管路又はハウジングの処理水部に処理水を滞留させた状態で、その滞留部にエアによる圧力をかけることで、中空糸膜を介して滞留部の処理水を原水側に戻すエア押し逆洗を行う逆洗エア供給管路と、逆洗エア供給管路に設けられ、その開閉により前記滞留部への圧力付加の有無を切り替えるエア押し弁と、
このエア押し弁よりコンプレッサ側の逆洗エア供給管路に設けられ、前記エア押し逆洗時の圧力よりも高い圧力でエアを貯留しておくエアタンクと
を備えることを特徴とする中空糸膜ろ過装置。
【請求項３】
ハウジングの下部において原水供給管路若しくは排水管路又はハウジングに接続され、ハウジングから排水管路への排水時、又はハウジング内の中空糸膜のバブリング洗浄時に、ハウジング下部からハウジング内に気泡を噴出可能に、エアを供給するバブリングエア供給管路を更に備え、
逆洗エア供給管路とバブリングエア供給管路には、コンプレッサからの圧縮空気を、前記エアタンクを介して供給可能とされると共に、このエアタンクからの圧縮空気は減圧されて供給可能とされている
ことを特徴とする請求項２に記載の中空糸膜ろ過装置。
【請求項４】
前記エア押し逆洗工程は、前記処理水滞留部へのエアによる圧力付加が複数回に亘ってなされる
ことを特徴とする請求項３に記載の中空糸膜ろ過装置。
【請求項５】
エア押し逆洗時以外の運転時間で、エアタンクへのエアの供給が可能とされた
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の中空糸膜ろ過装置。
【請求項６】
中空糸膜が収容されたハウジングと、
ハウジングに原水を供給可能とされた原水供給管路と、
ハウジングの下部において原水供給管路若しくは排水管路又はハウジングに接続され、ハウジング下部からハウジング内に気泡を噴出可能に、エアを供給するバブリングエア供給管路と、
バブリングエア供給管路に設けられ、圧縮空気を貯留するエアタンクと
を備えることを特徴とする中空糸膜ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空糸膜ろ過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中空糸膜ろ過装置は、原水中のバクテリア（細菌類）や、鉄分などの微細な懸濁物質類（ＳＳ）を除去するために、原水を中空糸膜でろ過して処理水を得るものである。この中空糸膜ろ過装置では、ろ過に伴って、中空糸膜に汚れや粒子が付着するため、長期的に通水流量を確保して使用するには、運転中、定期的に中空糸膜を洗浄して、目詰まりの防止を図る必要がある。
【０００３】
このような中空糸膜の洗浄方法の一つとして、下記特許文献１に開示されるものが知られている。この特許文献１に記載の洗浄方法は、処理水に気体による圧力を加えて、処理水を原水側に戻して洗浄するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８６４４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、逆洗用圧縮空気は、短時間に比較的大量に要するため、上記従来の方法では、逆洗用圧縮空気を確保するために、大型で専用のコンプレッサが別途必要であった。それ故、本体以外にも大きな設置スペースが必要であるのみならず、本体との配管施工も必要であった。また、専用コンプレッサの設置場所次第では、中空糸膜ろ過装置本体との間の距離や配管施工具合に起因して、圧損の関係で逆洗エアが十分供給できない場合があり、逆洗不良の原因となる可能性があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、大型大容量の専用コンプレッサを別途設けることなく、小型でコンパクトでありながら、逆洗用エアの供給を安定して行い、膜洗浄性能の信頼性を向上した中空糸膜ろ過装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、中空糸膜が収容されたハウジングに原水を供給し、その原水を中空糸膜でろ過して処理水とし、その処理水をハウジングに接続された処理水管路から導出可能な中空糸膜ろ過装置である。