(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水供給部から供給される汚濁原水を処理する水処理装置であって、
第一ポート、第二ポート、及び生成水出口ポートを有するハウジングと、
該ハウジング内に設けられる少なくとも一つの分離部材と、
該原水供給部からの汚濁原水を、該ハウジング内の該分離部材に送水するための主駆動ポンプとを備えるものであって、
該分離部材は、水透過層としての水分離膜、生成水案内層、およびスペーサよりなる薄膜の複合体を、生成水通過ダクトにロール状に巻き付けた構成とし、
該水分離膜は、該汚濁原水中の汚染物質の透過を阻止する特性を有するものとし、
該スペーサを、隣接する該水分離膜と水分離膜との間に介装することで、該水分離膜と水分離膜との間に隙間を空け、該原水供給部からの原水が該水分離膜に接する状態で該隙間を流れるように構成し、
該生成水案内層は、該水分離膜を透過した生成水を受け入れるべく該水分離膜に近接配置され、
該生成水通過ダクトは、該生成水案内層からの水を受け入れるべく該生成水案内層に連結され、
該主駆動ポンプから、該第一ポートを介して該分離部材に供給された汚濁原水は、該原水中の汚染物質を残した状態で、生成水として該水分離膜を透過した後、該生成水案内層、該生成水通過ダクトを介して該生成水出口ポートへと案内され、
該水分離膜を透過せずに残った汚染物質は、濃縮した汚濁水流として、該第二ポートへと案内されるものとした水処理装置において、
該ハウジングの生成水出口ポートからの生成水を溜めるための生成水アキュムレータを設け、該水分離膜に逆方向に透過させる清浄水流の体積を該生成水アキュムレータにて調整し、
該ハウジングの該生成水出口ポートと該生成水アキュムレータとの間に逆流ポンプを備え、該逆流ポンプにより定期的に清浄水流を該生成水アキュムレータから該生成水出口ポート及び該生成水通過ダクトを介して該生成水案内層へと供給し、所定期間、該水分離膜に逆方向の清浄水流を透過させることで、該水分離膜の機能を維持するものとし、
該逆流ポンプからの清浄水流は、該水分離膜を逆方向に透過した後、汚濁水流として、該第一ポートを介して該ハウジングより排水され、
前記水処理装置は、さらに、バルブと、濃縮室と、再循環ポンプと、廃水排出口とを備え、
該濃縮室は、入口ポート、出口ポート、水洗ポートを有する分離タンクより構成し、
該再循環ポンプは、ダクトを介して、該分離タンクの該出口ポートに接続され、
該廃水排出口は、ダクトを介して、該分離タンクの該水洗ポートに接続され、
該バルブは、それぞれのダクトを介して、前記主駆動ポンプと、前記再循環ポンプと、前記ハウジングの前記第一ポート及び前記第二ポートと、該分離タンクの該入口ポートとに接続されていて、
前記第一ポートを介して該ハウジングに水を供給して正方向に該水を前記分離部材に透過させる場合、該バルブは、該主駆動ポンプと該第一ポート、及び、該再循環ポンプと該第一ポートとを連通することで、該主駆動ポンプからの原水と該再循環ポンプからの再循環水とを混合して該第一ポートに供給するとともに、該第二ポートと該入口ポートとを連通することで、該ハウジングの該第二ポートから該分離タンクの該入口ポートに汚濁水流を供給し、該分離タンクの該濃縮室にて、導入された汚濁水流を減速して汚染物質中のいくつかの物質を該濃縮室の底部に沈殿させ、減速した水流を該出口ポートから排出するとともに該出口ポートからの水流の排出後に該沈殿物を該濃縮室に残し、この間に、該再循環ポンプは、該分離タンクの該出口ポートからの減速した水流にポンプ圧を加え、該再循環ポンプからのダクトを介して、該再循環ポンプのポンプ圧を加えた水流の少なくとも一部を該バルブへと供給するものとし、
前記逆流ポンプが、前記生成水アキュムレータからの清浄水を作動圧まで加圧して、該清浄水を、前記ハウジングにて前記生成水ポートより前記第一ポートへと前記分離部材に逆方向に透過する場合、該バルブは、前記ハウジングの前記第一ポートを前記分離タンクの前記入口ポートに連通することで、該第一ポートからの該加圧した清浄水を該分離タンクの該入口ポートへと送り込み、該分離タンクの該濃縮室を該清浄水にてフラッシングし、更に該分離タンクの前記水洗ポートより該清浄水及び前記沈殿した汚染物質を前記廃水排出口に送り込むことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記分離部材と前記分離タンクに清浄水を充填して、非作動時にこれらを清浄に保持することを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記主駆動ポンプは、前記原水供給部からの原水の圧力を、入口圧から該分離部材への供給制御圧まで加圧するとともに、一定の吸入速度で該原水を吸入し、
前記濃縮室において、前記の濃縮した汚濁水流よりいくつかの汚染物質を取り出すものとし、該濃縮室は、該汚濁水流の圧力を低下させる構成とし、
前記再循環ポンプは、低下した該汚濁水流の圧力を再び該供給制御圧まで高め、該主駆動ポンプの吸入速度よりも高い速度の還元水流を発生させるよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項４】
前記主駆動ポンプは、水没式ポンプであって、該主駆動ポンプを該汚濁原水中に浸漬することを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項５】
前記主駆動ポンプは、前記水流を加熱し、前記水分離膜を通過する水温を適温まで高めることを特徴とする請求項4記載の水処理装置。
【請求項６】
前記主駆動ポンプの周りに断熱材を配置して、前記水流内の熱を保持する構成とすることを特徴とする請求項５記載の水処理装置。
【請求項７】
前記再循環ポンプは水没式ポンプであって、該再循環ポンプを前記汚濁水流中に浸漬することで、該水流に熱を加えることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項８】
前記再循環ポンプの周りに断熱材を配置して、前記水流内の熱を保持する構成とすることを特徴とする請求項７記載の水処理装置。
【請求項９】
前記ハウジングを、前記分離部材の外周面を囲むように同一軸芯上に配置し、
該分離部材の一端における外周面と該ハウジングとの間には少なくとも一つの環状のシールを介装して、軸芯方向に一方向のみの水流を通過可能とし、
加圧した原水を、該シールと反対側の該分離部材の他端より該ハウジングに導入し、前記水分離膜に通過させ、
該シールに過剰圧逃がし手段を設け、該過剰圧逃がし手段を介して過剰圧分の水を一方に逃がすことで、該分離部材の一体構造を保持することを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記分離部材の前記他端に第二シールを設け、該第二シールを、前記第一軸芯方向と反対方向に水を通過可能に構成することを特徴とする請求項９記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記過剰圧逃がし手段を、前記シールに設けた切欠とすることを特徴とする請求項９記載の水処理装置。
【請求項１２】
前記濃縮室を構成する前記分離タンクとして、略筒状の外壁と閉口状の第一・第二端を有する長手の容器を設け、
該容器に、前記入口ポート、前記出口ポート、前記水洗ポートとしての各管継手を設けて、該外壁より突出させており、
該入口ポート・出口ポートはそれぞれ、該容器内に棒状部を延伸し、その先端を該入口ポートの出口、該出口ポートの入口としており、
該水洗ポートを介して、水および分離した物質を該容器外に連通することを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項１３】
前記入口ポートの棒状部の出口を該外壁から離した状態で該容器の長手軸芯方向に対して一定角度を有するように配置することにより、該容器内の濃縮した汚濁水流が該外壁の内面に沿って渦流となるようにして、該汚濁水流中の物質に遠心力を付与し、該水と該物質との分離を促進することを特徴とする請求項１２記載の水処理装置。
【請求項１４】
前記出口ポートの棒状部を略Ｌ字形に曲折して、前記容器の略中心部に、一定角度を有するように配置することを特徴とする請求項１２記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、逆浸透及び（又は）ナノ透過薄膜による分離技術を利用するタイプにおける水処理システムに関する。
背景
従来、逆浸透及び（又は）ナノ透過薄膜による分離技術を併合した透膜式分離法を利用して水及び（又は）下水を処理する設備は公知となっており、長年において商用されている。図１には従来の透膜式分離法を利用した設備の一例が開示されている。以下、これについて大まかに説明する。
従来の透膜式分離法は大まかに次のような行程からなる。
（未処理の）原水供給装置Ａは、溢注吸引させるか、或いは、原水供給用の加圧ポンプか重量送りかいずれかで加圧した状態にして、該原水を従来型の透膜式分離装置の入口に送り込む。
該透膜式分離装置の前には、目の荒いフィルタＢを配置して、その後行程におけるポンプ及び（又は）膜を阻害したり損傷させたりするような大きな固形体を除去する。
また、前処理設備Ｃ及びその関連装置を配置して、透膜式分離部材を損傷したりその効率的な作動を阻害するような溶存イオン、極性汚染物質、及び（又は）懸濁汚染物質を除去する。従来型透膜式分離技術に使用する一般的な手段、使用薬品、前処理手段とともに課される必要処置、及び除去すべき汚染物質に関するリストの一部を、以下に示す。
0004471240.tif 000002
小型のシステムについては、通常の使い捨てカートリッジ式の細研磨フィルタＤを、かつ（又は）大型のシステムについては、自動操作式の砂濾過（凝固）システムを用いて、これらを該前処理装置の次行程側に設ける。これによって、濾過については透過能力が１５ミクロン未満となり、沈泥比重指数（ＳＤＩ）も５未満となる。これらの数値は、従来の透膜式分離技術では通常に適用される最大基準である。
また、非操作時に原水が該透膜式分離手段内に浸入するのを防ぐため、該透膜式分離手段にて制御される（通常自動操作の）原水供給閉鎖バルブＥが通例の如く具備されている。
そして、原水の供給圧を、供給した原水の溶液の透過圧を越える適当値まで高めるべく、加圧式原水供給ポンプＦ、又は加圧式ポンプのセットを該閉鎖バルブの次行程側に配設する。作動圧はその手段によって異なる。一般的に、原水の溶液における総溶存固形物の処理レベルを高めるほど、該手段の作動圧を高める必要がある。通例の作動圧は以下の通りである。
0004471240.tif 000003
作動圧を高めると、従来の方法で操作した透膜式分離手段からの生成水の排出能力と、該生成水の水質の両方を高めることができるので、時として、供給原水内に該溶存固形物の量を現わすのに必要な表示圧よりも高い圧力を用いることがあるが、高めの圧力にて作動すると、回収した処理済み水の容積当たりの作動コストが高くなってしまう。
該加圧式原水供給ポンプまたはポンプセットは、透膜式分離手段を作動するのに必要な圧力とともに、必要なだけの良好な流動を確保するものでなければならない。従来、最もよく使われる透膜式分離手段の仕様では、膜の透過にて最終的に得た生活用水の水質に関するパラメータを、膜の機能が正当に確保される状態に合わせて割り出したとしても、供給原水の水流のせいぜい１０〜１５％の回復しか保証できない。このような仕様に設計されていない透膜式分離手段もあるが、実用的ではない。
ポンプ／モータの組合せとして、空冷式モータと、正圧吐出式ポンプ、単数段遠心式ポンプ、或いは多数段遠心式ポンプとの組合せ、又は水冷式モータと、多数段遠心式ポンプとの組合せが考えられる。これらのポンプ設定による標準的なモータ効率は次の通りである。
正圧吐出式ポンプとの組合せによる空冷式モータ        ５５％
遠心式ポンプとの組合せによる空冷式モータ            ６０％
遠心式ポンプとの組合せによる水没水冷式モータ        ７５％
従来の透膜式分離手段の主要なものは、空冷式モータにて作動すべく設計されている。これらは効率が最も悪く、モータにより発生する熱は大気中に放出されてしまう。
透膜式分離手段が正当に機能した場合の設定に対応させるには、システム圧の加圧式ポンプまたはポンプセットによって、最終的に回収した生成水として期待される水流を、少なくとも８割、望ましくは１０割現出できるものでなければならない。余剰水は排水されて、大変な水の無駄になるし、せいぜい一部した再利用されない。いずれの場合にせよ、原水供給用の主要駆動ポンプは、同一量の水を加圧できるものでなければならない。これについて考えられる馬力は以下の通りである。
0004471240.tif 000004
従って、上記の状態において、空冷式モータと遠心式ポンプの組合せによる従来の方法にて透膜式分離手段を作動させるのに必要な馬力は、次の通りである。
馬力算定式：
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原水供給システムの加圧式ポンプからの流れは、膜ハウジングＧに受け入れられる。典型的な膜ハウジングでは、その中に一以上の透膜式分離部材Ｈを一列状に並べ、これに対し、一端部のみから方向のみに原水が供給される。供給原水はハウジング内の先頭に置かれた透膜式分離部材の端部に直接供給される。一連のハウジングセットに収納される各透膜式分離器には、通常その供給終端部に塩水シール（通常「Ｕ」字状のカップ形状となっている。）を配設している。該塩水シールは、各透膜式分離器を迂回する原水の流れを阻止し、強制的に該水が透膜式分離器の供給スペーサを通過するように仕向けるものである。これは、膜の供給上流側に抗する噴出効果をもたらしてしまい、局部的には膜が早くに破れて水路ができてしまうという原因にもなっている。
汚水は、該透膜式分離器において、供給終端部とは反対側となる供給スペーサから流入される。一連の中で最後端部に配設した透膜式分離部材は、その前方に配設した透膜式分離部材が、供給された水溶液から水分を抽出するので、更に濃縮された水を受け取ることとなる。このことにより、水が各分離部材を順に通過するうちに供給水中の汚染物質の濃度が増し、これにより、一連の中で最後端に配置した膜が早くに破損してしまう。
また、透膜式分離器は、その供給スペーサに溜まる粒状物や土砂や汚泥を除去するために定期的に洗浄されるが、列状に配した多重の透膜式分離器を洗浄すると、作動による流れと同じ方向に洗浄される。これでは、前側にある透膜式分離器の供給スペーサ内に溜まった粒状物や土砂や汚泥が強制的に後側の透膜式分離器の供給スペーサに送り込まれるので、洗浄作用の効果が、とりわけ中位または最後端の透膜式分離部材において薄くなってしまう。また、洗浄では、膜表面を覆うように付着する土砂や汚泥や他の物質を除去することはできない。このことは、一列状に配するように透膜式分離器を設計する場合にとりわけ問題となる。
膜の選定は、供給原水の状態と最終的な生成水の水質及び量をどのように設定するかに依るものである。従来の透膜式分離器は、全て、菱形の供給スペーサか平行状の供給スペーサかの一方を有している。これら従来の供給スペーサは、膜同士隣接する部分間に空間を設けて、該隣接部上を水が流れるようにするものである。粒状物は、該供給スペーサを通過する際にひっかかりがちであり、透膜式分離器の詰まりの原因となる。
供給スペーサ内での粒状物のひっかかりは、従来の透膜式分離器の設計に際し、水の回収上の問題をもたらす。ここで回収とは、原水から取り除いた総水量を指す。透膜式分離器が生成水の容積分を抽出した結果としての濃縮された廃流は、原水流の中で最後に残る水の容積分である。例えば、１００ガロンの原水を従来の透膜式分離システムに投入し、生成水として５０ガロンが取り除かれるとすると、排出すべき廃流として５０ガロンの濃縮廃棄物が残る。この場合、回収率は５０％である。
原水中に存在したイオンは、最初は溶液中に溶解するが、原水流から水分が抽出されるにつれて、後に残る原水の量は少なくなる。汚染イオンがこの残留分中で過度に濃縮される（溶液のＫspを越える）と、膜供給スペーサの構造内の溶液からはみ出るものが現れ、透膜式分離部材の表面に薄膜状に被って膜を汚したり、透膜式分離器の供給スペーサを詰まらせたりするもととなる。これは、従来の透膜式分離器で溶存状態から脱却させる汚染物質が鉄やマンガン酸や有機成分や油分よりなる場合には特に危険である。この問題は、回収率を高くするよう設計する場合に特に明らかになる。
従来の装置においては、透膜式分離器に抗する背圧が膜排出圧制御バルブにて制御されることにより、その放出する廃水量が制御される。
透膜式分離器からの廃水量を減らすために、再循環バルブＪが組み込まれている。該再循環バルブは、透膜式分離器からの廃水流のうち特定の部分を、その放出前に、膜排出圧制御バルブを介して原料供給システムの加圧ポンプの入口に戻すものである。この廃棄物は該システム内にて保持されるものの、透膜式分離器に戻されるまでに該システムの作動圧まで鎮圧しておかなければならない。この方法論により廃水量は減るが、動力或いは馬力面での低減効果は得られない。
溶存する固形物の総量の中では、濃縮廃棄物の出口から再循環されて戻された廃棄物の量が、新たに導入する原水よりも多くなり、導入された原水内のどの汚染物質の濃縮レベルも包含している。これは、従来の方法で作動させる透膜式分離器における汚れを特定する上で考慮に入れなければならない。
従来最もよく使われている透膜式分離器には、自動または手動の透膜式分離器洗浄バルブＫが具備されている。このバルブにより、原水、或いは抽出した精製水をポンプの最大速力で透膜式分離器供給スペーサに送り込んで、透膜式分離器の供給スペーサ内に溜まった物質を除去するのを補助するものである。この透膜式分離器の洗浄は、一方向のみで行われるので、あまり高い効果を得ない。
従来の透膜式分離器中の追加スペース内には、洗浄器としての任意装着式の膜薬品投与タンクＬが配設されることがあり、透膜式分離部材が汚れたり、汚れに覆われたりした場合に透膜式分離部材を薬品にて洗浄するものである。
従来の透膜式分離技術では、最終の生成水の処理薬品Ｍがしばしば必要となる。前処理方法の一部として酸性化策を採用する場合には、特に必要である。従来の透膜式分離技術で生成した最終生成水は、一般に刺激が強くて、飲み水として、或いは水道水として使用するには適さない。
以上のように、現在出回っている透膜式分離装置においては、望ましくない点が多くある。これらのうち最も望ましくない点としては、次のものが挙げられる。
ａ）従来の方法で作動される透膜式分離器は、通常の疲弊と同じぐらいに化学洗浄に必要な物質と前処理における欠点が多いので、耐用性が低い。
ｂ）供給溶液中より上流側に配列した透膜式分離部材が生成水を抽出し、その透膜式分離部材から流出される毎に供給溶液の濃度が増すことにより、総溶存固有物或いは汚染物質による負荷が増すので、一連に配列された透膜式分離部材のうち最後尾のものにおいては、疲弊が早くなる。
ｃ）透膜式分離器より再循環される濃縮廃棄流は、原水供給加圧ポンプに再び導入されて、その後、透膜式分離器に直接再導入されるので、供給原水内にこの再循環濃縮廃棄物とともに土砂や汚泥が導入されて堆積し続け、これにより透膜式分離部材の疲弊が早まってしまう。
ｄ）高圧高速の供給流は、原水流そのものか、或いは再循環水流のいずれかより摩耗を引き起こす固形物がしばしば混じり込んでいて、この噴流が一連の中で先頭に配された透膜式分離部材に直接当たるので、一連の供給ハウジング内に配設した各先頭の透膜式分離部材の疲弊が早くなる。
ｅ）従来の透膜式分離供給スペーサは、飽和浸漬状態によって溶液より溢れ出た土砂、汚泥、汚染物質の滞留、堆積を促進するので、透膜式分離器の疲弊や詰まりを早める。
ｆ）従来の透膜式分離器においては、供給スペーサと薄膜表面においては、供給水流が一方向に流れ、洗浄水流も一方向であり、洗浄効率が悪いので、疲弊と詰まりが早まる。
ｇ）従来の透膜式分離手段においては、原水供給用の加圧ポンプと廃棄物の回収／再循環の設計により、動力を多く要し、作動コストも高くなる。
ｈ）従来の方法で作動するように設定した透膜式分離器に必要な前処理に関しては人手の消耗とそれに伴う操作コストが甚大である。
ｉ）従来の透膜式分離器の設計に必要な前処理装置における前処理薬品及び操作に伴うコストが甚大である。
