(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁物質を含む被処理液を濾過する濾過膜が両面に設けられた膜エレメントを複数備え、複数の膜エレメントは、濾過膜同士を対向させるように所定間隔をあけて並設され、外部から膜エレメントの内部に向けて濾過膜に被処理液を流通させることで、被処理液を濾過する一方、膜エレメントに流体を供給して膜エレメントの内部から外部に向けて濾過膜に流体を流通させることで、濾過膜に付着した懸濁物質を除去するように構成された膜分離装置において、膜エレメントに対する流体の供給のタイミングが隣り合う膜エレメントで異なるように構成されていることを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
複数の膜エレメントの並列順の奇数番号の膜エレメント群と、偶数番号の膜エレメント群とに交互に前記流体を供給するように構成されている請求項１記載の膜分離装置。
【請求項３】
懸濁物質を含む被処理液を濾過する濾過膜が両面に設けられた膜エレメントを複数備え、複数の膜エレメントは、濾過膜同士を対向させるように所定間隔をあけて並設され、外部から膜エレメントの内部に向けて濾過膜に被処理液を流通させることで、被処理液を濾過する一方、膜エレメントに流体を供給して膜エレメントの内部から外部に向けて濾過膜に流体を流通させることで、濾過膜に付着した懸濁物質を除去するように構成された膜分離装置の濾過膜クリーニング方法において、膜エレメントに対する流体の供給のタイミングが隣り合う膜エレメントで異なることを特徴とする膜分離装置の濾過膜クリーニング方法。
【請求項４】
複数の膜エレメントの並列順の奇数番号の膜エレメント群と、偶数番号の膜エレメント群とに交互に前記流体を供給するようにした請求項３記載の膜分離装置の濾過膜クリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁物質を含む被処理液を濾過するための膜分離装置及び膜分離装置の濾過膜クリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下水や産業排水等の懸濁物質を含む被処理液を濾過する濾過装置の一つとして膜分離装置が知られている。
【０００３】
かかる膜分離装置は、懸濁物質を含む被処理液を濾過する濾過膜が両面に張設された膜エレメントを複数備えており、複数の膜エレメントは、濾過膜同士を対向させるように所定間隔をあけて並設されている。
【０００４】
上記構成の膜分離装置は、外部から膜エレメントの内部に向けて濾過膜に被処理液を流通させることで、被処理液を濾過する一方、膜エレメントに流体を供給して膜エレメントの内部から外部に向けて濾過膜に流体を流通させることで、濾過膜に付着した懸濁物質を除去して濾過膜をクリーニングするように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２１０９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記構成の膜分離装置は、濾過膜に付着した懸濁物質を除去する際に、膜エレメントに流体を供給して膜エレメントの内部から外部に向けて濾過膜に流体を流通させるように構成されているため、各膜エレメントにおいて、流体の流通圧によって濾過膜が膜エレメントの外部側に膨出した状態になってしまう。
【０００６】
そのため、複数の膜エレメントの間隔が狭すぎると、各膜エレメントの濾過膜が外部側に膨出したときに、該濾過膜の外面に付着した懸濁物質が隣り合う膜エレメントの濾過膜（膨出した濾過膜）に挟まれた状態になってしまい、懸濁物質を確実且つ効率的に除去できない場合がある。その一方で、懸濁物質の確実な除去を担保すべく、濾過膜の膨出量を考慮して複数の膜エレメントの間隔を広く設定すると装置の大型化が余儀なくされてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、複数の膜エレメントの間隔を狭くして小型化を図っても、各膜エレメントの濾過膜に付着した懸濁物質を確実且つ効率的に除去することのできる膜分離装置及び膜分離装置の濾過膜クリーニング方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る膜分離装置は、懸濁物質を含む被処理液を濾過する濾過膜が両面に設けられた膜エレメントを複数備え、複数の膜エレメントは、濾過膜同士を対向させるように所定間隔をあけて並設され、外部から膜エレメントの内部に向けて濾過膜に被処理液を流通させることで、被処理液を濾過する一方、膜エレメントに流体を供給して膜エレメントの内部から外部に向けて濾過膜に流体を流通させることで、濾過膜に付着した懸濁物質を除去するように構成された膜分離装置において、膜エレメントに対する流体の供給のタイミングが隣り合う膜エレメントで異なるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る膜分離装置の濾過膜クリーニング方法は、懸濁物質を含む被処理液を濾過する濾過膜が両面に設けられた膜エレメントを複数備え、複数の膜エレメントは、濾過膜同士を対向させるように所定間隔をあけて並設され、外部から膜エレメントの内部に向けて濾過膜に被処理液を流通させることで、被処理液を濾過する一方、膜エレメントに流体を供給して膜エレメントの内部から外部に向けて濾過膜に流体を流通させることで、濾過膜に付着した懸濁物質を除去するように構成された膜分離装置の濾過膜クリーニング方法において、膜エレメントに対する流体の供給のタイミングが隣り合う膜エレメントで異なることを特徴とする。
【００１０】
上記両発明によれば、膜エレメントに対する流体の供給のタイミングが、隣り合う膜エレメントで異なるため、流体を膜エレメントに供給しても隣り合う膜エレメントの濾過膜によって懸濁物質が挟まれることがなく、確実且つ効率的に濾過膜から懸濁物質を除去することができる。
【００１１】
すなわち、上記両発明は、隣り合う膜エレメントへの流体の供給のタイミングが異なる結果、隣り合う膜エレメントの一方の膜エレメントの濾過膜が膨出したときに、他方の膜エレメントの濾過膜が膨出せずに真っ直ぐな状態で維持するのに対し、一方の膜エレメントの濾過膜が膨出せずに真っ直ぐな状態で維持するときに、他方の膜エレメントの濾過膜が膨出した状態になる。
【００１２】
このように上記構成の膜分離装置は、濾過膜に付着した懸濁物質を除去する際に、対向する濾過膜の両方が同時に膨出した態様にならないため、複数の膜エレメントの間隔を狭くして装置の小型化を図ることができ、また、このように間隔を狭くしても、濾過膜をクリーニングするに当たって対向する濾過膜に懸濁物質が挟まれることがなく、濾過膜から懸濁物質を効率的に除去することができる。
【００１３】
具体的な態様としては、複数の膜エレメントの並列順の奇数番号の膜エレメント群と、偶数番号の膜エレメント群とに交互に前記流体を供給するようにしてもよい。このようにすれば、膜エレメントに対する配管系を簡素化しつつ、懸濁物質を良好に除去することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係る膜分離装置及び膜分離装置の濾過膜クリーニング方法によれば、複数の膜エレメントの間隔を狭くして小型化を図っても、各膜エレメントの濾過膜に付着した懸濁物質を確実且つ効率的に除去することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る膜分離装置及び膜分離装置の濾過膜クリーニング方法について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
本実施形態に係る膜分離装置は、図１及び図２に示す如く、懸濁物質を含む被処理液Ｗを貯留する濾過槽１０と、濾過槽１０に貯留した被処理液Ｗを濾過するための複数の膜エレメント２０…とを備えている。
【００１７】
前記濾過槽１０は、図２に示す如く、被処理液Ｗを貯留可能に構成されており、懸濁物質を含んだ濾過前の被処理液Ｗが供給されるようになっている。本実施形態に係る濾過槽１０は、上部が開放しており、被処理液Ｗに浸漬した複数の膜エレメント２０…（後述する膜モジュールＭ）を真上に引き上げることができるようになっている。そして、濾過槽１０内には、液中ポンプ１００が配設されている。液中ポンプ１００には、汲み上げた被処理液Ｗを濾過槽１０の底部に放出するための配管Ｐ’が接続されている。これにより、液中ポンプ１００が汲み上げた被処理液Ｗを濾過槽１０の底部に放出させ、その放出による液流によって濾過槽１０内の被処理液Ｗを撹拌するようになっている。
【００１８】
