(57)【要約】【課題】  気泡のエネルギーが有効かつ効果的に利用できるクロスフロー方式の膜濾過装置を得る。【解決手段】  被処理液を濾過して濾液を得る濾過膜群が収納容器に収納された濾過膜ユニット（管状膜ユニット１１ａ、１１ｂ）と該濾過膜群に向けて気泡を供給するための気泡供給装置１２ａ、１２ｂとを備えた、濾過膜モジュール１０ａ、１０ｂを、２台ずつ、上端同士、下端同士で連結して連結部とし、上端連結部１５に気泡抜き１７を、下端連結部１４に被処理液出入口１６を設け、各気泡供給装置１２ａ、１２ｂから濾過膜群に交互に気泡を供給することによって被処理液を循環させながら濾液を得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液を濾過して濾液を得る濾過膜群が収納容器に収納された濾過膜ユニットと該濾過膜群に向けて気泡を供給するための気泡供給装置とを備えた、濾過膜モジュールを、２台ずつ、上端同士、下端同士で連結して連結部とし、上端連結部に気泡抜きを、下端連結部に被処理液出入口を設けてなる膜濾過装置。
【請求項２】
前記被処理液出入口は、被処理液の水位を設定するための調整塔に接続されており、各濾過膜モジュールの気泡供給装置から濾過膜群に交互に気泡を供給することによって被処理液をその水位を保って循環させながら濾液を得るように設定されている、請求項１記載の膜濾過装置。
【請求項３】
前記各濾過膜モジュールは、各々の濾過膜群の分画分子量または分画粒子径を異ならせている、請求項１または２記載の膜濾過装置。
【請求項４】
前記濾過膜群は、内面に被処理液の濾過機能を有する管状膜エレメントを複数本含みかつその上下の両端部で保持されて収納容器に収納されてなる、請求項１〜３のいずれかに記載の膜濾過装置。
【請求項５】
前記管状膜エレメントは、円筒形に形成された濾過膜層および前記濾過膜層の外周面に配置された、前記濾過膜層に対して形状保持性を付与するための通液性を有する支持膜層を備え、内径が２〜１５ｍｍに設定されかつ高さが０．０２〜０．２ｍｍの突起を外周面に部分的に形成されている、請求項４記載の膜濾過装置。
【請求項６】
前記支持膜層がポリプロピレンまたはポリエステル樹脂系の不織布を用いて形成されている、請求項５記載の膜濾過装置。
【請求項７】
前記濾過膜層が精密濾過膜または限外濾過膜からなる、請求項５記載の膜濾過装置。
【請求項８】
前記濾過膜群は、濾液の流通路を備えた矩形平板状の膜支持板の両面に、表面に被処理液の濾過機能を有するように平膜が配設された平膜エレメントを複数枚含み、かつその左右の両端部で、間隔が２〜１０ｍｍになるように保持されて、収納容器に収納されてなる、請求項１〜３のいずれかに記載の膜濾過装置。
【請求項９】
前記平膜エレメントは、濾過膜層および前記濾過膜層の内面に配置された、前記濾過膜層に対して形状保持性を付与するための通液性を有する支持膜層を備えた平膜が膜支持板の両面に配設されている、請求項８記載の膜濾過装置。
【請求項１０】
前記支持膜層がポリプロピレンまたはポリエステル樹脂系の不織布を用いて形成されている、請求項９記載の膜濾過装置。
【請求項１１】
前記濾過膜層が精密濾過膜または限外濾過膜からなる、請求項９記載の膜濾過装置。
【請求項１２】
被処理液を濾過して濾液を得る濾過膜群が収納容器に収納された濾過膜ユニットと該濾過膜群に向けて気泡を供給するための気泡供給装置とを備えた、濾過膜モジュールを、２台ずつ、上端同士、下端同士で連結して連結部とし、上端連結部に気泡抜きを、下端連結部に被処理液出入口を設けてなる膜濾過装置に、被処理液が流通する通路の最小寸法より径が小さい粒子を添加して、被処理液を循環させる、膜濾過装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、限外濾過あるいは精密濾過分野における、気泡の浮力を利用した、エアレーション・クロスフロー濾過に使用される膜濾過装置に関するものであり、さらに詳しく言えば、濾過膜モジュールを、２台ずつ上端同士、下端同士で連結して、各濾過膜モジュールに対して交互に気泡を供給することによって膜濾過を行う、気泡のエネルギーが効率的に利用できる膜濾過装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアレーション・クロスフロー濾過は、管状膜エレメントを用いたものや平膜エレメントを用いたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−９９２２３号公報
