濾過装置及びその運転方法
【課題】複数の膜モジュールに洗浄用空気を均等に供給することが可能な濾過装置及びその運転方法を提供する。
【解決手段】中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを空気洗浄するときには、弁１１，２２が閉とされ、弁３２，４１が開とされる。空気が管４０，４２ａ，４２ｂ及び管１２ａ，１２ｂを通って中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、膜面が空気洗浄された後、管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出される。ここで、原水用分岐管１２ａに流入した空気は、逆止弁１３ａによって逆流することが防止されるため、その総てが膜モジュール１ａ内に流入する。同様に、原水用分岐管１２ｂに流入した空気も、その総てが膜モジュール１ｂ内に流入する。これにより、中空糸膜モジュール１ａへの空気の供給量が少なくなって空気洗浄が不十分となることが防止される。
【解決手段】中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを空気洗浄するときには、弁１１，２２が閉とされ、弁３２，４１が開とされる。空気が管４０，４２ａ，４２ｂ及び管１２ａ，１２ｂを通って中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、膜面が空気洗浄された後、管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出される。ここで、原水用分岐管１２ａに流入した空気は、逆止弁１３ａによって逆流することが防止されるため、その総てが膜モジュール１ａ内に流入する。同様に、原水用分岐管１２ｂに流入した空気も、その総てが膜モジュール１ｂ内に流入する。これにより、中空糸膜モジュール１ａへの空気の供給量が少なくなって空気洗浄が不十分となることが防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の膜モジュールを備えた濾過装置と、この濾過装置の運転方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
膜濾過装置を用いて原水の濾過処理を行う場合、膜面に堆積した異物、濁質等の夾雑物を除去するために、定期的に又は必要時に不定期に膜の洗浄を行うことがある。この膜の洗浄としては、濾過処理時の通水方向とは逆方向に水を通水させる逆洗や、膜濾過装置に空気を供給する空気洗浄（スクラビング）や、膜濾過装置に水と空気の両方を供給して洗浄する水・空気洗浄などが行われる。
【０００３】
また、大量の水を膜濾過処理する必要がある場合、通常は複数の膜モジュールを並置する。このように複数の膜モジュールを有する膜濾過装置においては、膜モジュールを空気洗浄等するための空気洗浄機構の空気圧源の数を少なくするために、１つの空気圧源から総ての膜モジュールに空気を供給し得るようにすることがある。
【０００４】
例えば、特開２００９−２６２０８７号公報の図１には、３本の膜モジュールを並列に備えた膜濾過装置において、原水用の主管に対し、空気用配管を介してブロワを接続した構成が開示されている。水・空気洗浄時には、ブロワからの空気が空気用配管及び原水用の主管を通り、さらに原水用の主管の下流側で分岐した分岐管を通って各膜モジュールに供給されると共に、透過水が透過水用配管から各膜モジュールに供給される。
【０００５】
第２図は別の従来例を示す系統図である。第２図において、原水（被処理水）は、原水用集合管１０から分岐した原水用分岐管１２ａ，１２ｂを介して各中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内に供給される。膜モジュール１ａ，１ｂ内において中空糸膜を透過した透過水（処理水）は、透過水用分岐管２１ａ，２１ｂを介して透過水用集合管２０に流入し、取り出される。膜モジュール１ａ，１ｂ内において中空糸膜を透過せずに濃縮された濃縮水は、濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂを介して濃縮水用集合管３０に流入し、取り出される。空気洗浄時や水・空気洗浄時には、洗浄用空気がコンプレッサ（図示略）等の空気圧源から空気用集合管４０に供給され、空気用分岐管４２ａ，４２ｂ及び原水用分岐管１２ａ，１２ｂを通って中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給される。さらにこの中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内の空気は、濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂ及び濃縮水用集合管３０を介して抜き出される。なお、各集合管１０，２０，３０，４０にはそれぞれ弁１１，２２，３２，４１が設けられており、これらの弁１１，２２，３２，４１は弁制御装置（図示略）により制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６２０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の膜濾過装置のように、原水用の主管に対して空気用配管を接続する場合、空気用配管を膜モジュールの近傍に接続することができない。また、この原水用の主管の下流側で分岐した各分岐管の長さが各膜モジュール毎に異なる場合、より長い分岐管に接続された膜モジュールに空気が流れ難くなり、各膜モジュールに気体が均等に流れないことがある。このように各膜モジュールに気体が均等に流れない場合、空気の流れ難い膜モジュールが早期に閉塞の程度が大きくなるという問題が生じる。
【０００８】
第２図の膜濾過装置によると、原水用分岐管１２ａ，１２ｂのうち膜モジュール１ａ，１ｂから同程度に近接した位置に、空気用分岐管４２ａ，４２ｂを接続することができる。しかしながら、この第２図の膜濾過装置においても、各モジュールにおける中空糸膜間の閉塞の程度が異なる場合等に、各膜モジュールに空気が均等に流れないことがある。
【０００９】
