(57)【要約】  比較的高濁度の原水に対しても高い運転回収率で安定した膜ろ過運転を行うことができる膜ろ過処理装置を提供する。原水供給口が上部に、排水口が下部に設けられた浸漬槽１の内部に、多数本の中空糸膜が束ねられてなる浸漬型中空糸膜モジュール２を、中空糸膜の長手方向が上下方向となるように配置した、かつ、中空糸膜モジュールの下方に散気管３を配置してなる膜ろ過処理装置である。原水供給口の位置が中空糸膜モジュールよりも上であり、中空糸膜モジュールが配置された水平断面において浸漬槽の槽内断面積に対する中空糸膜モジュール断面積の割合が60％〜90％であり、散気管と浸漬槽底面との距離が200mm以上であり、かつ、排水口の位置が散気管より200mm以上低い位置である。
2007083723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水供給口が上部に、排水口が下部に設けられた浸漬槽の内部に、多数本の中空糸膜が束ねられてなる浸漬型中空糸膜モジュールを、中空糸膜の長手方向が上下方向となるように配置し、かつ、中空糸膜モジュールの下方に散気管を配置してなる膜ろ過処理装置であって、原水供給口の位置が中空糸膜モジュールよりも上であり、中空糸膜モジュールが配置された水平断面において浸漬槽の槽内断面積に対する中空糸膜モジュール断面積の割合が60％〜90％であり、散気管と浸漬槽底面との距離が200mm以上であり、かつ、排水口の位置が散気管より200mm以上低い位置であることを特徴とする膜ろ過処理装置。
【請求項２】
中空糸膜モジュールが配設された水平断面において浸漬槽の槽内断面積に対する中空糸膜モジュール断面積の割合が70〜80％であり、かつ、散気管と浸漬槽底面との距離が200〜700mmであることを特徴とする請求項１に記載の膜ろ過処理装置。
【請求項３】
中空糸膜モジュールが、多数本の中空糸膜が少なくとも上端部及び下端部において束ねられ、中空糸膜束の上端側は中空糸膜端面が開口した状態で束ねられて固定され、開口した中空糸膜端面上に集水部が設けられ、かつ、中空糸膜束の下端側は膜端面が非開口状態で複数の小束単位で束ねられている構造の膜モジュールであることを特徴とする請求項１に記載の膜ろ過処理装置。
【請求項４】
排水口が浸漬槽底面に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の膜ろ過処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の膜ろ過処理装置にて原水を膜ろ過処理する運転において、定期的に、浸漬槽内水の水位を、散気管から200mm低い位置以下まで低下させることを特徴とする膜ろ過処理装置の運転方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の膜ろ過処理装置にて原水を膜ろ過処理する運転において、定期的に、浸漬槽内水の一部を排水口から排出することを特徴とする膜ろ過処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜により水を分離ろ過処理する装置の構造に関するものである。さらに詳しくは、原水が高濁度の場合でも高回収率で安定して膜ろ過することが可能になる膜ろ過処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分離膜により水をろ過処理する膜ろ過法は、省エネルギー、省スペース、省力化および水質向上等の特長を有するため、様々な分野で使用が拡大している。例えば、精密ろ過膜や限外ろ過膜による膜ろ過が、河川水や地下水や下水処理水から、工業用水や水道水を製造する浄水製造プロセスへ適用されてきている。【０００３】
さらに中空糸膜モジュールは、単位体積あたりの膜面積を大きく確保できることから、多数の流体処理分野、たとえば、精密ろ過膜による薬品精製、除菌、除濁等に適用されている。【０００４】
