(57)【要約】【課題】    膜分離装置の運転を停止することなく、ファウリング等の内圧式中空糸膜の膜面に付着する夾雑物を除去することが可能な内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置及びその運転方法を提供することにある。【解決手段】  膜分離装置１は、複数の中空糸膜２１を収納する中空糸膜モジュール２、被処理水を導入する注入ポート２３、ろ過水を排出する第１の排出ポート２４、濃縮水を排出する第２の排出ポート２５、凝集剤水溶液を貯留する凝集剤槽４、凝集剤注入ポンプ５、被処理水の流入圧力を測定する第１の圧力計６、及び、ろ過水の流出圧力を測定する第２の圧力計７を備える。そして、第１及び第２の圧力計６，７の計測値から検出される膜間差圧に基づき、被処理水へ注入する凝集剤水溶液の注入率を設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に複数の中空糸膜を収納する中空糸膜モジュールと、被処理水を前記中空糸膜モジュールへ導入する注入ポートと、前記中空糸膜モジュールにより膜分離されたろ過水を排出する第１の排出ポートと、前記中空糸膜モジュールにより膜分離された濃縮水を排出する第２の排出ポートと、凝集剤水溶液を貯留する凝集剤槽と、前記注入ポートへ導入される被処理水へ前記凝集剤水溶液を注入するための凝集剤注入ポンプと、前記注入ポートに導入される被処理水の流入圧力を測定する第１の圧力計と、前記第１の排出ポートより排出されるろ過水の流出圧力を測定する第２の圧力計を備え、
前記第１及び第２の圧力計の計測値から検出される膜間差圧に基づき、前記被処理水へ注入する凝集剤水溶液の注入率を設定することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置において、
予め膜間差圧と前記凝集剤水溶液の注入率との相関関係を保持する制御部を有し、
前記制御部は、前記第１及び第２の圧力計の測定値の差分により前記膜間差圧を検出し、前記相関関係に基づき、前記検出された膜間差圧に対応する注入率の凝集剤水溶液を前記被処理水に注入するよう前記凝集剤注入ポンプを制御することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置において、
予め複数の膜間差圧の閾値と、前記複数の閾値毎にそれぞれ異なる前記凝集剤水溶液の注入率を保持する制御部を有し、
前記制御部は、前記第１及び第２の圧力計の測定値の差分により前記膜間差圧を検出し、前記検出された膜間差圧と前記複数の閾値とを比較し、当該比較結果に基づき対応する注入率の凝集剤水溶液を前記被処理水に注入するよう前記凝集剤注入ポンプを制御することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置において、
前記制御部は、前記検出された膜間差圧が越える最大の閾値に対応する凝集剤水溶液の注入率を抽出し、前記凝集剤注入ポンプを制御することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。
【請求項５】
請求項２に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置において、
前記複数の中空糸膜の膜面を洗浄するための逆洗水を貯留する逆洗水槽と、前記第１の排出ポートを介して前記逆洗水を前記中空糸膜モジュールへ供給するための逆洗水注入ポンプを有し、
前記制御部は、所定の間隔で繰り返し実行される複数の逆洗期間のうち、少なくとも第１の逆洗期間と当該第１の逆洗期間に続く第２の逆洗期間との間で、前記注入ポートに導入される被処理水に前記凝集剤水溶液を注入するよう前記凝集剤注入ポンプを制御することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。
【請求項６】
請求項３に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置において、
前記複数の中空糸膜の膜面を洗浄するための逆洗水を貯留する逆洗水槽と、前記第１の排出ポートを介して前記逆洗水を前記中空糸膜モジュールへ供給するための逆洗水注入ポンプを有し、
前記制御部は、所定の間隔で繰り返し実行される複数の逆洗期間のうち、少なくとも第１の逆洗期間と当該第１の逆洗期間に続く第２の逆洗期間との間で、前記注入ポートに導入される被処理水に前記凝集剤水溶液を注入するよう前記凝集剤注入ポンプを制御することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。
【請求項７】
請求項５に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置において、
前記第１及び第２の逆洗期間との間中連続注入される前記凝集剤水溶液の注入率を、前記検出される膜間差圧に応じて変化させることを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。
【請求項８】
請求項５又は請求項６に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置において、
前記複数の逆洗期間の間隔内で、前記制御部は、連続的に前記凝集剤水溶液を前記被処理水に注入するよう前記凝集剤注入ポンプを制御することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。  
【請求項９】
請求項２又は請求項３に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置において、
フラッシング時に、前記被処理水を前記注入ポートへ高流速で流すための高圧ポンプを備え、前記制御部は、フラッシング時に高流速で前記注入ポートへ導入される被処理水に前記凝集剤水溶液を注入するよう前記凝集剤注入ポンプを制御することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。
【請求項１０】
請求項２又は請求項３に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置において、
前記第２の排出ポートに弁を設け、前記制御部は、前記弁を開状態とすることでクロスフローろ過を、また、前記弁を閉状態としてデッドエンドろ過を実行するよう制御可能なことを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置。
【請求項１１】
