(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
総合生活排水を浄化して浄化液を得るための浄化槽であって、
前記総合生活排水を貯留するための容器と、
前記総合生活排水のろ過機能を有する管状ろ過膜の複数本を含む管状ろ過膜群が前記浄化液の排出口を有する筒状の収納容器内に収容されかつその両端部で保持された、前記管状ろ過膜が上下方向に開口するよう前記容器内に配置されたろ過膜モジュールと、
前記容器内において前記ろ過膜モジュールの下方に配置された、前記ろ過膜モジュールに向けて空気泡を供給するための空気泡供給装置と、
前記排出口から延びかつ前記浄化液を前記容器の外部に排出するための浄化液排出経路とを備え、
前記容器は、前記総合生活排水の浄化工程において、前記ろ過膜モジュールの全体が前記総合生活排水中に浸漬された状態と、前記ろ過膜モジュールの一部が前記総合生活排水から露出した状態との間で、前記総合生活排水の水位の変動を可能にした、
浄化槽。
【請求項２】
前記容器は、前記総合生活排水を嫌気性活性汚泥を用いて浄化処理するための予備ろ過槽と、前記予備ろ過槽で浄化処理された前記総合生活排水を好気性活性汚泥を用いてさらに浄化処理するための曝気槽とに区画されており、前記ろ過膜モジュールは前記曝気槽内に配置されている、請求項１に記載の浄化槽。
【請求項３】
前記管状ろ過膜の内径が３〜１５ｍｍである、請求項１または２に記載の浄化槽。
【請求項４】
前記空気泡供給装置は、前記管状ろ過膜の内径以上の大きさの前記空気泡を前記ろ過膜モジュールに向けて供給可能に設定されている、請求項１、２または３に記載の浄化槽。
【請求項５】
前記浄化液排出経路内の前記浄化液を前記排出口を通じて前記収納容器内に加圧しながら逆流させるための逆洗装置をさらに備えている、請求項１、２、３または４に記載の浄化槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄化槽、特に、総合生活排水を浄化して浄化液を得るための浄化槽に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
近年、膜モジュールを被処理液に浸漬し、空気泡の浮力を利用しながらろ過するクロスフローろ過方式（例えば、特開昭６１−１２９０９４号公報参照。このろ過方式を浸漬型膜ろ過法と通称し、これに使用する膜モジュールを浸漬型膜モジュールと通称している）が、高汚濁液の省エネルギー精密ろ過方式として多方面で利用されるようになっている。この分野では、中空糸膜モジュールと平膜モジュールが専ら使用されており（例えば、財団法人日本環境整備教育センター「膜処理方を導入した小型生活排水処理装置の実用化に関する研究報告書、平成４〜平成７年度」参照）、管状のろ過膜を用いた管状ろ過膜モジュールに関しては、貯槽から被処理液を外部に取り出し、特別な構造の配管と膜モジュールを用いて浸漬型膜ろ過を行なう、特殊な利用形態に関する出願（特開平９−４７６３９号公報、特開平９−９９２２３号公報）が見られるものの、中空糸膜モジュールや平膜モジュールとの性能比較に関する記載がないだけでなく、実際に使用された報告例も見られない。
【０００３】
なお、浸漬型膜ろ過法は、空気泡の浮力を利用して被処理液を自然循環させながらろ過する方法であり、被処理液をポンプなどの機械的循環手段を用いて膜モジュールに対して供給・循環させる限外ろ過法とは明確に区別されるものである。
【０００４】
浸漬型膜ろ過法は、すでに様々な分野へ応用が進められているが、我が国における有力な水質浄化手段、特に、屎尿を含む全ての生活排水（総合生活排水）の有力な浄化手段として、上述の文献にも見られるように、長年に渉って、公的機関が積極的に研究開発を支援している。また、下水道研究発表会講演集、水環境学会年会講演集などの学会発表においても、公的および私的研究機関の積極的な発表が続けられている。そして、これらの成果の一つとして、中空糸膜モジュールや平膜モジュールを用いた浸漬型膜ろ過装置を組み込んだ総合生活排水用の合併浄化槽が開発されるに至っている。
【０００５】
ところで、現在では、生活排水を処理するための浄化槽を新設する場合、単独浄化槽の使用は禁止されている。これは、単独浄化槽が屎尿のみの簡易処理を目的としているため屎尿以外の生活排水の垂れ流し状態を助長する可能性があり、また、単独浄化槽で処理した生活排水の水質が悪く、我が国の水質汚染の元凶になっていると指摘されているためである。このため、現在は、生活排水用の浄化槽として、総合生活排水を処理可能な合併浄化槽の使用が義務づけられている。
【０００６】
一方、単独浄化槽は、既に約７００万個が設置されていると言われており、それを有効活用して総合生活排水を処理可能な合併浄化槽に改良する試みがなされている。例えば、単独浄化槽内に中空糸膜モジュールや平膜モジュールを用いた浸漬型膜ろ過装置を配置し、単独浄化槽による生活排水の処理能力を合併浄化槽レベルに高める試みがなされている。
【０００７】
しかし、中空糸膜モジュールや平膜モジュールは、総合生活排水（以下、被処理液という場合がある）中に全体が浸漬された状態でないと被処理液をろ過処理することができない。このため、単独浄化槽内に中空糸膜モジュールや平膜モジュールを用いた浸漬型膜ろ過装置を組み込んだ場合、これらのモジュールが被処理液中に浸漬された状態に維持されるよう、単独浄化槽内における被処理液の貯留量を常に高めておく必要がある。ところが、単独浄化槽は、容量が小さいため、被処理液の貯留量を常に高めておくと、浴槽の水を排水した場合等、一時に大量の被処理液が流入した場合に被処理液が溢れ出す可能性がある。これを防止するため、単独浄化槽に流量調整槽を付加し、一時に大量に流入する被処理液を当該流量調整槽で一時的に貯留することも考えられるが、流量調整槽を設置するためのスペースが必要であり、また、そのための工事費用が高額になるため、実現は困難である。
【０００８】
一方、ほとんど未知の状態である管状ろ過膜モジュールについては、単独浄化槽への適用について特別な関心が向けられたことはなく、上述の文献等においても発表事例がなかった。本発明者らの推測になるが、その理由として、従来の膜モジュールに対するろ過性能上の差異が不明瞭であるだけでなく、浸漬型膜ろ過法が適用される多くの用途が夾雑物を大量に含むために管状ろ過膜自身がこれらによって閉塞すると予想されたことが考えられる。
【０００９】
しかしながら、科学的に管状ろ過膜モジュールの特徴を推測すると、中空糸膜モジュールや平膜モジュールに対する多くの利点が見出される。例えば、
１．すべての空気の流れを、クロスフローの平行流れを大きくするために利用できる。
２．気泡と被処理液の通路が円筒形であるために、物質移動係数が他のモジュール形態に比べて大きく、原理的にフラックス（単位膜面積当たりのろ過流量）が大きい。
３．膜自身が 気泡と被処理液の通路を構成するので、モジュール構造がコンパクトになる。
などである。
【００１０】
このように、管状ろ過膜モジュールは、中空糸膜モジュールや平膜モジュールに比べて原理的に優れているものと考えられるが、他のモジュール形態とは異なり、１つの管状ろ過膜内に供給された（押し込まれた）気泡が他の管状ろ過膜に移動することはできないので、管状ろ過膜内に気泡が押し込まれないか、あるいはその流量が小さい管状ろ過膜では、ろ過性能が低下する。したがって、管状ろ過膜モジュールでは、すべての管状ろ過膜に、可能な限り均等に気泡を供給する必要がある。因みに、上記文献（特開平９−４７６３９号公報および特開平９−９９２２３号公報）には、このような管状ろ過膜モジュールに対して気泡を均等に分配することの重要性や、その実現方法が一切述べられていないだけでなく、描かれた図面には、気泡の通路に障害物さえも存在している。
【００１１】
一方、管状ろ過膜モジュールにおいて、１つの管状ろ過膜に押し込まれた気泡が別の管状ろ過膜に移動することができないという短所は、見方を変えると、他のモジュールには見られない長所になり得る。例えば、管状ろ過膜内の被処理液は、管状ろ過膜内に気泡が供給され続けている限り、たとえモジュールの一部が被処理液から露出していても、当該空気泡の浮力により必ず押し出され、ろ過が可能であることを意味している。
【００１２】
本発明の目的は、総合生活排水からろ過膜モジュールの一部が露出していても、総合生活排水を浄化処理可能な浄化槽を実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の浄化槽は、総合生活排水を浄化して浄化液を得るためのものであり、総合生活排水を貯留するための容器と、総合生活排水のろ過機能を有する管状ろ過膜の複数本を含む管状ろ過膜群が浄化液の排出口を有する筒状の収納容器内に収容されかつその両端部で保持された、管状ろ過膜が上下方向に開口するよう容器内に配置されたろ過膜モジュールと、容器内においてろ過膜モジュールの下方に配置された、ろ過膜モジュールに向けて空気泡を供給するための空気泡供給装置と、上記排出口から延びかつ浄化液を容器の外部に排出するための浄化液排出経路とを備えている。ここで、容器は、総合生活排水の浄化工程において、ろ過膜モジュールの全体が総合生活排水中に浸漬された状態と、ろ過膜モジュールの一部が総合生活排水から露出した状態との間で、総合生活排水の水位を変動させることができる。
【００１４】
この浄化槽において、ろ過膜モジュールの下方からろ過膜モジュールに供給される空気泡は、総合生活排水中を上昇し、ろ過膜モジュールの管状ろ過膜内に供給される。この際、総合生活排水は、空気泡の浮力によりろ過膜モジュールに向けて上昇し、空気泡と共に管状ろ過膜内に供給される。管状ろ過膜内に供給された総合生活排水は、続けて空気泡の浮力により管状ろ過膜内を上昇し、その際、一部が管状ろ過膜の内側から外側に通過して管状ろ過膜の内面でろ過される。管状ろ過膜を通過した総合生活排水、すなわち浄化液（ろ過液）は、収納容器の排出口から浄化液排出経路を通じて容器の外部に排出される。
【００１５】
上述のような総合生活排水の浄化工程において、管状ろ過膜内に供給された空気泡は、他の管状ろ過膜内に移行することなくそのまま当該管状ろ過膜内を上昇するため、管状ろ過膜内に供給されかつ管状ろ過膜を通過しない残余の総合生活排水は、そのまま空気泡と共に管状ろ過膜内を上昇し、ろ過膜モジュールの上端部から溢れ出る。このため、この浄化槽では、ろ過膜モジュールの全体が総合生活排水中に浸漬された状態と、ろ過膜モジュールの一部が総合生活排水から露出した状態との間で、容器内に貯留する総合生活排水の水位を変動させることができるので、容器内の総合生活排水量の多少に拘わらず、総合生活排水を浄化することができる。