【０００４】
上記特許文献１には多数の管状膜を、濾過液の出口を有する外筒の両端で集束固定した管状膜モジュールを用いたエアレーション・クロスフローが開示されている。
【０００５】
【特許文献２】特公平４−７０９５８号公報
【０００６】
上記特許文献２には複数の平膜モジュールを用いたエアレーション・クロスフロー濾過装置が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した非特許文献１および特許文献１、２には、管状膜、管状膜モジュールあるいは平膜モジュールからなる膜分離ユニットの下部に気泡の供給装置が配置されたもので、これらの膜分離ユニットに対して被処理液を供給するための水槽が別途設置されている。すなわち、被処理液は気泡の浮上に随伴して膜分離ユニット内を上昇した後で再び水槽へ戻るように構成されている。従って、これらの装置においては、膜分離ユニットの数が多くなると、水槽も増設しなければならないため、構造が複雑になって、スケールメリットが期待できないという問題があった。また、被処理液が水槽に戻るとともに、被処理液中の気泡は大気中へ放出されるため、そのエネルギーが一つの膜分離ユニットで使われてしまい、エネルギーが有効に使用されないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記した問題が解決できる、膜分離ユニットの数が多くなって大型化しても構造は複雑にならず、かつエアレーション・クロスフロー濾過における気液混合流がもつ流動エネルギーを有効に利用して、気泡に与えられるエネルギーが有効活用できる膜濾過装置を得ることを目的とするもので、被処理液を濾過して濾液を得る濾過膜群が収納容器に収納された濾過膜ユニットと該濾過膜群に向けて気泡を供給するための気泡供給装置とを備えた、濾過膜モジュールを、２台ずつ、上端同士、下端同士で連結して連結部とし、上端連結部に気泡抜きを、下端連結部に被処理液出入口を設けてなる膜濾過装置である（請求項１）。また、前記被処理液出入口は、被処理液の水位を設定するための調整塔に接続されており、各濾過膜モジュールの気泡供給装置から濾過膜群に交互に気泡を供給することによって被処理液をその水位を保って循環させながら濾液を得るように設定されたものである（請求項２）。また、前記各濾過膜モジュールは、各々の濾過膜群の分画分子量または分画粒子径を異ならせたものである（請求項３）。また、前記濾過膜群は、内面に被処理液の濾過機能を有する管状膜エレメントを複数本含みかつその上下の両端部で保持されて収納容器に収納されてなるものである（請求項４）。また、前記管状膜エレメントは、円筒形に形成された濾過膜層および前記濾過膜層の外周面に配置された、前記濾過膜層に対して形状保持性を付与するための通液性を有する支持膜層を備え、内径が２〜１５ｍｍに設定されかつ高さが０．０２〜０．２ｍｍの突起を外周面に部分的に形成されたものである（請求項５）。また、前記支持膜層がポリプロピレンまたはポリエステル樹脂系の不織布を用いて形成されたものである（請求項６）。また、前記濾過膜層が精密濾過膜または限外濾過膜からなるものである（請求項７）。また、前記濾過膜群は、濾液の流通路を備えた矩形平板状の膜支持板の両面に、表面に被処理液の濾過機能を有するように平膜が配設された平膜エレメントを複数枚含み、かつその左右の両端部で、間隔が２〜１０ｍｍになるように保持されて、収納容器に収納されてなるものである（請求項８）。また、前記平膜エレメントは、濾過膜層および前記濾過膜層の内面に配置された、前記濾過膜層に対して形状保持性を付与するための通液性を有する支持膜層を備えた平膜が膜支持板の両面に配設されているものである（請求項９）。また、前記支持膜層がポリプロピレンまたはポリエステル樹脂系の不織布を用いて形成されているものである（請求項１０）。また、前記濾過膜層が精密濾過膜または限外濾過膜からなるものである（請求項１１）。また、被処理液を濾過して濾液を得る濾過膜群が収納容器に収納された濾過膜ユニットと該濾過膜群に向けて気泡を供給するための気泡供給装置とを備えた、濾過膜モジュールを、２台ずつ、上端同士、下端同士で連結して連結部とし、上端連結部に気泡抜きを、下端連結部に被処理液出入口を設けてなる膜濾過装置に、被処理液が流通する通路の最小寸法より径が小さい粒子を添加して、被処理液を循環させる、膜濾過装置の運転方法である（請求項１２）。