内部に複数の中空糸膜を収納する中空糸膜モジュールを有する内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法であって、
前記中空糸膜モジュールに導入される被処理水の流入圧力を測定し、
前記中空糸膜ジュールにより膜分離されたろ過水の流出圧力を測定し、
前記測定された被処理水の流入圧力及び前記ろ過水の流出圧力により、前記中空糸膜モジュールの膜間差圧を求め、
前記求めた膜間差圧に基づき、凝集剤槽より前記被処理水へ注入する凝集剤水溶液の注入率を設定することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法において、
予め膜間差圧と前記凝集剤水溶液の注入率との相関関係を記憶部に保持し、前記相関関係に基づき、前記求めた膜間差圧に対応する前記凝集剤水溶液の注入率を前記記憶部より抽出し、当該抽出された注入率にて前記凝集剤槽より前記被処理水へ凝集剤水溶液を注入することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法において、
予め複数の膜間差圧の閾値と、前記複数の閾値毎にそれぞれ異なる前記凝集剤水溶液の注入率を記憶部に保持し、前記求めた膜間差圧と前記複数の閾値とを比較し、当該比較結果に対応する前記凝集剤水溶液の注入率を前記記憶部より抽出し、当該抽出された注入率にて前記凝集剤槽より前記被処理水へ凝集剤水溶液を注入することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法において、
前記求めた膜間差圧が越える最大の閾値に対応する凝集剤水溶液の注入率を前記記憶部より抽出し、当該抽出された注入率にて前記凝集剤槽より前記被処理水へ凝集剤水溶液を注入することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法において、
所定の間隔で逆洗水を前記中空糸膜モジュールへ供給する複数の逆洗期間のうち、少なくとも第１の逆洗期間と当該第１の逆洗期間に続く第２の逆洗期間との間で、前記抽出された注入率にて前記凝集剤槽より前記被処理水へ前記凝集剤水溶液を注入することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法において、
所定の間隔で逆洗水を前記中空糸膜モジュールへ供給する複数の逆洗期間のうち、少なくとも第１の逆洗期間と当該第１の逆洗期間に続く第２の逆洗期間との間で、前記抽出された注入率にて前記凝集剤槽より前記被処理水へ前記凝集剤水溶液を注入することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法において、
前記第１及び第２の逆洗期間との間中、連続注入される前記凝集剤水溶液の注入率を、前記求めた膜間差圧に応じて変化させることを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法。
【請求項１８】
請求項１５又は請求項１６に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法において、
前記複数の逆洗期間の間隔内で、連続的に前記凝集剤槽より前記被処理水へ前記凝集剤水溶液を注入することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法。
【請求項１９】
請求項１２又は請求項１３に記載の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法において、
フラッシング時に、高流速で前記中空糸膜に導入される被処理水に前記凝集槽より凝集剤水溶液を注入することを特徴とする内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水又は汽水を取水し淡水化する淡水化システム、あるいは、生活廃水又は工業用排水等の下水処理システムに用いられる内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置として、特許文献１が知られている。ろ過処理とマンガン処理とを同一の設備で実現可能とする中空糸膜を用いた内圧式のクロスフローろ過方式である。特許文献１では、クロスフローろ過方式の内圧式中空糸膜モジュールの膜面と平行に通流する原水中に、活性炭等の粒状物質及びエアーを混入する。そして、粒状物質及びエアー混入後の原水を中空糸膜モジュール内に通流することで、中空糸膜モジュール内の濁質物を除去する構成を備える。また、中空糸膜モジュールの内側膜面に付着した濁質物がゲル層となり堆積した場合、中空糸膜モジュールのろ過水排出管に接続される逆洗水圧送路より逆洗水を圧送することで、強制的にゲル層を剥離する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７―１８５２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、中空糸膜モジュールへ圧送される逆洗水には、粒状物質あるいはエアーは混入されず、逆洗水の水流のみにより膜面に付着するゲル層を剥離するものであり、その剥離性能には限界がある。また、特許文献１では、逆洗のために膜分離装置の運転を停止する必要があり、汚れが一定以上蓄積した際には、更に長時間装置を停止した上で薬品洗浄が必要となり装置の稼働率の低減を招く。
【０００５】
そこで、本発明は、膜分離装置の運転を停止することなく、ファウリング等の内圧式中空糸膜の膜面に付着する夾雑物を除去することが可能な内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置及びその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置は、内部に複数の中空糸膜を収納する中空糸膜モジュールと、被処理水を前記中空糸膜モジュールへ導入する注入ポートと、前記中空糸膜モジュールにより膜分離されたろ過水を排出する第１の排出ポートと、前記中空糸膜モジュールにより膜分離された濃縮水を排出する第２の排出ポートと、凝集剤水溶液を貯留する凝集剤槽と、前記注入ポートへ導入される被処理水へ前記凝集剤水溶液を注入するための凝集剤注入ポンプと、前記注入ポートに導入される被処理水の流入圧力を測定する第１の圧力計と、前記第１の排出ポートより排出されるろ過水の流出圧力を測定する第２の圧力計を備え、前記第１及び第２の圧力計の計測値から検出される膜間差圧に基づき、前記被処理水へ注入する凝集剤水溶液の注入率を設定することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法は、内部に複数の中空糸膜を収納する中空糸膜モジュールを有する内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の運転方法であって、前記中空糸膜モジュールに導入される被処理水の流入圧力を測定し、前記中空糸膜ジュールにより膜分離されたろ過水の流出圧力を測定し、前記測定された被処理水の流入圧力及び前記ろ過水の流出圧力により、前記中空糸膜モジュールの膜間差圧を求め、前記求めた膜間差圧に基づき、凝集剤槽より前記被処理水へ注入する凝集剤水溶液の注入率を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、膜分離装置の運転を停止することなく、ファウリング等の内圧式中空糸膜の膜面に付着する夾雑物を除去することが可能となる。