【００１６】
なお、この浄化槽において、容器は、例えば、総合生活排水を嫌気性活性汚泥を用いて浄化処理するための予備ろ過槽と、予備ろ過槽で浄化処理された総合生活排水を好気性活性汚泥を用いてさらに浄化処理するための曝気槽とに区画されており、この場合、ろ過膜モジュールは曝気槽内に配置されている。また、ろ過膜モジュールにおいて用いられる管状ろ過膜の内径は、例えば３〜１５ｍｍである。さらに、空気泡供給装置は、例えば、管状ろ過膜の内径以上の大きさの空気泡をろ過膜モジュールに向けて供給可能に設定されている。さらに、この浄化槽は、必要に応じて、浄化液排出経路内の浄化液を排出口を通じて収納容器内に加圧しながら逆流させるための逆洗装置をさらに備えている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施の一形態に係る浄化槽の概略構成を示す。図において、浄化槽１は、既設の単独浄化槽を改造したものであり、容器２とろ過装置３とを主に備えている。
【００１８】
容器２は、所謂五人槽と呼ばれる、現在では法律によって製造が禁止されている単独浄化槽（家庭用の小型浄化槽）であり、内部が隔壁５００により沈殿分離室５０１（予備ろ過槽の一例）と曝気室５０２（曝気槽の一例）とに区画されている。沈殿分離室５０１には、総合生活排水の流入口５０３とマンホール５０４とが設けられており、また、総合生活排水を生物学的に浄化処理するための嫌気性活性汚泥が投入されている。このため、総合生活排水は、沈殿分離室５０１において硝酸性窒素成分が脱窒処理される。また、沈殿分離室５０１内には、総合生活排水中に含まれる浮遊物を除去するためのろ材層５０５が配置されている。ろ材層５０５の近傍には、沈殿分離室５０１と曝気室５０２とを連絡する連通孔５０６が配置されており、沈殿分離室５０１内で脱窒処理された総合生活排水は、この連通孔５０６を通じて曝気室５０２内に供給可能に設定されている。曝気室５０２内には、好気性活性汚泥が投入されており、総合生活排水は生物学的に脱ＢＯＤ処理されて好気性活性汚泥処理液となる。また、曝気室５０２から沈殿分離室５０１にかけて、エアリフトポンプ５０７が配置されている。このエアリフトポンプ５０７は、曝気室５０２内の嫌気性活性汚泥を沈殿分離室５０１に返送するためのものであり、その圧力源として後述する空気発生装置５０９からの空気を利用している。曝気室５０２には、マンホール５０８が設けられている。
【００１９】
なお、通常の単独浄化槽では、曝気室５０２部分が仕切りによりさらに２つに区画されており、曝気室５０２の次に、好気性活性汚泥処理液から上澄み液を分離して放流するための沈殿室が設けられている。しかし、ろ過装置３のろ過液を放流する場合には沈殿室は不要であるから、この容器２では、当該仕切りが取り除かれ、全体として曝気室５０２を構成している。
【００２０】
ろ過装置３は、主として曝気室５０２内に収容されており、図２に示すように、ろ過膜モジュール４、案内筒５、空気泡供給装置６、ろ過液排出装置７および逆洗装置８を主に備えている。以下、このろ過装置３によりろ過処理される総合生活排水（好気性活性汚泥処理液）を被処理液という場合がある。
【００２１】
ろ過膜モジュール４は、図３（ろ過膜モジュール４の縦断面図）に示すように、円筒状の収納容器１０と、この収納容器１０内に充填された管状ろ過膜群１１とを主に備えている。収納容器１０は、例えば樹脂製の部材であり、その側面には、被処理液をろ過処理して得られるろ過液（浄化液）を排出するための排出口１２が形成されている。また、収納容器１０の内周面において、その上部および下部には、管状ろ過膜群１１と収納容器１０の内周面との間に隙間を設けるためのスペーサー１３が中心方向に向けて突出している。
【００２２】
スペーサー１３は、収納容器１０の内周面側が細くかつ収納容器１０の中心側が太く設定された、概ね楔状に形成されており、また、図４（ろ過膜モジュール４の、図３のＩＶ−ＩＶ断面に相当する図）、図５（図４のＶ矢視図）および図６（図５のＶＩ−ＶＩ断面図）に示すように、収納容器１０の円周方向において概ね等間隔に形成された複数のスリット１３ａを有している。なお、収納容器１０の上部および下部にそれぞれ設けられたスペーサー１３，１３は、収納容器１０の内周面からの突出量が同じに設定されている。
【００２３】
また、各スペーサー１３は、スペーサー１３を有する部分における収納容器１０の軸線方向に垂直な断面（スペーサー１３の上下方向中央部における断面、すなわち図３のiii−iii部分の断面）における収納容器１０の内部の断面積（図４に網掛け線で示した部分の面積に相当）に占める、その断面積の割合が３〜１０％になるよう設定されているのが好ましい。この割合が３％未満の場合は、収納容器１０の内周面、特に排出口１２と管状ろ過膜群１１との間に隙間が形成されにくくなる結果、収納容器１０内において、後述する管状ろ過膜１１ａを通過してろ過処理された被処理液（ろ過液）の流動性が低下し、ろ過流量が低下するおそれがある。一方、この割合が１０％を超える場合は、収納容器１０内において管状ろ過膜群１１の占める割合が小さくなるため、被処理液のろ過効率が低下するおそれがある。
【００２４】
管状ろ過膜群１１は、細長な円筒状に形成された管状ろ過膜１１ａの多数本を含む群であり、各管状ろ過膜１１ａは、後述する突起２２により互いに密着するのを防止されながら（すなわち、互いに間隔を設けながら）、収納容器１０の開口方向に沿って互いに平行に密に集合している。このような管状ろ過膜群１１の上端部および下端部は、それぞれウレタン樹脂などの樹脂材料を用いて形成された保持部１０ａにより、各管状ろ過膜１１ａの開放状態を維持しつつ収納容器１０に対して一体的に保持されると共に固定されている。この結果、収納容器１０の両端部は、当該保持部１０ａにより液密に閉鎖されることになる。
【００２５】
上述の管状ろ過膜群１１を構成する管状ろ過膜１１ａは、図７に示すような円筒状に形成されており、図８（図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面端面図）に示すように、内周面側から外周面側に向けて順にろ過膜層２０および支持膜層２１を備えた２層構造を有している。
【００２６】
ろ過膜層２０の種類は、被処理液から除去すべきろ別成分の種類に応じて適宜選択することができ、特に限定されるものではないが、例えば微生物などの微粒子を除去する必要がある場合は精密ろ過膜が用いられる。精密ろ過膜は、例えばＪＩＳ  Ｋ  ３８０２では「０．０１〜数μｍ程度の微粒子および微生物をろ過によって分離するために用いる膜」と定義されているが、ここでは、２０ｋＰａ以下の圧力で実用的なろ過が可能な、孔径が０．０４μｍよりも大きい微孔を多数有する多孔膜を用いるのが好ましい。因みに、このような精密ろ過膜は、種類が特に限定されるものではなく、公知の各種のもの、例えばセルロース膜やポリオレフィン系樹脂膜などの有機高分子膜を用いることができる。
【００２７】
支持膜層２１は、上述のろ過膜層２０に対して形状保持性を付与し、ろ過膜層２０を円筒状に設定するためのものである。このような支持膜層２１は、通液性を有する多孔質材料であれば各種のものを用いることができるが、通常は、腰の強さ、優れた強度、優れた耐薬品性、高い耐熱性および経済性を備えたポリプロピレン樹脂製あるいはポリエステル樹脂製の不織布を用いるのが好ましく、特にポリエステル樹脂製の不織布を用いるのが好ましい。
【００２８】
また、管状ろ過膜１１ａは、図７に示すように、外周面、即ち、支持膜層２１の外周面に、ろ過膜層２０の軸線を中心とする螺旋状に連続的に形成された突起２２を有している。この突起２２は、管状ろ過膜群１１において、管状ろ過膜１１ａ同士が密着するのを防止し、収納容器１０内において各管状ろ過膜１１ａを通過してろ過処理された被処理液（ろ過液）の流動性を高めるためのものである。
【００２９】
例えば、突起２２の高さを０．０５ｍｍに設定した場合、管状ろ過膜１１ａの有効長が例えば７０ｃｍならば、隣接し合う２本の管状ろ過膜１１ａの間には、少なくとも０．００５×７０＝０．３５ｃｍ2の面積が確保されることになる。したがって、このような間隙が管状ろ過膜群１１内に多数存在すれば、収納容器１０内においてろ過液の流れに対する抵抗は著しく軽減することになり、ろ過液の流動性が著しく高まることになる。
【００３０】
上述のような管状ろ過膜１１ａは、通常、内径（図８のＸ）が３〜１５ｍｍに設定されているのが好ましく、５〜１０ｍｍに設定されているのがより好ましい。内径が３ｍｍ未満の場合は、被処理液、特に、高汚濁の被処理液をろ過する際において、被処理液中に含まれる各種のろ別成分や夾雑物により管状ろ過膜１１ａが閉塞し易くなり、ろ過処理を長期間安定に継続するのが困難になるおそれがある。また、管状ろ過膜１１ａの中を通過する被処理液の圧力損失が空気泡供給装置６からの空気泡の浮力に対して相対的に大きくなるため、管状ろ過膜１１ａ中を通過する被処理液の流速が小さくなる可能性があり、結果的に被処理液が管状ろ過膜１１ａによりろ過されにくくなる場合がある。逆に、内径が１５ｍｍを超える場合は、容積の限られた収納容器１０内に充填可能な管状ろ過膜群１１に含まれる管状ろ過膜１１ａの本数が減少することになるため、ろ過膜モジュール４の単位容積当りのろ過面積（有効膜面積）が小さくなる。その結果、ろ過流量が低下することになるので、ろ過膜モジュール４のコンパクト化を図りながら被処理液の効率的なろ過処理を実施するのが困難になるおそれがある。また、空気泡供給装置６から供給される空気泡の大きさが管状ろ過膜１１ａの内径に比べて小さくなりやすいため、後述するようなろ過膜モジュール４の一部が被処理液から露出している場合において、空気泡が管状ろ過膜１１ａ内の被処理液を上昇させるのが困難になり、結果的にそのような場合においてろ過処理の継続が困難になる可能性がある。
【００３１】
