(57)【要約】【課題】  設置スペースが効率化された膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法の提供。【解決手段】  ポンプ51を作動させ、原水タンク41の原水を膜モジュール複合体10の入口14から供給し、第１膜モジュール11及び第２膜モジュール21のそれぞれで濾過し、透過液は出口16、27から排出して、透過液タンク42に送る。膜２本を縦に重ねて運転するため、１本と同じ面積で２本分の濾過処理ができる。【選択図】  図１
2005329393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ内圧型の第１中空糸膜モジュールと第２膜モジュールが長さ方向に接続されてなる膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法であり、
膜モジュール複合体が、
第１膜モジュールが、第１筒状ハウジングの一端側が第１ａ液出入口を有する第１キャップで閉塞され、第１筒状ハウジングの周面に１又は２以上の液出入口が設けられ、他端側が開放されたものであり、
第２膜モジュールが、第２筒状ハウジングの一端側が第２ａ液出入口を有する第２キャップで閉塞され、第２筒状ハウジングの周面に１又は２以上の液出入口が設けられ、他端側が開放されたものであり、
第１膜モジュールと第２膜モジュールがそれぞれの開放端面側において、接続部に中空糸膜が存在しない空間が形成されるように、中央液出入口を有する筒状接続具を介して接続一体化されているものであり、
原水を第１ａ液出入口又は第２ａ液出入口から送り、第１膜モジュール及び第２膜モジュールにて濾過した後、第２ａ液出入口又は第１ａ液出入口から排出する、膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法。
【請求項２】
請求項１記載の膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法であり、原水を第１ａ液出入口及び第２ａ液出入口から送り、第１膜モジュール及び第２膜モジュールにて濾過した後、他の液出入口から透過液を排出する、膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法。
【請求項３】
請求項１の膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法であり、原水を中央液出入口から送り、第１膜モジュール及び第２膜モジュールにて濾過した後、他の液出入口から透過液を排出する、膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の膜モジュール複合体の運転方法において、膜モジュール複合体として、中空糸膜充填部のハウジング内径（Ａ）と、中空糸膜の有効長さ（Ｂ）の比率（Ｒ＝Ｂ／Ａ）が２＜Ｒ＜６であるものを使用する、膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の膜モジュール複合体の運転方法において、膜モジュール複合体として、中空糸膜が存在しない空間の容積が全体の逆圧洗浄流量（ｍ３／Ｈ）に応じて調整されているものを使用する、膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種水処理に適用できる、膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体中の成分を分離したり、SS（懸濁質）を除去する膜は、省エネルギーの観点から色々な用途に使用されてきた。例えば、工場排水処理、河川水や地下水除濁、海水淡水化、バイオリアクター等が知られている。使用される膜も用途に応じて様々であり、河川水を飲用水に利用する場合には、精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜等が使用されている。また、排水処理においては、精密濾過膜やダイナミック濾過を使用し、活性汚泥水を活性汚泥固形物と濾過水に分離している。
【０００３】
しかし、このような膜を使用した濾過では、膜面にSSが付着して濾過能力を低下させ、必要な濾過水量が得られなくなることがある。このため、膜面を定期的に又は不定期に洗浄することで、膜面に付着したSS分等を除去して濾過能力を保持することが行なわれている。例えば、特開平8-141375号公報では、定期的に濾過側から濾過水を逆透過させることで濾過性能を維持しており、特開平2001-38177号公報では、濾過体の下からエアーを供給することで膜面を洗浄しながら濾過を行うことが提案されている。