【０００９】
例えば、これにより、膜分離装置の稼働率を低減することなく膜分離性能を維持することが可能となる。
【００１０】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態である内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の全体構成図である。
【図２】膜間差圧と凝集剤注入率との関係図である。
【図３】図１に示す中空糸膜１本の縦断面図を示し、図３（ａ）は比較例として被処理水に凝集剤を添加しない場合を示し、図３（ｂ）は被処理水に凝集剤を添加する本実施形態におけるせん断応力のメカニズムの説明図である。
【図４】図１に示す内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置が適用される淡水化システムの全体構成図である。
【図５】図１に示す内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置が適用される下水処理システムの全体構成図である。
【図６】本発明の一実施例に係る実施例１の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の全体構成図である。
【図７】図６に示す膜分離装置の逆洗と凝集剤注入のタイミングチャート及び、膜間差圧の時間変化を示すグラフであり、図７（ａ）は、複数の逆洗期間の間で凝集剤を連続投入する場合を示し、図７（ｂ）は、複数の逆洗期間の間で凝集剤を間欠注入する場合を示す。
【図８】図６に示す膜分離装置の運転による膜間差圧（ＴＭＰ）の変化を示す図である。
【図９】図６に示す中空糸膜１本の縦断面図を示し、図９（ａ）は比較例として凝集剤を被処理水に添加することなく逆洗を行う場合を示し、図９（ｂ）は凝集剤を被処理水に添加し逆洗を行う実施例１におけるせん断応力のメカニズムの説明図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る実施例２の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の全体構成図である。
【図１１】図１０に示す中空糸膜１本の縦断面図を示し、図１１（ａ）は比較例として凝集剤を被処理水に添加することなくフラッシングを行う場合を示し、図１１（ｂ）は凝集剤を被処理水に添加しフラッシングを行う実施例２におけるせん断応力のメカニズムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書において、後述する海水、汽水あるいは下水等の原水及び、これら原水に対し前処理を施した後の水、更には、前処理後の水に対し中間段階の処理を施した水を、以下では被処理水と総称する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態である内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の全体構成図を示す。図１に示すように、本発明の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置１（以下、膜分離装置と称する）は、ハウジング２２内に複数の中空糸膜２１を束ねて収納する中空糸膜モジュール２、中空糸膜モジュール２へ被処理水を導入する注入ポート２３、中空糸膜モジュール２によりろ過されたろ過水を排出する第１の排出ポート２４、中空糸膜モジュール２により膜分離された濃縮水を排出する第２の排出ポート２５を備える。また、膜分離装置１は、凝集剤の水溶液を貯留する凝集剤槽４、凝集剤槽４に設置され凝集剤水溶液を攪拌する攪拌機９、凝集剤槽４に貯留される凝集剤水溶液を注入ポート２３へ注入し、被処理水に凝集剤を添加するための凝集剤注入ポンプ５を備える。ここで、凝集剤としては、無機系凝集剤である塩化第二鉄が望ましく、例えば、ポリアクリルアミド系凝集剤等の高分子凝集剤を用いても良い。また、攪拌機９は、凝集剤槽４内において、凝集剤を水に添加し攪拌することで所定の濃度の凝集剤水溶液を生成する。なお、予め異なる濃度の凝集剤水溶液をそれぞれ異なるタンクに貯留し凝集剤槽４を構成しても良い。
【００１４】
また、膜分離装置１は、注入ポート２３に設けられた第１の圧力計６、第１の排出ポート２４に設けられた第２の圧力計７、第２の排出ポート２５に設けられた弁８を備え、制御部３は、第１の圧力計６により測定される被処理水の流入圧力Ｐ１及び第２の圧力計７により測定されるろ過水の流出圧力Ｐ２により膜間差圧ＴＭＰ（Ｔｒａｎｓ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）として（Ｐ１−Ｐ２）を検出し、この膜間差圧に応じて攪拌機９及び凝集剤注入ポンプ５を制御する。これにより検出される膜間差圧に応じた所望の凝集剤（凝集剤水溶液）が注入ポート２３に注入され、被処理水へ凝集剤が添加される。
【００１５】
ここで、中空糸膜２１の素材としては、例えば、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル等の有機膜であり、ハウジング２２内に複数本束ねられる中空糸膜２１は、片側あるいは両端を樹脂等で固定または成形される。内圧式中空糸膜とは、中空糸膜２１の内側に被処理水を通流し、中空糸膜２１の内側から外側へと向かいろ過させる方式である。なお、制御部３により弁８を開状態とすることで、注入ポート２３より導入される被処理水の流れに対し直交する方向へろ過水を第１の排出ポート２４を介して流出させ、ろ過されなかった濃縮水を、被処理水の流れと平行に第２の排出ポート２５を介して流出させるクロスフローろ過方式を実現できる。一方、制御部３により弁８を閉状態とすることで、注入ポート２３より導入される被処理水の流れに対し直交する方向へろ過水を第１の排出ポート２４を介して流出させ、ろ過されなかった濃縮水を中空糸膜モジュール２内に残存させるデッドエンドろ過方式を実現できる。すなわち、本発明の膜分離装置１は、クロスフローろ過方式及びデッドエンドろ過方式のいずれにも対応できる構成となっている。以下、本明細書においては、クロスフローろ過方式を例に説明する。
