(57)【要約】【課題】モジュール内の液体の分布を損なうことなく、モジュール内の気体の分布を最適化することのできる加圧液体処理モジュール用エアレーションディフューザ及びその運転方法を提供する。【解決手段】加圧液体処理モジュール用エアレーションディフューザ（１２）は、気体通路（３２）と、気体通路から流体的に分離された液体通路（５０）と、を有する基部を含む。液体は、ディフューザの基部の液体通路内へ注入可能である。液体は、ディフューザの基部を通ってモジュール内へ流入し、モジュール内の濾過膜によって濾過される。気体は、ディフューザの基部の気体通路内へ注入可能である。気体は、液体とは別々にディフューザの基部を通って流れ、モジュール内の濾過膜を曝気する。更に、１つ以上のディフューザを含むモジュール及び濾過方法が開示される。【選択図】図３
2015522412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧液体処理モジュール用エアレーションディフューザであって、
気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、を有する基部を備え、
液体は、前記基部の前記液体通路内へ注入可能であり、前記液体は、前記基部を通って前記モジュール内へ流入し、前記モジュール内の少なくとも１つの濾過膜によって濾過され、
気体は、前記基部の前記気体通路内へ注入可能であり、前記気体は、前記基部を通って流れ、前記モジュール内の前記少なくとも１つの濾過膜を曝気するエアレーションディフューザ。
【請求項２】
前記基部は、中央ハブと、前記ハブから半径方向外方に延在する少なくとも２つのチャネルと、を更に備え、各チャネルは、前記気体通路と流体連通し、前記液体通路から流体的に分離され、各チャネルは、少なくとも１つの開口を有し、
気体は、前記基部の前記気体通路内へ注入可能であり、前記気体は、前記チャネルを通って流れ、前記少なくとも１つの開口を通して前記ディフューザの外部へ流出し、前記モジュール内の前記少なくとも１つの濾過膜を曝気する請求項１に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項３】
前記基部は、前記少なくとも２つのチャネルの周囲に延在し、前記少なくとも２つのチャネルと流体連通する周辺部材を更に備え、前記周辺部材は、少なくとも１つの開口を有し、前記モジュール内の前記少なくとも１つの濾過膜を曝気する請求項２に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項４】
各チャネルは、複数の互いに離間した穴を含む請求項２に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項５】
前記液体通路の断面積は、前記気体通路の断面積よりも大きい請求項１に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項６】
気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、を含むアダプタを更に備え、前記アダプタは、前記アダプタの前記気体通路が前記基部の前記気体通路と流体連通し、前記アダプタの前記液体通路が前記基部の前記液体通路と流体連通するように、前記基部に選択的に取り付け可能である請求項１に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項７】
前記基部の少なくとも一部及び前記アダプタの少なくとも一部を少なくとも部分的に包囲する接続部材を更に備え、前記接続部材は、濾過された液体がそこを通って前記モジュールから抜け出る流体出口を有する請求項６に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項８】
加圧液体処理モジュールと少なくとも１つのエアレーションディフューザとの組み合わせであって、
第１の端部と、反対側の第２の端部と、を有する外側シェルを含む加圧液体処理モジュールであって、前記外側シェルの長手軸は、前記第１の端部から前記第２の端部へ延在し、前記外側シェルは、その内部に複数の濾過膜を包囲し、各濾過膜は、前記長手軸に略平行に延在する加圧液体処理モジュールと、
前記モジュールの前記第１の端部に取り付けられる第１のエアレーションディフューザであって、気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、を有する基部を含む第１のエアレーションディフューザと、
を備え、
液体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部の前記液体通路内へ注入可能であり、前記液体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部を通って前記モジュール内へ流入し、前記複数の濾過膜によって濾過され、
気体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部の前記気体通路内へ注入可能であり、前記気体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部を通って前記モジュール内へ流入し、前記複数の濾過膜を曝気する組み合わせ。
【請求項９】
前記第１のエアレーションディフューザの前記基部は、中央ハブと、前記ハブから半径方向外方に延在する少なくとも２つのチャネルと、を含み、各チャネルは、前記気体通路と流体連通し、前記液体通路から流体的に分離され、各チャネルは、少なくとも１つの開口を有する請求項８に記載の組み合わせ。
【請求項１０】
前記第１のエアレーションディフューザは、気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、を有するアダプタを更に含み、前記アダプタは、前記アダプタの前記気体通路が前記基部の前記気体通路と流体連通し、前記アダプタの前記液体通路が前記基部の前記液体通路と流体連通するように、前記基部に選択的に取り付け可能である請求項８に記載の組み合わせ。
【請求項１１】
前記モジュールの前記第２の端部に取り付けられる第２のエアレーションディフューザを更に備え、前記第２のエアレーションディフューザは、気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、中央ハブと、前記ハブから半径方向外方に延在する少なくとも２つのチャネルと、を有する基部を含み、各チャネルは、前記気体通路と流体連通し、前記液体通路から流体的に分離され、各チャネルは、少なくとも１つの開口を有し、