ｊ）従来の方法で作動される透膜式分離器においては、前処理手段及び（又は）薬品の投与方法を間違えると、重大な損害を生じさせる。
ｋ）従来の方法で作動される透膜式分離器においては、供給原水の状態が変わると、前処理策が効かなくなり、損害を生じる。
ｌ）従来の方法で作動される透膜式分離器においては、供給原水の状態が変わると、前処理の装置／方策において、グレードアップを行うのにかかるコストが高い。
ｍ）前処理薬品に生成流を透過しても、透膜式分離器の欠陥、透膜式分離器のシール上の欠陥、或いは透膜式分離器の生成水流部の中心における詰まりやシール等の欠陥により、最終的に回収した生成水でも、汚染されている可能性がある。
ｎ）薄膜表面に堆積した被覆状の汚れを除去すべく、従来の方法で透膜式分離技術を作動させると、薬品浄化に必要な物が多くなる。
ｏ）前処理とともに操作される透膜式分離器より流出される濃縮廃棄水をどのように案内するかという問題がある。
ｐ）従来の方法で透膜式分離器を薬品にて浄化すると、その度に膜の耐用性と透過効率が低くなる。各浄化行程につき、最初の透膜式分離器の流出能力の１／５パーセントが失われてしまう。
その他、従来の透膜式分離技術を用いることによる不具合をいくつか以下に示す。透膜式分離技術を利用した従来の水処理装置の操作には、非常に高いコストがかかり、しばしば経済的に活用できないものとなる。これらのコストは、非常に高い電気利用コスト、大がかりで複雑な前処理装置に伴う非常に高いコストと複雑な操作、透膜式分離器があまり効果のない洗浄のために汚れたり詰まったり早くに駄目になったりした場合に透膜式分離部材を交換するのに伴う非常に高いコスト、薬品による浄化作業の必要、そして（また）効果のない一切の操作に由来する。前処理装置で失敗があった場合、とりわけこのような失敗によって透膜式分離器内に過マンガン酸カリウム、オゾン、塩素化合物のような強いオキシダントが入り込んでしまうようなことになると、全ての膜が破損してしまうことも度々ある。
前処理装置及び（又は）薬品を必要とする従来の方法で操作される透膜式分離器については、供給原水には全て前処理を施すことが必要とされる。これは、最終廃棄物の排出に要する水は、最終的に回収する生成水の量と同じくらいの量があるので、これを処理するには莫大なコストがかかる。透膜式分離器が５０％かそれ以下の回収率で作動するとなると、生成水の実際の生成には二倍以上の前処理手段及び（又は）薬品を必要とし、前処理コストが非常に高くなる。
また、前処理は、最終生成水の水質に重大な弊害をもたらす。軟水化やソーダ灰及び石灰の軟化等、最も一般的な前処理の形態でも、結局は、カルシウム、硫酸、マグネシウム、鉄、マンガン塩、シリカ、有機物等、透膜式分離システムの供給原水から除去すべきイオンが、一価性のイオン（ナトリウム、カリウム、塩素等）に変わってしまうこととなる。即ち、従来の透膜式分離器は、カルシウムや硫酸やシリカ等の除去には非常に効果的であるが、ナトリウムや塩素やカリウムは除去しにくい。供給原水に前処理が必要とされないならば、最終生成水における固定物、ナトリウム、塩素、及び（又は）カリウムの総溶存量は低減される筈である。
環境面での不具合はいくつもある。まず、廃棄流を処理しなければならない。従来の方法で設計された透膜式分離技術や前処理手段及び（又は）前処理における薬品の投与方法が適用される場合に、透膜式分離器からの廃棄流が有毒で危険なものとなっていることはよくある。廃棄流の有毒性や危険性の理由の一つは、前処理手段や前処理薬品の投与そのものにある。従来方法で操作される透膜式分離器を浄化する間にできる廃棄物は、多くの場合、有害であり、一般には特別の処理なしに排出するには不適切である。
従来の方法で操作される透膜式分離器は、供給スペーサ内に溜まったり、透膜式分離器の薄膜表面上に積もったりした土砂や汚泥を除去するのに、しばしば原水の高速洗浄サイクルを必要とするので、水を大量に消耗する。このことは、廃棄流を大量に排出するという環境的な問題と、原水の供給不足という問題とをもたらす。
また、前処理用薬品は、従来の透膜式分離システムでは、排出される廃棄流内で濃縮されてしまい、環境上容認される排出基準を上回ってしまうこともよくある。このような前処理用の薬品が必要なければ、廃棄流の排出についてはもっと問題性は低くなるし、扱いやすくなる筈である。
安全面での不具合や問題も、前処理手段を用いたり、前処理用の薬品を投与するような従来の方法で操作する透膜式分離器においては数多い。とりわけ、最終生成水を飲み水としての目的に使う場合にはなおさらである。過マンガン酸カリウムや多くの除垢剤、酸、アルミニウム化合物等、前処理として使用された薬品は有毒で、人的消費には向かない。膜に破れやバイパス現象、その他の不具合が起こったりすると、これらの薬品は、最終生成水に、そして生成水タンクにて保存された水にも混じっていて、有害となっているおそれがある。
特に飲み水の生成を目的として従来の方法で透膜式分離器を作動させる場合には、回収された最終生成水の非常に高い刺激性により、健康面での弊害が増す可能性がある。回収された最終生成水は、特徴として、ｐＨが非常に低く、中和される可能性も殆どなく、ナトリウムや塩素が溶存イオンとしてかなり混じっている。この水は接触する金属も簡単に溶かしてしまう。このことは、特に配管構造や生活配水において、鉄（配水鋼管から）、銅、真鍮（配水管と住宅鉛管の両方から）、更には鉛まで解けだして、飲み水として使用するにはふさわしくない水質となってしまうという弊害をもたらすおそれがある。
前処理を伴う透膜式分離技術において、最終生成水が飲み水として使えないという健康面での更にもう一つの問題点は、前処理自身のその後の状態にある。前処理のいろんな方法のうち、殆どの場合、原水中のナトリウムのレベルが高まり、また、透膜式分離器にとってはナトリウムが最も除去しにくいものの一つなので、最終生成水中のナトリウムレベルは、常に、飲み水としての許容限度である２０ｍｇ／ｌや、ナトリウムを規制した規定食として設定された限度である２０ｐｐｍを越えるのが現状であり、また、一般常用としての許容限度である８０ｍｇ／ｌを越えることも非常に多い。
従来の透膜式分離器の設計で使用されるバルブセットは隠れた所にあるので、非常に不具合が大きい。バルブセットが隠れるように設置されていると、高度のメンテナンスを要し、制御上複雑で考慮が必要であるという問題をもたらし、また、大変に高価である。このように設置されたバルブセット内のバルブに欠陥があったり、何かの理由でバルブのプログラムを間違って、バルブを違う所に配置してしまうと、即時的かつ（又は）直接的に、透膜式分離器そのものの欠陥、システムの他の部分における欠陥、最終生成水の汚染か、その他の深刻な問題を生じさせてしまう。
現在出回っている水処理システムにおいては、その他、水没式のポンプや他の電動手段に電力を送る電線に施すシールに関する問題がある。これは、圧力の付加された水を収容するコンテナやハウジングの壁に電線を通す場合に特に問題になる。
高圧化された水中ポンプは、１８００ｐｓｉ未満か、時にはそれ以上の圧力で、透膜式分離器に水を押し出し、循環させる。ポンプは、通常、ハウジング内に配設され、このポンプを囲むハウジング内に水が収容されて、ポンプ内を、またポンプの周りを通過するのである。これらのポンプに対し、電線をハウジングの開口部に通して電力を供給するので、このハウジングから高圧の水が漏れないように、シールが必要なのである。
この場合や、同様の用途に使用するシールは商品として出回っているものである。これらのシールは、通常、ハウジングの孔に詰める部分と、一以上の貫通孔を設けたプラグとよりなる。このプラグは電線周りに配設して、シールを施すべき電線に係合させる。このタイプのシールは１００ｐｓｉ以上の圧力ではシール性が低くなることが判っており、１００ｐｓｉより高い圧力での配線には適さない。
この問題は、シールを、同様の状態で使用される他のタイプの電動手段、例えば水没式のヒーターやセンサー設備のようなものについても起こるものである。
要旨
本発明の水処理装置は、導入した未処理水の薬品による前処理、透膜式分離手段の薬品による洗浄、及び最終生成水の薬品による処理を不要とするものであり、また、廃棄流の再循環に関する弊害を低減し、水の消耗量を低減して、動力（馬力）面での向上を図るものである。
本発明は、まず、水供給部から供給される水を処理する方法を提供するものである。即ち、この水処理方法は、
懸濁粒状物や溶存汚染物質を含む未処理の汚水を供給する未処理汚水供給手段を設け、
該未処理汚水供給手段より汚水を導入する未処理水入口を設け、
該汚水を所定作動圧に加圧すべく、該未処理水入口に少なくとも一つの主駆動ポンプを接続し、
以下のような水処理部、即ち、
少なくとも一つのハウジングを有し、これに第一ポートと第二ポートを配設して、そのうち一方は前記の加圧された汚水を導入する入口とし、他方は濃縮された汚水を排出する出口とし、
該ハウジングの入口からの加圧汚水を受け入れるべく、該ハウジング内に少なくとも一つの透膜式分離部材を配設し、該透膜式分離部材は、汚染物質の通過を阻止することを特徴とする少なくとも一つの水透過層を有する水分離膜と、該水透過層を通過した水を受け入れるべく該水透過層に近接配置した生成水導入層と、該透膜式分離器からの水を受け入れるべく、該透膜式分離部材を通して延設されて該水導入層に連結される生成水搬送ダクトとよりなるものとし、
該ハウジング内に生成水出口ポートを設けて、該生成水搬送ダクトに接続してなる水処理部を設け、
生成水を受け入れるべく、該生成水出口ポートに接続した生成水貯蔵設備を設け、
前記の未処理水の入口と、前記の少なくとも一つの主駆動ポンプと、前記の水処理部と、該生成水貯蔵設備との各間にそれぞれダクトを配管し、
これらのダクトと該水処理部とに前記汚水を案内すべくバルブ部を設け、
該バルブ部を制御すべくコントロール部を設けた構成において、
前記の加圧汚水を、該主駆動ポンプから該水処理部の入口に連通させ、更に該透膜式分離部材を通過させ、該透膜式分離部材の該水透過膜に該汚水の一部を通して該汚水を純化生成水と濃縮化汚水とに分離し、該濃縮汚水は該ハウジングの出口より排出するとともに、該生成水は該水透過層より該生成水導入層に導入し、更に該生成水搬送ダクトより該生成水出口ポートを介して該生成水貯蔵設備に導入するものとする。
前記の水処理方法は、次のような行程を導入することが望ましい。
即ち、清水供給部と、該清水供給部及び前記生成水出口ポートに接続した逆流ポンプとよりなる無薬品浄化部を設け、
該逆流ポンプにて該清水を作動圧まで加圧するとともに、該逆流ポンプを介して加圧した該清水を、該生成水出口ポートを介して該生成水搬送ダクトに導入して、前記分離膜内を逆方向に、即ち該生成水搬送ダクトから該生成水導入層、更に該水透過層への方向に、該加圧清水を通過させて、前記水透過層にて詰まった粒状物を除去するという方法で、前記の分離膜を定期的に洗浄するものである。
また、次のような行程を導入することが望ましい。
即ち、前記の少なくとも一つの透膜式分離部材に、一方向のみに水を通すように配設される少なくとも一つのシールを設け、該シールは、該透膜式分離部材と該透膜式分離部材用ハウジングとの間における該透膜式分離部材の端部に配設し、該シールとは反対側の該透膜式分離部材の端部に近接する該ハウジングに導入された加圧水の一定量を該透膜式分離部材に通し、透膜式分離部材を迂回して該膜を覆う該シールに導入することにより、該透膜式分離部材にかける内圧をその外圧と等圧化するものである。
更に、次のような行程を導入することも望ましい。
即ち、入口と出口を有する少なくとも一つの分離タンクを設けて、前記の濃縮化された汚水を導入すべく、該入口を前記のハウジングの出口に接続するとともに、該出口を前記のハウジングの入口を接続して、該分離タンクに前記透膜式分離部材のハウジングの出口より該濃縮汚水を連通させ、
該分離タンク内の濃縮汚水より濃縮化した懸濁又は溶存汚染物質を分離し、
該分離タンクより該透膜式分離部材用ハウジングの入口に該濃縮水流を再循環し、該水処理部と該分離タンクとの間を水が連通すべくダクトを配管するものである。
本発明の第二の様態は、汚水供給部からの水を処理する水処理装置を提供することにある。即ち、この水処理装置は、
懸濁粒状物及び溶存汚染物質を含む未処理汚水の供給部と、
該未処理水供給部からの汚水を導入する未処理水入口と、
該未処理水入口からの汚水を導入し、該汚水を所定の作動圧に加圧すべく、該未処理水入口に接続される少なくとも一つの主駆動ポンプと、
該汚水を後記水処理部に案内するためのバルブ部と、
該バルブ部を制御するためのコントロール部と、
水処理部、即ち、
第一ポート及び第二ポートを有して、少なくともその一方は前記の加圧汚水を導入する入口とし、他方は濃縮化した汚水を排出するための出口とするハウジングと、
該ハウジングの入口より加圧汚水を導入すべく該ハウジング内に配設される少なくとも一つの透膜式分離部材であって、汚染物質を通さないことを特徴とする少なくとも一つの水透過層を有する水分離膜と、該水透過膜を通過する水を受け入れるべく該水透過膜に近接配置される生成水導入層と、該透膜式分離部材を通して延設され、該水導入層からの水を受け入れるべく該水導入層に接続される生成水搬送ダクトとよりなるものと、
該ハウジング内に設けられ、該生成水搬送ダクトに接続される生成水出口ポートとよりなる水処理部と、
前記の未処理水入口と、前記の少なくとも一つの主駆動ポンプと、前記の水処理部と、前記のバルブ部との各間にて水を連通させるべく配管されるダクトとよりなり、
該水分離膜の水透過層に該汚水を通すことによって、前記の少なくとも一つの透膜式分離部材に通した加圧未処理水を分離して純化生成水と濃縮化汚水とを排出ものである。
本発明はまた、該反応に必要な別々の水流を制御する複数の位置を有する単一のアクチュエータ部材を具備した単一のバルブ体よりなる改良型バルブを設けるものである。
本発明の更に他の様態として、飲用に水供給部からの水を処理する装置を提供するものである。即ち、この水処理装置は、
水供給用入口と、
該水供給用入口からの入水を受け入れるための第一ポートと、飲用水を排出して配水ための第二ポートよりなる処理反応部と、
前記の飲用に排出された水を受けて貯蔵するための貯蔵タンクと、
該反応部を通る水を噴出するためのポンプと、
該水供給用入口を該ポンプに、該ポンプを該処理反応部に、該処理反応部を該貯蔵タンクに連結すべく配管されて、各間を水が連通するようにしたダクトと、
該ダクトを通る水流を制御するためのバルブであって、
バルブ体と、
各々、その中に導入される水を連通すべく水路を具備する、該ダクトへの接続のために該バルブ体に設けられる複数のポートと、
該バルブ体の芯線に沿って設けられた筒状孔であって、該各水路が該バルブ体を通って該孔に延設されて、該孔における開口部をなすようにしたものと、
該バルブ体内にて移動可能であって、該バルブ体に対しての、選択したポート間を通る水流を制御する複数の位置を有するとともに、前記孔内に摺動自在に係合される筒状外面を有するバルブ部材と、
該バルブ部材を複数の位置の各間にて選択的に移動させることで、該ダクトを通る水流を制御するコントロール手段とよりなるバルブとにて構成されるものである。
また、ポンプのハウジングに使用される改良型の高圧シール、或いは同様に加圧された水を収容する同様の電動装置のためのハウジングを設けるものである。
本発明の更に他の様態として、水供給部からの水を処理する装置を提供するものである。即ち、該水処理装置は、
少なくとも一本の通電用ワイヤ有する水没式の電動手段と、
外壁と該外壁を貫通する開口部とを有して該電動手段を囲むハウジングと、
該ハウジングの外側に配置される第一端と、該ハウジングの該開口部内に着脱自在に詰められるように配置される第二端とを有する係合本体と、該第一端より該第二端まで該係合本体を貫通状に延設され、外周面と長手方向の中心線とを有する、前記の少なくとも一本のワイヤを通すための少なくとも一つの孔とよりなり、該ハウジングの該開口部内に係合して該開口部を閉塞する係合部材と、
前記の少なくとも一本のワイヤを通した少なくとも一つの孔の中に配置されるシール部材とよりなるものであり、該シール部材に、該各孔の周囲に環状に配設される変形自在の弾性物質よりなる隆起体であって、該孔の前記外周面よりその前記中心線に向かって該孔内にて径方向に延設されるものを設け、これにより、該ワイヤの周囲に該シールを隙間なく詰めるようにしたものである。
該隆起体を押圧すべく、該係合部材には押圧部材を設けて、該孔の長手方向の中心線に向かって径方向内向きに該隆起体を押圧することにより該ワイヤ周囲のシールを詰めるのが望ましい。
また、該シール部材においては、該係合本体内のテーパー状凹部内に配置されるべく第一端及び第二端を有する変形自在の弾性物質の差込み具を設けることが望ましい。該差込み具には、該第一端より該第二端まで貫通状の孔がそれぞれ設けられている。該押圧部材には、該テーパーに沿って設けた該係合本体の第一部内に該差込み具を摺動させるための部材が具備されていて、その内壁により、該差込み具を該第一部の長手方向の中心線に向けて内側に押圧し、これにより該ワイヤ周囲に該シールを詰めるのである。
或いは、該シール部材には、該孔を広げた該第一部の第一端において該孔の周囲に環状溝を設けるとともに、該溝内に配置すべく、略リング状の変形自在な弾性物質よりなる差込み具を設けるものとしてもよい。該リング状の差込み具の一例としては、Ｏリングがある。該差込み具は各環状溝内に配置されて、該ワイヤを通した該孔内に延設される。該差込み具は、該係合本体の第一部から離れる方向にて該溝より突出する部分を有する該溝内に一部挿入され、該溝の第一内径より若干長い外径を有している。該環状の溝は、該係合本体の第一端より第二端への方向に狭くなるテーパーとしてもよい。該押圧部材は、その内壁により該第一部の長手方向の中心線に向けて該差込み具を内側に押圧することにより、該差込み具を該溝内に強制的に挿入し、これにより該ワイヤ周囲に該シールを詰めるものである。
本発明はまた、小型の水処理装置用に改良型のタンクを提供する。該タンクには該ポンプと反応部とを取り付けるための収納凹部を設けている。
本発明の更に他の様態として、飲用に水供給部からの水を処理する装置を提供するものである。即ち、該水処理装置は、
水供給用入口と、
該水供給用入口からの入水を受け入れ、該入水を、第二ポートにおける飲用出口と、第三ポートにおける廃棄用出口とに分水するための第一ポートを有する処理反応部と、
該飲用出口からの水を受入れ保存するための貯蔵タンクと、
該反応手段に通す水を噴出するためのポンプと、
該反応手段を通る該水の流れを制御するためのバルブ部とよりなり、
該貯蔵タンクには、外側面を有する略筒状の貯蔵タンク壁と、上下方向の軸芯と、該貯蔵タンク壁にてその外側面内に向いて延伸する略部分筒状の第一及び第二凹部とを設けており、該凹部は、それぞれ角張った空間を形成して、相互に平行状であり、該上下方向の軸芯に平行状であって、
該第一凹部は、該ポンプの本体を受け入れるものであり、
該第二凹部は、該処理反応部の本体を受け入れるものであって、
該ポンプと処理反応部とを、該貯蔵タンク壁によって、該貯蔵タンク内に収容される水から確実に取り外し、
該ポンプ、該処理反応部、該貯蔵タンク壁は全て該貯蔵タンク壁を含む仮想筒状面内に包含されるよう構成されるものである。
【図面の簡単な説明】
本発明の実施例を記載する添付の図面において、
図１は、従来の透膜式分離技術を利用した水処理装置の略図であり、
図２は、本発明の水処理装置の略図であり、
図３は、主駆動ポンプ及びポンプハウジングの側面図であり、
図４は、主要バルブと二次バルブの略図であり、
図５は、ｅｃバルブの断面図であり、
図６は、第一位置に位置する主要バルブの略図であり、
図７は、第二位置に位置する主要バルブの略図であり、
図８は、第三位置に位置する主要バルブの略図であり、
図９は、第四位置に位置する主要バルブの略図であり、
図１０は、第五位置に位置する主要バルブの略図であり、
図１１は、第六位置に位置する主要バルブの略図であり、
図１２は、第七位置に位置する主要バルブの略図であり、
図１３は、第一位置に位置する二次バルブの略図であり、
図１４は、第二位置に位置する二次バルブの略図であり、
図１５は、第三位置に位置する二次バルブの略図であり、
図１６は、第四位置に位置する二次バルブの略図であり、
図１７は、第五位置に位置する二次バルブの略図であり、
図１８は、第六位置に位置する二次バルブの略図であり、
図１９は、膜ハウジングの側面図であり、
図２０は、蓄積タンクの側面図であり、
