(57)【要約】【課題】中空糸膜モジュールへの流入水量を部分的に増強させて、ろ過又は洗浄時に中空糸膜の洗浄効果を向上させるろ過装置を提供することを目的とする。【解決手段】中空糸膜と、該膜を収容する筒状のケースと、該ケース側面に設けられた第１管口と、前記ケース端面に設けられた第２管口とを備える複数の中空糸膜モジュール及び継ぎ手を有するろ過装置であって、該継ぎ手は、側面が長手方向に延長した円管形状で、その内側に内管を有し、前記側面に複数配列された連結口を備え、該連結口を介して前記第２管口それぞれに連結され、前記内管は、その側面に複数の孔を有し、かつ前記継ぎ手の管中心を軸として回転／長手方向に移動可能であり、前記内管の複数の孔は、その一部が前記継ぎ手の連結口にオーバーラップし、他の一部が前記継ぎ手の側面で閉塞される位置に配置されているろ過装置。【選択図】図２
2013248581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の長手方向に延長した中空糸膜と、
該中空糸膜を収容する筒状のケースと、
該ケースの側面に設けられ、前記中空糸膜外側空間と連通する第１管口と、
前記ケース端面に設けられ、前記中空糸膜の両端で前記中空糸膜内側空間と連通する２つの第２管口とを備える複数の中空糸膜モジュール、及び
該複数の中空糸膜モジュールの一方の前記第２管口それぞれに連結された継ぎ手を有するろ過装置であって、
該継ぎ手は、側面が長手方向に延長した円管形状であり、その内側に内管を有し、前記側面に複数配列された連結口を備え、該連結口を介して前記第２管口それぞれに連結されており、
前記内管は、その側面に複数の孔を有し、かつ前記継ぎ手の管中心を軸として回転可能又は長手方向に移動可能であり、
前記内管の複数の孔は、その一部が前記継ぎ手の連結口にオーバーラップし、他の一部が前記継ぎ手の側面で閉塞される位置に配置されていることを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記連結口にオーバーラップする前記内管の孔と、前記継ぎ手の側面で閉塞される前記内管の孔とが、前記内管の回転又は移動により順次変更し得る位置に配置されている請求項１に記載のろ過装置。
【請求項３】
前記継ぎ手の連結口は、前記継ぎ手の長手方向に平行に、一列に配列されている請求項１に記載のろ過装置。
【請求項４】
前記内管の複数の孔は、前記内管の長手方向に平行に、一列に配列されている請求項１に記載のろ過装置。
【請求項５】
さらに、前記継ぎ手の内側で内管を長手方向に移動させる手段を備えている請求項１に記載のろ過装置。
【請求項６】
請求項１に記載のろ過装置を用いて内圧式ろ過を行うろ過方法であって、
被処理原水を中空糸膜モジュールに供給する際、継ぎ手内で内管を長手方向に移動させ、
前記継ぎ手の連結口と内管の孔との一致及び不一致によって連結口を開閉させ、
前記複数の中空糸膜モジュールに対して通水と止水とを交互に切り替えることを含むろ過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置及びろ過方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、河川水及び地下水の除濁、工業用水の清澄、排水及び汚水処理、海水淡水化の前処理等の水の精製のために、中空糸膜が利用されている。そして、安全な水を定常的に大量に供給することが求められている状況下においては、より効率的かつより経済的に、被処理水に含有される種々の成分を膜によって分離して大量の水を供給することが必要である。
例えば、特許文献１には、比較的大型の中空糸膜モジュールを使用し、回転子又は邪魔板を用いて膜断面に衝突する流速分布を均一にして、膜全体を効率よく利用するとともに、逆流洗浄やフラッシング洗浄も均等に行うことにより、中空糸膜モジュールの閉塞の発生を低減する方法が提案されている。
また、特許文献２には、環状膜モジュールの複数を垂直に並べ、原水が膜面に沿って流れる一次室の下方に滞流水を排水する水抜管を設け、一次室の上方に空気を吸入する吸気管を設けた膜分離装置が提案されている。そして、この膜分離装置を用いることにより、環状膜の中空部で空気と水の界面を容易に上下移動させて、その界面に生じるせん断力を利用して低エネルギーで膜面に付着したケーク及びゲル層を剥離している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２４４５０号