ハウジングからの処理水管路の下流地点を閉塞して、処理水を滞留させた状態で、その滞留部にエアによる圧力をかけることで、中空糸膜を介して滞留部の処理水を原水側に戻すエア押し逆洗が実行可能に構成されている。そして、このエア押し逆洗時のエアを前記滞留部へ供給する逆洗エア供給管路には、エア押し逆洗時の圧力よりも高い圧力でエアを貯留しておくエアタンクが備えられていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、エアによる圧力で、ろ過処理時とは逆方向に、処理水を原水側に戻して、中空糸膜表面に付着した汚れを剥離させる逆洗が行われる。本明細書において、このような逆洗を、「エア押し逆洗」と呼ぶことにする。そして、本発明では、このエア押し逆洗のために、比較的高圧で空気を貯留しておくエアタンクを装置内部に設けた。従って、別付けの大型の専用コンプレッサを設ける必要がない。よって、空気や電気などの各種設備（ユーティリティ）の規模も小さくでき、既設のコンプレッサの使用も可能となる。さらに、内部にエアタンクを設けることで、逆洗用エアの供給が安定し、膜洗浄性能の信頼性が向上する。
【０００９】
より具体的には、本発明は、下記構成要件（Ａ）から（Ｇ）を備えることを特徴とする中空糸膜ろ過装置である。
（Ａ）中空糸膜が収容されたハウジング。
（Ｂ）ハウジングに原水を供給可能とされた原水供給管路。
（Ｃ）原水を中空糸膜にてろ過して得られる処理水をハウジングから導出すると共に、処理水出口弁が開閉可能に設けられた処理水管路。
（Ｄ）ハウジングの下部から原水を排出可能な排水管路。
（Ｅ）処理水出口弁よりハウジング側の処理水管路、又はハウジングの処理水部に接続され、処理水出口弁を閉じて、処理水管路又はハウジングの処理水部に処理水を滞留させた状態で、その滞留部にエアによる圧力をかけることで、中空糸膜を介して滞留部の処理水を原水側に戻すエア押し逆洗を行う逆洗エア供給管路。
（Ｆ）逆洗エア供給管路に設けられ、その開閉により前記滞留部への圧力付加の有無を切り替えるエア押し弁。
（Ｇ）このエア押し弁よりコンプレッサ側の逆洗エア供給管路に設けられ、前記エア押し逆洗時の圧力よりも高い圧力でエアを貯留しておくエアタンク。
【００１０】
また、本発明は、好ましくは上記構成に加えて、ハウジングの下部において原水供給管路若しくは排水管路又はハウジングに接続され、ハウジングから排水管路への排水時、又はハウジング内の中空糸膜のバブリング洗浄時に、ハウジング下部からハウジング内に気泡を噴出可能に、エアを供給するバブリングエア供給管路を更に備える。そして、逆洗エア供給管路とバブリングエア供給管路には、コンプレッサからの圧縮空気を、前記エアタンクを介して供給可能とされると共に、このエアタンクからの圧縮空気は減圧されて供給可能とされていることを特徴とする中空糸膜ろ過装置である。
【００１１】
この構成の場合、エア押し逆洗用のエアを供給するためのコンプレッサとして、バブリング用エアを供給するためのコンプレッサを使用することもできる。従って、簡易でコンパクトな構成とすることができる。
【００１２】
さらに好ましくは、上記構成に加えて、前記エア押し逆洗工程は、前記処理水滞留部へのエアによる圧力付加が複数回に亘ってなされることを特徴とする中空糸膜ろ過装置である。この構成の場合、エア押し逆洗を単発ではなく複数回かけることで、逆洗用処理水の流れに変化を持たせることができる。つまり、圧縮空気による加圧が複数回なされることで、各回の逆洗開始時に、逆洗用処理水にエアによる衝撃力が加わり、中空糸膜の効果的洗浄が期待される。
【００１３】
また、好ましくは上記構成に加えて、エア押し逆洗時以外の運転時間で、エアタンクへのエアの供給が可能とされたことを特徴とする中空糸膜ろ過装置である。この構成の場合、エアタンクへのエアの貯留は、逆洗時以外の運転時間で行われる。従って、貯留時間を別途設ける必要がなく、運転効率を低下させる心配はない。
【００１４】
また、本発明は、下記構成要件（Ａ）から（Ｄ）を備えることを特徴とする中空糸膜ろ過装置である。
（Ａ）中空糸膜が収容されたハウジング。
（Ｂ）ハウジングに原水を供給可能とされた原水供給管路。
（Ｃ）ハウジングの下部において原水供給管路若しくは排水管路又はハウジングに接続され、ハウジング下部からハウジング内に気泡を噴出可能に、エアを供給するバブリングエア供給管路。