図２１は、分離タンクの側面図であり、
図２２は、分離タンクの平面図であり、
図２３は、分離タンクの他の配設構造を示す側面図であり、
図２４は、再循環ポンプとポンプハウジングの側面図であり、
図２５は、透膜式分離部材の一部展開投影図であり、
図２６は、図２５におけるＡ−Ａ線矢視断面図であり、
図２７は、図２５におけるＢ−Ｂ線矢視断面図であり、
図２８は、透膜式分離部材の側面図であり、
図２９は、図２８におけるＣ−Ｃ線矢視断面図であり、
図３０は、高圧シールの正面図であり、
図３１は、高圧シールの正面断面図であり、
図３２は、差込み具の断面図であり、
図３３は、隆起体を示す差込み具の拡大断面図であり、
図３４は、その他の高圧シールの第一実施例の正面図であり、
図３５は、図３７におけるＤ−Ｄ線矢視による高圧シールの第一実施例の断面図であり、
図３６は、図３８におけるＦ−Ｆ線矢視による高圧シールの第一実施例の断面図であり、
図３７は、図３４におけるＡ−Ａ線矢視による係合本体の第一部の平面図であり、
図３８は、係合本体の第二部の平面図であり、
図３９は、本発明による水処理装置の基本構成体を示す略図であり、
図４０は、図３９図示の装置の正面立面図であって、タンク構造体上における装置の様々な基本構成体の取付状態を示す図であり、
図４１は、図４０における３―３戦矢視断面図であり、
図４２は、図１図示のバルブを上下断面に沿って見た断面図であって、該バルブが中心の閉位置になるよう位置した時のそのバルブ部材により様々な基本構成体を該バルブに接続した状態を示す図であり、
図４３は、図４２と同じ断面図であって、洗浄位置１におけるバルブを示す図であり、
図４４は、図４２と同じ断面図であって、正流位置２におけるバルブを示す図であり、
図４５は、図４２と同じ断面図であって、洗浄位置３におけるバルブを示す図であり、
図４６は、図４２と同じ断面図であって、逆流位置４におけるバルブを示す図である。
各図において、同一符号は同一の部分を示すものである。
詳細な説明
下記の水処理設備は透膜式分離法を採用するが、導入時の未処理水にいかなる形態の化学的前処理も、また、その透膜式分離部材にいかなる化学的洗浄も必要としない。また、該水処理設備は、繊維加工、下水廃流、食品加工、その他のような要因から発生する含油廃物、高水準の金属、有機物廃物を含む廃水源と同様に、地下及び地表水源から供給される原料水を処理する場合にも化学的な前処理を必要としないものである。
図２に関して、該水処理設備は全般的に１０で示す。該水処理設備１０は、外部に加圧原水の供給装置１２を配し、原水入口１４と、原水フィルター１６と、主駆動ポンプ１８と、バルブ装置２０と、水処理装置２２と、生成水蓄積タンク２４及び逆流ポンプ２５を有する逆流水洗システムと、一対の分離タンク２６と、再循環ポンプセット２８と、処理済み水の排出貯蔵装置３０と、排水放出装置３４とを具備し、外部に水洗用水の供給装置３２を配している。ダクト３６はこれらの要素を連結し、かつその間に水を連通する。
原水供給装置１２は、水処理設備１０にて処理すべく、加圧済み原水を原水入口１４へ供給する。原水供給装置１２は一般に、地下原水、地表原水及び／又は汚濁水を処理装置１０へ供給する。これらの水には、一般に水を飲めなくするかまたはその他の点で使用不能にするような懸濁及び溶存物質や、様々な汚染化学物質及び汚染生物体が含まれている。原水供給装置１２は通常、供給塔のような重力送りによって、あるいは様々なポンプ装置によって加圧されて、水を水処理設備１０に溢注吸引その他の正圧状態で供給する。水供給装置入口１４は原水を原水供給装置１２から受入れ、そしてダクト３６を介して原水をフィルター１６へ連通する。
フィルター１６は、一般に、目の粗い固形スクリーンによるフィルターであって、給水流から粒子や固体を除去する。フィルター１６は、給水流から１００ミクロン以上の粒子や固体を除去すべく、原水供給装置１２と水処理装置２２の間に配置されている。これらの粒子や固体の除去により、主駆動ポンプ１８や再循環ポンプセット２８の損傷が防止される。濁りや沈泥密度指数（sdi）、及びこれより小さな固体を低減する必要はない。自動逆洗スクリーンフィルター、および今市場で入手可能な類似のフィルターを使用してもよい。逆洗フィルターを使用すれば、これをフィルタースクリーンの逆洗によって清浄することができる。これは圧力差、事前設定タイム、或いは他の普通の方法で開始することができる。このスクリーンフィルターは、逆洗に必要な廃水量及び時間が最小限になるようなものを選択すべきである。アミドフィルタースクリーンで設計したものの好ましい選択の一つである。
図２及び図３の如く、主駆動ポンプ１８はダクト３６を介してフィルター１６から原水を受け入れ、供給原水の圧力を所望の作動圧まで増大させる。この作動圧は、供給原水溶液の浸透圧以上の許容水準でなくてはならない。このことは水処理装置２２が浸透圧に耐えて汚濁原水から非汚濁水を分離しうるようにするために必要である。主駆動ポンプ１８にて、原水を所望の作動圧まで加圧することで、該水を水処理装置２２に通し、ダクト３６を経由して水処理設備１０の残部も通過できるように圧送するものである。
図３の如く、主駆動ポンプ１８は、ポンプハウジング４０内に水冷式水中ポンプ３８を配してなるものである。ポンプハウジング４０には吸入ポート４２と吐出ポート４４とがある。原水と再循環水は吸入ポート４２に流入し、水中ポンプ３８で加圧され、ここで水は所望の作動圧まで加圧される。ポンプ３８で加圧されたのち、水は吐出ポート４４を介してハウジング４０から吐出される。
水中ポンプ３８には、正常作動中に正常よりも高い作動領域で作動して、余剰熱を生じるようなものを選択する。この余剰熱は、ポンプ３８を流れる水に伝達され、これによりポンプが冷却されるとともに、吸入ポート４２に入る水よりも吐出ポート４４を経て出る水の温度が高くなる。ポンプハウジング４０とダクト３６は、熱損失を低減するような良好な断熱性を有する材料を選んで作られる。このことは、ハウジング４０とダクト３６に断熱材を塗布することによっても実施することができる。
ポンプハウジング４０は、円筒状外壁４８、閉鎖状の第一端部５０、及び開口部５４を形成した第二端部５２よりなる長径容器４６より構成される。吸入ポート４２は、第一端部５０近傍に配置されており、円筒状外壁４８に開口部５４を貫通させ、この開口部５４に対して、ダクト３６に接続すべく管継手５６を形成するものである。管継手５６と開口部５４は、水がハウジング４０に入る際に、ハウジング４０の長手方向軸芯４１に対して約９０度をなして入り、水中ポンプ３８へ流れるように配置されている。
ハウジング４０の第二端部５２は、前記開口部５４と、該開口部５４を閉じるための除去可能でかつ再係合可能な閉鎖部材６０とを有している。該開口部５４は、その中にポンプ３８を受入れるサイズになっており、したがって、交換や保守のためにポンプ３８を定期的に取外すことができるようになっている。閉鎖手段６０は、開口部５４内に嵌入できるよう寸法設定した密封ボルトプレートを具備している。
吐出ポート４４は閉鎖手段６０を貫通する開口部５９と、ダクト３６に接続される管継手６１とを具備している。吐出ポート４４は、ポンプハウジング４０から出る加圧水を、ダクト３６を経由してバルブ装置２０へ連通する。
図２、４及び５に関して、バルブ装置２０は水処理設備１０全般に亘る原水及び再循環水の流れを制御する。バルブ装置２０は、該設備１０及び透膜式分離装置の正逆両操作に合わせて、正逆択一方向に水を水処理装置２２に通すように設定されている。
バルブ装置２０は、主プロセス流量制御バルブ６２とシーケンスバルブ６４を具備している。主プロセス流量制御バルブ６２とシーケンスバルブ６４はここではｅｃバルブとして知られているピストン制御バルブである。（本発明者の米国特許出願６５５．７７４号参照）。主プロセス流量制御バルブ６２とシーケンスバルブ６４は本発明にかかわるプロセスの全制御を可能にし、かつ従来の透膜式分離装置の設計に使用される一連のモータ付バルブ、水圧バルブ、空気圧バルブ及び／又はその他の自動化バルブに必要とされる条件を必要としない。
ＥＣバルブの大略を下記に記述する。図５に示す一例はｅｃバルブの主要部品を説明するために用いられる。ｅｃバルブは、水処理設備内に組込まれた全装置用の吸入及び吐出ポートＢを有するバルブ本体Ａと、該ポートＢ前後の水流を制御する内部ピストンＣとからなる。ＥＣバルブは本発明の範囲内において使用しうる大小様々な能力に融通が利く種々の寸法に構成することができ、かつ一以上のバルブ本体に一以上のピストンを組込むこともできる。バルブ本体Ａは、外側に溶接接続部を具備する特別に機械加工した管材、二以上の鋳造部材よりなるものでその内側及び／又は外側に溶接接続部を具備するもの、或いはその両方の組合せ等にて構成される。本実施例では、各装置への接続部を内側に設けた鋳造バルブ体を組み合わせてなるものか、または、外側に溶接接続部を有してなる特別に機械加工した管材を使用している。構成材料としては、色々考えられるが、就中、ステンレス鋼、アルミニウム、炭素鋼、真鍮および種々のプラスチック類がある。
ｅｃバルブピストンＣにはいくつかの実施態様が考えられ、個々の機械加工したセグメントＤを単一部品または複数の部品として組立ててもよい。ピストンＣには、Ｏリング、方形シール、またはその他の密封法によって提供されうる密封手段Ｅが具備されている。ピストンセグメントＤは、ステンレス鋼、アルミニウム、炭素鋼、真鍮、プラスチック類またはその他の材料でも構成することができる。
これらのピストンセグメントＤ・Ｄ・・・は、中心ロッドＦの各端部にねじ切りナット又は締結具を締め付けて、ガタつきなく該中心ロッドＦに固定される。ピストンＣの両端部には、固定状の、或いは調節調整可能な、或いはその両方のベアリングプレートＧを配設し、これら両ベアリングプレートＧにて該ピストンＣがバルブ本体内にて芯決めされている。中心ロッドＦの構成材料はステンレス鋼、アルミニウム、またはその他のうね付きの材料である。
中心ロッドＦにはバルブアクチュエータＨへの接続部位を設けている。バルブアクチュエータＨは、ピストン本体Ａ内にてピストンＣを移動させ、各ピストンセグメントを対応する吸入及び吐出ポートＢに位置付ける。バルブアクチュエータＨは、モータとギアを組み合わせた減速機型か、電気、流体圧、または空気圧作動式のピストンシリンダーバルブ型か、或いは何か他の駆動モーターとアクチュエータの組合せ型等が考えられ、バルブ本体内でピストンセグメントを強制的に作動できるものであればよい。
バルブ本体Ａ、中心ロッドＣ及びピストンセグメントＤとして好ましい構成材料には、ステンレス鋼、アルミニウム、或いは両者である。
バルブアクチュエータＨによるバルブ本体Ａ内のピストンＣの運動は、通常、マイクロプロセッサ、プログラム可能論理制御装置、制御コンピュータ等の制御装置１によって調節されるが、バルブ本体Ａ内でのピストンＣの運動が正確で、かつ所望の運動位置への移動を起させることを保証するために、リミットスイッチ及び／又はバルブ位置決め装置を併用するものである。
前記主プロセス流量制御バルブ６２は、図２、４及び６乃至１２の如く、このようなｅｃバルブ型のものであって、バルブ本体６６と、バルブ本体６６内を移動可能なピストン６８とを具備している。該ピストンは、七通りの異なる運転条件を選択可能に七つの設定位置へ移動可能である。バルブアクチュエータ７０と制御ユニット７２は、バルブ本体６６内にてこれらの設定位置の間におけるピストン６８の動きを選択制御する。
バルブ本体６６には、バルブ本体６６を貫通する円筒状孔７４と、複数のポート７６Ａ〜７６Ｊとが具備されている。各ポート７６は、バルブ本体６６を貫通してそれぞれの円筒状孔７４に開口する水路を具備している。各ポート７６は、円筒状孔７４に沿って軸芯周りに設けられており、ピストン６８にて軸芯周りに設けた環状溝及び開口部８０・８０・・・に連通すべく、配設されている。ピストン６８は、円筒状の外周表面を有していて孔７４内に摺動自在に嵌合されており、その内部に長手方向に延設された水路８２を具備している。開口部８０は、該水路８２と、バルブ本体６６内の対応ポート７６との間で水を連通させる。
主プロセス流量制御バルブ６２は、分離タンク２６と、再循環ポンプ２８と、設備外部のフラッシング用水源３２と、廃水放出口３４と、シーケンスバルブ６４との間で原水及び再循環水の流れを制御する。主バルブ６２は、原水及び再循環水をシーケンスバルブ６４へ連通させ、次にこのバルブが水処理手段２２を経由する原水および再循環水の流水を制御する。
主バルブ６２上の各ポート７６の配置は以下の通りである。第一ポート７６Ａは主バルブ６２を主駆動ポンプ１８に接続し、主駆動ポンプ１８からの汚濁原水及び再循環水を受け入れる。第二ポート７６Ｂは主バルブ６２を再循環ポンプセット２８へ連結し、再循環ポンプセット２８からの再循環水を受入れ、かつこれを主駆動ポンプ１８からの汚濁原水と合流させる。
第三ポート７６Ｃは、主バルブ６２をシーケンスバルブ６４の第一ポート８８Ａに連結し、そして第四ポート７６Ｄは、主バルブ６２をシーケンスバルブ６４の第二ポート８８Ｂに連結する。第三ポート７６Ｃ及び第四ポート７６Ｄは、主ピストンバルブ６２とシーケンスバルブ６４の間に流体を順方向又は逆方向のいずれかで連通させる。順方向に運転の場合は、水は、主バルブ６２の第三ポート７６Ｃからシーケンスバルブ６４の第一ポート８８Ａへ、またシーケンスバルブ６４の第二ポート８８Ｂから主バルブ６２の第四ポート７６Ｄへ流れる。逆方向に運転の場合は、水は、シーケンスバルブ６４の第一ポート８８Ａから主バルブ６２の第三ポート７６Ｃへ、また、主バルブ６２の第四ポート７６Ｄからシーケンスバルブ６４の第二ポート８８Ｂへ流れる。主バルブ６２は、かくしてシーケンスバルブ６４及び水処理手段２２を経由する原水及び再循環水の流れの方向を制御する。
第五ポート７６Ｅは、主バルブ６２をフラッシング／廃水放出口３４に接続する。
第六ポート７６Ｆは、主バルブ６２を分離タンク２６の吸入ポート１６２へ接続する。第七ポート７６Ｇは、主バルブ６２を分離タンク２６の吐出ポート１８０に接続する。第六ポート及び第七ポートは主バルブ６２によって濃縮汚濁水を水処理装置２２から分離タンク２６へ連通させることができ、かつ再循環のために水の受入れが可能である。
第八ポート７６Ｈは、主バルブ６２を再循環タンクポンプセット２８の吸入ポート２１４に接続して、分離タンク２６から流出する汚濁水を再加圧する。
第九ポート７６Ｉは、主バルブ６２を分離タンク２６のフラッシングポートに接続し、かつ第十ポート７６Ｊは、設備１０に加圧フラッシング水を供給する外部迅速フラッシング水源３２に主バルブ６２を接続する。
図２、４及び１３乃至１８に関して、シーケンスバルブ６４は、主バルブ６２と水処理手段２２の間における原水および再循環水の流れを制御する。シーケンスバルブ６４もまたｅｃバルブであり、かつ主プロセス流量制御バルブ６２と類似の形態のものである。シーケンスバルブ６４は、その長手方向軸芯に沿って円筒状孔８６を有するバルブ本体８４と、複数のポート、この場合には６個のポート８８Ａ〜８８Ｇとを具備している。各ポート８８には、バルブ本体８４を貫通して該孔８６に開口する水路を具備している。各ポート８８は、円筒状孔８６に沿ってその軸芯周りに設けられ、ピストン９２に配置された軸芯周りの環状凹部及び開口部９０に連通するような配置になっている。ピストン９２は、円筒状の外周面を有して孔８６内に摺動自在に嵌合されており、その内部に長手方向の水路９６を備えている。開口部９０・９０・・・は、ピストンに沿って軸方向に配列されており、水路９４と、バルブ本体８４の対応ポート８８との間に水を連通させる。ピストン９２は、バルブ本体８４内で六ケ所の設定位置の間にて選択的に位置決め可能である。
シーケンスバルブ６４にはバルブアクチュエータ９４を具備しており、これは制御ユニット７２で制御され、かつピストン９２のバルブ本体８４内での前記六か所の設定位置間における動きを選択制御し、かくして所望のポート８８・８８間に選択的に水を連通させる。
シーケンスバルブ６４上の各ポート８８は、水処理装置２２と主バルブ６２との間に原水及び再循環水を連通させるべく、ダクト３６に接続されており、かつ以下のような配置になっている。即ち、第一ポート８８Ａは、主バルブ６２の第三ポート７６Ｃに接続されていて、その間を原水及び再循環水が連通する。第二ポート８８Ｂは、主ピストンバルブ６２の第四ポート７６Ｄに接続されて、その間を原水及び再循環水が連通する。
第三ポート８８Ｃは、透膜式分離装置ハウジング１００の第一ポート１０２に接続され、また第四ポート８８Ｄは、透膜式分離装置ハウジング１００の第二ポート１０３に接続されている。第五ポート８８Ｅ，第六ポート８８Ｆおよび第七ポート８８Ｇはそれぞれ第一フラッシングポート１０４Ａ、第二フラッシングポート１０４Ｂ及び第三フラッシングポート１０４Ｃに接続されていて、原水及び再循環水をシーケンスバルブ６４と透膜式分離装置ハウジング１００の間に連通させるようになっている。
水処理装置２２は、最も簡単な形態としては、膜ハウジング１００に単一の透膜式分離部材を配設して構成されるが、複数個の膜ハウジング１００を使用し、各膜ハウジング１００内に、複数個の透膜式分離部材１０６を直列配設してもよい。図２及び図１９に関しては、４基の膜ハウジング１００Ａ〜１００Ｄが並列に配置され、各膜ハウジング内に、４つの透膜式分離装置１０６Ａ〜１０６Ｄが直列に配置されているのが示されている。
各膜ハウジング１００は、第一端部１１０から第二端部１１２まで、円筒状の外壁１１４を呈する中空の長形部材１０８を延伸してなるものである。該中空長形部材１０８の寸法は、その中に透膜式分離部材１０６を収容できるように設定されている。第一ポート１０２は、ハウジング１００において、長形部材１０８の第一端部１１０に近接して配設されている。該第一ポート１０２は、長形部材１０８の円筒状外壁１１４を貫通する開口部１１６と、シーケンスバルブ６２の第三ポート８８Ｃに接続されるダクト３６へ接続するための管継手１１８とを具備している。管継手１１８は、開口部１１６を介して、長形部材１０８を通る長手方向軸芯１１９に対し約９０°の角度をなすように配置されている。従って、第一ポート１０２を経て出入りする水の方向が、ハウジング１００を通る流れの方向に対して略垂直となり、これにより、水が第一透膜式分離部材１０６Ａの端部に向けて噴射されて透膜式分離装置１０６Ａを損傷し、尚早な摩損を引起すという事態が防止される。
第二ポート１０３は長形部材１０８の第二端部１１２に近接して配置されており、長形部材１０８の外壁１１４を貫通する開口部１２０と、ダクト３６への連結用管継手１２２とを具備している。開口部１２０と管継手１２２は、前記第一ポートの開口部及び管継手と同様に配置されており、従って、第二ポート１０３を経由して出入りする水の方向は、ハウジング１００の長手方向軸芯に略垂直であり、よって、透膜式分離部材１０６Ｄに損傷や尚早の摩損を引起す第一透膜式分離装置１０６Ｄの端部に向けての水の噴射が防止される。
ハウジング１００はまた、長形部材１０８の第二端部１１２に、生成水吐出ポート１２４を設けている。この生成水排出ポート１２４は、長形部材１０８の第二端部における開口部１２５と、生成水を生成水貯蔵施設３０に連通させるためのダクト３６に接続される管継手１２６とを具備している。
原水と再循環水は、第一ポート１０２と第二ポート１０３のいずれかに、順運転または逆運転の間、シーケンスバルブ６２によって圧送可能である。この圧送された水は、次に透膜式分離装置１０６を貫流する。順方向とは、膜ハウジング１００の第一端部１１０から第二端部１１２への流れの方向である。逆方向は順方向と反対の流れの方向である。
順運転の間、原水および再循環水は、透膜式分離装置ハウジング１００の第一ポート１０２へ、更に各透膜式分離部材１０６を経て、第二ポート１０３へ送られる。生成水は、透膜式分離部材１０６によって、原水及び再循環水より分離され、生成水排出ポート１２４を経て透膜式分離装置ハウジング１００から出る。生成水とならない一部の原水および循環水は、生成水を除去してしまった結果、高濃度の汚濁物を含んでいる。濃縮した汚濁水は、第二ポート１０３を経て膜ハウジング１００を出、シーケンスバルブ６４により再循環のために主バルブ６２へ送られる。