【特許文献２】特開平８−２４５９８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されている中空糸膜モジュール用の流入水量安定化装置では、常時均一な流速分布で被処理水が供給されることが記載されているのみであり、このような均一な流速分布を逆洗や薬液洗浄に用いるとしても、均一な流速による部分的な閉塞を防止できるのみであり、膜洗浄の作用をより効果的に増強させることはできない。
また、特許文献２に記載されている膜分離装置では、膜面の洗浄等に利用されるクロスフロー又はフラッシングに使用される水量が大量に必要となるなどの課題がある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、特別なエネルギーを負荷することなく、中空糸膜モジュールへの流入水量を部分的にかつ瞬間的に増強させる作用を導入し、この作用を利用して、ろ過時及び／又は洗浄時に中空糸膜表面の洗浄効果を付与／向上させるとともに、中空糸膜モジュール内の水流を乱して中空糸膜表面の洗浄効果をより向上させることができるろ過装置及びろ過方法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】
【０００５】
本願は以下の発明を含む。
［１］複数本の長手方向に延長した中空糸膜と、
該中空糸膜を収容する筒状のケースと、
該ケースの側面に設けられ、前記中空糸膜外側空間と連通する第１管口と、
前記ケース端面に設けられ、前記中空糸膜の両端で前記中空糸膜内側空間と連通する２つの第２管口とを備える複数の中空糸膜モジュール、及び
該複数の中空糸膜モジュールの一方の前記第２管口それぞれに連結された継ぎ手を有するろ過装置であって、
該継ぎ手は、側面が長手方向に延長した円管形状であり、その内側に内管を有し、前記側面に複数配列された連結口を備え、該連結口を介して前記第２管口それぞれに連結されており、
前記内管は、その側面に複数の孔を有し、かつ前記継ぎ手の管中心を軸として回転可能又は長手方向に移動可能であり、
前記内管の複数の孔は、その一部が前記継ぎ手の連結口にオーバーラップし、他の一部が前記継ぎ手の側面で閉塞される位置に配置されていることを特徴とするろ過装置。
［２］前記連結口にオーバーラップする前記内管の孔と、前記継ぎ手の側面で閉塞される前記内管の孔とが、前記内管の回転又は移動により順次変更し得る位置に配置されている［１］に記載のろ過装置。
［３］前記継ぎ手の連結口は、前記継ぎ手の長手方向に平行に、一列に配列されている［１］又は［２］に記載のろ過装置。
［４］前記内管の複数の孔は、前記内管の長手方向に平行に、一列に配列されている［１］〜［３］のいずれか１つに記載のろ過装置。
［５］さらに、前記継ぎ手の内側で内管を長手方向に移動させる手段を備えている［１］〜［４］のいずれか１つに記載のろ過装置。
［６］上述した［１］に記載のろ過装置を用いて内圧式ろ過を行うろ過方法であって、
被処理原水を中空糸膜モジュールに供給する際、継ぎ手内で内管を長手方向に移動させ、
前記継ぎ手の連結口と内管の孔との一致及び不一致によって連結口を開閉させ、
前記複数の中空糸膜モジュールに対して通水と止水とを交互に切り替えることを含むろ過方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、特別なエネルギーを負荷せずに、中空糸膜モジュールへの流入水量を部分的にかつ瞬間的に増強させる作用を利用して、ろ過時又は洗浄時に、増強した流量又は圧力での中空糸膜表面の洗浄効果を付与／向上させるとともに、中空糸膜モジュール内の水流を乱して洗浄効果をより向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のろ過装置に用いられる中空糸膜モジュールの概略断面図である。
【図２】本発明のろ過装置に用いられる中空糸膜モジュールと継ぎ手の連結状態を説明するためのろ過装置の要部の概略断面図である。
【図３Ａ】図２のろ過装置の一部の部分拡大図である。
【図３Ｂ】図２のろ過装置で用いられる継ぎ手内の内管の断面図である。
【図３Ｃ】図２のろ過装置で用いられる別の継ぎ手内の内管の断面図である。
【図４】本発明のろ過装置を利用し得る水処理システムの概念図である。
【図５Ａ】回転運動を往復運動に変換する手段を説明するための概略機構図である。
【図５Ｂ】回転運動を往復運動に変換する別の手段を説明するための概略機構図である。
【図５Ｃ】回転運動を往復運動に変換するさらに別の手段を説明するための概略機構図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のろ過装置は、複数の中空糸膜モジュールと、継ぎ手とを含む。