また、中空糸膜モジュールには、大きく分けて、加圧型中空糸膜モジュールと浸漬型中空糸膜モジュールが存在する。加圧型中空糸膜モジュールは、多数本の中空糸膜束を開口の無い耐圧性の筒状ケース内に装填し、膜束の両端の端部および筒状ケースの内壁をそれぞれ接着固定した後、一端側もしくは両端を切断して中空糸膜の内部を開口させ、この開口端にろ過水集水部を設けてろ過水を集水し、筒状ケース内に原液を供給する原液供給口を設けた構造の膜モジュールであり、加圧した原水をモジュール内に導入し、中空糸膜面によってろ過を行うタイプである。一方、浸漬型中空糸膜モジュールは、中空糸膜束の両側の端部をそれぞれ接着剤で接着固定した後、一端側もしくは両端を切断して中空糸膜の内部を開口させ、この開口端にろ過水集水部を設けてろ過水を集水する構造にした膜モジュールであって、大気開放された浸漬槽内の原水中に膜モジュールを浸漬させ、ろ過集水部を設けた透過水側を吸引してろ過する吸引ろ過方式を採用するタイプである。【０００５】
加圧型中空糸膜モジュールは、浸漬型に比べろ過圧力をより大きく設定できることから、膜面積あたりの処理量を増加することができ、この結果、処理に必要な膜本数を減らすことができ、設置面積を小さくできる等の長所を持つ。一方、浸漬型中空糸膜モジュールは、中空糸膜の周囲に耐圧性の筒状ケースを設けずに処理原水中に中空糸膜束を浸漬させて使用されるので、中空糸膜の間に詰まる濁質を排出し易く、即ち濁質排出性に優れ、高濁質の原水でも膜ろ過が行えるという長所がある。またろ過方法が単純であり、付帯配管も少ないことから、設備費を低減できる長所もある。【０００６】
浸漬型膜モジュールは前述したとおり、耐圧性の筒状ケースが無く、膜間に詰まる濁質の排出性に優れ、高濁質の原水でも膜ろ過が行えるという長所を持つので、原水を満たし浸漬型膜モジュールが配置される浸漬槽に関しても、濁質の排出性を高め、より高濁度の原水に対して膜ろ過が行えるように、様々な工夫がなされてきた。【０００７】
例えば、特許文献１には、浸漬槽内に、複数本の管状セラミック分離膜を平行に配置した膜モジュールの複数を積層させて配置し、その下方に散気管を配置し、更にその下方領域に沈降ゾーンを形成させた装置が開示されている。この装置では管状分離膜の長手方向が水平方向となるように膜モジュールを平置きで配置し、濁質成分がエアスクラビングによって分離膜の表面から剥がされて槽内循環される際、濁質成分が沈降ゾーンへ沈殿され易くし、膜モジュール近傍の原水濁度を低減させるために沈降ゾーンを設けている。【０００８】
また、特許文献２には、沈降ゾーンへ沈殿させた濁質成分がエアスクラビングによって再び撒き上がらないようにするため、散気装置と浸漬槽底面との間に邪魔板を設置することが開示されている。【０００９】
また特許文献３には、活性汚泥処理する曝気槽（処理槽）の内部に、平膜モジュールを配置し、その下方に散気装置を配置した装置において、同一水平断面に占める処理槽の面積が、膜モジュール面積の３倍以上となるように設定することが開示されている。このように処理槽内面積を大きくすることにより、散気装置から供給されるエアによる槽内循環流を流れ易くし、膜間に詰まった濁質の排出性を高める効果が得られている。【００１０】
しかしながら、浸漬型膜モジュールの中でも特に浸漬型中空糸膜モジュールにおいては、モジュール内に多数本の中空糸膜を束ねて配置し、単位体積当たりの膜面積を大きくしているので、膜間に濁質成分が詰まりやすいというデメリットがあり、上述したような従来技術だけでは高濁度の原水に対応することが困難である。そのため物理洗浄工程時のみではなく、ろ過工程時にもエアスクラビングを行う常時エアスクラビング方法や、定期的に浸漬槽内の濃縮された原水の大部分を排水し、比較的清澄な濃縮前の原水を流入させる方法（全量ドレン法という。）や、その両方法を組み合わせた方法が一般的に採用されてきた。【００１１】
常時エアスクラビング法は、主に下廃水処理において多用されている方法であるが、その膨大なランニングコストが実用上の問題点であり、また高濁度の原水に対する安定運転手法としては確実性に欠ける問題がある。【００１２】