【０００４】
近年、膜を用いた水処理分野においては、膜モジュール設備の設置スペースの効率化、膜設備のコストダウン、容易な膜モジュール交換要求がある。これは、できるだけ少ない設置面積で多くの膜面積を確保できるようにすることや、膜設備をできるだけ簡易にすることで、建設費等のコストメリットを出そうとするものである。また、膜モジュール交換が容易であれば迅速に交換できるため、メンテナンスの観点からコスト的に有利になるためである。
【０００５】
特許文献１には、中空糸フィルターを積層した膜モジュールを２段以上積み重ね、外圧式で運転することが記載されている。
【特許文献１】特開平１−６７２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような設置スペースの効率化（狭い設置面積にて、有効膜面積を高める）、膜設備のコストダウン（製造時及び運転時のコストダウン）、容易な膜モジュール交換（メンテナンス作業のコスト低減）は、膜モジュールの濾過運転により大きな影響を受ける。つまり、運転方法が違えば膜モジュール運転に必要な設備も違い、膜設備のコストが大幅に違ってくる。更に膜モジュール設備の設置スペースも大きく影響を受けるほか、膜モジュールの交換方法までもが違ってくる。
【０００７】
これらを効率化しようとすると、できるだけ膜設備を小さく、簡易な構造にすることが必要となるが、そうなると膜モジュールの十分な物理洗浄ができなくなり、濾過性能が維持できなくなって、高い透過流束、濾過の信頼性を維持することが困難となる。一方、高い透過流束を得て、濾過性能を高く維持すると、膜設備が大きく複雑になり、建設コストが高くなる。更に膜設備が複雑であるため、メンテナンス作業にも時間を要することになっていた。
【０００８】
特許文献１のモジュールでは、２段以上積み重ねることで設置スペースの効率化を図っているものの、実施例及び図から明らかなとおり、集水管（パイプ）とロート状の集水部を所定位置に配置し、接着固定する必要があるため、工数の増加による製造コストの増加やメンテナンス作業の容易さについては十分に解決されていない。
【０００９】
本発明は、設置スペースの効率化、膜設備のコストダウン、及び容易な膜モジュール交換ができるようになる膜モジュール複合体を用いた濾過運転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】
【００１０】
本発明は、課題の解決手段として、それぞれ内圧型の第１中空糸膜モジュールと第２膜モジュールが長さ方向に接続されてなる膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法であり、
膜モジュール複合体が、
第１膜モジュールが、第１筒状ハウジングの一端側が第１ａ液出入口を有する第１キャップで閉塞され、第１筒状ハウジングの周面に１又は２以上の液出入口が設けられ、他端側が開放されたものであり、
第２膜モジュールが、第２筒状ハウジングの一端側が第２ａ液出入口を有する第２キャップで閉塞され、第２筒状ハウジングの周面に１又は２以上の液出入口が設けられ、他端側が開放されたものであり、
第１膜モジュールと第２膜モジュールがそれぞれの開放端面側において、接続部に中空糸膜が存在しない空間が形成されるように、中央液出入口を有する筒状接続具を介して接続一体化されているものであり、
原水を第１ａ液出入口又は第２ａ液出入口から送り、第１膜モジュール及び第２膜モジュールにてにて濾過した後、第２ａ液出入口又は第１ａ液出入口から排出する、膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法を提供する。
【００１１】
本発明の膜モジュール複合体を用いた濾過運転方法においては、上記運転方法のほか、原水を第１ａ液出入口及び第２ａ液出入口から送り、第１膜モジュール及び第２膜モジュールにて濾過した後、他の液出入口から透過液を排出する運転方法、更に原水を中央液出入口から送り、第１膜モジュール及び第２膜モジュールにて濾過した後、他の液出入口から透過液を排出する運転方法も使用できる。
【００１２】