中空糸膜モジュールは、水処理に用いられるものであれば特に限定されることなく、公知の中空糸膜モジュールを用いることができる。例えば、特開昭６２−１４０６０７号公報、特開平６−３１９９６１号公報、特開２００９−１８３８２２号公報、国際公開２０１１／００４７８６Ａ１及び２０１１／１０８５７９Ａ１等に記載されたものが挙げられる。
中空糸膜モジュールは、主として、中空糸膜と、この中空糸膜を収容する筒状のケースと、各種水（例えば、被処理原水又はろ過水あるいはろ過水に気泡又は薬品等が添加された水等）の出入口とを備える。
具体的には、図１に示すように、中空糸膜モジュール２は、少なくとも、筒状のケース１０中に、複数本の中空糸膜１２が収容されたものが挙げられる。
【０００９】
筒状のケース１０としては、金属、プラスチック類等の種々の材料のものを使用することができるが、一般的にケース成型が容易で、機械的強度を確保することができるプラスチックが用いられる。
【００１０】
中空糸膜１２は、中空糸膜外径、長さ、数等について、得ようとする中空糸膜モジュールの特性等に応じて、適宜調整することができる。中空糸膜１２は、所定本数束ねて中空糸膜束とし、その中空糸膜束を筒状ケース１０に合わせて所定の長さに切断してケース内に、ストレート状に挿入されることが好ましい。
【００１１】
特に、本発明においては、中空糸膜モジュール２に使用される中空糸膜１２は、外径が２．５ｍｍ〜１０ｍｍ及び外径と肉厚の比であるＳＤＲ値が５．８〜３４である自立構造を有する単一主要構成素材、例えば、各種樹脂による中空糸膜であることが好ましい。ここで、単一主要構成素材による中空糸膜とは、主要構成素材（樹脂）が単一の素材であり、中空糸膜として機能する部位に、他の材料による支持部材等を用いることなく、自立構造をとり得るものを意味する。
例えば、国際公開２０１１／００４７８６Ａ１及び２０１１／１０８５７９Ａ１等に記載されたもの等、種々のものが例示される。なかでも、外径が、２．５ｍｍ程度以上、３ｍｍ程度以上、４ｍｍ程度以上、４．２ｍｍ程度以上、４．５ｍｍ程度以上、５ｍｍ程度以上のものがより好ましく、ＳＤＲ値が６．０程度以上、６．２程度以上、６．５程度以上のものがより好ましい。
各種樹脂としては、通常、中空糸膜を製造するために使用されるもののいずれを用いてもよいが、塩化ビニル系樹脂が好ましい。塩化ビニル系樹脂としては、中空糸膜を構成する全モノマーに対して、塩化ビニル（塩素化塩化ビニルを含む）が、５０質量％以上ものが挙げられる。また、塩化ビニル系樹脂が、中空糸膜を構成する全樹脂に対して５０質量％以上、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上含有されているものが挙げられる。
【００１２】
この複数本の中空糸膜１２は、通常、ケース１０内において、その両端面１０ａ、１０ｂ側がシール材１１によってシールされている。
シール１１間のケース側面には、第１管口（２ｃ）を備えている。第１管口は、中空糸膜２の外側空間と連通しており、透過側配管（図示せず）を接続するために利用される。従って、第１管口は、ろ過水取出口２ｃとして機能する。このろ過水取出口２ｃは１つでもよいし、２つ以上配置されていてもよい。
シール材１１よりも両端面１０ａ、１０ｂ側には、第２管口（２ａ、２ｂ）を備えている。第２管口は、上述した複数本の中空糸膜１２の内側（中空内）空間と連通しており、被処理原水供給／排出配管（図示せず）を接続するために利用される。第２管口は、被処理原水供給口２ａ及び排水口２ｂとして、例えば、両端面にそれぞれ１つ備えていることが好ましい。
【００１３】
なお、本発明のろ過装置で使用される中空糸膜モジュールは、膜間差圧１００ｋＰａにおける純水の透過水量が１００Ｌ／（ｍ2・ｈ）程度以上、２００Ｌ／（ｍ2・ｈ）程度以上であることが適しており、６００Ｌ／（ｍ2・ｈ）程度以上であることが好ましく、８００Ｌ／（ｍ2・ｈ）程度以上であることがより好ましく、１０００Ｌ／（ｍ2・ｈ）程度以上であることがさらに好ましい。
【００１４】
本発明のろ過装置においては、中空糸膜モジュールは、複数個、例えば、２個又は３個以上備えていることが好ましい。中空糸膜モジュールの数は、ろ過装置の規模、ろ過を意図する水処理量等によって適宜調整することができる。なかでも、少なくとも２個の中空糸膜モジュールを備えており、その２個の中空糸膜モジュールが後述する継ぎ手に対して並列接続されていることが必要である。少なくとも２個の中空糸膜モジュールが並列接続されるのであれば、３個以上の中空糸膜モジュールが並列接続されていてもよいし、２以上の中空糸膜モジュールが直列接続され、この直列接続された中空糸膜モジュールと１個以上の中空糸膜モジュールとが継ぎ手に対して並列接続されていればよい。なかでも、２から５個程度の中空糸モジュールが互いに平行に配置され、継ぎ手に対して並列接続されたものが好ましい。