【００１６】
また、本発明の膜分離装置１は、  限外ろ過膜（ＵＦ膜：Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ）あるいは、精密ろ過膜（ＭＦ膜：Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ）として用いられ、精密ろ過膜の孔径は、限外ろ過膜の孔径よりも大きい。膜分離装置１を運転すると、上述のとおり、中空糸膜２１の内側を通流する被処理水は、膜分離され、ろ過水は第１の排出ポート２４へ、濃縮水は第２の排出ポート２５へ流れる。従って、有機物等の夾雑物を含む被処理水が中空糸膜２１の内側から外側へとろ過される際に、夾雑物は、ろ過されることなく中空糸膜２１の内側膜面に付着し堆積する。この中空糸膜２１の膜面に堆積される夾雑物は、一般的にファウリングと呼ばれる。
【００１７】
ファウリングとは、運転時間の経過とともに膜性能が変化するときの一つであり、膜自身の変質ではなく、外的因子により生じた膜性能の低下で、その原因によっては洗浄により性能が回復するものをいう。そして、ファウリングには、バイオファウリングとスケーリングが含まれ、バイオファウリングは、微生物または微生物による分泌物の作用により膜面にバイオフィルムを形成して膜性能を低下するものをいい、スケーリングは、濃縮により難溶性物質が溶解度を越えて膜面上に析出するものをいう。膜面上に析出される難溶解性物質としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ等がある。本明細書では、これらを総称して夾雑物という。これら夾雑物が中空糸膜２１の膜面に堆積することにより、上述の膜間差圧は上昇し、中空糸膜モジュール２によるろ過性能は低下する。
【００１８】
図１に示す制御部３は、図示しない、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算対象のデータ及び／又は演算過程の途中のデータ等を記憶するＲＡＭ、外部記憶装置等のメモリと、ＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し、プログラムの実行により得られる演算結果をＲＡＭあるいは外部記憶装置へ格納するＣＰＵ等のプロセッサにより構成される。
【００１９】
図２に、膜間差圧と凝集剤注入率との関係を示す。図２では、横軸を凝集剤注入率（％）、縦軸を膜間差圧：ＴＭＰ（ｂａｒ）とし、その相関関係を示している。図２に示すように、中空糸膜モジュール２における膜間差圧が上昇するに従い、被処理水に注入すべき凝集剤（凝集剤水溶液）の注入率を増加させる必要がある。この図２に示す膜間差圧と凝集剤注入率との関係は、予め制御部３のメモリ（図示せず）に格納されている。
【００２０】
ここで、図１に示す膜分離装置１の運転方法について説明する。制御部３は、注入ポート２３に設けられた第１の圧力計６からの被処理水の流入圧力Ｐ１を取り込み、また、第１の排出ポート２４に設けられた第２の圧力計７からのろ過水の流出圧力Ｐ２を取り込む。制御部３は、被処理水の流入圧力Ｐ１及びろ過水の流出圧力Ｐ２の差分（Ｐ１−Ｐ２）を求めることで、中空糸膜モジュール２の膜間差圧（ＴＭＰ）を検出する。続いて、予めメモリに格納されている図２に示す膜間差圧（ＴＭＰ）と凝集剤注入率との関係を参照し、検出された中空糸膜モジュール２の膜間差圧に対応する凝集剤注入率を抽出する。
制御部３は、抽出された凝集剤注入率に対応する凝集剤水溶液を、攪拌機９及び凝集剤注入ポンプ５を制御し、凝集剤槽４より注入ポート２３へ注入する。なお、図１では、注入ポート２３及び第１の排出ポート２４に、それぞれ第１の圧力計６、第２の圧力計７を設ける構成としたがこれに限られない。例えば、注入ポート２３に接続され、その上流に位置する配管（図示せず）に第１の圧力計６を設け、第１の排出ポート２４に接続され、その下流に位置する配管（図示せず）に第２の圧力計７を設ける構成としても良い。また、同様に、凝集剤注入ポンプ５を介して被処理水へ凝集剤水溶液を添加する位置を、注入ポート２３に替えて、注入ポート５に接続され、その上流に位置する配管（図示せず）としても良い。
【００２１】
図３は、図１に示す中空糸膜１本の縦断面図を示し、図３（ａ）は比較例として被処理水に凝集剤を添加しない場合を示し、図３（ｂ）は被処理水に凝集剤を添加する本実施形態におけるせん断応力のメカニズムの説明図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）において、白抜き矢印は水の流れを示し、矢印はフロックの動きを示している。図３（ａ）に示すように、中空糸膜２１に流入する、夾雑物３２を含む被処理水は、被処理水の流れに直交する方向へと中空糸膜２１の内側膜面より外側へとろ過水が通流する（クロスフローろ過方式）。被処理水よりろ過水が膜分離された後の濃縮水は、被処理水の流れと平行に通流する。ろ過水が中空糸膜２１を内側より外側へ通流する（透過する）際、被処理水に含まれる夾雑物３２は、中空糸膜２１を透過できずに、中空糸膜２１の内側膜面に分散して付着し堆積する。
【００２２】
これに対し、図３（ｂ）に示す本実施形態による膜分離装置１では、上述のように、検出された膜間差圧に対応する凝集剤注入率にて凝集剤３１が被処理水に添加される。従って、中空糸膜２１に流入する被処理水中には、夾雑物３２の他に、凝集剤３１が含まれる。被処理水中の夾雑物３２は添加された凝集剤３１に捕捉されフロックを形成する。形成されたフロックを含む被処理水は、被処理水の流れに直交する方向へと中空糸膜２１の内側膜面より外側へとろ過水が通流する。これにより、形成されたフロックは、更に成長（他の夾雑物３２を捕捉）し、中空糸膜２１を透過できずに、中空糸膜２１の内側膜面に付着する。しかし、連続的に流入する被処理水に凝集剤３１が添加されていることから、中空糸膜２１の内側膜面に付着するフロックに対し、上流側より流入する被処理水と共に流れるフロックが衝突する（図３（ｂ）中、矢印で示す）。これにより、中空糸膜２１の内側膜面に付着していたフロックは膜面より剥離され、中空糸膜２１内を流れ第２の排出ポート２５より排出される、あるいは、中空糸膜２１の内側膜面に付着していた他のフロックに衝突し、当該フロックを膜面より剥離させる。このように、本発明の膜分離装置１では、凝集剤３１に夾雑物３２が捕捉され形成されるフロックによる、膜面に付着するフロックあるいは夾雑物３２へ作用するせん断応力を利用し、中空糸膜２１の内側膜面に分散して付着し堆積する夾雑物３２を除去することが可能となる。