また、管状ろ過膜１１ａは、肉厚（Ａ）と外径（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が０．０２５〜０．１に設定されているのが好ましく、０．０３〜０．１に設定されているのがより好ましい。なお、ここで言う管状ろ過膜１１ａの肉厚および外径は、上述の突起２２の厚さ（高さ）を含んでいる。この比が０．０２５未満の場合は、管状ろ過膜１１ａに対して外側から圧力を加えた場合、管状ろ過膜１１ａが潰れやすくなる。この結果、被処理液のろ過工程において管状ろ過膜１１ａの内周面に堆積するろ別成分などからなるケーク層を排除するために、管状ろ過膜１１ａに対して外側から圧力を加えて逆洗操作を実施する場合には、管状ろ過膜１１ａが潰れてしまい、管状ろ過膜１１ａを逆洗するのが実質的に困難になる。なお、２０ｋＰａ以上の耐圧性を達成するためには、この比を０．０３以上に設定するのが好ましい。一方、この比が０．１を超える場合は、ろ過膜モジュール４の単位容積当りのろ過面積（有効膜面積）が小さくなる。その結果、ろ過流量が低下することになるため、ろ過膜モジュール４のコンパクト化を図りながら被処理液の効率的なろ過処理を実施するのが困難になるおそれがある。
【００３２】
肉厚と外径との比を上述のように規定すれば、管状ろ過膜１１ａは逆洗に耐えられる潰れ圧に設定できる。特に、この比が０．０３以上の場合、管状ろ過膜１１ａの潰れ圧は、浸漬型膜ろ過方式において通常設定されるろ過圧の上限である２０ｋＰａ以上、即ち少なくとも２０ｋＰａに設定され得る。なお、ここで言う「潰れ圧」とは、管状ろ過膜１１ａの外側（すなわち、支持膜層２１側）から内側に向けて圧力を加えた場合において、管状ろ過膜１１ａが押し潰され始めるときの圧力をいう。
【００３３】
因みに、管状ろ過膜１１ａの潰れ圧は、肉厚と外径との比の３乗に比例するため（例えば、小栗冨士雄著「機械設計図表便覧」、９−２、共立出版株式会社  参照）、当該比を大きく設定するに従って大きくなることになる。
【００３４】
また、突起２２の高さは、通常、０．０２〜０．２ｍｍに設定されているのが好ましい。突起２２の高さが０．０２ｍｍ未満の場合は、管状ろ過膜群１１において管状ろ過膜１１ａ同士が密着し易くなり、結果的にろ過液の流動性を高めるのが困難になるおそれがある。一方、０．２ｍｍを超える場合は、管状ろ過膜群１１に含まれる管状ろ過膜１１ａの本数、すなわち、ろ過膜モジュール４の収納容器１０内に充填可能な管状ろ過膜１１ａの本数が減少することになるため、ろ過膜モジュール４の単位容積当りのろ過面積が小さくなる。その結果、ろ過流量が低下することになるため、ろ過膜モジュール４のコンパクト化を図りながら被処理液の効率的なろ過処理を実施するのが困難になるおそれがある。なお、ここで言う突起２２の高さとは、支持膜層２１の表面からの突出量をいう。
【００３５】
因みに、突起２２の高さは、被処理液がろ過流量の比較的小さい好気性活性汚泥処理液であるため、ろ過面積を確保する観点から低めに設定するのが好ましい。なお、突起２２の高さが上述の範囲内であれば、ろ過膜モジュール４が１００ｍ2程度の膜面積を有する大型の場合であっても、殆どの被処理液について、突起２２により管状ろ過膜１１ａ間に形成される隙間はろ過液の流れに対する大きな抵抗になり難い。
【００３６】
次に、図９を参照しつつ、上述の管状ろ過膜１１ａの製造方法の一例を説明する。
先ず、支持膜層２１上にろ過膜層２０が一体的に積層された、長尺短冊状（テープ状）の複合膜２３を用意する。そして、この複合膜２３を、図９に示すように、別途用意した円柱状の心棒２４に対し、支持膜層２１側が表側になるように幅方向の両端部２３ａを重ね合わせながら螺旋状に巻きつける。この状態で重ね合わされた両端部２３ａ同士を接着剤、あるいは超音波溶着法により接着すると、目的とする管状ろ過膜１１ａを得ることができる。なお、このような管状ろ過膜１１ａの製造方法は、例えば特公昭５６−３５４８３号において既に公知である。
【００３７】
このような管状ろ過膜１１ａの製造工程において、重ね合わされた複合膜２３の両端部２３ａは、上述の螺旋状の突起２２を形成することになる。ここで、複合膜２３の重なり具合や接着方法を適宜調節すると、突起２２の高さを上述の範囲に設定することができる。
【００３８】
次に、図１０および図１１を参照して、上述のろ過膜モジュール４の製造方法を説明する。このろ過膜モジュール４は、平膜や中空糸膜の取り扱いに細心の注意が要求され、しかも多くの製造工程を要する平膜モジュールや中空糸膜モジュールに比べ、簡単な工程により容易に製造することができる。
先ず、多数本の管状ろ過膜１１ａを束ね、管状ろ過膜群１１を形成する。また、収納容器１０を用意し、図１０に示すように、この収納容器１０内に管状ろ過膜群１１を挿入して収納容器１０と管状ろ過膜群１１との組合せ体３０を形成する。この組合せ体３０では、管状ろ過膜群１１の両端部が収納容器１０の両端部から突出するように設定する。また、管状ろ過膜群１１を構成する管状ろ過膜１１ａの両端部は、例えばヒートシールにより閉鎖しておく。
【００３９】
次に、図１１に示すように、上述の組合せ体３０の一端を、未硬化ウレタン樹脂などの未硬化の樹脂３１ａを入れたモールド３１内に浸漬する。ここで、未硬化の樹脂３１ａは、管状ろ過膜群１１を構成する管状ろ過膜１１ａ間に充填されると共に、スペーサー１３に設けられたスリット１３ａを通じて収納容器１０の内周面にも均一に到達し、収納容器１０の開口部分を完全に閉鎖することになる。この状態で樹脂３１ａを完全に硬化させた後、モールド３１を取り払い、組合せ体３０の他端についても同様の操作を実施する。これにより、管状ろ過膜群１１は、収納容器１０に対して保持、固定されることになる。
【００４０】
次に、収納容器１０の両端部から突出している硬化樹脂と管状ろ過膜１１ａとを切り落とすと、残余の樹脂部分が保持部１０ａを形成し、目的とするろ過膜モジュール４が得られる。このろ過膜モジュール４において、収納容器１０の両端部は、各管状ろ過膜１１ａの両端部を除き、硬化した樹脂、すなわち保持部１０ａにより液密に閉鎖されることになる。この保持部１０ａは、収納容器１０のスペーサー１３が上述のような楔状に形成されているため、収納容器１０の内周面に対して強力に固定されやすく、管状ろ過膜群１１を収納容器１０に対して安定に保持、固定することになる。
【００４１】
なお、保持部１０ａを形成するための材料としては、上述のようなウレタン樹脂の他に、エポキシ樹脂などの他の熱硬化性樹脂やホットメルト接着材を用いることもできる。但し、大型のろ過膜モジュール４を製造する場合、樹脂材料は、使用量を多く設定する必要があるため、過剰な発熱を抑制する理由および硬化収縮を抑制する理由から、反応速度が比較的遅く、弾性率が比較的小さなものを用いるのが好ましい。なお、ホットメルト接着材は、上述の製造工程において切り落としたものから回収して再利用することもできる。この点においても、ホットメルト接着材が比較的高粘度であるがために、ホットメルト接着材の利用が困難な中空糸膜モジュールに比べ、ろ過膜モジュール４は有利である。
【００４２】
なお、ろ過膜モジュール４に関する図３等では、理解の便のため、管状ろ過膜１１ａの太さ、管状ろ過膜１１ａ間の隙間および管状ろ過膜１１ａと収納容器１０の内周面との隙間等を強調している。また、図面を理解し易くするため、図３では、管状ろ過膜１１ａの本数を少なめに表現し、また、図４においては管状ろ過膜１１ａの一部のみ表示している。
【００４３】
案内筒５は、図１および図２に示すように、管状ろ過膜１１ａが上下方向に開口するよう起立した状態でろ過膜モジュール４を曝気室５０２内で支持している。案内筒５は、樹脂製の円筒状の部材であり、その軸方向に垂直な断面における内周形状が、収納容器１０の軸方向に垂直な断面における外周部分の内周形状と実質的に同じ大きさの同形状に設定されている。すなわち、案内筒５は、収納容器１０と内径および外径が同じに設定されている。
【００４４】
案内筒５の下縁には、図１２に示すように、脚５０が取付けられたフランジ５１が設けられている。そして、案内筒５は、脚５０により曝気室５０２の底部に配置されており、その状態で上部にろ過膜モジュール４が配置されている。ここで、案内筒５とろ過膜モジュール４とは、筒状のソケット５２（図２）を用いて接続されている。なお、ソケット５２は、案内筒５とろ過膜モジュール４とを接続すると共に、空気泡供給装置６からの空気泡の漏れ出しを防止するためのものである。ろ過膜モジュール４は、このような案内筒５を用いて支持されている結果、曝気室５０２の底部から離れて位置している。
【００４５】
空気泡供給装置６は、好気性活性汚泥の活性を高めるための空気を曝気室５０２内の被処理液に対して供給すると共に、ろ過膜モジュール４に対して空気泡を供給するためのものであり、図１および図２に示すように、曝気室５０２内において、ろ過膜モジュール４の下方であって案内筒５内に配置されている。
【００４６】
図１２および図１３を参照して、空気泡供給装置６を詳細に説明する。空気泡供給装置６は、第１パイプ６１、第２パイプ６２および４本の分岐パイプ６３、６４、６５、６６を主に有している。第１パイプ６１は、案内筒５を貫通しかつ案内筒５の内部においてその中心部を通過するよう水平に配置されている。そして、その一端は、案内筒５の外部において、キャップ６７により気密に閉鎖されている。また、第２パイプ６２は、第１パイプ６１と直交するよう水平に組み合わされており、両端部がそれぞれ案内筒５の壁面を貫通してキャップ６７により気密に閉鎖されている。なお、第１パイプ６１と第２パイプ６２との交点は、案内筒５の中心と一致している。さらに、４本の分岐パイプ６３、６４、６５、６６は、第１パイプ６１と平行にかつ水平に、第２パイプ６２に対して組み合わされており、第１パイプ６１の両側に２本づつ配分されている。分岐パイプ６４、６３は、第１パイプ６１から等間隔毎に配置されている。分岐パイプ６５、６６についても同様である。したがって、第１パイプ６１および４本の分岐パイプ６３、６４、６５、６６は、等間隔に配列されていることになる。また、各分岐パイプ６３、６４、６５、６６は、それぞれ両端部が案内筒５の内周面近傍に向けて延びており、図示しないキャップにより気密に閉鎖されている。
【００４７】
上述のようにして組み合わされた第１パイプ６１と第２パイプ６２とは、交点において連絡しており、また、４本の分岐パイプ６３、６４、６５、６６のそれぞれは、第２パイプ６２との交点において、当該第２パイプ６２と連絡している。これにより、第１パイプ６１、第２パイプ６２および４本の分岐パイプ６３、６４、６５、６６は、一連の空気流路を形成している。