気体は、前記第２のエアレーションディフューザの前記気体通路内へ注入可能であり、前記気体は、前記第２のエアレーションディフューザの前記チャネルを通って流れ、前記少なくとも１つの開口を通して前記第２のエアレーションディフューザの外部へ流出し、前記複数の濾過膜を曝気する請求項８に記載の組み合わせ。
【請求項１２】
前記モジュールが第１の構成とされている場合、気体は、前記第１のエアレーションディフューザを通って前記モジュール内へ注入され、前記モジュールが第２の構成とされている場合、気体は、前記第２のエアレーションディフューザを通って前記モジュール内へ注入され、前記第２の構成は、前記第１の構成に対して反転されている請求項１１に記載の組み合わせ。
【請求項１３】
濾過された液体は、前記モジュールの両端において前記モジュールから抜け出る請求項１１に記載の組み合わせ。
【請求項１４】
加圧液体処理モジュールの運転方法であって、
加圧液体処理モジュールに取り付けられたディフューザの液体通路内へ液体を注入し、液体が前記ディフューザを通って前記モジュール内へ移動し前記モジュール内の少なくとも１つの濾過膜に接触するようにすることと、
濾過された液体が前記モジュールから抜け出ることを可能にすることと、
前記ディフューザの前記液体通路内への液体の注入を少なくとも一時的に停止することと、
濾過された液体が前記モジュールから抜け出ることを少なくとも一時的に停止することと、
前記ディフューザの気体通路内へ気体を注入することと、
を含み、
前記気体通路は、前記液体通路から流体的に分離され、前記気体は、前記ディフューザの前記気体通路を通って前記モジュール内へ移動し、前記少なくとも１つの濾過膜に接触して前記少なくとも１つの濾過膜を洗浄する方法。
【請求項１５】
前記モジュール内の気体が前記モジュールから抜け出ることを可能にすることを更に含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
気体が前記モジュールから抜け出ることを少なくとも一時的に停止することと、
前記少なくとも１つの濾過膜から除去された少なくとも一部の粒子状物質を前記モジュールから排出することと、
を更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも一部の粒子状物質の前記モジュールからの排出を少なくとも一時的に停止することと、
前記モジュール内の気体が前記モジュールから抜け出ることを可能にすることと、
前記ディフューザの前記液体通路内へ液体を注入することと、
を更に含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ディフューザの前記液体通路内への液体の前記注入を少なくとも一時的に停止することと、
気体が前記モジュールから抜け出ることを少なくとも一時的に停止することと、
前記少なくとも１つの濾過膜から除去された少なくとも一部の粒子状物質を前記モジュールから排出することと、
を更に含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも一部の粒子状物質の前記モジュールからの排出を少なくとも一時的に停止することと、
前記ディフューザの前記気体通路内への気体の前記注入を少なくとも一時的に停止することと、
前記モジュール内の気体が前記モジュールから抜け出ることを可能にすることと、
前記ディフューザの前記液体通路内へ液体を注入することと、
を更に含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
気体が前記モジュールから抜け出ることを少なくとも一時的に停止することと、
濾過された液体が前記モジュールから抜け出ることを可能にすることと、
を更に含む請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年７月１３日に出願された「加圧モジュール用エアレーションディフューザ」と題する米国仮特許出願第６１／６７１，２７４号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般に、加圧液体処理モジュール内の濾過膜の気体洗浄を可能にする加圧液体処理モジュール用のエアレーションディフューザ（通気拡散器）を対象とする。
【背景技術】
【０００３】
海水、廃水及び表層水などの様々な種類の液体を濾過などによって処理するため、典型的には、モジュール内で繊維膜（「濾過膜」）が使用され、液体から浮遊固形物及び不純物を分離する。経時的に、不純物は、濾過膜の供給側、即ち外表面上に堆積することにより、濾過膜を少なくとも部分的に閉塞させるなどして汚損してしまう。堆積した不純物は、濾過に対する抵抗を増加させ、運転圧力を増加させることによって、或いは生産量を減少させることによって、濾過膜の作用に悪影響を及ぼすため、そのような堆積した不純物は、望ましくない。
【０００４】
不純物の堆積、即ち濾過膜の汚損は、典型的には、濾過膜を物理的に清掃することによって制御される。一般的に、ある期間液体から不純物を濾過した後、物理的清浄が行われ、濾過と清浄の工程が繰り返される。物理的清浄には、逆洗が挙げられ、逆洗は、濾過路を逆流する方向に液体を圧送して濾過膜を通すことによって生じる。フォワードフラッシングとして知られる他の種類の物理的清浄は、液体が濾過膜の供給側に対して接線方向に圧送される時に生じる。フォワードフラッシング中は、濾過は生じず、不純物は、せん断力によって除去される。更に他の種類の物理的清浄は、空気洗浄であり、空気洗浄は、濾過膜の供給側に沿って気体を発泡させ、振動を生じ、これにより不純物を振り放して、膜表面にせん断力を伴う局所的な渦を形成することによって生じる。
【０００５】
濾過膜を空気洗浄するために、従来の先行技術のシステムは、単一の共通の入口からモジュール内に向かって気体（例えば空気）と液体（例えば水）を注入する。特に、先行技術は、モジュールの底部における同一の開口内又は一組の開口内に向かって供給水及び空気を注入する。かかる先行技術は、濾過膜に対する曝気（通気、エアレーション）を行うこと及び曝気を維持することにおいては効果的であり得るが、かかる構成は、気体洗浄効率を必ずしも最適化するものではなく、気体洗浄効率は最適化することが望ましい。
【０００６】