【００１５】
継ぎ手３は、例えば、図２に示したように、長手方向に延長した円管形状を有しており、その内側に内管４を備えている。継ぎ手３の内面と内管４の外面とは気密性を有する。
本願明細書においては、長手方向に延長し、曲面で構成された管の面を、「側面」と称する。
継ぎ手３は、側面に連結口３ａを複数備えている。連結口３ａの数は、継ぎ手３に連結させる中空糸膜モジュール２の数に応じて、適宜調整することができる。継ぎ手３は、この連結口３ａを介して、上述した中空糸膜モジュールの第２管口、例えば、排水口２ｂのそれぞれに連結されている。なお、中空糸膜モジュールの第２管口であれば、被処理原水供給口２ａがそれぞれ継ぎ手３の連結口３ａに連結されていてもよい。
【００１６】
継ぎ手３における連結口３ａの位置は、特に限定されるものではなく、連結する中空糸膜モジュール２の数、位置等によって適宜調整することができる。連結口３ａの位置は、図２及び図３Ａに示したように、継ぎ手３の長手方向に平行（図３Ａ中、ｘの方向）に、複数の連結口３ａが一列に配置されていることが好ましいが、継ぎ手３の長手方向においては所定間隔をあけて、継ぎ手の側面においては、それぞれ異なる位置に配置されていてもよいし、継ぎ手３の長手方向において同じ位置であり、継ぎ手の側面においては、それぞれ異なる位置に配置されていてもよい。
ここで、継ぎ手の長手方向に平行に一列に配列されているとは、継ぎ手の管中心に平行な線を継ぎ手の側面に移動させた場合の側面におけるその線上に配置されること（図３Ａの３ａ−１から３ａ−５の位置に配置されること）を意味する。
継ぎ手の側面においてそれぞれ異なる位置に連結口が配置されているとは、継ぎ手の管中心からみて特定の方向における側面上の連結口の位置を「０°位置」とした場合、連結口が配置された位置の０°位置に対する中心角が、それぞれ同じ角度を示さない位置に配置されていることを意味する（例えば、図３Ｃの孔１４ａ−１、１４ａ−２、１４ａ−３等参照）。
なお、隣接する連絡口の間隔は特に限定されず、他の隣接する連絡口の間隔と一部同じでもよいが、一部又は全部が異なっていることが好ましい。
【００１７】
内管４は、継ぎ手３の内径よりも小さい外径を有する円管形状を有しており、継ぎ手３の管中心と同心であり、この管中心を回転軸として回転可能であるように、あるいは、管中心を通る軸方向（つまり、長手方向）に移動可能に、継ぎ手内に収容されている。回転可能であるとは、３６０°回転することが好ましいが、回転運動が数十°程度の範囲内であってもよいことを含む。また、長手方向への移動は、後述するように、その移動等によって、後述する内管の複数の孔の一部が継ぎ手の連結口にオーバーラップして開放され、他の一部が継ぎ手の側面で閉塞され、つまり、連結口にオーバーラップしない状態が実現される程度の距離（長さ）の移動が挙げられる。例えば、ろ過装置の規模、ろ過を意図する水処理量等によって適宜調整することができ、具体的には、１ｍ程度以内、１０〜９０ｃｍ程度、数十ｃｍ程度、数ｃｍ程度が挙げられる。また、この移動は、図３Ａの矢印Ｑに示したように、一方向への移動のみならず、その逆方向への移動を含めた往復運動であることが好ましく、さらに、その往復運動を反復する反復往復運動であることが好ましい。この場合の往復運動の反復速度は、ろ過装置の規模、ろ過を意図する水処理量等によって適宜調整することができる。
【００１８】
内管４は、その側面に複数の孔を有する。この孔は、その一部が継ぎ手の連結口にオーバーラップし、他の一部が継ぎ手の側面で閉塞される位置に配置されている。つまり、継ぎ手３内での内管４の回動／回転／移動等のいずれか又は２以上の運動によって、継ぎ手３の連絡口３ａの開閉を可能にするものであり、継ぎ手３の連絡口３ａの位置に対応して又は一部対応して配置されている。
