下水処理装置および固液分離膜モジュール
【課題】本発明は、従来の下水処理装置と比較して運転コストおよび維持管理の頻度や煩雑さを低減しつつ、効率的に膜面の目詰まりを解消することができる下水処理装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の下水処理装置Ｓ３は、流入する下水２を活性汚泥により処理する反応槽３と、この反応槽３内に配置された固液分離平膜５と、超音波Ｕを発生させる振動子１２と、前記固液分離平膜５の膜面に沿って延びるように設置されるとともに前記振動子１２が発生させた超音波を伝播する導音部１１と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明の下水処理装置Ｓ３は、流入する下水２を活性汚泥により処理する反応槽３と、この反応槽３内に配置された固液分離平膜５と、超音波Ｕを発生させる振動子１２と、前記固液分離平膜５の膜面に沿って延びるように設置されるとともに前記振動子１２が発生させた超音波を伝播する導音部１１と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸漬型の固液分離膜モジュールを用いた下水処理装置および固液分離膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
浸漬型の固液分離膜モジュールを用いた下水処理装置としては、例えば、反応槽内で複数の外圧式の固液分離膜が、その膜面が垂直となるよう配置されたものが知られている。この下水処理装置は、反応槽の下部に設置された散気管から気泡を発生させている。このような気泡を発生させる目的としては、反応槽内の活性汚泥に酸素を供給すること、そして、気泡の上昇に伴って生起される水流により膜面の付着物を除去することで、膜面の目詰まりを抑制することが挙げられる。この下水処理装置では、濁質成分の流出を防ぐことが可能であるために、活性汚泥の濃度を高く設定して運転することが可能となる。その結果、この下水処理装置は、固液分離膜モジュールを用いない下水処理装置に比べて、装置自体を小型化することができるとともに、更に発生汚泥を低減することができる。しかし、散気量が従来の下水処理装置に比べて多く必要となるために、ブロワで多量の電気エネルギが消費されて、運転コストが高価になるという問題がある。
【０００３】
そして、下水処理装置では、濾過運転を継続していると、膜面の目詰まりが徐々に進行する。したがって、この目詰まりを解消するために、数ヶ月あるいは数年に1回の頻度で膜面の薬液洗浄が実施されることとなる。この薬液洗浄は、浸漬されていた固液分離膜モジュールを反応槽から一度取り出して薬液洗浄槽に含浸して行われる。しかしながら、この下水処理装置では洗浄作業工程に手数を要し、更に固液分離膜モジュールの取り出しに、別途に装置が必要となるという問題がある。したがって、固液分離膜モジュールの洗浄に際しては、反応槽内に固液分離膜モジュールを浸漬した状態のままで洗浄することが望ましい。
【０００４】
その一方で、従来、固液分離膜を使用した水処理技術としては、次の特許文献１ないし特許文献５に記載された技術がある。
特許文献１には、活性汚泥の収容される反応槽内で、固液分離膜の膜面へ向かう上昇攪拌流が増強されるように、固液分離膜モジュールと散気管との間に攪拌手段を設けた下水処理装置が記載されている。
この下水処理装置では、攪拌手段で生起したクロスフロー流によって、固液分離膜の膜面の洗浄が促進される。
【０００５】
また、特許文献２には、処理槽の底部に振動子が配置された水処理装置が記載されている。
この水処理装置では、処理槽内に配置された固液分離膜を超音波で洗浄しながら被処理水を濾過している。
【０００６】
また、特許文献３には、固液分離膜を収容するケーシングに振動子を取り付けた水処理装置が記載されている。
この水処理装置では、固液分離膜を逆洗する際に、振動子がケーシングを介して固液分離膜を振動させることで、固液分離膜の洗浄効率が高められるようになっている。
【０００７】
また、特許文献４には、回転ブラシを固液分離膜の膜面上に配置した下水処理装置が記載されている。
この下水処理装置では、回転ブラシが固液分離膜の膜面上で回転することによって固液分離膜の目詰まりを防止するようになっている。
【０００８】
また、特許文献５には、固液分離膜を有する濾板に、その上側部から下側部にわたってスリットを並列に複数設けた固液分離膜モジュールが記載されている。
この固液分離膜モジュールでは、この固液分離膜モジュールを槽内に浸漬した状態で、固液分離膜を洗浄する際に、所定のノズルから洗浄薬液が固液分離膜モジュール内に投入される。その一方で、固液分離膜モジュール内では、洗浄薬液がその比重差と密度流とに応じて拡散していく。そして、拡散した洗浄薬液によって固液分離膜が洗浄されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２５１３８６号公報
【特許文献２】特開平１１−３１９５１７号公報
【特許文献３】特開２００４−１８１３７１号公報
【特許文献４】特開平１１−２６７４７２号公報
【特許文献５】特開平８−２８１２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の下水処理装置では、攪拌手段が気泡の上昇速度を大きくするために、反応槽内での気泡の滞留時間が減少する。その結果、被処理水中の酸素の溶解率が低下することとなって、活性汚泥への酸素供給量が不足する。そして、活性汚泥への酸素供給量を高めて処理安定性を確保しようとすると、散気量を増大させる必要がある。その結果、ブロワで消費される電力が増大して運転コストが増大することとなる。
また、一般に、公共下水（被処理水）には毛髪等の繊維状物質が多く含まれる。したがって、この下水処理装置では、攪拌手段に繊維状物質が絡みつく恐れがある。そして、この絡みつきは、一度発生すると加速度的に進行するために、攪拌手段の動力に見合った攪拌効果が得られないだけでなく、最終的には攪拌装置の停止を招くこととなる。したがって、この下水処理装置では、維持管理の頻度や煩雑さが増大するという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２および特許文献３に記載の水処理装置が下水処理装置に適用された場合を想定すると、反応槽内には複数の膜や散気管が備えられて構造が複雑になるばかりでなく、被処理水（下水）には気泡や活性汚泥が存在することとなる。その結果、超音波の発信源である振動子の配置位置が膜面から遠いこととも相俟って、超音波が膜面まで十分に伝わらない恐れがある。したがって、特許文献２および特許文献３に記載の水処理装置を下水処理装置に適用すると、固液分離膜の洗浄が充分に行われずに、固液分離膜の目詰まりが充分に解消されない場合がある。
【００１２】
また、特許文献４に記載の下水処理装置では、前記した公共下水に含まれた繊維状物質が回転ブラシに絡みつく恐れがある。そして、この絡みつきは、活性汚泥をも巻き込んで加速度的に進行する。その結果、回転ブラシの駆動力に見合った目詰まりの防止効果が得られないだけでなく、絡みついた繊維状物質が固液分離膜を破損する恐れもある。したがって、この下水処理装置では、維持管理の頻度や煩雑さが増大するという問題がある。また、回転ブラシの回転安定性を確保しようとすると、駆動力を増大させる必要があるために、運転コストが増大することとなる。
【００１３】
また、特許文献５に記載の固液分離膜モジュールでは、固液分離膜モジュール内で洗浄薬液を拡散させるために、固液分離膜モジュールが浸漬される槽内の液体と洗浄薬液との比重差による密度流を利用している。そのために、洗浄薬液の拡散性は、洗浄薬液の濃度や温度に依存する。したがって、この固液分離膜モジュールでは、洗浄薬液の濃度や温度の変化によって、所定の洗浄効果が得られる濃度で洗浄薬液が膜面の全体に行きわたらない場合がある。その結果、膜面の薬液洗浄効果に偏りが生じて、固液分離膜の膜面の目詰まりを充分に解消することができない場合がある。
【００１４】
そこで、本発明は、従来の下水処理装置と比較して運転コストおよび維持管理の頻度や煩雑さを低減しつつ、効率的に膜面の目詰まりを解消することができる下水処理装置、および固液分離膜モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決する本発明の下水処理装置は、振動子が発生させた超音波を伝播する導音部が、固液分離平膜の膜面に沿って延びるように設置されている。
また、本発明の下水処理装置は、固液分離平膜の膜面に沿うように配置された板状体の端縁が固液分離平膜の膜面に沿うように配置されるとともに、膜面に沿って往復移動するようになっている。
また、本発明の固液分離膜モジュールは、固液分離膜モジュール内に形成された二次側領域に連通するようにノズルが形成されており、前記二次側領域に流入した液体の流れをこの流れと対向する方向に変える流路を形成するように、その二次側領域に仕切り部材が配置されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来の下水処理装置と比較して運転コストおよび維持管理の頻度や煩雑さを低減しつつ、効率的に膜面の目詰まりを解消することができる下水処理装置、および固液分離膜モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】（ａ）は、反応槽内での下水の流れ方向、および気泡の流れ方向を説明するための模式図、(ｂ)は、（ａ）のＭ部拡大図である。
【図３】第２の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、下水処理装置の上面図である。
【図４】第３の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＮ部拡大図である。
【図５】第４の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は、（ａ）のＬ部拡大図、（ｄ）は、（ａ）の下水処理装置における変形例を示す部分拡大図である。
【図６】（ａ）は、実施の形態に係る固液分離膜モジュールの斜視図、（ｂ）は、固液分離膜モジュールの分解斜視図である。
【図７】（ａ）から（ｄ）は、固液分離膜モジュールに洗浄薬液を注入した際の、洗浄薬液の濃度変化を示す模式図である。
【図８】（ａ）から（ｄ）は、比較例の固液分離膜モジュールに洗浄薬液を注入した際の、洗浄薬液の濃度変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の下水処理装置に係る実施の形態と、この下水処理装置に好適に使用される固液分離膜モジュールの実施の形態について説明する。ここでは、まず、第１ないし第４の実施の形態に係る下水処理装置について説明した後に、固液分離膜モジュールについて説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