特に、濾過のためにモジュールに供給水を導入するための設計の検討事項は、洗浄のためにモジュールに空気を導入するための設計の検討事項とは異なる。供給水用の開口（単数又は複数）は、モジュールから効率的な排出（排水、水抜き）を可能にするように十分に大きくなければならない。しかしながら、開口（単数又は複数）が大き過ぎると、大半の空気は、開口の一部又は一部の開口のみを通って抜けてしまい、モジュール全体に均一に分配されなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、モジュール内の液体（例えば、供給水）の分布を損なうことなく、モジュール内の気体（例えば、空気）の分布を最適化することが望ましい。特に、流体的に分離され且つ区別された、モジュール内に向かう気体及び液体の開口、即ち通路を設け、気体及び液体の分布を最適化することが望ましい。本発明は、上記目的を達成する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
簡潔に述べれば、本発明の一態様は、気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、を有する基部を含む加圧液体処理モジュール用エアレーションディフューザに関する。液体は、前記ディフューザの前記基部の前記液体通路内へ注入可能である。液体は、前記ディフューザの前記基部を通って前記モジュール内へ流入し、前記モジュール内の濾過膜（単数又は複数）によって濾過される。気体は、前記ディフューザの前記基部の前記気体通路内へ注入可能である。気体は、前記ディフューザの前記基部を通って流れ、前記モジュール内の前記濾過膜（単数又は複数）を曝気する。
【０００９】
本発明の他の態様は、加圧液体処理モジュールと少なくとも１つのエアレーションディフューザとの組み合わせに関する。この加圧液体処理モジュールは、第１の端部と、反対側の第２の端部と、を有する外側シェルを含む。前記外側シェルの長手軸は、前記第１の端部から前記第２の端部へ延在する。前記外側シェルは、その内部に複数の濾過膜を包囲する。各濾過膜は、前記長手軸に略平行に延在する。第１のエアレーションディフューザは、前記モジュールの前記第１の端部に取り付けられる。第１のエアレーションディフューザは、気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、を有する基部を含む。液体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部の前記液体通路内へ注入可能である。液体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部を通って前記モジュール内へ流入し、前記複数の濾過膜によって濾過される。気体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部の前記気体通路内へ注入可能である。気体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部を通って前記モジュール内へ流入し、前記複数の濾過膜を曝気する。
【００１０】
更に他の態様において、本発明は、加圧液体処理モジュールに取り付けられたディフューザの液体通路内へ液体を注入し、液体が前記ディフューザを通って前記モジュール内へ移動し前記モジュール内の濾過膜（単数又は複数）に接触するようにすることを含む加圧液体処理モジュールの運転（操作、作動）方法に関する。前記方法は、濾過された液体が前記モジュールから抜け出ることを可能にすることと、前記ディフューザの前記液体通路内への液体の注入を少なくとも一時的に停止することと、濾過された液体が前記モジュールから抜け出ることを少なくとも一時的に停止すること、とを含む。前記方法は、前記ディフューザの気体通路内へ気体を注入することを更に含む。前記気体通路は、前記液体通路から流体的に分離される。気体は、前記ディフューザの前記気体通路を通って前記モジュール内へ移動し、前記濾過膜に接触して前記濾過膜を洗浄する。
【００１１】
本発明の上記概要及び以下の詳細な記述は、添付の図面と併せて読まれるとき、よりよく理解される。本発明を説明するために、図面には、現時点で好適な実施形態が示される。しかし、当然のことながら、本発明は、図示に正確な配置及び手段に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る加圧液体処理モジュールの側面図であり、モジュールを通過する気体及び液体の流れを特定するために、特定の入口、出口及び弁が示されている。図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る第２のエアレーションディフューザの少なくとも一部を拡大した底部の斜視図である。図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る第１のエアレーションディフューザの少なくとも一部を拡大した上部の斜視図である。
【図２】図２は、図１のモジュールの一部と、図１Ｂの第１のエアレーションディフューザとを拡大した部分的な断面の立面図であり、分かり易いように、モジュール内のいくつかの濾過膜が省略されている。
【図３】図３は、図１Ｂの第１のエアレーションディフューザを拡大した断面の立面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る第１のエアレーションディフューザの少なくとも一部の上部の斜視図である。
【図５】図５は、図４の第１のエアレーションディフューザのアダプタの側面図である。
【図６】図６は、図５のアダプタの底部の平面図である。
【図７】図７は、図４の第１のエアレーションディフューザの基部の底部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の記述では、専ら便宜上、特定の用語が使用されるが、限定するものではない。「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」及び「頂部（ｔｏｐ）」という表現は、参照する図面上の方向を指定する。「内方（ｉｎｗａｒｄｌｙ）」及び「外方（ｏｕｔｗａｒｄｌｙ）」という表現は、夫々、本発明に従って、装置及び装置の指定部分の幾何学的中心へ向かう方向とそこから離れる方向を指す。本書において特に明記されない限り、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「前記（ｔｈｅ）」という表現は、１つの要素に限定されず、代わりに、「少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」を意味するものと解釈されるものとする。上述の用語は、上記表現、それらの派生語、及び類似の意味を示す表現を含む。