前記液中ポンプ１００は、膜エレメント２０…で濾過槽１０内の被処理液Ｗの濾過中に連続的又は断続的に稼働するようになっている。これにより、本実施形態に係る膜分離装置１は、膜エレメント２０…の濾過中に懸濁物質が濾過槽１０内で沈殿するのを阻止し、各膜エレメント２０…に懸濁物質の濃度の高まった被処理液Ｗを濾過させるようになっている。
【００１９】
本実施形態において、液中ポンプ１００に直接接続された配管Ｐには、三方弁Ｖが設けられており、該三方弁Ｖには、上述した濾過槽１０の底部にまで導かれて被処理液Ｗを濾過槽１０の底部に放出するための前記配管Ｐ’と、被処理液Ｗを外部に排出するための配管Ｐ’’とが接続されている。これにより、三方弁Ｖの流路を切り換えることで、液中ポンプ１００一つで、濾過槽１０内の被処理液Ｗを撹拌する状態と、被処理液Ｗとを強制的に排出する状態とに切り換えることができるようになっている。なお、本実施形態に係る濾過槽１０は、回転翼式の撹拌装置１０１も設置されており、貯留した被処理液Ｗの撹拌を上記液流と撹拌装置１０１との両方で行うようになっている。
【００２０】
そして、本実施形態に係る濾過槽１０には、液位センサＬＧが設けられており、その液位センサＬＧの検知結果に基づいて被処理液Ｗが供給されるようになっている。すなわち、被処理液Ｗの濾過処理に伴って液位が低下するのを補うべく、液位センサＬＧの検知を基に被処理液Ｗを供給して濾過槽１０内を一定液位に保つようになっている。
【００２１】
図１に戻り、複数の膜エレメント２０…は、エレメントラック２５０によって支持されてモジュール化されている（以下、モジュール化された複数の膜エレメント２０…を膜モジュールＭという）。
【００２２】
各膜エレメント２０…は、図３に示す如く、被処理液Ｗを濾過する濾過膜２０１，２０１が両面に設けられている。より具体的に説明すると、各膜エレメント２０…は、ベースとなるエレメント本体２００と、該エレメント本体２００の外面に積層される濾過膜２０１，２０１とを備えている。前記エレメント本体２００は、濾過膜２０１，２０１を通って濾過された処理液を流通させる配管（後述する奇数配管系及び偶数配管系）を接続するための筒状の接続部２０２が設けられており、前記濾過膜２０１，２０１が積層されるエレメント本体２００の両面と、接続部２０２とを連通させる流通路２０３が形成されている。
【００２３】
本実施形態に係るエレメント本体２００は、プレート状に形成されており、本実施形態においては四角形状（長方形状）に形成され、前記接続部２０２が長手方向の一端面に設けられている。これに伴い、前記流通路２０３は、エレメント本体２００の一端面と濾過膜２０１，２０１の積層される両面とを貫通させるようにＴ字状に形成されている。すなわち、流通路２０３は、エレメント本体２００の一端面から内部に向けて延びる第一穴部２０３ａと、該第一穴部２０３ａに交わるようにエレメント本体２００の両面を貫通させた第二穴部２０３ｂとで構成されている。
【００２４】
前記濾過膜２０１，２０１は、エレメント本体２００に対応した形状に形成されており、本実施形態においては四角形状（長方形状）に形成されている。該濾過膜２０１，２０１には、支持体を備えていない高分子膜等を採用することができるが、本実施形態においては、合成樹脂で構成される不織布を支持体として樹脂コーティングされ、多数の微孔（例えば、平均孔径０．４μｍの微孔）の形成されたものを採用している。かかる濾過膜２０１，２０１として、例えば、株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション製のユミクロン膜を使用することができる。なお、このような平均孔径の濾過膜２０１，２０１は、ＪＩＳ  Ｋ  ３８０２の定義から精密濾過膜と呼ばれるものである。
【００２５】
そして、該濾過膜２０１，２０１は、外周端部がエレメント本体２００に対して貼着されており、その貼着部分に包囲された領域内に第二穴部２０３ｂの開口を位置させている。エレメント本体２００に対する濾過膜２０１，２０１の貼着は、熱板を用いた熱溶着や、超音波を用いた溶着であってもよいが、貼着部分での濾過膜２０１，２０１の強度低下を考慮すると、濾過膜２０１，２０１の一部を溶融させずにエレメント本体２００に貼着することが好ましい。すなわち、濾過膜２０１，２０１をエレメント本体２００に加熱溶着したときに、濾過膜２０１，２０１の支持体である不織布が溶融するとその部分が薄くなって強度が低下してしまうため、エレメント本体２００に濾過膜２０１，２０１を貼着するに当たって、濾過膜２０１，２０１の支持体である不織布を溶融させないようにすることが好ましい。
【００２６】
そして、濾過膜２０１，２０１は、張り替え可能に貼着することが好ましく、例えば、特開２００６−２３１１３９号公報所載の方法によってエレメント本体２００に貼着してもよい。すなわち、熱可塑性樹脂からなるエレメント本体２００の外周端部を平滑面に形成し、その平滑面に濾過膜２０１，２０１を接合することが好ましく、平滑面に凹部を形成するように濾過膜２０１，２０１を温度制御された熱板で加圧することで濾過膜２０１，２０１をエレメント本体２００に接合すればより好ましい。このように濾過膜２０１，２０１とエレメント本体２００とを加熱溶着するにあたり、熱板は、濾過膜２０１，２０１（支持体としての不織布）の融点以下で、エレメント本体２００のビカット軟化温度以上に温度制御すればよい。さらに言えば、熱板は、前記不織布の荷重たわみ温度以下に温度制御することが好ましい。
【００２７】
本実施形態に係る膜エレメント２０…は、エレメント本体２００と濾過膜２０１，２０１との間にメッシュ２０４が介装されており、エレメント本体２００と濾過膜２０１，２０１との間に隙間を形成して流体（被処理液Ｗを濾過した処理液）がスムーズに流通できるようになっている。このようにメッシュ２０４を介装するに伴い、本実施形態に係るエレメント本体２００は、濾過膜２０１，２０１を貼着する外周端部に包囲される領域（メッシュ２０４の介装される領域）が該外周端部よりも窪んで形成されている。これにより、メッシュ２０４を介装しても、濾過膜２０１，２０１のメッシュ２０４と対向する領域が膨出せずに平面状になるようになっている。
【００２８】
図１に戻り、前記エレメントラック２５０は、各膜エレメント２０…を所定位置に保持できるように構成されている。本実施形態に係るエレメントラック２５０は、平面視四角形状に枠組みされた上部フレーム２５１と、平面視四角形状に形成された下部フレーム２５２と、上部フレーム２５１の角部と下部フレーム２５２の角部とを連結した四本の支柱２５３…とを備えており、下部フレーム２５２上に膜エレメント２０…を所定の姿勢で保持する保持手段（図示しない）が設けられている。
【００２９】
本実施形態に係る膜分離装置１は、エレメントラック２５０の上部フレーム２５１に、後述する引上手段のフックを掛止させるためのブラケット２５４が設けられている。本実施形態に係るエレメントラック２５０は、上部フレーム２５１が平面視四角形状になるように枠組みされているため、前記ブラケット２５４は、上部フレーム２５１を構成して対向する一対の横梁２５１ａ，２５１ａに設けられている。なお、本実施形態に係るエレメントラック２５０（上部フレーム２５１）は、平面視長方形状に形成されているため、長手方向の両端にある一対の横梁２５１ａ，２５１ａにブラケット２５４が設けられている。
【００３０】
該エレメントラック２５０（保持手段）は、並列に配置された複数の膜エレメント２０…を単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３として設置できるようになっている。すなわち、エレメントラック２５０は、当該膜分離装置１の濾過能力に応じて、一つの単位ユニットＵ１、或いは二つ以上の単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を設置できるように構成され、本実施形態においては、単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を上下三段にして設置できるように形成されおり、これら三つの単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３をモジュール化して上述の如く膜モジュールＭが形成されている。
【００３１】
単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を構成する複数の膜エレメント２０…は、図４に示す如く、隣り合う膜エレメント２０…同士が所定間隔をあけて濾過膜２０１，２０１同士を対向させるように配置されており、上下方向にある各単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の膜エレメント２０…が上下方向で一列に並ぶように配置されている。すなわち、上下に並ぶ複数の単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、上下で隣接する膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１が略面一になるように配置されている。