（Ｄ）バブリングエア供給管路に設けられ、圧縮空気を貯留するエアタンク。
【００１５】
この構成の場合、バブリング工程が実施可能とされたろ過装置において、バブリング用エアがエアタンクを介してハウジングに供給可能とされている。よって、エアの供給が安定的になされ、バブリングによる洗浄を確実に行うことができる。なお、このエアタンクは、エア押し逆洗工程のためのエアタンクと共通化し、両工程において共通的に使用可能としてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の中空糸膜ろ過装置とその運転方法について、実施例に基づき更に詳細に説明する。なお、本発明の中空糸膜ろ過装置とその運転方法は、下記実施例に限定されるものではなく、その発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更可能なことは言うまでもない。
【００１７】
図１は、本発明の中空糸膜ろ過装置の一実施例の主要部を示す概略図である。なお、本実施例の装置は、後述するように、より具体的には図３から図６に示すような構造であるが、図１ではその主要部を概略的に示した。
【００１８】
この図に示すように、中空糸膜ろ過装置は、１以上の中空糸膜モジュール１を主要部として備える。各中空糸膜モジュール１は、ボックス状のハウジング２内に、中空糸膜３が収容されてなる。本実施例では、ハウジング２は、略円筒状のハウジング本体４の上部開口に、ハウジング蓋体５が着脱可能に設けられている。そして、ハウジング本体４とハウジング蓋体５との間には、仕切板６を介して上下に区分けされ、その仕切板６には、例えば数千本の中空糸膜３の束が、吊り下げられた状態で保持される。本実施例では、中空糸膜３は、下端部がフリーの状態で保持されている。なお、中空糸膜３の構成は、特に問わないが、本実施例では例えば、ろ過精度０．０２μｍの高精度中空糸膜が使用される。
【００１９】
ハウジング２は、仕切板６より下方、つまりハウジング本体４側が原水側とされ、仕切板６より上方、つまりハウジング蓋体５側が処理水側とされる。すなわち、ハウジング２に供給された原水は、中空糸膜３を介してろ過され、ハウジング２上部へ処理水として導出可能とされる。
【００２０】
ハウジング２の下端部には、原水供給管路７、バブリングエア供給管路８、及び排水管路９が接続される。これら管路７〜９は、それぞれ個別にハウジング２に接続してもよいが、本実施例ではハウジング２へは原水供給管路７のみを接続し、その原水供給管路７にバブリングエア供給管路８や排水管路９を接続して、原水供給管路７の先端部を他の管路８，９としても共通的に使用している。
【００２１】
つまり、ハウジング２の下端部には原水供給管路７が接続されており、その原水供給管路７には、原水ポンプ１０からの原水が原水入口弁１１を介して、ハウジング２へ供給可能とされている。そして、その原水入口弁１１よりハウジング２側の原水供給管路７に、排水管路９が接続される。この排水管路９には、排水弁１２が開閉可能に設けられている。さらに、ハウジング２下部の原水供給管路７には、ハウジング２に近接した位置に、バブリングエア供給管路８が接続されている。このバブリングエア供給管路８には、バブリング弁１３が開閉可能に設けられており、コンプレッサ１４からの加圧エアの連通の有無が切り替えられる。
【００２２】
このような構成であるから、原水入口弁１１を閉じて排水弁１２を開けると、ハウジング２内の水を排出することができる一方、原水入口弁１１を開いて排水弁１２を閉じると、原水ポンプ１０からハウジング２内に原水の供給が可能とされる。しかも、原水供給時や排水時に、バブリング弁１３を開けてコンプレッサ１４から加圧エアを送り込むと、そのエアはハウジング２内の中空糸膜３を揺らしてバブリングを行うことができる。さらに、原水入口弁１１と排水弁１２を閉じて、バブリング弁１３を開けてコンプレッサ１４からエアを送り込むと、一般的なバブリングを行うこともできる。なお、ハウジング２からの排水は、重力による自然落下を利用して排水できるように配管している。
【００２３】