【００４８】
また、第１パイプ６１、第２パイプ６２および４本の分岐パイプ６３、６４、６５、６６は、空気を泡状にして噴出するための複数の空気泡噴出孔６８を有している（図１３では、一例として１９個の空気泡噴出孔６８を示している）。これらの空気泡噴出孔６８は、それぞれ曝気室５０２の底面に向けて開口しており、また、図１３に示すように、案内筒５の軸方向に垂直な断面の内側（案内筒５の内側の水平面）において、ろ過膜モジュール４の各管状ろ過膜１１ａに対して均等に空気泡を供給することができるよう、最密充填配置パターンで配置されている。すなわち、各空気泡噴出孔６８は、図１３に一点鎖線で示すような多数の正三角形の各頂点に位置するよう、案内筒５の内側の水平面において、均等な間隔を設けながら分散して配置されている。
【００４９】
なお、上述の空気泡供給装置６を形成する各パイプ６１〜６６の材質は、空気泡噴出孔６８から発生する空気泡の上昇流によって生じる被処理液の循環流を妨げないものであれば特に限定されるものではないが、通常は、経済性、加工性および案内筒５に対する装着の容易性などの点において、プラスチック製の円筒状パイプを用いるのが好ましい。
【００５０】
この空気泡供給装置６の第１パイプ６１には、図１に示すように、容器２の外部に配置されたエアコンプレッサーなどの空気発生装置５０９から延びる第１空気供給路５１１が接続している。そして、各空気泡噴出孔６８は、第１空気供給路５１１から空気泡供給装置６に供給される空気を泡状（空気泡）にして被処理液中に噴出可能に設定されている。
【００５１】
なお、空気泡供給装置６は、空気泡噴出孔６８から発生する空気泡の大きさが、通常、ろ過膜モジュール４において用いられる管状ろ過膜１１ａの内径以上になるよう設定されているのが好ましい。空気泡の大きさが管状ろ過膜１１ａの内径より著しく小さい場合は、後述するようなろ過膜モジュール４の一部が被処理液から露出している場合において、空気泡が管状ろ過膜１１ａ内の被処理液を上昇させるのが困難になり、結果的にそのような場合においては被処理液のろ過処理の継続が困難になる可能性がある。
【００５２】
ろ過液排出装置７は、ろ過膜モジュール４においてろ過処理された被処理液、すなわちろ過液（浄化液）を容器２の外部に排出するためのものであり、図２に示すように、ろ過膜モジュール４の排出口１２から延びるろ過液排出経路７０（浄化液排出経路の一例）を有している。ろ過液排出経路７０は、ろ過膜モジュール４の排出口１２から延びる第１排出経路７１と、逆洗装置８の一部を介して第１排出経路７１に接続する第２排出経路７２とを有している。第２排出経路７２は、容器２の外部に延びており、その途中に吸引ポンプ７３を有している。吸引ポンプ７３は、容器２内に配置されている。この吸引ポンプ７３は、自給力がないポンプであり、ろ過膜モジュール４の上端よりも下方に配置されている。因みに、吸引ポンプ７３として自給式のものを用いる場合、当該吸水ポンプ７３は、ろ過膜モジュール４の上端よりも高い位置に配置することができる。
【００５３】
第２排出経路７２には、図１に示すように、第１空気供給路５１１から分岐する第２空気供給路５１２が接続している。この第２空気供給路５１２は、第１電磁弁５１３を有している。また、第２排出経路７２は、第２空気供給路５１２との接続部と吸引ポンプ７３との間に、第２電磁弁７４を有している（図２）。
【００５４】
逆洗装置８は、ろ過液排出経路７０の途中、すなわち、第１排出経路７１と第２排出経路７２との間に設けられた逆流量設定装置、すなわち定量フロート弁８０を有している。定量フロート弁８０は、図１４に示すように、フロート弁部８１および液量設定パイプ８２を主に備えている。フロート弁部８１は、図１５に示すように、フロート受け８３とフロート８４とを備えている。フロート受け８３は、軸線方向にろ過液の通路８３ａが形成された筒状の部材であり、通路８３ａの上端部に外方向に向けて拡大するテーパー部８３ｂを有している。また、通路８３ａの下端部は、中心部に開口８３ｃを有するネット状に形成されている。一方、フロート８４は、ろ過液中で浮揚可能でありかつ上述のテーパー部８３ｂに当接した場合に通路８３ａを閉鎖可能な球状に形成されており、下方に延びるポリエステル樹脂製のフィラメント８５が装着されている。フィラメント８５は、開口８３ｃを通じてフロート受け８３の下方に延びており、下端部に浮き止め８６を有している。
【００５５】
上述のフロート弁部４１は、図１４に示すように、フロート受け８３の下端部がソケット８７を用いてろ過液排出経路７０の第１排出経路７１の先端に接続されている。
液量設定パイプ８２は、定量フロート弁８０内に存在するろ過液の容量を調節するためのものであり、ソケット８８を用いてフロート弁部８１に接続されているとともに、ソケット８９を用いて第２排出経路７２に接続されている。この結果、定量フロート弁８０は、第２空気供給路５１２を通じて空気発生装置５０９に接続されていることになる。これにより、第２空気供給路５１２は、空気発生装置５０９からの空気をろ過液排出経路７０に加えるための加圧装置を構成し、定量フロート弁８０と共に逆洗装置８を構成している。
【００５６】
上述のようなろ過装置３では、図示しないタイマーに従って作動する第１電磁弁５１３および第２電磁弁７４が自動的に開閉するように設定されている。より具体的には、第１電磁弁５１３が閉鎖状態のとき、第２電磁弁７４が開放状態になり、また、第１電磁弁５１３が開放状態のとき、第２電磁弁７４が閉鎖状態になるよう、第１電磁弁５１３および第２電磁弁７４は連動する。
【００５７】
また、曝気室５０２には、ろ過膜モジュール４と案内筒５との連結部分よりも上方において、液面センサー５２０が配置されている。この液面センサー５２０は、吸引ポンプ７３に連絡しており、曝気室５０２内の被処理液の液面を検知したときに、吸引ポンプ７３を停止するよう設定されている。
【００５８】
なお、ろ過膜モジュール４をはじめとする、ろ過装置３を構成する各部材は、最大径がマンホール５０８の内径よりも小さく設定されており、マンホール５０８を通じて曝気室５０２の内部に収容可能に設定されている。
【００５９】
次に、図１を参照して、上述の浄化槽１による総合生活排水の処理について説明する。
流入口５０３より容器２内に流入する総合生活排水は、沈殿分離室５０１に貯留される。この沈殿分離室５０１では、総合生活排水が脱窒処理されるとともに、総合生活排水中に含まれる各種の夾雑物を沈殿分離室５０１の底部に沈殿させる。また、総合生活排水中に含まれる浮遊物は、総合生活排水がろ材層５０５を通過する際に除去される。このようにして予備ろ過された総合生活排水は、連通孔５０６を通じて曝気室５０２内に移動する。
【００６０】
ここで、容器２内における水位は、通常、沈殿分離室５０１と曝気室５０２とで同じであるが、沈殿分離室５０１側では図１に示すｌ1（下限）とｌ2（上限）との範囲内になるよう設定し、曝気室５０２側では図１に示すｌ3（下限）とｌ4（上限）との範囲内になるよう設定することができる。ここで、沈殿分離室５０１側の上限水位ｌ2と曝気室５０２側の上限水位ｌ4とは同一であり、ろ過膜モジュール４の上方に設定されている。一方、曝気室５０２側の下限水位ｌ3は、液面センサー５２０が配置されている位置であり、沈殿分離室５０１側の下限水位ｌ1よりも低い位置に設定することも可能である。これにより、ろ過膜モジュール４は、全体が被処理液中に浸漬された状態と、一部が被処理液から露出した状態との間で使用されることになる。
【００６１】
ろ過装置３において、空気発生装置５０９からの空気は、第１空気供給路５１１を通じて空気泡供給装置６に供給される。空気泡供給装置６に供給された空気は、空気泡噴出孔６８から空気泡となって噴出し、曝気室５０２内に貯留された総合生活排水を攪拌する。この結果、総合生活排水中の好気性活性汚泥が活性化され、総合生活排水は、当該好気性活性汚泥により脱ＢＯＤ処理による浄化処理が施される。
【００６２】
一方、空気泡供給装置６の空気泡噴出孔６８からの空気泡は、案内筒５により案内されながら被処理液中を上昇し、ろ過膜モジュール４に含まれる各管状ろ過膜１１ａに対して略均等に供給される。
【００６３】
このようにしてろ過膜モジュール４に対して供給される空気泡の浮力により、曝気室５０２内に貯留された被処理液は、図３に矢印で示すように、各管状ろ過膜１１ａ内を下側から上側に向けて押し上げられる。この際、吸引ポンプ７３の作動によりろ過液排出経路７０が負圧になるため、被処理液の一部は、管状ろ過膜１１ａを内側から外側に通過してろ過され、また、被処理液中に含まれるろ別成分は、管状ろ過膜１１ａの内周面を構成するろ過膜層２０により捕捉されて被処理液から取り除かれる。ろ別成分が取り除かれた被処理液、すなわちろ過液は、収納容器１０内において管状ろ過膜１１ａ間の隙間を通過し、排出口１２からろ過液排出経路７０内に排出される。ろ過液排出経路７０内に排出されたろ過液は、第１排出経路７１、逆洗装置８の定量フロート弁８０および第２排出経路７２を通過して、連続的に容器２の外部に排出される。
【００６４】
この際、定量フロート弁８０において、フロート８４は、浮き止め８６と共に通過中のろ過液により浮揚して通路８３ａを開放状態に設定するが、浮き止め８６が通路８３ａの下端部に当接するため、フロート受け８３から一定距離以上に離れるのが防止される。
【００６５】
以上の結果、曝気室５０２内に貯留された被処理液は、図１および図２に矢印で示すように、ろ過膜モジュール４を下側から上側方向に通過して自然に循環し、ろ過膜モジュール４によりろ過されることになる。
【００６６】
なお、上述のようなろ過工程において、各管状ろ過膜１１ａは、上述のように外周面に突起２２を有しているため、ろ過膜モジュール４内において、隣接する管状ろ過膜１１ａと密着しにくく、管状ろ過膜１１ａ間にろ過液を流通させるための効果的な隙間を形成する。したがって、この管状ろ過膜１１ａを備えたろ過膜モジュール４は、収納容器１０内におけるろ過液の流動性を高めることができ、ろ過液を滞りなく排出口１２から排出しやすい。
【００６７】