【００１４】
図面を詳細に参照すると、いくつかの図面を通して類似の番号は類似の要素（部材）を指し示すが、図１〜図３は、本発明の第１の実施形態に従い、一般に参照番号１０で示される加圧液体処理モジュールと、１つ以上のエアレーションディフューザ１２、１４と、を示す。特に、図１Ｂは、第１の実施形態に従い、一般に参照番号１２で示される第１のエアレーションディフューザ、即ち下部エアレーションディフューザの少なくとも一部を示し、図１Ａは、第１の実施形態に従い、一般に参照番号１４で示される第２のエアレーションディフューザ、即ち上部エアレーションディフューザの少なくとも一部を示す。モジュール１０とエアレーションディフューザ１２、１４とは、水などの液体の加圧濾過装置又はその他の方法による処理装置を形成するように組み合わせることが好ましい。パイプ（配管）、ポンプ及び／又はその他の構成要素（図示せず）が、エアレーションディフューザ１２、１４を介して、モジュール１０の周囲に組み立てられ且つ／或いはモジュール１０に動作可能なように接続されることが好ましい。
【００１５】
図１を参照すると、モジュール１０は、第１の端部１８、即ち下端１８と、反対側の第２の端部２０、即ち上端２０と、を有する外側シェル１６を含む。外側シェル１６の長手軸Ａは、第１の端部１８から第２の端部２０に延在する。外側シェル１６は、略円筒形の外周側壁２２を有し、高分子材料で形成されることが好ましい。しかしながら、モジュール１０は、かかる形状及び／又は材料に限定されず、モジュール１０は、本書に記述される機能性を可能にする任意の形状に又は任意の材料から形成されることができる。モジュール１０は、長手軸Ａに沿って測定される高さが数フィートであることが好ましいが、モジュール１０は、本書に記述される機能性を可能にする望ましい任意の高さを有することができる。モジュール１０は、コロイド状物質などの比較的小さな粒子状物質を濾過するように、ナノ濾過モジュール、精密濾過モジュール又は限外濾過モジュールとすることができる。
【００１６】
図２を参照すると、モジュール１０の外側シェル１６は、内部に複数の濾過膜２４を少なくとも部分的に包囲する。図２は、周囲構造及び／又は介在構造を明確にするために、一部の濾過膜２４のみを示す。しかしながら、モジュール１０内には、多数の濾過膜２４が、略高密度に、即ちぎっしりと詰め込まれた状態であるが、互いに少なくとも僅かに離間した状態で収容されていることが好ましい。各濾過膜２４は、略筒形状であり、高分子材料で形成されることが好ましい。各濾過膜２４が中空糸であり得るように、各濾過膜２４は繊維性材料で形成されてもよい。各濾過膜２４は、長手軸Ａに略平行に延在することが好ましい。各濾過膜２４の両端は、モジュール１０の端部１８、２０の少なくとも一方、より好ましくは両方に近接する埋め込み部２６（即ち、接着剤）によってモジュール１０内の所定の位置に固定され且つ／或いは各エアレーションディフューザ１２、１４の一部に固定されることが好ましい。各濾過膜２４は、少なくとも一部の液体が、長手軸Ａに対して略平行又は垂直に各濾過膜２４内を流れることができるように（図２の矢印を参照）、少なくとも部分的に中空であることが好ましい。
【００１７】
図１及び図１Ｂ〜図３を参照すると、第１のエアレーションディフューザ１２は、モジュール１０の第１の端部１８に且つ／或いは第１の端部１８の内部に固定的に取り付けられることが好ましい。第１のエアレーションディフューザ１２は、モジュール１０に取り外し不能に取り付けられても、モジュール１０に取り外し可能に取り付けられてもよい。或いは、第１のエアレーションディフューザ１２は、モジュール１０の第１の端部１８の少なくとも一部と一体的及び一元的に（単一部品として）形成され且つ／或いはモジュール１０の第１の端部１８の少なくとも一部の内部に一体的及び一元的に形成されてもよい。第１のエアレーションディフューザ１２は、基部２８と、アダプタ３０と、を含むことが好ましい。第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８は、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０に固定的に取り付けられることが好ましい。第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８は、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０に取り外し不能又は取り外し可能に（例えば、螺合によって）取り付けられてよい。或いは、第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８は、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０と一体的及び一元的に形成されてもよい。アダプタ３０は、略円筒形状を有することが好ましく、基部２８は、以下に詳述するように、車輪形状（例えば、ハブアンドスポーク）を有することが好ましい。しかしながら、第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８及びアダプタ３０は、上記の形状及び／又は構成に限定されない。
【００１８】
図３を参照すると、第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８は、気体通路３２と、液体通路３４と、を含むことが好ましい。第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８の気体通路３２は、第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８の液体通路３４から流体的に分離されている。言い換えれば、気体通路３２は、液体通路３４とは別体である（分離され区別されている）。基部２８の液体通路３４の、例えば第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８の上方及び／又は下方における断面積は、気体通路３２の対応する断面積よりも大きいことが好ましい。液体通路３４の断面積は、液体通路３４中の摩擦圧力損失を最小にするために比較的大きいことが望ましい。
【００１９】