本発明で用いる膜モジュール複合体は、２本の中空糸膜モジュールを長さ方向に接続したものであり、両端側は第１及び第２キャップで閉塞され、それぞれが液出入口を有しており、ハウジング周面に設けられた１又は２以上の液出入口と中央液出入口を有している。これらの液出入口のそれぞれが、原水供給口、透過液排出口、濃縮液排出口、逆圧洗浄水供給口又は逆圧洗浄排水の排水口となるものである。
【００１３】
本発明で用いる膜モジュール複合体は、設置場所の状況（建物の天井の高さ、建物内の広さ及び建物内の使用可能な空間形状等）に応じて、縦置き型、横置き型又はこれらを組み合わせた形式になるように、２本（又は必要に応じて３本以上でもよい）の中空糸膜モジュールを接続して設置することができる。
【００１４】
本発明で用いる膜モジュール複合体において、組み合わせる２本の中空糸膜モジュールは、それぞれ同一形状及び同一構造のものを用いることができ、特許文献１に記載のように、組み合わせに際しての特別な構造及び部材は不要である。なお、中空糸膜モジュール内に充填する中空糸膜の本数、寸法（内径、外径、長さ）、構造（膜の孔径）等は、全体の濾過性能を考慮して、中空糸膜モジュールごとに異ならせることができる。
【００１５】
本発明で用いる膜モジュール複合体において、隣接する中空糸膜モジュールの接続方法は特に限定されるものではないが、メンテナンス作業を容易にする観点から、周知のＶバンドカップリングによる結合方法、ハウジング同士を螺子合わせる方法等を適用することができる。
【００１６】
また、横置き型で使用する場合には、天井の高さに関係なく設置することができ、建物の壁に沿って長手方向に設置することができるため、狭い場所でも設置することができる。更に横置き型で使用する場合には、中空糸膜モジュールは直線的に接続できるほか、適当な接続部材を使用することで、異なる方向（２つの中空糸膜モジュールの軸方向が直交する方向）に接続することもできる。
【００１７】
本発明で用いる膜モジュール複合体は、縦置き型にした場合、設置面積は１本の中空糸膜モジュールと同じであるが、有効膜面積を２倍にすることができるので、単位設置面積当たりの濾過性能を大幅に向上させることができる。更に、膜モジュール複合体で用いる中空糸膜の長さは変わらないため、中空糸膜が長すぎることに伴う圧力損失の発生等による濾過性能の不均一化（中空糸膜の長さ方向における濾過性能の不均一化）が生じることもない。
【００１８】
よって、本発明の濾過運転方法を適用した場合、単位設置面積当たりの濾過性能を大幅に向上させることができると共に、安定した濾過運転をすることができる。また、２本の中空糸膜モジュール同士を分離することで、メンテナンス作業も容易になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の濾過運転方法で用いる膜モジュール複合体は、設置スペースの効率化、膜設備のコストダウン、容易な膜モジュール交換ができる点で優れており、本発明の濾過運転方法は高い透過流束を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１〜図４により、膜モジュール複合体10を含む膜処理システムを用いたクロスフロー濾過運転する方法を説明する。
【００２１】
図１、図２及び図３は、膜モジュール複合体を用いた膜処理システムの概略フロー図であり、図１、図２及び図３では、当業者の技術常識である運転に必要な開閉弁等は省略している。図４は、図１、図２及び図３で用いる膜モジュール複合体の概略側面図である。
【００２２】
なお、以下において幅方向というときは膜モジュール複合体10（中空糸膜モジュール11、21）の幅方向であり、軸方向というときは膜モジュール複合体10（中空糸膜モジュール11、21）の軸方向である。
【００２３】
〔濾過運転に用いる膜モジュール複合体；図４（ａ）、（ｂ）〕
膜モジュール複合体10は、第１膜モジュール11と第２膜モジュール21が縦方向に接続一体化されたものである。第１膜モジュール11と第２膜モジュール21は、膜交換等のメンテナンス作業時には、容易に分離することができる。図中、各液出入口は、作図の都合上、異なる方向に開口しているが、複数の膜モジュールを組み合わせた膜処理システムにした場合を考慮して、全て同一方向に開口していてもよく、異なる方向に開口していてもよい。
【００２４】
第１膜モジュール11は、第１筒状ハウジング12の一端側が椀状の第１キャップ13で閉塞されており、第１キャップ13の側面（第１筒状ハウジング12に近い球面）側には、幅方向に突き出すようにして第１ａ液出入口14が設けられている。第１キャップ13には、膜モジュール複合体10を安定良く床面上に設置するための台座となる箱部材15が被せられている。第１ａ液出入口14は、箱部材15の側面を貫通している。
