(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過ユニットを複数段備えてなる膜濾過装置であって、前段の濾過ユニットの濃縮水を後段の濾過ユニットへ原水として導く連結配管が設けられた膜濾過装置であって、
各濾過ユニットは、筒状の耐圧容器と、該耐圧容器内に同軸的に収容されたスパイラル型膜モジュールとを備えてなる膜濾過装置において、
各濾過ユニットが軸心線方向を上下方向にして配置されており、
該前段及び後段の濾過ユニットの上方及び下方のいずれか一方から、該濾過ユニットの膜モジュールの原水側に気体を導入させて各濾過ユニットからの剥離汚染物を上下方向に移動させるための膜モジュール洗浄用の気体供給管と、上下方向に移動した剥離汚染物を各濾過ユニットの膜モジュールの原水側から系外へ排出させる洗浄廃流体排出用配管とを有することを特徴とする膜濾過装置。
【請求項２】
請求項１において、前段の濾過ユニットと後段の濾過ユニットとは通水方向が上下逆となっており、
前記連結配管は、前段の濾過ユニットと後段の濾過ユニットの上端同士又は下端同士を連結しており、
該連結配管に膜モジュール気体洗浄用の前記気体供給管が接続されており、
各段の濾過ユニットの該連結配管が連結された端部と反対側から洗浄廃流体を排出させる前記洗浄廃流体排出用配管が設けられていることを特徴とする膜濾過装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記洗浄廃流体排出用配管として、
該前段の濾過ユニットへの原水導入用の配管に接続された廃流体排出管と、
該後段の濾過ユニットからの濃縮水排出管に接続された廃流体排出管とを備えてなることを特徴とする膜濾過装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、各段につき１個又は並列に接続された複数の濾過ユニットが配置されていることを特徴とする膜濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密濾過装置、限外濾過装置、ナノ濾過装置、逆浸透膜分離装置などの膜濾過装置（膜分離装置）に係り、特に筒状の耐圧容器内にスパイラル型膜モジュールを配置した膜濾過装置に関する。さらに詳しくは、気体による逆洗手段を備えた膜濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４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る。
【０００３】
集水管１の外周の複数の袋状の分離膜２が原水流路形成用のメッシュスペーサ３を介して巻回されている。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
この膜モジュールは耐圧容器内に収容され、ブラインシール８が耐圧容器の内周面に水密的に接触する。
【０００７】
耐圧容器の前端側から導入された原水は、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、メッシュスペーサ３に沿ってそのまま巻回体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、流路材４に沿って流れて集水管１内に流入し、該集水管１の後端側から耐圧容器外に取り出される。
【０００８】
このような膜モジュールにあっては、通水運転時間の経過と共にスペーサ３や膜面等にＳＳ成分が付着したり微生物が繁殖してくるので、定期的に又は随時に水フラッシング、薬液洗浄、空気逆洗等が施される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
スパイラル型膜モジュールを多段に設置し、第１段（又は前段側）膜モジュールからの濃縮水を第２段（又は後段側）膜モジュールの原水として利用し、水の利用率を高めるようにした膜濾過装置において、上記の空気逆洗を施した場合、後段側の膜モジュールから剥離して流出したＳＳ成分、微生物等が、前段側の膜モジュールのスペーサに絡まってしまう。
【００１０】
本発明は、このようなスパイラル型膜モジュールを多段に備えた膜濾過装置において、気体による洗浄を効率よく行うことを可能とすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の膜濾過装置は、濾過ユニットを複数段備えてなる膜濾過装置であって、前段の濾過ユニットの濃縮水を後段の濾過ユニットへ原水として導く連結配管が設けられた膜濾過装置であって、各濾過ユニットは、筒状の耐圧容器と、該耐圧容器内に同軸的に収容されたスパイラル型膜モジュールとを備えてなる膜濾過装置において、各濾過ユニットが軸心線方向を上下方向にして配置されており、該前段及び後段の濾過ユニットの上方及び下方のいずれか一方から、該濾過ユニットの膜モジュールの原水側に気体を導入させて各濾過ユニットからの剥離汚染物を上下方向に移動させるための膜モジュール洗浄用の気体供給管と、上下方向に移動した剥離汚染物を各濾過ユニットの膜モジュールの原水側から系外へ排出させる洗浄廃流体排出用配管とを有することを特徴とするものである。