逆方向に運転する場合は、原水及び再循環水は、第二ポート１０３を経て導入され、ハウジング１００と透膜式部材１０６を経て第一ポート１０２へ流れる。原水及び再循環水から抜き出された生成水は、順運転の場合のように生成水排出ポート１２４を経てハウジング１００から出るが、但し濃縮した汚濁水は第二ポート１０３でなく、第一ポート１０２を経てハウジング１００を出て、シーケンスバルブ６４によって再循環のために主バルブ６２へ送られる。
透膜式分離装置ハウジング１００は、少なくともその第一端部１１０と第二端部１１２の一つに開口部１２７を備えている。開口部１２７は、透膜式分離部材１０６を出し入れできる寸法になっている。このことは、保守や取替えのために透膜式分離部材１０６を定期的に取外すことを可能にしている。開口部１２７には、取外し可能でかつ再係合可能な閉鎖部材１２８が配置されている。閉鎖部材１２８は、ハウジング１００の端部の開口部１２７にて締止される密封プレートを具備している。閉鎖部材１２８は、生成水排出ポート１２４の管継手１２６を受け入れるために、開口部１２５を貫通させている。
各透膜式分離装置ハウジング１００を出る生成水は、ダクト３６を経由して生成水貯蔵タンク２４に連通され、このタンクは予め定められた量の生成水を捕集し貯蔵する。この生成水貯蔵タンク２４にて捕集された生成水は、透膜式分離部材１０６の逆洗のため、また、運休時に水処理設備１０中に清浄水を満たしてフラッシングするために使用される。運転停止中において清浄水中に透膜式分離部材１０６を浸漬することによって、該分離部材の膜に堆積した汚濁物が低減され、かつ始動時に一定量の清浄水を供与することになる。始動時に清浄水を使用できるということは、始動時に生じる生成水を廃棄する必要性を省いて、確実に、汚濁水が生成水貯蔵施設３２に入らないようにすることができる。
図２及び図２０の如く、生成水貯蔵タンク２４は、円筒状外壁１３２と閉口状の第一端部１３４及び第二端部１３６とを有する長形容器１３０よりなる。生成水は、膜ハウジング１００の生成水吐出ポート１２４からダクト３６を経由して第一ポート１３８に受入れる。第一ポート１３８は長形容器１３０の円筒状外壁１３２を貫く開口部１４０と、開口部１４０に対し、容器１３０の外側に配置した管継手１４２とを具備している。例示の実施態様では、第一ポート１３８は、円筒状外壁１３２の下部にて、長形容器１３０の長手方向軸芯に対して９０°をなすように配置されている。
貯蔵タンク２４には、処理水を貯蔵施設３２に連通させるためダクト３６に接続された第二ポート１４４も具備されている。この第二ポート１４４は長形容器１３０の円筒状外壁１３２を貫いた開口部１４６を具備している。管継手１４８が開口部１４６に対して容器１３０の外側に配置され、長形容器１３０の長手方向軸芯に対して９０°をなすよう配置されている。例示の実施態様には第二ポート１４４がタンク外に水を連通させるために長形容器１３０の上部に配置されているのが示されている。
生成水貯蔵タンク２４と水処理装置２２との間には逆流ポンプ２５が配置されている。逆流ポンプ２５は、生成水を生成水貯蔵タンク２８から受け取り、かつダクト３６を経て膜ハウジング１００の生成水排出ポート１２４へ圧送するために配設されるものである。逆流ポンプ２５は、フル作動圧未満の圧力で水を生成水排出ポート１２４へ、かつ透膜式分離装置１０６を経て逆方向に圧送する。これは、普通の流れと反対方向にて強制的に水を膜に通過させるために行われるものであり、これにより、単に膜を洗うだけでは除去し得ないような膜上に堆積した粒状物質を除去し、透膜式分離部材１０６を浄化するものである。この浄化方法により、透膜式分離部材１０６の化学的浄化の必要性がなくなるのであり、これは、従来システムよりも向上した重要点である。逆流ポンプ２５は所望の圧力を生じる適当な手段であればどんなものでもよく、ポンプ類、圧力タンク類、或いは重力送り手段等が考えられる。
図２及び図２１乃至２３の如く、正流時には第二ポート１０３を介して膜ハウジング１００より排出され、逆流時には第一ポート１０２を介して膜ハウジング１００より排出される濃縮汚濁水は、シーケンスバルブ６４と主プロセス流量制御バルブ６２とによって再循環される。再循環の際、濃縮汚濁水は主プロセス流量制御バルブ６２によって一基ないし数基の分離タンク２６へ送られる。例示の実施態様では、二基の分離タンク２６が示されている。
分離タンク２６は、水を再循環する前に水処理装置２２へ戻して濃縮汚濁水中の懸濁物質を取り除く。このことによって、濃縮汚濁水からの物質が透膜式分離部材１０６中に沈澱するという問題は低減する。各分離タンク２６は、該タンク２６に流入する水処理装置２２からの加圧濃縮汚濁水の圧力と速度が、水に懸濁又は溶存している物質を分離せしめるに十分なだけの設定量まで低減されるようなような径長に設定されている。これらの物質は、これらが水より重いか軽いかによって、タンク２４の上部または底部いずれかの近傍に集まる。このことは、該水中より溶存及び懸濁物質の量を低減することによって透膜式分離部材１０６の尚早な磨耗、損傷及び汚染を生ぜしめることなく、水を透膜式分離部材１０６へ戻して再循環を実施しうるという点で、従来設備よりも著しく向上している。
図２１乃至２３の如く、各分離タンク２６は、円筒状外壁１５６と閉口状の第一端部１５８及び第二端部１６０とを有する断面視略円形の長形容器１５４よりなる。吸入ポート１６２が分離タンク２６の第一端部１５８の近傍に配置されている。吸入ポート１６２は、円筒状外壁１５６を貫く開口部１６４と、該開口部１６４に配置した管継手１６６とを具備している。管継手１６６は、主プロセス流量制御バルブ６２からの濃縮汚濁水を受け入れるべく、ダクト３６に接続される。管継手１６６は、容器１５４の外部に入口１６８を配し、長形容器１５４内に棒状部１７０を延伸する。棒状部１７０は、入口１６８から長形容器１５４内に対し、容器１５４の内壁１７４の底部分からある程度離れた末端１７２まで延伸している。
棒状部１７０には、内壁１７４の底部からある程度離れた位置の末端１７２の近傍にて出口１７６を設けている。棒状部１７０は、タンク２６の本体１５４内に層流を通過させるべく、タンク２６内の流れの方向に対して９０°をなすように設置されている。これによって、更に容易に固形物や汚泥を水流より分離させることができる。出口１７６の角度は上向きで、内壁１７４の底部からは遠ざかる向きになっていって、長形容器１５４の長手方向軸芯１５５に対してある程度の角度をなしている。出口１７６をこのように配置することにより、入口１６０を経て容器１５４に入る濃縮汚濁水は、分離タンク２６の第二端部１６０に向かって、外壁１５６の内面に沿って螺旋状に進むことになる。水の螺旋運動は濃縮汚濁水中の懸濁物質に遠心力を起させ、したがって水からの物質の分離を加速することになる。
吐出ポート１８０が長形容器１５４に、その第二端部１６０の近傍にて配置されている。この吐出ポート１８０は、長形容器１５４の円筒状外壁１５６を貫く開口部１８２と、この開口部１８２に対し配置した管継手１８４とを具備している。管継手１８４はダクト３６に接続され、主プロセス流量制御バルブ６２へ水を連通させるようになっている。管継手１８４は、容器の外部に出口１８６を配しており、開口部１８２に近接するその端部からは、長形容器１５４の内部に延伸して内壁１７５の上端から離れた末端１９０まで延びる棒状部１８８が設けられている。吐出ポート１８０の棒状部１８８は略Ｌ字形で、そのＬ字の脚部に入口１９２を設けている。入口１９２は、内壁１７４の底部から離れた位置の棒状部１８８の末端１９０の近傍に配置されている。棒状部１８８は、タンク２６を貫流する流れに対し９０°の角度で取り付けられている。タンク２６本体内に偏流が発生しないように、また前記のようにして堆積しかつ分離された固形物や汚泥がタンク２６から流出しないようにするために、入口１９２に阻流板を設けるか、或いは該入口１９２をタンク２６内の水流とは逆方向に向けるようにしてもよい。入口１９２は、これも長手方向の中心線１５５の近傍において、上向きでかつ中心線１５５から遠ざかるような角度に配置されている。
各分離タンク２６にも、タンク２６の最低点にてフラッシングポート２００を具備しているが、吸入ポート１６２とは反対側であり、従って堆積固形物や汚泥は強制水流または重力排水によってタンク２６から容易に排除若しくは駆逐することができる。このフラッシングは、固形物が堆積するのに伴って増加するタンク２６の負荷を見越して設定した期間に基づいて行えばよい。一つの代替装置として、吸込ポート１６２と吐出ポート１８０を用いて排除を実施してもよい。
フラッシングポート２００は、円筒状外壁１５６を貫く開口部２０２と、その開口部に対して配置した管継手２０４とを具備している。フラッシングポート２００の管継手２０４はダクト３６に接続されており、ダクト３６を経て汚濁水と分離物質を主プロセス流量制御バルブ６２へ連通させ、廃水放出部３４を経て放出する。
図２０の如く、分離タンク２６は、水より重い沈殿物やその他の物質を除去するためか、油や水中の浮遊物のような水より軽い物質を除去するためかのいずれかの目的で配置することができる。
沈澱物や、水中に懸濁しているものの水より重い物質を除去するためには、分離タンク２６を略水平状に配置し、長形容器１５４の内壁１７４の底部近傍に吸入ポート１６２を配置するものであり、管継手１６２の棒状部１７０の末端１７２が容器１５４の内壁１７４の底部から離れて上を向いた状態とする。吐出ポート１８０は内壁１７５の頂部に配置されて、棒状部１８８の末端１９０は長形容器１５４の内壁１７５の頂部から離れて下を向いている。この配置においては、フラッシングポート２００は円筒状外壁１５６において、長形容器１５４の底部１７４近傍に配置されている。
図２３に関して、油や水中に浮遊している懸濁物質のような水より軽い物質を除去するためには、分離タンク２６を略鉛直に向けて配置する方がよい。この配置においては、吸入ポート１６２は長形容器１５４の頂部近傍に、吐出ポート１８０は長形容器の底部１５８近傍に位置する。吐出ポート１８０の入口１９２については、ここを介してタンク２６の底部近傍から水を抜き出せるように角度を設定している。フラッシングポート２００は円筒状外壁１６６における長形容器１５４の頂部近傍に配置されている。
図２および２３に関して、再循環ポンプセット２８はシーケンスバルブ６４と主バルブ６２および分離タンク２６を経由して、水処理手段２２から濃縮汚濁水を受入れるように配置されている。再循環ポンプ２８は、濃縮汚濁水を再加圧してフル運転圧に戻し、そして濃縮汚濁水を主バルブ６２とシーケンスバルブ６４を経由して透膜式分離装置２２へ戻す。
各再循環ポンプ２８はポンプハウジング２１２内に配置した水冷式水中ポンプ２１０を具備している。ポンプハウジング２１２は吸込ポート２１４と、吐出ポート２１６と、円筒状外壁２２０と、閉じた第一端部２２２と、第二端部２２４の開口部２２３を有する中空長形容器２１８とを具備している。吸込ポート２１４は主バルブ６２から汚濁再循環水を受入れ、吐出ポート２１６は水処理手段２２へ再循環のために再加圧した水を主バルブ６２へ連通して戻す。
吸込ポート２１４は閉じた第一端部２２２に隣接して配置され、かつ円筒状外壁２２０を貫く開口部２０６と、開口部２０６に配置した管継手２１４とを具備している。管継手２１４は、ダクト３６に接続され、水をポンプハウジング２１２へ連通させる。管継手２１４と開口部２０６は、流入角度がハウジング２１２の縦軸線２１３に対してほぼ９０°をなし、ハウジング２１２に流入する水が、ハウジング２１２を経由してポンプ２１０に流入するような配置になっている。
ハウジング２１２の第二端部２２４は開口部２２３と、開口部２２３を閉じるための取外し可能でかつ再係合可能な閉鎖手段２２６とを含んでいる。開口部２２３は、ここを通してポンプ２１０を受入れるような寸法になっており、したがって、取替えおよび保守のためにポンプ２１０を定期的に取外すことが可能である。閉鎖手段２２６は開口部２２３を経て伸張できるような寸法の密封ボトルプレートを具備している。
吐出ポート２１６は閉鎖的手段２２６を貫く開口部２１７と、ダクト３６に接続した管継手２１９とを具備している。吐出ポート２１６は、ポンプハウジング２１２を出る加圧水をダクト３６を経由させバルブ装置２０へ連通させる。
１基または数基のポンプは再循環ポンプセット２８を構成している。これらのポンプは並列に配列されていて所要の体積流れを提供し、かつ透膜式分離部材１０６を出る水の圧力を上げて運転圧に戻す。再循環ポンプ２８もまた主駆動ポンプ１８と並列に配列されていて、したがって、システムに対するエネルギー効率を増大させしめることになる。
再循環ポンプ２８は、それらの運転域の過剰な熱を発生するような高限界近傍で運転するように選択される。過剰の熱はポンプを通りかつ巡回して流れる水に伝達され、したがって水処理設備内の水温を上昇させることになる。このことは分離隔壁１０６の効率を改善する水の高温維持を支援するために、ダクト３６と再循環ポンプハウジング２１８は断熱性の良好な材料で製作するか、または熱損失低減のために断熱する。
図２、１８および２５ないし２９に関して、各透膜式分離部材１０６は第一端部２３０から第二端部２３２は延び、かつ水分離膜２３４と、生成水通過ダクト２４０を具備している。この分離膜２３４は１対の隔離した水透過性の薄いフィルム上の膜層２３６と各水透過性層２３６の間に配置した導水層２３８とを具備している。各水透過性膜層２３６は、加圧水は膜層２３６を通過するが、汚濁物は膜層２３６を通過させない特性を有している。膜層２３６を通過する水は導水層２３８に沿って伝導される。生成水通過ダクト２４０は透膜式分離部材１０６を経て延びており、かつ分離膜２３４に取りつけられて、導水層２３８が水をダクト２４０に連通させうるようになっている。
ガラス繊維テープまたはチューブのような耐圧外箱２４１が最外周を迂回して、透膜式分離部材１０６の長さに沿って延びている。
スペーサー２４２が、分離用膜２３４と隣接して配置されていて、分離用膜２３４とスペーサーがダクト２４０をロールの中心においたロール形態に配置されている。ロールは長くかつ断面が螺旋状に配列されていて、スペーサー２４２が水分離膜２３４の各隣接面に挿入されるようになっている。かくて、膜２３４の各隣接部分はスペーサー２４２によって互いに隔離されている。
スペーサー２４２は互いに並べて配置されかつ相互に平行に走る複数個の導入スペーサー水路２４４を有する１枚の材料からなる。複数個の導入スペーサー水路２４４はスペーサー２４２の端部２３０と端部２３２で接合されている。各導入スペーサー水路２４４は長手方向に、透膜式分離部材１０６に沿って、第一端部２３０から第二端部２３２まで延びており、かつＶ形、ダイヤモンド形、円形または長方形である。各導入スペーサー水路は分離膜２３４の長さに沿って導水して、水を水透過層２３５と接触せしめる。第一端部と第二端部２３２の夫々に、ろ過手段２４８があり、これらはこのロール内で分離膜２３４の各隣接層の間に延びている。ろ過手段２４８は両端で接合され、このシートに沿って導入スペーサー水路２４４の方向に垂直に走る複数個の部材２４９を具備している。
各ろ過手段部材２４９は膜２３４から上向きに延びており、かつこれを通して延びる複数個の孔２５０を有している。各部材２４９は多孔質であるか、または相対する方向に水路を組込んでいて、かつ導入スペーサー水路２４４に直角に配置されている平たいか、角形か、Ｖ形か、ダイヤモンド形か、円形か、または長方形のスペーサー材料から構成されていてもよい。孔２５０は汚濁水を通過せしめるが、透膜式分離部材１０６の外部で粒状物質を捕捉し、粒子が導水導入スペーサー水路２４４へ侵入すること、並びに膜２３４の水透過層２３６を被覆することを防止する。この装置は、水分離膜２３４上の水路２４４に集まる粒状物質の量を減らし、したがって、水路２４４と膜２３４の浄化に必要な順逆および逆方向フラッシングのサイクル数を減らす。
透膜式分離部材１０６の配置は、膜ハウジング１００に進入する水が、透膜式分離部材１０６の第一端部２３０または第二端部２３２の何れかへ送られるようになっている。つぎにこの水はろ過手段２４８を通過し、膜スペーサー２４２の導水路２４４に沿って流れる。汚濁加圧水が水路２４４に沿って流れる際、その幾らかは分離膜２３４の水透過層２３６を通過して導水層２３８に入るが、これはこの際水を螺旋状ロールを経てダクト２４０に連通させる。このロールは一部の水を汚濁水から除去する。分離膜２３４を通過しない汚濁水は、導入スペーサー水路２４４に沿って続きかつ対向する端部（２３０または２３２）でろ過手段２４８を通り過ぎ、透膜式分離部材１０６から出ていく。もし幾基かの透膜式分離部材１０６が直列に配置されておれば、今や濃縮されていて、幾らかの水をこれから抜き取った汚濁水は連続してつぎの透膜式分離部材１０６に入り、この操作は水が廃水吐出口３４から排出されるべきか、または再循環されるべき濃縮汚濁液としてハウジング１００吐出ポートから水が出るまで反復される。
図１８に示される透膜式分離装置接続器２５１は隣接する透膜式分離部材１０６の端部でダクト２４０を接続し、かつ生成水を生成水吐出ポート１２４まで一つの分離装置からつぎの分離装置へ連通させる。つぎに、水は生成水貯臓器２４および製品水貯蔵施設３０へ流れる。
分離用膜２３４は逆洗法によりフラッシングしてもよい。逆洗の間、生成水貯臓器２４からの浄化処理水は逆流ポンプ２５によって１psiといった低圧からフル運転圧といった高圧まで再加圧され、そして生成水吐出ポート１２４を経て流され、ダクト２４０を経て透膜式分離装置へ送られる。つぎに清浄な水はダクト２４０、導水層２３８および水透過層２３６を構成する。つぎに水は導入スペーサー水路２４４を経て、透膜式分離部材１０６から流出する。逆流水はつぎに透膜式分離部材１０６の端部のろ過手段２４８を貫流して、ろ過手段２４８に捕捉された物質を除去する。逆流フラッシングによって分離用膜２３４の表面に捕集され、表面を被覆し、かつ導入スペーサー水路２４４中にある粒状物質を除去する。透膜式分離部材１０６を出る水は第一ポート１０２および第二ポート１０３を経て、かつフラッシングポート１０４を経てハウジング１００から出て、そして分離タンク２６へ流されるか、または直接廃水吐出口３４へ流される。
図２８と２９に関して、シール２５２が各透膜式分離部材１０６とハウジング１００の内壁１１４の間に配置されている。これによって、第一ポート１０２または第二ポート１０３の何れかを経てハウジング１００に進入する水が、ただ透膜式分離部材１０６を迂回するだけでポート１０２とポート１０３他の何れかを経てハウジング１００を出ていくのが防止される。シール２５２はブラインシールであり、透膜式分離部材１０６の各端部に一つずつ配置されている。
ブラインシールの使用は、従来の透膜式分離装置では公知である。ブラインシールのデザインは“Ｕ”カップであり、かつ水を一方向には通させるが、他の方向を通るのは防止する。従来のシステムにおけるブラインシールは，一般に透膜式分離装置の各端部に一つ配置され、かつ水が透膜式分離装置を越えてかつ横切って流れるのを防止し、したがって、水を強制的に透膜式分離装置端部に侵入させるように配置されている。この結果、高圧水が流れえないブラインシールの下流で透膜式分離装置周辺の低圧部分と、透膜式分離装置内の高圧部分ができる。
高圧運転または逆洗の場合は、この圧力差は透膜式分離装置の大災害を招くことがある。
本発明においては、ブラインシール２５２が用いられているが、ブラインシール２５２は新規な配列で透膜式分離装置に装着されている。ブラインシール２５２Ａは透膜式分離部材１０６の第一端部２３０に配置されていて、ブラインシール２５２Ａの第一端部２５４Ａが透膜式分離部材１０６の第一端部２３０に隣接して透膜式分離部材１０６と接触し、そして透膜式分離部材１０６の長さに沿って、透膜式分離部材１０６の第一端部２３０から、膜ハウジング１００の内表面１０９の方へ上向きに第二端部２５６Ａの方へ延び込んでいる。これによって透膜式分離部材１０６の第一端部２３０に向けられた水が，ブラインシール２５２Ａを通過させられ、かつ透膜式分離部材１０６の長さに沿うことを可能ならしめる。第二のブラインシール２５２Ｂは透膜式分離部材１０６の第二端部２３２に、第一ブラインシール２５２Ａと同様にして取り付ける。第二ブラインシール２５２Ｂは第一端部２５４Ｂを透膜式分離部材１０６の第二端部２３２に隣接して配置し、透膜式分離部材１０６の第二端部２３２から上向きにかつ透膜式分離部材１０６に沿って第二端部２５６Ｂへ延びている。第二端部２５６Ｂはハウジング１００の内面１０９と接触している。第二シール２５２Ｂは第一シール２５２Ａを越えて流れた水が、透膜式分離部材１０６の第二端部２３２を越えて流れないように防止する。このようにシール２５２Ａと２５２Ｂを配置することによって、透膜式分離部材１０６の第一端部２３０を指向する加圧水は透膜式分離部材１０６を越えて、かつ迂回して流れることができるが、しかし透膜式分離部材１０６の第二端部２３２を通過することはできない。これは加圧水を透膜式分離部材１０６の外部周辺に捕捉し、かつ加圧水を第一端部２３０へ流す。同様に、もし透膜式分離装置の第二端部２３２へ水が送られるならば、これは第二シール２６２Ｂを越えて流れ、かつ第一シール２５２Ａによって透膜式分離部材１０６の第一端部２３０を通過するのが防止される。かくすることによって、ほぼ同一圧力の水が透膜式分離部材１０６の内側にも外側にも存在し、したがって透膜式分離部材１０６が上記のようにして故障するに至る惧れを引起す状態を防ぐ。