【発明の効果】
【０００９】
上記請求項１〜１１記載の膜濾過装置によれば、２台の濾過膜モジュールを上端同士、下端同士で連結し、上端連結部に気泡抜きを設け、下端連結部に被処理液出入口を設けているから、各濾過膜モジュールに対して、交互に気泡供給装置に空気を供給することによって気泡を発生させれば、一方の濾過膜モジュールに気液混合流が流れているときには他方の濾過膜モジュールには気泡が放出されたあとの被処理液が流れ、かつこのような二種類の流れが交互に繰り返されることになる。従って、気泡によって被処理液に与えられたエネルギーが効率的に利用されるだけでなく、被処理液を戻すための水槽も用いないので装置の構造を単純化できる。また、上記請求項１２記載の膜濾過装置の運転方法によれば、膜面にケーク層あるいは濃度分極層が形成されるのを抑制することができる。
【００１０】
これにより、気液混合流が流れている一方の濾過膜モジュールでは、上昇する気泡によって、膜面に形成されたケーク層あるいは濃度分極層が削り取られていくと考えられる。他方、気泡を含まない被処理液が流れる他方の濾過膜モジュールでは、気泡による膜面のケーク層あるいは濃度分極層が削り取られる効果が期待できないため、ケーク層あるいは濃度分極層が厚くなっていくと考えられる。従って、膜面に強固なケーク層あるいは濃度分極層が形成されることなく、被処理液の濾過を継続することができる。
【００１１】
なお、前記濾過膜モジュール内の濾過膜群としては、両端で多数の管状膜エレメントを集束保持して収納容器に収納した濾過膜ユニット（管状膜ユニット）、または濾液の流通路を備えた矩形平板状の膜支持板の両面に平膜を配設した平膜エレメントを等間隔で複数個収納容器に収納した濾過膜ユニット（平膜ユニット）のいずれでもよく、これらの濾過膜ユニットの下部に気泡供給装置を配置して濾過膜モジュール（管状膜モジュールまたは平膜モジュール）とし、気泡を、前者では管状膜エレメントの内側に、後者では隣接する平膜エレメントの間に供給するようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る、濾過膜ユニットが複数本の管状膜エレメントを濾過膜群として含んだ膜濾過装置１を示し、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ部の断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部の断面図を示すが、本発明はこれらの図によって限定されるものではない。
【００１３】
図１（ｂ）に示した如く、１１ａで示される濾過膜ユニットと１１ｂで示される濾過膜ユニット（以下、管状膜ユニット１１ａ、１１ｂという）とは、上端同士が上端連結部１５で連結され、下端同士が気泡供給装置１２ａ、１２ｂを介して下端連結部１４で連結されてなり、前記上端連結部１５には気泡抜き１７を設け、前記下端連結部１４には被処理液出入口１６を設けてなる。すなわち、図１（ａ）に示した如く、管状膜モジュール１０ａ（図の上段に示されている）の複数本と管状膜モジュール１０ｂ（図の下段に示されている）の複数本とが同列の上下方向で連結されている。前記各管状膜モジュール１０ａ、１０ｂは、各々、複数本の管状膜エレメント１１１が濾過膜群として収納容器１１２内に収納された管状膜ユニット１１ａ、１１ｂと、前記管状膜エレメント１１１に向けて気泡を供給するための、気泡発生装置１３ａ、１３ｂが内蔵された気泡供給装置１２ａ、１２ｂとからなっており、前記気泡発生装置１３ａ、１３ｂから交互に気泡を発生させて、管状膜ユニット１１ａ、１１ｂ内の管状膜エレメント１１１に交互に気泡を供給する。前記気泡抜き１７は大気中に開放されており、前記被処理液出入口１６はバルブ２１を介して被処理液供給ライン２に接続されるとともに、バルブ４１を介して排液ライン４に接続される。