本発明の一態様は、前段の濾過ユニットと後段の濾過ユニットとは通水方向が上下逆となっており、前記連結配管は、前段の濾過ユニットと後段の濾過ユニットの上端同士又は下端同士を連結しており、該連結配管に膜モジュール気体洗浄用の前記気体供給管が接続されており、各段の濾過ユニットの該連結配管が連結された端部と反対側から洗浄廃流体を排出させる前記洗浄廃流体排出用配管が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
かかる本発明の膜濾過装置にあっては、気体供給管から連結配管を介して気体を各段の濾過ユニットに供給し、各濾過ユニットを気体で洗浄する。この洗浄廃流体は、各濾過ユニットから排出される。後段の濾過ユニットの洗浄廃流体が前段の濾過ユニットに流入することはない。
【００１３】
本発明は、洗浄廃流体を排出させる手段として、前段の濾過ユニットへの原水導入用の配管に接続された廃流体排出管と、後段の濾過ユニットからの濃縮水排出管に接続された廃流体排出管とを設けることが好ましい。
【００１４】
本発明では、各段のいずれも１個の濾過ユニットのみから成るものであってもよく、並列接続された複数の濾過ユニットより成るものであってもよい。
【００１５】
本発明では、各段の濾過ユニットの膜モジュールは、互いに同一のものであってもよく、異なるものであってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１，２，３はそれぞれ本発明の実施の形態に係る膜濾過装置の系統図である。
【００１７】
図１に示す膜濾過装置は、第１段濾過ユニット１０と、第２段濾過ユニット２０とを２段に備え、該第１段濾過ユニット１０からの濃縮水を連結配管５にて第２段濾過ユニット２０の原水として利用するよう構成したものである。
【００１８】
各濾過ユニット１０，２０は、スパイラル型膜モジュール１１，２１を円筒状の耐圧容器１２，２２内に同軸的に収容したものである。各スパイラル型膜モジュール１１，２１は、集水管１３，２３の外周に分離膜を巻回した前記図４の構成のものである。この膜モジュール１１，２１の外周にはそれぞれブラインシール１４，２４が設けられている。
【００１９】
これらの濾過ユニット１０，２０は、膜モジュール１１，２１の軸心線方向が上下方向となるように配置されている。図１にあっては、集水管１３，２３の透過水取出口がユニット１０，２０の上端側となるように配置されている。
【００２０】
原水は、原水ポンプ１及び原水供給用の配管２を介して第１段濾過ユニット１０の下端に導入され、膜モジュール１１において膜分離処理を受ける。透過水は集水管１３内に流入し、透過水取出用の配管３，４を介して取り出される。
【００２１】
濃縮水は、濾過ユニット１０，２０の上部同士を連結している連結配管５を介して第２段濾過ユニット２０の上端側に導入される。そして、膜分離処理を受け、透過水は集水管２３から透過水取出用の配管６及び前記透過水取出用配管４を介して取り出される。濃縮水は、濾過ユニット２０の下端に接続された濃縮水取出用配管７から排出される。
【００２２】
前記連結配管５に対しては、洗浄流体供給用の配管３０が接続されている。この配管３０に対しては、開閉弁３２を有した空気供給用配管３１と、開閉弁３４を有した洗浄水供給用の配管３３と、開閉弁３６を有した洗浄薬液供給用の配管３５とが接続されている。
【００２３】
原水導入用の配管２からは、洗浄廃流体を排出するための配管４０が分岐し、該配管４０に開閉弁４１が設けられている。また、第２段濾過ユニット２０からの濃縮水排出用配管７からは、開閉弁４３を有した洗浄廃流体排出用の配管４２が分岐している。
【００２４】
濾過ユニット１０，２０に所定時間通水して膜分離処理を行った後、開閉弁３２，３４，３６のいずれか１又は２以上を開いて、空気、洗浄水、洗浄薬液の１又は２以上を濾過ユニット１０，２０に供給する。また、開閉弁４１，４３を開く。これにより、洗浄廃流体が配管４０，４２を介して流出する。なお、空気を洗浄流体としてユニット１０，２０に導入した場合、ユニット１０，２０内とりわけ膜モジュール１１，２１内に保有されている水を配管４０，４２へ押し出すことができる。
【００２５】
膜モジュール１１，２１の汚染が主として粘土シルトによる汚染である場合には、図１の通り上方から空気を導入する構成が好適である。この空気の導入により、保有水と空気が接触する界面にて大きな剪断力が作用し、汚染物を膜面から効果的に剥離させることができる。これは、水の乱流促進による。
【００２６】
この濾過ユニット１０，２０では、排水が鉛直下向き方向に流れるため、膜モジュール１１，２１のスペーサの間隙を通って、剥離汚染物が鉛直下方向に移動し、配管４０，４２から効率的に排出される。また、ネット状スペーサに、剥離汚染物が一旦捕捉されても、下方向への空気流れに同伴して排出される。
【００２７】
この空気による膜モジュール１１，２１の洗浄を行うときに、空気に洗浄薬液を添加することにより、薬剤混合ミスト等を濾過ユニット１０，２０内に供給し、効果的な洗浄を行うことが可能である。
【００２８】
また、空気の代わりに洗浄水を濾過ユニット１０，２０に供給したり、空気と洗浄水を濾過ユニット１０，２０に供給して気液混合状態で洗浄したり、或いは洗浄水と洗浄薬液を供給して膜モジュール１１，２１を洗浄する等の種々のパターンによる洗浄が可能である。
【００２９】
図２は第１段濾過ユニット１０の上端側から原水を導入し、第１段濾過ユニット１０からの濃縮水を第２段濾過ユニット２０の下端側から該第２段濾過ユニットの原水として導入するよう構成した実施の形態に係る膜濾過装置を示している。図示の通り、連結配管５は、濾過ユニット１０，２０の下端同士を連結している。