下水処理装置における第１の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図１は、第１の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）および(ｃ)に示すように、下水処理装置Ｓ１は、下水（被処理水）２の流入口１と、流出口６とが形成された反応槽３と、この反応槽３内に配置された隔壁４と、固液分離平膜５と、散気管８とを備えている。
【００２１】
反応槽３の内側には、下水２が流れ込む領域Ｐが略直方体に区画されており、この領域Ｐには、後記する所定の流れ（下水２の流れ）が形成されるようになっている。そして、図１（ａ）および（ｃ）に示すように、本実施の形態では、流入口１の形成位置が、領域Ｐ（略直方体）における水平方向の長手側の一端側であって、領域Ｐの上側手前角近傍に設定されている。また、流出口６の形成位置が、領域Ｐにおける水平方向の長手側の一端側であって、領域Ｐの上側奥角近傍に設定されている。そして、この反応槽３の内側の領域Ｐには、下水２とともに活性汚泥（図示せず）が存在することとなる。
【００２２】
隔壁４は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、板状体であって、反応槽３の内側で底部から上方に向かって板面が延びるように配置されている。そして、本実施の形態では、２枚の隔壁４が配置されている。そのうちの１枚は、下水２が流れ込む領域Ｐにおける水平方向の長手側の一端側から他端側に向かって延びるように配置され、他の１枚は長手側の他端側から一端側に向かって延びるように配置されている。そして、この隔壁４同士は、その面同士が相互に平行になっている。つまり、この隔壁４は、流入口１を介して反応槽３内に流入する下水２が、流出口６を介して反応槽３から排出されることで、流入した下水２の流れをこの流れと対向する方向に変える流路３ａを形成している。
【００２３】
固液分離平膜５は、外圧式のものであって、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、枠部材５ａと、この枠部材５ａを挟み込むように配置された一対の平膜５ｂと、枠部材５ａと平膜５ｂとで区画する二次側領域Ｑに連通するノズル１８とを備えている。
そして、この固液分離平膜５は、その膜面が隔壁４と平行となるように配置されている。
【００２４】
散気管８は、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、反応槽３の底部と各固液分離平膜５のそれぞれとの間に配置されるとともに、固液分離平膜５の下縁に沿うように配置されている。この散気管８は、反応槽３内の下水２に気泡を発生させるものであり、散気管８から発生した気泡が、上昇しながら固液分離平膜５の膜面を曝すこととなる。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。ここで参照する図面において、図２（ａ）は、反応槽内での下水の流れ方向、および気泡の流れ方向を説明するための模式図、図２ (ｂ)は、図２（ａ）のＭ部拡大図である。
【００２６】
図１（ａ）に示す下水処理装置Ｓ１では、流入口１を介して領域Ｐに流れ込んだ下水２は、流出口６から排出されることで、隔壁４で仕切られた領域Ｐを蛇行する流路３ａに沿うような流れを形成する。言い換えれば、図２（ａ）に示すように、下水２は、水平方向に向かって固液分離平膜５の膜面に沿うように流れて水平方向のベクトルＸ１（図２（ｂ）参照）を生起する。
【００２７】
そして、この下水処理装置Ｓ１では、固液分離平膜５の二次側領域Ｑ（図１（ｂ）参照）に存在する下水２の濾過液がノズル１８（図１（ｂ）参照）を介して吸引される。この吸引された濾過液は、この下水処理装置Ｓ１の外側の系（図示せず）に排出されることとなる。また、流出口６から排出される下水２は、反応槽３に還流されるか、またはこの下水処理装置Ｓ１の下流側に設けられた二次の下水処理装置に供給されることとなる。
【００２８】
そして、図２（ａ）に示す散気管８が発生する気泡８ａが反応槽３内を上昇することによって、気泡８ａは、鉛直方向に固液分離平膜５の膜面に沿うように流れる。その結果、図２（ｂ）に示す位置Ｒ１では、下水２が上昇する気泡８ａとともに流れて鉛直方向の上側向きのベクトルＹ１（図２（ｂ）参照）を生起する。また、気泡８ａが存在しない位置Ｒ２では、下水２が鉛直方向の下側に流れることで鉛直方向の下側向きのベクトルＹ２（図２（ｂ）参照）を生起する。その結果、固液分離平膜５の膜面においては、図２（ｂ）に示すように、位置Ｒ１でベクトルＸ１とベクトルＹ１との和としてのベクトルＺ１が生起するとともに、位置Ｒ２でベクトルＸ１とベクトルＹ２との和としてのベクトルＺ２が生起する。
【００２９】
そして、これらのベクトルＺ１およびベクトルＺ２は、固液分離平膜５に対して液が透過する方向にクロスする、いわゆるクロスフロー水流を生起する。その一方で、ベクトルＺ１およびベクトルＺ２の絶対値は、ベクトルＸ１を大きくすることで増大させることができる。具体的には、クロスフロー水流の流速は、散気管８からの気泡８ａの上昇速度を増加させなくとも、領域Ｐを蛇行する流路３ａ（図１（ａ）参照）内における下水２の流速を増加させることで増加させることができる。
【００３０】
したがって、この下水処理装置Ｓ１では、気泡８ａの上昇速度を増加させなくとも、クロスフロー水流の流速を増加させることができるので、反応槽３内での気泡８ａの滞留時間が減少することがない。その結果、下水２中の酸素の溶解率が低下することもなく、活性汚泥への酸素供給量が不足することもない。つまり、この下水処理装置Ｓ１によれば、ブロワで消費される電力を増大させなくとも、下水２の処理安定性を確保することができるので、従来の下水処理装置（例えば、特許文献１参照）と比較して運転コストを低減することができる。
【００３１】
また、この下水処理装置Ｓ１では、従来の下水処理装置（例えば、特許文献１参照）と異なって、攪拌手段を必要としないので、維持管理の頻度や煩雑さを低減することができる。
【００３２】
また、一般に、気泡８ａの径が小さいと反応槽３内での下水２における溶存酸素の濃度は増加する。その一方で、気泡８ａの径が小さいと気泡８ａによる膜面の洗浄効果は低下する。しかしながら、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１では、気泡８ａの径が小さくとも前記したようにクロスフロー水流の流速を増加させることができる。その結果、この下水処理装置Ｓ１は、下水２における溶存酸素の濃度を増加させつつ、固液分離平膜５の洗浄効果をも向上させることができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
下水処理装置における第２の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図３は、第２の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、下水処理装置の上面図である。なお、本実施の形態において、前記実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３４】
図３に示すように、この下水処理装置Ｓ２では、反応槽３内に２枚の固液分離平膜５が配置されている。そして、そのうちの１枚は、下水２が流れ込む領域Ｐにおける水平方向の長手側の一端側から他端側に向かって延びるように配置され、他の１枚は長手側の他端側から一端側に向かって延びるように配置されている。そして、この固液分離平膜５同士は、その膜面同士が相互に平行になっている。
【００３５】
この下水処理装置Ｓ２では、固液分離平膜５が、第１の実施の形態における隔壁４（図１（ａ）参照）と同様の作用効果を奏するようになっており、反応槽３内に流入した下水２の流れをこの流れと対向する方向に変える流路３ａを形成するように固液分離平膜５が配置されている。
【００３６】
次に、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ２の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。
この下水処理装置Ｓ２では、前記した第１の実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１（図１（ａ）参照）と同様の作用効果を奏するとともに、次のような作用効果をも奏する。
【００３７】
この下水処理装置Ｓ２では、第１の実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１と異なって、隔壁４（図１（ａ）参照）を有していないので、反応槽３内を流れる下水２の抵抗が低減される。そして、反応槽３内では、固液分離平膜５が配置されることで下水２の流れに抵抗を生じさせるが、前記した流路３ａを形成するように固液分離平膜５を配置することで、固液分離平膜５の抵抗が低減される。
【００３８】
また、この下水処理装置Ｓ２では、隔壁４（図１（ａ）参照）を有していないので、第１の実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１と比較して建設コストを低減することができる。
【００３９】
また、この下水処理装置Ｓ２では、隔壁４（図１（ａ）参照）を有していないので、隔壁４で占有されていた体積の分だけ反応槽３を有効に活用することができる。その結果、この下水処理装置Ｓ２は、小型化を図ることが可能となる。
【００４０】
また、この下水処理装置Ｓ２では、隔壁４で占有されていた体積の分だけ反応槽３を有効に活用することができるので、反応槽３内に配置する固液分離平膜５の数を増大することができる。その結果、この下水処理装置Ｓ２は、下水２の処理能力を向上させることができる。
【００４１】
（第３の実施の形態）
