(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂濾過逆洗排水をスパイラル型膜モジュールによって処理する方法であって、
該スパイラル型膜モジュールは、膜をシャフトに巻回して巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給され、透過水が巻回体の他端面から取り出されるものである砂濾過逆洗排水の処理方法において、
前記膜は内部に透過水流路材が配置された袋状膜であり、該袋状膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、
前記スパイラル型膜モジュールは、前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、
該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっているスパイラル型膜モジュールであることを特徴とする砂濾過逆洗排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砂濾過逆洗排水をスパイラル型膜モジュールによって処理する方法に係り、特に浄水場などに設けられた砂濾過装置の逆洗排水を処理する場合に好適な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場などにおいては砂濾過装置が広く用いられている。この砂濾過装置によれば種々のＳＳ（懸濁物質）のほかクリプトポリジウム等の原虫をも除去することができる。
【０００３】
通常の浄水場の場合、１日２４時間のうち２２時間程度原水を砂濾過装置に通水し２時間程度逆洗することが多い。この逆洗排水はタンクに貯えられ、沈降分離処理や凝集処理された後、放流されている。
【０００４】
ところで、膜分離装置に用いられる膜モジュールとして、集水管の外周に分離膜を巻回したスパイラル型膜モジュールがある。
【０００５】
図５は従来のスパイラル型膜モジュールの構造を示す一部分解斜視図であり、集水管１の外周に複数の袋状の分離膜２がメッシュスペーサ３を介して巻回されている。
【０００６】
集水管１には管内外を連通するスリット状開口が穿設されている。分離膜２は袋状のものであり、その中央部が集水管１をくるんでいる。この袋状分離膜２の内部にはメッシュスペーサ等よりなる流路材４が挿入されており、この袋状分離膜（袋状膜）２の内部が透過水流路となっている。
【０００７】
袋状膜２の巻回体５の両端にトップリング６とエンドリング７とが設けられ、その外周にブラインシール８が周設されている。
【０００８】
原水は、巻回体５の前端面から袋状膜２同士の間の原水流路に流入し、そのまま巻回体５の長手方向に流れ、巻回体５の後端面から濃縮水として流出する。この原水流路を流れる間に水が袋状膜２を透過してその内部に入り、集水管１内に流入し、該集水管１の後端側からモジュール外に取り出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
通常の浄水場の場合、砂濾過装置の逆洗排水量は１日の通水原水量の約７〜１０％程度である。従来は、この逆洗排水を再利用することなく放流しているため、原水から得られる処理水量の割合（回収率）は９０〜９３％程度ということになる。本発明は、この回収率を高めることを第１の目的とする。
【００１０】
ところで、図５の従来のスパイラル型膜モジュールには、次のような解決すべき課題があった。
【００１１】
▲１▼  集水管１内の透過水流量を多くするためには該集水管１を大径化する必要があるが、そのようにするとスパイラル型膜モジュールの径も大きくなってし
まう。
▲２▼  袋状膜２内に透過してきた透過水は、該袋状膜２内をスパイラル状に回りながら集水管１まで流れるため、袋状膜２内の流通抵抗が大きい。しかも、袋状膜２内から集水管１に流れ込む集水管スリット部付近での流通抵抗も大きい
。
▲３▼  原水流路を流れる原水流量は、下流側になるほど減少する。（原水が濃縮される分だけ原水流量が減る。）このため、原水流路下流域では原水流速が小
さくなり、汚れが付着し易くなる。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、集水管が不要であり、透過水流通抵抗が小さいスパイラル型膜モジュールにより砂濾過逆洗排水を効率良く処理することができる砂濾過逆洗排水の処理方法を提供することを第２の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の砂濾過逆洗排水の処理方法は、砂濾過逆洗排水をスパイラル型膜モジュールによって処理する方法であって、該スパイラル型膜モジュールは、膜をシャフトに巻回して巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給され、透過水が巻回体の他端面から取り出されるものである。
【００１４】
かかる本発明方法によれば、砂濾過逆洗排水を膜分離処理するため、この膜分離処理の透過水を原水の砂濾過処理水に加えることができ、この結果水の回収率が著しく高いものとなる。なお、この膜としては限外濾過膜、精密濾過膜などが好ましい。
【００１５】
本発明で採用するスパイラル型膜モジュールは、袋状膜の内部に透過水流路材が配置され、袋状膜同士の間には原水流路材が配置されているスパイラル型膜モジュールであって、該袋状膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっている。
【００１６】