【００３２】
各単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を構成する複数の膜エレメント２０…の間隔は、膜エレメント２０…に流体を供給したときの濾過膜２０１，２０１の膨出量を考慮して設定される。すなわち、濾過膜２０１，２０１を対向させて隣り合う膜エレメント２０…の間隔は、隣り合う膜エレメント２０…の対向した一対の濾過膜２０１，２０１の両方の外方への膨出量に対し、一対の濾過膜２０１，２０１のそれぞれに堆積する懸濁物質（ケーク層Ｋ）の予定堆積量を加算した距離よりも狭く、且つ、隣り合う膜エレメント２０…の対向した一対の濾過膜２０１，２０１の一方の外方への膨出量に対し、一対の濾過膜２０１，２０１それぞれに堆積する懸濁物質（ケーク層）の予定堆積量と余裕代とを加算した距離よりも広く設定される。
【００３３】
ここで膜エレメント２０…の間隔について数式で示すと、以下のように示される。以下の数式（１）において、Ｘは、膜エレメント２０…の間隔、Ａは、一枚の濾過膜２０１，２０１の膨出量、Ｂは、一枚の濾過膜２０１，２０１に堆積される予定堆積量、Ｃは、余裕代である。
Ａ＋Ｂ×２＋Ｃ＜Ｘ＜Ａ×２＋Ｂ×２  …式（１）
【００３４】
なお、濾過膜２０１，２０１の膨出量は、エレメント本体２００に対して積層される濾過膜２０１，２０１に関する条件（例えば、外形や厚み、濾過有効面積、流体の通過抵抗等）と、後述する濾過膜２０１のクリーニング時に流通される流体の圧力等を基に算出され、懸濁物質の予定堆積量は、当該装置の単位時間当りの濾過処理能力（濾過処理量）や、被処理液Ｗにおける懸濁物質の含有量、濾過処理を行う時間（例えば、濾過処理と濾過膜２０１のクリーニングとを連続的に行う場合には、濾過処理を開始してからクリーニングを行うまでの時間）を基に算出される。また、余裕代は、上記式（１）を満足できる数値、すなわち、Ｃ＜Ａであればよく、例えば、Ｃ＜（Ａ÷３）〜（Ａ÷２）等に設定してできるだけ小さくすることが好ましい。
【００３５】
そして、該膜分離装置１は、濾過膜２０１，２０１に付着した懸濁物質を除去するための流体の供給のタイミングが隣り合う膜エレメント２０…で異なるように構成されている。本実施形態においては、各単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３において、複数の膜エレメント２０…の並列順の奇数番号Ｎｏ．１，Ｎｏ．３，Ｎｏ．５…の膜エレメント群（以下、奇数膜エレメント群という）Ｏｎと、偶数番号Ｎｏ．２，Ｎｏ．４，Ｎｏ．６…の膜エレメント群（以下、偶数膜エレメント群という）Ｅｎとに交互に流体を供給するように構成されている。
【００３６】
ここで、この流体の供給を達成するための配管系（以下、流体供給用配管系という）に併せて濾過槽１０内の被処理液Ｗを濾過して排出するための配管系（以下、排液用配管系という）について説明する。
【００３７】
各単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各膜エレメント２０…には、図２に示す如く、濾過槽１０内の被処理液Ｗを排出するための排液用配管系４０が流体的に接続されている。また、各膜エレメント２０…には、濾過膜２０１，２０１に付着した懸濁物質を除去するための流体を供給する流体供給用配管系３０も流体的に接続されている。
【００３８】
本実施形態において、流体供給用配管系３０及び排液用配管系４０は、配管の一部を共通させて一体的に構成された配管系で構成される。すなわち、本実施形態に係る膜分離装置１は、各膜エレメント２０…に接続された接続配管系５０と、該接続配管系５０が接続され、膜エレメント２０…を介して濾過槽１０内の被処理液Ｗを吸引して濾過済みの処理液Ｗ’を貯留可能に構成されるとともに、濾過済みの処理液Ｗ’を各膜エレメント２０…に供給可能に構成された併合配管系６０とで構成されている。
【００３９】
前記接続配管系５０は、単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３毎に設けられている。そして、本実施形態において、各単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３における複数の膜エレメント２０…は、上述の如く、奇数膜エレメント群Ｏｎと偶数膜エレメント群Ｅｎとに分けられているため、各接続配管系５０は、奇数膜エレメント群Ｏｎを構成する膜エレメント２０…（Ｎｏ．１，Ｎｏ．３，Ｎｏ．５）に接続される奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、偶数膜エレメント群Ｅｎを構成する膜エレメント２０…（Ｎｏ．２，Ｎｏ．４，Ｎｏ．６）に接続される偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃとが設けられている。
【００４０】
奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃ及び偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃは、接続される膜エレメント２０…が奇数膜エレメント群Ｏｎに属するか偶数膜エレメント群Ｅｎに属するかどうか異にするだけで、何れも同一構成になっている。
【００４１】
すなわち、図４に示す如く、奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、併合配管系６０（後述する主配管３０２）に接続された一本の配管（以下、奇数群用配管という）５１と、該奇数群用配管５１から枝分かれして各膜エレメント２０…（Ｎｏ．１，Ｎｏ．３，Ｎｏ．５…）の接続部２０２に接続された複数の分岐配管５２…とで構成されている。本実施形態において、前記膜モジュールＭは、濾過槽１０から引き上げられるようになっているため、この上下移動を許容すべく、前記奇数群用配管５１はフレキシブルホースによって構成されている。また、奇数群用配管５１（奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃ）の途中位置には、流路の開閉を行う二方弁（開閉弁）で構成される第一弁Ｖ１が設けられている（図２参照）。
【００４２】
そして、偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃは、併合配管系６０（主配管３０２）に接続された一本の配管（以下、偶数群用配管という）５６と、該偶数群用配管５６から枝分かれして各膜エレメント２０…（Ｎｏ．２，Ｎｏ．４，Ｎｏ．６…）の接続部２０２に接続された複数の分岐配管５７…とで構成されている。本実施形態において、前記膜モジュールＭは、濾過槽１０から引き上げられるようになっているため、この上下移動を許容すべく、前記偶数群用配管５６はフレキシブルホースによって構成されている。また、偶数群用配管５６（偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃ）の途中位置には、流路の開閉を行う二方弁（開閉弁）で構成される第二弁Ｖ２が設けられている（図２参照）。
【００４３】
図２に戻り、本実施形態に係る膜分離装置１は、上述の如く、接続配管系５０が単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３毎に設けられているため、前記奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃ及び偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃについても、単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３がそれぞれ割り当てられている。本実施形態においては、単位ユニットＵ１についていえば、奇数配管系５０ａ及び偶数配管系５５ａが設けられている。すなわち、奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃ及び偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃの第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２を開閉することで、被処理液Ｗ又は流体（処理液Ｗ’）の流通と遮断とを独立して制御できるようになっている。