また、上述のろ過工程において、空気泡供給装置６からろ過膜モジュール４に供給される空気泡は、案内筒５内を上昇した後に次々と管状ろ過膜１１ａ内に押し込まれる。このため、曝気槽５０２内の被処理液は、液面がろ過膜モジュール４の下端よりも上にある限り（例えば、液面センサー５２０により設定される下限水位ｌ3以上である限り）、管状ろ過膜１１ａ内に供給される空気泡の浮力によって管状ろ過膜１１ａ内を上昇し、ろ過膜モジュール４の上端からオーバーフローする。したがって、このろ過工程では、ろ過膜モジュール４の一部が被処理液から露出していても、空気泡によるクロスフローが維持され得る。換言すると、ろ過装置３は、曝気室５０２内における被処理液の液面が上述のように変動する場合、ろ過膜モジュール４の一部（例えば半分以上）が被処理液から露出していても、空気泡供給装置６からの空気泡がろ過膜モジュール４に向けて供給され続けている限り、被処理液のろ過処理を実施することができる。
【００６８】
このため、この浄化槽１では、曝気室５０２内での被処理液の液面を上述の範囲で変動させながら、被処理液をろ過することができる。この結果、この浄化槽１では、曝気室５０２内に、ろ過膜モジュール４の全体が被処理液中に浸漬された状態になる程度に被処理液を継続的に貯留しておく必要がなく、総合生活排水の流入量が少ない間は、液面を下限水位ｌ1，ｌ3に設定して、ろ過膜モジュール４を露出した状態にすることができる。したがって、この浄化槽１は、一時的な大量の総合生活排水の流入（例えば、多くの家庭において１日の排水量の６〜７割程度が集中的に排水される夕食時から風呂の水抜き時の時間帯における流入）を、上限水位と下限水位との間で吸収することができる。なお、容器２が上述の所謂五人槽と呼ばれる小型の単独浄化槽の場合、沈殿分離室５０１および曝気室５０２における液面を上述の下限水位ｌ1，ｌ3に設定しておくと、一時的に５００ｌ程度の総合生活排水が流入した場合も、マンホール５０４、５０８から総合生活排水を溢れさせること無く、安定的に総合生活排水の浄化処理を実施することができる。この容量は、全体の容積が単独浄化槽の２〜３倍である合併浄化槽の調整可能容量に匹敵する。
【００６９】
因みに、ろ過膜モジュール４の一部が被処理液から露出している場合、ろ過膜モジュール４の全長をＬ、ろ過膜モジュール４の上端から被処理液の液面ｌまでの距離（すなわち、ろ過膜モジュール４の露出部分の長さ）をΔＬとした場合（図２参照）、液面ｌからΔＬの露出部分にある管状ろ過膜１１ａ中の被処理液の重力は浮力に抗するので、ΔＬが大きくなるとともに管状ろ過膜１１ａ内における空気泡と被処理液との上昇速度は小さくなる。例えばΔＬ／Ｌ値が６０％になると、当該値が０％のときの約４０％まで上昇速度は低下する。しかし、その場合におけるろ過膜モジュール４のろ過流量は、後述するように、上昇速度のおよそ１／３に比例するので、ろ過膜モジュール４が被処理液中に完全に浸漬されている状態でろ過処理を実施している場合の少なくとも７０％、通常は約７５％に維持され得る。したがって、この浄化槽１は、曝気室５０２における被処理液の液面を上述の範囲で変動させながら、しかもろ過流量を著しく低下させることなく、ろ過装置３による被処理液のろ過処理を効率的に実施することができる。
【００７０】
上述のようなろ過工程において、タイマーが作動して第１電磁弁５１３が開放状態に設定されると、第２電磁弁７４が閉鎖状態に設定される。この結果、空気発生装置５０９からの空気は、第２空気供給路５１２および第２排出経路７２を通じて定量フロート弁８０に到達する。定量フロート弁８０に到達した空気は、定量フロート弁８０内のろ過液に対して排出口１２方向の空気圧を加え、そのろ過液を第１排出経路７１方向に押し出す。これにより、第２排出経路７２内、定量フロート弁８０内および第１排出経路７１内のろ過液は、排出口１２からろ過膜モジュール４内に逆流し、第２排出経路７２内に供給される空気の空気圧に相当する圧力で各管状ろ過膜１１ａを外側から内側に向けて通過する。これにより、各管状ろ過膜１１ａは、内周面に堆積したろ別成分による堆積層（ケーク層）が取り除かれ、洗浄されることになる。
【００７１】
上述のような逆洗工程において、定量フロート弁８０では、液量設定パイプ８２内のろ過液が押し出されると、フロート８４が自重によりフロート受け８３のテーパー部８３ｂに当接し、通路８３ａを閉鎖する。このため、排出口１２からろ過膜モジュール４内に逆流するろ過液の量は、実質的に定量フロート弁８０および第１排出経路７１の容積により規定された量に限定される。したがって、逆洗用に用いられるろ過液の量は、定量フロート弁８０の容積、特にその液量設定パイプ８２の容積を調節すると任意に設定することができる。
【００７２】
なお、上述の逆洗工程において、第２排出経路７２内に供給する空気の空気圧は、吸引ポンプ７３の吸引力に基づくろ過圧以上に設定するのが好ましい。この空気圧が当該ろ過圧未満の場合は、管状ろ過膜１１ａの洗浄が不十分になり、管状ろ過膜１１ａのろ過性能が回復しにくい場合がある。
【００７３】
因みに、管状ろ過膜１１ａは、上述のように潰れ圧が大きいため（例えば、少なくとも潰れ圧が２０ｋＰａに設定されているため）、上述のような逆洗操作時の加圧力により押し潰されてしまうことがなく、逆洗処理後も形状を維持し、引き続き上述のようなろ過工程に適用することができる。したがって、ろ過装置３は、上述のような逆洗工程の後、引き続きろ過処理を継続することができる。
【００７４】
上述の逆洗工程の後、タイマーが作動して第１電磁弁５１３が閉鎖状態に設定されると、第２電磁弁７４が開放状態に設定される。これにより、ろ過装置３では、上述のようなろ過処理が再度実施されることになる。このように、浄化槽１では、管状ろ過膜１１ａを洗浄するための逆洗工程を適宜実施することもできるため、ろ過膜モジュール４を交換しなくても管状ろ過膜１１ａのろ過性能、特に高フラックス特性を長期間良好に維持することができ、被処理液のろ過処理を長期間に渡って効率的に継続することができる。
【００７５】
また、浄化槽１は、空気発生装置５０９を空気泡供給装置６および逆洗装置８用の空気発生源として共用しているので、全体として小型に構成することができ、しかも経済的にろ過工程および逆洗工程を実施することができる。
【００７６】
なお、上述のろ過装置３において用いられるろ過膜モジュール４は、後述するように、これまでの平膜モジュールや中空糸膜モジュールよりもろ過流量、特にフラックスが大きく、平膜モジュールや中空糸膜モジュールに比べて小型に構成することができる。このため、ろ過装置３は、単独浄化槽のような小型浄化槽に対して容易に組み込むことができ、また、既存の単独浄化槽に対して組み込むと、その浄化能力を合併浄化槽レベルに高めることができる。
【００７７】
ここで、ろ過膜モジュール４のろ過流量を解析的に説明する。
従来の技術の説明において引用した財団法人日本環境整備教育センター発行の「膜処理法を導入した小型生活排水処理装置の実用化に関する研究報告書：平成４年度〜平成７年度」において見られるように、フラックスは中空糸膜モジュールよりも平膜モジュールの方が大きい。このため、従来のモジュールとして平膜モジュールを解析の比較対象とした。
【００７８】
参考のため、図１６を参照して、比較対象となる平膜モジュールの概略を説明する。図において、平膜モジュール９０は、収納容器９１と、この収納容器９１内に配置された多数の膜プレート９２とを主に備えている。収納容器９１は、例えば、上部および下部がそれぞれ開口した角筒状の部材である。一方、膜プレート９２は、図１７に示すように、矩形状の枠体９３と、この枠体９３において隙間９４を設けて対向し合う１対のろ過膜９５，９５とを主に備えている。このろ過膜９５は、例えば精密ろ過膜である。枠体９３の上部には、隙間９４に連絡する、ろ過液の排出口９６が形成されている。各膜プレート９２の排出口９６は、通常、図１６に示すように、排出管９７に接続される。なお、この種の平膜モジュール９０の概略は、例えば、日本国建設省建築研究所  膜分離技術等を用いた高度処理浄化槽研究委員会編、「用水と廃水」Ｖｏｌ．４０、Ｎｏ．３、４５（１９９８）等において説明されている。
【００７９】
このような平膜モジュール９０を用いて浸漬型膜ろ過を実施した場合、空気泡と共に膜プレート９２間を流れる被処理液は、ろ過膜９５の外側から内側に流れてろ過される。そして、その際のろ過液は、隙間９４を通過し、排出口９６を経由して排出管９７内に排出される。
【００８０】
表１に、上述の浄化槽１において用いられるろ過膜モジュール４（以下、このろ過膜モジュールを「管状ろ過膜モジュール」と表現する場合がある）と上述のような平膜モジュール９０の主な特性をまとめて示す。ここでは、不必要な煩雑さを持ち込まないようにするため、両モジュールについて膜の長さＬを共通とした。同じ理由により、モジュールの設置面積については、ろ過膜モジュール４では収納容器１０の厚さを、また、平膜モジュール９０では枠体９３をそれぞれ除いた、膜部分が占める面積を示している。
【００８１】
【表１】
0004310953.tif 000002
【００８２】
ここで、ろ過膜モジュール４で用いられる収納容器１０の内径をＤとすると、ろ過膜モジュール４における収納容器１０の断面積あたりの膜面積Ｍは、次の式（１）で表される。なお、表１および式（１）において、εは管状ろ過膜１１ａの充填率を示し、この充填率は下記の式で求められる。式中のＳは、収納容器１０の軸線方向に垂直な断面における収納容器１０の内部の断面積（図４に網掛け線で示した部分の面積に相当）を示している。
【００８３】
【数１】
0004310953.tif 000003
【００８４】
ろ過膜モジュール４において、管状ろ過膜１１ａの充填率εはおよそ０．７〜０．８になるので、式（１）から得られるろ過膜モジュール４の膜面積は、同じ長さの中空糸膜モジュールあるいは平膜モジュールの１．５〜２倍の大きさに相当する。すなわち、ろ過膜モジュール４は、平膜モジュールに比べ、設置面積あたりの膜面積が極めて大きい。
【００８５】
ところで、浸漬型膜ろ過が適用される大多数の実液（被処理液）の粘度は数ｍＰａ・ｓ以上であり、平膜モジュール９０、ろ過膜モジュール４共に、モジュール内における被処理液の流れを層流と見なすことができる。
【００８６】
平行流れが層流のクロスフローろ過においては、平膜モジュール９０に対するろ過膜モジュール４のろ過流量が次式（２）で表される（例えば、中垣、清水、「膜処理技術大系」第１編−第３章、株式会社フジ・テクノシステム（１９９１）  参照）。