【００２５】
第１ａ液出入口14は、第１膜モジュール11の側面方向（幅方向）に突き出ており、第１キャップ13の頂面から軸方向には突き出ていない。このため、複数の膜モジュール複合体10を組み合わせて設置するときに各出入口をパイプで連結した場合でも、パイプは膜モジュール複合体10の高さ範囲内に収められるので、濾過性能に影響を与えることなく、全体をコンパクトにすることができる。なお、液出入口の突き出し方向は濾過性能には影響しないので、必要に応じて、第１ａ液出入口14は第１キャップ13の頂面から軸方向に突き出すように設けることもできる。
【００２６】
第１筒状ハウジング12の周面には、第１ｂ液出入口16及び第１ｃ液出入口17が設けられており、第１キャップ13と反対側端部は開放され、第２膜モジュール21と接続されている。第１ｂ液出入口16及び第１ｃ液出入口17の一方は、濾過運転方法に応じて閉塞してもよい。
【００２７】
第２膜モジュール21は、第２筒状ハウジング22の一端側は椀状の第２キャップ23で閉塞されており、第２キャップ23の側面（第２筒状ハウジング22に近い球面）側には第２ａ液出入口24が設けられている。
【００２８】
第２ａ液出入口24は、第２膜モジュール21の側面方向（幅方向）に突き出ており、第２キャップ23の頂面から軸方向には突き出ていない。このため、複数の膜モジュール複合体10を組み合わせて設置するときに各出入口をパイプで連結した場合でも、パイプは膜モジュール複合体10の高さ範囲内に収められるので、濾過性能に影響を与えることなく、全体をコンパクトにすることができる。なお、液出入口の突き出し方向は濾過性能には影響しないので、必要に応じて、第２ａ液出入口24は、第２キャップ23の頂面から軸方向に突き出すように設けることもできる。
【００２９】
第２筒状ハウジング22の周面には第２ｂ液出入口26及び第２ｃ液出入口27が設けられており、第２キャップ23と反対側端部は開放され、第１膜モジュール11と接続されている。第２ｂ液出入口26及び第２ｃ液出入口27の一方は、濾過運転方法に応じて閉塞してもよい。
【００３０】
第１膜モジュール11及び第２膜モジュール21は、円柱状のものがよいが、四角柱状やそれ以上の多角柱状でもよい。
【００３１】
第１膜モジュール11及び第２膜モジュール21の長さは（一端のキャップ頂面から他端のキャップ頂面までの長さ）、好ましくは300〜3000mmで、より好ましくは1000〜2000mm、更に好ましくは1000〜1600mmであり、外径は、好ましくは50mm〜2000mm、より好ましくは、100mm〜500mm、更に好ましくは150mm〜350mmであり、質量（キャップ付き）は、好ましくは1〜1000kg、より好ましくは5〜200kg、更に好ましくは10〜100kgである。
【００３２】
第１筒状ハウジング12及び第２筒状ハウジング22内には、所要本数の内圧型の中空糸膜（中空糸膜束）15及び25が充填されている。中空糸膜束は、１束でもよいし、必要に応じて仕切り部材（例えば、特開2002−126465公報の図１〜図７参照）を用いて、２束以上に分けたものが充填されていてもよい。
【００３３】
中空糸膜の材質は特に限定されるものではなく、ポリサルホン系樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、PVA、ポリオレフィン系樹脂、セルロース誘導体系樹脂等のプラスチック類、セラミックス、金属類、複合樹脂が挙げられるが、これらの中でも、セルロース誘導体系樹脂がよい。セルロース誘導体系樹脂は、親水性が高く、接触角は50〜60度と小さく、他の樹脂と比較して、濾過によって膜に汚れが付着しにくいほか、一度ついた汚れも逆圧洗浄等の物理洗浄で除去しやすい。
【００３４】
中空糸膜の長さは、中空糸膜モジュール11、21（又はそれらのハウジング）長さに応じて決定されるものであり、内径、外径、膜構造は特に制限されず、公知のものを使用することができる。
【００３５】
中空糸膜束は、ハウジングと膜端部が樹脂で直接接着されているハウジング一体型モジュールタイプでもよいし、直接接着されていないカートリッジを収納したカートリッジ型モジュールタイプでもよい。中空糸膜束は、一端側又は両端側の端部がエポキシ樹脂等で接着固定されていてもよいし、一端側が樹脂で封止されていてもよい。中空糸膜は、濾過運転方法（クロスフロー濾過及び全量濾過）、膜モジュール複合体を含む膜処理システムにおける各構成部の配置状態等に応じて、最適な濾過運転が行えるように調整する。