一方、全量ドレン法は、槽内濃縮水の濃度が上昇し所定濃度に達した時に全量排水し、その後再び濃縮前の原水で満たすため、高濁度の原水に対する安定運転手法として確実なものである。しかしながら、浸漬型膜モジュールを広い浸漬槽の中に配置することによって、その特長である濁質の高い排出性を維持させている従来装置で全量ドレン法を採用すると、浸漬槽内の濃縮水の大部分が排水されてしまうのでその運転回収率が大きく低下してしまう問題がある。【００１３】
ここで、浸漬槽の内面形状を膜モジュール形状と相似形のほぼ同サイズに設定することも可能であり、その場合には全量ドレン方法を採用しても大きく運転回収率が低下する問題は解消される。しかし、膜モジュール形状と浸漬槽の内面形状が相似形でほぼ同サイズの場合は、中空糸膜束が耐圧性の筒状ケースに挿入されてなる加圧型モジュールとの機能的な差異がほとんど無くなり、膜間に詰まった濁質の排出性は大きく低下する。【００１４】
以上のような浸漬型中空糸膜モジュールを配置した膜ろ過処理装置に関し、濁質の排出性の向上と運転回収率の向上とは二律背反する事項であり、両者をともに良好な条件とすることは困難なものと考えられていた。
【特許文献１】特開２００２−１９１９４６号公報
【特許文献２】特開平９−２２０４４１号公報
【特許文献３】特開平８−２６７０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、浸漬槽内に、吸引ろ過にて固液分離を行う浸漬型中空糸膜モジュールを配置し、かつ、中空糸膜モジュールの下方に散気管を配置し、中空糸膜モジュールの上方に原水供給口を配置してなる膜ろ過処理装置において、膜間に詰まった濁質の排出性が高く、かつ、全量ドレン法を採用してもその運転回収率を高く維持することができ、高濁度の原水に対しても高回収率で安定した膜ろ過運転を行うことが可能となる膜ろ過処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の膜ろ過処理装置は、原水供給口が上部に、排水口が下部に設けられた浸漬槽の内部に、多数本の中空糸膜が束ねられてなる浸漬型中空糸膜モジュールを、中空糸膜の長手方向が上下方向となるように配置し、かつ、中空糸膜モジュールの下方に散気管を配置してなる膜ろ過処理装置であって、原水供給口の位置が中空糸膜モジュールよりも上であり、中空糸膜モジュールが配置された水平断面において浸漬槽の槽内断面積に対する中空糸膜モジュール断面積の割合が60％〜90％であり、散気管と浸漬槽底面との距離が200mm以上であり、かつ、排水口の位置が散気管より200mm以上低い位置にあることを特徴とする。【００１７】
ここで、中空糸膜モジュールが配設された水平断面において浸漬槽の槽内断面積に対する中空糸膜モジュール断面積の割合が70〜80％であり、かつ、散気管と浸漬槽底面との距離が200〜700mmであることが好ましい。【００１８】
また、中空糸膜モジュールが、多数本の中空糸膜が少なくとも上端部及び下端部において束ねられ、中空糸膜束の上端側は中空糸膜端面が開口した状態で束ねられて固定され、開口した中空糸膜端面上に集水部が設けられ、かつ、中空糸膜束の下端側は膜端面が非開口状態で複数の小束単位で束ねられている構造の膜モジュールであることが好ましい。【００１９】
さらに、排水口が浸漬槽底面に設置されていることが好ましい。【００２０】
上記した膜ろ過処理装置にて原水を膜ろ過処理する運転方法においては、定期的に、浸漬槽内水の水位を、散気管から200mm低い位置以下まで低下させる方法をとることが有効である。また、上記した膜ろ過処理装置にて原水を膜ろ過処理する運転方法においては、定期的に、浸漬槽内水の一部を排水口から排出する方法をとることも有効である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、浸漬型中空糸膜モジュールの長所である膜間に詰まった濁質の高い排出性を維持できると共に、定期的に、浸漬槽内の水の全部もしくは大部分を排水しても、運転回収率を高く維持することができる。また、原水中に含まれる懸濁物質の多くは膜ろ過されることなく浸漬槽の底面近傍部分に沈殿し、堆積若しくは濃縮状態で存在することになるので、比較的高濁度の原水に対しても高回収率で安定した膜ろ過運転を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明にかかる膜ろ過装置の一実施様態を示す概略断面図である。