【００４４】
前記併合配管系６０のうちの流体供給用配管系３０（接続配管系５０とともに流体供給用配管系３０を構成する部分）は、被処理液Ｗを濾過した流体としての処理液Ｗ’を貯留する液槽Ｔと、圧送ポンプ３００と、液槽Ｔと圧送ポンプ３００とを接続し、処理液Ｗ’を圧送ポンプ３００に供給するための供給配管３０１と、圧送ポンプ３００から吐出された処理液Ｗ’を前記液槽Ｔにリターン可能に形成された主配管３０２とで構成されている。
【００４５】
圧送ポンプ３００には、渦巻ポンプや、渦流ポンプ、マグネットポンプ、ベーンポンプ等を採用することができ、本実施形態においては、渦巻ポンプが採用されている。そして、該圧送ポンプ３００は、処理液Ｗ’の吐出圧が三つの単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３のうちの少なくとも一つの単位ユニットＵ１に処理液Ｗ’を供給できる圧力に設定される。すなわち、圧送ポンプ３００は、何れか一つの単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３（複数の膜エレメント２０…）に供給した処理液Ｗ’が各膜エレメント２０…の内部側から濾過膜２０１，２０１を通過して外部に流通することのできる吐出圧に設定されている。本実施形態においては、処理液Ｗ’を奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃと偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃとに交互に処理液Ｗ’を供給するようにしているため、圧送ポンプ３００は、一つの単位ユニットＵ１の奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃ又は偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃの何れか一方に処理液Ｗ’を供給できる吐出圧に設定されている。
【００４６】
主配管３０２は、単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３毎に設けられた接続配管系５０の奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃの奇数群用配管５１、及び偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃの偶数群用配管５６が流体的に接続されている。そして、本実施形態に係る主配管３０２は、前記奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃの奇数群用配管５１、及び偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃの偶数群用配管５６の接続箇所の下流側で液槽Ｔに戻る第一流路Ｒａと、濾過槽１０に導かれた第二流路Ｒｂとに分岐しており、第一流路Ｒａ及び第二流路Ｒｂのそれぞれに流路の開閉を行うための二方弁（開閉弁）で構成される第三弁Ｖ３及び第四弁Ｖ４が設けられている。これにより、第三弁Ｖ３及び第四弁Ｖ４の開閉を切り換えることで、圧送ポンプ３００によって送り出された流体（処理液Ｗ’）を液槽Ｔに戻す状態と濾過槽１０に供給する状態とに切り換え可能になっている。
【００４７】
そして、併合配管系６０のうちの排液用配管系４０（接続配管系５０とともに排液用配管系４０を構成する部分）は、真空ポンプ４００と、該真空ポンプ４００によって内部が負圧にされる真空槽４０１と、濾過済みの処理液Ｗ’を真空槽４０１に導くべく、偶数群用配管５６及び奇数群用配管５１と真空槽４０１とを流体的に接続した吸引用配管４０２と、真空槽４０１内の処理液Ｗ’を液槽Ｔに戻すためのリターン配管４０３とを備えている。
【００４８】
本実施形態に係る排液用配管系４０は、前記流体供給用配管系３０の一部（供給配管３０１及び主配管３０２）を一構成にして形成されている。本実施形態に係る真空ポンプ４００には、水封式のものが採用されている。そして、該真空ポンプ４００は、前記供給配管３０１から分岐した枝配管４１０が接続されており、水封用の水として処理液Ｗ’が供給されるようになっている。該枝配管４１０の途中位置には、流路を開閉する二方弁（開閉弁）で構成される第五弁Ｖ５が設けられており、該第五弁Ｖ５の開閉によって、真空ポンプ４００に水封用に水を供給する状態とその供給を停止する状態とに切り換え可能になっている。また、該真空ポンプ４００の排出口には液槽Ｔに処理液Ｗ’を戻すための配管４１１が接続されている。そして、該真空ポンプ４００は、真空槽４０１の上部に接続された配管４１２が吸引口に接続されており、駆動時に真空槽４０１内のエアーを上部から抜いて内部を負圧にするようになっている。
【００４９】
前記真空槽４０１は、真空ポンプ４００によって内部が負圧（真空）にされることにより、膜エレメント２０…に接続された偶数群用配管５６及び奇数群用配管５１からの処理液Ｗ’を引き込んで貯留するようになっている。そして、該真空槽４０１は、内部圧力を測定する圧力計ＰＧや、貯留した処理液Ｗ’を排出するときに内部を大気圧に戻すための圧力開放弁ＶＲ、貯留した処理液Ｗ’の液位を検知する液位センサＬＧ等が設けられている。
【００５０】
前記吸引用配管４０２は、一端側が真空槽４０１に直接的又は間接的に接続されるとともに、他端側が前記奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃの奇数群用配管５１、及び偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃの偶数群用配管５６に直接的又は間接的に接続されている。本実施形態に係る吸引用配管４０２は、一端側がリターン配管４０３に対して後述する第七弁Ｖ７と真空槽４０１との間で接続されており、他端側が主配管３００に対して奇数群用配管５１、及び偶数群用配管５６の接続箇所の下流側で接続されている。これにより、吸引用配管４０２は、リターン配管４０３を介して真空槽４０１に接続されるとともに、主配管３０２を介して奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃの奇数群用配管５１、及び偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃの偶数群用配管５６に接続されている。そして、該吸引用配管４０２は、途中位置に流路を開閉するための二方弁（開閉弁）で構成される第六弁Ｖ６が設けられており、該第六弁Ｖ６により、処理液Ｗ’を真空槽４０１に吸引する際に流路を開く一方で、真空槽４０１への処理液Ｗ’の吸引をしないとき、すなわち、上記流体供給用配管系３０で処理液Ｗ’を流通させる際に流路を閉じるようになっている。
【００５１】
そして、前記リターン配管４０３は、真空槽４０１から直接液槽Ｔに配管してもよいが、本実施形態においては、上述の如く、流体供給用配管系３０の一部を排液用配管系４０の一部としているため、真空槽４０１と供給配管３０１とを流体的に接続し、供給配管３０１及び主配管３０２をリターン配管４０３の一部とするようになっている。そして、本実施形態において、前記リターン配管４０３は、真空槽４０１と供給配管３０１との間に流路を開閉する二方弁（開閉弁）で構成される第七弁Ｖ７が設けられている。これにより、真空槽４０１内の処理液Ｗ’を排出するときに流路を開く一方で、真空槽４０１内に処理液Ｗ’を貯留する際に流路を閉じるようになっている。
【００５２】
本実施形態に係る膜分離装置１は、膜モジュールＭのメンテナンス（濾過膜２０１，２０１に付着した懸濁物質の除去等）を行う際、膜モジュールＭを濾過槽１０から引き上げた状態で行うようになっている。これに伴い、本実施形態に係る膜分離装置１は、図１及び図２に示す如く、上記構成に加え、膜モジュールＭを濾過槽１０から引き上げる引上手段７０と、該引上手段７０に引き上げられた膜モジュールＭ（濾過膜２０１，２０１）から除去された懸濁物質を回収する回収手段８０とを備えている。
【００５３】
前記引上手段７０は、膜モジュールＭを上昇及び下降させるように構成されたもので、本実施形態においては、ウインチが採用されている。該ウインチ７０は、ワイヤーロープやチェーン等の索条７１を巻き取るためのドラム（図示しない）と、該ドラムを回転駆動するモータ（採番しない）とを備え、前記索条７１の先端には膜モジュールＭ（エレメントラック２５０）に連結する連結手段７２が設けられている。本実施形態において、前記連結手段７２にフックが採用されており、エレメントラック２５０の上部フレーム２５１に設けたブラケット２５４に掛止して連結するようになっている。これにより、ドラムを回転駆動して索条７１が巻き取られると膜モジュールＭ（膜エレメント２０…）が濾過槽１０（被処理液Ｗ）から引き上げられ、ドラムに対する索条７１の巻きが解かれると膜モジュールＭ（膜エレメント２０…）が濾過槽１０内（被処理液Ｗ）に浸漬されるようになっている。