図２９に関して、各ブラインシール２５２は、少なくとも１箇所、しかし好ましくは２箇所にノッチ２５８を有して、流れと圧力が停止した場合、各ブラインシール２５２間に捕捉された水圧が解放されて、透膜式分離部材１０６の内部破損を防止するようにする。
図２と６ないし１２について、運転中、主制御部６２は下記の機能を制御する。すなわち、順作動流れ、逆迅速フラッシング流れ、システム運転停止、その場フラッシングおよび逆流である。
図２と６に関して、順作動流れはバルブ部材６８が第一の位置に移動するように主バルブ６２を駆動することにより選択される。第一の位置では、主駆動ポンプ１８からの汚濁原水は第一ポート７６Ａに入り、かつ再循環ポンプセット２８からの汚濁水は第二ポート７６Ｂに入る。これらの水は混合し、第三ポート７６Ｃへ送られる。水は第三ポート７６Ｃを経て流出し、そして、ダクト３６を経てシーケンスバルブ６４の第一ポート８８Ａに連通され、水処理手段２２を経て前進する。生成水は水処理手段２２に入る汚濁水から分離されて、生成水貯蔵施設３０へ送られる。水処理手段２２からの濃縮汚濁水はシーケンスバルブ６４へ送られ、シーケンスバルブ６４の第二ポート８８Ｂを通りすぎて主バルブ６２に至る。この水は主バルブ６２の第四ポート７６Ｄで受入れられ、そして第六ポート７６Ｆを経て分離タンク２６へ送られ、ここで懸濁物質と溶解物質の一部が除去される。汚濁水は分離タンク２６を出て、第七ポート７６Ｇで主バルブ６２へ戻る。最後に、この水は第八ポート７６Ｈを経て、循環ポンプセット２８へ送られ、ここで、水は再加圧されて主バルブ６２へ戻される。
図２と図７に関して、逆作動流れは、バルブ部材６８が第二の位置へ移動されるように主バルブ６２を駆動することによって選択される。第二の位置では、主駆動ポンプ１８からの汚濁原水は第一ポート７６Ａに入り、かつ再循環ポンプセット２８からの汚濁水は第二ポート７６Ｂに入る。つぎにこれらの水は混合し、第四ポート７６Ｄへ送られる。第四ポート７６Ｄを経て出る水は、ダクト３６を経由してシーケンスバルブ６４の第二ポート８８Ｂへ連通され、水処理手段２２を経て逆方向へ送られる。生成水は水処理手段２２に入る汚濁水から分離され、生成水貯蔵施設３０へ送られる。水処理手段２２からの濃縮汚濁水は第一ポート８８Ａを通過してシーケンスバルブ６４へ、そして主バルブ６２へ送られる。この水は主バルブ６２の第三ポート７６Ｃで受入れられ、そして第六ポート７６Ｆを経て分離タンク２６へ送られ、ここで懸濁物質と溶解物質の一部が除去される。汚濁水は分離タンク２６を出て第七ポート７６Ｇで主バルブ６２へ戻る。最後に、この水は第八ポート７６Ｈを経て再循環ポンプセット２８へ送られ、ここで再加圧されて、主バルブ６２へ戻される。
図８に関して、水処理設備１０はバルブ部材６８を第三位置へ移動して休止することができる。この第三位置では主バルブポートはすべて閉鎖され、水は主バルブ６２を通っては全く流れない。
図２と９に関して、迅速順フラッシングはバルブ部材６８が第四位置へ移動されるように主バルブ６２を駆動して選択される。第四位置では外部フラッシング水源３２からのフラッシング水は主バルブ６２の第十ポート７６Ｊに入り、そして第八ポート７６Ｈへ送られる。第八ポート７６Ｈを経て出る水は循環ポンプセット２８を経て主バルブ６２の第二ポート７６Ｂへ連通される。次に、水は第三ポート７６Ｃを経て主バルブ６２から出て、シーケンスバルブ６４の第一ポート８８Ａへ送られ、そして水処理手段２２を経て前方へ送られる。生成水はこの操作中には分離されない。その代り、フラッシング水はすべて水処理手段２２から、シーケンスバルブ６４を経て逆送され、第二ポート８８Ｂを通過して主バルブ６２へ戻される。水は主バルブ６２の第四ポート７６Ｄで受入れられ、第六ポート７６Ｆを経て分離タンク２６へ送られる。水は各分離タンク２６をフラッシングし、フラッシングポート２００を経て出て第九ポート７６Ｉで主バルブ６２へ戻る。最後にこの水は第五ポート７６Ｅを経て廃水吐出口へ送られる。
図２と１０に関して、迅速逆洗はバルブ部材６８が第五位置へ移動されるように主バルブ６２を駆動して選択される。第五位置では、外部のフラッシング水源３２からのフラッシング水は主バルブ６２の第十ポート７６Ｊに流入し、そして、第八ポート７６Ｈへ送られる。第八ポート７６Ｈを経て流出する水は再循環ポンプセット２８を経て主バルブ６２の第二ポート７６Ｂへ連通される。つぎに、この水は第四ポート７６Ｄを経て主バルブ６２から出て、シーケンスバルブ６４の第二ポート８８Ｂへ送られ、水処理手段２２を経て逆方向に流れる。生成水はこの操作中には分離されない。その代り、フラッシング水はすべて水処理手段からシーケンスバルブ６４を経て送り返され、第一ポート８８Ａを通過して主バルブ６２へ戻る。この水は主バルブ６２の第三ポートは７６Ｃで受入れられ、そして、第六ポート７６Ｆを経て分離タンク２６へ送られる。この水は各分離タンク２６をフラッシングし、フラッシングポート２００を経て流出し、第九ポート７６Ｉで主バルブ６２へ戻る。最後にこの水は第五ポート７６Ｅを経て廃水吐出口へ送られる。
図２と１１に関して、バルブ部材６８は、第六位置にする場合は、その場フラッシング操作を経て水処理設備１０を運転する。その場浄化操作は、バルブ部材６８が第六位置に移動するように主バルブ６２を駆動して選択する。第六位置では高濃度の汚濁物を処理水から抜き取った懸濁物質を含む分離タンク２６からの水は、各分離タンク２６から吐き出され、フラッシングポート２００を経て流出する。この水は第九ポート７６Ｉで主バルブ６２へ戻り、第五ポート７６Ｅを経て廃水吐出口へ送られる。主駆動ポンプ１８と再駆動ポンプセット２８を分離タンク２６の排水に補助的に使用してもよい。
図１と１２に関して、逆洗操作はバルブ部材６８が第七位置へ移動するように主バルブ６２を駆動して選択するが、第七位置において、生成水貯臓器２４からの清浄水は逆流ポンプ２５によって加圧され、水処理手段２２を経て逆送される。このフラッシング水は水処理手段２２からシーケンスバルブ６４を経て送られ、第二ポート８８Ｂを出て主バルブ６２に至る。この水は主バルブ６２の第四ポート７６Ｄで受取られ、第六ポート７６Ｆを経て、分離タンク２６へ送られる。この水は各分離タンク２６をフラッシングしフラッシングポート２００を経て流出し、第九ポート７６Ｉで主バルブ６２に戻る。最後に、この水は第五ポート７６Ｅを経て廃水吐出口へ送られる。
シーケンスバルブ６４は、ハウジング１００内の透膜式分離部材１０６を経て水を流すように配置されている。水は全透膜式分離部材１０６を経て、または個々の透膜式分離部材１０６を経て、または個々の透膜式分離部材１０６を経て順方向または逆方向へ送ることができる。
水の順方向と逆方向の流れは主ピストンバルブ６２で制御され、かつ水のハウジング１００への流れはシーケンスバルブ６４によって制御される。水処理設備１０が順方向に運転されている場合には、シーケンスバルブ６４は主ピストンバルブ６２の第三ポート７６Ｃから第一ポート８８Ａにおいて水を受け入れ、かつ水を主ピストンバルブ６２の第二ポート８８Ｂから第四ポート６８Ｄへ戻す。水処理設備１０が逆方向に運転される場合は、シーケンスバルブ６４は第二ポート８８Ｂにおいて主ピストンバルブの第四ポート７６Ｄから水を受け入れ、水をその第一ポート８８Ａから主ピストンバルブの第三ポート７６Ｃへ水を供給する。
図４および１３乃至１８に関しては、シーケンスバルブ６４は制御ユニット７２と作動手段９４で制御される。作動手段９４はバルブ本体９１内で六個所の位置間でバルブ部材９２を選択的に移動させる。運転中は、シーケンスバルブ６４は下記の機能を果たす。すなわち、ハウジング１００の第一ポート１０２とハウジング１００の第二ポート１０３との間の流れを指向させる順逆運転と、第一ポート１０２とフラッシングポート１０４Ａの間の流れを指向させる第一透膜式分離部材１０６Ａの順逆方向フラッシングと、フラッシングポート１０４Ａとフラッシングポート１０４Ｂの間の流れを指向させる第二透膜式分離部材１０６Ｂの順逆方向フラッシングと、フラッシングポート１０４Ｂとフラッシングポート１０４Ｃの間の流れを指向させる第三透膜式分離部材１０６Ｃの順逆方向フラッシングと、フラッシングポート１０４Ｃと第二ポート１０３の間の流れを指向させる第四透膜式分離部材１０６Ｄの順逆方向フラッシングである。
図２と１３に関して、順逆方向運転はバルブ部材９２が第一位置に移動されるようにシーケンスバルブ６４を作動することによって選択される。水処理設備１０が順流方向に運転される場合は、原水は主バルブ６２からシーケンスバルブ６４の第一ポート８８Ａで受入れられて第三ポート８８Ｃへ送られ、膜ハウジング１００の第一ポート１０２へ連通される。この水は透膜式分離部材１０６Ａないし１０６Ｄの全部を通過し、濃縮汚濁水として第二ポート１０３を経てハウジング１００から流出する。第二ポート１０３を出た後、水は第四ポート８８Ｄで受入れられ、そして、第二ポート８８Ｂへ送られる。水処理設備１０が逆流方向で運転される場合は流れの方向は逆転され、原水は第二ポート１０３へ流され、濃縮汚濁水は第一ポート１０２でハウジング１００を出る。シーケンスバルブ６２はまた個々の透膜式分離装置のフラッシングを可能とする。第二位置から第五位置までで運転される場合は、シーケンスバルブ６２は個々の透膜式分離部材１０６Ａないし１０６Ｄをフラッシングする。
図１４に関して、バルブ部材９２は第二位置にある場合は膜ハウジング１００の第二ポート１０３と第三フラッシングポート１０２Ｃの間に原水および再循環水の流れを向けさせる。これによって第三透膜式分離部材１０６Ｄを通過して水の流れは直列に流れ、順方向か逆方向かの何れかの方向で透膜式分離部材１０６Ｄをフラッシングする。水処理設備１０が順方向流れの方向に運転中は、シーケンスバルブ６４は第一ポート８８Ａにおいて、主ピストンバルブの第三ポート７６Ｃから水を受け入れ、この水を第七ポート８８Ｇへ送り、これは第三フラッシングポート１０４Ｃへ送られる。この水は透膜式分離部材１０６Ｃを順方向にフラッシングし、第二ポート１０３でハウジング１００を出て、ダクト３６によって第四ポート８８Ｄに連通される。つぎに、この水は主ピストンバルブ６２の第四ポート７６Ｄへ、ダクト手段３６を経由して水を戻す第二ポート８８Ｂまで送られる。水処理設備１０を逆流方向で運転する場合は、流れの方向は逆転し、フラッシング水は第二ポート１０３へ流され第三ポート１０４Ｃでハウジング１００を出る。
図１４に関して、バルブ部材９２は第二位置にある場合は膜ハウジング１００の第二ポート１０３と第三フラッシングポート１０２Ｃの間に原水および再循環水の流れを向けさせる。これによって第三透膜式分離部材１０６Ｃを通過して水の流れは直列に流れ、順方向か逆方向かの何れかの方向に透膜式分離部材１０６Ｃをフラッシングする。水処理設備１０が順流方向に運転中は、シーケンスバルブ６４は第一ポート８８Ａにおいて、主ピストンバルブの第三ポート７６Ｃから水を受け入れ、この水を第七ポート８８Ｇへ送り、これは第三フラッシングポート１０４Ｃへ送られる。この水は透膜式分離部材１０６Ｃを順方向にフラッシングし、第二ポート１０３でハウジング１００を出て、ダクト３６によって第四ポート８８Ｄに連通される。つぎにこの水は主ピストンバルブ６２の第四ポート７６Ｄへ、ダクト手段３６を経由して水を戻す第二ポート８８Ｂまで送られる。水処理設備１０を逆流方向で運転する場合は、流れの方向は逆転し、フラッシング水は第二ポート１０３へ流され第三ポート１０４Ｃでハウジング１００を出る。
図１５に関しては、バルブ部材９２は第四位置にある場合は膜ハウジング１００の第一フラッシングポート１０４Ａと第二フラッシングポート１０４Ｂの間を原水と再循環水を流す。これは第二透膜式分離部材１０６Ｂに水を直列に流し、透膜式分離部材１０６Ｂを順方向または逆方向にフラッシングする。水処理設備１０が順流方向に運転されている場合は、シーケンスバルブ６４は水を主ピストンバルブの第三ポート７６Ｃから、その第一ポート８８Ａにおいて水を受け入れ、この水を第五ポート８８Ｅへ流し、これは第二フラッシングポート１０４Ｂへ流される。この水は透膜式分離部材１０６Ｂを順方向にフラッシングし、ハウジング１００から第三フラッシングポート１０４Ｃで流出しかつダクト３６によって第六ポート８８Ｆに連通される。つぎにこの水はダクト手段３６を経由して主ピストンバルブ６２の第四ポート７６Ｄまでこの水を戻す第二ポート８８Ｂまで流出する。水処理設備１０を逆流方向で運転する場合は、流れの方向は逆転し、フラッシング水は第二フラッシングポート１０４Ｂへ流され、ハウジング１００から第一フラッシングポート１０４Ａにおいて流出する。
図１６に関しては、バルブ部材９２は第五位置になる場合、原水および再循環水は膜ハウジング１００の第一ポート１０２と第一フラッシングポート１０４Ａの間に流す。これは第一透膜式分離部材１０６Ａを経て水の流れを直列にし、透膜式分離部材１０６Ａを順方向または逆方向にフラッシングする。水処理設備１０が順流方向で運転されている場合は、シーケンスバルブ６４は主ピストンバルブの第三ポート７６Ｃから、その第一ポート８８Ａにおいて水を受け入れ、この水を第三ポート８８Ｃへ流し、そして第一ポート１０２へ流される。この水は透膜式分離部材１０６Ａを順方向にフラッシングし、ハウジング１００から第二フラッシングポート１０４Ｂにおいて流出し、ダクト３６によって第五ポート８８Ｅに連通される。つぎに、この水はダクト手段３６を経由して、この水を主ピストンバルブ６２の第四ポート７６Ｄへ戻す第二ポート８８Ｂまで流出する。水処理設備１０を逆流方向で運転する場合は、水流の方向は逆転し、フラッシング水は第一フラッシングポート１０４Ａへ流され、ハウジング１００から第一ポート１０２において流出する。
図１８に関しては、水処理設備１０が運転休止の場合は、シーケンスバルブ６４のバルブ部材９２は第六位置へ移動される。第六位置ではシーケンスバルブの全ポートは閉鎖され、シーケンスバルブ６４を流れる水はなくなる。
上述の発明は従来のシステムに勝る多くの重要な能様と特徴を有しており、これらは概略下記の通りである。
上記の水処理設備１０は透膜式分離法を採用しているが、吸込原水の如何なる形式の化学的前処理も透膜式分離装置の化学的浄化も必要としない。これは、これによって化学的前処理や装置１０の化学的浄化に関連する問題を排除するという点で従来の透膜式分離装置より著しい改善である。
水処理設備１０では順流方向でも逆流方向でも運転可能である。このことは膜ハウジング１００内の透膜式分離部材１０６のより均等な磨耗が得られるし、また単一流れ方向だけで運転する従来の透膜式分離装置の場合のようなハウジング１００の一端に配置された透膜式分離部材１０６の尚早の膜損耗が防止される。
迅速フラッシングサイクルは順流方向においても逆流方向においても行うことができ、かつ膜ハウジング１００の端部１１２と１１４に隣接して配置された膜分離部材１０６Ａと１０６Ｄの有効なフラッシングが可能である。これは化学的浄化の必要性を排除する一助となる。
膜ハウジング１００は、またハウジング１００内に直列に配置された隣接透膜式分離部材１０６の間に配置された個々の膜フラッシングポート１０４も含んでいる。これによって、シーケンスバルブ６４を併用する場合、ハウジング１００内に配置された各透膜式分離部材１０６は順流方向ないしは逆流方向の個々のフラッシングが可能となり、かつまたハウジング１００内の位置の如何にかかわらず、ハウジング１００内に配置された各個々の透膜式分離部材１０６の等しく有効なフラッシングが可能となる。これによって、系内の中間位置に配属された透膜式分離部材１０６の不十分にして非効果的なフラッシングの問題が排除されしたがって、さらに化学的浄化の必要性が排除される。たとえば、これによって、ハウジング１００内に第二位置（２）や第三位置（３）位置に配置された透膜式分離部材１０６Ｂや１０６Ｃの個々のフラッシングが可能となる。
透膜式分離装置ハウジング１００内の第一ポート１０２および第二ポート１０３は、透膜式分離部材１０６に対して９０°の角度で配置されていて、ハウジングに入る水と固形物の多量／高圧の噴射か透膜式分離部材１０６Ａと１０８Ｄの摩耗低域の一助となる。原水と再循環水を９０°の角度で流せることも透膜式分離部材への導入スペーサー内での偏流を防止することになり、また、従来の透膜式分離装置ハウジング形態に共通の尚早の摩耗を低減させる。
透膜式分離装置スペーサー２４２の設計の改造はさらに化学的前処理および洗浄の必要性を排除する。このスペーサー２４２は、大きい方の粒子や汚泥が透膜式分離装置のスペーサー２４２の供給端部に捕捉され、かつ小さい方の物質がスペーサー２４２を容易に通過させられるように改造された。これは、透膜式分離装置の各端部にフィルター手段２４８を使用して実施されている。粒子、汚泥および他の固形物は透膜式分離部材への導入スペーサーの各端部のろ過手段２４８によって捕捉される。これらの固形物や汚泥は迅速フラッシングまたは逆洗サイクルの間に、洗浄が極めて難しいかもしれない透膜式分離装置導入スペーサー主本体内に捕捉されることになるよりもむしろ容易に洗浄排出される。従来の透膜式分離装置導入スペーサーは低い固形物／汚泥捕捉と洗浄効果を示している。
フィルター手段２４８は１ミクロンといった微細ろ過を提供することができ、かつ固形物が膜本体の内部域に侵入するのを防止することができる。
水処理設備１０が順方向および逆流方向にも運転できるという能力は運転中の順方向および逆方向作動流れのサイクルを可能ならしめる。順方向および逆方向運転の間で流れを周期的に行わせることは、ろ過手段２４８で捕捉された微粒子、汚泥等を清掃し、このことがさらに透膜式分離部材１０６の化学的浄化の必要性を排除する。順流または逆流配置における運転時間は透膜式分離装置導入スペーサーに差し向けられる微粒子や汚泥負荷によって決まる。微粒子または汚泥の負荷が高い場合には、極めて迅速に、かつ負荷がこのような微粒子や汚泥に対して導入スペーサーの捕捉容量を越えないうちに堆積負荷を除去するために、順流と逆流のサイクルは極めて頻繁になる。負荷が小さい場合は、順／逆流のサイクルは少なくしてもよい。順／逆流のサイクルは１５秒毎といった頻度で、あるいは８時間毎といった低頻度で行ってもよく、かつ時限始動、負荷始動の圧力監視またはその他の方法によって始動してもよい。
ブラインシール２５２はハウジング１００内の各透膜式分離装置の各端部に配置されていて、全水流を各透膜式分離部材１０６やフィードスペーサー２４２内を直列に圧送するが、これは供給流れの方向が順方向であると逆方向であるとに拘らず、また、透膜式分離部材１０６の外側まわりに水が迂回するのを防止する。従来のブラインシール２５２は、ブラインシール２５２を従来の位置とは逆にして、水が透膜式分離部材１０６の外側を包んで、透膜式分離部材１０６の内外上の圧力を均等ならしめるようにして使用することができる。これによって、システムの加圧の際、透膜式分離部材１０６の外側本体が破損する危険性は低減される。さらに、各ノッチ２５８が透膜式分離装置の外側本体の内部破壊を防止する。
分離タンク２６は透膜式分離装置ハウジング１００から流出する濃縮汚濁水中の固形物や汚泥の濃度を低下させる。かくすることにより、再循環流れに再導入され、かつ透膜式分離部材１０６へ送り返されるこの種の物質の量は減少する。これらの固形物の過剰な量は、これらの固形物、汚泥等の離膜２３４上の摩耗または堆積によって透膜式分離部材１０６の尚早の摩耗や損傷または汚濁をおこす可能性がある。分離タンク２５は順運転の場合も逆運転の場合もかつ順方向または逆洗の場合もハウジング１００から流出する濃縮汚濁水を受入れる。この濃縮物からの固形物、汚泥及びその他の汚濁物は、運転中に透膜式分離装置ハウジング１００から流出する高速の水流のために溶液または懸濁液中に維持される。分離タンク２６は濃縮排水放出流を搬送する配管よりかなり大きく設計されているので、水がこのタンク２６を通過する際は、水流の速度は低下し、したがって、今度は水流中に存在する微粒子や汚泥は水流から除かれることになる。この低速度は除去すべき固形物および／または汚泥の性質に基いて予め決められた期間中維持される。これらの物質の除去は透膜式分離装置上の摩損を低減し、かつ、さらに化学的クリーナーの使用の必要性を排除する。