下水処理装置における第３の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図４は、第３の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＮ部拡大図である。なお、本実施の形態において、前記実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、この下水処理装置Ｓ３では、反応槽３内に３枚の固液分離平膜５が配置されている。そして、これらの固液分離平膜５は、下水２が流れ込む領域Ｐにおける水平方向の長手側に、その膜面が沿うよう配置されており、これらの固液分離平膜５同士は、その膜面同士が相互に平行になっている。なお、図示しないが、これらの固液分離平膜５のそれぞれには、図示しないが第１の実施の形態と同様にノズルが設けられている。なお、この下水処理装置Ｓ３では、これらの固液分離平膜５に代えて、中空糸膜が板状に束ねられた固液分離膜が使用されてもよい。
【００４３】
そして、これらの固液分離平膜５同士の間に形成された下水２の流路３ａには、導音部１１が配置されている。この導音部１１は、次に説明する振動子１２が発生する超音波Ｕ（図４（ｃ）参照）を伝播するものであり、剛性を有する板状体で形成されている。この導音部１１の材質としては、ステンレス、鉄、アルミニウム等が挙げられる。この導音部１１は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、その板面が固液分離平膜５の膜面と平行になるように配置されている。そして、この導音部１１の上方には、超音波Ｕを発生させる振動子１２が接続されている。なお、この下水処理装置Ｓ３は、振動子１２を複数備えたものであってもよい。
【００４４】
次に、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ３の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。
この下水処理装置Ｓ３では、振動子１２が超音波Ｕ（図４（ｃ）参照）を発生すると、この超音波Ｕは、導音部１１に伝播する。なお、この下水処理装置Ｓ３では、導音部１１が剛性を有しているので、導音部１１の全体が超音波Ｕを伝える。そして、図４（ｃ）に示すように、導音部１１に伝播した超音波Ｕは、導音部１１から下水（図示せず）を介して固液分離平膜５の膜面を振動させるとともに、膜面の付着物１９を振動させる。その結果、付着物１９は、固液分離平膜５の膜面から離脱することとなる。
【００４５】
なお、振動子１２を作動させる時間としては、特に限定されず、固液分離平膜５を介した濾過運転を行っている間でもよいし、濾過運転を停止している時間でもよい。また、振動子１２が超音波Ｕを発生させるタイミングは、所定の制御装置で制御することもできる。この際、例えば、ノズル１８（図１（ａ）参照）を介して吸引濾過する際の差圧に基づいて、この制御装置は前記したタイミングを制御してもよい。具体的には、制御装置は、所定のセンサで検出した初期の吸引濾過の吸引圧力と、吸引濾過を継続していきながら検出した吸引圧力との差が、予め設定した閾値を超えたときに、前記した制御装置が振動子１２を作動させるように構成されていてもよい。また、制御装置は、予め設定した時間ごとに振動子１２を作動させるように構成されていてもよい。このように制御装置が振動子１２を作動させることで、下水処理装置Ｓ３は、その消費エネルギを低減することができる。
【００４６】
このような下水処理装置Ｓ３によれば、超音波Ｕ（図４（ｃ）参照）が固液分離平膜５の膜面に作用する際に、導音部１１が固液分離平膜５同士の間に配置されており、従来の下水処理装置（例えば、特許文献２および特許文献３等参照）と異なって、超音波Ｕの振動源（導音部１１）から固液分離平膜５の膜面までの距離が短い。その結果、この下水処理装置Ｓ３は、固液分離平膜５と導音部１１までの間に存在する気泡や活性汚泥による超音波Ｕの減衰量を小さくすることができる。つまり、この下水処理装置Ｓ３は、固液分離平膜５の膜面や付着物１９を効率良く振動させることができるので、付着物１９を膜面から容易に剥離させることができ、固液分離平膜５に対して優れた洗浄効果を発揮することができる。
【００４７】
また、この下水処理装置Ｓ３では、導音部１１が固液分離平膜５同士の間に配置されているので、超音波Ｕが回折ではなく、直接に固液分離平膜５にまで伝播する。その結果、この下水処理装置Ｓ３によれば、固液分離平膜５の膜面を均一に洗浄することができる。
【００４８】
また、この下水処理装置Ｓ３は、前記した付着物１９の洗浄効果を発揮するのみならず、固液分離平膜５の膜面に対する付着物１９の付着を抑制することができる。その結果、この下水処理装置Ｓ３は、散気管８からの散気量を低減することができるので、ブロワで消費される電力量を低減することができる。
【００４９】
また、この下水処理装置Ｓ３では、振動子１２が固液分離平膜５に直接、取り付けられていない。したがって、振動子１２が振動した際に、固液分離平膜５自体に掛かる負荷応力が低減される。その結果、下水処理装置Ｓ３では、長期間使用しても固液分離平膜５に対する負荷応力の蓄積が低減されるので、固液分離平膜５の耐久時間が向上する。
【００５０】
（第４の実施の形態）
下水処理装置における第４の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図５は、第４の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は、（ａ）のＬ部拡大図、（ｄ）は、（ａ）の下水処理装置における変形例を示す部分拡大図である。なお、本実施の形態において、前記実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、この下水処理装置Ｓ４は、掻取り機構１５が設けられている。この掻取り機構１５は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、長尺の板状体１５ａと、この板状体１５ａを支持する支持部材１５ｂと、この支持部材１５ｂを往復移動させる駆動装置１５ｃとを備えている。
【００５２】
板状体１５ａは、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、その長手方向の端縁が固液分離平膜５の膜面に接触するように配置されるとともに、固液分離平膜５の上下方向（反応槽３の上下方向）に延びるように配置されている。ちなみに、本実施の形態での板状体１５ａは、図５（ａ）に示すように、固液分離平膜５同士の間、反応槽３の内壁と固液分離平膜５との間に複数配置されており、各板状体１５ａは、それぞれの固液分離平膜５の膜面方向に等間隔で並ぶように配置されている。そして、この板状体１５ａの配置間隔は、後記するように、板状体１５ａが支持部材１５ｂおよび駆動装置１５ｃを介して固液分離平膜５の膜面方向（横幅方向）に往復移動する際に、板状体１５ａの端縁が固液分離平膜５の膜面と接触しない箇所が無いように、つまり、膜面の全てが端縁の摺動面となるように設定されることが望ましい。
【００５３】
このような板状体１５ａの材質としては、固液分離平膜５と接触しても固液分離平膜５に損傷を与えない材質が望ましく、例えば、シリコーンゴム等の弾性材料が挙げられる。また、この板状体１５ａは、単一の材料で形成されていなくてもよい。具体的には、板状体１５ａは、少なくとも固液分離平膜５の膜面と接触する端縁部分が固液分離平膜５に損傷を与えない材質で形成されており、この端縁部分以外の部分が「他の材質」で形成されたものであってもよい。ここでの「他の材質」としては、次に説明する支持部材１５ｂに強固に支持されるような剛性を有する樹脂、金属等が挙げられる。
【００５４】
支持部材１５ｂは、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、板状体１５ａの上端部を支持する棒状部材であって、反応槽３の上方で固液分離平膜５の膜面方向に沿うように配置されている。ちなみに、本実施の形態では、支持部材１５ｂは、固液分離平膜５同士の間、および反応槽３の内壁と固液分離平膜５との間に４本配置されている。そして、これらの支持部材１５ｂの両端部は相互に接合されて一体となっている。
【００５５】
駆動装置１５ｃは、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、反応槽３の両側の上方に２機配置されている。そして、これらの駆動装置１５ｃは、各支持部材１５ｂの両端を一体に接合した接合部を係止するとともに、各支持部材１５ｂを固液分離平膜５の膜面の方向に沿う方向に往復移動させるように構成されている。
【００５６】
なお、駆動装置１５ｃを作動させる時間としては、特に限定されず、固液分離平膜５を介した濾過運転を行っている間でもよいし、濾過運転を停止している時間でもよい。また、駆動装置１５ｃを作動させるタイミングは、所定の制御装置で制御することもできる。この際、例えば、ノズル１８（図１（ａ）参照）を介して吸引濾過する際の差圧に基づいて、この制御装置は前記したタイミングを制御してもよい。具体的には、制御装置は、所定のセンサで検出した初期の吸引濾過の吸引圧力と、吸引濾過を継続していきながら検出した吸引圧力との差が、予め設定した閾値を超えたときに、前記した制御装置が駆動装置１５ｃを作動させるように構成されていてもよい。また、制御装置は、予め設定した時間ごとに駆動装置１５ｃを作動させるように構成されていてもよい。このように制御装置が駆動装置１５ｃを作動させることで、下水処理装置Ｓ４は、その消費エネルギを低減することができる。
【００５７】
次に、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ４の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。
この下水処理装置Ｓ４では、駆動装置１５ｃが支持部材１５ｂを往復移動させると、この支持部材１５ｂに支持された各板状体１５ａの端縁は、固液分離平膜５の膜面に接触しながら膜面方向に往復移動する。
その結果、図５（ｃ）に示すように、各板状体１５ａの端縁は、固液分離平膜５の膜面の付着物１９を掻き取るようにして膜面から除去する。また、板状体１５ａは、往復移動する際に、膜面近傍の下水（図示せず）を揺動させる。その結果、膜面近傍で揺動した下水によっても付着物１９は固液分離平膜５の膜面から除去される。
【００５８】
また、この下水処理装置Ｓ４では、板状体１５ａが固液分離平膜５の上下方向（反応槽３の上下方向）に延びるように配置されているので、図５（ｂ）に示す散気管８から発生する気泡（図示せず）が上昇する際に板状体１５ａと接触する割合が低減される。その結果、気泡が合体することによる気泡の径の増大が防止される。したがって、この下水処理装置Ｓ４では、気泡の径の増大による下水中の溶存酸素の濃度低下を防止することができる。
【００５９】