【図２】図１中における水平線Ｚ−Ｚで切断した水平切断面を上部から見た概略断面図である。
【図３】本発明で用いる中空糸膜モジュールの一実施様態を示す拡大概略断面図である。
【図４】本発明にかかる膜ろ過処理装置の別の一実施様態を示す概略断面図である。
【図５】図４中における水平線Ｚ−Ｚで切断した水平断面を上部から見た概略断面図である。
【図６】図１に示す膜ろ過装置において、エアスクラビング実施時における浸漬槽内の水の流れを模式的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：浸漬槽、  １Ａ：浸漬槽内面、  ２：中空糸膜モジュール、  ２Ｂ：中空糸膜モジュール外面、  ３：散気管、  ４：散気孔、  ５：透過水配管、  ６：原水供給口、  ７：排水ライン、  ８：中空糸膜、  ９ａ、９ｂ：接着固定部、  １０：集水キャップ、  １１：エア導入筒、  １２：貫通孔、  １３：排水口
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の膜ろ過処理装置は、原水供給口が上部に、排水口が下部に設けられた浸漬槽の内部に、多数本の中空糸膜が束ねられてなる浸漬型中空糸膜モジュールを、中空糸膜の長手方向が上下方向となるように配置し、かつ、中空糸膜モジュールの下方に散気管を配置してなる膜ろ過処理装置である。そして、原水供給口の位置が中空糸膜モジュールよりも上であり、中空糸膜モジュールが配置された水平断面において浸漬槽の槽内断面積に対する中空糸膜モジュール断面積の割合が60％〜90％であり、散気管と浸漬槽底面との距離が200mm以上であり、かつ、排水口の位置が散気管より200mm以上下方の位置である。【００２５】
本発明の最良の実施形態の膜ろ過装置を、模式的に示す図面を参照しながら以下に説明する。ただし、本発明の範囲がこれらに限られるものではない。【００２６】
図１は本発明にかかる膜ろ過処理装置の一実施様態を示す概略断面図であり、図２は図１中における水平線Ｚ−Ｚで浸漬槽及び中空糸膜モジュールを切断して上方から見た水平切断面の概略を示す断面図である。また図３は図１中の中空糸膜モジュールの一実施様態を示す拡大概略断面図である。また図４は本発明にかかる膜ろ過処理装置の別の一実施様態を示す概略断面図である。また図５は図４中における水平線Ｚ−Ｚで浸漬槽及び中空糸膜モジュールを切断して上方から見た水平切断面の概略を示す断面図である。【００２７】
本発明における浸漬型中空糸膜モジュール２は、多数本（例えば、数百本から数万本）の中空糸膜８を揃えて束ねた中空糸膜束の両端部が接着固定されてなる構造の膜モジュールであり、その接着固定部の片端側９ａは中空糸膜端面が開口した状態で接着固定されてろ過水集水部が設けられ、もう一方の片端側９ｂは中空糸膜端面が閉塞された状態で接着固定されたタイプ（図１及び図３等に例示したタイプ）の中空糸膜モジュールであることが好ましいが、接着固定部の両端共に中空糸膜端面が開口した状態で接着固定されてろ過水集水部が設けられたタイプの中空糸膜モジュールでもよい。【００２８】
中空糸膜８は、所望のろ過性能を有する多孔質の中空糸膜であれば、特に限定されないが、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンスルフィドスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース等のポリマ素材や、セラミック等の無機素材からなる群から選ばれる少なくとも１種からなることが好ましく、さらに膜強度の点からポリフッ化ビニリデンからなる中空糸膜がより好ましい。中空糸膜表面の細孔径についても特に限定されないが、０．００１μｍ〜１μｍ の範囲内で所望のろ過性能となるように便宜選択することができる。また、中空糸膜８の外径についても特に限定されないが、中空糸膜の揺動性が高く、洗浄性に優れるため、２５０μｍ〜２０００μｍの範囲内の外径であることが好ましい。【００２９】