かかるスパイラル型膜モジュールにおいては、巻回体の前端面から原水が原水流路に流入する。この原水は、原水流路を巻回体軸心線と略平行方向に流れ、次いで巻回体後端面の原水流路開放部から濃縮水として流出する。
【００１７】
袋状膜を透過した水は、袋状膜内を巻回体軸心線と略平行方向に流れ、巻回体の後端面の袋状膜開放部から流出する。
【００１８】
このように、透過水が袋状膜内を巻回体の軸心線と平行方向に流れるため、従来のスパイラル型膜モジュールに用いられていた集水管が不要となる。そして、袋状膜内から該集水管内に流れ込む際の流通抵抗が無くなり、透過水流通抵抗が小さくなる。
【００１９】
なお、集水管を無くしているため、その分だけ袋状膜の巻回方向の長さを大きくとることができ、膜面積を拡張できる。そして、このように袋状膜の巻回方向長さを大きくしても透過水の流通抵抗は増大せず、透過水量を多くすることができる。
【００２０】
また、巻回体の後端面の一部においてのみ原水流路を開放させるようにしているため、原水流路の下流側での原水（濃縮水）流速を従来よりも高めることができ、原水流路下流域における汚れの付着を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して発明の実施の形態に用いられるスパイラル型膜モジュールについて説明する。図１（ａ）はこのスパイラル型膜モジュールの袋状膜及び該袋状膜が巻き付けられるシャフトの斜視図である。図１（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。図２はシャフトの周りに袋状膜を巻き付ける方法を示す断面図、図３は巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図、図４はスパイラル型膜モジュールの側面図である。
【００２２】
図１に示すように、この袋状膜１０は、正方形又は長方形状のものであり、第１の辺部１１、第２の辺部１２、第３の辺部１３及び第４の辺部１４を有している。第１の辺部１１、第２の辺部１２及び第３の辺部１３において分離膜フィルム４０同士が接着剤等によって接着され、第４の辺部１４については一部だけを接着している。なお、袋状膜１０としては、長い一枚のフィルム４０を第２の辺部１２部分で二つに折り返し、第１の辺部１１、第３の辺部１３及び第４の辺部１４の一部を接着するようにしたものであっても良い。
【００２３】
第４の辺部１４の途中から第３の辺部１３にかけて袋状膜１０の分離膜フィルム同士４０が接着されておらず、透過水流出用の開放部３０となっている。また、この第４の辺部１４の該途中から第１の辺部１１にかけては、袋状膜１０の分離膜フィルム同士が接着されており、透過水の流出を阻止する閉鎖部３１となっている。
【００２４】
この袋状膜１０内に透過水流路材（例えばメッシュスペーサ等よりなる。）１５が挿入配置されている。
【００２５】
この袋状膜１０の一方の面には、接着剤１６が付着されると共に他方の面には接着剤１７，１８が付着され、この袋状膜１０がシャフト２０の周りに巻き付けられる。接着剤１６は第１の辺部１１に沿って付着され、接着剤１７は第３の辺部１３に沿って付着されている。接着剤１８は第４の辺部１４の長手方向の前記途中箇所から第３の辺部１３にかけて、透過水流出用の開放部３０に沿って付着されている。
【００２６】
複数枚の袋状膜１０をシャフト２０の周囲に巻き付けることにより、重なり合った袋状膜１０同士は接着剤１７，１８の部分において水密的に接合される。これにより、袋状膜１０同士の間には原水（及び濃縮水）が流れる原水流路が構成される。接着剤１８が硬化することにより、巻回体の後端面には、内周側に原水（濃縮水）の流出用の開放部が形成され、外周側に原水流出阻止用の閉鎖部が形成される。
【００２７】
第４の辺部１４のうち透過水流出用の開放部３０と透過水流出阻止用の閉鎖部３１との境界部分から、巻回体の後方に向ってフィン１９が延設されている。このフィン１９は、例えば合成樹脂フィルム又はシートよりなり、袋状膜１０に対し接着等により接合されるのが好ましい。
【００２８】
袋状膜１０をシャフト２０の周りに図２の如く原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介して巻き付けることにより、図３に示すように巻回体２４が形成される。この巻回体２４の後端面からは、フィン１９が延出する。各袋状膜１０の第４の辺部１４において同一箇所にフィン１９を設けておくことにより、フィン１９は巻回体２４の軸心から等半径位上に位置し、フィン１９が重なり合うことによりフィン１９がリング状の突出部を形成することになる。このリング状の突出部内に円筒状のソケット２５の後端を挿入し、該ソケット２５とフィン１９を接着剤等により接合する。なお、ソケット２５をフィン１９に外嵌めしても良い。また、フィン１９に沿って巻回体２４の後端面に旋盤で切込み溝を付け、該溝にソケット２５の端部を埋め込むようにしても良い。
【００２９】
このようにソケット２５とフィン１９とを接合することにより、巻回体２４の後端面の外周側の透過水流出領域とソケット２５の内周側の濃縮水流出領域とが区画される。
【００３０】
なお、袋状膜１０をシャフト２０の周りに巻き付けるに際しては、図２に示すように、袋状膜１０同士の間に原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介在させておく。これらのメッシュスペーサ２９を介在させることにより、原水流路が構成される。
【００３１】
図４に示すように、巻回体２４の前縁及び後縁にそれぞれトップリング２６及びエンドリング２７を合成樹脂モールド等により形成し、トップリング２６の外周にブラインシール２８を周設する。