また、この下水処理装置Ｓ４では、板状体１５ａで付着物１９を掻き取るようになっているので、回転ブラシで付着物を掻き取るもの（例えば、特許文献４参照）と異なって、下水中の繊維状物質が掻取り部分に絡みつくことが防止される。その結果、この下水処理装置Ｓ４によれば、維持管理が容易となる。
【００６０】
また、この下水処理装置Ｓ４は、前記した付着物１９の掻取り効果を発揮するのみならず、固液分離平膜５の膜面に対する付着物１９の付着を抑制することができる。その結果、この下水処理装置Ｓ４では、散気管８からの散気量を低減することができるので、ブロワで消費される電力量を低減することができる。
【００６１】
なお、以上のような下水処理装置Ｓ４は、板状体１５ａの端縁が固液分離平膜５の膜面に接触するように配置されているが、この端縁が固液分離平膜５の膜面に沿うように配置されればこれに限定されない。つまり、図５（ｄ）に示すように、下水処理装置Ｓ４での板状体１５ａの端縁は、固液分離平膜５の膜面の近傍で接触しないように配置されてもよい。このような下水処理装置Ｓ４では、板状体１５ａは、往復移動する際に、膜面近傍の下水（図示せず）を揺動させることで付着物１９を固液分離平膜５の膜面から除去することとなる。そして、この下水処理装置Ｓ４によれば、板状体１５ａが固液分離平膜５の膜面に接触しないので、板状体１５ａによる固液分離平膜５の摩耗等のおそれがない。その結果、この下水処理装置Ｓ４は、固液分離平膜５の耐久時間を向上させることができる。
【００６２】
（固液分離膜モジュール）
次に、本発明の固液分離膜モジュールにおける実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図６（ａ）は、実施の形態に係る固液分離膜モジュールの斜視図、図６（ｂ）は、固液分離膜モジュールの分解斜視図である。
【００６３】
本実施形態に係る固液分離膜モジュールは、下水処理、上水処理、およびその他の水処理において、固液分離に使用するものである。
図６（ａ）に示すように、固液分離膜モジュール２１は、その外形が平面視で矩形の板状体である。この固液分離膜モジュール２１は、図６（ｂ）に示すように、平膜２１ｂと、枠部材２１ａと、ノズル１８と、仕切り部材２１ｃとを備えている。
平膜２１ｂは、固液分離可能な膜であって、図６（ｂ）に示すように、固液分離膜モジュール２１の平面形状と略同形状となるように形成されている。
【００６４】
枠部材２１ａは、図６（ｂ）に示すように、その輪郭が固液分離膜モジュール２１の外形と略同形状となるように形成されている。そして、この枠部材２１ａは、一対の平膜２１ｂで挟み込まれており、枠部材２１ａの内側には、二次側領域Ｑが区画されている。
【００６５】
ノズル１８は、固液分離膜モジュール２１の外側と、その内側である二次側領域Ｑとを連通させるものである。本実施の形態における固液分離膜モジュール２１では、２つのノズル１８が設けられている。そして、ノズル１８は、枠部材２１ａにおける一辺側の両角近傍のそれぞれに配置されている。
【００６６】
仕切り部材２１ｃは、長尺の板材で形成されている。この仕切り部材２１ｃは、二次側領域Ｑ内で、一方のノズル１８側から他方のノズル１８側に向かうように蛇行する流路２１ｄを区画している。ちなみに、本実施の形態での固液分離膜モジュール２１は、３本の仕切り部材２１ｃを備えており、そのうちの１本は、ノズル１８が配置された枠部材２１ａの一辺を上辺とすると、この上辺と対向する下辺の中央から上片に向かって延びるように配置されている。そして、他の２本は、枠部材２１ａの横辺との間でノズル１８を挟む位置で上辺から下辺に延びるようにそれぞれ配置されている。そして、この仕切り部材２１ｃ同士は、相互に平行になっている。このような仕切り部材２１ｃは、一方のノズル１８から液体が二次側領域Ｑに流入するとともに、他方のノズル１８から液体が二次側領域Ｑから流出する際に、二次側領域Ｑに流入した液体の流れをこの流れと対向する方向に変える流路２１ｄを形成するように配置されることとなる。ちなみに、この仕切り部材２１ｃは、流路２１ｄを形成するとともに、平膜２１ｂに掛かる面圧に対してこの平膜２１ｂを補強するようになっている。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１の洗浄方法について説明しながら、この固液分離膜モジュール２１の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面において、図７（ａ）から（ｄ）は、固液分離膜モジュールに洗浄薬液を注入した際の、洗浄薬液の濃度変化を示す模式図である。図８（ａ）から（ｄ）は、比較例の固液分離膜モジュールに洗浄薬液を注入した際の、洗浄薬液の濃度変化を示す模式図である。
【００６８】
ここでは、固液分離膜モジュール２１の洗浄が下水等の被処理水に浸漬された状態で行われる場合について説明する。まず、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１の洗浄方法の説明に先立って、比較例の固液分離膜モジュールの洗浄方法について説明する。
図８（ａ）から(ｄ)に示すように、比較例の固液分離膜モジュール３１は、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１と異なって、図６（ｂ）に示すような二次側領域Ｑ内に流路２１ｄを形成する仕切り部材２１ｃを備えていない。
このような比較例の固液分離膜モジュール３１では、ノズル３２から注入された洗浄薬液Ｗは、濾過液Ｆと洗浄薬液Ｗとの比重差によって沈降していく。そして、洗浄薬液Ｗは、主に拡散効果によって固液分離膜モジュール３１内に広がっていく。
【００６９】
このような比較例の固液分離膜モジュール３１では、固液分離膜モジュール３１の上部での洗浄薬液の濃度を所定値に設定すると、固液分離膜モジュール３１の下部の濃度はその所定値を超えることとなる。つまり、固液分離膜モジュール３１の膜面に対する洗浄度合いが不均一となる。また、注入する洗浄薬液が過剰に必要となるため、薬液使用量や廃液処理量が多くなってしまう。また、洗浄薬液Ｗが、主に拡散効果によって固液分離膜モジュール３１内に広がっていくために、比較例の固液分離膜モジュール３１では、洗浄に時間を要することとなる。
【００７０】
次に、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１の洗浄方法について説明する。
図７（ａ）に示す固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、固液分離膜モジュール２１が下水等の被処理水に浸漬された状態で次のようにして固液分離膜モジュール２１の洗浄が行われる。
【００７１】
図７（ａ）に示す固液分離膜モジュール２１の流路２１ｄ内には、被処理水の濾過液Ｆが充填されている。そして、この固液分離膜モジュール２１の一方のノズル１８（図７（ａ）中の右側のノズル１８）から洗浄薬液Ｗが固液分離膜モジュール２１に注入されるとともに、他方のノズル１８（図７（ａ）中の左側のノズル１８）から濾過液Ｆが排出される。その結果、図７（ｂ）から図７（ｄ）に示すように、洗浄薬液Ｗは、仕切り部材２１ｃで仕切られた流路２１ｄを蛇行しながら固液分離膜モジュール２１内に充填されていく。
【００７２】
したがって、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１では、平膜２１ｂ（図６（ｂ）参照）の全面に所定の濃度の洗浄薬液Ｗを均一に接触させることができる。つまり、平膜２１ｂの全面において洗浄薬液Ｗの濃度を所定値以上とするために必要な薬液量を、低減することができる。
【００７３】
また、固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、固液分離膜モジュール２１の膜面を均一に洗浄することできるので、固液分離膜モジュール２１の交換までの期間を延長することができる。
【００７４】
また、固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、短時間で洗浄薬液Ｗを注入することができる。その結果、この固液分離膜モジュール２１を使用した下水処理装置では、この固液分離膜モジュール２１を洗浄する際に、その下水処理装置の運転を停止する時間を短縮することができる。
【００７５】
また、固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、固液分離膜モジュール２１内（二次側領域Ｑ内）に洗浄薬液Ｗを充填した後に、一方のノズル１８からリンス水を注入し、他のノズル１８から洗浄薬液Ｗを排出することで、洗浄薬液Ｗの排出時間を短縮することができる。この際、リンス水の使用量をも低減することができる。
【００７６】
また、固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、高い濃度のままで洗浄薬液Ｗを取り出すことができるので、洗浄薬液Ｗの再利用が可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
２ 下水
３ 反応槽
３ａ 流路
４ 隔壁
５ 固液分離平膜
５ａ 枠部材
５ｂ 平膜
Ｓ１ 下水処理装置
Ｓ２ 下水処理装置
Ｓ３ 下水処理装置
Ｓ４ 下水処理装置
１１ 導音部
１２ 振動子
１５ 掻取り機構
１５ａ 板状体
１８ ノズル
１９ 付着物
２１ 固液分離膜モジュール
２１ａ 枠部材
２１ｂ 平膜
２１ｃ 仕切り部材
２１ｄ 流路
Ｑ 二次側領域
Ｕ 超音波
Ｗ 洗浄薬液（液体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸漬型の固液分離膜モジュールを用いた下水処理装置および固液分離膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
浸漬型の固液分離膜モジュールを用いた下水処理装置としては、例えば、反応槽内で複数の外圧式の固液分離膜が、その膜面が垂直となるよう配置されたものが知られている。この下水処理装置は、反応槽の下部に設置された散気管から気泡を発生させている。このような気泡を発生させる目的としては、反応槽内の活性汚泥に酸素を供給すること、そして、気泡の上昇に伴って生起される水流により膜面の付着物を除去することで、膜面の目詰まりを抑制することが挙げられる。この下水処理装置では、濁質成分の流出を防ぐことが可能であるために、活性汚泥の濃度を高く設定して運転することが可能となる。その結果、この下水処理装置は、固液分離膜モジュールを用いない下水処理装置に比べて、装置自体を小型化することができるとともに、更に発生汚泥を低減することができる。しかし、散気量が従来の下水処理装置に比べて多く必要となるために、ブロワで多量の電気エネルギが消費されて、運転コストが高価になるという問題がある。