図１及び図２を参照すると、第１のエアレーションディフューザ１２は、基部２８の少なくとも一部とアダプタ３０の少なくとも一部とを包囲する接続部材３１を含むことが好ましい。接続部材３１は、略凹面形状を有することが好ましく、アダプタ３０は、接続部材３１の中央開口３１ａに挿通されることができる。接続部材３１は、基部２８及びアダプタ３０と一体的及び一元的に形成されてもよく、或いは、接続部材３１は、基部２８及びアダプタ３０に対して取り外し可能に取り付けられてもよい。接続部材３１は、流体出口３６を含むことが好ましく、流体出口３６によって、濾過などによって処理された液体が、モジュール１０を通過又はモジュール１０内を循環した後に、第１のエアレーションディフューザ１２を通ってモジュール１０から抜け出ることができる（図２参照）。第１の実施形態では、流体出口３６の長手軸Ａに略垂直な断面は、少なくとも略円形であり、その断面積は、基部２８の気体通路３２及び液体通路３４の断面積よりも大きいことが好ましい。しかしながら、流体出口３６は、上記の大きさ、形状及び／又は構成に限定されない。
【００２０】
図１Ｂ及び図３を参照すると、第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８は、中央ハブ３８と、ハブ３８から半径方向外方に延在する少なくとも２つのチャネル４０と、を含むことが好ましい。より具体的には、第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８は、ハブ３８から半径方向外方に延在する少なくとも２つの、好ましくは４つの等距離に離間したチャネル４０を含む。各チャネル４０は、基部２８の気体通路３２と流体連通し、基部２８の液体通路３４からは流体的に分離されている。各チャネル４０は、１つ以上の互いに離間した開口４２を有する。図１Ｂ及び図３に示すように、各開口４２は、三角形のスパイクによって形成されることができるが、本発明はそれに限定されない。周辺（円周）部材４４が、各チャネル４０の周囲に延在し、各チャネル４０と流体連通していることが好ましい。周辺部材４４は、略円形を有するように示されているが、本発明はそれに限定されない。各チャネル４０と同様に、周辺部材４４は、１つ以上の互いに離間した開口４６を有し、以下に詳述するように、それを通して気体を通過させてモジュール１０内の濾過膜２４を曝気（通気、エアレーション）することを可能とすることが好ましい。
【００２１】
図１Ｂ〜図３を再度参照すると、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０は、気体通路４８と、気体通路４８から流体的に分離された液体通路５０と、を含むことが好ましい。図３に示すように、アダプタ３０の気体通路４８は、半径方向内方に液体通路５０内へ延在する内壁９０によって液体通路５０から分離されることが好ましい。第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０は、アダプタ３０の気体通路４８が基部２８の気体通路３２と流体連通し、アダプタ３０の液体通路５０が基部２８の液体通路３４と流体連通するように、第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８に対して選択的に取り付け可能であることが好ましい。図１Ｂ〜図３に示すように、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０は、気体入口開口５２と、液体入口開口５４と、を含むことが好ましい。気体入口開口５２は、アダプタ３０の側壁上及び／又はアダプタ３０の側壁内に配置されることが好ましく、液体入口開口５４は、アダプタ３０の底壁上及び／又はアダプタ３０の底壁内に配置されることが好ましい。図３に示すように、気体入口開口５２は、螺子を切られてもよい。
【００２２】
動作時に、供給液は、液体入口開口５４を通して第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０の液体通路５０内へ注入可能である。液体は、基部２８の液体通路３４内へ流入し又は注入され、液体通路３４を通ってモジュール１０内へ流入し、複数の濾過膜２４によって濾過される。濾過対象の供給液は、濾過膜２４に浸透し、濾過された液体は、その中を上方及び／又は下方に向かって流れる。同様に、気体は、気体入口開口５２を通してアダプタ３０の気体通路４８内へ流入又は注入可能である。気体は、基部２８の気体通路３２内へ流入し又は注入され、気体通路３２を通って（例えば、１つ以上の開口４２、４６を通って）モジュール１０内へ流入し、複数の濾過膜２４の外側の表面を曝気する。特に、気体は、開口４２、４６を通って第１のエアレーション部材１２から抜け出て濾過膜２４の外表面に接触する。
【００２３】
図１及び図１Ａを参照すると、第２のエアレーションディフューザ１４は、モジュール１０の第２の端部２０に且つ／或いは第２の端部２０の内部に固定的に取り付けられる。第２のエアレーションディフューザ１４は、モジュール１０に取り外し不能に取り付けられてもよいし、モジュール１０に取り外し可能に取り付けられてもよい。或いは、第２のエアレーションディフューザ１４は、モジュール１０の第２の端部２０の少なくとも一部と一体的及び一元的に形成され且つ／或いはモジュール１０の第２の端部２０の少なくとも一部の内部に一体的及び一元的に形成されてもよい。第２のエアレーションディフューザ１４は、上記に詳述した第１のエアレーションディフューザの基部２８と少なくとも概して類似の基部５６を含むことが好ましい。例えば、第２のエアレーションディフューザ１４の基部５６は、気体通路（図示しないが、上記に詳述した気体通路３２を参照）と、気体通路から流体的に分離された液体通路（図示しないが、上記に詳述した液体通路３４を参照）と、中央ハブ５８と、ハブ５８から半径方向外方に延在する少なくとも２つのチャネル６０と、を含むことが好ましい。各チャネル６０は、気体通路と流体連通しており、基部５６の液体通路からは流体的に分離されている。各チャネル６０は、気体を通過させることができる１つ以上の互いに離間した開口６２を有する。周辺部材６４が、各チャネル６０の周囲に延在し、各チャネル６０と流体連通していることが好ましい。
【００２４】