【００３２】
本発明の砂濾過逆洗排水の処理方法は、このように構成されたスパイラル型膜モジュールによって砂濾過逆洗排水を処理するものである。この逆洗排水は、図４に示すように、巻回体２４の前端面から原水として袋状膜１０同士の間の原水流路に流入する。この原水は、巻回体２４の軸心線と略平行方向に原水流路を流れ、巻回体２４の後端のソケット２５の内側の端面から取り出される。そして、このように原水が原水流路を流れる間に、水が袋状膜１０内に透過し、透過水は巻回体２４の後端面のうちソケット２５の外周側から流出する。
【００３３】
この透過水が砂濾過装置の処理水に加えられることにより、水の回収率が著しく高いものとなる。即ち、従来の砂濾過装置では回収率が９０〜９３％程度であったが、本発明では、回収されないのはスパイラル型膜モジュールの逆洗排水だけとなり、全体としての回収率は９９．５％以上となる。
【００３４】
このスパイラル型膜モジュールにあっては、透過水が袋状膜１０内を巻回体２４の軸心線と平行方向に流れて後端面から取り出されるため、従来のスパイラル型膜モジュールに用いられていた集水管が不要である。このため、袋状膜から集水管内に流れ込む際の流通抵抗が無くなり、透過水流通抵抗が著しく小さくなる。
【００３５】
なお、集水管を省略しており、その分だけ袋状膜１０の巻回方向の長さを大きくとることができ、膜面積を大きくとることが可能である。袋状膜の巻回方向の長さを大きくしても、透過水流通抵抗は増大せず、透過水量を多くすることができる。
【００３６】
このスパイラル型膜モジュールにあっては、原水流路の出口部分をソケット２５の内側だけに設けており、原水流路の出口（最下流部）を絞った構成としているため、原水流路の下流側においても原水（濃縮水）の流速が十分に大きなものとなり、原水流路下流域における汚れの付着を防止することができる。なお、ソケット２５の内側の面積と外側の面積（接着剤１８の辺部１４方向の長さ）は、このスパイラル型膜モジュールの水回収率に応じて決めるのが好ましい。
【００３７】
このスパイラル型膜モジュールは、このようにきわめて効率良く逆洗排水を膜分離処理することができるため、砂濾過装置から排出される逆洗排水を貯えておくためのタンクが容量の小さいもので足りる。
【００３８】
上記実施の形態においては、ソケット２５の外周側に透過水流出部を配置し、ソケット２５の内側に濃縮水流出部を配置しているが、逆にソケット２５の内側を透過水流出部とし、ソケット２５の外周側を濃縮水流出部とするように構成しても良い。
【００３９】
【実施例】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００４０】
［実施例１］
膜として限外濾過膜を用いた図１〜４に示す構成のスパイラル型膜モジュールを用いてＳＳを０．３％含む砂濾過逆洗排水を処理した。
【００４１】
この膜モジュールの膜面積は０．８７ｍ2であり、直径は１０ｃｍ、長さは４０ｃｍである。
【００４２】
この砂濾過逆洗排水を１０．５ｍ3／ｍ2／ｄａｙにて通水したところ、透過水流束は１０ｍ3／ｍ2／ｄａｙであった。なお、透過水の回収率は９３％、透過水のＳＳは０．１ｐｐｍ以下であった。
【００４３】
［比較例１］
図５に示す構成のスパイラル型膜モジュール（膜面積は実施例１と同じ。直径１０ｃｍ、長さ１００ｃｍ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして同じ砂濾過逆洗排水を処理したところ、透過水流束は１．５ｍ3／ｍ2／ｄａｙと実施例に比べかなり低いものであった。なお、透過水の回収率は５０％、透過水のＳＳは０．１ｐｐｍ以下であった。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の砂濾過逆洗排水の処理方法は、該逆洗排水を膜分離処理するため、この膜透過水を砂濾過処理水に加えることができ、水の回収率が著しく高い。本発明で採用するスパイラル型膜モジュールは原水をきわめて効率良く膜分離処理することができるものであり、砂濾過逆洗排水を一時的に貯めておくためのタンクの容量が小さくて済むようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）図は実施の形態に係る砂濾過逆洗排水の処理方法に用いられるスパイラル型膜モジュールの袋状膜の斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は（ａ）図のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図２】図１のスパイラル型膜モジュールの袋状膜の巻き付け方法を示す断面図である。
【図３】図１の膜モジュールの巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図である。
【図４】図１のスパイラル型膜モジュールの側面図である。
【図５】従来のスパイラル型膜モジュールの構造を示す一部分解斜視図である。
【符号の説明】
１０  袋状膜
１１  第１の辺部
１２  第２の辺部
１３  第３の辺部
１４  第４の辺部
１５  流路材
１６，１７，１８  接着剤
１９  フィン
２０  シャフト
２４  巻回体
２５  ソケット
２９  メッシュスペーサ
３０  透過水流出用の開放部
３１  透過水流出阻止用の閉鎖部
【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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