【００５４】
そして、本実施形態においては、上述の如く、膜モジュールＭのエレメントラック２５０が平面視長方形状に形成され、ブラケット２５４の設けられた一対の横梁２５１ａ，２５１ａの間隔が広いため、前記引上手段７０が横梁２５１ａ，２５１ａの配置に対応して二組設けられている。
【００５５】
前記回収手段８０は、膜モジュールＭ（膜エレメント２０…）の濾過膜２０１，２０１から除去された懸濁物質を受けるトレー８１と、該トレー８１で受けた懸濁物質を回収するためのコンテナ８２とを備えている。
【００５６】
本実施形態に係る膜分離装置１は、膜モジュールＭを濾過槽１０から真上に引き上げるように構成されているため、前記トレー８１は、横方向に走行可能に構成されており、引き上げられた膜モジュールＭの真下位置とその真下位置から外れた位置との間で移動するようになっている。前記トレー８１は、底が開閉可能になっており、底が開くことで受け止めた懸濁物質を下方に落とすことができるようになっている。さらに、該トレー８１の底は、メッシュ材で構成されており、受け止めた懸濁物質の水切りを行えるようになっている。
【００５７】
そして、コンテナ８２は、走行自在に構成されており、濾過槽１０の真上位置から外れた位置にあるトレー８１の真下に配置される。そして、該コンテナ８２に対して、トレー８１からの懸濁物質をコンテナ８２で直接受けてもよいが、本実施形態においては、コンテナ８２内にフレキシブルコンテナ（いわゆる、フレコンバッグ）Ｆを配置するようにしており、コンテナ８２内のフレコンバッグＦで懸濁物質を受けるようになっている。
【００５８】
本実施形態に係る膜分離装置１は、以上の構成からなり、次に、該膜分離装置１の作動について説明する。
【００５９】
まず、図２に示す如く、膜モジュールＭが濾過槽１０に浸漬されるとともに、液中ポンプ１００及び撹拌装置１０１を稼働して濾過槽１０内の被処理液Ｗを撹拌した状態で待機し、その状態を維持しつつ第三弁Ｖ３、第四弁Ｖ４、第七弁Ｖ７が閉状態にされた上で真空ポンプ４００が稼働される。そうすると、真空槽４０１内が負圧になり、吸引用配管４０２、主配管３０２、奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃを介して真空槽４０１に接続された膜エレメント２０…（奇数膜エレメント群Ｏｎ）、及び吸引用配管４０２、主配管３０２、偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃを介して真空槽４０１に接続された膜エレメント２０（偶数膜エレメント群Ｅｎ）のそれぞれから濾過槽１０内の被処理液Ｗ（懸濁物質が撹拌された高濃度の被処理液Ｗ）が吸引されることになる。この吸引に伴って、被処理液Ｗは、膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１の通過する結果、濾過された処理液Ｗ’として真空槽４０１内に導かれることになる。
【００６０】
そして、真空槽４０１の液位センサＬＧによって処理液Ｗ’が所定量貯留されたと判断されると、真空槽４０１の圧力開放弁ＶＲが開いて内部を大気圧状態にされ、これによって膜エレメント２０…からの被処理液Ｗの吸引が停止される。そして、第一弁Ｖ１、第二弁Ｖ２、及び第六弁Ｖ６を閉状態にするとともに第三弁Ｖ３及び第七弁Ｖ７を開状態にした上で圧送ポンプ３００が稼働し、真空槽４０１内の処理液Ｗ’が液槽Ｔに排出されることになる。
【００６１】
そして、被処理液Ｗの濾過を再開する場合には、圧送ポンプ３００を停止し、第一弁Ｖ１、第二弁Ｖ２、及び第六弁Ｖ６を開状態にするとともに、第三弁Ｖ３及び第七弁Ｖ７を閉状態にした上で、圧力開放弁ＶＲを閉状態にすることで、濾過槽１０内の被処理液Ｗが各膜エレメント２０…によって吸引され、濾過された状態で真空槽４０１に引き込まれることになる。このように、本実施形態に係る膜分離装置１は、各弁の開閉の切り換えにより、濾過槽１０の被処理液Ｗを濾過して真空槽４０１に貯留する状態と、真空槽４０１に貯留した処理液Ｗ’を液槽Ｔに排出する状態に随時切り替わって断続的に被処理液Ｗを濾過するようになっている。
【００６２】
そして、このように被処理液Ｗの濾過を行うにつれて各膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１上に懸濁物質が堆積していくことになるため、所定の濾過性能よりも下回ったときに各膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１に付着された懸濁物質が除去されることになる。ここで、所定の濾過性能よりも下回ったかどうかについては、真空槽４０１の圧力状態によって判断される。すなわち、濾過膜２０１，２０１の目詰まりがない場合や目詰まりが少ない場合には、濾過された処理液Ｗ’が円滑に真空槽４０１内に流れ込んでくるため、真空槽４０１内の圧力が極端に下がることがないが、濾過膜２０１，２０１の真詰まり等が発生すると、被処理液Ｗ’が膜エレメント２０…内に流れ込みにくくなり、真空槽４０１内の圧力が極端に下がってしまうため、真空槽４０１の圧力状態が所定圧（例えば、９０ｋＰａ（０．０９ＭＰａ））になると、膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１上に濾過性能を低下させる程の懸濁物質が堆積していると判断するようになっている。
【００６３】
また、別の判断方法として、濾過流速によって判断する方法がある。濾過膜２０１，２０１の目詰まりがない場合や少ない場合には、濾過された処理液Ｗ’が真空槽４０１に流れ込む速度が速いため所定量（例えば、前述の吸引を停止するときの量。液位センサＬＧで判断する。）貯留されるまでの時間が短いが、目詰まりが発生すると流れ込む速度が遅くなるのでその時間が長くなる。この時間が所定値（例えば１０分）になると、濾過膜２０１，２０１上に濾過性能を低下させるほどの懸濁物質が堆積していると判断する。この判断方法は、吸引性能の高い真空ポンプ４００を採用した場合、圧力状態によって判断する方法と比べて精度を高くすることができる。なぜなら、真空ポンプ４００の吸引性能が高くなるにしたがって真空槽４０１内の圧力の変化が少なくなるからである。変化が少なくなると、圧力計ＰＧの精度によっては所定値になったことを検出できないか、検出できても大きな誤差を含むこととなる。真空ポンプ４００の吸引性能は、処理速度向上のために高められることがしばしばある。
【００６４】
そして、このように濾過膜２０１，２０１に懸濁物質が堆積していると判断されると、膜モジュールＭ（膜エレメント２０…）の濾過膜２０１，２０１のクリーニングが行われる。
【００６５】
本実施形態においては、上述の如く、引上手段７０が設けられているため、膜モジュールＭが濾過槽１０から引き上げられ、該膜モジュールＭの真下に回収手段８０のトレー８１が位置した状態で、各膜エレメント２０…に対して処理液Ｗ’が供給され、各膜エレメント２０…の濾過膜２０１のクリーニングが行われることになる。
【００６６】
具体的には、初期の段階において、第一弁Ｖ１、第二弁Ｖ２、第四弁Ｖ４、第五弁Ｖ５、第六弁Ｖ６、及び第七弁Ｖ７が閉じられた上で、圧送ポンプ３００が稼働する。そうすると、液槽Ｔに貯留された処理液Ｗ’が圧送ポンプ３００によって主配管３０２に導かれた上で再度液槽Ｔに戻された状態、すなわち、供給配管３０１、圧送ポンプ３００及び主配管３０２を介して液槽Ｔの処理液Ｗ’が所定の圧力で循環されることになる。
【００６７】
そして、この状態で第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２が交互に開閉されることで、奇数膜エレメント群Ｏｎの膜エレメント２０…（Ｎｏ．１，Ｎｏ．３，Ｎｏ．５）と、偶数膜エレメント群Ｅｎの膜エレメント２０…（Ｎｏ．２，Ｎｏ．４，Ｎｏ．６）とに処理液Ｗ’が交互に供給されることになる。
【００６８】