【００２３】
次に、本発明の膜分離装置１を用いたシステムについて説明する。図４は、図１に示す内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置が適用される淡水化システムの全体構成図である。図４において、実線矢印は水の流れを示し、点線矢印は信号線を示している。淡水化システム（海水淡水化システム）２０は、被処理水の取水から下流に向かい順に、取水された原水（被処理水）を貯留する原水貯留槽１３、砂ろ過部１４、限外ろ過膜（ＵＦ膜：Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ）としての中空糸膜モジュール２、中間槽１５、逆浸透膜モジュール（以下、ＲＯ膜モジュール）１６、エネルギー回収装置１７、淡水貯留槽１８及び濃縮水貯留槽１９から構成されている。
【００２４】
原水貯留槽１３には、取水される被処理水としての海水又はかん水が貯留されている。
凝集剤槽４より凝集剤注入ポンプ５を介して適宜凝集剤が原水貯留槽１３に注入される。そして、原水貯留槽１３内において原水中に含まれる有機物等の不純物は注入された凝集剤に捕捉されフロックを形成する。フロックを含む原水は、ポンプにより砂ろ過部１４及び中空糸膜モジュール（限外ろ過膜）２にてフロック及び原水中に含まれる不純物をその孔径サイズに応じて膜分離し、膜分離された後の原水(被処理水)は、一旦中間槽１５に蓄えられる。凝集剤注入から中空糸膜モジュール２による膜分離までが前処理部を構成する。中空糸膜モジュール２の被処理水の流入側には第１の圧力計６、中空糸膜モジュール２の流出側には第２の圧力計７が設けられている。凝集剤注入ポンプ５により、上述のとおり凝集剤水溶液は、検出される膜間差圧に応じて中空糸膜モジュール２の被処理水の流入側に添加される。なお、ここでかん水とは、塩化ナトリウムなどの塩分を含んだ水をいい、海水との境界に存在する汽水もかん水に含まれ、また、過去に海水が閉じ込められてできた化石水、岩塩地帯の塩分を含んだ水など陸水にもかん水が存在する。また、前処理部に図示しないｐＨ調整剤を注入する機構を備えても良い。
【００２５】
中間槽１５に蓄えられた原水(被処理水)は加圧ポンプ２６により供給水２７としてＲＯ膜モジュール１６へ供給される。ＲＯ膜モジュール１６内のＲＯ膜エレメント（図示せず）により供給水２７は、高濃度の塩水である濃縮水２８とろ過水（淡水）２９に膜分離される。ろ過水２９は、ＲＯ膜モジュール１６より淡水貯留槽１８へ供給される。濃縮水２８はエネルギー回収装置１７を介して濃縮水貯留槽１９へ供給される。エネルギー回収装置１７にて回収されたエネルギーは加圧ポンプ２６の駆動源として使用される。ＲＯ膜モジュール１６内に収容されたＲＯ膜エレメントは、洗浄薬品注入ポンプ３４を介して洗浄薬品貯留槽３３から供給される洗浄薬品により所望の時期に洗浄される。
【００２６】
監視制御装置３５は、ＲＯ膜モジュール１６の状態を監視し、凝集剤注入ポンプ５、洗浄薬品注入ポンプ３４、加圧ポンプ２６を制御する。また、監視制御装置３３は、図１に示す制御部３の機能も備えており、第１の圧力計６により測定される被処理水の流入圧力Ｐ１及び、第２の圧力計７により測定されるろ過水の流出圧力Ｐ２に基づき膜間差圧を検出する。凝集剤注入ポンプ５を制御し、検出された膜間差圧に対応する凝集剤添加率の凝集剤水溶液を中空糸膜モジュール２の流入側に注入する。
【００２７】
図５は、図１に示す内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置が適用される下水処理システムの全体構成図である。下水処理システム４０は、生活廃水又は工業用排水等の下水（被処理水）を、微生物群である活性汚泥により処理する生物反応槽を介して処理するものである。図５に示すように、下水処理システム４０は、上流側より順に、最初沈殿池４１、嫌気槽４２、好気槽４３、最終沈殿池４４及び限外ろ過膜等の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置１から構成される。嫌気槽４２内には撹拌機９が設けられ、好気槽４３内には風量調整弁４６を介して好気槽散気管４５が設けられている。所定の設定値に基づき曝気風量制御部４７は曝気風量を演算し、風量調整弁４６を制御する。
【００２８】
ここで、曝気風量制御部４７は、例えば、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、外部記憶装置等の記憶装置を備えると共に、ＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算処理結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納するＣＰＵ等から構成される。
【００２９】
曝気風量制御部４７は、所定の設定値に基づいて、好気槽散気管４５より好気槽４３内に供給する曝気風量を制御する。曝気風量制御部２１は、好気槽４３内の活性汚泥に含まれる微生物による酸素消費が可能な酸素量となるよう曝気風量を供給する。
【００３０】
最終沈殿池４４は、好気槽４３より流入する被処理水から活性汚泥を沈降させ、上澄み液を分離し被処理水として膜分離装置１へ供給する。最初沈殿池４１及び最終沈殿池４４内には、底面に沈殿する活性汚泥を掻き寄せる汚泥掻寄機が設けられている。
【００３１】
汚泥掻寄機は、所定の間隔でチェーンに取り付けられた複数のフライト、水上部に設置された駆動装置により回転力が伝達される駆動軸の両端に設けられた駆動スプロケットホイール、駆動スプロケットホイールの下流側に配置された中間軸の両端に設けられた従動スプロケットホイール、この中間軸の両端に設けられた従動スプロケットホイールの下流側であって、沈殿池の底面付近に配置されたテール軸の両端に設けられた従動スプロケットホイール、沈殿池の底面付近であってテール軸の両端に設けられた従動スプロケットホイールの上流側に配置されたヘッド軸の両端に設けられた従動スプロケットホイールからなる。複数のフライトが所定間隔にて取り付けられたチェーンが、これら、駆動スプロケットホイール及び従動スプロケットホイールに２条平行に張架され、駆動装置により循環駆動される。フライトは、この２条平行に張架されたチェーンを渡るように所定間隔にて取り付けられた平板形状を有する。
【００３２】