図１に示すように、第２のエアレーションディフューザ１４は、アダプタ５７及び接続部材５９を含むことが好ましく、アダプタ５７及び接続部材５９は、第１のエアレーションディフューザ１４のアダプタ３０及び接続部材３１に概して類似していることが好ましい。接続部材５９は、流体出口３７を含むことが好ましく、流体出口３７によって、濾過などによって処理された液体が、モジュール１０を通過又はモジュール１０内を循環した後に、モジュール１０から抜け出ることができる。２つの離間した流体出口３６、３７の組み合わせによって、濾液、即ち濾過などによって処理された液体は、モジュール１０の両端１８、２０においてモジュール１０から抜け出ることができる。第１の実施形態では、流体出口３７の長手軸Ａに略垂直な断面は、少なくとも略円形であることが好ましい。しかしながら、第２のエアレーションディフューザの流体出口３７は、上記の形状及び／又は構成に限定されない。第１の実施形態では、第２のエアレーションディフューザ１４の基部５６は、第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８と同一である。
【００２５】
モジュール１０は、第１の構成（配置）（図１を参照）と、第１の構成に対して少なくとも略反転された第２の構成（配置）と、を有する、且つ／或いは、第１の構成及び第２の構成において動作可能であることが好ましい。モジュール１０が第１の構成とされている場合、気体は第１のエアレーションディフューザ１２を通してモジュール１０内へ流入又は注入可能であり、モジュール１０が第２の構成とされている場合、気体は第２のエアレーションディフューザ１４を通してモジュール１０内へ流入又は注入可能である。第２の構成における動作時に、気体は、第２のエアレーションディフューザ１４の基部５６の気体通路内へ流入し又は注入される。第２の構成では、気体は、基部５６の気体通路からチャネル６０に向けて且つチャネル６０を通って流入し又は注入され、そして開口６２を通って第２のエアレーションディフューザ１４の外部に出てモジュール１０内へ流入し又は注入され、複数の濾過膜２４を曝気する。第１及び第２の構成のいずれか又は両方において動作する能力により、モジュール１０内の濾過膜２４がより容易に及び／又はより素早く曝気されることが可能になる。
【００２６】
以下に詳述するが、図１に示すように、液体及び気体は、複数の弁のうちの１つの動作によって、モジュール１０内へ注入され、モジュール１０から抜け出られるようにすることが好ましい。液体は、モジュール１０内へ注入されて、濾過などによって処理されることが好ましい。気体は、モジュール１０内へ注入されて、モジュール１０内の濾過膜２４を清浄することが好ましい。以下に詳述されるように、液体及び気体は、連続的に（即ち続けて）又は並行して（即ち同時に）モジュール１０内へ注入されることができる。
【００２７】
モジュール１０の運転方法は、好ましくはモジュール１０に接続されるか又はモジュール１０と関連する供給弁（給水弁）６６（図１を参照）を開くことによって、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０の液体通路５０内へ液体を注入すること（ステップ１）を含むことが好ましい。供給弁６６は、図１では開かれた状態で示されている。液体は、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０の液体通路５０から、第１のエアレーションディフューザ１２の基部２８の液体通路３４内へ移動し且つこれを通って移動し、その後モジュール１０内へ移動して、モジュール１０内の濾過膜２４に接触することが好ましい。濾過対象の液体をモジュール１０内へ注入している間は、ガス弁６８、排出弁（排水弁、水抜き弁）７０及びガス抜き弁（排気弁）７２は全て、図１に示すように、少なくとも初めは閉じられていることが好ましい。しかしながら、濾液弁７４は、図１に示すように、少なくとも初めは開かれていることが好ましい。濾液弁７４は、流体出口３６、３７の両方に動作可能なように接続されることが好ましい。液体が濾過膜２４に接触し、濾過などによって処理された後、濾過された液体は、流体出口３６、３７の一方又は両方を通過することによってモジュール１０から抜け出る（ステップ２）。ステップ１及びステップ２は、連続的に又は並行して行われることができる。
【００２８】
上記のステップ１及びステップ２の間、粒子状物質は、濾過膜２４上及び／又は濾過膜２４の内部、並びにモジュール１０の内部に堆積する傾向にある。液体を効果的且つ効率的に濾過し続けるために、粒子状物質は濾過膜２４及びモジュール１０の内部から除去されるべきである。そうするために、第１のエアレーションディフューザ１２の液体通路３４、５０内への液体の注入は、少なくとも一時的に停止されることが好ましい（ステップ３）。これは、供給弁６６を閉じることで行われることができる。加えて、濾過された液体も、モジュール１０から抜け出るのを少なくとも一時的に停止されることが好ましく（ステップ４）、これは、単に濾過された液体の全てが液体出口３６、３７を通ってモジュール１０から排出されるようにすることによって、又は濾液弁７４を閉じることによって達成されることができる。ステップ３及びステップ４は、連続的に又は並行して行われることができる。
【００２９】
次に、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０の気体通路４８内へ気体が注入されることが好ましい（ステップ５）。これは、ガス弁６８を開くことによって達成されることができる。気体は、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ４０の気体通路４８から、基部２８の気体通路３２内へ移動し且つこれを通って移動し、その後モジュール１０内へ移動し、モジュール１０内の濾過膜２４と接触して、濾過膜２４を洗浄することが好ましい。また、気体は、ガス抜き弁７２を開くことによって、モジュール１０から抜け出ることが少なくとも一時的に可能とされることが好ましい（ステップ６）。気体は、基本的に、濾過膜２４の表面から粒子状物質を解放する（剥がす）ことによって、濾過膜２４及びモジュール１０の内部を清浄することを補助する。ステップ５及びステップ６は、連続的に又は並行して行われることができる。
【００３０】
次に、気体は、モジュール１０から抜け出ることを少なくとも一時的に防止されることが好ましい（ステップ７）。これは、ガス抜き弁７２を閉じることによって行われることができる。次に、モジュール１０内への気体の注入の結果として濾過膜２４から除去された少なくとも一部の粒子状物質は、モジュール１０から流出するなどして抜け出ることが少なくとも一時的に可能とされることが好ましい（ステップ８）。これは、排出弁７０を開くことによって達成されることができる。ステップ７及びステップ８は、並行して行われることが好ましく、一般的に、第１の「空気洗浄及び排出」ステップとみなされる。一方、気体は、ステップ５において上述したように、引き続きモジュール１０内へ注入され、粒子状物質の排出を促進することが好ましい。