【０００３】
そして、下水処理装置では、濾過運転を継続していると、膜面の目詰まりが徐々に進行する。したがって、この目詰まりを解消するために、数ヶ月あるいは数年に1回の頻度で膜面の薬液洗浄が実施されることとなる。この薬液洗浄は、浸漬されていた固液分離膜モジュールを反応槽から一度取り出して薬液洗浄槽に含浸して行われる。しかしながら、この下水処理装置では洗浄作業工程に手数を要し、更に固液分離膜モジュールの取り出しに、別途に装置が必要となるという問題がある。したがって、固液分離膜モジュールの洗浄に際しては、反応槽内に固液分離膜モジュールを浸漬した状態のままで洗浄することが望ましい。
【０００４】
その一方で、従来、固液分離膜を使用した水処理技術としては、次の特許文献１ないし特許文献５に記載された技術がある。
特許文献１には、活性汚泥の収容される反応槽内で、固液分離膜の膜面へ向かう上昇攪拌流が増強されるように、固液分離膜モジュールと散気管との間に攪拌手段を設けた下水処理装置が記載されている。
この下水処理装置では、攪拌手段で生起したクロスフロー流によって、固液分離膜の膜面の洗浄が促進される。
【０００５】
また、特許文献２には、処理槽の底部に振動子が配置された水処理装置が記載されている。
この水処理装置では、処理槽内に配置された固液分離膜を超音波で洗浄しながら被処理水を濾過している。
【０００６】
また、特許文献３には、固液分離膜を収容するケーシングに振動子を取り付けた水処理装置が記載されている。
この水処理装置では、固液分離膜を逆洗する際に、振動子がケーシングを介して固液分離膜を振動させることで、固液分離膜の洗浄効率が高められるようになっている。
【０００７】
また、特許文献４には、回転ブラシを固液分離膜の膜面上に配置した下水処理装置が記載されている。
この下水処理装置では、回転ブラシが固液分離膜の膜面上で回転することによって固液分離膜の目詰まりを防止するようになっている。
【０００８】
また、特許文献５には、固液分離膜を有する濾板に、その上側部から下側部にわたってスリットを並列に複数設けた固液分離膜モジュールが記載されている。
この固液分離膜モジュールでは、この固液分離膜モジュールを槽内に浸漬した状態で、固液分離膜を洗浄する際に、所定のノズルから洗浄薬液が固液分離膜モジュール内に投入される。その一方で、固液分離膜モジュール内では、洗浄薬液がその比重差と密度流とに応じて拡散していく。そして、拡散した洗浄薬液によって固液分離膜が洗浄されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２５１３８６号公報
【特許文献２】特開平１１−３１９５１７号公報
【特許文献３】特開２００４−１８１３７１号公報
【特許文献４】特開平１１−２６７４７２号公報
【特許文献５】特開平８−２８１２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の下水処理装置では、攪拌手段が気泡の上昇速度を大きくするために、反応槽内での気泡の滞留時間が減少する。その結果、被処理水中の酸素の溶解率が低下することとなって、活性汚泥への酸素供給量が不足する。そして、活性汚泥への酸素供給量を高めて処理安定性を確保しようとすると、散気量を増大させる必要がある。その結果、ブロワで消費される電力が増大して運転コストが増大することとなる。
また、一般に、公共下水（被処理水）には毛髪等の繊維状物質が多く含まれる。したがって、この下水処理装置では、攪拌手段に繊維状物質が絡みつく恐れがある。そして、この絡みつきは、一度発生すると加速度的に進行するために、攪拌手段の動力に見合った攪拌効果が得られないだけでなく、最終的には攪拌装置の停止を招くこととなる。したがって、この下水処理装置では、維持管理の頻度や煩雑さが増大するという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２および特許文献３に記載の水処理装置が下水処理装置に適用された場合を想定すると、反応槽内には複数の膜や散気管が備えられて構造が複雑になるばかりでなく、被処理水（下水）には気泡や活性汚泥が存在することとなる。その結果、超音波の発信源である振動子の配置位置が膜面から遠いこととも相俟って、超音波が膜面まで十分に伝わらない恐れがある。したがって、特許文献２および特許文献３に記載の水処理装置を下水処理装置に適用すると、固液分離膜の洗浄が充分に行われずに、固液分離膜の目詰まりが充分に解消されない場合がある。
【００１２】
また、特許文献４に記載の下水処理装置では、前記した公共下水に含まれた繊維状物質が回転ブラシに絡みつく恐れがある。そして、この絡みつきは、活性汚泥をも巻き込んで加速度的に進行する。その結果、回転ブラシの駆動力に見合った目詰まりの防止効果が得られないだけでなく、絡みついた繊維状物質が固液分離膜を破損する恐れもある。したがって、この下水処理装置では、維持管理の頻度や煩雑さが増大するという問題がある。また、回転ブラシの回転安定性を確保しようとすると、駆動力を増大させる必要があるために、運転コストが増大することとなる。
【００１３】
また、特許文献５に記載の固液分離膜モジュールでは、固液分離膜モジュール内で洗浄薬液を拡散させるために、固液分離膜モジュールが浸漬される槽内の液体と洗浄薬液との比重差による密度流を利用している。そのために、洗浄薬液の拡散性は、洗浄薬液の濃度や温度に依存する。したがって、この固液分離膜モジュールでは、洗浄薬液の濃度や温度の変化によって、所定の洗浄効果が得られる濃度で洗浄薬液が膜面の全体に行きわたらない場合がある。その結果、膜面の薬液洗浄効果に偏りが生じて、固液分離膜の膜面の目詰まりを充分に解消することができない場合がある。
【００１４】
そこで、本発明は、従来の下水処理装置と比較して運転コストおよび維持管理の頻度や煩雑さを低減しつつ、効率的に膜面の目詰まりを解消することができる下水処理装置、および固液分離膜モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決する本発明の下水処理装置は、振動子が発生させた超音波を伝播する導音部が、固液分離平膜の膜面に沿って延びるように設置されている。
また、本発明の下水処理装置は、固液分離平膜の膜面に沿うように配置された板状体の端縁が固液分離平膜の膜面に沿うように配置されるとともに、膜面に沿って往復移動するようになっている。
また、本発明の固液分離膜モジュールは、固液分離膜モジュール内に形成された二次側領域に連通するようにノズルが形成されており、前記二次側領域に流入した液体の流れをこの流れと対向する方向に変える流路を形成するように、その二次側領域に仕切り部材が配置されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来の下水処理装置と比較して運転コストおよび維持管理の頻度や煩雑さを低減しつつ、効率的に膜面の目詰まりを解消することができる下水処理装置、および固液分離膜モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】（ａ）は、反応槽内での下水の流れ方向、および気泡の流れ方向を説明するための模式図、(ｂ)は、（ａ）のＭ部拡大図である。
【図３】第２の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、下水処理装置の上面図である。
【図４】第３の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＮ部拡大図である。
【図５】第４の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は、（ａ）のＬ部拡大図、（ｄ）は、（ａ）の下水処理装置における変形例を示す部分拡大図である。
【図６】（ａ）は、実施の形態に係る固液分離膜モジュールの斜視図、（ｂ）は、固液分離膜モジュールの分解斜視図である。
【図７】（ａ）から（ｄ）は、固液分離膜モジュールに洗浄薬液を注入した際の、洗浄薬液の濃度変化を示す模式図である。
【図８】（ａ）から（ｄ）は、比較例の固液分離膜モジュールに洗浄薬液を注入した際の、洗浄薬液の濃度変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の下水処理装置に係る実施の形態と、この下水処理装置に好適に使用される固液分離膜モジュールの実施の形態について説明する。ここでは、まず、第１ないし第４の実施の形態に係る下水処理装置について説明した後に、固液分離膜モジュールについて説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
下水処理装置における第１の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図１は、第１の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）および(ｃ)に示すように、下水処理装置Ｓ１は、下水（被処理水）２の流入口１と、流出口６とが形成された反応槽３と、この反応槽３内に配置された隔壁４と、固液分離平膜５と、散気管８とを備えている。
【００２１】
反応槽３の内側には、下水２が流れ込む領域Ｐが略直方体に区画されており、この領域Ｐには、後記する所定の流れ（下水２の流れ）が形成されるようになっている。そして、図１（ａ）および（ｃ）に示すように、本実施の形態では、流入口１の形成位置が、領域Ｐ（略直方体）における水平方向の長手側の一端側であって、領域Ｐの上側手前角近傍に設定されている。また、流出口６の形成位置が、領域Ｐにおける水平方向の長手側の一端側であって、領域Ｐの上側奥角近傍に設定されている。そして、この反応槽３の内側の領域Ｐには、下水２とともに活性汚泥（図示せず）が存在することとなる。
【００２２】
隔壁４は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、板状体であって、反応槽３の内側で底部から上方に向かって板面が延びるように配置されている。そして、本実施の形態では、２枚の隔壁４が配置されている。そのうちの１枚は、下水２が流れ込む領域Ｐにおける水平方向の長手側の一端側から他端側に向かって延びるように配置され、他の１枚は長手側の他端側から一端側に向かって延びるように配置されている。そして、この隔壁４同士は、その面同士が相互に平行になっている。つまり、この隔壁４は、流入口１を介して反応槽３内に流入する下水２が、流出口６を介して反応槽３から排出されることで、流入した下水２の流れをこの流れと対向する方向に変える流路３ａを形成している。
【００２３】