【００８７】
【数２】
0004310953.tif 000004
【００８８】
式中、Ｊ、Ｍおよびｕは、それぞれろ過流量、膜面積および平行流れの線速であり、下付き記号ＴおよびＰは、それぞれろ過膜モジュール４および平膜モジュール９０の値であることを示す。平行流れは気泡と液体の混合物からなるが、同じ速度で移動していると仮定している。ｄは平膜モジュール９０の膜プレート９２間の間隔を、また、ｄiはろ過膜モジュール４の管状ろ過膜１１ａの内径をそれぞれ示している。
ここで、指数ａ、ｃは、層流の場合ともに１／３である。したがって、これらの値を代入すると、次の式（３）のようになる。
【００８９】
【数３】
0004310953.tif 000005
【００９０】
ここで、ろ過膜モジュール４においては全ての管状ろ過膜１１ａに、また、平膜モジュール９０においては全ての膜プレート９２間に気泡が均等に分配されていると仮定すると、各モジュールにおける平行流れの線速について、それぞれ次式（４）および（５）が導かれる。
【００９１】
【数４】
0004310953.tif 000006
【００９２】
ここで、ｑaは、一つの流路あたりに換算した空気流量であり、ろ過膜モジュール４では１本の管状ろ過膜１１ａ当たりの空気の流量を、また、平膜モジュール９０では幅ｗの１つの膜プレート９２間隔当たりの空気の流量をそれぞれ意味する。したがって、ｕaは換算線速である。ρfおよびμfは、それぞれ被処理液の密度および粘度である。σは無次元の圧力損失係数であり、ろ過膜モジュール４では３２、平膜モジュール９０では１２である。ｇは重力加速度である。
換算線速は、単位膜面積当りの空気流量、またはモジュール当りの全空気流量に、それぞれのモジュールの形状を表す数値を用いて次の表２のように変換することができる。
【００９３】
【表２】
0004310953.tif 000007
【００９４】
表１および表２から、ろ過膜モジュール４と平膜モジュール９０との線速比が次の式（６）で表される。
【００９５】
【数５】
0004310953.tif 000008
【００９６】
式（３）および（６）を用い、ろ過膜モジュール４および平膜モジュール９０の能力を様々な視点から比較することができるが、現実性を失わずに単純化するため、ここでは、両モジュールに共通の条件として、被処理液の密度ρfを１，０００ｋｇ／ｍ3、膜の長さＬを１ｍに設定する。また、平膜モジュール９０については膜プレート９２の厚さｔを５ｍｍに設定し、ろ過膜モジュール４については管状ろ過膜１１ａの外径（ｄ0）と内径（ｄi）との比（ｄ0／ｄi）を１．２、充填率εを０．８（最密充填状態では約０．９である）にそれぞれ設定する。空気流量については、平膜モジュール９０で標準的に用いられている単位膜面積当たり１５Ｌ／分／ｍ2を比較基準とする。
【００９７】
次の表３は、被処理液の粘度μfを１０ｍＰａ・ｓに設定した場合において、膜プレート９２間隔ｄと管状ろ過膜１１ａの内径ｄiとを同じにし、また、両モジュールについて総膜面積と全空気流量とを同じにした場合の計算結果を示している。
【００９８】
【表３】
0004310953.tif 000009
【００９９】
また、次の表４は、同じ条件で被処理液の粘度μfのみを１００ｍＰａ・ｓに変更した場合の計算結果を示している。
【０１００】
【表４】
0004310953.tif 000010
【０１０１】
表３および表４が示すように、広い粘度範囲の被処理液に関し、ろ過膜モジュール４は、平膜モジュール９０の約１／２の設置面積であるにも拘わらず、ろ過流量が平膜モジュール９０よりも大きい。
もう一つの例として、被処理液の粘度μfを１０ｍＰａ・ｓに設定した場合において、膜プレート９２間隔ｄと管状ろ過膜１１ａの内径ｄiとを同じにし、また、両モジュールについて、モジュール設置面積と全空気流量とを同じにした場合の計算結果を表５に示す。
【０１０２】
【表５】
0004310953.tif 000011
【０１０３】
表５は、同じモジュール設置面積、同じ全空気流量の場合、ろ過膜モジュール４が平膜モジュール９０の２倍以上のろ過流量を持つことを示している。
さらに、表３〜表５は、ろ過流量を膜面積で割ったフラックスも大きく、ろ過膜モジュール４が平膜モジュール９０に比べて原理的にも優れていることを示している。
以上の解析例から明らかなように、ろ過膜モジュール４は、すべての管状ろ過膜１１ａに対して均等に空気泡が分配されるならば、平膜モジュール９０や中空糸膜モジュールに比べ、格段にコンパクトであるにも拘らず、これらのモジュールよりもろ過流量が大きい。
【０１０４】
なお、ろ過膜モジュール４においては、上述の通り、管状ろ過膜１１ａ中に供給された空気泡は、当該管状ろ過膜１１ａ内を上昇する以外、他に移動することができないので、ろ過膜モジュール４の一部（上部）が被処理液から露出しているとしても、管状ろ過膜１１ａ内の被処理液全体を浮力により押し上げることができる。すなわち、ろ過膜モジュール４は、一部が被処理液から露出しても、全体が被処理液中に浸漬されている場合と同様に、被処理液のろ過処理を実施することができる。これに対し、平膜モジュールや中空糸膜モジュールは、被処理液が膜間の広い流路の中を自由に動くことができるため、モジュールの一部が被処理液から露出すると、空気泡によって押し上げられる被処理液の流量は激減する。したがって、平膜モジュールや中空糸膜モジュールは、被処理液から一部が露出すると被処理液の循環流量が激減するため、被処理液のろ過処理が不可能になる。
【０１０５】
次に、単独浄化槽を改造した上述の浄化槽１の特性を、実際の総合生活排水に関するデータに基づいてシミュレーションした結果に従って詳細に説明する。なお、総合生活排水の性質は、家庭毎に異なるため、特定の家庭からの総合生活排水に基づくデータは客観的を欠く。このため、以下の説明において引用するろ過流量のデータには、比較的規模の大きい集合住宅からの総合生活排水を上述のろ過装置３を用いてろ過した場合の測定値を用いた。
表６に、このシミュレーションにおいて容器２として用いた平均的な５人用単独浄化槽の仕様を示す。この浄化槽の調整可能容量は４８０ｌである。
【０１０６】
【表６】
0004310953.tif 000012
【０１０７】
また、表７に、このシミュレーションにおいて用いたろ過装置３の仕様を示す。但し、このろ過装置３では、ろ過膜モジュール４として、内径１５４ｍｍの塩化ビニル樹脂製パイプ（ＪＩＳ規格のＶＵ−１５０）内に、内径および外径がそれぞれ８ｍｍおよび８．４ｍｍに設定された、平均孔径が約０．４μｍのろ過膜層２０を用いた管状ろ過膜１１ａを充填率が０．７５になるよう充填し、両端の保持部１０ａの長さを２５ｍｍに設定したものを用いた。また、案内筒５には、外径１６３ｍｍ、長さ２２ｃｍのステンレスパイプ（ＪＩＳ規格の１５０Ａ）を使用し、その下端から曝気室５０２底面までの高さが８ｃｍとなるように、ステンレスパイプからなる脚５０を溶接した。さらに、空気供給装置６として、外径２２ｍｍの３本のステンレスパイプ（ＪＩＳ規格の１５Ａ）を組合せ、それに直径５ｍｍの空気泡噴出孔６８を合計で７個穿孔したものを用いた。なお、表７に示したフラックスおよびろ過流量の数値は、空気発生装置５０９から毎分１００ｌの流量で空気泡供給装置６に空気を供給した場合のものである。また、フラックスの値は、ろ過膜モジュール４が浸漬した状態から４０ｃｍ露出した状態の平均値である０．５ｍ／ｄを用いた。
【０１０８】
【表７】
0004310953.tif 000013
【０１０９】
浄化槽１の運転時において、曝気室５０２から沈殿分離室５０１への返送流量は、１日当りの総合生活排水量を２４で割った平均流量の約３倍とした。また、曝気室５０２における曝気（すなわち、空気発生装置５０９から空気泡供給装置６への空気の供給）および曝気室５０２から沈殿分離室５０１への返送は２４時間継続したが、曝気室５０２の水位が下限水位ｌ3以下になったときにはろ過が停止する。すなわち、曝気室５０２の水位が下から６０ｃｍになると、液面センサー５２０が作動して吸引ポンプ７３が停止し、ろ過が停止する。なお、沈殿分離室５０１のそのときの水位は、曝気室５０２と同じになるように設定されているので、６０ｃｍである。ここでのろ過方式は、ろ過膜モジュール４が８０％露出した状態におけるろ過流量を８５ｌ／ｈｒに設定した定速ろ過とした。
【０１１０】
浄化槽１内の総合生活排水（被処理液）量Ｖの変化をシミュレーションするに当り、就寝後は総合生活排水の流入がなく、曝気室５０２の早朝の水位は下限水位ｌ3にあるものとする。そして、このときの容器２内の被処理液量をＶ0とする。流入開始後の最初の１時間で容器２内にＱ1ｌの総合生活排水が流入すると、直ちにろ過を開始するので、１時間後にはＱ1−Ｊ＋Ｖ０（ｌ）の被処理液が容器２内に残存することになる。ところが、Ｑ1−Ｊ＝０になると、曝気室５０２の下限水位ｌ3になるので、ろ過が停止する。したがって、運転開始から１時間後に容器２内に残存する被処理液量（Ｖ1とする）は、次のようになる。
【０１１１】
【数６】
0004310953.tif 000014
【０１１２】
その後の容器２内の被処理液量は、Ｑn−Ｊ＋Ｖn-1≦７２０（ｌ）になるまでの間（ｎは経過時間を示す）、Ｖn＝Ｑn−Ｊ＋Ｖn-1（ｌ）に従って変化する。そして、Ｑn−Ｊ＋Ｖn-1≦７２０（ｌ）になると、液面センサー５２０が作動してろ過が停止するので、被処理液量は７２０ｌになる。因みに、曝気室５０２内の水位は、Ｖ≦７２０（ｌ）のときには６０ｃｍになり、Ｖ＞７２０（ｌ）になるとＶ／１．２／１０（ｃｍ）になる。
【０１１３】
図１８は、５人家族の家庭の平均的な排水パターンの１時間ごとの総合生活排水量に基づいて計算した、当該総合生活排水の１日あたりの積算量並びに上述の計算に従って逐次計算した浄化槽１内の被処理液量と水位の変化を示している。図１８によると、上記の平均的な家庭では、午前中に洗濯を終え、夕食時から入浴後の浴槽の排水までの４時間で、１日の総排水量１，２５０ｌ中の７００ｌを使っている。この間に最高水位は９０ｃｍに達したが、上限水位との間に１０ｃｍ、すなわち、１２０ｌの余裕がある。集中的な排水がこの程度の量よりも大きくなると、水位が１ｍを越えるためにオーバーフローが発生する。逆に、浴槽の残り湯を洗濯等に使用すれば、総排水量も減るし、排水量の変動も平準化されるので、曝気室５０２内の水位は、図１８に示す状態よりもさらに余裕を持った水位内で変動する。