本発明は、複数の膜モジュールに洗浄用空気を均等に供給することが可能な濾過装置及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明（請求項１）の濾過装置は、複数の膜モジュールを備えた濾過装置であって、水用集合管と、該水用集合管から分岐して各膜モジュールにそれぞれ接続された水用分岐管と、各水用分岐管に接続された空気用分岐管と、各空気用分岐管と共通の空気圧源とを接続している空気用集合管とを有する濾過装置において、各水用分岐管には、それぞれ、該水用分岐管と該空気用分岐管との接続部よりも該水用集合管側の箇所に、空気洗浄用分岐管を介して供給された空気の該水用集合管側への流れを阻止する逆流防止手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の濾過装置は、請求項１において、該逆流防止手段が逆止弁であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の濾過装置は、請求項２において、該逆流防止手段が前記膜モジュールの空気洗浄時に閉止される弁であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の濾過装置は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記水用集合管及び水用分岐管を介して前記膜モジュールに原水が供給されるよう構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明（請求項５）の濾過装置の運転方法は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の濾過装置を運転する方法であって、該膜モジュールに原水を通水して透過水を得る濾過工程と、該空気洗浄用集合管、該空気洗浄用分岐管及び該水用分岐管を介して該膜モジュールに空気を導入し、該膜モジュールを空気洗浄する空気洗浄工程とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６の濾過装置の運転方法は、請求項５において、前記膜モジュールに空気と共に水を導入し、該膜モジュールを水・空気洗浄する水・空気洗浄工程を有することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７の濾過装置の運転方法は、請求項５又は６において、前記膜モジュールの一部を交換する交換工程を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
第２図の濾過装置における空気洗浄及び水・空気洗浄について鋭意検討した結果、原水用分岐管１２ａ，１２ｂの一方に供給された空気の一部が、該一方の原水用分岐管１２ａ，１２ｂ内を逆流して他方の原水用分岐管１２ｂ，１２ａに回り込み、他方の膜モジュール１ｂ，１ａに流入するために、各膜モジュール１ａ，１ｂに洗浄用空気を均等に供給することができなくなることを本発明者は見出した。
【００１８】
本発明の膜濾過装置及びその運転方法によると、各水用分岐管に逆流防止手段が設けられているため、各水用分岐管に流入した空気の総てが該水用分岐管に接続された膜モジュールに流入する。これにより、複数の膜モジュールに洗浄用空気を均等に供給することができる。
【００１９】
この逆流防止手段が逆止弁である場合には、弁操作を行うことなく、空気の逆流を確実に防止することができる。
【００２０】
この逆流防止手段が膜モジュールの空気洗浄時及び水・空気洗浄時に閉止される弁である場合、この弁を閉止することにより、空気の逆流が確実に防止される。
【００２１】
これら水用集合管及び水用分岐管が原水供給用管である場合、一次側の膜面を良好に空気洗浄することができる。
【００２２】
なお、本発明の濾過装置の運転方法において、膜モジュールの一部が破損したり膜面の閉塞の程度が酷くなったりした場合等には、該膜モジュールの一部を交換する交換工程を実行してもよい。この交換工程後において、新品の膜モジュールと未交換の膜モジュールとのモジュール間の閉塞の程度に差がある場合でもこれらの膜モジュールに洗浄用空気を均等に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態に係る濾過装置の系統図である。
【図２】従来例に係る濾過装置の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。第１図は本発明の実施の形態に係る濾過装置の系統図である。なお、本実施の形態では２個の中空糸膜モジュール１ａ，１ｂが並列設置されているが、３個以上設置されてもよい。
【００２５】
＜濾過装置の構成＞
第１図の濾過装置は、第２図の濾過装置において、原水用分岐管１２ａ，１２ｂに逆止弁１３ａ，１３ｂを設けたものである。
【００２６】
すなわち、原水（被処理水）は、原水用集合管１０及びその下流側で分岐した原水用分岐管１２ａ，１２ｂを介して各中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内の一次側に供給される。膜モジュール１ａ，１ｂ内において中空糸膜を透過した二次側の透過水（処理水）は、透過水用分岐管２１ａ，２１ｂを介して透過水用集合管２０に流入し、取り出される。膜モジュール１ａ，１ｂ内において中空糸膜を透過せずに濃縮された一次側の濃縮水は、濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂを介して濃縮水用集合管３０に流入し、取り出される。洗浄用空気は、コンプレッサ（図示略）等の空気圧源から空気用集合管４０に供給され、空気用分岐管４２ａ，４２ｂ及び原水用分岐管１２ａ，１２ｂを通って中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給される。
【００２７】
各原水用分岐管１２ａ，１２ｂには、それぞれ、該原水用分岐管１２ａ，１２ｂと該空気用分岐管４２ａ，４２ｂとの接続部よりも該原水用集合管１０側の箇所に、該原水用集合管１０側への流れを阻止する逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられている。また、各集合管１０，２０，３０，４０にはそれぞれ弁１１，２２，３２，４１が設けられており、これらの弁１１，２２，３２，４１は弁制御装置（図示略）により制御される。なお、この原水用分岐管１２ａ，１２ｂの口径（Ｄ１）と空気用分岐管４２ａ，４２ｂの口径（Ｄ２）との口径比（Ｄ２／Ｄ１）は、１／１５〜１／４特に１／１０〜１／３程度が好ましい。
【００２８】
＜濾過運転＞
このように構成された濾過装置を濾過運転するときには、弁１１，２２，３２が開とされ、弁４１が閉とされる。
【００２９】
これにより、原水が管１０，１２ａ，１２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、透過水が管２１ａ，２１ｂ，２０を介して取り出され、濃縮水が管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出される。
【００３０】
なお、弁３２を閉とし、濃縮水の抜き出しを停止して全量濾過方式としてもよいが、上記の通り濃縮水の抜き出しを行うクロスフロー方式とした方が、膜面への夾雑物の堆積による透過水量の低下を防止する点では好ましい。また、透過水用集合管２０内の透過水の一部を原水用集合管１０に返送してもよい。
【００３１】
＜空気洗浄＞
中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを空気洗浄するときには、弁１１，２２が閉とされ、弁３２，４１が開とされる。
【００３２】
これにより、空気が管４０，４２ａ，４２ｂ及び管１２ａ，１２ｂを通って中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、膜面が空気洗浄された後、管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出される。