固液分離平膜５は、外圧式のものであって、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、枠部材５ａと、この枠部材５ａを挟み込むように配置された一対の平膜５ｂと、枠部材５ａと平膜５ｂとで区画する二次側領域Ｑに連通するノズル１８とを備えている。
そして、この固液分離平膜５は、その膜面が隔壁４と平行となるように配置されている。
【００２４】
散気管８は、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、反応槽３の底部と各固液分離平膜５のそれぞれとの間に配置されるとともに、固液分離平膜５の下縁に沿うように配置されている。この散気管８は、反応槽３内の下水２に気泡を発生させるものであり、散気管８から発生した気泡が、上昇しながら固液分離平膜５の膜面を曝すこととなる。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。ここで参照する図面において、図２（ａ）は、反応槽内での下水の流れ方向、および気泡の流れ方向を説明するための模式図、図２ (ｂ)は、図２（ａ）のＭ部拡大図である。
【００２６】
図１（ａ）に示す下水処理装置Ｓ１では、流入口１を介して領域Ｐに流れ込んだ下水２は、流出口６から排出されることで、隔壁４で仕切られた領域Ｐを蛇行する流路３ａに沿うような流れを形成する。言い換えれば、図２（ａ）に示すように、下水２は、水平方向に向かって固液分離平膜５の膜面に沿うように流れて水平方向のベクトルＸ１（図２（ｂ）参照）を生起する。
【００２７】
そして、この下水処理装置Ｓ１では、固液分離平膜５の二次側領域Ｑ（図１（ｂ）参照）に存在する下水２の濾過液がノズル１８（図１（ｂ）参照）を介して吸引される。この吸引された濾過液は、この下水処理装置Ｓ１の外側の系（図示せず）に排出されることとなる。また、流出口６から排出される下水２は、反応槽３に還流されるか、またはこの下水処理装置Ｓ１の下流側に設けられた二次の下水処理装置に供給されることとなる。
【００２８】
そして、図２（ａ）に示す散気管８が発生する気泡８ａが反応槽３内を上昇することによって、気泡８ａは、鉛直方向に固液分離平膜５の膜面に沿うように流れる。その結果、図２（ｂ）に示す位置Ｒ１では、下水２が上昇する気泡８ａとともに流れて鉛直方向の上側向きのベクトルＹ１（図２（ｂ）参照）を生起する。また、気泡８ａが存在しない位置Ｒ２では、下水２が鉛直方向の下側に流れることで鉛直方向の下側向きのベクトルＹ２（図２（ｂ）参照）を生起する。その結果、固液分離平膜５の膜面においては、図２（ｂ）に示すように、位置Ｒ１でベクトルＸ１とベクトルＹ１との和としてのベクトルＺ１が生起するとともに、位置Ｒ２でベクトルＸ１とベクトルＹ２との和としてのベクトルＺ２が生起する。
【００２９】
そして、これらのベクトルＺ１およびベクトルＺ２は、固液分離平膜５に対して液が透過する方向にクロスする、いわゆるクロスフロー水流を生起する。その一方で、ベクトルＺ１およびベクトルＺ２の絶対値は、ベクトルＸ１を大きくすることで増大させることができる。具体的には、クロスフロー水流の流速は、散気管８からの気泡８ａの上昇速度を増加させなくとも、領域Ｐを蛇行する流路３ａ（図１（ａ）参照）内における下水２の流速を増加させることで増加させることができる。
【００３０】
したがって、この下水処理装置Ｓ１では、気泡８ａの上昇速度を増加させなくとも、クロスフロー水流の流速を増加させることができるので、反応槽３内での気泡８ａの滞留時間が減少することがない。その結果、下水２中の酸素の溶解率が低下することもなく、活性汚泥への酸素供給量が不足することもない。つまり、この下水処理装置Ｓ１によれば、ブロワで消費される電力を増大させなくとも、下水２の処理安定性を確保することができるので、従来の下水処理装置（例えば、特許文献１参照）と比較して運転コストを低減することができる。
【００３１】
また、この下水処理装置Ｓ１では、従来の下水処理装置（例えば、特許文献１参照）と異なって、攪拌手段を必要としないので、維持管理の頻度や煩雑さを低減することができる。
【００３２】
また、一般に、気泡８ａの径が小さいと反応槽３内での下水２における溶存酸素の濃度は増加する。その一方で、気泡８ａの径が小さいと気泡８ａによる膜面の洗浄効果は低下する。しかしながら、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１では、気泡８ａの径が小さくとも前記したようにクロスフロー水流の流速を増加させることができる。その結果、この下水処理装置Ｓ１は、下水２における溶存酸素の濃度を増加させつつ、固液分離平膜５の洗浄効果をも向上させることができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
下水処理装置における第２の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図３は、第２の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、下水処理装置の上面図である。なお、本実施の形態において、前記実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３４】
図３に示すように、この下水処理装置Ｓ２では、反応槽３内に２枚の固液分離平膜５が配置されている。そして、そのうちの１枚は、下水２が流れ込む領域Ｐにおける水平方向の長手側の一端側から他端側に向かって延びるように配置され、他の１枚は長手側の他端側から一端側に向かって延びるように配置されている。そして、この固液分離平膜５同士は、その膜面同士が相互に平行になっている。
【００３５】
この下水処理装置Ｓ２では、固液分離平膜５が、第１の実施の形態における隔壁４（図１（ａ）参照）と同様の作用効果を奏するようになっており、反応槽３内に流入した下水２の流れをこの流れと対向する方向に変える流路３ａを形成するように固液分離平膜５が配置されている。
【００３６】
次に、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ２の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。
この下水処理装置Ｓ２では、前記した第１の実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１（図１（ａ）参照）と同様の作用効果を奏するとともに、次のような作用効果をも奏する。
【００３７】
この下水処理装置Ｓ２では、第１の実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１と異なって、隔壁４（図１（ａ）参照）を有していないので、反応槽３内を流れる下水２の抵抗が低減される。そして、反応槽３内では、固液分離平膜５が配置されることで下水２の流れに抵抗を生じさせるが、前記した流路３ａを形成するように固液分離平膜５を配置することで、固液分離平膜５の抵抗が低減される。
【００３８】
また、この下水処理装置Ｓ２では、隔壁４（図１（ａ）参照）を有していないので、第１の実施の形態に係る下水処理装置Ｓ１と比較して建設コストを低減することができる。
【００３９】
また、この下水処理装置Ｓ２では、隔壁４（図１（ａ）参照）を有していないので、隔壁４で占有されていた体積の分だけ反応槽３を有効に活用することができる。その結果、この下水処理装置Ｓ２は、小型化を図ることが可能となる。
【００４０】
また、この下水処理装置Ｓ２では、隔壁４で占有されていた体積の分だけ反応槽３を有効に活用することができるので、反応槽３内に配置する固液分離平膜５の数を増大することができる。その結果、この下水処理装置Ｓ２は、下水２の処理能力を向上させることができる。
【００４１】
（第３の実施の形態）
下水処理装置における第３の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図４は、第３の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＮ部拡大図である。なお、本実施の形態において、前記実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、この下水処理装置Ｓ３では、反応槽３内に３枚の固液分離平膜５が配置されている。そして、これらの固液分離平膜５は、下水２が流れ込む領域Ｐにおける水平方向の長手側に、その膜面が沿うよう配置されており、これらの固液分離平膜５同士は、その膜面同士が相互に平行になっている。なお、図示しないが、これらの固液分離平膜５のそれぞれには、図示しないが第１の実施の形態と同様にノズルが設けられている。なお、この下水処理装置Ｓ３では、これらの固液分離平膜５に代えて、中空糸膜が板状に束ねられた固液分離膜が使用されてもよい。
【００４３】
そして、これらの固液分離平膜５同士の間に形成された下水２の流路３ａには、導音部１１が配置されている。この導音部１１は、次に説明する振動子１２が発生する超音波Ｕ（図４（ｃ）参照）を伝播するものであり、剛性を有する板状体で形成されている。この導音部１１の材質としては、ステンレス、鉄、アルミニウム等が挙げられる。この導音部１１は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、その板面が固液分離平膜５の膜面と平行になるように配置されている。そして、この導音部１１の上方には、超音波Ｕを発生させる振動子１２が接続されている。なお、この下水処理装置Ｓ３は、振動子１２を複数備えたものであってもよい。
【００４４】
次に、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ３の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。
この下水処理装置Ｓ３では、振動子１２が超音波Ｕ（図４（ｃ）参照）を発生すると、この超音波Ｕは、導音部１１に伝播する。なお、この下水処理装置Ｓ３では、導音部１１が剛性を有しているので、導音部１１の全体が超音波Ｕを伝える。そして、図４（ｃ）に示すように、導音部１１に伝播した超音波Ｕは、導音部１１から下水（図示せず）を介して固液分離平膜５の膜面を振動させるとともに、膜面の付着物１９を振動させる。その結果、付着物１９は、固液分離平膜５の膜面から離脱することとなる。
【００４５】