原水側のハウジング本体４の上部には、ハウジング２に過剰に供給された水をオーバーフローさせて、排水するオーバーフロー管路１５が接続されている。このオーバーフロー管路１５には、オーバーフロー弁１６が開閉可能に設けられている。このオーバーフロー弁１６は、本実施例では中空糸膜３の洗浄時、つまり後述するエア押し逆洗工程、バブリング工程、排水工程、及び水張り工程からなる再生時に開かれる。
【００２４】
処理水側のハウジング蓋体５の上部には、中空糸膜３でろ過された処理水を導出するための処理水管路１７が接続されている。この処理水管路１７には、処理水出口弁１８が開閉可能に設けられている。また、処理水管路１７には、処理水出口弁１８より上流側（ハウジング２側）に、逆洗エア供給管路１９が接続されている。この逆洗エア供給管路１９には、エア押し弁２０が開閉可能に設けられており、コンプレッサ１４からの加圧エアの連通の有無が切り替えられる。なお本実施例では、逆洗エア供給管路１９を処理水管路１７に接続しているが、逆洗エア供給管路１９は、ハウジング蓋体５に直接に接続するようにしてもよい。
【００２５】
このような構成であるから、原水入口弁１１と処理水出口弁１８を開いて、その他の弁を閉じておけば、原水供給管路７からハウジング２内に供給された原水は、中空糸膜３でろ過されて、処理水として処理水管路１７から導出することができる。また、ろ過終了時に、処理水出口弁１８を閉じると、その処理水出口弁１８より上流側において、処理水管路１７とハウジング蓋体５には、処理水が滞留されることになる。そして、その状態で、オーバーフロー弁１６を開いた状態でエア押し弁２０を開くと、逆洗エア供給管路１９からの加圧エアが、前記滞留部の処理水に作用して、処理水が原水側に押し戻されてオーバーフロー管路１５へ排出されるというエア押し逆洗を行うことができる。そして、本実施例のろ過装置では、このエア押し逆洗のエアは、複数回に亘り、衝撃的に加えられる。
【００２６】
以下、本実施例の中空糸膜ろ過装置とその運転方法について、より具体的に説明する。
図２は、本実施例の中空糸膜ろ過装置の運転方法を示す流れ図である。また、図３から図６は、本実施例の中空糸膜ろ過装置の使用状態を示す図であり、図３は水張り（補水）工程、図４はエア押し逆洗工程、図５はバブリング工程、図６は排水（ブロー）工程を示している。なお、各図において、太い実線は水の流れを示し、破線は空気の流れを示している。また、黒く塗りつぶされた弁体は、閉じた状態を示し、白い弁体は、開いている状態を示している。
【００２７】
本実施例の中空糸膜ろ過装置は、典型的には、図２に示すような工程を繰り返して、運転が行われる。つまり、水張り工程、ろ過工程、エア押し逆洗工程、バブリング工程、排水工程が順次に行われる。各工程の詳細は、後述するが、ろ過工程では原水をろ過し、そのろ過工程でろ過した汚れや粒子は、他の工程（エア押し逆洗工程、バブリング工程、排水工程、水張り工程）で、中空糸膜から剥離されハウジング外に排出され、洗浄・再生されることになる。なお、本実施例においては、中空糸膜に外圧をかけて原水を全量ろ過（外圧全量ろ過）する中空糸膜ろ過装置とされている。
【００２８】
図３は、本実施例の中空糸膜ろ過装置の具体的構成を示す図であり、水張り工程を示している。なお、図において、二点鎖線で囲んだ本体ユニットが、中空糸膜ろ過装置の本体である。
【００２９】
本実施例では、中空糸膜モジュール１が４本使用されているが、この本数は適宜に変更されることは言うまでもない。各中空糸膜モジュール１のハウジング２には、原水タンク２１から原水供給管路７を介して原水が供給される。原水タンク２１には、原水タンクレベルスイッチ２２が設けられている。原水タンク２１の原水は、原水ポンプ１０にて原水供給管路７へ送り出され、原水流量調節弁２３、原水入口弁１１を介した後、分岐して各ハウジング２へ供給される。原水入口弁１１よりハウジング２側の原水供給管路７には、排水管路９が接続されており、その排水管路９には、排水弁１２が設けられている。
【００３０】