分離タンク２６は、固形物や汚泥を濃縮廃水流からさらに強制除去する遠心分離効果を生じる内部構成部品付きまたは該部品なしで設計することもできる。“逆流”フラッシング操作を使用することによって透膜式分離部材を薬品洗する必要性がなくなる。この逆流操作により、高品質の水（一般に透膜式分離部材自体によって生じた水）は、透膜式分離部材１０６を介して、従来の透膜操作に対し逆方向に力が加えられる。この操作は、従来の透膜式分離部材の構造では必要とする、透膜式分離部材の損傷を与える化学的洗浄に代わるものであり、関連する早期の膜の摩耗、生産性の損失、有効性の損失、及び薬品洗浄による損傷を排除するものである。
従来の透膜式分離部材の中には、低圧の逆流で操作できるものも幾つかあるが、これら従来の透膜式分離部材の構造は、低い圧力においてさえこの種の操作の間構造的に正常でなくなることがしばしばある。これは、水透過性膜の薄膜層２３６及び生成水案内層２３８それ自体に対する又は生成水通過ダクト２４０に対する密封方法が理由である。本発明では、高圧で逆流できる特別な膜構造を用い、それによってこの逆流プロセスの効果を向上させる。本発明における逆流圧力は、典型的には操作圧の１０％から操作圧の１００％までの範囲ある。
水透過性層２３６及び生成水案内層２３８を互いに、又、中央の生成水通過ダクトに対して密封するために、進歩したエポキシ樹脂又は他の高強度で高い薬品抵抗性のある接着剤を、耐薬品性及び高強度の糸材料を使った進歩した縫製技術と共に用いることによって、逆流の間の高圧に対し高い抵抗性を示すように膜構造が改良されている。高強度、高抵抗性プラスチック製或いは金属製の糸を用い、進歩した接着剤に補助された密接な糸の縫製パターンにより、逆流の間に膜シートが分離することが防止される。
透膜式分離部材１０６は、塩水シール２５２及びノッチ２５８の配置を改良することによって、逆流の間に使用される高圧に対する抵抗性を、更に向上している。透膜式分離部材１０６の外側ケース２４３は、破断を防止するために強力な外部部材を強化するか又は創造することによって強化できる。特に、ケブラー、鋼又はステンレススチール製のメッシュ、進歩したプラスチックス、又はガラス繊維のような強化材料を、外部部材の強化に使用してよい。
分離膜２３４及び／又はスペーサー２４２の詰まり又は膠着を防止するため、システムを停止している間、透膜式分離部材１０６を清浄な水に保持することによって、透膜式分離部材１０６を化学的洗浄する必要性は更に減少する。水処理装置１０のシステムを運転停止する前に、逆流サイクルを開始し、それによって確実に透膜式分離部材１０６を洗浄して新鮮な水溶液中に保持する。また、汚染物質を分離膜２３４及び送りスペーサー２４２から確実に排除する。この装置１０全体を、このような方法で、分離装置１０６と同様に洗浄し、新しい水溶液に保持してよい。
本水処理装置１０は、従来の透膜式分離部材で設定される馬力の何分の一かで作動するものであり、膜製造業者の推奨する１０％乃至１５％の回収限界を保持しながら、所定の透膜式分離部材の数量当たり高い生成水の生産量を示す。
主駆動ポンプ１８及び再循環ポンプ２８は、全システムの流量に対する全生成水回収量の割合を、従来の透膜式分離部材の製造業者が推奨するよう１０％乃至１５％以下に保つのに充分な寸法をもつよう設定されている。この比率を達成するために、主駆動ポンプ１８は、所望の作動圧にて、全生成水流量と所望の全濃縮廃水流量との総量をカバーする充分な水流を起こすことが可能とし、これを、全回収生成物水の流量の１０倍以上より、主駆動ポンプ１８からの流量を差し引いた分の再循環流量を生じさせて、透膜式分離部材を通過させることが可能な再循環ポンプと共に設置する。この結果、透膜式分離部材１０６を通る流量は、生成水の生産量の１０倍以上に等しくなり、従来の膜製造業者が規定する１０％以下の回収率が確実に得られる。
再循環ポンプ２８は、択一的に主駆動ポンプの流量の少なくとも２倍の、透膜式分離部材を通る水の流量生じるよう選択できるが、この結果、回収率は１０％を越え、透膜式分離部材の磨耗が増大し、従って推奨されない。
主駆動ポンプ１８と再循環ポンプ２８を、前述した１０％ないし１５％以下の回収率を与える配置で使用することにより、このシステムのエネルギー効率が増大する。これは次の方法により達成される。
主駆動ポンプ１８だけが、全システム流量と循環水流量との合計の代わりに、処理水の流量と濃縮された最終廃水流量との合計に等しい流量を加圧する。再循環ポンプ２８は、残りの流量に備えるものであり、透膜式分離部材１０６の入口側と透膜式分離部材１０６の出口側との間の圧力差で操作されることだけが必要である。透膜式分離部材１０６を抜けた際の圧力降下は、透膜性圧力降下として知られ、使用される膜導入スペーサ２４２の寸法と種類に従って変化できるが、通常適切に選択した場合、２０ｐｓｉを越えない。特に最初の透膜式分離部材が作用を開始する間は、再循環ポンプ２８の必要流量に対するバランスをとるためアキュムレータが必要である。分離タンク２６をアキュムレータとして使用してよい。
従来の透膜式分離部材の構成には、従来の膜製造業者の要求を満たすために次のエネルギー及び馬力の入力を必要としよう。
0004471240.tif 000006
従って、上記の条件の下では、空冷モータと遠心ポンプを用いて従来の方法で操作する透膜式分離部材の馬力要求量は次のようになる。
これらと同じ条件のもとで、次に記載する２台のポンプシステムを用いた場合に、エネルギー要求量は次のようになる。
馬力算定式：
0004471240.tif 000007
このような空冷式モータ及び遠心ポンプを用いた構成において、膜製造業者の仕様に合わせて従来の透膜式分離部材を操作した場合と同じ機能を果たすのに必要な全馬力は、上記の式で１．９９以下となり、従来の透膜式分離部材技術及び設計を上回る僅かこれだけの条件で、７８％を超える全エネルギー及び馬力の節約ができる。
本発明の主駆動ポンプ１８と再循環ポンプ２８には、両方とも水中水冷遠心ポンプが使用されている。水中水冷遠心ポンプは空冷遠心ポンプ（６０％の効率）よりも高い効率（７０％を超える効率）で操作され、従って、同じ仕事を行なうために必要な馬力はより低い。上述の状態に水中水冷遠心ポンプを適用することによって、全体的な馬力の要求量は１．７１未満になる。これは、上記の構成の空冷モータを使用した場合よりも０．２８馬力以上の節約を示しており、又、製造業者が推奨する回収限界で操作される従来の透膜式分離部材に比較した場合、全体として７．３７馬力以上（８１％以上）の節減を示している。
馬力算定式：
0004471240.tif 000008
また、透膜式分離部材においては、温度が高くなるほど、最終回収生成水の体積が大きくなる。水が最大密度を示す点（４℃又は３９°Ｆ）より高く温度が上昇するにつれて、所定の操作圧で回収される最終生成水が増大する。これはよく理解されているプロセス及び現象である。従来の透膜式分離部材を用いて、規定相当の圧力で且つ水の最大密度を示す点より高く水温が上昇する場合、透膜式分離部材からの最終生成水の体積は、１℃（１．８°Ｆ）毎に２〜３％程度増大する。正味の供給水の温度が３〜４℃（５〜７°Ｆ）上昇すると、最終回収生成流量が１０％程度増大する結果になるであろう。
本発明においては、ポンプ用モータによって発生する熱を、透膜式分離部材の効率を高めるために利用するものであり、水中水冷モータを備えるポンプを使用し、又、この熱の回収を促進するために最適なポンプ／モータ用のハウジングを使用することで、この熱を極限まで増大するのである。
原水入口での供給水の流れを最初に加圧する間、全ての遠心加圧ポンプ／モータ組立体より、消散させなければならない熱が発生する。本発明の目的達成のために必要な再循環流れを発生させている間にも、全ての再循環ポンプ／モータ組立体より、消散させなければならない熱が発生する。この熱エネルギーは、従来の透膜式分離部材設定の下で空冷モータを使用した場合には、略完全に失われてしまう。
従来の水中水冷ポンプ／モータ用のハウジングの場合、利用可能に保存できる熱エネルギーは、これらの従来のハウジングが特に迅速に熱を消散させるよう設計されているので、極めて少なくなってしまう。従来のポンプ／モータの組合せから利用できる熱エネルギーもまた、従来のポンプ／モータの組合せが、モータで生じうる過熱を防止するためにポンプモータにより発生する熱を最小限にするよう工夫されているので、またしかりである。
このような要因により、たとえ従来の透膜式分離部材の構造下でこのような従来の設計の水中水冷遠心ポンプを使用したとしても、該ポンプ／モータ組合体はごく僅かな熱しか発生せず、またこの熱を迅速に消散させるので、その効果は極めて小さい。本発明にて適用される原水入口部における加圧ポンプ／モータ用のハウジングと、濃縮・再循環の圧力及び流量を増大させる加圧ポンプとアキュムレータのセットとは、可能な限り水中水冷モータから発生する熱を保ち、この熱を可能な限り水の流れに伝達するように最適化されている。
ポンプ／モータハウジング、分離タンク２６、伝達ダクト３６及び関連する構成器材は、可能な場合高密度ポリエチレンのような良好な絶縁性を示すプラスチックスから構成され、プラスチックが使用可能でない場合、厚い寸法のアルミニュウム、鋼又はステンレススチールから構成される。他のプラスチックス又は金属材料による構造も可能であるが、重要な要因は、熱を大気中に伝達するよりもむしろ絶縁性と熱を保持する能力である。
所定の流量に対して、水中モータの水深と駆動速度を最適にすることで、水に対する熱の伝達が最適になり、モータからの熱の伝達を最大限にして、モータ周りの水の流れの温度上昇を最大にする一方で、モータを冷却することが可能である。このことは、断熱化したポンプ／モータのハウジングと構成機器を使用しながらモータの冷却とシステムの効率化の両方を得る上で、非常に重要なことである。
主駆動ポンプは、システム生成水流量とシステム廃水流量との合計を全流量としてそのポンプ／モータを作動させればよいが、再循環ポンプは、少なくとも原水入口部の加圧ポンプによる流量の４倍の流量を生じさせるので、原水が主駆動ポンプを一回通過する毎に、再循環水は再循環ポンプモータを４回通過する。これによってかなりの熱を水流に伝えることができる。
更に熱の伝達を増大させるために、全てのポンプ／モータ組立体を、ポンプ製造業者が推奨するよりも小型のモータで設定してもよく、このモータをその使用条件でそれらの定格使用率内で駆動することで、高温で作動し、より多く熱を発生させて溶液に伝達する。
このような作動のためにポンプ／モータ組立体について選択する場合と共に、ポンプ／モータのハウジング、アキュムレータ、及び熱伝達用の配管・機器の組合せにおける材料の選択や設計をする際には、膜への給水温度を少なくとも３〜４℃（５〜７°Ｆ）上昇させ、従って、最終的な回収生成水の体積を、等価の膜の量当たり、従来の透膜式分離部材システムにおけるそれよりも１０％以上増大させるよう設計されている。これにより、膜の数を少なく設定し、それに関連して透膜式分離部材の効率を上昇させることが可能である。
従来、非常に水を浪費した透膜式分離部材の急速フラッシングサイクルは、本発明の水処理装置１０においては、全原水当たりの回収率を高く保つために除去されている。この高い回収率は、原水の入口部における導入流の大部分（５０％以上）が最終的な回収生成水になり、且つ（又は）濃縮廃水流におけるカルシウム、鉄、シリカ又は硫酸塩、油、有機物等のような望ましくない汚染イオンが一以上、飽和状態に近くなるような状態で作動した場合に言えることである。
従来の方法で操作される透膜式分離部材に関する主な問題は、溶液内に懸濁又は流動化された形で存在する固体、汚泥、有機物、油と同様に、最初に溶液中で溶存状態で存在する汚染物質も、水が抽出されるに従って水から分離され、残存水の体積内で濃縮されることにある。このため、従来の透膜式分離部材においては、静的な状態（圧力０、流れ０）の下でこれら汚染物質が飽和レベルかそれ以下になるように、その回収能力を厳格に制限している。飽和以上のレベルで従来の透膜式分離部材を操作すると直ちに透膜式分離部材は詰まってしまい、損傷のもととなる薬品洗浄が必要になる。
プロセス流を高速にし、再循環及び濃縮化を行わない一回通過の回収率の低いシステムでの場合と同様に、濃縮廃棄流を高い流量及び圧力条件の下に保持している間は、飽和を僅かに下回るレベルで、溶存汚染物質、固体、汚泥、その他の物質は一般に溶液内で懸濁又は溶存状態で保たれる。しかし、従来の膜システム内で、一旦流圧及び流量が低下するか又は停止すれば、濃縮された固体、汚泥及び他の物質は容易に溶液から離れ、水透過性層上や、透膜式分離部材の送りスペーサー内に蓄積し、再び膜を詰まらせたり汚したり流れを阻害したりし、前記の非常に水の無駄の多い急速フラッシング及び／又は膜を損傷する薬品洗浄によらなければ直しようがなくなる。このために、従来の透膜式分離法では、静的な条件のもとで溶存する汚染物、汚泥、油、有機物、その他の物質の飽和状態を野得るまで原水入口からの導入溶液を濃縮してしまわないような回収率に限定されている。
もし従来の透膜式分離部材の設計に高回収率条件での濃縮水の再循環を加えるとすれば、問題は更に大きくなる。即ち、原水入口導入水の加圧用ポンプの入口部で、濃縮物が原水入口からの導入水に混合するので、濃縮水流の圧力が、それより低い原水導入圧まで減少し、この時に飽和状態に到達すると、それまで溶存していた汚染物質、固体、油、有機物が、濃縮された廃水溶液に現れてくる。一旦溶液から現れると、これらは、透膜式分離部材を摩耗する固形物や汚泥として現れ、摩耗損傷を引き起こし、また、透膜式分離部材の薄膜表面及び透膜式分離部材への導入スペーサ内に蓄積される。これは、透膜式分離部材に、水を浪費する急速フラッシングサイクルと、損傷のもととなる薬品洗浄とを必要とさせるだけでなく、透膜式分離部材の寿命を短縮し、非可逆的な膜の損傷と効率の低下を引き起こす。
従来の透膜式分離部材の構造の場合、急速フラッシングサイクルだけのために、利用可能な原水の１０％以上を必要とすることは珍しくない。これは、見かけ上回収率が５０％（システムの操作の間、毎分１ガロンの最終廃水に対し、毎分１ガロンの生成水が生成される。）で作動していても、急速フラッシングに必要な廃水を考慮すれば、実際の回収率は非常に低いことを意味する。１０％の原水が急速フラッシングに必要とする場合、処理業者が入手できる原水１００ガロン当たりについて、実際には次のような状況が生じる。
ａ）急速フラッシングから１０ガロンの廃水が生じる。
ｂ）システム操作の間、４５ガロンの廃水が濃縮された廃水として生じる。
ｃ）４５ガロンの最終的な回収生成水が生成する。
その結果、従来の透膜式分離法では、必要な化学洗浄サイクルによって生じる水の浪費を考慮しないとしても、見かけ上５０％の回収率で操作した場合に、実際の回収率が僅かに４５％になり、又、水の浪費率は５５％になる。
本発明では、分離タンク２６と組み合わせた再循環ポンプ２８、膜導入スペーサの改良設計、正逆流の正規サイクル、正逆両流による内部急速フラッシング、廃水排出流の取扱いの向上、システム制御の向上、そして、透膜式分離部材における薄膜表面及び導入スペーサの詰まりを防止するための逆流サイクルにより、膜の損傷のもととなる化学洗浄サイクルと、水を浪費する廃水サイクル用の急速フラッシングとを不要としている。
運転中、加圧された供給原水の流れは、まず透膜式分離部材の一方の導入端に移動する。スペーサ２４２は、その透膜式分離部材の導入端で、固体と汚泥を捕捉し、これらの固体と汚泥がそれ以上送りスペーサ２４２や透膜式分離部材１０６に入るのを防止する。（一または複数の）透膜式分離部材からの濃縮された汚染物質の水は、高い流速で配管を通過し、分離タンク２６に向けられる。
所定時間の経過、圧力降下、又はその他の制御サイクルによるリミットに基づき、透膜式分離部材１０６への流れは逆にされる。原水入口からの導入原水は、透膜式分離部材の反対側の端部に送られ、そこで、固体及び（又は）汚泥が捕捉され、それ以上濾過手段２４８及び透膜式分離部材１０６に流入するのが防止される。前回の流通中に導入端で濾過手段２４８によって捕捉された固体及び汚泥は、膜部材１０６の流れが逆になっているので、通常の濃縮された廃水の流れと共に、高速で配管を介して吐き出され、分離タンク２６に送られる。この正流／逆流のサイクル期間は、濾過手段２４８の端部に現れる負荷状態に基づいて設定される。
供給原水が透膜式分離部材１０６と濾過手段２４８を通る時に圧力降下が起きるので、透膜式分離部材１０６を出た濃縮水は、常に透膜式分離部材の導入端に送られた最初の圧力よりも低い圧力にある。この降下圧力は調整可能であり、通常２０〜４０ｐｓｉに設定される。流圧が低い又は流速が遅い溶液は、流圧及び流速の高い溶液ほどには汚染物質の負荷を保持することができない。従って、透膜式分離部材１０６の導入端では高い流圧及び流速で溶存又は懸濁状態で残存していた汚染物類、有機物類、油類も、これらの流圧及び流速が低減するにつれて溶液から分離されてくる。水は透膜式分離部材本体の全体を通して抽出され、最終的な回収生成水になるので、この固体類の分離は、廃水流及び全ての増量汚染負荷中の汚染物質、固形物、汚泥、有機物、油を濃縮する場合には更に顕著に現れる。
（一又は複数の）透膜式分離部材１０６を出ると、汚染物質、固体、汚泥、及び濃縮された廃水の流れは、高速で移送配管を通って移動する。これは、汚染負荷を懸濁液として流動状態に保つのに役立ち、その後、分離タンク２６に流入する。水の流速は、タンク２６の設計に起因して、分離タンク２６に入ると所定のレベルまで著しく低下する。流速の低下、タンク２６の設計、この流速の低下にかかる時間の組合せにより、懸濁及び（又は）流動化された固体、過飽和の汚染物質、有機物、油その他が分離する。分離タンク２６の設計は、これらの飽和された汚染物質、固体類、有機物類及び（又は）油類を、濃縮された水の流れから遠心作用によって分離するのを助けるように最適化されている。
これらの分離された固体、その他の汚染物等の物質は、再び再循環水の流れに入ることはない。従って、透膜式分離部材１０６を汚したり詰まらせたりすることはない。このシステムのサービスが正常に機能する間、固体、汚泥、油、有機物、その他は、再循環水の流れから分離され、分離タンク２６内に集められるので、水を浪費する急速フラッシングサイクルは必要でない。
透膜式分離部材を利用する全ての水処理装置は、塩を排除し、また溶解した塩が許容レベルを超えて蓄積するのを防止するため、ある程度連続的な廃水排出流を起こしているので、この廃水流が、抽出された固体及び汚泥を可能な限り高レベルで含むことができれば理想的であろう。これを促進するために、各分離タンク２６のフラッシングポートより廃水濃縮物の排出流を起こすものであり、これにより、正規の透膜操作の間に集められた固体及び汚泥の大部分を、タンク２６から排出することができる。
分離タンク２６を出た水は、再循環ポンプのセット２８に入る前に、溶液から分離された固体及び汚染物質を殆ど含まない。このように分離タンク２６を出た水の流れは、再び再循環ポンプのセット２８によって加圧され、システムの操作圧に戻され、再び透膜式分離部材１０６を介して再循環される。従って、水は損失又は浪費されない。この水の圧力及び流速は、これらのポンプ内で増大され、残留するかもしれない汚染物質を再び溶存化及び（又は）流動化して、これらが透膜式分離部材１０６の詰まりを起こすことを防止する。
このような方法で操作することにより、従来の透膜式分離部材に対しては非常に破壊的で損傷を与えるものである飽和溶液を用いて操作できる。大抵の用途では、膜の選択と適用を正しくしてこの方法を適用すれば、原水入口導入水の回収レベルを９０％又はそれ以上の高い状態にして操作することが可能である。