そうすると、第一弁Ｖ１が開状態になるとともに第二弁Ｖ２が閉状態になることで、奇数膜エレメント群Ｏｎの各膜エレメント２０…に処理液Ｗ’が供給され、膜エレメント２０…の内部側から処理液Ｗ’が濾過膜２０１，２０１を押して該濾過膜２０１，２０１の外面に付着した懸濁物質（ケーク層）が押し剥がされることになる。このとき、膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１は、図５（ａ）に示す如く、処理液Ｗ’の圧力によって外方に向けて膨出した状態になるが、対向する偶数膜エレメント群Ｅｎの各膜エレメント２０…には、処理液Ｗ’が供給されていないため、これらの濾過膜２０１は外方に膨出することなく定常状態で維持することになる。なお、偶数膜エレメント群Ｅｎの各膜エレメント２０…は、内側に処理液Ｗ’が残っていることにより定常状態と比べて膨出した状態となることがある。この場合は、奇数膜エレメント群Ｏｎの各膜エレメント２０…に処理液Ｗ’を供給する前に、偶数膜エレメント群Ｅｎの各膜エレメント２０…内の処理液Ｗ’を吸引することが好ましい。これにより、上述の如く、奇数膜エレメント群Ｏｎの膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１が膨出しても、該濾過膜２０１，２０１の付着したケーク層Ｋが対向する膜エレメント２０…（ケーク層Ｋ）に挟まれた状態にならずトレー８１上に落下することになる。
【００６９】
図２に戻り、上述の状態から第一弁Ｖ１が閉状態になるとともに第二弁Ｖ２が開状態になると、偶数膜エレメント群Ｅｎの各膜エレメント２０…に処理液Ｗ’が供給され、膜エレメント２０…の内部側から処理液Ｗ’が濾過膜２０１，２０１を押して該濾過膜２０１，２０１の外面に付着したケーク層Ｋが押し剥がされることになる。このとき、偶数膜エレメント群Ｅｎの各膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１は、図５（ｂ）に示す如く、処理液Ｗ’の圧力によって外方に向けて膨出した状態になるが、対向する奇数膜エレメント群Ｏｎの各膜エレメント２０…には、処理液Ｗ’が供給されていないため、該膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１が外方に膨出することなく定常状態で維持することになる。なお、奇数膜エレメント群Ｏｎの各膜エレメント２０…は、内側に処理液Ｗ’が残っていることにより定常状態と比べて膨出した状態となることがある。この場合は、偶数膜エレメント群Ｅｎの各膜エレメント２０…に処理液Ｗ’を供給する前に、奇数膜エレメント群Ｏｎの各膜エレメント２０…内の処理液Ｗ’を吸引することが好ましい。これにより、上述の如く、偶数膜エレメント群Ｅｎの膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１が膨出しても、該濾過膜２０１，２０１の付着したケーク層Ｋが対向する膜エレメント２０…（濾過膜２０１，２０１又はケーク層Ｋ）に挟まれた状態にならずトレー８１上に落下する。本実施形態に係るトレー８１は、底がメッシュ状に構成されているため、ケーク層Ｋがトレー８１上に落ちると該ケーク層Ｋが含有する水分が落下し、ケーク層Ｋの水切りが行われる。
【００７０】
このように、第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２の開閉を交互に繰り返し切り換えることで、奇数膜エレメント群Ｏｎ及び偶数膜エレメント群Ｅｎの膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１のそれぞれからケーク層Ｋを確実に除去することができ、濾過性能を取り戻すことができる。
【００７１】
本実施形態に係る膜分離装置１は、図２に示す如く、単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３が三つ設けられているため、単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３毎に上述のような奇数膜エレメント群Ｏｎ及び偶数膜エレメント群Ｅｎに対する交互の処理液Ｗ’の供給を行うようになっている。すなわち、何れか一つの単位ユニットＵ１において、第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２の開閉を交互に行って各膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１をクリーニングしている間、他の単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３に対応する第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２が閉状態にされ、クリーニングの対象とされた単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の濾過膜２０１，２０１のクリーニングが完了すると、当該単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３に対応する第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２が閉状態になり、残りの何れか一方の単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３に対応する第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２が交互に開閉されて各膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１がクリーニングされる。
【００７２】
このように、単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３毎に膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１をクリーニングすることで、圧送ポンプ３００における被処理液Ｗの吐出圧を高く設定する必要がなくなるため、圧送ポンプ３００を小型のものにすることができ、また、各単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の奇数膜エレメント群Ｏｎ及び偶数膜エレメント群Ｅｎに対して処理液Ｗ’を供給するに当り、圧送ポンプ３００を複雑に制御する必要もない。
【００７３】
すなわち、膜エレメント２０…に処理液Ｗ’を供給してそれらの濾過膜２０１，２０１をクリーニングするに当り、膜モジュールＭ（全ての単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３）の膜エレメント２０…の全てにクリーニングのための処理液Ｗ’を供給すると処理液Ｗ’の圧力低下が発生することから、その圧力低下を修正すべく圧送ポンプ３００をインバーター等で制御する必要がある。
【００７４】
しかしながら、供給配管３０１及び主配管３０２で循環する処理液Ｗ’の循環量に比して、一つの単位ユニットＵ１の膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１のクリーニングに用いられる処理液Ｗ’の流量が非常に少ないため、上述の如く、処理液Ｗ’を一定圧で循環させつつ一つの単位ユニットＵ１の第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２を交互に開閉しても極端な圧力低下がなく、圧送ポンプ３００の吐出量（吐出圧）をインバーター等で複雑に制御する必要がない。
【００７５】
そして、各単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の膜エレメント２０…濾過膜２０１，２０１のクリーニングが完了すると、回収手段８０のトレー８１が、膜モジュールＭの真下から外れた位置に移動し、その後、トレー８１の底が開いてコンテナ８２（フレコンバッグＦ）内にケーク層Ｋ（懸濁物質）が回収されることになる。
【００７６】
そして、各膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１のクリーニングが完了し、再度被処理液Ｗの濾過を行う場合には、上述のように各弁の開閉が切り換えられ、被処理液Ｗの濾過が再開される。なお、本実施形態に係る膜分離装置１は、第四弁Ｖ４が設けられているが、これは、液槽Ｔに設けられた液位センサＬＧが所定液位を検知したとき、すなわち、許容貯液量を超えたときに、第三弁Ｖ３を閉じるとともに第四弁Ｖ４を開くことで、処理液Ｗ’を濾過槽１０に戻すようになっている。また、濾過槽１０においても、液位センサＬＧが設けられており、許容貯液量を超えたときに、液中ポンプ１００に接続された三方弁Ｖによって流路が切り換えられ、強制的に外部に排出するようになっている。
【００７７】
以上のように、本実施形態に係る膜分離装置１及び膜分離装置１の濾過膜クリーニング方法によれば、複数の膜エレメント２０…の並列順の奇数番号の奇数膜エレメント群Ｏｎと、偶数番号の偶数膜エレメント群Ｅｎとに交互に前記流体を供給するようにしたので、複数の膜エレメント２０…の間隔を狭くして小型化を図っても、各膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１に付着した懸濁物質を確実且つ効率的に除去することができるという優れた効果を奏し得る。