【００３６】
第１膜モジュール11と第２膜モジュール21は、それぞれの開放端面側において、中央液出入口32を有する筒状接続具31を介して接続一体化されており（Ｖ−バンドカップリング使用）、筒状接続具31内の空間33には、中空糸膜は存在していない。筒状接続具31は、その直径が、第１膜モジュール11及び第２膜モジュール21の内径の80〜120％の範囲であることが好ましい。
【００３７】
筒状接続具31内の空間33の容積は、全体の逆圧洗浄流量が10〜100ｍ３／Ｈであるとき、0.007〜0.07ｍ３になるように調整されている。このような関係にすることで、下記のとおりの第１及び第２の作用効果が得られる。
【００３８】
（第１の作用効果）
中空糸膜が存在しない空間33と接続した中央液出入口32から原水を供給する場合は、全体の透過流量（ｍ３／Ｈ）に応じて、必要な量の原水を各中空糸膜モジュールに均等に分配できるようになり、逆に中空糸膜が存在しない空間33と接続した中央液出入口32から透過液を排出する場合は、全体の逆圧洗浄流量（ｍ３／Ｈ）に応じて、必要な量の透過液を排水できるようになる。
【００３９】
（第２の作用効果）
中空糸膜が存在しない空間33と接続した中央液出入口32から原水を供給したり、逆圧洗浄水を圧入したり、逆に前記液出入り口32から透過液、濃縮液、逆圧洗浄排水を排水したりすることができるようになるため、水処理現場の状況に応じて、多様な濾過運転方法を適用することができるようになる（以上を「第２の作用効果」という）。
【００４０】
中央液出入口32の口径（断面積）及び他の液出入口の口径（断面積）は、所望の透過流束を維持して濾過運転できるように調整されている。所望の透過流束を維持する場合には、定期に又は不定期に逆圧洗浄をする必要があるが、逆圧洗浄の際に上記範囲の逆圧洗浄流量を維持して逆圧洗浄することで、所望の透過流束を安定して維持できる。そして、そのためには、原水入口及び透過液出口の口径は40〜170mm程度にすればよい。
【００４１】
第１筒状ハウジング12、第２筒状ハウジング22、及び筒状接続具31の材質は、ポリサルホン系樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート、セルロース誘導体樹脂等のプラスチック類、セラミックス、ステンレスのような金属類でもよいし、樹脂ファイバー、カーボンファイバー、グラスファイバー等を含む複合樹脂でもよい。
【００４２】
複合膜モジュール10においては、中空糸膜充填部のハウジング内径（Ａ）と中空糸膜の有効長さ（Ｂ）の比率（Ｒ＝Ｂ／Ａ）が２＜Ｒ＜６が好ましく、より好ましくは２＜Ｒ＜４である。
【００４３】
複合膜モジュール10においては、内圧型の中空糸膜モジュールを使用するため、外圧型に比べてモジュール内に充填する中空糸膜の充填率（単位面積当たりの充填本数）を大きくすることができ、更に２つ以上を長さ方向に接続するため、特に縦置き型で使用する場合は、中空糸膜充填部のハウジング内径（Ａ）（中空糸膜の幅方向の合計断面積、及び膜モジュールの設置面積）を一定にしたまま、中空糸膜の有効長さ（Ｂ）（有効膜面積）を増加させることができる。例えば、１つの膜モジュールに1000本の中空糸膜を充填し、計２本の膜モジュールを使用したときは、中空糸膜は合計で2000本となるが、中空糸膜充填部のハウジング内径（Ａ）は変わらず（中空糸膜の幅方向の合計断面積、及び膜モジュールの設置面積は、充填された状態の1000本分となる）、中空糸膜の有効長さ（Ｂ）の合計は中空糸膜モジュール２つ分の長さとなる（有効膜面積の合計は2000本分の面積となる）。
【００４４】
本発明の膜モジュール複合体は、２本の中空糸膜モジュールを組み合わせたものであり、１本の場合と比べると有効膜面積は２倍となったが、縦置型では、設置面積自体は１本の場合と全く同じである。
【００４５】
〔膜モジュール複合体を用いた濾過運転〕
（１）第１の濾過運転方法（図１）
図１により、膜モジュール複合体10を含む膜処理システムを用いたクロスフロー濾過運転について説明する。なお、各中空糸膜モジュールはクロスフロー濾過運転ができるように調整されている（ハウジング内に充填された複数の中空糸膜束相互間と、中空糸膜束とハウジング間が樹脂で封止されている）。
【００４６】