また、中空糸膜束の両端部を接着剤で接着固定する際の接着剤は特に限定されないが、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。【００３０】
また、中空糸膜束の両端にそれぞれ形成された接着固定部９ａ、９ｂ同士は、その間に存在する多数本の中空糸膜部分を介して繋がっており、その多数本の中空糸膜部分では中空糸膜が並列に引き揃えられた状態にあり、この部分で膜ろ過機能が発揮される。この多数本の中空糸膜部分における並列引き揃え束の外周は、図３に示すように、特に補強部材を介在させない構造であってもよいし、また、補強手段を介在させた構造（図示なし）であってもよい。その補強手段を介在させた構造としては、例えば、補強用のステー（金属棒等）を１〜３０本程度、中空糸膜の引き揃え束の外周や内部に配置し、接着固定部同士がステーによっても連結した構造や、ネット等の多孔板状素材を接着固定部間の中空糸膜引揃え束の外周を覆うように配置した構造が挙げられる。ステーとしては、断面積３〜７００ｍｍ２の円筒形の棒状体が例示される。【００３１】
本発明の中空糸膜モジュールでは、多数本の中空糸膜が束ねられた上端側には、中空糸膜端面が開口した状態で一体的に接着された接着固定部９ａが形成され、その開口した中空糸膜端面上に集水キャップ１０による集水部が設けられている。【００３２】
中空糸膜束の下端側の接着固定部９ｂは、膜端面が非開口状態で複数の小束単位で接着固定された接着固定部が形成されている構造としてもよい。このような小束単位とする方がモジュール内からの懸濁物質の排出性をさらに高めることができる。中空糸膜束の下端側に形成されている小束単位の接着固定部は、接着固定された小束が相互に非接着で独立しているものであり、小束間に間隔が存在する。中空糸膜束の下端側に形成される小束の数は、膜モジュールあたり３〜５０であることが好ましく、また、小束を形成する中空糸膜の本数は、５０〜２０００であることが好ましい。【００３３】
本発明の膜ろ過処理装置において、浸漬槽の槽内断面積に対する膜モジュール断面積の割合とは、図２に示すとおり、浸漬槽１の中に配置した膜モジュール２の上端部から下端部までの高さ部分における水平断面において、浸漬槽の槽内面１Ａの断面積に対する膜モジュール外面２Ｂの断面積の割合（パーセント表示）である。また膜モジュール２の断面積や浸漬槽１の断面積が一定ではなく、浸漬槽１内に配置した膜モジュール２の上端部から下端部までの高さ部分における、浸漬槽の水平断面積に占める膜モジュール断面積の割合が変化する場合には、その最大値が、６０％〜９０％の範囲内の所定値となるようにすればよい。【００３４】
なお、浸漬槽の槽内断面積に対する膜モジュール断面積の割合を規定する際の膜モジュールとは片端接着固定部からもう片端の接着固定部までを指し、その前後に付属する集水キャップやエア導入筒等はその対象としない。また膜モジュール２の上端部から下端部における膜モジュール外面２Ｂの断面積とは、接着固定部９ａ、９ｂ部分であれば、その外周部分で囲まれる面積を指し、接着固定部間の中空糸膜が露出している部分であれば、そこに存在する中空糸膜の全てを内包する外接形の面積を指す。また接着固定部間の中空糸膜束外周部がネット等の多孔板状素材により覆われている場合には、ネット等の外周部分で囲まれる面積を指す。【００３５】
また図４に示すように浸漬槽の内部に複数の中空糸膜モジュールが配置されている場合には、図５に示すように浸漬槽の槽内面１Ａの断面積を分母とし、各膜モジュール外面２Ｂの断面積の合計を分子として算出される割合を指す。【００３６】
本発明では、中空糸膜モジュール内に蓄積される懸濁物質を膜モジュール系外に排出させるためにエアスクラビング用の散気管３を膜モジュール２の下方に配置するが、散気管の構造や材質は問わない。また散気管３には、ブロア（図示なし）等から供給される圧縮空気を、浸漬槽１内の原水中に散気するための散気孔４が形成されているが、散気孔の孔径や個数は問わない。【００３７】