各ハウジング２への原水供給管路７には、ハウジング２側の位置に、バブリングエア供給管路８が接続される。バブリングエア供給管路８は、コンプレッサ１４からの加圧エアが通され、その加圧エアは、バブリング弁１３を介して、原水供給管路７ひいてはハウジング２内に供給可能とされる。なお、図において、符号２４は、バブリング流量計である。本実施例のバブリング流量計２４は、フロート指示式瞬間流量計であり、バブリングエア流量を測定し、エアが規定量流れているかを目視するためのものである。
【００３１】
各ハウジング２には、原水側のオーバーフロー水を排出するために、オーバーフロー管路１５が接続されている。オーバーフロー管路１５は、オーバーフロー弁１６を介して排水管路９に接続される。その際、排水弁１２より下流側に接続される。なお、図において、符号２５は、エア導入弁である。このエア導入弁２５は、排水時にハウジング２内に空気を導入し、ハウジング２内を大気圧として排水できるようにするためのものである。
【００３２】
各ハウジング２の上部には、処理水を導出するために、処理水管路１７が接続されている。処理水管路１７は、処理水出口弁１８を介して処理水タンク２６に接続されている。処理水タンク２６には、その処理水量を把握する処理水タンクレベルスイッチ２７が設けられている。
【００３３】
さらに、処理水管路１７には、処理水出口弁１８より上流側に、逆洗エア供給管路１９が接続される。この逆洗エア供給管路１９は、ハウジング２上部の処理水部に直接的に接続してもよいが、本実施例では処理水管路１７に接続している。逆洗エア供給管路１９は、途中で分岐しており、一方は、エア抜き弁２８を介して排水管路９に接続され、他方は、エア押し弁２０を介してコンプレッサ１４に接続される。
【００３４】
本実施例の中空糸膜ろ過装置には、その本体内にエアタンク２９が設けられており、そのエアタンク２９にコンプレッサ１４からの空気を貯留しておくことができる。逆洗エア供給管路１９は、エアタンク２９からの空気を、エアフィルタ３０、レギュレータ３１、エア圧力スイッチ３２，３３、エア押し弁２０を介して、処理水管路１７側に放出可能とされている。なお、この逆洗エア供給管路１９は、エア圧力スイッチ３３の部分で分岐して、バブリングエア供給管路８と接続される。つまり、両エア供給管路８，１９は、基端部において共通化され、途中で分岐して、一方がバブリングエア供給管路８、他方が逆洗エア供給管路１９とされる。
【００３５】
エア押し逆洗のために、逆洗エア供給管路１９から処理水管路１７へ加圧エアが供給される。このエアの圧力は、適宜に設定されるが、本実施例では、例えば中空糸膜の耐圧が３ｋｇ／ｃｍ２程度で、通常運転時の膜内外の最大通水差圧は１〜１．５  ｋｇ／ｃｍ２程度であるため、逆洗用エア圧力として２ｋｇ／ｃｍ２程度が採用される。そのエアを安定して供給するために、ろ過装置本体には上述したエアタンク２９が備えられている。このエアタンク２９内には、上記逆洗用エア圧力よりも高い圧力でエアが貯留しておく。本実施例では、例えば５ｋｇ／ｃｍ２にてエアをエアタンク２９に貯留する。なお、その場合、コンプレッサ１４としては、例えば５〜８ｋｇ／ｃｍ２の出力のものが使用され、既設コンプレッサが使用可能で、専用コンプレッサを新たに設置する必要がない。
【００３６】
逆洗用エアのエアタンク２９への貯留によって、エア源の小規模化が図られ、設置スペースの低減も図ることができる。また、後述の洗浄方法にも起因して、洗浄工程の省エネルギー化を図ることもできる。
【００３７】
エアタンク２９に貯留された高圧のエアは、エアフィルタ３０などを介した後、レギュレータ（減圧弁）３１で２ｋｇ／ｃｍ２に減圧されて、エア押し弁２０の側へ送られる。その中途には、低圧用と高圧用の二つのエア圧力スイッチ３２，３３が設けられており、レギュレータ３１の圧力調整不良を検出する。例えば、２ｋｇ／ｃｍ２より高圧の場合には、中空糸膜を損傷するおそれがあるので、ろ過装置を停止させ、２ｋｇ／ｃｍ２より低圧の場合には、エア押し逆洗による洗浄不良のおそれがあるので、警報を出すことが考えられる。
【００３８】
前述したように、本実施例のろ過装置では、２ｋｇ／ｃｍ２の加圧エアを用いて、装置内部の処理水をろ過時の通水方向と逆方向（中空糸膜の内側から外側）に押し流して、中空糸膜のエア押し逆洗がなされる。逆洗用エア圧力は２ｋｇ／ｃｍ２であるが、エアタンク２９の容量を小さくするために、エアタンク２９内の貯留空気圧は５ｋｇ／ｃｍ２程度としている。装置内部の処理水量が１４Ｌ程度である場合には、本来は、２ｋｇ／ｃｍ２の空気容量が１４Ｌ必要になるが、エアタンク２９のエア圧を約２〜３倍の５ｋｇ／ｃｍ２とすることで、エアタンク２９のタンク容量は約半分の７Ｌ程度にすることができる。