原水ポンプ51を作動させ、原水タンク41内の原水をライン61から膜モジュール複合体10の第１ａ液出入口（原水入口）14に供給する。
【００４７】
原水は特に制限されないが、通常、粘度が1〜200mPa・s、好ましくは1.5〜100 mPa・s、より好ましくは２〜50 mPa・sのもので、通常、SSの含有率が0.1〜10000mg/L、好ましくは1〜5000mg/L、より好ましくは５〜1000mg/Lのものを濾過処理することができる。
【００４８】
第１膜モジュール11で濾過された透過液は、第１ｂ液出入口（透過液出口）16から排出され、ライン62から透過液タンク42に送られる。第１膜モジュール11で生じた濃縮液は、筒状接続具31内の空間33に流入した後、第２膜モジュール21において濾過され、透過液は、第２ｃ液出入口（透過液出口）27から排出され、ライン62から透過液タンク42に送られる。第２膜モジュール21で生じた濃縮液は、第２ａ液出入口（濃縮液出口）24から排出され、一部はライン64、61に戻して再度処理する。
【００４９】
第２膜モジュール21では、より粘度の高い原水（第１膜モジュール11の濾過で生じた濃縮液）を濾過するため、第１膜モジュール11における濾過運転時よりも膜間圧力を高めたり、使用する中空糸膜の内径を第１膜モジュール11のものより大きくしたりすることが望ましい。
【００５０】
濾過運転は、１０〜９０分間程度の濾過運転後、運転を停止して、逆圧洗浄を0.5〜３分間程度行う。逆圧洗浄は、逆圧洗浄ポンプ53を作動させて、透過水タンク42内の透過水をライン62から第１膜モジュール11及び第２膜モジュール21内に圧入する。このとき、薬液ポンプ52を作動させ、薬液タンク43内の薬液（次亜塩素酸ナトリウム溶液等）を逆圧洗浄水内に添加してもよい。洗浄後の逆圧洗浄排水は、中央液出入口32及び第１ａ液出入口14から排出する。
【００５１】
この濾過運転において、筒状接続具31内の空間33を利用し、第１膜モジュール11と第２膜モジュール21の運転時における逆圧洗浄流量（ｍ３／Ｈ）に応じて、筒状接続具31内の空間33の容積を調整することにより、第１及び第２の作用効果が得られる。
【００５２】
（２）第２の濾過運転方法（図２）
次に、図２により、膜モジュール複合体10を含む膜処理システムを用いた全量濾過運転について説明する。図２では、図１の膜処理システムとは原水ポンプ51の設置位置のみが異なっている。なお、各中空糸膜モジュールは全量濾過運転ができるように調整されている（ハウジング内に充填された複数の中空糸膜束の一端開口部が樹脂で封止されている）。
【００５３】
原水ポンプ51を作動させ、原水タンク41内の原水をライン61から膜モジュール複合体10の第１ａ液出入口（原水入口）14と第２ａ液出入口（原水入口）24に供給する。原水は特に制限されないが、例えば、第１の濾過運転方法と同じものを処理できる。
【００５４】
第１膜モジュール11で濾過された透過液は、第１ｂ液出入口（透過液出口）16から排出され、ライン62から透過液タンク42に送られる。第１膜モジュール11で生じた濃縮液は、定期的に中央液出入口（濃縮液出口）32及び第１ａ液出入口（透過液及び濃縮液出口）14（ライン64）から排出する。
【００５５】
第２膜モジュール21で濾過された透過液は、第２ｃ液出入口（透過液出口）27から排出され、ライン62から透過液タンク42に送られる。第２膜モジュール21で生じた濃縮液は、定期的に中央液出入口（濃縮液出口）32及び第２ａ液出入口（透過液及び濃縮液出口）24（ライン65）から排出する。
【００５６】
濾過運転は、１０〜９０分間程度の濾過運転後、運転を停止して、逆圧洗浄を0.5〜３分間程度行う。逆圧洗浄は、逆圧洗浄ポンプ53を作動させて、透過水タンク42内の透過水をライン62から第１膜モジュール11及び第２膜モジュール21内に圧入する。このとき、薬液ポンプ52を作動させ、薬液タンク43内の薬液（次亜塩素酸ナトリウム溶液等）を逆圧洗浄水内に添加してもよい。洗浄後の逆圧洗浄水は、中央液出入口32及び第１液出入口14から排出する。
【００５７】
この濾過運転において、筒状接続具31内の空間33を利用し、第１膜モジュール11と第２膜モジュール21の運転時における逆圧洗浄流量（ｍ３／Ｈ）に応じて、筒状接続具31内の空間33の容積を調整することにより、第１及び第２の作用効果が得られる。
【００５８】
（３）第３の濾過運転方法（図３）