前記被処理液供給ライン２は被処理液の水位を設定するための調整塔３に接続されており、調整塔３によって設定される水位Ｌ２に、膜濾過装置１内の被処理液の水位Ｌ１が設定され、気泡抜き１７から被処理液が流出しないようにしている。このように水位Ｌ１、Ｌ２を設定し、気泡の上昇による被処理液の流れが妨げられない程度の圧力で被処理液を供給するようにすれば、前記被処理液出入口１６に弁構造のようなものを設けなくても、気泡を発生させている方の管状膜モジュールに被処理液を誘導して、そのモジュール内の管状膜エレメント１１１によって濾過し、濾液出口１１５ａ、１１５ｂからバルブ５１を介して濾液ライン５に濾液を取り出すようにできる。
【００１４】
上記した濾過動作をさらに詳しく説明する。すなわち、管状膜ユニット１１ｂに気泡が供給されているときには、被処理液はその管状膜ユニット１１ｂ内を気泡とともに上昇し、上端連結部１５を経て管状膜モジュール１０ａ内を下降し、さらに下端連結部１４を経て再び管状膜モジュール１０ｂに戻って循環し、管状膜ユニット１１ａに気泡が供給されているときには、被処理液はその管状膜ユニット１１ａ内を気泡とともに上昇し、上端連結部１５を経て管状膜モジュール１０ｂ内を下降し、さらに下端連結部１４を経て再び管状膜モジュール１０ａに戻って循環するように動作し、これらの循環が交互に繰り返される。このように被処理液が循環している間は、気泡が供給されている側の管状膜モジュールで、膜面のケーク層の除去が促進される。また、吸引圧あるいはサイホン作用によって各管状膜モジュール１０ａ、１０ｂで濾過された濾液は、バルブ５１を開放させておいて濾液ライン５に集められるとともに、濃縮された被処理液は、適宜、バルブ２１とバルブ５１を閉鎖してからバルブ４１を開放して排液ライン４から排出される。なお、このような膜濾過装置１では、上端連結部１５と下端連結部１４において、気泡の上昇によって生ずるクロスフローに抵抗を与えて循環する被処理液に圧力損失が生じないようにする必要がある。通常、この圧力損失が約１ｋＰａ以下になるように、上端連結部１５と下端連結部１４を設計すれば、前記膜濾過装置１の動作を円滑に行うことができる。
【００１５】
すなわち、図１（ａ）に示した如く、このような膜分離装置１は、２台の管状膜モジュールを１組として複数組配列し、各管状膜モジュールの間に濾液ライン５を配設し、各管状膜モジュールの上端（図の上段）に排液ライン４を配設し、下端（図の下段）に被処理液供給ライン２を配設すれば、各組間に、管状膜モジュールの交換などの作業スペースを設けても、１組の管状膜モジュールの間で、濾液ライン５、排出ライン４および被処理液供給ライン２が共有できるので、コンパクト化が可能である。また、このような膜分離装置１を、さらに大型化するときには、管状膜モジュールの組数を増設するだけでよいから、フレキシブルな対応が可能である。なお、図１は、理解しやすいように、一部のみを示している。
【００１６】
図２は、上記の膜濾過装置に使用する管状膜ユニット１１を示す。すなわち、前記管状膜ユニット１１は、濾液出口１１５を有する円筒形の収納容器１１２と、この収納容器１１２内に充填された多数の管状膜エレメント１１１からなる濾過膜群とを備えており、前記収納容器１１２と濾過膜群とはポッティング材１１３によって両端で集束固定されている。なお、この固定部には、濾液の通路を確保するとともにポッティング材１１３と収納容器１１２とが剥離しないように、ポッティング材１１３に埋没するように楔状のリング１１４が形成されている。また、収納容器１１２の両端には管状膜ユニット１１の着脱を容易にするためのフランジ１１６が設けられている。
【００１７】