なお、振動子１２を作動させる時間としては、特に限定されず、固液分離平膜５を介した濾過運転を行っている間でもよいし、濾過運転を停止している時間でもよい。また、振動子１２が超音波Ｕを発生させるタイミングは、所定の制御装置で制御することもできる。この際、例えば、ノズル１８（図１（ａ）参照）を介して吸引濾過する際の差圧に基づいて、この制御装置は前記したタイミングを制御してもよい。具体的には、制御装置は、所定のセンサで検出した初期の吸引濾過の吸引圧力と、吸引濾過を継続していきながら検出した吸引圧力との差が、予め設定した閾値を超えたときに、前記した制御装置が振動子１２を作動させるように構成されていてもよい。また、制御装置は、予め設定した時間ごとに振動子１２を作動させるように構成されていてもよい。このように制御装置が振動子１２を作動させることで、下水処理装置Ｓ３は、その消費エネルギを低減することができる。
【００４６】
このような下水処理装置Ｓ３によれば、超音波Ｕ（図４（ｃ）参照）が固液分離平膜５の膜面に作用する際に、導音部１１が固液分離平膜５同士の間に配置されており、従来の下水処理装置（例えば、特許文献２および特許文献３等参照）と異なって、超音波Ｕの振動源（導音部１１）から固液分離平膜５の膜面までの距離が短い。その結果、この下水処理装置Ｓ３は、固液分離平膜５と導音部１１までの間に存在する気泡や活性汚泥による超音波Ｕの減衰量を小さくすることができる。つまり、この下水処理装置Ｓ３は、固液分離平膜５の膜面や付着物１９を効率良く振動させることができるので、付着物１９を膜面から容易に剥離させることができ、固液分離平膜５に対して優れた洗浄効果を発揮することができる。
【００４７】
また、この下水処理装置Ｓ３では、導音部１１が固液分離平膜５同士の間に配置されているので、超音波Ｕが回折ではなく、直接に固液分離平膜５にまで伝播する。その結果、この下水処理装置Ｓ３によれば、固液分離平膜５の膜面を均一に洗浄することができる。
【００４８】
また、この下水処理装置Ｓ３は、前記した付着物１９の洗浄効果を発揮するのみならず、固液分離平膜５の膜面に対する付着物１９の付着を抑制することができる。その結果、この下水処理装置Ｓ３は、散気管８からの散気量を低減することができるので、ブロワで消費される電力量を低減することができる。
【００４９】
また、この下水処理装置Ｓ３では、振動子１２が固液分離平膜５に直接、取り付けられていない。したがって、振動子１２が振動した際に、固液分離平膜５自体に掛かる負荷応力が低減される。その結果、下水処理装置Ｓ３では、長期間使用しても固液分離平膜５に対する負荷応力の蓄積が低減されるので、固液分離平膜５の耐久時間が向上する。
【００５０】
（第４の実施の形態）
下水処理装置における第４の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図５は、第４の実施の形態に係る下水処理装置の構成説明図であり、（ａ）は、下水処理装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は、（ａ）のＬ部拡大図、（ｄ）は、（ａ）の下水処理装置における変形例を示す部分拡大図である。なお、本実施の形態において、前記実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、この下水処理装置Ｓ４は、掻取り機構１５が設けられている。この掻取り機構１５は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、長尺の板状体１５ａと、この板状体１５ａを支持する支持部材１５ｂと、この支持部材１５ｂを往復移動させる駆動装置１５ｃとを備えている。
【００５２】
板状体１５ａは、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、その長手方向の端縁が固液分離平膜５の膜面に接触するように配置されるとともに、固液分離平膜５の上下方向（反応槽３の上下方向）に延びるように配置されている。ちなみに、本実施の形態での板状体１５ａは、図５（ａ）に示すように、固液分離平膜５同士の間、反応槽３の内壁と固液分離平膜５との間に複数配置されており、各板状体１５ａは、それぞれの固液分離平膜５の膜面方向に等間隔で並ぶように配置されている。そして、この板状体１５ａの配置間隔は、後記するように、板状体１５ａが支持部材１５ｂおよび駆動装置１５ｃを介して固液分離平膜５の膜面方向（横幅方向）に往復移動する際に、板状体１５ａの端縁が固液分離平膜５の膜面と接触しない箇所が無いように、つまり、膜面の全てが端縁の摺動面となるように設定されることが望ましい。
【００５３】
このような板状体１５ａの材質としては、固液分離平膜５と接触しても固液分離平膜５に損傷を与えない材質が望ましく、例えば、シリコーンゴム等の弾性材料が挙げられる。また、この板状体１５ａは、単一の材料で形成されていなくてもよい。具体的には、板状体１５ａは、少なくとも固液分離平膜５の膜面と接触する端縁部分が固液分離平膜５に損傷を与えない材質で形成されており、この端縁部分以外の部分が「他の材質」で形成されたものであってもよい。ここでの「他の材質」としては、次に説明する支持部材１５ｂに強固に支持されるような剛性を有する樹脂、金属等が挙げられる。
【００５４】
支持部材１５ｂは、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、板状体１５ａの上端部を支持する棒状部材であって、反応槽３の上方で固液分離平膜５の膜面方向に沿うように配置されている。ちなみに、本実施の形態では、支持部材１５ｂは、固液分離平膜５同士の間、および反応槽３の内壁と固液分離平膜５との間に４本配置されている。そして、これらの支持部材１５ｂの両端部は相互に接合されて一体となっている。
【００５５】
駆動装置１５ｃは、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、反応槽３の両側の上方に２機配置されている。そして、これらの駆動装置１５ｃは、各支持部材１５ｂの両端を一体に接合した接合部を係止するとともに、各支持部材１５ｂを固液分離平膜５の膜面の方向に沿う方向に往復移動させるように構成されている。
【００５６】
なお、駆動装置１５ｃを作動させる時間としては、特に限定されず、固液分離平膜５を介した濾過運転を行っている間でもよいし、濾過運転を停止している時間でもよい。また、駆動装置１５ｃを作動させるタイミングは、所定の制御装置で制御することもできる。この際、例えば、ノズル１８（図１（ａ）参照）を介して吸引濾過する際の差圧に基づいて、この制御装置は前記したタイミングを制御してもよい。具体的には、制御装置は、所定のセンサで検出した初期の吸引濾過の吸引圧力と、吸引濾過を継続していきながら検出した吸引圧力との差が、予め設定した閾値を超えたときに、前記した制御装置が駆動装置１５ｃを作動させるように構成されていてもよい。また、制御装置は、予め設定した時間ごとに駆動装置１５ｃを作動させるように構成されていてもよい。このように制御装置が駆動装置１５ｃを作動させることで、下水処理装置Ｓ４は、その消費エネルギを低減することができる。
【００５７】
次に、本実施の形態に係る下水処理装置Ｓ４の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。
この下水処理装置Ｓ４では、駆動装置１５ｃが支持部材１５ｂを往復移動させると、この支持部材１５ｂに支持された各板状体１５ａの端縁は、固液分離平膜５の膜面に接触しながら膜面方向に往復移動する。
その結果、図５（ｃ）に示すように、各板状体１５ａの端縁は、固液分離平膜５の膜面の付着物１９を掻き取るようにして膜面から除去する。また、板状体１５ａは、往復移動する際に、膜面近傍の下水（図示せず）を揺動させる。その結果、膜面近傍で揺動した下水によっても付着物１９は固液分離平膜５の膜面から除去される。
【００５８】
また、この下水処理装置Ｓ４では、板状体１５ａが固液分離平膜５の上下方向（反応槽３の上下方向）に延びるように配置されているので、図５（ｂ）に示す散気管８から発生する気泡（図示せず）が上昇する際に板状体１５ａと接触する割合が低減される。その結果、気泡が合体することによる気泡の径の増大が防止される。したがって、この下水処理装置Ｓ４では、気泡の径の増大による下水中の溶存酸素の濃度低下を防止することができる。
【００５９】
また、この下水処理装置Ｓ４では、板状体１５ａで付着物１９を掻き取るようになっているので、回転ブラシで付着物を掻き取るもの（例えば、特許文献４参照）と異なって、下水中の繊維状物質が掻取り部分に絡みつくことが防止される。その結果、この下水処理装置Ｓ４によれば、維持管理が容易となる。
【００６０】
また、この下水処理装置Ｓ４は、前記した付着物１９の掻取り効果を発揮するのみならず、固液分離平膜５の膜面に対する付着物１９の付着を抑制することができる。その結果、この下水処理装置Ｓ４では、散気管８からの散気量を低減することができるので、ブロワで消費される電力量を低減することができる。
【００６１】
なお、以上のような下水処理装置Ｓ４は、板状体１５ａの端縁が固液分離平膜５の膜面に接触するように配置されているが、この端縁が固液分離平膜５の膜面に沿うように配置されればこれに限定されない。つまり、図５（ｄ）に示すように、下水処理装置Ｓ４での板状体１５ａの端縁は、固液分離平膜５の膜面の近傍で接触しないように配置されてもよい。このような下水処理装置Ｓ４では、板状体１５ａは、往復移動する際に、膜面近傍の下水（図示せず）を揺動させることで付着物１９を固液分離平膜５の膜面から除去することとなる。そして、この下水処理装置Ｓ４によれば、板状体１５ａが固液分離平膜５の膜面に接触しないので、板状体１５ａによる固液分離平膜５の摩耗等のおそれがない。その結果、この下水処理装置Ｓ４は、固液分離平膜５の耐久時間を向上させることができる。
【００６２】
（固液分離膜モジュール）
次に、本発明の固液分離膜モジュールにおける実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図６（ａ）は、実施の形態に係る固液分離膜モジュールの斜視図、図６（ｂ）は、固液分離膜モジュールの分解斜視図である。
【００６３】
本実施形態に係る固液分離膜モジュールは、下水処理、上水処理、およびその他の水処理において、固液分離に使用するものである。
図６（ａ）に示すように、固液分離膜モジュール２１は、その外形が平面視で矩形の板状体である。この固液分離膜モジュール２１は、図６（ｂ）に示すように、平膜２１ｂと、枠部材２１ａと、ノズル１８と、仕切り部材２１ｃとを備えている。
平膜２１ｂは、固液分離可能な膜であって、図６（ｂ）に示すように、固液分離膜モジュール２１の平面形状と略同形状となるように形成されている。
【００６４】