【００３３】
ここで、この濾過装置は逆止弁１３ａ，１３ｂを有するため、複数の膜モジュール１ａ，１ｂを均等に空気洗浄することができる。この点について、第１図の濾過装置と第２図の従来例に係る濾過装置とを比較しながら以下に説明する。
【００３４】
［第２図（従来例）］
この第２図の濾過装置においては、原水用分岐管１２ａ，１２ｂには弁が設けられていないため、空気用分岐管１２ａ，１２ｂから該原水用分岐管１２ａ，１２ｂに供給された空気は、各中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ側に流れることも、逆流して原水用分岐管１０側に流れることも容易な構造となっている。従って、原水用分岐管１２ａ，１２ｂの一方に供給された空気の一部が、該一方の原水用分岐管１２ａ，１２ｂ内を逆流して他方の原水用分岐管１２ｂ，１２ａに回り込み、他方の膜モジュール１ｂ，１ａに流入することがある（以下、この現象を「空気の回り込み」ということがある）。
【００３５】
例えば中空糸膜モジュール１ａの方が中空糸膜モジュール１ｂよりも中空糸膜間の閉塞の程度が大きくモジュール間差圧が大きい場合、原水用分岐管１２ａ内に流入した空気の少なくとも一部が、該原水分岐管１２ａ内を逆流し、さらに原水分岐管１２ａ，１２ｂの分岐点を通って原水分岐管１２ｂに回り込み、中空糸膜モジュール１ｂに流入することがある。これにより、中空糸膜モジュール１ａへの空気の供給量が少なくなって空気洗浄が不十分となり、複数の膜モジュール１ａ，１ｂを均等に空気洗浄することができなくなる。
【００３６】
同様に、中空糸膜モジュール１ｂの方が中空糸膜モジュール１ａよりも中空糸膜間の閉塞の程度が大きくモジュール間差圧が大きい場合には、中空糸膜モジュール１ｂへの空気の供給量が少なくなって空気洗浄が不十分となり、この場合にも複数の膜モジュール１ａ，１ｂを均等に空気洗浄することができなくなる。
【００３７】
なお、ここで「モジュール間差圧」とは、上記濾過運転時における、以下の式（１）で示される膜間差圧ではなく、式（２）で示される各モジュール間のモジュール差圧の差のことをいう。モジュール差圧は０〜４００ｋＰａで運転されるが低ければ低い程良い。
【００３８】
膜間差圧＝（原水用集合管１０内の圧力＋濃縮水用集合管３０内の圧力）／２
−透過水用集合管２０内の圧力 （１）
モジュール差圧＝原水用集合管１０内の圧力−濃縮水用集合管３０内の圧力 （２）
【００３９】
［第１図（本実施の形態）］
これに対して本実施の形態に係る濾過装置（第１図）には逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられているため、上記の空気の回り込みが防止され、複数の膜モジュール１ａ，１ｂをより均等に空気洗浄することができる。
【００４０】
すなわち、原水用分岐管１２ａに流入した空気は、逆止弁１３ａによって逆流することが防止されるため、その総てが膜モジュール１ａ内に流入する。同様に、原水用分岐管１２ｂに流入した空気は、逆止弁１３ｂによって逆流することが防止されるため、その総てが膜モジュール１ｂ内に流入する。これにより、中空糸膜モジュール１ａへの空気の供給量が少なくなって空気洗浄が不十分となることが防止され、複数の膜モジュール１ａ，１ｂがより均等に空気洗浄される。
【００４１】
なお、第１図の濾過装置においても、膜モジュール１ａ，１ｂの閉塞の程度に著しい相違がある場合には、空気用集合管４０から空気用分岐管４２ａ，４２ｂに流入する空気量に不均等が生じる結果、複数の膜モジュール１ａ，１ｂに空気が不均等に供給されることがある。しかしながら、第２図の濾過装置のような空気の回り込みが無い分だけ、この不均等の程度は小さくなる。
【００４２】
＜水・空気洗浄＞
中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを水・空気洗浄するときには、弁１１が閉とされ、弁２２，３２，４１が開とされる。
【００４３】
これにより、図示しない貯留タンク内に貯留された透過水が、管２０，２１ａ，２１ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給されると共に、空気が管４０，４２ａ，４２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、気液混合物が管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出される。この水と空気の２相流により、膜面に堆積した夾雑物が洗い流される。
【００４４】
この水・空気洗浄の場合も上記空気洗浄の場合と同様に、逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられているために上記の空気の回り込みが防止され、複数の膜モジュール１ａ，１ｂに均等に空気が供給される。
【００４５】
＜水洗＞
濾過運転に復帰する際には、弁１１，３２が開とされ、弁２２，４１が閉とされる。
【００４６】
これにより、中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内に残った空気が流入水で押し出されると共に、膜面の水洗が行われる。次いで、弁２２が開とされ、濾過運転に復帰する。
【００４７】
本実施の形態では、上記濾過運転、空気洗浄、水・空気洗浄及び水洗をこの順に繰り返し実行する。
【００４８】
本実施の形態によると、各原水用分岐管１２ａ，１２ｂに逆流防止手段としての逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられているため、各原水用分岐管１２ａ，１２ｂに流入した空気の総てが該原水用分岐管１２ａ，１２ｂに接続された中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに流入することになり、複数の膜モジュール１ａ，１ｂに洗浄用空気を均等に供給することができる。また、逆止弁１３ａ，１３ｂの弁操作を行うことなく、空気の逆流が確実に防止される。
【００４９】
なお、上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では逆流防止手段として逆止弁１３ａ，１３ｂを用いたが、膜モジュールの空気洗浄時に閉止される弁としてもよい。この弁は手動弁であってもよいが、電気制御で開閉操作される電磁弁等の自動弁であることが好ましい。
【００５０】
上記実施の形態では、空気用分岐管４２ａ，４２ｂを原水用分岐管１２ａ，１２ｂに接続したが、透過水用分岐管２１ａ，２１ｂに設けてもよい。この場合、中空糸膜を良好に空気逆洗することができる。また、空気用分岐管４２ａ，４２ｂを濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂに接続してもよい。この場合、空気は濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂから膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、原水用分岐管１２ａ，１２ｂから抜き出される。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、濾過運転、空気洗浄、水・空気洗浄及び水洗の総てをこの順に繰り返し行っているが、その一部を省略してもよい。例えば、