上記した管状膜エレメント１１１は、内側を被処理液が気泡の上昇に随伴して滞りなく流れるように、内径を２〜１５ｍｍとし、内面に限外濾過あるいは精密濾過機能を有する濾過膜が用いられる。その理由は、内径が２ｍｍ未満であると被処理液中の夾雑物によって管状膜エレメントが閉塞しやすくなり、内径が１５ｍｍを超えると容積の限られた収納容器１１２内に充填できる管状膜エレメントの本数が少なくなって単位容積当たりの濾過面積が小さくなるからである。また、このような濾過膜としては、支持膜層と濾過膜層とが一体的に成形された有機高分子製の複合膜が特に適している。なお、前記濾過膜層として用いられる限外濾過膜は、１〜１０ｎｍの高分子物質を分離するのに適した膜を言い、精密濾過膜は、０．０１〜数μｍ程度の微粒子および微生物を分離するのに適した膜（ＪＩＳ  Ｋ  ３８０２）を言う。また、前記支持膜層には、腰の強さ、強度、耐薬品性、耐熱性、経済性などの理由により、ポリプロピレンあるいはポリエステル製の不織布が利用される。このような管状膜エレメント１１１は、チューブ状の支持膜層の内面に濾過膜層を形成することによって製造することも可能であるが、シート状の複合膜をチューブ状に加工する方が生産性の点においてすぐれている。たとえば、特公昭５６−３５４８３号公報に記載されているように、テープ状の複合膜を、内径を規定する心棒に螺旋状に巻き付けながら、その長手方向の周辺部を互いに重ね合わせ、重なり部分を接着剤あるいは超音波溶着で接着することによって、任意の直径の管状膜を連続的に製造することができる。また、この製造方法であれば、後述する逆洗に耐えられるように高強度な支持膜層を使用することができるだけでなく、隣接する管状膜の間に隙間を確保して被処理液の濾過抵抗を小さくしたり、被処理液に乱流を生じさせて膜面に生成したケーク層あるいは濃度分極層が剥離しやすいようにすることを、接着部分を厚くして管状膜の外周面に凹凸を形成させることによって実現できる。このような凹凸は上記した効果を持たせるために０．０２〜０．２ｍｍとするのがよい。前記管状膜ユニットは、中空糸膜ユニットを製造するのと同様な方法で製造される。すなわち、多数の管状膜の先端をヒートシールなどで閉じた後、それを収納容器の所定位置に装着し、ウレタン樹脂、シリコン樹脂あるいはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を入れた型に浸漬し、そのまま該樹脂が硬化するまで放置すると、該樹脂がポッティング材となって管状膜が収納容器に集束固定され、次いで、収納容器の先端をポッティング材とともに切り落として、管状膜の先端を開口させるようにする。
【００１８】
図３は、上記の膜濾過装置に使用する気泡供給装置１２を示す。すなわち、図３（ａ）に示した如く、前記気泡供給装置１２は、外径が管状膜ユニットの収納容器１１２の外径と同じの案内筒１２１を有し、前記案内筒１２１の上端には、前記収納容器１１２のフランジ１１６に接続するためのフランジ１２２が設けられていて、気泡発生装置１３が内蔵されている。この気泡発生装置１３は案内筒１２１の外部に引き出されており、一端には空気入口１３４がＵ字ボルト１３５などで案内筒１２１に固定され、他端はキャップ１３６で閉鎖されている。前記気泡発生装置１３は、図３（ｂ）に図３（ａ）のＣ１−Ｃ１断面図を、図３（ｃ）に図３（ａ）のＣ２−Ｃ２断面図を示した如く、空気入口１３４に接続される幹管１３１と該幹管１３１に結合されたノズル１３３ａと該幹管１３１に枝管１３２を介して結合された１３３ｂを有しており、空気入口１３４から幹管１３１に送り込まれた空気は各ノズル１３３ａ、１３３ｂから被処理液中に気泡となって噴出するように構成されている。前記ノズル１３３ａ、１３３ｂは、たとえば図３（ｄ）に符号１３３で示したような平面配置になるように案内筒１２１内に配設される。すなわち、図示した三つの一点鎖線円Ａ，Ｂ，Ｃのうち、案内筒１２１の直径が２０〜２５ｃｍであれば、一点鎖線円Ａで囲まれたノズル配置とし、案内筒１２１の直径が２５〜３０ｃｍであれば、一点鎖線円Ａ，Ｂで囲まれたノズル配置とし、案内筒１２１の直径が３０〜３５ｃｍであれば、一点鎖線円Ａ，Ｂ，Ｃで囲まれたノズル配置とするのがよい。このようなノズル１３３から噴出した気泡は、蛇行範囲を広げながら案内筒１２１内を上昇するので、案内筒１２１の長さが長くなるほどノズル１３３の数を少なくすることができるが、案内筒１２１の長さが長過ぎないでノズル１３３の数が多過ぎない範囲を考慮すれば、その長さは３０ｃｍ程度にするのがよい。
【００１９】
通常、上記した各管状膜ユニット１１は同じものが組み合わされるが、分画分子量または分画粒子径が異なる管状膜を用いてもよい。このようにすると、二種類の濾液を得ることができる。