例えば、図２及び図３Ａに示したように、継ぎ手３の連絡口３ａ−１から３ａ−５が、継ぎ手３の長手方向に平行に一列に配列されている場合、つまり、側面において同じ位置（図２及び図３Ａでは同じ下向きの位置）に配置されている場合、複数の孔は、内管４の長手方向（図３Ａ中、ｘの方向）においては継ぎ手３の連絡口３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３、３ａ−４及び３ａ−５のそれぞれに、一部のみ対応する位置に配置されていることが好ましい。内管４のそれぞれの孔４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３、４ａ−４、４ａ−５の長手方向の間隔は、継ぎ手３の連絡口３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３の長手方向の間隔とは一致せずに、互いに又は一部のみ異なる間隔であることが好ましい。
【００１９】
内管４の側面における、それぞれの孔４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３、４ａ−４、４ａ−５の位置は、
（１）例えば、図３Ｂ（断面図）に示したように、同じ位置、つまり、全ての孔が断面方向から見て、オーバーラップした位置に配置されていてもよいし、
（２）例えば、図３Ｃ（断面図）に示したように、異なる位置、つまり、全ての孔が断面方向から見て、オーバーラップしない位置に配置されていてもよいし、
（３）例えば、一部のみ異なる位置又は一部のみ同じ位置、つまり、一部の孔が断面方向から見て、オーバーラップした位置に配置されていてもよい。ここでのオーバーラップとは、孔の一部がオーバーラップする状態でもよいし、孔全体が完全にオーバーラップする状態でもよい。
【００２０】
孔が、断面方向から見てオーバーラップしていないとは、図３Ｃに示したように、内管４の管中心からみて特定の方向における側面上の孔の位置（例えば、孔４ａ−１が形成された位置）を「０°位置」とした場合、０°の位置から中心角が所定角度（例えば、α１°）シフト（回転）した側面上の位置に別の孔４ａ−２が配置し、０°の位置から中心角が所定角度（例えば、α１°＋α２°）シフトした側面上の位置にさらに別の孔４ａ−３が配置している状態を意味する。言い換えると、断面方向からが見た場合、それぞれの孔の位置が、完全にオーバーラップせずに、側面において分散されている状態を意味する。この場合の角度α１、α２及びα３は、互いに同一でもよいし、一部又は全てが異なっていてもよい。図３Ｃでは、孔が３つの場合を示しているが、孔の数は任意に設定することができる。
【００２１】
また、例えば、継ぎ手３の連絡口が、内管の長手方向において同じ位置に、その側面に沿って複数配置されていてもよい。つまり、継ぎ手３の連絡口は、内管を中心に放射状に配置されることとなり、よって、連絡口に連結される中空糸モジュールが、継ぎ手を中心に放射状に配置されることとなる。この場合、内管の複数孔の位置は、長手方向には一部又は全部がオーバーラップするが、内管の側面において、オーバーラップしない位置に配置され、複数の各孔がいずれも連結しない状態であることが好ましい。
【００２２】
上述したように、内管に複数の孔が配置されていることにより、連結口にオーバーラップする孔と、継ぎ手の側面で閉塞される孔とが、内管の回転又は移動により順次変更し、継ぎ手３の連絡口３ａの開閉を実現することができる。
内管の孔の数は、継ぎ手４に連結される中空糸膜モジュールの数（ｎ個）に一致させてもよいが、例えば、同じ中空糸膜モジュールの連結位置において２個以上配置されるように設定してもよい。例えば、中空糸膜モジュールの数（ｎ個）の２倍、３倍、４倍以上個であってもよいし、＋２個、＋３個、＋４個以上であってもよい。
【００２３】
継ぎ手及び内管の内径、継ぎ手の連結口及び内管の孔の大きさは、用いる中空糸膜モジュールのサイズ、ろ過装置の水処理量等に応じて適宜調整することができる。ただし、継ぎ手の連結口の大きさと内管の孔の大きさは略同一であることが好ましい。
【００２４】
このような継ぎ手の連絡口及び内管の孔の配置によって、内管の回動／回転運動、長手方向の移動、内管の長手方向の移動及び回動／回転運動によって、複数のうちの一部の中空糸膜モジュール（例えば、５つのうちの第１の中空糸膜モジュール）において、瞬間的にその第２管口（例えば、排水口２ｂ）が開状態になり、残りの中空糸膜モジュール（第２〜第５の中空糸膜モジュール）はその間、その第２管口が閉状態になる。また、別の瞬間においては、第２の中空糸膜モジュールの第２管口が開状態になり、第１及び第２〜第５の中空糸膜モジュールの第２管口が閉状態になる。さらに、別の瞬間においては、第３の中空糸膜モジュールの第２管口が開状態になり、第１及び第２、第４及び第５の中空糸膜モジュールの第２管口が閉状態になり、このような一連の挙動が繰り返される。ここでは、同時に１つのみが開、他の４つが閉となる状態を説明したが、２つが開及び３つが閉、３つが開及び２つが閉等、任意の数の開閉の組み合わせが含まれる。このように、複数の中空糸膜モジュールに対して、パルス的に又は任意の間隔で通水と止水とを切り替えることが可能となる。よって、パルス的に又は任意に中空糸膜の膜面に異なる流速で通水することができるために、その変則的な流速によって膜面に洗浄効果を与えることができる。