また本発明において、散気管と浸漬槽底面との距離とは、散気管３に設けられた散気孔４の位置を、浸漬槽底面からの高さ距離でもって表す場合の距離である。ここで、浸漬槽底面の位置は、図示したように底面が錐形状となっている場合には、底面における実質的に最も下の位置を基準とする。また散気孔４の高さ位置が各々の散気孔位置によって変化する場合には、浸漬槽底面から最も低い位置にある散気孔までの距離を指す。【００３８】
次に、上記構成からなる浸漬型中空糸膜モジュールを用いた膜ろ過処理装置により膜ろ過運転する場合について述べながら、本発明の効果について説明する。【００３９】
まず、水の処理量や浸漬槽面積等の条件に応じて、１本〜数百本中空糸膜モジュール２が浸漬槽１内に配置される。ここで、浸漬槽１内には、予め、懸濁物質を含む原水が入れられており、中空糸膜端面が開口した状態で接着固定されている上端接着固定部側をポンプなどで吸引すると、懸濁物質を含む原水が中空糸膜８により固液分離（ろ過処理）され、ろ過水は集水キャップ１０から透過水配管５を通って図示しない集水管へと送られる。また原水を吸引してろ過水を浸漬槽外に取り出すと、浸漬槽水位が低下するため、必要に応じて間欠的にもしくは定常的に浸漬槽内に原水を供給する。【００４０】
この際、本発明では、原水供給口６が膜モジュールよりも上に設置され、かつ浸漬槽の槽内断面積に占める膜モジュール断面積の割合を６０％〜９０％の範囲内としてあることから、原水中の懸濁物質の多くは、原水流入に伴う下降流にのり、ある程度のスペースが存在する膜モジュール２と浸漬槽１との間隙又は複数配置した膜モジュール同士の間隙を通って、浸漬槽底面へと沈降する。また本発明では膜モジュール２の下方に設置した散気管３から浸漬槽底面までの距離を２００ｍｍ以上としてあることから、散気管よりも下に沈降した懸濁物質は、膜ろ過面の近傍に回り込むことなく散気管よりも下方の部分に堆積され、中空糸膜８近傍の懸濁物質濃度を下げることができ、懸濁物質による膜閉塞を大きく緩和することができる。【００４１】
一方、沈降しなかった一部の懸濁物質は、中空糸膜８の膜面近傍に達し、膜ろ過により膜表面及び膜孔内部に付着する。そのため、所定時間のろ過工程が終了すると、ろ過水または圧縮エアを集水キャップ１０側から原水側への向きで流入させて、膜孔内部に付着した懸濁物を剥離させる洗浄操作（逆流洗浄という）を行うか、及び／又は、中空糸膜モジュール２の下方に設置した散気管３の散気孔４から、膜モジュール下部のエア導入筒１１及び下部接着固定部の貫通孔１２を通じて、圧縮エアを中空糸膜８に向けて供給し中空糸膜を揺らし、中空糸膜の表面に付着した懸濁物質を剥がし、中空糸膜間から懸濁物を排出する洗浄操作（エアスクラビングという）を行う。【００４２】
図６に、図１に示す膜ろ過処理装置においてエアスクラビングを実施した時の浸漬槽内の水の流れを示す。本発明では、浸漬槽１の槽内断面積に占める膜モジュール２断面積の割合が６０％〜９０％となるように、膜モジュールの設置されていない槽内スペースを所定範囲内で確保していることから、浸漬型膜モジュールの長所である中空糸膜間に詰まった濁質の高い排出性を確保することができ、逆流洗浄及びエアスクラビングすることにより中空糸膜から剥離された懸濁物は、速やかに膜モジュール外へと排出され、剥離された懸濁物は、浸漬槽内を浮遊した後、膜モジュール２と浸漬槽１内壁との間隙又は複数配置した膜モジュール同士の間隙を通って、浸漬槽の底面へと沈降する。この時、懸濁物の一部は、散気管の下方の懸濁物質堆積スペースへと沈降していくが、一部はエアの流れに沿って再び中空糸膜の表面近傍へと移動する。【００４３】
また本発明では膜モジュール２の下方に設置された散気管３から浸漬槽底面までの距離を２００ｍｍ以上としていることから、散気管の下方で、懸濁物質が堆積、濃縮されている領域内の水は、エアスクラビング時でも乱されることが無い。従って、一旦散気管の下方でエアスクラビングの影響を受け難い領域内に移動した懸濁物質は再び撒き上がることが無く、中空糸膜８近傍へと移動していくことが無い。【００４４】
以上のように、本発明の膜ろ過処理装置では、エアスクラビング時に中空糸膜間に詰まった懸濁物質を容易にモジュール外へと排出することができると共に、その懸濁物質の少なくとも一部を散気管の下方へと沈降させることができ、しかも、一旦浸漬槽１の底面近傍まで沈降し堆積・濃縮した懸濁物質は再び撒き上がらない。【００４５】