【０１１４】
次に、ろ過液のＢＯＤ濃度の変化をシミュレーションする。但し、総合生活排水のＢＯＤ濃度は一定とし、設定値には表８の値を用いる。
【０１１５】
【表８】
0004310953.tif 000015
【０１１６】
ＢＯＤ消化速度１６５００ｍｇ／ｈｒは、容積負荷１ｋｇ／ｍ3／ｄに相当するが、この値は、ＭＬＳＳ濃度を５０００〜７０００ｐｐｍに保持しながら、ＢＯＤが２００ｐｐｍの総合生活排水を連続的に浸漬型膜ろ過する場合にほぼ相当する（例えば、能勢元昭他、第３７回下水道研究発表会講演集、７−８９、社団法人日本下水道協会、２０００参照）。
ＢＯＤの初期濃度が最低値Ｃ0にある曝気室５０２内に、１時間でＱ1ｌの総合生活排水が流入したとすると、１時間後のＢＯＤ濃度（Ｃ1）は、およそ次のようになる。
【０１１７】
【数７】
0004310953.tif 000016
【０１１８】
ここで、右辺がＣ0以下の場合には、Ｃ1≒Ｃ0であり、正の場合にはＣ1である。また、次の１時間後のＢＯＤ濃度（Ｃ2）は、およそ次のようになる。
【０１１９】
【数８】
0004310953.tif 000017
【０１２０】
Ｃ0＝５ｐｐｍとして逐次計算すると、図１９が得られる。
図１８および図１９は、表６の仕様の単独浄化槽に対して表７の仕様のろ過装置３を直接組み込むによって、表８に示す総合生活排水を、オーバーフローを起こすことなく、ろ過液のＢＯＤ濃度が１０ｐｐｍになるまで処理できることを示している。したがって、このシミュレーションによれば、単独浄化槽の改造により実現できる浄化槽１は、合併浄化槽に匹敵する浄化処理が可能である。
【０１２１】
［他の実施の形態］
（１）上述の実施の形態では、ろ過液排出装置７の先端に吸引ポンプ７３を接続し、ろ過膜モジュール４において被処理液を定速ろ過したが、本発明の浄化槽１は定圧ろ過方式で総合生活排水をろ過処理することもできる。この場合は、吸引ポンプ７３を第２排出経路７２から取り外し、図１に点線で示すように、第２空気供給路５１２に分岐路５１４を設けてこれを容器２の外部で開放する。また、分岐路５１４には、電磁弁５１５を設けておく。このようにすると、ろ過膜モジュール４におけるろ過圧は、曝気室５０２内における被処理液の水位にかかわらず、ろ過膜モジュール４の上端と第２排出経路７２の先端部との高低差による一定の水頭圧（図１のＰ）に保たれる。
【０１２２】
（２）上述の実施の形態では、ろ過液の排出口１２が収納容器１０の側面に設けられている管状ろ過膜モジュール４を用いた場合について説明したが、本発明の浄化槽において利用可能なろ過膜モジュールはこれに限定されるものではない。
【０１２３】
図２０および図２１を参照して、本発明の浄化槽において利用可能な他のろ過膜モジュール２００を説明する。このろ過膜モジュール２００は、図２０（ろ過膜モジュール２００の縦断面図）および図２１（ろ過膜モジュール２００の、図１７のＸＸＩ−ＸＸＩ断面に相当する図）に示すように、円筒状の収納容器２１０と、この収納容器２１０内に充填された管状ろ過膜群２１１とを主に備えている。収納容器２１０は、例えば樹脂製の部材であり、円筒状の集水管２１２と、当該集水管２１２の軸を中心としてその外側に間隔（空間）を設けて同心円状に配置された円筒状の外筒２１３とを主に備えている。集水管２１２は、図の下端部が閉鎖されており、また、図の上端部が開口して排出口２１２ａを形成している。また、集水管２１２は、複数の通液孔２１２ｂを壁面に備えている。
【０１２４】
管状ろ過膜群２１１は、細長な円筒状に形成された管状ろ過膜２１１ａの多数本を含む群であり、各管状ろ過膜２１１ａは、収納容器２１０の集水管２１２と外筒２１３との間に形成された空間内に、集水管２１２と平行に充填されている。このような管状ろ過膜群２１１の上端部および下端部は、それぞれウレタン樹脂などの樹脂材料を用いて形成された保持部２１０ａにより、各管状ろ過膜２１１ａの開放状態を維持しつつ収納容器２１０に対して一体的に保持されると共に固定されている。この結果、収納容器２１０の両端部は、当該保持部２１０ａにより液密に閉鎖されることになる。なお、管状ろ過膜２１１ａは、上述の実施の形態において説明した管状ろ過膜１１ａと同様に形成されている。
【０１２５】
なお、図２０等では、理解の便のため、管状ろ過膜２１１ａの太さ、管状ろ過膜２１１ａ間の隙間等を強調している。また、図面を理解し易くするため、図２０では管状ろ過膜２１１ａの本数を少な目に表現し、また、図２１においては管状ろ過膜２１１ａの一部のみ表示している。
【０１２６】
上述のようなろ過膜モジュール２００は、例えば次のような工程を経て製造することができる。
先ず、図２２に示すような固定装置２３０を用い、収納容器２１０を形成する。ここで用いる固定装置２３０は、外筒２１３内に集水管２１２を同心状態で固定するためのものであり、外筒２１３を保持するための外筒保持部２３１と、集水管２１２を保持するための集水管保持部２３２とを備えている。
【０１２７】
外筒保持部２３１は、外筒２１３の一端を収納するための受け部２３３と、受け部２３３に対して外筒２１３を固定するための押え板２３４とを有している。受け部２３３は、外筒２１３の端部を収納可能な円形の凹部２３３ａを有しており、その凹部２３３ａの中心部には、孔部２３３ｂが形成されている。また、凹部２３３ａは、深さ方向の中程において、開口側の内径が大きくなるよう設定されており、そのような内径の変更部分において段部２３３ｃを形成している。さらに、凹部２３３ａの開口部周縁には溝２３５が形成されており、当該溝２３５には環状のゴム弾性体２３５ａが配置されている。一方、押え板２３４は、中心部に外筒２１３を挿入可能な挿入孔２３４ａを備えた部材であり、平面形状が受け部２３３と概ね同じに設定されている。
【０１２８】
一方、集水管保持部２３２は、シャフト２３６、位置決め部材２３７、押え具２３８およびナット２３９を備えている。シャフト２３６は、集水管２１２内に挿入可能でありかつ受け部２３３の孔部２３３ｂを貫通可能な棒状の部材であり、一端に螺旋部２３６ａを有し、また、他端に頭部２３６ｂを有している。位置決め部材２３７は、集水管２１２内に挿入可能な挿入部２３７ａと、当該挿入部２３７ａを集水管２１２内に挿入した状態で集水管２１２から突出する突出部２３７ｂとを一体的に有する概ね円柱状の部材であり、その中心部にはシャフト２３６を貫通させるための貫通孔２３７ｃが形成されている。突出部２３７ｂの突出量は、受け部２３３の凹部２３３ａにおける低部から段部２３３ｃまでの距離と同じに設定されている。押え具２３８は、集水管２１２の内部に挿入可能な円板状の部材であり、中心にシャフト２３６を挿入するための挿入孔２３８ａを有している。ナット２３９は、シャフト２３６の螺旋部２３６ａに対して装着可能なものである。
【０１２９】
上述の固定装置２３０を用いて収納容器２１０を形成する場合は、先ず、外筒２１３を外筒保持部２３１により保持する。ここでは、外筒２１３の一端を受け部２３３の凹部２３３ａ内に挿入し、段部２３３ｃに当接させる。そして、押え板２３４の挿入孔２３４ａ内に外筒２１３が挿入された状態で、押え板２３４をゴム弾性体２３５ａに対して押し付けた状態で固定する。これにより、外筒２１３は、一端が凹部２３３ａ内に挿入された状態で保持されることになる。
【０１３０】
次に、集水管保持部２３２を用い、集水管２１２を外筒２１３の内部に配置する。ここでは、先ず、位置決め部材２３７の挿入部２３７ａの先端に管状のゴム弾性体２３７ｄを装着し、その状態で当該挿入部２３７ａを集水管２１２内に挿入する。また、集水管２１２内に、位置決め部材２３７を挿入した側とは異なる側から押え具２３８を挿入する。そして、シャフト２３６を、その頭部２３６ｂが押え具２３８に当接するよう、押え具２３８の挿入孔２３８ａおよび位置決め部材２３７の貫通孔２３７ｃに挿入する。この状態で、シャフト２３６の螺旋部２３６ａが受け部２３３の孔部２３３ｂから突出するよう集水管２１２を外筒２１３の内部に挿入し、螺旋部２３６ａにナット２３９を装着する。これにより、固定装置２３０は、集水管２１２が外筒２１３内で同心円状に配置された状態で両者を保持し、収納容器２１０を形成することになる。
【０１３１】
次に、上述のようにして形成された収納容器２１０内に管状ろ過膜群２１１を充填する。ここでは、図２２に示すように、多数本の管状ろ過膜２１１ａを平行に束ねた管状ろ過膜群２１１を、外筒２１３と集水管２１２との間に形成された空間内に挿入する。この際、各管状ろ過膜２１１ａの長さは収納容器２１０よりも大きく設定しておき、管状ろ過膜群２１１の両端部が収納容器２１０から突出するよう設定する。また、各管状ろ過膜２１１ａの両端は、ヒートシールにより閉鎖しておく。
【０１３２】
次に、樹脂材料を用い、管状ろ過膜群２１１を収納容器２１０に対して固定する。ここでは、先ず、図２３に示すようなモールド２４０を用意する。このモールド２４０は、キャビティ２４１を備えたものであり、キャビティ２４０は管状ろ過膜群２１１を挿入可能な中心部２４２と、中心部２４２の周りに連続して形成された、収納容器２１０の外筒２１３を挿入可能な外筒挿入部２４３とを備えている。このモールド２４０の中心部２４２には、未硬化状態の樹脂材料２４４（例えば未硬化ウレタン樹脂）を注入しておく。
【０１３３】
一方、固定装置２３０により形成された収納容器２１０において、集水管２１２の開口側を、キャップ２４５を用いて閉鎖する（図２２）。そして、図２３に示すように、収納容器２１０から突出している管状ろ過膜群２１１をキャビティ２４１の中心部２４２内に注入された樹脂材料２４４中に徐々に浸漬し、外筒２１３の端部を外筒挿入部２４３内で保持する。この状態を樹脂材料２４４が硬化するまで維持し、樹脂材料２４４が完全に硬化してからモールド２４０を取り外す。これにより、管状ろ過膜群２１１の一端側は、収納容器２１０の一端側に対して固定されることになる。その後、収納容器２１０から突出している、硬化した樹脂材料２４４および管状ろ過膜群２１１を切除し、また、キャップ２４５を取り外す。
【０１３４】