【００２０】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る、濾過膜ユニットが複数枚の平膜エレメントを濾過膜群として含んだ膜濾過装置１００を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ部の断面図を示し、（ｃ）は（ｂ）のＥ−Ｅ部の断面図を示すが、本発明はこれらの図によって限定されるものではない。
【００２１】
図４（ａ）に示された如く、本実施形態の膜濾過装置１００では、１０００ａで示される濾過膜モジュールと１０００ｂで示される濾過膜モジュール（以下、平膜モジュール１０００ａ、１０００ｂという）からなる。前記平膜モジュール１０００ａと１０００ｂとは、図４（ｂ）に示した如く、上端同士が上端連結部１００５で連結され、下端同士が気泡供給装置１００２ａ、１００２ｂを介して下端連結部１００４で連結されている。前記上端連結部１００５は開放されて気泡抜きの作用をするようにし、前記下端連結部１００４には被処理液出入口１６が設けられている。前記平膜ユニット１００１ａ、１００１ｂは、図４（ｃ）に示した如く、各々、複数枚の平膜エレメント１０１０が濾過膜群として収納容器１０１４に収納されるとともに、該収納容器１０１４には平膜エレメント１０１０が一定の間隔を空けて固定するためのポッティング材１０１３または前記平膜エレメント１０１０の着脱を容易に行うための枠体１０１３が設けられている。この間隔は被処理液が気泡の上昇に随伴して滞りなく流れるように２〜１０ｍｍにするのがよい。また、前記平膜エレメント１０１０は、図４（ｃ）に示した如く、膜支持板１０１２の両面に、表面に被処理液の濾過機能を有した平膜１０１１が配設されてなる。前記膜支持板１０１２としては、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンのような比較的安価で、剛性のある合成樹脂製のものが好ましい。また、前記気泡供給装置１００２ａ、１００２ｂには、前記平膜エレメント１０１０に向けて気泡を供給するための、気泡発生装置１００３ａ、１００３ｂが内蔵されていて、各気泡発生装置１００３ａ、１００３ｂから交互に気泡を発生させて、平膜ユニット１００１ａ、１００１ｂ内の平膜エレメント１０１０に交互に気泡を供給するようにしている。また、図４では、被処理液中に活性炭を混入させるようにしてもよい。この場合、失活活性炭取出しライン７とバルブ７１を設けておくのがよい。
【００２２】
前記平膜エレメント１０１０で濾過された濾液は、各々の膜支持板１０１２の内側の通路から濾液集水部１０１５に集められ、濾過液出口１０１６、バルブ５１を介して濾液ライン５に取り出される。なお、被処理液供給ライン２と排液ライン４については、管状膜モジュールの場合と同じであるので、説明は省略する。
【００２３】
次に、上記した各実施形態に係る平膜モジュールと管状膜モジュールの保守について説明する。
【００２４】
第１の実施形態の管状膜モジュールでは逆洗が主として行われる。すなわち、図５に示した如く、濾液出口１１５ａ、１１５ｂから濾液ラインに至る経路に逆洗ライン８を接続することによって行う。なお、図５では上端連結部１５の図示を省略している。逆洗の方法は、被処理液供給ラインのバルブと濾液ラインのバルブ５１を閉鎖して被処理液の供給と濾過を停止させた後、高圧空気に接続しているバルブＶ１を開放してエレメント内の濾液を被処理液側に逆流させる。その後、前記バルブＶ１を閉鎖し、バルブＶ２を開放してエレメント内の高圧空気を放出し、気泡の供給を停止しておいて、排液ライン４のバルブ４１を開放して逆洗液（逆流させた濾液と濃縮されて被処理液の混合液）を排出する。そして、前記バルブ４１を閉鎖し、前記バルブ２１を開放すると被処理液が管状膜モジュール１０ａ、１０ｂ内に再び導入される。次いで、気泡供給装置の運転を再開し、濾液がバルブＶ２を通過したことを確認してからバルブＶ２を閉鎖し、バルブ５１を開放すると元の濾過状態に戻る。なお、前述したように、気泡にはケーク層あるいは濃度分極層を削り取る作用があるので、逆洗中も気泡の供給を続けてもよい。このような逆洗は、被処理液が河川の水のように、濾過しやすい性状のものでは１分以内の短時間で終了させることができ、図１（ａ）に示したような、多数の管状膜モジュールが接続された膜濾過装置１である場合には、このような逆洗操作を一定間隔で順次行うのがよい。また、気泡を供給する管状膜モジュールを逆洗を行うごとに交替するのがよい。