そして、膜ろ過工程と逆流浄及びエアスクラビングとを繰り返し行い、定期的に、浸漬槽１底面に堆積・濃縮した懸濁物を排水ライン７から排水することによって、高濁度の原水に対しても、安定した膜ろ過運転を続けることが可能となる。【００４６】
しかしながら、浸漬型中空糸膜モジュールにおいては、モジュール内に多数本の中空糸膜を束ねて配置し、単位体積当たりの膜面積を大きくしているので、膜間に濁質成分が詰まりやすいという問題があるので、本発明の膜ろ過処理装置の場合でも、浸漬槽底面に沈降せず浮遊した懸濁物質が中空糸膜８の膜面近傍に留まり、長期間にわたり運転を継続するうちに次第に中空糸膜近傍の懸濁物質濃度が高まっていき、やがて安定運転が行えなくなる。【００４７】
この問題を解消するためには、中空糸膜８近傍の懸濁物質濃度を低減できる操作を行うことが必要である。例えば、定期的に、浸漬槽１内の懸濁物質濃度の高い水の殆ど全部ないしは全量を排出し、代わりに、比較的清澄な原水（懸濁物質が比較的低い原水）を流入させる全量ドレン法が行なわれる。従来の浸漬型中空糸膜モジュールの場合には、浸漬槽体積に占める膜モジュール体積が小さいので、全量ドレン法を行うと、ろ過処理運転による水回収率（運転回収率という）が大きく低下していたが、本発明では、浸漬槽１の水平断面積に占める膜モジュール２断面積を60％〜90％としているため、全量ドレン法を行っても運転回収率を高く維持することができる。【００４８】
また本発明の膜ろ過処理装置にて、定期的に全量ドレン法を行う場合には、浸漬槽１内の水の水位が散気管３から200mm低い位置以下まで低下するように排水する運転を行えばよい。本発明の膜ろ過装置では、散気管から200mm低い位置及びそれより下に滞留している懸濁物質は、エアスクラビングを行っても再び撒き上がらないため、全量ドレンの際、散気管から200mm以上低い位置より下方の水は敢えて置き換える必要が無い。そのため定期的に行う全量ドレンの際、浸漬槽内の水位が散気管から200mm低い位置もしくはそれ以下まで低下するように、槽内の水を排水させることで、全量ドレンの目的である中空糸膜８近傍の懸濁物質濃度の低減を充分に達成することができる。【００４９】
特に中空糸膜モジュールの下方の鉛直方向に大きなスペースを有する浸漬槽の場合には、余分な排水を減らし、運転回収率を向上させるためにも、全量ドレンの際、槽内水の殆ど全部ないしは全量を排水するのでは無く、散気管から200mm〜400mm低い位置まで水位低下させる運転方法が好ましい。上述した運転方法によって全量ドレンを行なえば、中空糸膜モジュール２の下方の鉛直方向に大きなスペースを有する浸漬槽を用いた膜ろ過処理装置においても運転回収率を高く維持することができる。【００５０】
また全量ドレンを行う直前には、浸漬槽内の水の水位を調整し、中空糸膜モジュール２よりも上方に存在する槽内水量ができるだけ少なくなるようにすることによって更に運転回収率を高く維持することが可能となる。また散気管３を中空糸膜モジュール２の下端に極力近い位置に設置することにより、更に全量ドレンの際の排水量を低減でき、運転回収率を高めることが可能となる。【００５１】
以上のように、本発明で特定した膜ろ過処理装置とすることによって、浸漬型膜モジュールの長所である膜間に詰まった濁質の高い排出性を維持すると共に、定期的に浸漬槽内の水の全部若しくは大部分を排水しても、運転回収率を高く維持できる。また、原水中の多くの懸濁物質は膜ろ過されることなく浸漬槽底面に堆積し濃縮されるため、高濁度の原水に対しても高回収率で安定した膜ろ過運転が可能となる。【００５２】
また更に、優れた濁質の排出性を維持しつつ運転回収率を大きく向上させるためには、浸漬槽１の水平断面積に占める膜モジュール２断面積の割合を70％〜80％に設定することがより好ましく、設置スペース、建設費の点から、散気管３と浸漬槽底面との距離は200mm〜700mmに設定することがより好ましい。【００５３】