【００２５】
なお、内管の回動／回転運動、長手方向への移動及びそれらの組み合わせ運動は、公知の手段、例えば、図２に示したように、モータ５を用いてもよいし、モータ５を用いて平行移動に変換してもよいし、ろ過装置における水流で回転するスクリューを設けて、これを利用してもよいし、これらの２以上を同時に利用してもよい。具体的には、図５Ａに示すように、モータを利用してクランク・ディスク３０の回転運動Ｍ１を、連接棒３１に連結されたスライダ３２によって、長手方向への往復運動Ｘ１に変換するクランク機構が挙げられる。また、図５Ｂに示すように、モータを利用した出力軸３７の回転運動Ｍ２を、出力軸３７に偏心して取り付けられた偏心円板３３が長円形の溝３４中を転がることにより、ヨーク３５、さらにヨークに連結されたスライダ３６に対して、長手方向への往復運動Ｘ２に変換させるスコッチ・ヨーク機構が挙げられる。さらに、図５Ｃに示すように、歯車３８の回転運動Ｍ３を、歯車３８の歯に嵌合する凹凸を備える直線方向に延長するラック３９によって往復運動Ｘ３に変換するラック・アンド・ピニオン機構等が挙げられる。
【００２６】
本発明のろ過方法では、上述した中空糸膜モジュールと、継ぎ手とを有するろ過装置を用いてろ過を行う。
つまり、被処理原水を複数の中空糸膜モジュールに供給する際、継ぎ手内で内管を長手方向に移動及び／又は回動／回転させる。往復の移動距離（幅）、反復速度、回転数等は特に限定されず、適宜調整することができる。また、これらは一定の移動距離、反復速度、回転数等を維持してもよいし、任意にこれらを変化させてもよい。
このような内管の移動、移動及び回転によって、継ぎ手の連結口と内管の孔との一致及び不一致によって連結口を開閉させることができる。その結果、上述したように、複数の中空糸膜モジュールに対して通水と止水とを交互に切り替えることができる。これによって、パルス的に又は任意に中空糸膜面に流速の変化を与えることができ、膜面の洗浄効果を付与することができる。
この方法では、全ての中空糸膜モジュールに一定の流速を与えることに比較して、一部の中空糸膜モジュールには流速を与えない状況をつくりだすことができるため、ろ過システム全体において低エネルギーでのろ過方法を実現することができる。
【００２７】
なお、中空糸膜モジュールに対する通水及び止水は、電磁弁等によっても実現することができるが、その制御は煩雑となり、瞬間的な切り替えは困難である。一方、本発明のろ過装置では、内管の移動、特に、反復往復運動、反復往復運動に加えて回転運動等のような単純な動作により、通水と止水の瞬間的な切り替えが容易に行える。また、このような制御を、モータ等の駆動のみで実現することができ、煩雑な制御を不要とし、ろ過装置として高い水処理性能を確保しながら、簡略化及び低コスト化を図ることも可能となる。加えて、移動に回転運動を併用することにより、移動及び回転の速度の個々の運動を緩和としながらも、両者の組み合わせにより、より瞬間的な切り替えを実現することが可能となり、低コスト化をさらに図ることができる。
また、内管の移動／回転による中空糸膜モジュールへの通水及び止水の繰り返しは、平均化すると、全ての中空糸膜モジュールに対して同量の水を通水することができるように調整することが簡便にできるために、中空糸膜に対する負荷を平均化することが可能となり、中空糸膜モジュールの寿命の長期化を図ることが可能となる。
さらに、内管の移動距離及び速度、回転数、内管の孔の大きさ及び数、中空糸膜モジュールの数等によって、中空糸膜モジュールへの通水の流量及びタイミングの自由な設定を行うことができ、ろ過システムの設計に対する自由度を向上させることができる。
【００２８】
加えて、内管の移動又は移動及び回転により、中空糸膜モジュールの一部が閉塞することによって、一定の流量又は圧力で供給されていた各種水の中空糸膜モジュールへの水流を、一部の中空糸膜モジュールにだけ送り込むことができるため、全体に同一の圧力を与えながら、一部のモジュールに対して瞬間的に出口を開放する（圧力を下げる）ことにより、その一部のモジュールへの流速を変化させることができる。その結果、ろ過時、例えば、クロスフロー運転時において、一定の流量で供給していた被処理原水を、間欠的に流量増大（例えば、倍増）させることができ、その増大した中空糸膜モジュールでは、より効率的にろ過を行うことができる。