図３により、膜モジュール複合体10を含む膜処理システムを用いたクロスフロー濾過運転について説明する。図３では、図１の膜処理システムとは一部構成部の配置が異なっている点でのみ相違している。
【００５９】
原水ポンプ51を作動させ、原水タンク41内の原水をライン61から膜モジュール複合体10の中央液出入口（原水入口）32に供給し、第１膜モジュール11及び第２膜モジュール21において濾過処理する。原水は特に制限されないが、例えば、第１の濾過運転方法と同じものを処理できる。
【００６０】
第１膜モジュール11で濾過された透過液は、第１ｂ液出入口（透過液出口）16から排出され、ライン62から透過液タンク42に送られる。第１膜モジュール11で生じた濃縮液は、第１ａ液出入口（濃縮液出口）14から排出され、濃縮液の一部又は全部はライン63に戻して再度処理する。
【００６１】
第２膜モジュール21で濾過された透過液は、第２ｃ液出入口（透過液出口）27から排出され、ライン62から透過液タンク42に送られる。第２膜モジュール21で生じた濃縮液は、第２ａ液出入口（濃縮液出口）24から排出され、濃縮液の一部又は全部はライン63に戻して再度処理する。
【００６２】
濾過運転は、１０〜９０分間程度の濾過運転後、運転を停止して、逆圧洗浄を0.5〜３分間程度行う。逆圧洗浄は、逆圧洗浄ポンプ53を作動させて、透過水タンク42内の透過水をライン62から第１膜モジュール11及び第２膜モジュール21内に圧入する。このとき、薬液ポンプ52を作動させ、薬液タンク43内の薬液（次亜塩素酸ナトリウム溶液等）を逆圧洗浄水内に添加してもよい。洗浄後の逆圧洗浄排水は、中央液出入口32及び第１液出入口14から排出する。
【００６３】
この濾過運転において、筒状接続具31内の空間33を利用し、第１膜モジュール11と第２膜モジュール21の運転時における逆圧洗浄流量（ｍ３／Ｈ）に応じて、筒状接続具31内の空間33の容積を調整することにより、第１及び第２の作用効果が得られる。
【００６４】
従来の内圧型の中空糸膜を用いた中空糸膜モジュールでは、粘度の高い液体やSS成分を多く含む液体を濾過する場合は、中空糸膜の内側を液体が通過するときに圧力損失が生じたり、部分的にSS分の過濃縮が生じたりして、濾過性能が不均一になる。この現象は、中空糸膜の長さを大きくするほど顕著になるため、中空糸膜を長くして濾過能力を高めようとしても、内圧型中空糸膜の実用可能な長さには自ずから限界があった。
【００６５】
しかし、本発明で用いる膜モジュール複合体では、１本の中空糸膜モジュールに充填する中空糸膜の長さを短くし、複数本を長さ方向に接続することで、前記した問題を解決し、高い濾過性能を維持できるようにしたものである。
【００６６】
更に本発明で用いる膜モジュール複合体では、中央部付近に中空糸膜の存在しない空間を積極的に設け、その空間を利用することにより、濾過運転をより円滑に行うことができるようになったものである。
【００６７】
本発明の濾過運転方法は、工場排水処理、河川水や地下水除濁、海水淡水化、バイオリアクター等に適用することができる。
【実施例】
【００６８】
実施例１
図５に示す中空糸膜モジュールFW50RVC-FUC1582（ダイセン・メンブレン・システムズ社製，有効膜面積50m２，ハウジングの内径300mm，液出入口のノズル口径８０mm，但し、図１における第１ａ液出入口14と第２ａ液出入口24に相当する液出入口は、図１と同様になるように取付位置を変更した。）の一端側のみキャップを外したもの２つを用意した。なお、中空糸膜は、酢酸セルロース製のもの（分画分子量15万）であり、第１膜モジュール11では、内径0.8mm、外径1.3mm、長さ（有効長さ）900mmのものが合計で24，500本（幅方向の断面積318cm２）充填されており、第２膜モジュール21では、内径0.8mm、外径1.3mm、長さ（有効長さ）900mmのものが合計で20,000本（幅方向の断面積265cm２）充填されている。比率Ｒは、第１膜モジュール11では、900mm／300mm＝３であり、第２膜モジュール21では900mm／300mm＝３であった。
【００６９】
次に、中空糸膜モジュールと同じ内径を有する筒状接続具を挟んで２つの中空糸膜モジュールを合わせた状態で、Ｖ−バンドカップリングを用いて液密が維持できるように接続して、図４（ａ）、（ｂ）に示す膜モジュール複合体（空間33の容積は0.01ｍ３）を得た。この膜モジュール複合体は、有効膜面積100m２となったが、中空糸膜の幅方向の断面積及び膜モジュールの設置面積は、図５の中空糸膜モジュールと変わりはない。