枠部材２１ａは、図６（ｂ）に示すように、その輪郭が固液分離膜モジュール２１の外形と略同形状となるように形成されている。そして、この枠部材２１ａは、一対の平膜２１ｂで挟み込まれており、枠部材２１ａの内側には、二次側領域Ｑが区画されている。
【００６５】
ノズル１８は、固液分離膜モジュール２１の外側と、その内側である二次側領域Ｑとを連通させるものである。本実施の形態における固液分離膜モジュール２１では、２つのノズル１８が設けられている。そして、ノズル１８は、枠部材２１ａにおける一辺側の両角近傍のそれぞれに配置されている。
【００６６】
仕切り部材２１ｃは、長尺の板材で形成されている。この仕切り部材２１ｃは、二次側領域Ｑ内で、一方のノズル１８側から他方のノズル１８側に向かうように蛇行する流路２１ｄを区画している。ちなみに、本実施の形態での固液分離膜モジュール２１は、３本の仕切り部材２１ｃを備えており、そのうちの１本は、ノズル１８が配置された枠部材２１ａの一辺を上辺とすると、この上辺と対向する下辺の中央から上片に向かって延びるように配置されている。そして、他の２本は、枠部材２１ａの横辺との間でノズル１８を挟む位置で上辺から下辺に延びるようにそれぞれ配置されている。そして、この仕切り部材２１ｃ同士は、相互に平行になっている。このような仕切り部材２１ｃは、一方のノズル１８から液体が二次側領域Ｑに流入するとともに、他方のノズル１８から液体が二次側領域Ｑから流出する際に、二次側領域Ｑに流入した液体の流れをこの流れと対向する方向に変える流路２１ｄを形成するように配置されることとなる。ちなみに、この仕切り部材２１ｃは、流路２１ｄを形成するとともに、平膜２１ｂに掛かる面圧に対してこの平膜２１ｂを補強するようになっている。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１の洗浄方法について説明しながら、この固液分離膜モジュール２１の作用効果について適宜図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面において、図７（ａ）から（ｄ）は、固液分離膜モジュールに洗浄薬液を注入した際の、洗浄薬液の濃度変化を示す模式図である。図８（ａ）から（ｄ）は、比較例の固液分離膜モジュールに洗浄薬液を注入した際の、洗浄薬液の濃度変化を示す模式図である。
【００６８】
ここでは、固液分離膜モジュール２１の洗浄が下水等の被処理水に浸漬された状態で行われる場合について説明する。まず、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１の洗浄方法の説明に先立って、比較例の固液分離膜モジュールの洗浄方法について説明する。
図８（ａ）から(ｄ)に示すように、比較例の固液分離膜モジュール３１は、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１と異なって、図６（ｂ）に示すような二次側領域Ｑ内に流路２１ｄを形成する仕切り部材２１ｃを備えていない。
このような比較例の固液分離膜モジュール３１では、ノズル３２から注入された洗浄薬液Ｗは、濾過液Ｆと洗浄薬液Ｗとの比重差によって沈降していく。そして、洗浄薬液Ｗは、主に拡散効果によって固液分離膜モジュール３１内に広がっていく。
【００６９】
このような比較例の固液分離膜モジュール３１では、固液分離膜モジュール３１の上部での洗浄薬液の濃度を所定値に設定すると、固液分離膜モジュール３１の下部の濃度はその所定値を超えることとなる。つまり、固液分離膜モジュール３１の膜面に対する洗浄度合いが不均一となる。また、注入する洗浄薬液が過剰に必要となるため、薬液使用量や廃液処理量が多くなってしまう。また、洗浄薬液Ｗが、主に拡散効果によって固液分離膜モジュール３１内に広がっていくために、比較例の固液分離膜モジュール３１では、洗浄に時間を要することとなる。
【００７０】
次に、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１の洗浄方法について説明する。
図７（ａ）に示す固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、固液分離膜モジュール２１が下水等の被処理水に浸漬された状態で次のようにして固液分離膜モジュール２１の洗浄が行われる。
【００７１】
図７（ａ）に示す固液分離膜モジュール２１の流路２１ｄ内には、被処理水の濾過液Ｆが充填されている。そして、この固液分離膜モジュール２１の一方のノズル１８（図７（ａ）中の右側のノズル１８）から洗浄薬液Ｗが固液分離膜モジュール２１に注入されるとともに、他方のノズル１８（図７（ａ）中の左側のノズル１８）から濾過液Ｆが排出される。その結果、図７（ｂ）から図７（ｄ）に示すように、洗浄薬液Ｗは、仕切り部材２１ｃで仕切られた流路２１ｄを蛇行しながら固液分離膜モジュール２１内に充填されていく。
【００７２】
したがって、本実施の形態に係る固液分離膜モジュール２１では、平膜２１ｂ（図６（ｂ）参照）の全面に所定の濃度の洗浄薬液Ｗを均一に接触させることができる。つまり、平膜２１ｂの全面において洗浄薬液Ｗの濃度を所定値以上とするために必要な薬液量を、低減することができる。
【００７３】
また、固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、固液分離膜モジュール２１の膜面を均一に洗浄することできるので、固液分離膜モジュール２１の交換までの期間を延長することができる。
【００７４】
また、固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、短時間で洗浄薬液Ｗを注入することができる。その結果、この固液分離膜モジュール２１を使用した下水処理装置では、この固液分離膜モジュール２１を洗浄する際に、その下水処理装置の運転を停止する時間を短縮することができる。
【００７５】
また、固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、固液分離膜モジュール２１内（二次側領域Ｑ内）に洗浄薬液Ｗを充填した後に、一方のノズル１８からリンス水を注入し、他のノズル１８から洗浄薬液Ｗを排出することで、洗浄薬液Ｗの排出時間を短縮することができる。この際、リンス水の使用量をも低減することができる。
【００７６】
また、固液分離膜モジュール２１の洗浄方法では、高い濃度のままで洗浄薬液Ｗを取り出すことができるので、洗浄薬液Ｗの再利用が可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
２ 下水
３ 反応槽
３ａ 流路
４ 隔壁
５ 固液分離平膜
５ａ 枠部材
５ｂ 平膜
Ｓ１ 下水処理装置
Ｓ２ 下水処理装置
Ｓ３ 下水処理装置
Ｓ４ 下水処理装置
１１ 導音部
１２ 振動子
１５ 掻取り機構
１５ａ 板状体
１８ ノズル
１９ 付着物
２１ 固液分離膜モジュール
２１ａ 枠部材
２１ｂ 平膜
２１ｃ 仕切り部材
２１ｄ 流路
Ｑ 二次側領域
Ｕ 超音波
Ｗ 洗浄薬液（液体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する下水を活性汚泥により処理する反応槽と、
この反応槽内に配置された固液分離平膜と、
超音波を発生させる振動子と、
前記固液分離平膜の膜面に沿って延びるように設置されるとともに前記振動子が発生させた超音波を伝播する導音部と、
を備えることを特徴とする下水処理装置。
【請求項２】
流入する下水を活性汚泥により処理する反応槽と、
この反応槽内に配置された固液分離平膜と、
板状体であって、この板状体の端縁が前記固液分離平膜の膜面に沿うように配置されるとともに前記膜面に沿って往復移動することで前記膜面の付着物を前記端縁が掻き取る掻取り機構と、
を備えることを特徴とする下水処理装置。
【請求項３】
枠部材と、
この枠部材を挟み込んで前記枠部材の内側に二次側領域を形成する一対の平膜と、
前記枠部材の内側に形成された前記二次側領域に連通するように前記枠部材に設けられた少なくとも２つのノズルと、
を備える固液分離膜モジュールであって、
前記ノズルのうちの少なくとも１つを介して液体が前記二次側領域に流入するとともに、残りのノズルのうちの少なくとも１つを介して前記液体が前記二次側領域から流出する際に、
前記二次側領域に流入した液体の流れをこの流れと対向する方向に変える流路を形成するように前記二次側領域に配置された仕切り部材を更に備えることを特徴とする固液分離膜モジュール。
【請求項１】
流入する下水を活性汚泥により処理する反応槽と、
この反応槽内に配置された固液分離平膜と、
超音波を発生させる振動子と、
前記固液分離平膜の膜面に沿って延びるように設置されるとともに前記振動子が発生させた超音波を伝播する導音部と、
を備えることを特徴とする下水処理装置。
【請求項２】
流入する下水を活性汚泥により処理する反応槽と、
この反応槽内に配置された固液分離平膜と、
板状体であって、この板状体の端縁が前記固液分離平膜の膜面に沿うように配置されるとともに前記膜面に沿って往復移動することで前記膜面の付着物を前記端縁が掻き取る掻取り機構と、
を備えることを特徴とする下水処理装置。
【請求項３】
枠部材と、
この枠部材を挟み込んで前記枠部材の内側に二次側領域を形成する一対の平膜と、
前記枠部材の内側に形成された前記二次側領域に連通するように前記枠部材に設けられた少なくとも２つのノズルと、
を備える固液分離膜モジュールであって、
前記ノズルのうちの少なくとも１つを介して液体が前記二次側領域に流入するとともに、残りのノズルのうちの少なくとも１つを介して前記液体が前記二次側領域から流出する際に、
前記二次側領域に流入した液体の流れをこの流れと対向する方向に変える流路を形成するように前記二次側領域に配置された仕切り部材を更に備えることを特徴とする固液分離膜モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６７８２０（Ｐ２０１１−６７８２０Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８４２（Ｐ２０１１−２８４２）
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【分割の表示】特願２００６−１２５９９５（Ｐ２００６−１２５９９５）の分割
【原出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【分割の表示】特願２００６−１２５９９５（Ｐ２００６−１２５９９５）の分割
【原出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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