濾過運転→空気洗浄→水・空気洗浄→水洗
濾過運転→水・空気洗浄→水洗
濾過運転→空気洗浄→水洗
の３パターンのいずれか１パターンを繰り返し実行してもよく、少なくとも２パターンを規則的に又は運転状況に合わせて適宜に組み合せて実行してもよい。
【００５２】
上記実施の形態において、膜モジュール１ａ，１ｂの一方が破損したり閉塞の程度が酷くなったりした場合等には、該膜モジュール部を交換する交換工程を実行してもよい。かかる交換後にあっても、逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられているために両膜モジュール１ａ，１ｂに空気が均等に供給され、両膜モジュール１ａ，１ｂが均等に空気洗浄ないし水・空気洗浄される。これにより、複数の膜モジュール１ａ，１ｂに洗浄用空気を均等に供給することが可能となる。
【００５３】
本実施の形態では、膜モジュールとして中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、平板型や管型の濾過膜等でもよく、ＭＦ（精密濾過）膜やＵＦ（限外濾過）膜等でもよく、カートリッジフィルターのようなものでもよい。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００５５】
［実施例１］
第１図の濾過装置を用いて以下の運転を行った。なお、原水としては、栗田工業（株）クリタ開発センター内の生物処理排水装置の沈殿槽上澄み水を用い、３ヶ月間にわたって運転を行った。中空糸膜モジュール１ａ，１ｂとして、旭化成社製ＰＶＤＦ中空糸膜（型式ＵＮＶ−３００３）のハウジングを透明の塩化ビニル製に改良したものを用いた。また、原水用分岐管１２ａの逆止弁１３ａよりも膜モジュール１ａ側の一部（第１図の矢印Ｂの箇所）と、原水用分岐管１２ｂの逆止弁１３ｂよりも膜モジュール１ｂ側の一部（第１図の矢印Ｃの箇所）及び逆止弁１３ｂよりも原水用集合管１０側の一部（第１図の矢印Ａの箇所）とを透明の塩化ビニル製とし、内部流体を視認し得るようにした。各配管の内径及び長さは以下の通りである。
原水用集合管１０：内径５０ｍｍ
原水用分岐管１２ａ：内径４０ｍｍ、長さ０．３５ｍ
原水用分岐管１２ｂ：内径４０ｍｍ、長さ０．３５ｍ
透過水用集合管２０：内径５０ｍｍ
透過水用分岐管２１ａ：内径４０ｍｍ、長さ０．３０ｍ
透過水用分岐管２１ａ：内径４０ｍｍ、長さ０．３０ｍ
濃縮水用集合管３０：内径４０ｍｍ
濃縮水用分岐管３１ａ：内径１５ｍｍ、長さ１．２８ｍ
濃縮水用分岐管３１ａ：内径１５ｍｍ、長さ１．２８ｍ
空気用集合管４０：内径１５ｍｍ
空気用分岐管４２ａ：内径６ｍｍ、長さ０．５ｍ
空気用分岐管４２ａ：内径６ｍｍ、長さ０．５ｍ
【００５６】
＜濾過運転＞
弁１１，２２，３２を開、弁４１を閉とし、濾過運転を行った。すなわち、原水を管１０，１２ａ，１２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給し、透過水を管２１ａ，２１ｂ，２０を介して取り出し、濃縮水を管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出した。
【００５７】
なお、２つの膜モジュール１ａ，１ｂに供給する原水の合計流量が１．４０ｍ３／ｈ、該膜モジュール１ａ，１ｂへ返送する透過水の合計流量が０．１６ｍ３／ｈ、継続時間が３０分となるように上記濾過運転を行った。
【００５８】
＜水・空気洗浄＞
次いで、弁１１を閉、弁２２，３２，４１を開とし、水・空気洗浄を行った。すなわち、図示しない貯留タンク内に貯留された透過水を、管２０，２１ａ，２１ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給すると共に、空気を管４０，４２ａ，４２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給した。また、中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内の気液混合物を，管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出した。
【００５９】
なお、２つの膜モジュール１ａ，１ｂに供給する逆洗水の合計流量が１．８６ｍ３／ｈ、該膜モジュール１ａ，１ｂに供給する空気の合計流量が３．０Ｎｍ３／ｈ、継続時間が１０分となるように上記水・空気洗浄を行った。
【００６０】
＜水洗＞
その後、弁１１，３２を開、弁２２，４１を閉とし、中空糸膜モジュール１ａ，１ｂの水洗及び空気の抜き出しを行った。すなわち、原水を管１０，１２ａ，１２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給し、中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内に残った空気を押し出すと共に膜面の水洗を行った。次いで、さらに弁２２を開とし、上記濾過運転に復帰した。
【００６１】
なお、２つの膜モジュール１ａ，１ｂに供給する原水の合計流量が１．５０ｍ３／ｈ、継続時間が３０秒となるように上記水洗を行った。
【００６２】
＜測定＞
上記の運転開始前に膜モジュール１ａ，１ｂに水道水を通水し、運転開始前の膜間差圧を上記の式（１）を用いて算出した。また、運転開始時のモジュール差圧を上記の式（２）を用いて算出した。その結果を表１に示す。なお、３ヶ月の間塩化ビニル製の管を観察したところ、原水用分岐管１２ａ，１２ｂ間の空気の回り込みは観察されなかった。
【００６３】
＜考察＞
この結果から、逆止弁１３ａ，１３ｂを設けたことにより、洗浄用空気が膜モジュール１ａ，１ｂに均等に流れた結果、水・空気洗浄が均等に行われ、２つの膜モジュール１ａ，１ｂ間の汚れ具合に大きな差が生じなかったものと推察される。
【００６４】
［比較例１］
逆止弁１３ａ，１３ｂを省略した以外は実施例１と同様の濾過装置（すなわち、第２図の濾過装置）を用い、実施例１と同様の運転及び測定を行った。その結果を表１に示す。
【００６５】
運転開始から１ヶ月経過後に透明の塩化ビニル製の管を観察したところ、原水用分岐管１２ｂから原水用分岐管１２ａに回り込む空気の流れが見え始めた。更に１ヶ月経過後（運転開始から２ヶ月経過後）には、当該空気の回り込みが顕著となった。更に１ヶ月経過後（運転開始から３ヶ月経過後）には、膜モジュール１ｂには空気が全く流入せず、総ての空気が原水用分岐管１２ｂ及び原水用分岐管１２ａを回り込んで膜モジュール１ａに流入することが確認された。また、運転から３ヶ月経過後において、２つの膜モジュー１ａ，１ｂ間に、膜間差圧及びモジュール間差圧に大きな差が現れた。
【００６６】