蓄積された固体を除去するためには、分離タンク２６の体積の５０％以下を置換しなければならないが、分離タンク２６内に集められた固体は、前記の即座洗浄サイクルの間、ごく僅かな水の消費により、ポンプにて排水補助するか、または重力送りによって排除される。なお、分離タンク２６が浄化を必要としなれけばならない点まで到達した時には、分離膜２３４の清浄化も必要となっている。この時、逆流サイクルが開始される。生成水アキュムレータ２４は、（一以上の）透膜式分離部材１０６を清浄化する逆流操作の間に使用される水の体積を調整するために用いられる。この逆流サイクルによって、透膜式分離部材１０６及び透膜式分離部材ハウジング１００から汚染物質及び濃縮された原水を排除する。生成物アキュミュレータ２４内の収容堆積は一定なので、その一定の体積の水だけが、逆流サイクルの間に使用される。標準的な構成でそうであるように、標準的な用途で、生成物アキュミュレータ内の収容水の体積が、透膜式分離部材１０６とハウジング１００内に移す水の体積の４倍の大きさであれば（多少体積の増減は可能である）、同等量の４つの透膜式分離部材逆流フラッシングが達成され、透膜式分離部材を、次の正規透膜サイクルが開始するまで、清浄水に浸漬させ続けることができる。
標準的な構成では、生成水アキュミュレータ２４に含くまれる水の体積は、分離タンク２６に含まれる水の体積の５０％に等しく、これは、水の浪費を最小限にしながらタンク２６から集められた固体、汚泥及び他の物質を洗浄するのに理想的な体積を確保するものである。
逆流サイクルで、生成水が透膜式分離部材１０５を通って逆に流れるので（生成物は透膜式分離部材の生成水コアに流入し、その後、逆方向に透膜式分離部材の薄膜を通過する）、この透膜式分離部材の薄膜の表面から、全ての汚染物質又は膜の表面に生成され始めた可能性のある膜が除去される。
次のサービスサイクルの間に、透膜式分離部材１０６で生成した生成水が、最終的に使用するか又は貯蔵する前に、生成物アキュミュレータ２４に流入し、再び生成物アキュミュレータ２４を満たす。生成物アキュミュレータ２４の体積は（一以上の）透膜式分離部材のハウジング１００内に移される水の体積の４倍、標準的な設計の分離タンク２６内に含まれる体積の０．５倍に等しく、又、システム作動中において４分間に生成される回収生成水量よりも少ない。システムの正規運転を２時間行う毎にこの逆流サイクルを起こすとしても、１２０分の操作の中で僅かに４分間、即ち３．５％以下が浪費されることになる。これは、従来の急速フラッシングによる水の浪費に比較して著しい節減を示している。
逆流サイクル機能の間に使用される生成水は、システム１０内に移されて、更に、分離タンク２６から残存する粒子をフラッシングするために利用され、次の正規サイクルでシステムを再処理及びフラッシングするために、タンク２６内に高品質の水として供給しておく。
逆流サイクルプロセスの最初の操作期間に出る、透膜式分離部材１０６及び透膜式分離部材ハウジング１００からの濃縮された水は、分離タンク２６に移される。分離タンク２６のフラッシング弁２００が開かれると、蓄積した固体、汚泥及び他の汚染物質が流れて排出される。透膜式分離部材１０６とハウジング１００から出る残りの水は、比較的純粋な水であり、この比較的純粋な水は、タンク１０６から残りの固体をフラッシングするためだけでなく、分離タンク２６から出た濃縮水と同等の体積の水を分離タンク２６に補填するのに使用される。
これによって、比較的純粋な水は、システム内に保持され、水処理装置１０が正規操作サイクルを再び開始すると再処理される。このようにして、従来の急速フラッシングで必要であった過剰な体積ではなく、フラッシング洗浄サイクルの間、生成物アキュミュレータ２４内に収容される体積の水だけが排出されて失われる。逆流操作の間に使用された高品質の水が、再処理のためシステム内に保たれる。
正規サイクルの開始時においては、略全ての水処理装置１０の構成部分に高品質の水が満たされているので、この高品質の水が透膜式分離部材１０６を通ってフラッシングし、流入した原水により汚染負荷が現れる前に、質の高い洗浄を施すのである。
本発明では、ｅｃバルブタイプのバルブを使用することにより、従来の透膜式分離部材技術で使用された複雑なバルブセットに比べて、資本費用が減少し、また簡単になる。従来の自動式単一ポートバルブなら１５個以上のバルブを要するが、本発明ではこれに代えて、二つの単一ピストン式専用多機能ピストンバルブが使用される。これによって、改良型の膜処理装置の構造における物理的な寸法が減少するだけでなく、バルブ、配管の資本費用、フレームの製造費用、及び制御費用が減少する。
主制御バルブ６２は、溢注吸引から１，５００ｐｓｉ以上までの圧力範囲で、また、１５ＵＳＧＰＭから３，０００ＵＳＧＰＭ以上までの流量範囲で、本改良型の透膜式分離装置を作動させることにより生じうる全ての機能を実行することが可能である。この主制御バルブ６２は、更に、従来の自動的なバルブを使用すると必要とされるサービス、保守、維持作業を不要とする。また、従来の自動バルブの代わりに、主制御バルブ６２を使用することによって、配管の必要性が著しく減少する。この改良型透膜式分離装置の設定における各システム要素及び機器は、主制御バルブ６２に配設した専用のポートに取り付けられ、今までのバルブ群に必要とされたマニホルドや配管を削除している。主制御バルブ６２の製造にかかるコストは、配管や組立のコストにおける節減にて相殺される分よりも高くなるが、一個の駆動モータと各操作位置用の位置決めスイッチが必要とされるだけなので、制御上のコストや煩雑さは著しく低減され、改めて従来の自動バルブと位置決め手段の制御に必要なものと比較すれば、コストはかなり節約されている。また、主制御バルブ６２により、改良型水処理設備１０の設置、起動、保守及びトラブル解決方法が簡単になる。
群状になった従来の自動バルブの正確な位置決め及び配向を確保するためには起動時と発注時にかなりの時間と労力が必要である。また、このような群状のバルブセットの複雑な配置構造では、操作員の訓練が非常に困難なものになる。自動バルブのアクチュエータやシールの欠陥に関する問題が発生すると、非常に時間が費やされ、また著しく労力がかかる。また、複数のバルブアクチュエータ及びシールの保守は、非常に手間がかかる。
主制御バルブ６２では、ただ一つのバルブアクチュエータを必要とし、操作員は容易に問題の位置が確認でき、バルブの位置と機能が判り、操作員の訓練時間を著しく減少できる。バルブシールのサービスが必要とされる場合、ピストンをバルブ本体から外して、サービスに必要な全てのシールを同時に交換でき、保守の費用と労力がかなり削減できる。
シーケンスバルブ６２もまたｅｃタイプのものである。シーケンスバルブ６２は、溢注吸引から１，５００ＰＳＩ以上までの範囲の操作圧力能力をもち、流量は、１５ＵＳＧＰＭから３，０００ＵＳＧＰＭ以上にわたる。シーケンスバルブ６４は、実際のどのような数の透膜式分離部材１０６に対しても構成できる。透膜式分離部材のハウジング１００にマニホルドを設けることによって、シーケンスバルブ６４は、流速が許す限り多くの透膜式分離部材のハウジング１００を並列状に操作できる。
シーケンスバルブ６４は、もしこのバルブを使用しなければ４つの透膜式分離部材１０６を有する改良型の透膜式分離処理装置のフラッシング及びサービス機能の全てを順番に達成するのに必要な、１０以上の従来の自動単独出入口バルブに置き換わるものであり、従来の自動バルブの費用の僅かな部分で済む。シーケンスバルブ６４、更に、もし使用しなければ従来の自動バルブで必要であるサービス、保守及び維持を省くことができる。
従来の自動バルブの代わりにシーケンスバルブ６４を使用することにより、又配管の必要性が著しく減少される。進歩した透膜式分離部材の構造内にある透膜式分離部材ハウジングの夫々の出入口は、シーケンスバルブ６４に置かれた専用の出入口に付属し、それによってバルブの群まで必要なマニホルドと配管を省くことができる。シーケンスバルブ６４を製造するために生じる費用は、配管及び構造にかかる費用の節減高で相殺される以上のものである。
シーケンスバルブ６４には、ただ一個の駆動モータと、各操作位置のための位置決めスイッチだけが必要とされる。これによって，制御の費用と煩雑性が低減され、又、従来の自動化されたバルブと位置表示器の制御に必要なものと比較すると、費用がかなり節減される。
シーケンスバルブ６４もまた、改良型の透膜式分離装置における設置、起動、保守及びトラブル解決方法を簡単にする。
群状になった従来の自動バルブを正確に設置し配向するためには、始動時と発注時にかなりの時間と労力を要する。また、群状のバルブセットは複雑な配置のため、操作員の訓練が非常に困難なものになる。自動バルブアクチュエータやシールの欠陥に関連した問題が発生すると、非常に時間を費やすものであり，また著しく労力がかかる。更に、多数のバルブアクチュエータ及びシールの保守は、非常に手間がかかる。
シーケンスバルブ６４に必要なバルブアクチュエータは１個だけであり、操作員は容易に問題箇所が確認でき、バルブの位置と機能が理解でき、操作員の訓練を著しく軽減できる。バルブシールのサービスが必要とされる場合、ピストンをバルブ本体から外して、サービスに必要な全てのシールを同時に交換でき、保守の費用と労力がかなり削減できる。
また、改良型の透膜式分離部材ハウジング１００は、従来の透膜式分離部材ハウジングに比較して低い費用で組み立てることができる。
そして、改良型のポンプハウジング４６と２１２は、従来の水中ポンプ／モータハウジングと同程度に低い費用で組み立てることができる。
操作面での費用が安くつく分と、本発明以外では必要とされた前処理装置が浮く分を合わせると、分離タンク、生成物アキュムレータ、再循環ポンプ及び逆流ポンプ２５を設置するのに関する費用を相殺する以上になる。
水処理設備１０は、廃水を連続的に排流することなしに作動する。従来の方法で操作される透膜式分離部材からの連続的な廃水排流は、そのシステムの最も水を浪費する点である。一般に、利用可能な原水入口からの供給水の体積の５０％以上が、濃縮された排流として廃棄される。
図３０、３１、３２に関して説明する。水中電動ポンプに電力を供給するための電線の周囲をシールするため、改良された高圧シール３１０が使用される。この高圧シール３１０は、電線がポンプハウジングに入る場所で電線の周囲をシールする。電力が、１つ以上の電線３１８によって、ポンプハウジングの壁３１６にある開口３１４を通ってポンプに供給される。高圧シール３１０は、このハウジングの壁の開口３１４を閉じ、各電線３１８の周囲を密閉する。
高圧シール３１０は、ハウジングの開口３１４に噛み合わせる係合部材３２０と、電線３１８を受けるための４つの貫通孔３２４を有する差込み具３２２と、各孔３２４の内部及び周囲で環状に配置された１対の突出部を含むシール向上手段３２６とからなる。
係合部材３２０は、壁３１６の開口３１４に噛み合って開口３１４を閉じる。係合部材３２０は、ハウジングの壁３１６の外部に配置される第一端３２８と、該第一端３２８の反対側にあり、ハウジングの開口３１４部に配置される第二端３３０とを有する。係合部材３２０は、第一部分３３２と第二部分３３４との２つの部分からなる本体を含み、一般にアルミニウム、鋼、黄銅、又は他の適応する金属からなる。
係合部材本体の第一部分３３２は中空であり、略円筒状の形をなす。第一部分３３２は、第一端３４０と第二端との間で延設されるものであり、第一端３４０は第二部分３３４に噛み合うように配置され、第二端は係合部材３２０の第二端３３０によるものである。また、中空状に通路３６を形成して、第一端３４０から第二端３３０まで第一部分３３２を長手方向に通って延伸している。通路３３６に整列した開口３３８が、第一端３４０に配置され、又、通路３３６に対する開口３４２が第二端３３０に配置されている。差込み具３２２が、第一端３４０の開口３３８を通って、第一部分３３２の通路３３６内に導入される。
通路３３６は、内壁３４４によって定められ、第一部分３３２の第一端３４０に隣接するテーパ部３４８を含む。このテーパ部３４８は、第一端３４０から第二端３３０に向かう方向で狭くなり、内径が、第一端３４０における第一内径から、通路３３６を通過する長手方向中心線３４６に向かって内側に縮まるようにしている。テーパは、第一端３４０から転移点３５２までは第一勾配を呈し、転移点３５２からテーパ部３４８の末端３５４までは第二勾配で、更に鋭く内向き状となっている。テーパ部３４８の末端３５４は、第一部分３３２の第二端３３０から離れた位置に置かれている。テーパ部３４８の末端３５４で、通路３３６は第二内径をもち、これは第一内径よりも小さい。通路３３６は、それから続いて第一部分を通り、第二内径に等しい直径をもつ第二端３３０に至る。
係合部材３２０の第一部分３３２は、また、開口３１４の内側ねじ３５９と螺合させるため、第二端３３０に隣接して配置された外側ねじ３５７を具備する。これによって、係合部材３２０とハウジング壁３１４の間で確実な螺合を得ることができる。係合部材３２０の第一部分３３２はまた、レンチ又は他の回転手段とともに回動可能とするために、断面が六角形の外側部分３６１を配し、それによって、係合部材３２０の第一部分３３２を、開口３１４の内側ねじ３５９に対して、回転可能に噛み合わせ、締付けることができる。
図３１乃至図３３を参照する。差込み具３２２は、変形可能な弾性材料からなるプラグ部材を含む。差込み具３２２は、断面が略円形であり、第一端３５８と第二端３６０とを有する。差込み具３２２は、第一部分３３２の通路３３６内に嵌合するような寸法とされて配置され、差込み具３２２の第一端３５８が、第一部分３３２の第一端３４０に隣接して置かれるようにしてある。
差込み具３２２においては、その第一端３５８から第二端３６０に向かう方向に、テーパ部３６４を含む外側壁３６２が、差込み具３２２に沿って長手方向に延設されている。このテーパ部３６４は、差込み具３２２の第一端３５８から少し間隔をおいた第一外径の始点３７０から、差込み具３２２の第二端３６０から少し離れた第二外径の終点３７２まで狭くなる。
差込み具３２２の第一外径は、係合部材３２０の第一部分３３２の通路３３６の第一内径よりも大きく、差込み具３２２の第二外径は、通路３３６の第二内径よりも大きく、差込み具３２２のテーパ部３６４は、通路３３６のテーパ部３４８の第一勾配と略同じ角度で勾配がつけられて、差込み具３２２が第一部分３３２の内部の適所にある時、通路３３６の内壁３４４によって内側に圧縮されるようにしてある。
第一端３５８から第二端３６０まで差込み具３２２を縦方向に通過して４つの穴３２４が伸びる。４つの孔３２４の夫々は、差込み具３２２内部にて孔３２４を定める周囲表面３６８を有する。長手方向中心線３６６は、各孔３２４を通って長手方向に伸びるものである。孔３２４は夫々、電線３１８を通すように配置されている。
係合部材３２０における第一部分３３２のテーパ３４８と差込み具３２２の外壁とは、差込み具３２２を第一部分３３２の通路３３６内の適所に、及び第二端３３０に向かってテーパ３４８に沿って移動させることにより、内壁３４４が差込み具３２２を、通路３３６の長手方向中心線３４６に対して内方に圧縮する。こうして、夫々の孔３２４の周囲表面３６８を、夫々の電線３１８に押しつけることにより、各電線３１８の周囲にシール３２２が締め付けられる。
各孔３２４内の周りには、変形自在な弾性材料製の隆起突出部材からなるシール向上手段３２６が環状に配置されている。夫々の隆起突出部材３２６は、各孔３２４内で、周囲表面３６８から長手方向中心線３６６に向かって半径方向に延出している。各隆起突出部材３２６は、孔３２４内に配置された電線３１８に当接して、電線３１８の周囲のシールを向上させるのである。
差込み具３２２を通る各孔３２４には、２つの隆起突出部３２８が配置され、且つ長手方向に沿って間隔が置かれている。隆起突出部３２６は、差込み具３２２の外壁３６２の外側テーパ部３６４の始点３７０と終点３７２との間で、各孔３２４内に配置される。この隆起突出部３２８は、夫々の孔３２４の中で、他の孔３２４夫々の中の相応する隆起突出部３２６と半径方向に配列されている。
又、差込み具３２２は、２つの外側隆起突出部３７４を具備し、これらは差込み具３２２の外壁３６２を周って環状に配置され、外壁３６２から外側に半径方向に延出する。夫々の外側突出部材３７４は、係合部材３２０の１番目部分３３２の外壁３４４にかみ合い、夫々の孔３２４で、隆起した突出部３２６の１つに半径方向で整列するように配置されている。外側突出部３７４は、孔３２４の中で隆起した突出部３２６と一列になった位置で、差込み具３２２を圧縮し、それによって隆起した突出部３２６を内方に押しこみ、電線３１８の周囲の密閉を向上させる。
取付け具本体の第二部分３３４は、中空であり、略円筒形をなし、第一端３２８と第二端３８２とを有する。第二部分３３４の第一端は、係合部材３２０の第一端３２８となっている。第二端３８２は、第一端３２８に対して反対側の端に置かれ、係合部材３２０の第一部分３３２に噛み合うように配置されている。通路３７６は、第一端３２８から第二端３８２まで第二部分３３４を長手方向に通って伸びる。第二部分３３４は、第一端３２８で通路３７６に整列した開口３７８と、第二端３８２で通路３７６に整列した開口３８０とを有する。通路３７６は、内壁３８４によって定められ、第一部分３３２の第一端３４０の外径の周囲でかみ合うような寸法の内径をもつ。長手方向の中心線３８６は、通路３７６を通って伸びる。
第二部分３３４には、第二端３８２にてスクリューねじを具備し、第二部分３３４を第一部分３３２の第一端３４０に着脱自在に接続させるようにしている。スクリューねじは、第一部分３３２の第一端３４０に配置された外側ねじ８８と、第二部分３３４の通路３７６内に配置された内側ねじ９０とよりなる。このスクリューねじは、差込み具３２２を通路３３６内で位置決めする時に、第二部分３３４を、第一部分３３２の外側にてその第二端３３０に向けて移動させるのを考慮したものである。
係合部材３２０の第二部分３３４は、また、断面が六角形の、レンチ又は他の回転手段と一緒に回動させるべく配した外側部分３９２を具備しており、それによって、係合部材３２０の第二部分３３４を、１番目部分３３２の外側ねじ８８とかみ合い、締付けられることができる。
圧縮プレート３９４が、第二部分３３４の通路３７６内に配置され、第二部分３３４の第一端３２８で、環状突起３９６によって保持されている。圧縮プレート３９４には開口３９８を貫通している。開口３９８は、第二部分３３４の第一端３２８で開口３７８に続けて配設されており、それによって、電線３１８が第二部分３３４を通過できる。圧縮プレート３９４は環状突起３９６によって第二部分３３２内に保持されるので、第二部分３３２を第一部分３３２上に螺装すると、圧縮プレート３９４が差込み具３２２の第一端３５８に当接し、テーパ部３４８内で、軸芯方向に差込み具３２２を滑動して圧縮するようにしてある。差込み具３２２は、テーパ部３４８に沿って押付けられ、対応する電線３１８の周囲の各孔３２４を閉じ、隆起した突出部を電線３１８に押し付け、それによって、電線３１８の周囲を密閉する時、内壁３４４により第一部分３３２の長手方向中心線３４６に向かって内方に圧縮される。
別の実施態様として、差込み具３２２に他の適当数の内側及び外側突出部３２６及び３７４を具備してもよい。
図３４乃至図３８を説明する。これは、高圧シール１０の更に他の態様であって、ハウジングの内壁３１６の開口３１４内で噛み合う係合部材１２０よりなるものである。係合部材４２０は、第一部分４３２と第二部分４３４との、２つの部分からなる本体を含み、大抵、アルミニウム、鋼、黄銅，その他の金属からなる。
係合部材４２０は、ハウジングの壁３１６の外側に配置される第一端４２８と、ハウジング内の開口３１４に配置される第二端４３０とを有する。四つの孔４２２が、第一端４２８から第二端４３０まで係合部材４２０を通って伸びる。各孔４２２は、孔４２２に置かれる電線３１８を摺動貫通できるように直径が選択される。
係合部材本体の第一部分４３２は略円筒形であり、中実で、前述のような態様の通路３３６をもたない。第一部分４３２は、第一端４４０と、第二端４３０とを有する。四つの孔４２２が、第一端４４０から第二端４３０まで第一部分４３２を通って伸びる。第一部分４３２は、断面が六角形の、レンチ又は他の回転手段にて回動可能に外側部分４６１を配しており、これによって、係合部材４２０の第一部分４３２を、開口３１４の外側ねじ４５０に対し、回転可能に噛み合わせ、締め付けることができる。
第一部分４３２の第一端４４０には、各環状溝４２４が配置され、第一端４４０で、孔４２２の直径よりも大きい第一内径をもつ。各溝は、内向きのテーパ状となっており、第一部分４３２の第一端４４０から第二端４３０に向かう方向で狭くなり、第一端４４０から少し離れた位置で、孔４２２の直径に等しい第二内径になる。