【００３０】
図１と同様に、原水は原水ポンプ１、原水導入用の配管２から第１段濾過ユニット１０内に供給され、透過水が配管３，４を介して取り出される。濃縮水は、連結配管５から第２段濾過ユニット２０の下端に導入され、膜モジュール２１によって膜分離処理を受ける。
【００３１】
透過水は、透過水取出用の配管６，４を介して取り出され、濃縮水は配管７を介して取り出される。
【００３２】
図１と同様に、連結配管５に対して洗浄流体供給用の配管３０が接続され、この配管３０に対しそれぞれ空気供給用の配管３１、洗浄水供給用の配管３３、洗浄薬液供給用の配管３５が接続されている。
【００３３】
また、原水導入用の配管２に洗浄廃流体排出用の配管４０が接続され、濃縮水排出用の配管７には洗浄廃流体排出用の配管４２が接続されている。図２のその他の構成は図１と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
【００３４】
この図２の膜濾過装置においても、図１と同様に膜分離処理と、膜モジュール１１，２１の洗浄を行うことができる。この図２のように濾過ユニット１０，２０に対し下側から空気を導入する構成は、膜モジュールの汚染が主として微生物による場合に採用するのに好適である。
【００３５】
なお、図１，２及び次に説明する図３においては、透過水を各濾過ユニット１０，２０の上端側から取り出すようにしているが、下端側から取り出すようにしても良い。
【００３６】
図１，２では、第１段及び第２段にそれぞれ１個の濾過ユニットを配置しているが、図３に示すように複数個の濾過ユニットを並列配置しても良い。
【００３７】
図３の膜濾過装置にあっては、第１段濾過ユニットとして、１０ａ，１０ｂ，１０ｃのように３個の濾過ユニットが並列設置され、第２段濾過ユニットとして２０ａ，２０ｂの通り、２個の濾過ユニットが並列設置されている。
【００３８】
原水導入用の配管２は、それぞれ配管２ａ，２ｂ，２ｃに分岐して濾過ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃに接続されている。各濾過ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃの透過水は、それぞれ透過水取出用の配管３ａ，３ｂ，３ｃを介して配管３，４に流入し、取り出される。
【００３９】
第１段濾過ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃの濃縮水は、それぞれ濃縮水取出用の配管５ａ，５ｂ，５ｃを介して連結配管５に流入し、さらにそれから分岐した配管５Ａ，５Ｂを介して第２段濾過ユニット２０ａ，２０ｂの下端側に原水として導入される。第２段濾過ユニット２０ａ，２０ｂの透過水は、配管６ａ，６ｂから透過水取出用配管６及び前記配管４を介して取り出される。
【００４０】
連結配管５には洗浄流体供給用の配管３０が接続され、原水導入用の配管２には洗浄廃流体排出用の配管４０が接続され、濃縮用取出用の配管７には洗浄廃流体排出用の配管４２が接続されている。図３のその他の構成は図２と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
【００４１】
図３にあっては、図２と同様に原水を第１段濾過ユニットを下向きに流通させ、第２段濾過ユニットで上向きに流通させているが、図１のようにこの通水方向を逆とするように構成できることは明らかである。
【００４２】
図３では第１段に３個のユニットが配置され、第２段に２個のユニットが配置されているが、この配置個数は図示以外でも良いことは明らかである。
【００４３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、濾過ユニットを２段に接続し、前段側の濾過ユニットの濃縮水を後段側の濾過ユニットに原水として導入するようにした膜濾過装置において、各濾過ユニットの洗浄をきわめて効率良く行うことができる。この場合、後段側の濾過ユニットからの洗浄廃流体が前段側の濾過ユニットに導入されることなく装置外に排出されるので、前段側の濾過ユニットが汚染されることがない。なお、本発明にあっては、洗浄時に空気等の気体を上方または下方から導入することにより剥離汚染物を上下方向に移動させて系外に効率良く排出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る膜濾過装置の系統図である。
【図２】別の実施の形態に係る膜濾過装置の系統図である。
【図３】異なる実施の形態に係る膜濾過装置の系統図である。
【図４】スパイラル型膜モジュールの構成図である。
【符号の説明】
１  原水ポンプ
２  原水導入用配管
３，４，６  透過水取出用配管
５  連結配管
７  濃縮水排出用配管
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  第１段濾過ユニット
２０，２０ａ，２０ｂ  第２段濾過ユニット
１１，２１  スパイラル型膜モジュール
１２，２２  耐圧容器
１３，２３  集水管
１４，２４  ブラインシール
３０  洗浄流体供給用配管
４０，４２  洗浄廃流体排出用配管
【図１】
0004360001.tif 000002
【図２】
0004360001.tif 000003
【図３】
0004360001.tif 000004
【図４】
0004360001.tif 000005