そして、矢印の方向（下流側から上流側へ向かう方向）に沿ってチェーンが移動する際、チェーンに取り付けられたフライトにより、沈殿池の底面に沈殿する活性汚泥は汚泥ピット側に掻き寄せられる。汚泥掻寄機により汚泥ピット側に掻き寄せられた活性汚泥は、汚泥返送ポンプ４８により嫌気槽４２へ戻される。なお、膜分離装置１の動作については、上述と同様でありここでは省略する。
【００３３】
以上のとおり、本実施形態によれば、膜分離装置１の運転を停止することなく、ファウリング等の内圧式中空糸膜の膜面に付着する夾雑物を除去することが可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態では、膜分離装置１を構成する制御部３が、図２に示す膜間差圧と凝集剤注入率との関係を予め図示しないメモリに格納する構成を例に説明したが、これに限られず、例えば、以下のように構成しても良い。
【００３５】
横軸を膜間差圧：ＴＭＰ（ｂａｒ）、縦軸を凝集剤注入率（％）とし、ステップ状のグラフ（図示せず）として制御部３内のメモリ（図示せず）に記憶する。この場合、横軸の膜間差圧が、Ｐｔｈ１、Ｐｔｈ２、Ｐｔｈ３〜Ｐｔｈｎ（ｎは自然数）となる毎に、凝集剤注入率が、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３〜Ｒｎ（ｎは自然数）とステップ状に変化する関係となる。ここで説明を簡略化するため、ｎ＝３として説明する。メモリに予め格納される膜間差圧の大小関係は、Ｐｔｈ１＜Ｐｔｈ２＜Ｐｔｈ３にあり、Ｐｔｈ１は凝集剤注入率Ｒ１に、Ｐｔｈ２は凝集剤注入率Ｒ２に、Ｐｔｈ３は凝集剤注入率Ｒ３にそれぞれ対応する。すなわち、Ｐｔｈ１、Ｐｔｈ２及びＰｔｈ３は、膜間差圧の第１の閾値から第３の閾値となる。
【００３６】
この場合における制御部３の動作は、図１に示す第１の圧力計６により計測される流入圧力Ｐ１及び第２の圧力計７からのろ過水の流出圧力Ｐ２を取り込む。被処理水の流入圧力Ｐ１及びろ過水の流出圧力Ｐ２の差分（Ｐ１−Ｐ２）を求めることで、中空糸膜モジュール２の膜間差圧（ＴＭＰ）を検出する。次に、検出された膜間差圧（Ｐ１−Ｐ２）が以下の（１）から（３）のいずれの関係にあるか判定し、対応する凝集剤注入率を抽出する。
【００３７】
（１）Ｐｔｈ１≦（Ｐ１−Ｐ２）＜Ｐｔｈ２のとき、凝集剤注入率Ｒ１を抽出する。
【００３８】
（２）Ｐｔｈ２≦（Ｐ１−Ｐ２）＜Ｐｔｈ３のとき、凝集剤注入率Ｒ２を抽出する。
【００３９】
（３）Ｐｔｈ３≦（Ｐ１−Ｐ２）のとき、凝集剤注入率Ｒ３を抽出する。
すなわち、制御部３は、検出される中空糸膜モジュール２の膜間差圧と上記各閾値を比較し、対応する凝集剤中流率にて凝集剤注入ポンプ５を制御し、凝集剤水溶液を注入ポート２３又は注入ポート２３に接続される配管へ注入する。
【００４０】
以下、本発明の実施例について図面を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００４１】
図６は、本発明の一実施例に係る実施例１の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の全体構成図である。図１に示す構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。本実施例では、図１に示す膜分離装置１に、薬品を使用することなく中空糸膜モジュール２を洗浄するため、逆洗水を貯留する逆洗水槽１０及び逆洗水槽１０内の逆洗水を第１の排出ポート２４へ注入するための逆洗水注入ポンプ１１を新たに備える。また、図６に示さないが、薬品洗浄、すなわち、化学逆洗ＣＥＢ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｂａｃｋｗａｓｈ）を可能とする構成も備えている。
【００４２】
ここで、膜の洗浄には物理洗浄と薬品洗浄がある。物理洗浄である逆洗においては、逆洗水槽１０に貯留される逆洗水を逆洗水注入ポンプ１１により第１の排出ポート２４へ注入する。注入された逆洗水は、中空糸膜２１の外側より内側へ透過し、中空糸膜２１の内側膜面を洗浄する。また、化学逆洗ＣＥＢでは、薬品が上記逆洗水と同様に流れ中空糸膜２１の内側膜面を洗浄する。
【００４３】
なお、図６に示す弁８を開状態あるいは閉状態とすることで、図１にて説明したように、本実施例の膜分離装置１は、クロスフローろ過方式及びデッドエンドろ過方式のいずれにも対応できる。
【００４４】
以下に、本実施例の膜分離装置１の動作について、図７を用いて説明する。図７は、図６に示す膜分離装置１の通常ろ過、逆洗及び凝集剤注入のタイミングチャート及び、中空糸モジュール２における膜間差圧の時間変化を示すグラフであり、図７（ａ）は複数の逆洗期間の間で凝集剤を連続投入する場合を示し、図７（ｂ）は、複数の逆洗期間の間で凝集剤を間欠注入する場合を示している。
【００４５】
図７（ａ）では、通常ろ過期間において、膜分離装置１を構成する制御部３は、上述のとおり、メモリに格納される図２に示す膜間差圧と凝集剤注入率との関係に基づいて、あるいは、上述の予め設定される複数の膜間差圧の閾値と検出される膜間差圧（Ｐ１−Ｐ２）との比較に基づき、対応する凝集剤注入率にて注入ポート２３又は注入ポート２３に接続される配管へ凝集剤水溶液を注入する。従って、通常ろ過期間において、中空糸膜２１に流入する被処理水に含まれる夾雑物３２は、図３（ｂ）にて説明したように、凝集剤３１に夾雑物３２が捕捉されることでフロックが形成され、成長したフロックの衝突によるせん断応力により中空糸膜２１の内側膜面に付着するフロック及び夾雑物３１は除去される。しかしながら、膜間差圧の時間変化のグラフに示すように、フロックの衝突によるせん断応力の作用を受けずに中空糸膜２１の内側膜面に残存する夾雑物３１は、時間の経過と共に徐々に増加する。その結果、通常ろ過期間において、中空糸膜モジュール２の膜間差圧は徐々に上昇する。次に、通常ろ過及び凝集剤注入を停止すると共に、逆洗を実行する。逆洗処理における中空糸膜２１の内側膜面に付着する夾雑物３２の除去のメカニズムについては、その詳細は後述する。逆洗時、逆洗水槽１０に貯留される逆洗水は逆洗水注入ポンプ１１により第１の排出ポート２４へ注入される。注入された逆洗水は、中空糸膜２１の外側より内側へ透過する際に、内側膜面に付着する夾雑物３２を膜面より剥離し除去する。その結果、中空糸膜モジュール２の膜間差圧の時間変化のグラフに点線で示されるように、膜間差圧は急激に低下する。続いて、逆洗を停止すると共に、再び、通常ろ過及び凝集剤注入を開始する。このように、複数の逆洗期間の間隔内で、通常ろ過と凝集剤注入を連続的に行うことにより、ろ過性能の維持と膜分離装置１の効率的な運転が可能となる。但し、図７（ａ）に示す膜分離装置１の運転方法では、消費する凝集剤３１の量は増大する。