【００７０】
この膜モジュール複合体を図１に示す膜処理システムに組み込んで、上記の第１の濾過運転方法に従って濾過運転を行った。原水として河川水を用い、透過流束1.5m／dayで内圧式クロスフロー濾過運転を行い、60分ごとに２分間逆圧洗浄を4.5m／dayで行った。逆圧洗浄水には、3ppmの遊離塩素濃度になるように調整した次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いた。
【００７１】
濾過運転時は、原水タンク41に河川水を連続的に供給し、原水ポンプ51にて、膜モジュール複合体10の原水ノズル14に原水を送った。濃縮液は、上部キャップ23のノズル24から排出し、原水ポンプ51手前に戻した。
【００７２】
透過液は、透過液タンク42に蓄えられ、定期的に濾過停止した後、逆洗浄ポンプ53で膜モジュール複合体10に送って逆圧洗浄した。逆圧洗浄排水は、膜モジュール複合体10の原水ノズル14及び濃縮液ノズル24から系外へ排出するとともに、筒状接続具31のノズル32からも系外へ排出した。
【００７３】
この条件で１ヶ月間濾過運転した。濾過を行う前の純水透過流束と濾過を行った後の純水透過流束を比較した。結果を表１に示す。
【００７４】
実施例２
実施例１の第１膜モジュール11と同じもの２本からなる膜モジュール複合体を組み込んだ図２に示す膜処理システムを用いて、原水タンク41の河川水を、原水ポンプ51で膜モジュール複合体10の上下のノズル14、24から供給し、上記の第２の濾過運転方法に従って全量濾過方式で実施例１と同じ条件で濾過運転を行い、評価を行った。なお、２つの膜モジュールの中空糸膜は、いずれも第１膜モジュール11と同じものである。結果を表１に示す。
【００７５】
実施例３
実施例１の第１膜モジュール11と同じもの２本からなる膜モジュール複合体を組み込んだ図３に示す膜処理システムを用いて、原水タンク41の河川水を、原水ポンプ51で膜モジュール複合体10の中央ノズル32から供給し、上記の第３の濾過運転方法に従ってクロスフロー濾過方式で実施例１と同じ条件で濾過運転を行い、評価を行った。なお、２つの膜モジュールの中空糸膜は、いずれも第１膜モジュール11と同じものである。結果を表１に示す。
【００７６】
比較例１
図５の中空糸膜モジュール２本を、図６のように並列に配置した膜処理システムにより、クロスフロー濾過運転をした。２つの膜モジュールの中空糸膜は、いずれも第１膜モジュール11と同じものである。中空糸膜モジュールの有効膜面積の合計は、実施例２と同様であるが、設置面積は実施例２の２倍を要した。これを、実施例２と全く同様に運転し評価を行った。
【００７７】
【表１】
2005329393.tif 000003
【００７８】
表１から明らかなとおり、実施例１、２、３及び比較例１では、濾過前と濾過後の低下割合は同等であった（純水透過流束は、膜間圧力98kPa、水温25℃に換算したもの）が、設置面積は、比較例１は実施例１、２、３の２倍であるから、単位設置面積当たりの純水透過流束には顕著な差が生じたことになる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】膜モジュール複合体を用いた膜処理システムの概略フロー図。
【図２】膜モジュール複合体を用いた膜処理システムの概略フロー図。
【図３】膜モジュール複合体を用いた膜処理システムの概略フロー図。
【図４】（ａ）は膜モジュール複合体の概略側面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大断面図。
【図５】膜モジュール複合体に用いる中空糸膜モジュールの概略側面図。
【図６】比較例で使用した膜処理システムの概略フロー図。
【符号の説明】
【００８０】
１０  膜モジュール複合体
１１  第１膜モジュール
１２  第１筒状ハウジング
１３  第１キャップ
１４  第１ａ液出入口
１６  第１ｂ液出入口
１７  第１ｃ液出入口
２１  第２膜モジュール
２２  第２筒状ハウジング
２３  第１キャップ
２４  第２ａ液出入口
２６  第２ｂ液出入口
２７  第２ｃ液出入口
３１  筒状接続具
３２  中央液出入口
３３  空間
【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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