【００３９】
なお、エアタンク２９へのエアの貯留は、逆洗時以外の運転時間（ろ過工程など）で行うため、貯留時間を別途設ける必要はない。また、コンプレッサ１４からのエア供給量は、既設のバブリングエア供給用としての１２０Ｌ／ｍｉｎ程度のものを使用できる。そして、その場合でも、エアタンク２９への貯留時間は３０秒程度となり、頻繁な逆洗にも対応できる。
【００４０】
さて、以上のような構成の中空糸膜ろ過装置は、まず図３に示すように、ハウジング２内への水張り工程が実施される。これには、バブリング弁１３、排水弁１２を閉じた状態で、原水入口弁１１を開いて、原水ポンプ１０からの原水を原水供給管路７を介してハウジング２へ送り込めばよい。
【００４１】
水張り時には、処理水管路１７の処理水出口弁１８は閉めておく。また、逆洗エア供給管路１９のエア押し弁２０を閉める一方、オーバーフロー管路１５のオーバーフロー弁１６は開けておく。エア抜きをしないと、ハウジング２の原水部にエアが存在したままとなり、ろ過面積を少なくしてしまうことになるが、オーバーフロー弁１６を開けておくことで、ハウジング２の原水部のエア抜きが行われる。また、エア抜き弁２８を開け、処理水管路１７内にある前回実施したエア押し逆洗の残留エアを排出する。
【００４２】
このように、原水入口弁１１、エア抜き弁２８、オーバーフロー弁１６を開けた状態で、原水ポンプ１０を運転して、中空糸膜モジュール１のハウジング２内の空気を抜きながら、ハウジング２内に原水を供給する。ハウジング２内が満水になると、オーバーフロー管路１５から原水のオーバーフロー水が排水される。
【００４３】
上記水張り工程において、オーバーフロー弁１６及びエア抜き弁２８を閉じる一方、処理水出口弁１８を開くことで、ろ過工程に移行する。このろ過工程では、原水供給管路７から中空糸膜モジュール１に原水を加圧給水し、中空糸膜の外側から内側に原水を通過させる。これにより、原水中の細菌・懸濁物質類は中空糸膜の外側で捕捉される。つまり、原水は、中空糸膜でろ過され、ろ過水は処理水として処理水管路１７から導出される。なお、ろ過開始直後の一定時間だけは、エア抜き弁２８やオーバーフロー弁１６を開けておくことで、ハウジング２内の急激な圧力上昇の防止と、処理水管路１７のエア溜まりが除去される。
【００４４】
一定時間ろ過した後は、エア押し逆洗工程（エア押しによる処理水逆通水逆洗）がなされる。前記ろ過工程における通水を停止すると、ろ過された処理水はハウジング２上部の処理水部に貯留するが、その処理水部より下流地点に設けた処理水出口弁１８を閉止し、閉止時点と処理水部との間に、エアによる圧力をかけて流すと、その圧力により処理水が中空糸内側より外側に流れて、その処理水の流れにより中空糸外側に付着している浮遊物質などの汚れが剥離される。
【００４５】
具体的には、エア押し逆洗工程は、図４に示すように、原水入口弁１１と処理水出口弁１８を閉じる一方、エア押し弁２０とオーバーフロー弁１６を開けて実施される。処理水出口弁１８を閉じることで、処理水出口弁１８よりハウジング２側の処理水管路１７や、ハウジング２の処理水側には、処理水が滞留する。その状態で、エア押し弁２０を開くと、加圧エアが中空糸膜モジュール１の処理水側に供給される。これにより、エア圧で処理水が原水側に押し出され、ハウジング２内の水の一部がオーバーフロー管路１５より排出される。
【００４６】
本実施例のろ過装置では、このエア押し逆洗工程に特徴を出したので、この点について次に説明する。いま仮に、エア押し弁２０を開けたまま放置しておくと、時間の経過に伴い、エア押し弁２０よりハウジング２側の圧力も逆洗用エア圧力２ｋｇ／ｃｍ２に近づく。例えば、２秒程度で逆洗用エア圧力２ｋｇ／ｃｍ２に到達してしまい、前記滞留部の処理水も原水側に戻されてしまう。しかし、本実施例のろ過装置では、そのような逆洗用エア圧力２ｋｇ／ｃｍ２に到達する前に、エア押し弁２０を複数回、断続的に開閉するよう制御される。例えば０．５秒程度だけエア押し弁２０を開いてすぐに閉じた後、１秒後に再び開けるパルス状の動作を２回、或いはそれ以上繰り返す。エア押し波状逆洗により、加圧エア噴出時の衝撃力で、中空糸膜面からの付着物剥離状況が向上する。