【００２５】
第２の実施形態の平膜モジュールでは薬液洗浄が主として行われる。その理由は、平膜モジュールでは逆洗に耐えることができないからで、膜面にケーク層あるいは濃度分極層が付着したときには、次亜塩素酸ソーダや酸あるいはアルカリなどの薬液によって洗浄する。すなわち、図４（ｂ）に示した如く、薬液洗浄のための薬液ライン６とバルブ６１が設けられている。これらの薬液は、濾液バルブ５１を閉鎖し、バルブ６１を開放して徐々に膜エレメント１０１０に送入するようにする。
【００２６】
上記した各実施形態においては、ケーク層あるいは濃度分極層の成長を抑制するために、２組の膜モジュール間を循環する被処理液中に、内径が管状膜の内径より小さい粒子を添加してもよい。このような粒子を添加することによって、ケーク層あるいは濃度分極層の成長が抑制され、濾過速度を増大させることができるので、容易に本実施形態に応用することができる。すなわち、図１（ｂ）を参照して説明すると、気泡抜き１７から前述した粒子を投入して被処理液中に混在させて各膜モジュール間を循環させるようにし、被処理液出入口に設けたメッシュスクリーン１８で濃縮液の排出時に回収されるようにし、次いで導入される被処理液に伴って再び各膜モジュール間を循環させるようにする。このような粒子を添加する時期は、膜面上の気液混合流の層が厚くなったことが観測されれば、速やかに濾過速度が低下する恐れがあるので、このような現象を観測して添加するのがよい。なお、このような被処理液出入口にメッシュスクリーン１８を設けることは単純なものであり、回収装置を複雑にするものではない。また、このような粒子を添加するのは平膜モジュールからなる膜濾過装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば、２組の膜モジュールのいずれかに気泡を供給することによって他方の膜モジュールにもクロスフローを生じさせることができるので、気泡のエネルギーが有効かつ効果的に利用することができるだけでなく、水槽などの付帯設備も不要になって、単純かつコンパクトな装置が実現できるので、産業上の利用可能性はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る管状膜モジュールを用いた膜濾過装置。
【図２】前記膜濾過装置に使用される管状膜ユニット。
【図３】前記膜濾過装置に使用される気泡供給装置。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る平膜モジュールを用いた膜濾過装置。
【図５】管状膜モジュールを用いた膜濾過装置に逆洗装置を取り付けた図。
【符号の説明】
【００２９】
１、１００  膜濾過装置
１０ａ、１０ｂ  管状膜モジュール
１１、１１ａ、１１ｂ  管状膜ユニット
１２、１２ａ、１２ｂ、１００２ａ、１００２ｂ  気泡供給装置
１３、１３ａ、１３ｂ、１００３ａ、１００３ｂ  気泡発生装置
１４、１００４  下端連結部
１５、１００５  上端連結部
１６  被処理液出入口
１７  気泡抜き
１８  メッシュスクリーン
２  被処理液供給ライン
３  調整塔
４  排液ライン
５  濾液ライン
６  逆洗ライン
７  失活活性炭取出しライン
８  逆洗ライン
２１、４１、５１、６１、７１、Ｖ１、Ｖ２  バルブ
１１１  管状膜エレメント
１１２、１０１４  収納容器
１１３  ポッティング材
１１４  楔状のリング
１１５  濾液出口
１１６、１２２  フランジ
１２１  案内筒
１３１  幹管
１３２  枝管
１３３ａ、１３３ｂ  ノズル
１３４  空気入口
１３５  Ｕ字ボルト
１３６  キャップ
１０００ａ、１０００ｂ  平膜モジュール
１００１ａ、１００１ｂ  平膜ユニット
１０１０  平膜エレメント
１０１１  濾過膜
１０１２  膜支持板
１０１３  枠体
１０１５  濾液通路
１０１６  濾過液出口
【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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