この結果から、逆止弁１３ａ，１３ｂを設けない従来の方法では、たとえ新品の中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを用いたとしても、これらの初期のモジュール間差圧に僅かな違いがあると、運転経過により膜の汚れが進行するに伴い、モジュール間差圧の差が大きくなることが確認された。これは、これらの膜モジュール１ａ，１ｂの初期のモジュール間差圧に僅かな違いがあると、水・空気洗浄時における両モジュール１ａ，１ｂへの供給量に大きな不均等が生じるために洗浄効果に差が生じるためであると推察される。
【００６７】
［実施例２］
実施例１の運転終了後、膜モジュール１ｂだけを新品に交換した。この新品の膜モジュール１ｂの運転開始前の膜間差圧及び運転開始時のモジュール差圧は表１に示す通りである。この状態で上記運転を更に１ヶ月間継続した後、上記測定を行った。その結果を表１に示す。この１ヶ月間の運転の間、上記空気の回り込みは確認されなかった。
【００６８】
この結果から明らかな通り、一部の膜モジュール１ｂを新品に交換した後に運転を継続しても、未交換の膜モジュール１ａのモジュール間差圧ないし膜間差圧が急上昇することが防止された。このことから、逆止弁１３ａ，１３ｂを設けることにより、水・空気洗浄時に洗浄用空気が膜モジュール１ａ，１ｂに均等に流れて水・空気洗浄が良好に行われたものと推察される。
【００６９】
［比較例２］
比較例１の運転終了後、膜モジュール１ｂだけを新品に交換した。この新品の膜モジュール１ｂの運転開始前の膜間差圧及び運転開始時のモジュール差圧は表１に示す通りである。この状態で上記運転を更に１ヶ月間継続した後、上記測定を行った。その結果を表１に示す。運転再開時において、水・空気洗浄時に上記空気の回り込みが確認され、膜モジュールａへの空気の流れは膜モジュールｂへの空気の流れと比べて明らかに減少していた。２週間後には、膜モジュールａへの空気の流れは確認されず、原水用分岐管１２ａから原水用分岐管１２ｂへの空気の流れが確認された。
【００７０】
この結果から明らかな通り、一部の膜モジュール１ｂを新品に交換した後に運転を継続すると、未交換の膜モジュール１ａのモジュール間差圧ないし膜間差圧が急上昇した。このことから、逆止弁１３ａ，１３ｂを設けないと、水・空気洗浄時に洗浄用空気が未交換の膜モジュール１ａに十分に流れなくなり、該膜モジュール１ａの水・空気洗浄を十分に行うことができなかったものと推察される。
【００７１】
【表１】
【符号の説明】
【００７２】
１ａ，１ｂ 中空糸膜モジュール
１０ 原水用集合管
１２ａ，１２ｂ 原水用分岐管
１３ａ，１３ｂ 逆止弁
４０ 空気用集合管
４２ａ，４２ｂ 空気用分岐管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の膜モジュールを備えた濾過装置と、この濾過装置の運転方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
膜濾過装置を用いて原水の濾過処理を行う場合、膜面に堆積した異物、濁質等の夾雑物を除去するために、定期的に又は必要時に不定期に膜の洗浄を行うことがある。この膜の洗浄としては、濾過処理時の通水方向とは逆方向に水を通水させる逆洗や、膜濾過装置に空気を供給する空気洗浄（スクラビング）や、膜濾過装置に水と空気の両方を供給して洗浄する水・空気洗浄などが行われる。
【０００３】
また、大量の水を膜濾過処理する必要がある場合、通常は複数の膜モジュールを並置する。このように複数の膜モジュールを有する膜濾過装置においては、膜モジュールを空気洗浄等するための空気洗浄機構の空気圧源の数を少なくするために、１つの空気圧源から総ての膜モジュールに空気を供給し得るようにすることがある。
【０００４】
例えば、特開２００９−２６２０８７号公報の図１には、３本の膜モジュールを並列に備えた膜濾過装置において、原水用の主管に対し、空気用配管を介してブロワを接続した構成が開示されている。水・空気洗浄時には、ブロワからの空気が空気用配管及び原水用の主管を通り、さらに原水用の主管の下流側で分岐した分岐管を通って各膜モジュールに供給されると共に、透過水が透過水用配管から各膜モジュールに供給される。
【０００５】
第２図は別の従来例を示す系統図である。第２図において、原水（被処理水）は、原水用集合管１０から分岐した原水用分岐管１２ａ，１２ｂを介して各中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内に供給される。膜モジュール１ａ，１ｂ内において中空糸膜を透過した透過水（処理水）は、透過水用分岐管２１ａ，２１ｂを介して透過水用集合管２０に流入し、取り出される。膜モジュール１ａ，１ｂ内において中空糸膜を透過せずに濃縮された濃縮水は、濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂを介して濃縮水用集合管３０に流入し、取り出される。空気洗浄時や水・空気洗浄時には、洗浄用空気がコンプレッサ（図示略）等の空気圧源から空気用集合管４０に供給され、空気用分岐管４２ａ，４２ｂ及び原水用分岐管１２ａ，１２ｂを通って中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給される。さらにこの中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内の空気は、濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂ及び濃縮水用集合管３０を介して抜き出される。なお、各集合管１０，２０，３０，４０にはそれぞれ弁１１，２２，３２，４１が設けられており、これらの弁１１，２２，３２，４１は弁制御装置（図示略）により制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６２０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の膜濾過装置のように、原水用の主管に対して空気用配管を接続する場合、空気用配管を膜モジュールの近傍に接続することができない。また、この原水用の主管の下流側で分岐した各分岐管の長さが各膜モジュール毎に異なる場合、より長い分岐管に接続された膜モジュールに空気が流れ難くなり、各膜モジュールに気体が均等に流れないことがある。このように各膜モジュールに気体が均等に流れない場合、空気の流れ難い膜モジュールが早期に閉塞の程度が大きくなるという問題が生じる。
【０００８】
第２図の膜濾過装置によると、原水用分岐管１２ａ，１２ｂのうち膜モジュール１ａ，１ｂから同程度に近接した位置に、空気用分岐管４２ａ，４２ｂを接続することができる。しかしながら、この第２図の膜濾過装置においても、各モジュールにおける中空糸膜間の閉塞の程度が異なる場合等に、各膜モジュールに空気が均等に流れないことがある。
【０００９】