【００７８】
また、膜エレメント２０…に対する配管系を簡素化しつつ、懸濁物質を良好に除去することができる。
【００７９】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８０】
上記実施形態において、並設された複数の膜エレメント２０…を二つのグループ（群）に分けて、これらに対して交互に処理液Ｗ’を供給して濾過膜２０１，２０１のクリーニングを行うようにしたが、これに限定されるものではなく、懸濁物質を除去するための流体の供給が隣り合う膜エレメント２０…で異なるタイミングになるように構成されればよい。具体的には、互いの濾過膜２０１，２０１を対向させて並設された複数の膜エレメント２０…を端から順に三つ以上のグループに分け、各グループに対して順々に処理液Ｗ’を供給してグループ毎に膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１のクリーニングを行うようにしてもよい。
【００８１】
すなわち、図６に示す如く、複数の膜エレメント２０…に対して端から順（並列順）に複数にグループ分けし（例えば、端から順にＩグループ、ＩＩグループ、ＩＩＩグループ…、Ｉグループ、ＩＩグループ、ＩＩＩグループ…のようにグループ分けし）、対応するグループの膜エレメント２０…同士を配管で接続して、これらに対してタイミングが異なるように処理液Ｗ’を供給するようにしてもよい。この場合においても、各グループに対応する配管に二方弁を設け、その二方弁の開閉を切り換えることで、隣り合う膜エレメント２０…に対して異なったタイミングで流体（処理液Ｗ’）を供給することができるので、対向する濾過膜２０１，２０１が同時に膨出して互いに接近することがなく、膜エレメント２０…の間隔をできるだけ狭くして装置全体を小型化することができ、各濾過膜２０１，２０１に付着した懸濁物質を確実且つ円滑に除去することができる。
【００８２】
上記実施形態において、膜モジュールＭ（複数の膜エレメント２０…）を濾過槽１０から引き上げた上で、濾過膜２０１，２０１のクリーニングを行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、濾過槽１０の被処理液Ｗ中に膜モジュールＭを浸漬した状態で膜エレメント２０…に処理液Ｗ’を供給して濾過膜２０１，２０１に付着した懸濁物質を除去するようにしてもよい。但し、このようにすると、濾過槽１０内に懸濁物質が堆積してしまうため、該懸濁物質を濾過槽１０から除去する作業を要することから上記実施形態のように濾過槽１０から膜モジュールＭを引き上げた上で濾過膜２０１のクリーニングを行って回収手段８０で懸濁物質を除去することが好ましい。
【００８３】
また、回収手段８０は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、回収手段８０のトレー８１に代えて、引上手段７０を走行可能に構成し、濾過槽１０から引き上げた膜モジュールＭを濾過槽１０の配置から外れた位置にまで移動させた上で濾過膜２０１のクリーニングを行い、その真下に設けたコンテナ８２で除去された懸濁物質を受け取るようにしてもよい。
【００８４】
上記実施形態において、各単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の奇数配管系５０ａ，５０ｂ，５０ｃの奇数群用配管５１、及び偶数配管系５５ａ，５５ｂ，５５ｃの偶数群用配管５６のそれぞれを主配管３０２に接続するとともに、これらに第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２を設け、第一弁Ｖ１及び第二弁Ｖ２を交互に開閉するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、奇数群用配管５１及び偶数群用配管５６を三方弁の二つのポートに接続してこれらを合流させるとともに、残りのポートを主配管３０２に接続し、三方弁の流路の切り換えで奇数膜エレメント群Ｏｎと偶数膜エレメント群Ｅｎとに交互の処理液Ｗ’を供給するようにしてもよい。
【００８５】
上記実施形態において、複数の単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を設けて膜モジュールＭを構成したが、これに限定されるものではなく、膜モジュールＭを構成する単位ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、少なくとも一つであっても勿論よい。すなわち、上記実施形態において、複数の膜エレメント２０…を縦横に並設するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の膜エレメント２０…を横方向に一列に並設して膜モジュールＭを構成したものであってもよい。
【００８６】
上記実施形態において、膜エレメント２０…の一端面に設けられた筒状の接続部２０２に対して、奇数群用配管５１又は偶数群用配管５６を接続し、濾過時の処理液Ｗ’の吸引と、濾過膜２０１のクリーニング時の処理液Ｗ’の供給を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、膜エレメント２０…に二つの接続部２０２を設けるとともに、濾過された処理液Ｗ’の吸引用の配管と、濾過膜２０１のクリーニングの際の処理液Ｗ’の供給を行う配管とを独立して設け、これらを各接続部２０２に接続するようにしてもよい。この場合、濾過膜２０１のクリーニング用の処理液Ｗ’の供給を行う配管を集合させた上で主配管３０２に接続されることになるが、この場合においても、奇数群用配管５１及び偶数群用配管５６のそれぞれ二方弁を設けたり、三方弁を介してこれらを合流させて主配管３０２に接続したりして、流路の開閉や切り換えによって奇数膜エレメント群Ｏｎと偶数膜エレメント群Ｅｎとを交互にクリーニングするようにしてもよい。
【００８７】
上記実施形態において、両面に濾過膜２０１，２０１が積層されたプレート状のエレメント本体２００の一端面に筒状の接続部２０２が設けられた膜エレメント２０…を採用したが、これに限定されるものではなく、膜エレメント２０…は、例えば、図７に示す如く、両面に濾過膜２０１，２０１が積層される平面視矩形状をなすプレート状のエレメント本体２００の濾過膜２０１，２０１の積層領域外にある対角位置に、両面に貫通した一対の流路形成穴２３０ａ，２３０ｂが形成されるとともに、一方の流通形成穴２３０ａに連通し、且つ濾過膜２０１，２０１の積層領域内で両面に貫通した貫通穴２３１が形成され、エレメント本体２００の一方又は両方の面に一対の流路形成穴２３０ａ，２３０ｂと連通する筒体２３２，２３２を突設されたものであってもよい。このようにすれば、複数の膜エレメント２０…を並設する際に、隣り合う膜エレメント２０…をエレメント本体２００の面に沿って１８０°回転させて、一方の膜エレメント２０…の一方の流路形成穴２３０ａと他方の膜エレメント２０…の他方の流路形成穴２３０ｂとを筒体２３２を介して連通させるとともに、一方の膜エレメント２０…の他方の流路形成穴２３０ｂと他方の膜エレメント２０…の一方の流路形成穴２３０ａとを筒体２３２を介して連通させるように配置することで、並設（積層）された複数の膜エレメント２０…に跨って二つの流路が形成される。
【００８８】
そして、各膜エレメント２０…の一方の流路形成穴２３０ａが、濾過膜２０１，２０１の積層流域内で両面に貫通した貫通穴２３１と連通しているため、一方の流路は、複数の膜エレメント２０…の並列順の奇数番号の奇数膜エレメント群Ｏｎに流体を供給する経路となり、他方の流路は、複数の膜エレメント２０…の並列順の偶数番号の偶数膜エレメント群Ｅｎに流体を供給する経路となる。従って、二つの流路の一方に一本の奇数群用配管５１を接続し、他方に一本の偶数群用配管５６を接続することで、奇数膜エレメント群Ｏｎと偶数膜エレメント群Ｅｎのそれぞれに独立して流体を供給することができる。この場合、奇数群用配管５１及び偶数群用配管５６のそれぞれに二方弁を設けたり、三方弁を介して奇数群用配管５１及び偶数群用配管５６を合流させて主配管３０２に接続したりすることで、弁の開閉や流路の切り換えで奇数膜エレメント群Ｏｎと偶数膜エレメント群Ｅｎとに交互に流体を供給することができる。なお、上述の如く、エレメント本体２００の対角位置に一対の流路形成穴２３０ａ，２３０ｂを形成した膜エレメント２０…を並設する場合、並列方向における端に位置する膜エレメント２０の流路形成穴２３０ａ，２３０ｂが開放状態になるため、奇数群用配管５１及び偶数群用配管５６を接続しない流路形成穴２３０ａ，２３０ｂをキャップ等で閉塞することは言うまでもない。