【００３１】
次に、粒子状物質の排出は、少なくとも一時的に停止されることが好ましい（ステップ９）。これは、単に全ての粒子状物質がモジュール１０から流出することを可能にすることによって、又は排出弁７０を閉じることによって達成されることができる。モジュール１０内の気体は、モジュール１０から抜け出ることが可能とされることが好ましい（ステップ１０）。これは、ガス抜き弁７２を開くことによって行われることができる。ステップ９及びステップ１０は、並行して行われることが好ましい。液体は、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０の液体通路５０内へ注入されることが好ましく、また第１のエアレーションディフューザ１２の基部３０の液体通路３４内へ流入し且つこれを通って流れ、そしてモジュール１０内へ流入することが好ましい（ステップ１１）。これは、供給弁６６を開くことによって行われることができる。ステップ１１は、ステップ９及びステップ１０と連続的に又は並行して行われることができる。ステップ９〜ステップ１１は、一般的に、「空気洗浄及び再充填」ステップとみなされる。一方、気体は、ステップ５において上述したように、引き続きモジュール１０内へ注入されることが好ましい。
【００３２】
モジュール１０内への液体の注入は、少なくとも一時的に停止されることが好ましい（ステップ１２）。これは、供給弁６６を閉じることによって行われることができる。モジュール１０内の気体は、モジュール１０から抜け出ることが防止されることが好ましい（ステップ１３）。これは、ガス抜き弁７２を閉じることによって行われることができる。ステップ１２及びステップ１３は、並行して行われることが好ましい。モジュール１０内への気体の注入の結果として濾過膜２４から除去された少なくとも一部の粒子状物質は、モジュール１０から流出するなどして抜け出ることが少なくとも一時的に可能とされることが好ましい（ステップ１４）。ステップ１４は、ステップ１２及びステップ１３と連続的に又は並行して行われることができる。ステップ１２〜１４は、一般的に、第２の「空気洗浄及び排出」ステップとみなされる。一方、気体は、ステップ５において上述したように、引き続きモジュール１０内へ注入されることが好ましい。
【００３３】
次に、粒子状物質の排出は、少なくとも一時的に停止されることが好ましい（ステップ１５）。これは、単に全ての粒子状物質がモジュール１０から流出することを可能にすることによって、又は排出弁７０を閉じることによって達成されることができる。モジュール１０内への気体の注入は停止されることが好ましい（ステップ１６）。これは、ガス弁６８を閉じることによって達成されることができる。また、気体は、モジュール１０から抜け出ることが少なくとも一時的に可能とされることが好ましい（ステップ１７）。これは、ガス抜き弁７２を開くことによって達成されることができる。液体は、第１のエアレーションディフューザ１２のアダプタ３０の液体通路５０内へ注入され、そして第１のエアレーションディフューザ１２の基部３０の液体通路３４内へ流入し且つこれを通って流れて、モジュール１０内へ流入することが好ましい（ステップ１８）。これは、供給弁６６を開くことによって行われることができる。ステップ１５、１６、１７及び１８は、並行して行われることが好ましいが、これらのステップのうちの１つ以上のステップが連続的に行われてもよい。ステップ１５〜１８は、一般的に、「再充填」ステップとみなされる。
【００３４】
最後に、モジュール１０内の気体は、モジュール１０から抜け出ることが防止されることが好ましい（ステップ１９）。これは、ガス抜き弁７２を閉じることによって行われることができる。濾過された液体は、モジュール１０から抜け出ることが可能とされることが好ましい（ステップ２０）。これは、濾液弁７４を開くことによって行われることができる。ステップ１９及びステップ２０は並行して行われることが好ましいが、連続的に行われてもよい。上述したステップ１〜２０を繰り返して、液体を濾過などによって処理し、また濾過膜２４を清浄することができる。ステップ１〜２０は、約６分以内で完了することが好ましい。ステップ１〜２０のうちの一部は、必要に応じて省略されてもよく、又は異なる順番で行われてもよい。
【００３５】
図４〜図７は、本発明の第１のエアレーションディフューザ１１２の第２の実施形態を示す。第２の実施形態の参照番号は、百（１００）を加えることによって第１の実施形態の参照番号と区別可能になっているが、特に定める場合を除き、第１の実施形態に示す要素と同一又は類似の要素を示す。アダプタ１３０などの、第２の実施形態の第１のエアレーションディフューザ１１２の少なくとも特定の部分は、上述の第１の実施形態の部分と概して類似している。これらの実施形態間の特定の類似点の記述は、ここでは、簡潔さのため且つ便宜上省略される場合があるが、限定するものではない。
【００３６】
図５及び図６に示すように、第２の実施形態の第１のエアレーションディフューザ１１２のアダプタ１３０は、その垂直な側壁上に気体入口開口１５２と、その底部上に液体入口開口１５４と、を含む。液体入口開口１５４は、アダプタ１３０の液体通路１５０に流体的に接続される。同様に、気体入口開口１５２は、アダプタ１３０の気体通路（図示せず）に流体的に接続される。図６に示すように、アダプタ１３０の気体通路は、液体通路１５０内へ半径方向内方に延在する内壁１９０によって、液体通路１５０から分離されている。
【００３７】
第２の実施形態の顕著な特徴は、図４及び図７に示すように、基部１２８が、周辺部材を含まないことである。それとは反対に、少なくとも１つの、好ましくは複数の互いに離間した放射状チャネル１４０が、中央ハブ１３８から半径方向外方に延在する。第２の実施形態では、第１のエアレーションディフューザ１１２の基部１２８は、８つのチャネル１４０を含む。各チャネル１４０は、気体が第１のエアレーションディフューザ１１２から抜け出ることを可能にする１つ以上の開口１４２を有する。各チャネル１４０の第１の端部、即ち内側端部は、中央ハブ１３８に固定的に取り付けられ、各チャネル１４０の反対側の第２の端部、即ち外側端部は自由端であるなどして他の構造体には接続されていない。図７に示すように、中央ハブ１３８は、基部１２８の気体通路１３２及び液体通路１３４を包囲する。
【００３８】