本発明は、複数の膜モジュールに洗浄用空気を均等に供給することが可能な濾過装置及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明（請求項１）の濾過装置は、複数の膜モジュールを備えた濾過装置であって、水用集合管と、該水用集合管から分岐して各膜モジュールにそれぞれ接続された水用分岐管と、各水用分岐管に接続された空気用分岐管と、各空気用分岐管と共通の空気圧源とを接続している空気用集合管とを有する濾過装置において、各水用分岐管には、それぞれ、該水用分岐管と該空気用分岐管との接続部よりも該水用集合管側の箇所に、空気洗浄用分岐管を介して供給された空気の該水用集合管側への流れを阻止する逆流防止手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の濾過装置は、請求項１において、該逆流防止手段が逆止弁であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の濾過装置は、請求項２において、該逆流防止手段が前記膜モジュールの空気洗浄時に閉止される弁であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の濾過装置は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記水用集合管及び水用分岐管を介して前記膜モジュールに原水が供給されるよう構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明（請求項５）の濾過装置の運転方法は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の濾過装置を運転する方法であって、該膜モジュールに原水を通水して透過水を得る濾過工程と、該空気洗浄用集合管、該空気洗浄用分岐管及び該水用分岐管を介して該膜モジュールに空気を導入し、該膜モジュールを空気洗浄する空気洗浄工程とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６の濾過装置の運転方法は、請求項５において、前記膜モジュールに空気と共に水を導入し、該膜モジュールを水・空気洗浄する水・空気洗浄工程を有することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７の濾過装置の運転方法は、請求項５又は６において、前記膜モジュールの一部を交換する交換工程を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
第２図の濾過装置における空気洗浄及び水・空気洗浄について鋭意検討した結果、原水用分岐管１２ａ，１２ｂの一方に供給された空気の一部が、該一方の原水用分岐管１２ａ，１２ｂ内を逆流して他方の原水用分岐管１２ｂ，１２ａに回り込み、他方の膜モジュール１ｂ，１ａに流入するために、各膜モジュール１ａ，１ｂに洗浄用空気を均等に供給することができなくなることを本発明者は見出した。
【００１８】
本発明の膜濾過装置及びその運転方法によると、各水用分岐管に逆流防止手段が設けられているため、各水用分岐管に流入した空気の総てが該水用分岐管に接続された膜モジュールに流入する。これにより、複数の膜モジュールに洗浄用空気を均等に供給することができる。
【００１９】
この逆流防止手段が逆止弁である場合には、弁操作を行うことなく、空気の逆流を確実に防止することができる。
【００２０】
この逆流防止手段が膜モジュールの空気洗浄時及び水・空気洗浄時に閉止される弁である場合、この弁を閉止することにより、空気の逆流が確実に防止される。
【００２１】
これら水用集合管及び水用分岐管が原水供給用管である場合、一次側の膜面を良好に空気洗浄することができる。
【００２２】
なお、本発明の濾過装置の運転方法において、膜モジュールの一部が破損したり膜面の閉塞の程度が酷くなったりした場合等には、該膜モジュールの一部を交換する交換工程を実行してもよい。この交換工程後において、新品の膜モジュールと未交換の膜モジュールとのモジュール間の閉塞の程度に差がある場合でもこれらの膜モジュールに洗浄用空気を均等に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態に係る濾過装置の系統図である。
【図２】従来例に係る濾過装置の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。第１図は本発明の実施の形態に係る濾過装置の系統図である。なお、本実施の形態では２個の中空糸膜モジュール１ａ，１ｂが並列設置されているが、３個以上設置されてもよい。
【００２５】
＜濾過装置の構成＞
第１図の濾過装置は、第２図の濾過装置において、原水用分岐管１２ａ，１２ｂに逆止弁１３ａ，１３ｂを設けたものである。
【００２６】
すなわち、原水（被処理水）は、原水用集合管１０及びその下流側で分岐した原水用分岐管１２ａ，１２ｂを介して各中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内の一次側に供給される。膜モジュール１ａ，１ｂ内において中空糸膜を透過した二次側の透過水（処理水）は、透過水用分岐管２１ａ，２１ｂを介して透過水用集合管２０に流入し、取り出される。膜モジュール１ａ，１ｂ内において中空糸膜を透過せずに濃縮された一次側の濃縮水は、濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂを介して濃縮水用集合管３０に流入し、取り出される。洗浄用空気は、コンプレッサ（図示略）等の空気圧源から空気用集合管４０に供給され、空気用分岐管４２ａ，４２ｂ及び原水用分岐管１２ａ，１２ｂを通って中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給される。
【００２７】
各原水用分岐管１２ａ，１２ｂには、それぞれ、該原水用分岐管１２ａ，１２ｂと該空気用分岐管４２ａ，４２ｂとの接続部よりも該原水用集合管１０側の箇所に、該原水用集合管１０側への流れを阻止する逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられている。また、各集合管１０，２０，３０，４０にはそれぞれ弁１１，２２，３２，４１が設けられており、これらの弁１１，２２，３２，４１は弁制御装置（図示略）により制御される。なお、この原水用分岐管１２ａ，１２ｂの口径（Ｄ１）と空気用分岐管４２ａ，４２ｂの口径（Ｄ２）との口径比（Ｄ２／Ｄ１）は、１／１５〜１／４特に１／１０〜１／３程度が好ましい。
【００２８】
＜濾過運転＞
このように構成された濾過装置を濾過運転するときには、弁１１，２２，３２が開とされ、弁４１が閉とされる。
【００２９】
これにより、原水が管１０，１２ａ，１２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、透過水が管２１ａ，２１ｂ，２０を介して取り出され、濃縮水が管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出される。
【００３０】
なお、弁３２を閉とし、濃縮水の抜き出しを停止して全量濾過方式としてもよいが、上記の通り濃縮水の抜き出しを行うクロスフロー方式とした方が、膜面への夾雑物の堆積による透過水量の低下を防止する点では好ましい。また、透過水用集合管２０内の透過水の一部を原水用集合管１０に返送してもよい。