【００２９】
本発明のろ過方法は、上述したろ過装置を用い、上述した工程／操作を行う以外は、当該分野で一般的に行われるろ過方法を適用することができる。
例えば、本発明のろ過方法では、内圧式ろ過、つまり、中空糸膜の内側に被処理水を供給し、中空糸膜の外側に透過水を取り出す方式が好ましい。この場合の内外の膜間差圧は、例えば、透過圧力で１０〜３００ｋＰａ程度が挙げられ、好ましくは、２００ｋＰａ程度以下である。膜間差圧をこの範囲とすることにより、実用上要求される透水性能を維持することができるとともに、長期間、安定した透水速度を得ることができる。特に、中空糸膜モジュールに使用される中空糸膜が大口径（例えば、２．５ｍｍ程度以上又は４ｍｍ程度以上）である場合には、濁度の高い水を、膜孔が閉塞されることなく、処理することができる。
【００３０】
また、本発明のろ過装置は、クロスフローろ過に適している。クロスフローろ過を行う場合には、各中空糸膜モジュールに対して、間欠的な流量又は圧力の増大による流量又は圧力の強弱又は乱流を与え、クロスフローに強弱を与えることができるために、中空糸膜表面にクロスフローによる洗浄効果をより効果的に実現することができる。
【００３１】
ろ過方法は、定圧ろ過、定流量ろ過、これらの組み合わせなどのいずれであってもよい。圧力の程度及び流量の程度は、用いる水処理システムの規模及び設備の種類／特性（例えば、中空糸膜モジュールの物理的強度など）、処理水の量等によって適宜調整することができる。
【００３２】
また、本発明のろ過方法は、逆洗等の水処理において一般的に行われる工程において利用してもよい。
例えば、逆洗方法は、ろ過方法に準じて行うことが適しており、定圧逆洗、定流量逆洗、これらの組み合わせなどのいずれでもよい。
水処理又は逆洗の後あるいはこれらの間に、フラッシングを行なってもよい。
フラッシングは、主に槽、配管内部及び／又は中空糸膜モジュールなどの浮遊／付着物、残留異物等を除去するために行なうものであり、ろ過方法に準じて行うことが適しているが、加圧せずに、例えば、膜面流速０．１ｍ／ｓ以上で行なうことが好ましい。フラッシングする際の水は、通常被処理原水が用いられる。中空糸膜モジュールを通した水は、通常、フラッシング水として、再度被処理原水槽１に戻される。また、中空糸膜の内径よりも大きな粒子や繊維の塊、棒状の物質が中空糸膜モジュール端面でひっかかり、管路を塞ぐことがあるが、このモジュール端面での閉塞を、被処理原水の供給向きと逆向きにフラッシングをすることで防止してもよい。
このようなフラッシング時に、上述したろ過装置を利用することにより、浮遊／付着物、残留異物等の除去を、より効率的に行うことができる。
【００３３】
上述したろ過方法を行うために、例えば、図４に示したような公知の水処理システムに利用することができる。このような水処理システムでは、上述した本発明のろ過装置２２に加えて、一般に、被処理原水槽２１、透過水タンク２３、薬液注入ユニット２４等を備えて構成されている。
【００３４】
このような水処理システムにおいては、被処理原水槽２１と本発明のろ過装置２２との間、ろ過装置２２と薬液ユニット２４との間、ろ過装置２２と透過水タンク２３との間が、それぞれ配管によって連結されている。これらの配管には、それぞれ被処理原水ポンプ２５、薬液注入ポンプ２６及び逆洗ポンプ２７が配設されている。ろ過装置２２と透過水タンク２３との間には、逆洗ポンプ２７が配設されていない通路を構成する配管も連結されている。ろ過装置２２は、被処理原水槽２１と配管によって連結されている。
【００３５】
ろ過装置２２と被処理原水槽２１との間、ろ過装置２２と透過水タンク２３との間には、それぞれ、自動弁２８、２９が配設されている。
被処理原水槽２１とろ過装置２２との間、ろ過装置２２と被処理原水槽２１との間であって、自動弁２８のろ過装置２２側、ろ過装置２２と透過水タンク２３及び薬液注入ユニット２４との間であって、自動弁２９のろ過装置２２側の配管には、圧力計ＰＩ−１、ＰＩ−２及びＰＩ−３がそれぞれ配設されていることが好ましい。
さらに、ろ過装置２２と被処理原水槽２１との間であって、自動弁２８の被処理原水槽２１側、ろ過装置２２と透過水タンク２３の間であって、自動弁２９の透過水タンク２３側、透過水タンク２３とろ過装置２２との間であって、逆洗ポンプ２７と圧力計ＰＩ−３との間に、それぞれ流量計ＦＩ−１、ＦＩ−２及びＦＩ−３が配設されていることが好ましい。
【００３６】