また、原水に凝集剤を添加した場合等、原水中の懸濁物質の沈降性が高い場合には、中空糸膜近傍に浮遊する懸濁物質が少なくなるため、定期的に全量ドレンを実施せずに、定期的に浸漬槽内水の一部を排水口から排出する運転方法を採ることでも、高回収率での安定運転を行うことが可能である。しかし、この運転方法においても、浸漬槽１の水平断面積に占める膜モジュール２断面積の割合が高いほど濁質排出性が低下し、低いほど装置の設置面積が広く、コスト高となる。よって、この運転方法を行う場合でも、浸漬槽１の水平断面積に占める膜モジュール２断面積の割合を60〜90%とすることが有効であり、さらに70％〜80％に設定することが好ましい。また散気管３と浸漬槽底面との距離は、一旦沈降した懸濁物質が再び撒き上がらないようにするため、200mm以上とすることが有効であり、さらに設置スペース、建設費の点から200mm〜700mmに設定することが好ましい。
【実施例】
【００５４】
＜実施例１＞
外径１．５ｍｍ、内径０．９ｍｍ、長さ約１０００ｍｍのポリフッ化ビニリデン製中空糸膜３５００本からなる中空糸膜束を束ね、上端を中空糸膜端面が開口した状態で、下端を中空糸膜端面が閉塞された状態でウレタン系接着剤にて接着固定し、膜面積１５ｍ２の中空糸膜モジュールを作製した。この膜モジュールは、図３に示すように、下端接着固定部には貫通孔１２を有し、下端接着固定部の下部側にエア導入筒１１を、上端接着固定部の上部側には集水キャップ１０を装着した構造とした。さらに、上端接着固定部と下端接着固定部との間には、中空糸膜束の外周を包囲するようにポリエチレン製メッシュ状多孔板を取り付けた構造とした（図示なし）。【００５５】
上記中空糸膜モジュール１本を図１に示す浸漬槽内に縦置きに配置した。この際、浸漬槽の水平断面積に占める膜モジュール断面積の割合が75％、散気管と浸漬槽底面との距離が300mmとなるような大きさの浸漬槽とし、以下の条件で膜ろ過実験を行った。【００５６】
濁度２〜５０の湖沼水を原水とし、膜ろ過流速０．５ｍ／ｄａｙ、ろ過工程時間３０分の後、次亜塩素酸ナトリウム１０mg/Lを添加した膜ろ過水による流速１．０ｍ／ｄａｙでの逆洗３０秒、さらに、エア流量１００Ｌ／Ｍｉｎでのエアスクラビング６０秒を行った。そしてこのろ過、逆洗、エアスクラビングを１２回繰り返す毎に１回、浸漬槽内水を全量排水し、運転回収率を９８％に設定した。【００５７】
これらの運転を約１週間連続して行ったが、実験期間中、膜間差圧の上昇は観察されず、安定した膜ろ過を継続することができた。【００５８】
＜比較例１＞
実施例１で用いた中空糸膜モジュールを用い、浸漬槽の水平断面積に占める膜モジュール断面積の割合が９５％、散気管と浸漬槽底面との距離が100mmとなるように、大きさの異なる浸漬槽の中に中空糸膜モジュール等を設置した。また運転条件に関しては、浸漬槽内の水を全量排水する回数のみを変更し、膜ろ過流束、運転回収率等は同一に設定し、実施例１と同様の膜ろ過実験を行った。【００５９】
その結果、膜間差圧は１．０ｋＰａ／ｄａｙの割合で上昇していった。【００６０】
＜比較例２＞
実施例１で用いた中空糸膜モジュールを用い、浸漬槽の水平断面積に占める膜モジュール断面積の割合が３０％、散気管と浸漬槽底面との距離が500mmとなるように、大きさの異なる浸漬槽の中に中空糸膜モジュール等を設置した。また運転条件に関しては、浸漬槽内水を全量排水する回数のみを変更し、膜ろ過流束、運転回収率等は同一に設定し、実施例１と同様の膜ろ過実験を行った。【００６１】
その結果、膜間差圧は１．０ｋＰａ／ｄａｙの割合で上昇していった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の、浸漬型中空糸膜モジュールを用いた膜ろ過処理装置は、上水処理に限らず、下水処理や産業廃水処理などにも適用することができる。
【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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【国際調査報告】
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