次に、収納容器２１０を固定装置２３０から一旦分離し、収納容器２１０を逆向きにしてから再度固定装置２３０により固定する。その状態で、モールド２４０に対する上述のような操作を繰り返すと、管状ろ過膜群２１１の他端側も収納容器２１０の他端側に対して固定され、目的とするろ過膜モジュール２００が得られる。この際、集水管２１２の開口部をキャップ２４５で閉鎖しなければ、集水管２１２の内部にも樹脂材料２４４が流入し、それが集水管２１２の一端を閉鎖することになる。製造されたろ過膜モジュール２００において、収納容器２１０の両端部は、各管状ろ過膜２１１ａの両端部を除き、硬化した樹脂材料２４４による保持部２１０ａが形成され、この保持部２１０ａにより液密に閉鎖されることになる。
【０１３５】
なお、上述の製造工程において用いられる樹脂材料２４４としては、上述の実施の形態において用いた管状ろ過膜モジュール４の場合と同様、ウレタン樹脂の他に、エポキシ樹脂などの他の熱硬化性樹脂やホットメルト接着材を用いることもできる。また、上述の製造工程においては、収納容器２１０と樹脂材料２４４との接着性を高めることを目的として、外筒２１３の内周面および集水管２１２の外周面に対し、予め接着助剤の利用による、またはコロナ放電処理による表面処理を施しておいてもよいし、樹脂材料２４４のアンカー効果を高めるための溝加工を加えておいてもよい。
【０１３６】
このようなろ過膜モジュール２００を用いて上述のろ過装置３を構成する場合、ろ過液排出装置７は、排出口２１２ａに対して接続する。
【０１３７】
このろ過膜モジュール２００を用いた被処理液のろ過処理時において、被処理液は、空気泡供給装置６から噴出する空気泡に伴い、図２０に矢印で示すように、ろ過膜モジュール２００の各管状ろ過膜２１１ａ内を下側から上側に向けて押し上げられる。この際、被処理液の一部は、管状ろ過膜２１１ａを内側から外側に通過してろ過され、また、被処理液中に含まれるろ別成分は、管状ろ過膜２１１ａの内周面のろ過膜層により捕捉され、被処理液から取り除かれる。ろ別成分が取り除かれた被処理液（ろ過液）は、管状ろ過膜２１１ａ間の隙間を通過し、通液孔２１２ｂから集水管２１２内に流入する。集水管２１２内に流入したろ過液は、排出口２１２ａから収納容器２１０の外部、すなわちろ過液排出装置７内に連続的に排出される。このような一連のろ過処理により、曝気室５０２内の被処理液は、図１に矢印で示すのと同様に、ろ過膜モジュール２００を下側から上側方向に通過して自然に循環することになる。
【０１３８】
（３）上述のろ過装置３では、ろ過膜モジュール４を円筒状に、すなわち、ろ過膜モジュール４の収納容器１０を円筒状に形成したが、収納容器１０は、角筒状や多角形（例えば五角形以上の多角形）の筒状等、他の形状の筒状に形成されていてもよい。
【０１３９】
（４）上述の実施の形態では、管状ろ過膜１１ａにおいて突起２２を連続した螺旋状に設けたが、突起２２の形態はこれに限定されるものではない。すなわち、突起２２は、支持膜層２１の外周面において部分的に設けられていればよく、例えば、断続的な螺旋状や点状などの各種の形態で設けられていてもよい。
【０１４０】
（５）上述の実施の形態では、管状ろ過膜１１ａをろ過膜層２０と支持膜層２１との２層構造に形成したが、管状ろ過膜１１ａの潰れ圧を、その肉厚と外径との比を適宜設定することにより上述の所要の値に設定する場合は、図２４に示すように、支持膜層２１の外周面にさらに通液性を有する補強層２５を配置してもよい。
【０１４１】
ここで用いられる補強層２５は、通液性を有するものであれば特に限定されるものではないが、通常は支持膜層２１を構成するものと同様の不織布、特にポリエステル樹脂系の不織布が好ましく用いられる。なお、このような補強層２５を備えた管状ろ過膜１１ａは、通常、管状ろ過膜１１ａを製造するために用いられる上述の複合膜２３の支持膜層２１側にさらに補強層２５が積層された複合膜を用いると製造することができる。このような複合膜を製造する場合において、補強層２５は、通常、支持膜層２１の表面にホットメルト接着剤や熱硬化性接着剤を点在させて接着するのが好ましい。このようにすると、複合膜は、補強層２５によりろ過抵抗が高まるのを抑制することができ、上述の実施の形態の場合と同様のろ過抵抗、すなわち、ろ過液の通過性を達成することができる。
【０１４２】
なお、管状ろ過膜１１ａがこのような補強層２５を備えている場合、当該管状ろ過膜１１ａの肉厚および外径は、この補強層２５を含めて計算する。また、管状ろ過膜１１ａの表面に上述のような突起２２を形成する場合、当該突起２２は補強層２５の表面に形成する必要がある。
【０１４３】
（６）上述の実施の形態では、ろ過膜モジュール４と案内筒５とを接続するためにソケット５２を用いたが、両者の接続方法はこれに限定されるものではない。例えば、案内筒５の脚５０の上端をろ過膜モジュール４の上端近傍まで延長し、脚５０の上端からろ過膜モジュール４に向けて延びる着脱可能なスプリング部材により、ろ過膜モジュール４を案内筒５方向に押圧するようにした場合もろ過膜モジュール４と案内筒５とを接続することができる。
【０１４４】
（７）上述の実施の形態では、空気泡供給装置６の空気泡噴出孔６８から発生する空気泡の大きさを、管状ろ過膜１１ａの内径以上になるよう設定したが、本発明の浄化槽は、上記空気泡の大きさが管状ろ過膜１１ａの内径より小さい場合であっても、上述の実施の形態の場合と同じく総合生活排水を浄化処理することができる。
【０１４５】
（８）上述の実施の形態では、ろ過装置３が逆洗装置８を備えている場合について説明したが、ろ過装置３は、逆洗装置８に代えて、ろ過膜モジュール４を洗浄するための次亜塩素酸ソーダ水のような薬液を供給するための薬液供給装置を備えていてもよい。また、ろ過装置３においては、逆洗装置８を省略することもできる。この場合、定量フロート弁８０、第２空気供給路５１２、第１電磁弁５１３および第２電磁弁７４を省略し、第１排出経路７１を吸引ポンプ７３に直結する。
【０１４６】
【発明の効果】
本発明の浄化槽は、上述のようなろ過膜モジュールと、容器内においてろ過膜モジュールの下方からろ過膜モジュールに向けて空気泡を供給するための空気泡供給装置とを備えているため、ろ過膜モジュールの全体が総合生活排水中に浸漬された状態と、ろ過膜モジュールの一部が総合生活排水から露出した状態との間になるよう、総合生活排水の浄化工程において容器内に貯留する総合生活排水の水位を設定すれば、総合生活排水量の多少に拘わらず、容器内に貯留された総合生活排水をろ過することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る浄化槽の概略図。
【図２】前記浄化槽において用いられるろ過装置の概略図。
【図３】前記ろ過装置において用いられるろ過膜モジュールの縦断面図。
【図４】前記ろ過膜モジュールの図３のＩＶ−ＩＶ断面に相当する図。
【図５】図４のＶ矢視図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図。
【図７】前記ろ過膜モジュールにおいて用いられる管状ろ過膜の斜視図。
【図８】図７のＶIII−ＶIII断面端面図。
【図９】前記管状ろ過膜の製造工程を示す図。
【図１０】前記ろ過膜モジュールを製造するための一工程を示す図。
【図１１】前記ろ過膜モジュールを製造するための他の工程を示す図。
【図１２】前記ろ過装置において用いられる案内筒の縦断面図。
【図１３】前記案内筒の、図１２のＸIII−ＸIII断面に相当する図。
【図１４】前記ろ過装置において用いられる逆洗装置を構成する定量フロート弁の正面図。
【図１５】前記定量フロート弁を構成するフロート弁部の断面図。
【図１６】前記ろ過膜モジュールのろ過流量特性を解析する際に比較の対象とした平膜モジュールの一部断面正面図。
【図１７】前記平膜モジュールに用いられる膜プレートの一部切欠斜視図。
【図１８】平均的な家庭から１日に排出される総合生活排水の１時間毎の積算量並びに１時間毎の浄化槽内の被処理液量と水位の変化を示したグラフ。
【図１９】前記浄化槽から得られるろ過液のＢＯＤ濃度の変化をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図２０】前記ろ過装置において利用可能な他の形態のろ過膜モジュールの縦断面図。
【図２１】前記他の形態のろ過膜モジュールの、図２０のＸＸＩ―ＸＸＩ断面に相当する図。
【図２２】前記他の形態のろ過膜モジュールを製造するための一工程を示す図。
【図２３】前記他の形態のろ過膜モジュールを製造するための他の工程を示す図。
【図２４】前記ろ過膜モジュールに用いられる管状ろ過膜の変形例の図８に相当する図。
【符号の説明】
１  浄化槽
２  容器
４，２００  ろ過膜モジュール
６  空気泡供給装置
７  ろ過液排出装置
８  逆洗装置
１０，２１０  収納容器
１２，２１２ａ  排出口
１１，２１１  管状ろ過膜群
１１ａ，２１１ａ  管状ろ過膜
５０１  沈殿分離室
５０２  曝気室
【図１】
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【図２】
0004310953.tif 000019
【図３】
0004310953.tif 000020
【図４】
0004310953.tif 000021
【図５】
0004310953.tif 000022
【図６】
0004310953.tif 000023
【図７】
0004310953.tif 000024
【図８】
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【図９】
0004310953.tif 000026
【図１０】
0004310953.tif 000027
【図１１】
0004310953.tif 000028
【図１２】
0004310953.tif 000029
【図１３】
0004310953.tif 000030
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004310953.tif 000033
【図１７】
0004310953.tif 000034
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0004310953.tif 000037
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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