上述したシステムでは、ろ過時及び中空糸膜モジュールの逆洗時の際に、あるいは、フラッシング時に、気体供給装置を利用してもよい。この気体供給装置は、気体（好ましくは圧縮空気）を中空糸膜モジュール２に供給するための装置であり、一般にはブロア、コンプレッサ、マイクロバブル発生ブロア等が用いられる。気体供給装置は、中空糸膜モジュールの上流側（被水処理槽側）及び／又は下流側（透過水槽側）のいずれに連結されていてもよいが、上流側に連結されていることが好ましく、少なくとも上述した被処理原水供給ポンプ５と中空糸膜モジュール２との間に連結されていることがより好ましい。通常、気体としては空気、オゾン等が挙げられる。気体は中空糸膜モジュール内に気泡として供給され、この気泡により、中空糸膜モジュール内の中空糸膜を効果的に洗浄することができる。気泡の大きさは、中空糸膜を洗浄するために有用なものであれば特に限定されるものではなく、１ｍｍ〜数十ｍｍ程度又は数十μｍ〜数百μｍ程度とすることができる。
【００３７】
また、超音波発生装置を利用してもよい。この場合の超音波は、例えば、十数ｋＨｚ〜数ＧＨｚ程度の周波数のものであればよい。超音波は、中空糸膜モジュールにのみ付与することが好ましく、水処理（ろ過）、逆洗、フラッシング等の一般にろ過方法において行われる工程の間又はそれら処理と処理との間に付与してもよく、常時行なってもよいし、間欠的に付与してもよい。
【００３８】
本発明のろ過装置及びろ過方法に適用する水の種類は特に限定されず、汚水処理場等における活性汚泥等を含む排水、家庭排水等の都市下水、工場廃水等の各種施設の排水、農業廃水、生物処理水、懸濁質を含む排水、海水、井戸水さらには河川、湖沼など水等の膜分離で処理される被処理水のいずれであってもよい。また別の観点から、例えば、ＳＳ（浮遊物質）が２００００程度以下、５０００程度以下、例えば、１０〜４０００程度の液体が挙げられる。
【００３９】
本発明のろ過方法は、通常、ろ過と逆洗とを交互に繰り返す一般的な水処理におけるろ過方法として適用されるが、特に、外径２．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の比較的大口径（大内径）を有しながら、単一素材によって、高強度の単層構造の中空糸膜を備えた中空糸膜モジュールを利用する場合に特に有用である。つまり、中空糸膜モジュール内での効果的な水の循環及び強弱によって、汚れの蓄積を極力防止することができ、汚れの蓄積に伴う膜の破断等を招くことなく、高濁度排水であっても、低エネルギーで、設備、特に中空糸膜モジュールの頻繁な取り替えを行うことなく、長期間にわたって使用することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、河川水及び地下水の除濁、工業用水の清澄、排水及び汚水処理、海水淡水化の前処理等の水の精製等のために使用されるろか装置として、広範に利用することができ、経済的かつ効率的な水処理を行なうことができる。
【符号の説明】
【００４１】
２  中空糸膜モジュール
２ａ  被処理原水供給口（第２管口）
２ｂ  排水口（第２管口）
２ｃ  ろ過水取出口（第１管口）
３  継ぎ手
３ａ、３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３、３ａ−４、３ａ−５、  連絡口
４、１４  内管
４ａ、４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３、４ａ−４、４ａ−５、１４ａ−１、１４ａ−２、１４ａ−３、  孔
５  モータ
６  管
１０  ケース
１０ａ、１０ｂ  端面
１１  シール材
１２  中空糸
２１  被処理原水槽
２２  ろ過装置
２３  透過水タンク
２４  薬液注入ユニット
２５  被処理原水供給ポンプ
２６  薬液ポンプ
２７  逆洗ポンプ
２８、２９  自動弁
２７  空気供給装置
３０  クランク・ディスク
３１  連接棒
３２  スライダ
３３  偏心円板
３４  溝
３５  ヨーク
３６  スライダ
３７  出力軸
３８  歯車
３９  ラック
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  回転運動
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３  往復運動
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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