【００４７】
ところで、ろ過装置のコンパクト化と洗浄効果を考慮した場合、前記滞留する処理水部の体積は、中空糸膜モジュール１の処理水側のモジュール保有水量に対し、最大２倍の水量以内にするのが好ましい。ここで、「処理水側のモジュール保有水量」とは、中空糸膜内部にある処理水のみをいい、処理水の滞留水量はこれ以外として２倍以内の水量とするということである。例えば、モジュール保有水量が約０．１Ｌの場合には、処理水部の体積を０．２Ｌ以下にするのがよい。なお、後述するように、次工程にバブリングを行うことで、少量の逆洗水でも洗浄効果が期待される。
【００４８】
次に、図５に示すように、エア押し弁２０を閉じる一方、バブリング弁１３とオーバーフロー弁１６を開いた状態で、バブリングエア供給管路８からハウジング２内にエアを噴出して、バブリング工程を実施する。バブリングにより中空糸膜を揺動させ、中空糸膜同士の隙間や膜表面に付着した汚れが除去される。
【００４９】
なお、コンパクト化のために、エア押し逆洗工程の前記処理水部（滞留部）を小さくすると、剥離された浮遊物質は中空糸外面近傍に存在したままであるが、中空糸束下部より中空糸全体にバブリングを行うと、中空糸外面近傍から離れて原水部に広がることになる。仮に、この広がりがなければ、次工程のブローを行っても、中空糸外面に浮遊物質が再付着し、洗浄の効率が低下してしまうが、このバブリングを行うことで、そのような不都合が防止される。
【００５０】
最後に、図６に示すように、逆洗やバブリングにより中空糸膜から除去した汚れを装置外に排出するために、排水弁１２を開いて、ハウジング２内の水を排水（ブロー）する排水工程が実施される。その際、バブリング弁１３を開いて、バブリングエア供給管路８からのエアをハウジング２内に送り込んでバブリングを行いつつ、排水がなされる。このブローにより、浮遊物質の再付着が防止される。そして、中空糸外面への付着状態から、上記エア押し逆洗工程やバブリング工程により原水部に広がった浮遊物質を、ハウジング原水部から効果的に排出することができる。
【００５１】
なお、オーバーフロー弁１６を開けておくことで、バブリングのエア抜きがなされる。このような排水工程の後には、ハウジング２内に水を供給し、オーバーフローさせる水張り工程に戻される。補水時にバブリングを追加することで、浮遊物質の排出効果を高め、中空糸膜を再洗浄し膜洗浄効果を向上させる。しかも、補水時のオーバーフローは、再付着した浮遊物質を流し出すのに効果的である。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の中空糸膜ろ過装置は、装置本体内に比較的高圧力でエアを溜めておくエアタンクを設けた。それ故、大型大容量の専用コンプレッサを別途設けることなく、小型でコンパクトでありながら、逆洗用エアの供給を安定して行い、膜洗浄性能の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中空糸膜ろ過装置の一実施例の主要部を示す概略図である。
【図２】図１の中空糸膜ろ過装置の運転工程の一例を示す流れ図である。
【図３】図１の中空糸膜ろ過装置の使用状態を示す図であり、水張り工程を示している。
【図４】図１の中空糸膜ろ過装置の使用状態を示す図であり、エア押し逆洗工程を示している。
【図５】図１の中空糸膜ろ過装置の使用状態を示す図であり、バブリング工程を示している。
【図６】図１の中空糸膜ろ過装置の使用状態を示す図であり、排水工程を示している。
【符号の説明】
２  ハウジング
３  中空糸膜
７  原水供給管路
８  バブリングエア供給管路
９  排水管路
１５  オーバーフロー管路
１７  処理水管路
１８  処理水出口弁
１９  逆洗エア供給管路
２０  エア押し弁
２８  エア抜き弁
【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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