【００３１】
＜空気洗浄＞
中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを空気洗浄するときには、弁１１，２２が閉とされ、弁３２，４１が開とされる。
【００３２】
これにより、空気が管４０，４２ａ，４２ｂ及び管１２ａ，１２ｂを通って中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、膜面が空気洗浄された後、管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出される。
【００３３】
ここで、この濾過装置は逆止弁１３ａ，１３ｂを有するため、複数の膜モジュール１ａ，１ｂを均等に空気洗浄することができる。この点について、第１図の濾過装置と第２図の従来例に係る濾過装置とを比較しながら以下に説明する。
【００３４】
［第２図（従来例）］
この第２図の濾過装置においては、原水用分岐管１２ａ，１２ｂには弁が設けられていないため、空気用分岐管１２ａ，１２ｂから該原水用分岐管１２ａ，１２ｂに供給された空気は、各中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ側に流れることも、逆流して原水用分岐管１０側に流れることも容易な構造となっている。従って、原水用分岐管１２ａ，１２ｂの一方に供給された空気の一部が、該一方の原水用分岐管１２ａ，１２ｂ内を逆流して他方の原水用分岐管１２ｂ，１２ａに回り込み、他方の膜モジュール１ｂ，１ａに流入することがある（以下、この現象を「空気の回り込み」ということがある）。
【００３５】
例えば中空糸膜モジュール１ａの方が中空糸膜モジュール１ｂよりも中空糸膜間の閉塞の程度が大きくモジュール間差圧が大きい場合、原水用分岐管１２ａ内に流入した空気の少なくとも一部が、該原水分岐管１２ａ内を逆流し、さらに原水分岐管１２ａ，１２ｂの分岐点を通って原水分岐管１２ｂに回り込み、中空糸膜モジュール１ｂに流入することがある。これにより、中空糸膜モジュール１ａへの空気の供給量が少なくなって空気洗浄が不十分となり、複数の膜モジュール１ａ，１ｂを均等に空気洗浄することができなくなる。
【００３６】
同様に、中空糸膜モジュール１ｂの方が中空糸膜モジュール１ａよりも中空糸膜間の閉塞の程度が大きくモジュール間差圧が大きい場合には、中空糸膜モジュール１ｂへの空気の供給量が少なくなって空気洗浄が不十分となり、この場合にも複数の膜モジュール１ａ，１ｂを均等に空気洗浄することができなくなる。
【００３７】
なお、ここで「モジュール間差圧」とは、上記濾過運転時における、以下の式（１）で示される膜間差圧ではなく、式（２）で示される各モジュール間のモジュール差圧の差のことをいう。モジュール差圧は０〜４００ｋＰａで運転されるが低ければ低い程良い。
【００３８】
膜間差圧＝（原水用集合管１０内の圧力＋濃縮水用集合管３０内の圧力）／２
−透過水用集合管２０内の圧力 （１）
モジュール差圧＝原水用集合管１０内の圧力−濃縮水用集合管３０内の圧力 （２）
【００３９】
［第１図（本実施の形態）］
これに対して本実施の形態に係る濾過装置（第１図）には逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられているため、上記の空気の回り込みが防止され、複数の膜モジュール１ａ，１ｂをより均等に空気洗浄することができる。
【００４０】
すなわち、原水用分岐管１２ａに流入した空気は、逆止弁１３ａによって逆流することが防止されるため、その総てが膜モジュール１ａ内に流入する。同様に、原水用分岐管１２ｂに流入した空気は、逆止弁１３ｂによって逆流することが防止されるため、その総てが膜モジュール１ｂ内に流入する。これにより、中空糸膜モジュール１ａへの空気の供給量が少なくなって空気洗浄が不十分となることが防止され、複数の膜モジュール１ａ，１ｂがより均等に空気洗浄される。
【００４１】
なお、第１図の濾過装置においても、膜モジュール１ａ，１ｂの閉塞の程度に著しい相違がある場合には、空気用集合管４０から空気用分岐管４２ａ，４２ｂに流入する空気量に不均等が生じる結果、複数の膜モジュール１ａ，１ｂに空気が不均等に供給されることがある。しかしながら、第２図の濾過装置のような空気の回り込みが無い分だけ、この不均等の程度は小さくなる。
【００４２】
＜水・空気洗浄＞
中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを水・空気洗浄するときには、弁１１が閉とされ、弁２２，３２，４１が開とされる。
【００４３】
これにより、図示しない貯留タンク内に貯留された透過水が、管２０，２１ａ，２１ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給されると共に、空気が管４０，４２ａ，４２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、気液混合物が管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出される。この水と空気の２相流により、膜面に堆積した夾雑物が洗い流される。
【００４４】
この水・空気洗浄の場合も上記空気洗浄の場合と同様に、逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられているために上記の空気の回り込みが防止され、複数の膜モジュール１ａ，１ｂに均等に空気が供給される。
【００４５】
＜水洗＞
濾過運転に復帰する際には、弁１１，３２が開とされ、弁２２，４１が閉とされる。
【００４６】
これにより、中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内に残った空気が流入水で押し出されると共に、膜面の水洗が行われる。次いで、弁２２が開とされ、濾過運転に復帰する。
【００４７】
本実施の形態では、上記濾過運転、空気洗浄、水・空気洗浄及び水洗をこの順に繰り返し実行する。
【００４８】
本実施の形態によると、各原水用分岐管１２ａ，１２ｂに逆流防止手段としての逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられているため、各原水用分岐管１２ａ，１２ｂに流入した空気の総てが該原水用分岐管１２ａ，１２ｂに接続された中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに流入することになり、複数の膜モジュール１ａ，１ｂに洗浄用空気を均等に供給することができる。また、逆止弁１３ａ，１３ｂの弁操作を行うことなく、空気の逆流が確実に防止される。
【００４９】
なお、上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では逆流防止手段として逆止弁１３ａ，１３ｂを用いたが、膜モジュールの空気洗浄時に閉止される弁としてもよい。この弁は手動弁であってもよいが、電気制御で開閉操作される電磁弁等の自動弁であることが好ましい。
【００５０】