各環状差込み具４２６は、変形可能な弾性材からなり、溝４２４の第一内径よりも僅かに大きい外径をもつ。差し込みとして、Ｏ−リングを用いてよいが、他の相応しい差込み具も使用できる。各差込み具４２６は、夫々の環状溝４２４の内に存在するような寸法とし配置され、半径方向に伸びて孔４２２に入り、各孔４２２の内側で環状に配置された隆起体となる。差込み具は、電線１８に当接して、電線３１８を密閉する。差込み具４２６は、溝４２４内に着座して、溝４２４内に一部配設され、且つ第一部分４３２の第一端４４０から離れる方向で、第二部分４３４の第二端に向かって溝から突出する。
係合部材４２０の第二部分４３４は、第一端４２８と第二端４４４とを含む。第二端４４４は、第一部分４３２の第一端４４０に隣接して配置されている。各孔４２２は、第二部分４４２の第一端４２８から第二端４４４まで貫通状に延伸されている。
第二部分４４４の第一端４２８は、円筒形の接続部材４５６を含む。円筒形の接続部材４５６は、孔４２２周りに第一端４２８に配置された壁であり、該壁が孔４２２を半径方向で囲んでいる。外側ねじ４５８は，電線管（図示していない）の内側ねじと螺合するために、接続部材４５６に配置され、電線３１８を取り囲む。第二部分４３４は、断面が六角形で、第二端４４４に配置された外側部分４６０を含み、これは第一部材４３２の六角形部分４６１に続けて配列させる。六角形部分４６０と４６１は回転手段に噛み合う面を提供する。
第二部分４３４の第二端４４４は、各差込み具４２６の一部に当接するように配置された接触面４４８を含み、該各差込み具の一部は、差込み具４２６を押入れた溝４２４から突出している。接触面４４８は差込み４２６を圧縮するように差込み具４２６に力を加える。
第二部分４３４を第一部分４３２に移動させて接触させると、接触面４４８が差込み具４２２に接触し、差込み具４２２を溝に圧縮し、差込み具４２２を孔４２２の長手方向中心線に向かって内方に変形させる。これによって差込み具４２６は強制的に各ワイヤー１３８に押込まれ、各電線３１８の周囲のシールを締付ける。係合部材４２０は、このように、第二部分４４４の第二端４４８を第一部分４３２の第一端４４０に接続し、及び第二部分４３４を第一部分４３２の第二端４３０に向かう方向に移動させて第一部分４３２に接触させるための着脱自在な接続手段を具備するものである。
この着脱自在の接続手段は、第一部分４３２の第一端４４０における四つのねじきり孔４６２と、第二部分４３４を貫通し、且つ第一部分４３２のねじきり孔に続くように配置される四つの孔４６４とからなる。四つのねじきり固定具４６６が、各ねじきり孔４６２内に装着されるものであり、第二部分４３４を通過して、第一部分４３２内で噛み合うように配置される。ねじきり固定具４６６を第一方向に回転させると、第二部分４３４が第一部分４３２に向かって移動し、差込み具４２２を圧縮し、電線１３８の周囲のシールを向上させる。ねじきり固定具４６６を第二方向で回転させると、第二部分４３４は第一部分４３２から離れるように移動し、差込み具４２２の圧縮を外し、及び電線３１８の周囲のシールを減退させる。このねじきり固定具４６６は、又、第二部分４３４を第一部分４３２上で必要な向きに位置決めするのに役立つ。
着脱自在の接続手段の他の態様として、ねじきり孔を一個とすることが考えられる。また、係合部材に一以上の位置決め手段を具備してもよい。この位置決め手段は夫々、第二部分を通って第一部分の第一端にまで延伸する孔の内部に噛み合わせ、更に第二部分を通って伸び、第一部分内で噛み合うように配置するものであって、第二部分を第一部分上で位置決めしなければならない時にこの位置決めを助けるものである。
その他、高圧シールは、対応する数の電線３１８を収容するのに相応しい数の孔３２４又は４２２を具備してもよい。
更に別の態様として、高圧シールは、どのような数でも、相応しい数だけねじきり固定具又は位置決め手段を具備すればよい。
また、同じ条件のもとで他の用途の電気装置を使用する場合に、この改良型の高圧シールを用いてよい。
さて、小規模な水処理装置、特に家庭で使用される装置やその他の負荷の軽い用途には、小型で内蔵型のものが必要であり、又、全てのシステムの構成要素に容易に接続できることが必要である。又、外観が美しく全ての構成要素を密閉するデザインは有利である。現在出回っている小型又は中規模の水処理装置は、大抵の場合このような特徴は著しく欠けている。
そこで、前記のものは別の、家庭用及び他の負荷の軽い用途に適した水処理装置５００の構成が、図３９乃至図４６に示されている。この水処理装置５００には、この装置の主要な構造部である消費用水の主貯蔵タンク５１０を具備して、５１１で概略的に示した消費システムに供給するための水を収容する。更にこの装置は、一般に、５１２で示す、流入水供給接続部を含み、これは処理されるべき流入水の適当な供給源に接続される。
この装置は、更に、システム内に必要なレベルの圧力を発生させ、且つ消費システム５１１まで繋げる圧力を発生させるためのポンプ５１３を含む。バルブ５１４は、ポンプからの水を受け入れ、水を処理するために作用する反応器５１５に出入りする水の供給を制御する。このバルブはアクチュエータ５１８によって作動され、このアクチュエータ５１８は電気制御回路５１７によって制御され、以下に説明する機能を行う。このバルブは、フラッシング水及びフラッシングされた物質を排出するための排出ライン５１８と、廃水を排出するための第二出口ライン５１９とを含む。
処理反応器５１５は逆浸透タイプのものでよく、入口ポートで水を受け入れ、その水より消費用水を分離し、これを５２０で示すタンクへの排出ポートで排出する。この消費用水は、汚染物質を大きな割合で有する廃水から分離され、廃水は反応器の第二ポートで排出され、バルブ５１４に戻ることはない。
このように反応器５１５は、消費用水を該タンクに排出する第三ポート５２０と共に、第一ポート５２１と第二ポート５２２とを具備する。この処理反応器はまた、ポート５２１を入口、ポート５２２を出口とする正流方向にも、ポート５２２を入口とし、ポート５２１を出口とする逆流方向にも水を通すことができるものである。
また、この処理反応器は、反応器内に集められた汚染物質を抽出する場合、フラッシングすることが必要であり、このフラッシング作用は、以下に説明するように、フラッシング水の汚染物質がポート５２１で最初排出され、その後フラッシング方向を逆にすることによってポート５２２で排出され、又は逆も同じであるが、そのような流れの両方の方向で実行される。
通常の操作条件の間に処理反応器から排出された廃水は、ライン５１９で排出され、これは、例えば井戸に戻すことによって再利用でき、又は洗浄等のための汚水として使用できる。フラッシングサイクルの間処理反応器から排出されたフラッシング水は、ライン５１８及びバルブから下水管に排出され、このフラッシング水は通常、それ以上使用するには汚染物質が多すぎるので下水収集システムに排出される。
図３９及び図４０を説明する。タンク５１０の構造は、垂直中心軸５２７を有する全体的に円筒形のタンク壁５２５を含む。このタンクは水平の底壁５２６によって閉じられ、上端部は、水平上部壁５２８によって閉じられている。このようにタンクは円形断面の略円筒形であり、図４１に最もよく示されている。
しかし、タンク壁５２５は、概略５２９で示す凹部を付設して変形される。この凹部には、図４１において装置の断面円における二つの離れた弦上に配設される二つの曲折部５３０・５３１が含まれる。この曲折部はそれぞれ、約１８０°の弧を描く二つの円弧部５３２及び５３３の一つに接続する。円弧部５２３の曲率半径即ち直径は、円弧部５３２のそれよりも大きい。両部５３２・５３３は、曲折部５３１と同じ弦上にある垂直のバンド部５３４によって接続されている。
凹部５３２と５３３は、実質的に上部壁５２８から底壁５２６までタンクの全長にわたって伸びる。凹部はそれぞれ、ポンプ５１３と処理反応器５１５の一方を受け入れ、このポンプ５１３と処理反応器５１５は、各凹部内に配置され、その各底端部は、凹部の底端部又は底板５２６に近接して配置される。ポンプの上端部は５１３Ａで示され、反応器の上端部は、５１５Ａで示されている。従って、凹部は、異なった寸法のこれらの機器を収容するように使用するため、ポンプと反応器の最大寸法より大きい長さで形成されている。ポンプ５１３は、部分５３３の内面に略合った外面を有する円筒形ハウジング内に収容される。同様に処理反応器は、凹部５３２の直径又は半径に合った外側表面を有する円筒形ハウジングに収容される。
該凹部は、ポンプ及び反応器の円筒形本体が、タンク壁５２５によって画される想像上の円筒形内に完全に収まるように配置されている。凹部の部分５２９は図４０の図面では省かれているカバー板６３５によって覆われている。カバー板５３５は、タンク壁５２５の想像上の円筒形に沿った円弧状に形成され、適所に置かれた時に、カバー５３５とタンクは略完全な円筒形を形成する。カバー５３５の縁部は５３６と５３７で示されているように凹設されており、これらの凹部５３６・５３７にそれぞれ曲折部５３０・５３１を固定部材５３８にて取付けるべく、該凹部５３６・５３７をそれぞれ曲折部５３０・５３１に対向して平面状になるように配設している。中央バンド部５３４とカバー５３５の間の間隔は電気的接続部５４０と管接続部５４１とを受け入れるために設けられている。ポンプと反応器とは、一対のストラップ５４２・５４３によって適所にクランプされる。各ストラップは、中央バンド部５３４に等しい幅を有する中央ストラップ部５４４と、それぞれ、ポンプと反応器の前部露出部の周囲を包む円弧状部５４５、また、５４６との組み合わせである。中央バンド部５３４は、凹部のタンクの内部への延出長を最小限まで低減させるように、凹部に比較して狭くなっており、このため、反応器とポンプはカバー５３５の直ぐ下に収容されている。
中央バンド部５３４は、また、レベル検出器５４７・５４８・５４９・５５０のための取付け部を提供する。レベル検出要素５４７・５４８・５４９・５５０は後に簡単に説明するように、電気回路５１７の操作を制御するために、タンク内の水のさまざまなレベルを検出する。
上部板５２８の上方には、懸垂フランジ５５３を有する円形の上部板５５２によって覆われた浅目の円筒状の仕切り室５５１が設けられている。この円筒形の差込み穴には、バルブ５１４、アクチュエータ５１６、制御回路５１７を収容する。このようにして、以上に記すような凹部を有するタンクの形状は、外観上見栄えのする装置の取付け部を提供し、全ての機器を様々な箇所で、機器同志が分離することなく適切に且つ安全に収容されるように、一体構造で取りつけることができる。
図４２においては、バルブ５１４の構造が示されている。バルブ５１４は、前述のものと同様のｅｃバルブであり、端面５６２と５６３とを有する外面５６１が全体に円筒状のバルブ本体５６０を含む。バルブ本体の中心軸に沿って、それ自体は円筒形の、滑りバルブ部材５６６の円筒状外面５６５と一体に作用するバルブ孔５６４が設けられている。バルブ部材は、アクチュエータ５１６に接続され、アクチュエータ５１６は、バルブ本体の中心軸芯５６７に沿ってバルブ部材５６６の軸方向の作動を行うための線状のアクチュエータである。バルブ部材はガタつきによる回動のないように固定保持される一方、後に説明する一定数の異なっ位置に段階的に軸方向に動かされる。この線状アクチュエータは、垂直ピン５６９によってバルブ部材５６６の自由端に接続された作動アーム５６８を含んでいる。
バルブ本体５６０は、前記のように様々な要素に接続するための、一定数のポート、即ち、廃棄物処理ライン５１９に接続するためのポート２、フラッシング水排出ライン５１８に接続するためのポート３、反応器５１５の一方のポート２１に接続するためのポート４、及び同じく他方のポート２２に接続するためのポート５を具備する。
各ポートは、それぞれバルブ本体の半径方向内向きのポートから孔５６４に通じる各開口まで伸びる通路を具備している。即ち、ポート１は、孔５６４にて開口５０１Ｂに繋がる通路５０１Ａを具備し、ポート２は、該孔で開口５０２Ｂまで伸びる溝５０２Ａを含む。更に、ポート５０２は、軸芯５６７に平行な第二孔５０２Ｃを介し、孔５６４にて、第二開口５０２Ｅまで伸びる第二半径方向孔５０２Ｄに接続する。このように、開口５０２Ｂと５０２Ｅとは、開口５０１Ｂのどちらか一方の側にて、軸方向に略等距離で間隔を置いている。
ポート３は、軸方向孔部分５０３Ｄによって、２つの分割孔５０３Ｂと５０３Ｃとに分割される。孔５０３Ｂは開口５０３Ｅに繋がり、孔５０３Ｅは開口５０３Ｆに繋がる。また、開口５０３Ｅと５０３Ｆとは、軸方向に間隔をおき、開口５０２Ｅを越えてあちらとこちらに分離されるように配置されている。開口５０２Ｂ・５０１Ｂ・５０２Ｅ・５０３Ｅ・５０３Ｆは全て孔５６４の共通のライン上に存在する。
ポート５は、半径方向内方に開口５０５Ｂまで伸びる孔５０５Ａを含む。同様に，ポート４は、孔５６４で、半径方向内方に開口５０４Ｂまで伸びる孔５０５Ａを含む。開口５０５Ｂと５９４Ｂとは、軸５６７に関して孔の周囲で１８０°間隔を置いた孔のライン上に置かれている。これらの開口５０５Ｂと５９４Ｂとは、５０２Ｂ、５０１Ｂ、及び５０２Ｅから軸方向に離れるように配置されている。開口５０５Ｂは、孔のランド部６５４Ａに対向し、開口５０４Ｂは孔のランド部５６４Ｂに対向する。開口５０２Ｂ、５０１Ｂ、５０２Ｅ、５０３Ｅ及び３５０Ｆも全て、孔のランド部に対向する。
バルブ部材５６６は、全体的に円筒形の外面５６５を有し、円筒形外面５６５は液体がバルブ部材の面に沿って連通することのないように、孔５６４内にて摺動自在に当接している。しかし、該バルブ部材には三つの環状凹部５６６Ａ、５６６Ｂ及び５６６Ｃを具備しており、これらは、バルブ部材の長手方向に沿って軸芯方向に離れており、各種の開口の間において、これらと一体に作用すべく、後に説明するような連通を提供するように配置されている。
バルブ部材はバルブ部材の長さの一部に沿って伸びる軸方向の水路５７０を含む。水路５７０は、開口５０５Ｂと５０４Ｂと共に共同作用するため、バルブ部材の側に配置された開口５７１と５７２とに連絡している。この水路は更に、開口５０３Ｅと５０３Ｆと共同作用するバルブ部材の側にある開口７５３を含む。
開口５７１と５７２は、環状溝５６６Ｂの両側に配置される。開口５７３は環状溝５６６Ｃを超えて配置される。
該バルブ部材は、図４２ないし４６に示す５つの異なる位置を通って段階的に可動である。図４２に示す位置は、一方では図４３と４４の位置の中心位置であり、他方では図４５と４６の位置の中心位置である。
図42の該位置は、閉じられた位置である。この位置で、バルブ部材の凹部５６６Ｂは、開口５０１Ｂに整列するが、又孔５６４の反対側のランド部分にも整列し、凹部５６６Ｂは、流入水がどの開口にも連通するのを遮断されるようにしてある。同様に、ポート２の開口５０２Ｂは、凹部５６６Ａに連通し、凹部５６６Ａも又孔の反対側のランド部分に整列して、ポート２が他の開口のいずれとも連通するのが遮断されるようにしてある。更に、開口５０３Ｅと５０３Ｆは、バルブ部材５６４のランド部分に整列して、ポート３が他の開口のいずれとも連通するのが遮断されるようにしてある。従って、流入水はバルブを通って流れないように遮断され、フラッシング出口５１８とフラッシング出口５１９は可能性のある逆流が起きないようバルブによって閉じられる。
図４３に示される位置番号１では、バルブが右側に一段階移動されている。この作用によって、凹部５６６Ｂが移動され、開口５０１Ｂと開口５０４Ｂの両方に繋がって、流入水をポート１からポート４まで連通できるようにする。従って流入水は反応器のポート２１に向けられ、廃水が反応器のポート２２から排出されるようにしてある。廃水５２２は開口５０５Ｂに連通されているポート５に供給される。開口５０５Ｂは、部分的に開口５７１に整列し、従って廃水をポート５Ｂから水路５７０に連通させる。水路の開口５７３は、ポート５０３の開口５０３Ｆに部分的に整列し、これによってフラッシング水がポート６から排出ポート５０３及びライン５１８に通過させる。
このような閉じた中央位置から第一位置までの運動によって、第一フラッシング作用がおこなわれ、その場合、反応器はポート１からの流入水でフラッシングされ、このフラッシング水は汚染物質を含有してポート３から排出される。
図４３は、バルブ部材５６４が、図４２に示す第一位置の右側に第二段階で移動して第二位置にある。この位置で、開口５７１が開口５０５Ｂを超えて移動し、開口５０５Ｂの側のランドに整列して水路５７０を通って更に連通しないようにしてある。溝５６６Ｂは、開口５０１Ｂ及び開口５０４Ｂと部分的に整列したままであり、従ってポート１からポート４までの連通が可能になる。ポート５０５の開口５０５Ｂは、凹部５６６Ａに整列し、凹部５６６Ａは、又ポート２の開口５２Ｂに部分的に整列する。
従って、この水の流れの方向によって、水がポート１の入口からポート４まで通過し、従って反応器のポート２１まで通過し、反応器からの廃水がポート２２で排出されてバルブのポート５及び、ライン５１９にそって排出するためのバルブのポート２２まで送られる。
図４４の該位置は、第一の順方向流れ位置を示す。この位置で、処理サイクルは廃水とポート５２０からの消費用水を発生させるように操作されている。
図４４に示す順方向流れ位置から、アクチュエータ５１６が図４５に示す位置まで三段階の運動を行う。この位置で凹部５６６Ｂは、ポート１の開口５０１Ｂに部分的に整列し、及びポート５の開口５０５Ｂに部分的に整列する。これによって流入水がポート５まで、従って反応器のポート２２まで流れる。水は反応器のポート２１から排出され、バルブのポート４に連通する。ポート４の開口５０４Ｂは、水路５７０の開口５７２に部分的に整列し、従ってフラッシング水が反応器から水路５７０に連通する。水路の開口５７３は、ポート３の開口５０３Ｅに部分的に整列して、フラッシング水がポート３まで、従って排出ライン５１８まで排出される。
図４５に示す位置は、第二フラッシング位置であり、図４３に示す第一フラッシング位置と逆方向で有効である。
図４６には、逆方向流れ位置番号４が示されており、図４４の順方向流れ位置番号２と逆の作用である。従って図４６に示すこの位置では図４５の位置を一段階超えており、水が流入口１から開口５０１Ｂを介して凹部５６６Ｂに従ってポート５の開口５０５Ｂに連通する。このように流入水は、反応器のポート２２に供給される。反応器のポート２１からの戻り水はポート４に連通する。ポート４の開口５０４Ｂは、バルブの凹部５６６Ｃに連通しており、この凹部５６６Ｃも又ポート２の開口５０２Ｅに部分的に整列して、反応器のポート２１からの排水の方向をポート２に従って排水ライン１９に連通するよう向ける。
図４４に示す第一又は正流位置から図４６に示す逆流位置まで又はその逆にバルブを移動させるためには、バルブが図４３と４５に示すフラッシング位置の段階を通ることが必要である。従って反応器が方向を逆にする時はいつでも、一方の方向の第一フラッシングを通過し、又逆方向の第二フラッシングを通過して、逆流位置に入る前に反応器からの全ての汚染物質を除去する。制御回路５１７はアクチュエータ５１６の操作を制御し、制御装置として詳細に示していないが、従来から当業界の熟練者に知られており、明白なものである。
一般に制御回路は、高レベルスイッチ、高中レベルスイッチ、低中レベルスイッチ、及び低レベルスイッチを含むタンクのレベルスイッチ５４６ないし５５０に関連して操作される。この最初の２つのスイッチはポンプの操作を制御する。ポンプは水のレベルが低下した時、第二スイッチによって開始し、水レベルが第一スイッチに到達した時に停止する。このタンクは、タンクを圧力下に保ち水のレベルがガス仕切り室を圧縮することによって変化できる、ブラダー及びガス仕切り室を含む種類のものである（図示していない）。
中央の閉じた位置は、特に、過剰の操作圧が生じるか又は流入水の圧力が低い時に起きる警報状態で使用される。この状態で、主ポンプは停止され、バルブは中央の閉じた位置に移動され不適切な水の流れを防止する。
本発明の実施例を前述のように説明したが、他の実施例も本発明の範囲内で可能であると理解すべきである。本発明は添付した請求項の範囲にのみ限定されると考えるべきである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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