【００４６】
これに対し、図７（ｂ）に示す膜分離装置１の運転方法では、最初の通常ろ過期間では凝集剤を注入せず、そのため、膜間差圧の時間変化は、図７（ａ）に比較し急勾配となる。
その後、第１の逆洗期間により、膜間差圧は点線で示されるように急激に低下する。その後、凝集剤を注入することなく第２の通常ろ過を行うことで、膜間差圧の時間変化は、図７（ａ）に比較し急勾配となる。その後、第２の逆洗により点線で示すように膜間差圧は急激に低下するものの、図７（ａ）に一点鎖線で示す最終的な膜間差圧の時間変化と比較し、差圧上昇量の増加が検知される。すなわち、制御部３は、この差圧上昇量の閾値をメモリに予め記憶することで、検出される膜間差圧（Ｐ１−Ｐ２）と閾値を比較し、閾値より大となる場合、第２の逆洗終了後の通常ろ過期間に凝集剤の注入を行う。注入ポート２３又は注入ポート２３に接続される配管へ注入する凝集剤注入率は、上述の図２に示す関係あるいは、上述の予め設定される複数の膜間差圧の閾値と検出される膜間差圧（Ｐ１−Ｐ２）との比較に基づき、決定される。これにより第３の逆洗終了時、膜間差圧は急激に低下し、図７（ａ）に一点鎖線で示される膜間差圧の最終的な時間変化と同様となる。このように、第１と第２の逆洗期間の間では凝集剤を注入することなく、第２と第３の逆洗期間の間で凝集剤を注入する、換言すれば、複数の逆洗期間の間で凝集剤を間欠注入する。これにより、図７（ａ）の場合と比較し、ろ過性能の維持と膜分離装置１の効率的な運転を凝集剤の使用量を低減しつつ実現することができる。
【００４７】
次に、本実施例の膜分離装置１（内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置）を、ある海水（被処理水）に対して運転した結果を説明する。まず、表１にその時の運転条件を示す。
【００４８】
【表１】
2016043279.tif 000003
【００４９】
表１に示すように、運転条件として、各「期間」（１）〜（９）に示す日付及び時間帯、注入ポート２３より流入する被処理水の流束である「ＦＬＵＸ」、凝集剤注入率に相当する水１Ｌあたりの凝集剤量である「凝集剤」、逆洗時において第１の排出ポート２４へ流入する逆洗水の流束である「逆洗ＦＬＵＸ」、逆洗時間である「時間」及び「逆洗頻度」を設定し、水温２５℃の比較的清浄な被処理水を用いた。表１に示すように、いずれの期間においても「ＦＬＵＸ」は、１.６ｍ／ｄで一定とした。なお、注入ポート２３より流入する被処理水の流束「ＦＬＵＸ」の単位ｍ／ｄは、（ｍ３／ｍ２）／ｈｒを示し、１時間あたりの単位膜面積を透過する被処理水の流量を意味する。また、「逆洗ＦＬＵＸ」も、５.９ｍ／ｄで一定とした。逆洗時間はいずれも３０ｓｅｃとし、「逆洗頻度」は、期間（１）及び（２）で１回／２０ｍｉｎ、期間（３）〜（８）で１回／３０ｍｉｎ、期間（９）で１回／４５ｍｉｎとした。また、凝集剤として塩化第二鉄を用いた。
【００５０】
図８に、上記運転条件によって得られた膜間差圧（ＴＭＰ）と、被処理水の濁度Ｔｕｒｂ（ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ）の時間変化を示す。左縦軸は中空糸膜モジュール２の膜間差圧（ＴＭＰ）を示し、右縦軸は被処理水の濁度Ｔｕｒｂを示し、横軸は時刻を示している。膜分離装置１に流入する被処理水の濁度Ｔｕｒｂは最大でも３ＮＴＵ以下であり比較的清浄である。
【００５１】
図８に示すように  期間（５）では、定期的な逆洗水による逆洗により、膜間差圧はほぼ一定の値を示し、期間（６）では、被処理水への凝集剤水溶液を注入することなく、化学洗浄ＣＥＢを実行することにより、中空糸膜２１の内側膜面に付着する夾雑物３２を含むフロックは洗い流され、ＣＥＢ実行直後は、一時的に膜間差圧は急激に低下する。しかしその後、矢印に示すように、膜間差圧は上昇し、期間（７）（凝集剤濃度１．２５ｍｇ/Ｌ）においても上昇し、期間（８）（凝集剤濃度２.００ｍｇ/Ｌ）において、逆洗水による逆洗により膜間差圧は急激に低下しその後安定した。
【００５２】
特に、期間（５）から期間（６）への移行により、中空糸膜モジュール２内を通流する被処理水への凝集剤水溶液の注入が停止されたことにより、期間（６）において膜間差圧が急激に上昇し、ＣＥＢにより中空糸膜２１の内側膜面は一旦清浄化されるものの、期間（６）においては、被処理水に凝集剤水溶液の注入を停止していることから凝集剤３１による被処理水中の夾雑物３２の捕捉は行われず、中空糸膜の内側膜面に夾雑物３２が堆積することにより、膜間差圧が上昇したものと考えられる。その後、期間（７）において濃度１．２５ｍ/Ｌの凝集剤水溶液を被処理水に注入し、１回／３０ｍｉｎの頻度で逆洗水による逆洗を行うものの、凝集剤濃度が低いため、フロックが小さく下記に示すメカニズムにおける剥離効果は大きくない。そのため、夾雑物３２の蓄積速度が除去量を上回ったため、膜間差圧が上昇したと考えられる。その後、期間（８）では夾雑物３２が凝集剤３１に捕捉され形成されるフロックが十分に成長し、逆洗水による逆洗により、中空糸膜２１の内側膜面に堆積するフロックが剥離され、膜間差圧が急激に低下する結果が得られた。
【００５３】
ここで、凝集剤３１による膜面せん断応力と膜面に付着する夾雑物３２の除去のメカニズムについて説明する。図９は、図６に示す中空糸膜１本の縦断面図を示し、図９（ａ）は比較例として凝集剤を被処理水に添加することなく逆洗を行う場合を示し、図９（ｂ）は凝集剤を被処理水に添加し逆洗を行う実施例１におけるせん断応力のメカニズムの説明図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、白抜き矢印が逆洗水による逆洗時の水の流れを示している。
【００５４】
図９（ａ）では、被処理水に凝集剤水溶液を注入することなく膜分離を所定期間実行（通常ろ過）し、その後、逆洗水による逆洗を実行した状態を示している。中空糸膜２１の内側膜面には夾雑物３２が分散した状態で付着する。逆洗時、中空糸膜２１の外側より内側へ透過する逆洗水の流束により発生する、中空糸膜２１の内側膜面内におけるせん断応力は小さく、中空糸膜２１の内側膜面に付着する夾雑物３２を剥離し除去するまでの作用は得られない。
【００５５】