当業者には当然のことながら、上述の実施形態には、その広い発明の概念から逸脱することなく、変更が加えられることができる。したがって、当然のことながら、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されず、添付の請求項によって規定される本発明の精神及び範囲内での修正を含むこととする。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月12日(2015.3.12)
【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】
加圧液体処理モジュール用エアレーションディフューザであって、
気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、中央ハブと、前記ハブから半径方向外方に延在する少なくとも２つのチャネルと、を有する基部であって、各チャネルは、前記気体通路と流体連通し、前記液体通路から流体的に分離され、各チャネルは、少なくとも１つの開口を有し、前記モジュール内の少なくとも１つの濾過膜を曝気する基部を備え、
液体は、前記基部の前記液体通路内へ注入可能であり、前記液体は、前記基部を通って前記少なくとも１つの濾過膜の片側において前記モジュール内へ流入し、前記モジュール内の前記少なくとも１つの濾過膜によって濾過され、
気体は、前記基部の前記気体通路内へ注入可能であり、前記気体は、前記基部の前記少なくとも２つのチャネルを通って流れ、前記少なくとも２つのチャネルの前記開口を通して前記ディフューザの外部へ流出し、前記モジュール内の前記少なくとも１つの濾過膜の前記片側を曝気するエアレーションディフューザ。
【請求項２】
各チャネルは、複数の互いに離間した開口を含む請求項１に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項３】
気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、を含むアダプタを更に備え、前記アダプタは、前記アダプタの前記気体通路が前記基部の前記気体通路と流体連通し、前記アダプタの前記液体通路が前記基部の前記液体通路と流体連通するように、前記基部に選択的に取り付け可能である請求項１に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項４】
前記基部の少なくとも一部及び前記アダプタの少なくとも一部を少なくとも部分的に包囲する接続部材を更に備え、前記接続部材は、濾過された液体がそこを通って前記モジュールから抜け出る流体出口を有する請求項３に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項５】
前記基部は、前記少なくとも２つのチャネルの周囲に延在し、前記少なくとも２つのチャネルと流体連通する周辺部材を更に備え、前記周辺部材は、少なくとも１つの開口を有し、前記モジュール内の前記少なくとも１つの濾過膜を曝気する請求項１に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項６】
前記周辺部材は、複数の互いに離間した開口を有する請求項５に記載のエアレーションディフューザ。
【請求項７】
加圧液体処理モジュールと少なくとも１つのエアレーションディフューザとの組み合わせであって、
第１の端部と、反対側の第２の端部と、を有する外側シェルを含む加圧液体処理モジュールであって、前記外側シェルの長手軸は、前記第１の端部から前記第２の端部へ延在し、前記外側シェルは、その内部に複数の濾過膜を包囲し、各濾過膜は、前記長手軸に略平行に延在する加圧液体処理モジュールと、
前記モジュールの前記第１の端部に取り付けられる請求項１に記載のエアレーションディフューザである第１のエアレーションディフューザと、
を備え、
液体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部の前記液体通路内へ注入可能であり、前記液体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部を通って前記濾過膜の片側において前記モジュールの前記第１の端部内へ流入し、前記複数の濾過膜によって濾過され、
気体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部の前記気体通路内へ注入可能であり、前記気体は、前記第１のエアレーションディフューザの前記基部を通って前記濾過膜の前記片側の前記モジュールの前記第１の端部において前記モジュール内へ流入し、前記複数の濾過膜を曝気する組み合わせ。
【請求項８】
前記第１のエアレーションディフューザは、気体通路と、前記気体通路から流体的に分離された液体通路と、を有するアダプタを更に含み、前記アダプタは、前記アダプタの前記気体通路が前記基部の前記気体通路と流体連通し、前記アダプタの前記液体通路が前記基部の前記液体通路と流体連通するように、前記基部に選択的に取り付け可能である請求項７に記載の組み合わせ。
【請求項９】
前記アダプタの少なくとも一部を少なくとも部分的に包囲する接続部材を更に備え、前記接続部材は、濾過された液体がそこを通って前記モジュールから抜け出る流体出口を有する請求項８に記載の組み合わせ。
【請求項１０】
前記モジュールの前記第２の端部に取り付けられる請求項１に記載のエアレーションディフューザである第２のエアレーションディフューザを更に備え、
気体は、前記第２のエアレーションディフューザの前記気体通路内へ注入可能であり、前記気体は、前記第２のエアレーションディフューザの前記少なくとも２つのチャネルを通って流れ、前記少なくとも１つの開口を通して前記第２のエアレーションディフューザの外部へ流出し、前記複数の濾過膜を曝気する請求項７に記載の組み合わせ。
【請求項１１】
前記第１及び第２のエアレーションディフューザの前記チャネルは、複数の互いに離間した開口を有する請求項１０に記載の組み合わせ。
【請求項１２】
前記第１及び第２のエアレーションディフューザの前記基部はそれぞれ、前記少なくとも２つのチャネルの周囲に延在し、前記少なくとも２つのチャネルと流体連通する周辺部材を更に備え、前記周辺部材は、少なくとも１つの開口を有し、前記モジュール内の前記少なくとも１つの濾過膜を曝気する請求項１０に記載の組み合わせ。
【請求項１３】
前記周辺部材は、複数の互いに離間した開口を有する請求項１２に記載の組み合わせ。
【国際調査報告】
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