【００８９】
そして、筒体２３２をエレメント本体２００の一方の面にのみ設ける場合には、他方の面に筒体２３２の先端が嵌合される凹部を形成することで、隣り合う膜エレメント２０…の位置決めを確実にすることができる。また、筒体２３２をエレメント本体２００の両方の面に設ける場合には、筒体２３２の先端同士が凹凸嵌合できるように構成することで、隣り合う膜エレメント２０…の位置決めを確実にすることができる。また、筒体２３２の突設された対角位置以外の残りの対角位置に、筒体２３２と対応した延出量の凸部２３３を設けることで、その凸部２３３と隣り合う膜エレメント２０…との当接で膜エレメント２０…間の間隔を確実に確保することができる。この場合においても、エレメント本体２００の一方の面に凸部２３３が形成される場合には、他方の面に凸部２３３の先端部が嵌合される凹部を形成し、エレメント本体２００の両方の面に凸部２３３が形成される場合には、凸部２３３の先端同士が凹凸嵌合できるように構成することで、確実な位置決めが達成される。
【００９０】
以上では膜エレメント２０を面に沿って１８０°回転させて積層することにより二つの流路を形成するものについて説明したが、例えば、図８に示すエレメント本体２００を備える膜エレメント２０を採用すれば、該膜エレメント２０（エレメント本体２００）を表裏面が入れ替わる方向に１８０°回転させて積層することでも二つの流路を形成することができる。この図に示す膜エレメント２０（エレメント本体２００）では、とくに水平面に沿って表裏面を入れ替えることで二つの流路を形成することができるため、二つの流路およびその周囲部分を膜エレメント２０の上半分に設けることができる。そのため、二つの流路及びその周囲部分をエレメント本体２００の下半分に設けた場合と比べて、濾過膜２０１から落下する懸濁物質が引っかかることが抑制される。なお、複数の膜エレメント２０間に間隙を形成するには、例えば、エレメント本体２００に筒体２３２を設けずに、膜エレメント２０間にスペーサを介装するようにしてもよい。この場合、スペーサは、流路形成穴２３０ａ，２３０ｂの配置に対応するように介装されることを前提に、隣り合う膜エレメント２０の流路形成穴２３０ａ，２３０ｂ同士を連通させるための貫通穴が設けられる。これにより、膜エレメント２０間に間隙を形成しつつ二つの流路を形成することができる。
【００９１】
上記実施形態において、濾過処理された処理液Ｗ’を各膜エレメント２０…の濾過膜２０１，２０１をクリーニングする流体として用いるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、濾過膜２０１をクリーニングするための流体としての気体を膜エレメント２０…に供給するように構成してもよい。このようにしても、気体の供給圧で濾過膜２０１，２０１に付着したケーク層Ｋを剥離除去することができる。但し、濾過膜２０１，２０１の表面に水分が存在する方がケーク層Ｋの剥離（除去）が円滑となるため、例えば、濾過膜２０１，２０１、或いは、膜エレメント２０…内に水分が残存した状態で気体を供給したり、上記実施形態のように液体を供給したりするように構成することが好ましい。また、上記実施形態において、流体供給用配管系３０及び排液用配管系４０を一体にして併合配管系６０を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、流体供給用配管系３０及び排液用配管系４０をそれぞれ独立した配管系としてもよい。
【００９２】
上記実施形態において、熱板を用いてエレメント本体２００に濾過膜２０１，２０１を加熱溶着させるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、エレメント本体２００に対して濾過膜２０１，２０１を超音波によって溶着させるようにしてもよいし、接着剤を用いて貼着するようにしてもよい。なお、エレメント本体２００に対して濾過膜２０１，２０１を超音波によって溶着する場合、エレメント本体２００の濾過膜２０１，２０１を貼着する領域に微小な突起を多数設けておき、その突起を溶融させることで濾過膜２０１，２０１を貼着することが好ましい。
【００９３】
上記実施形態において、エレメント本体２００と濾過膜２０１，２０１との周縁部同士を貼着するようにしたが、例えば、膜エレメント２０…（濾過膜２０１，２０１の濾過領域）が大きなサイズである場合には、エレメント本体２００と濾過膜２０１，２０１との接合強度を高めるために、外周端部同士を貼着した領域で包囲された領域（包囲領域）を二分する、あるいは、それ以上に分割するように、エレメント本体２００と濾過膜２０１，２０１とを貼着するようにしてもよい。なお、この場合、エレメント本体２００の包囲領域を区画する貼着部分は、外周端部と同様に平滑面とすることが好ましい。
【００９４】
上記実施形態において、エレメント本体２００と濾過膜２０１，２０１との間にメッシュ２０４を介装して膜エレメント２０…を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、流体の流通を促進させるように、エレメント本体２００における濾過膜２０１，２０１と対向する面に第二穴部２０３ｂに繋がる溝を形成したり、エレメント本体２００における濾過膜２０１，２０１と対向する面に複数の凸部を形成したりして膜エレメント２０…を構成してもよい。このようにしても、エレメント本体２００と濾過膜２０１，２０１との間に隙間が形成され、前記メッシュ２０４を介装したのと同様に流体の円滑な流通が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施形態に係る膜分離装置の部分概略斜視図を示す。
【図２】同実施形態に係る膜分離装置の全体概念図を示す。
【図３】同実施形態に係る膜分離装置に採用される膜エレメントの分解斜視図を示す。
【図４】同実施形態に係る膜分離装置の膜エレメントの配列（グループ構成）を説明するための概略図を示す。
【図５】同実施形態に係る膜分離装置の膜エレメントの作動状態の概略断面図であって、（ａ）は、奇数膜エレメント群の膜エレメントの濾過膜から懸濁物質を除去している状態を示し、（ｂ）は、偶数膜エレメント群の膜エレメントの濾過膜から懸濁物質を除去している状態を示す。
【図６】本発明の他実施形態に係る膜分離装置の膜エレメントの配列（グループ構成）を説明するための概略図を示す。
【図７】本発明の別の実施形態に係る膜分離装置の膜エレメントの分解斜視図を示す。
【図８】本発明のさらに別の実施形態に係る膜分離装置の膜エレメントを構成するエレメント本体の説明図であって、（ａ）は、エレメント本体の表面側を示し、（ｂ）は、エレメント本体の裏面側を示している。
【符号の説明】
【００９６】
１…膜分離装置、１０…濾過槽、２０…膜エレメント、３０…流体供給用配管系、４０…排液用配管系、５０…接続配管系、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…奇数配管系、５１…奇数群用配管、５２…分岐配管、５５ａ，５５ｂ，５５ｃ…偶数配管系、５６…偶数群用配管、５７…分岐配管、６０…併合配管系、７０…ウインチ（引上手段）、７１…索条、７２…フック（連結手段）、８０…回収手段、８１…トレー、８２…コンテナ、１００…液中ポンプ、１０１…撹拌装置、２００…エレメント本体、２０１…濾過膜、２０２…接続部、２０３…流通路、２０３ａ…第一穴部、２０３ｂ…第二穴部、２０４…メッシュ、２３０ａ，２３０ｂ…流路形成穴、２３１…貫通穴、２３２…筒体、２３３…凸部、２５０…エレメントラック、２５１…上部フレーム、２５２…下部フレーム、２５３…支柱、２５４…ブラケット、２５１ａ，２５１ａ…横梁、３００…圧送ポンプ、３０１…供給配管、３０２…主配管、４００…真空ポンプ、４０１…真空槽、４０２…吸引用配管、４０３…リターン配管、４１０…枝配管、４１１…配管、４１２…配管、Ｅｎ…偶数膜エレメント群、Ｆ…フレキシブルコンテナ（フレコンバッグ）、Ｋ…ケーク層（懸濁物質）、ＬＧ…液位センサ、Ｍ…膜モジュール、Ｏｎ…奇数膜エレメント群、Ｐ，Ｐ’，Ｐ’’…配管、ＰＧ…圧力計、Ｒａ…第一流路、Ｒｂ…第二流路、Ｔ…液槽、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３…単位ユニット、Ｖ…三方弁、Ｖ１…第一弁、Ｖ２…第二弁、Ｖ３…第三弁、Ｖ４…第四弁、Ｖ５…第五弁、Ｖ６…第六弁、Ｖ７…第七弁、ＶＲ…圧力開放弁、Ｗ…被処理液、Ｗ’…処理液
【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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