これに対し、本実施例では、上述のとおり検出される膜間差圧（Ｐ１−Ｐ２）に応じた凝集剤注入率にて、凝集剤水溶液を被処理水に注入し所定期間膜分離を実行（通常ろ過）した後、逆洗水による逆洗を実行した状態を、図９（ｂ）に示している。図９（ｂ）に示すように、凝集剤３１に被処理水中の夾雑物３２が捕捉されフロックが形成され、成長後のフロックが中空糸膜２１の内側膜面に堆積している。この状態で、逆洗時、中空糸膜２１の外側より内側へ透過する逆洗水の流束により、中空糸膜２１の内側膜面に付着する成長後のフロックは膜面より剥離される。その後、剥離後のフロックが逆洗水と共に中空糸膜２１内を通流することにより、せん断応力は増大し、中空糸膜２１の内側膜面に付着する他のフロックを膜面より剥離するよう作用する。これにより、夾雑物３２を含むフロックが膜面より効率的に除去される。
【００５６】
図２に示す膜間差圧と凝集剤注入率との関係に基づいて、あるいは、上述の予め設定される複数の膜間差圧の閾値と検出される膜間差圧（Ｐ１−Ｐ２）との比較に基づき、対応する凝集剤注入率にて注入ポート２３又は注入ポート２３に接続される配管へ、凝集剤水溶液が注入されるため、例えば、最大膜間差圧に対応する濃度の凝集剤水溶液を、その濃度を固定（一定濃度）し被処理水に添加する場合に比べ、凝集剤の使用量を低減することが可能となる。
【００５７】
すなわち、本実施例によれば、内圧式中空糸膜の膜面に付着する夾雑物の除去を、凝集剤の使用量を低減しつつ実現することが可能となる。
【実施例２】
【００５８】
図１０は、本発明の他の実施例に係る実施例２の内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置の全体構成図である。図１に示す構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。実施例１では、図１に示す膜分離装置１に、逆洗水槽１０及びの逆洗水注入ポンプ１１を新たに設ける構成とした。これに対し、本実施例では、図１に示す膜分離装置１に、薬品を使用することなく中空糸膜モジュール２を洗浄するため、注入ポート２３又は注入ポート２３に接続される配管に高圧ポンプ１２を設けた点が異なる。
【００５９】
図１０に示す膜分離装置１では、図２に示す膜間差圧と凝集剤注入率との関係に基づいて、あるいは、上述の予め設定される複数の膜間差圧の閾値と検出される膜間差圧（Ｐ１−Ｐ２）との比較に基づき、対応する凝集剤注入率にて注入ポート２３又は注入ポート２３に接続される配管へ、凝集剤水溶液が注入される。所定期間膜分離を実行（通常ろ過）した後、高圧ポンプ１２を起動しフラッシングを行う。ここで、フラッシングとは、物理洗浄の一種であり、被処理水を中空糸膜モジュール２内に高流速で流すことにより、中空糸膜２１の内側膜面に付着する夾雑物３２を除去する方法である。
【００６０】
図１１に、図１０に示す中空糸膜１本の縦断面図を示し、図１１（ａ）は比較例として凝集剤を被処理水に添加することなくフラッシングを行う場合を示し、図１１（ｂ）は凝集剤を被処理水に添加しフラッシングを行う実施例２におけるせん断応力のメカニズムの説明図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、白抜き矢印のうち幅広の矢印がフラッシング時における被処理水の流れを示し、幅狭の矢印がろ過水の流れを示している。
【００６１】
図１１（ａ）では、被処理水に凝集剤水溶液を注入することなく膜分離を所定期間実行（通常ろ過）し、その後、フラッシングを実行した状態を示している。中空糸膜２１の内側膜面には夾雑物３２が分散した状態で付着する。フラッシング時、通常ろ過時における被処理水の流速よりも高流速にて中空糸膜２１内を被処理水が通流する。しかし、このフラッシングによる被処理水の流れにより発生するせん断応力は小さく、中空糸膜２１の内側膜面に付着する夾雑物３２を剥離し除去するまでの作用は得られない。
【００６２】
これに対し、本実施例では、上述のとおり検出される膜間差圧（Ｐ１−Ｐ２）に応じた凝集剤注入率にて、凝集剤水溶液を被処理水に注入し所定期間膜分離を実行（通常ろ過）した後、フラッシングを実行した状態を図１１（ｂ）に示している。図９（ｂ）に示すように、凝集剤３１に被処理水中の夾雑物３２が捕捉されフロックが形成され、成長後のフロックが中空糸膜２１の内側膜面に堆積している。この状態で、中空糸膜２１内を高流速にて被処理水が通流することにより、中空糸膜２１内のフロックは加速され、中空糸衝突により膜２１の内側膜面に付着するフロックに上流側より衝突する（図１１（ｂ）中、矢印でしめす）。これにより、中空糸膜２１の内側膜面に付着していたフロックは膜面より剥離され、中空糸膜２１内を流れ第２の排出ポート２５より排出される、あるいは、中空糸膜２１の内側膜面に付着していた他のフロックに衝突し、当該フロックを膜面より剥離させる。このように、本実施例の膜分離装置１では、被処理水と共にフロックが、中空糸膜２１内を高流速で通流することでせん断力が増大し、中空糸膜２１の内側膜面に付着する他のフロックを膜面より剥離するよう作用する。これにより、比較例に比べ、夾雑物３２を中空糸膜２１の内側膜面より効率的に除去することが可能となる。
【００６３】
本実施例によれば、逆洗水による逆洗を行う実施例１に比較し、フロックの膜面からの剥離効率が小となる分、せん断応力は低下するものの、膜分離（膜分離装置１の運転）の継続性は損なわれず、実施例１に比べ膜分離装置の運転効率は更に向上する。
【００６４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。  
【符号の説明】
【００６５】
１・・・内圧式中空糸膜を用いた膜分離装置（膜分離装置）
２・・・中空糸膜モジュール
３・・・制御部
４・・・凝集剤槽
５・・・凝集剤注入ポンプ
６・・・第１の圧力計
７・・・第２の圧力計
８・・・弁
９・・・攪拌機
１０・・・逆洗水槽
１１・・・逆洗水注入ポンプ
１２・・・高圧ポンプ
１３・・・原水貯留槽
１４・・・砂ろ過
１５・・・中間槽
１６・・・逆浸透膜モジュール（ＲＯ膜モジュール）
１７・・・エネルギー回収装置
１８・・・淡水貯留槽
１９・・・濃縮水貯留槽
２０・・・淡水化システム（海水淡水化システム）
２１・・・中空糸膜
２２・・・ハウジング
２３・・・注入ポート
２４・・・第１の排出ポート
２５・・・第２の排出ポート
２６・・・加圧ポンプ
２７・・・供給水
２８・・・濃縮水
２９・・・ろ過水
３１・・・凝集剤
３２・・・夾雑物
３３・・・洗浄薬品貯留槽
３４・・・洗浄薬品注入ポンプ
３５・・・監視制御装置
４０・・・下水処理システム
４１・・・最初沈殿池
４２・・・嫌気槽
４３・・・好気槽
４４・・・最終沈殿池
４５・・・好気槽散気管
４６・・・風量調整弁
４７・・・曝気風量制御部
４８・・・汚泥返送ポンプ
【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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