上記実施の形態では、空気用分岐管４２ａ，４２ｂを原水用分岐管１２ａ，１２ｂに接続したが、透過水用分岐管２１ａ，２１ｂに設けてもよい。この場合、中空糸膜を良好に空気逆洗することができる。また、空気用分岐管４２ａ，４２ｂを濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂに接続してもよい。この場合、空気は濃縮水用分岐管３１ａ，３１ｂから膜モジュール１ａ，１ｂに供給され、原水用分岐管１２ａ，１２ｂから抜き出される。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、濾過運転、空気洗浄、水・空気洗浄及び水洗の総てをこの順に繰り返し行っているが、その一部を省略してもよい。例えば、
濾過運転→空気洗浄→水・空気洗浄→水洗
濾過運転→水・空気洗浄→水洗
濾過運転→空気洗浄→水洗
の３パターンのいずれか１パターンを繰り返し実行してもよく、少なくとも２パターンを規則的に又は運転状況に合わせて適宜に組み合せて実行してもよい。
【００５２】
上記実施の形態において、膜モジュール１ａ，１ｂの一方が破損したり閉塞の程度が酷くなったりした場合等には、該膜モジュール部を交換する交換工程を実行してもよい。かかる交換後にあっても、逆止弁１３ａ，１３ｂが設けられているために両膜モジュール１ａ，１ｂに空気が均等に供給され、両膜モジュール１ａ，１ｂが均等に空気洗浄ないし水・空気洗浄される。これにより、複数の膜モジュール１ａ，１ｂに洗浄用空気を均等に供給することが可能となる。
【００５３】
本実施の形態では、膜モジュールとして中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、平板型や管型の濾過膜等でもよく、ＭＦ（精密濾過）膜やＵＦ（限外濾過）膜等でもよく、カートリッジフィルターのようなものでもよい。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００５５】
［実施例１］
第１図の濾過装置を用いて以下の運転を行った。なお、原水としては、栗田工業（株）クリタ開発センター内の生物処理排水装置の沈殿槽上澄み水を用い、３ヶ月間にわたって運転を行った。中空糸膜モジュール１ａ，１ｂとして、旭化成社製ＰＶＤＦ中空糸膜（型式ＵＮＶ−３００３）のハウジングを透明の塩化ビニル製に改良したものを用いた。また、原水用分岐管１２ａの逆止弁１３ａよりも膜モジュール１ａ側の一部（第１図の矢印Ｂの箇所）と、原水用分岐管１２ｂの逆止弁１３ｂよりも膜モジュール１ｂ側の一部（第１図の矢印Ｃの箇所）及び逆止弁１３ｂよりも原水用集合管１０側の一部（第１図の矢印Ａの箇所）とを透明の塩化ビニル製とし、内部流体を視認し得るようにした。各配管の内径及び長さは以下の通りである。
原水用集合管１０：内径５０ｍｍ
原水用分岐管１２ａ：内径４０ｍｍ、長さ０．３５ｍ
原水用分岐管１２ｂ：内径４０ｍｍ、長さ０．３５ｍ
透過水用集合管２０：内径５０ｍｍ
透過水用分岐管２１ａ：内径４０ｍｍ、長さ０．３０ｍ
透過水用分岐管２１ａ：内径４０ｍｍ、長さ０．３０ｍ
濃縮水用集合管３０：内径４０ｍｍ
濃縮水用分岐管３１ａ：内径１５ｍｍ、長さ１．２８ｍ
濃縮水用分岐管３１ａ：内径１５ｍｍ、長さ１．２８ｍ
空気用集合管４０：内径１５ｍｍ
空気用分岐管４２ａ：内径６ｍｍ、長さ０．５ｍ
空気用分岐管４２ａ：内径６ｍｍ、長さ０．５ｍ
【００５６】
＜濾過運転＞
弁１１，２２，３２を開、弁４１を閉とし、濾過運転を行った。すなわち、原水を管１０，１２ａ，１２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給し、透過水を管２１ａ，２１ｂ，２０を介して取り出し、濃縮水を管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出した。
【００５７】
なお、２つの膜モジュール１ａ，１ｂに供給する原水の合計流量が１．４０ｍ３／ｈ、該膜モジュール１ａ，１ｂへ返送する透過水の合計流量が０．１６ｍ３／ｈ、継続時間が３０分となるように上記濾過運転を行った。
【００５８】
＜水・空気洗浄＞
次いで、弁１１を閉、弁２２，３２，４１を開とし、水・空気洗浄を行った。すなわち、図示しない貯留タンク内に貯留された透過水を、管２０，２１ａ，２１ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給すると共に、空気を管４０，４２ａ，４２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給した。また、中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内の気液混合物を，管３１ａ，３１ｂ，３０を介して取り出した。
【００５９】
なお、２つの膜モジュール１ａ，１ｂに供給する逆洗水の合計流量が１．８６ｍ３／ｈ、該膜モジュール１ａ，１ｂに供給する空気の合計流量が３．０Ｎｍ３／ｈ、継続時間が１０分となるように上記水・空気洗浄を行った。
【００６０】
＜水洗＞
その後、弁１１，３２を開、弁２２，４１を閉とし、中空糸膜モジュール１ａ，１ｂの水洗及び空気の抜き出しを行った。すなわち、原水を管１０，１２ａ，１２ｂを介して中空糸膜モジュール１ａ，１ｂに供給し、中空糸膜モジュール１ａ，１ｂ内に残った空気を押し出すと共に膜面の水洗を行った。次いで、さらに弁２２を開とし、上記濾過運転に復帰した。
【００６１】
なお、２つの膜モジュール１ａ，１ｂに供給する原水の合計流量が１．５０ｍ３／ｈ、継続時間が３０秒となるように上記水洗を行った。
【００６２】
＜測定＞
上記の運転開始前に膜モジュール１ａ，１ｂに水道水を通水し、運転開始前の膜間差圧を上記の式（１）を用いて算出した。また、運転開始時のモジュール差圧を上記の式（２）を用いて算出した。その結果を表１に示す。なお、３ヶ月の間塩化ビニル製の管を観察したところ、原水用分岐管１２ａ，１２ｂ間の空気の回り込みは観察されなかった。
【００６３】
＜考察＞
この結果から、逆止弁１３ａ，１３ｂを設けたことにより、洗浄用空気が膜モジュール１ａ，１ｂに均等に流れた結果、水・空気洗浄が均等に行われ、２つの膜モジュール１ａ，１ｂ間の汚れ具合に大きな差が生じなかったものと推察される。
【００６４】
［比較例１］
逆止弁１３ａ，１３ｂを省略した以外は実施例１と同様の濾過装置（すなわち、第２図の濾過装置）を用い、実施例１と同様の運転及び測定を行った。その結果を表１に示す。
【００６５】
運転開始から１ヶ月経過後に透明の塩化ビニル製の管を観察したところ、原水用分岐管１２ｂから原水用分岐管１２ａに回り込む空気の流れが見え始めた。更に１ヶ月経過後（運転開始から２ヶ月経過後）には、当該空気の回り込みが顕著となった。更に１ヶ月経過後（運転開始から３ヶ月経過後）には、膜モジュール１ｂには空気が全く流入せず、総ての空気が原水用分岐管１２ｂ及び原水用分岐管１２ａを回り込んで膜モジュール１ａに流入することが確認された。また、運転から３ヶ月経過後において、２つの膜モジュー１ａ，１ｂ間に、膜間差圧及びモジュール間差圧に大きな差が現れた。
【００６６】
この結果から、逆止弁１３ａ，１３ｂを設けない従来の方法では、たとえ新品の中空糸膜モジュール１ａ，１ｂを用いたとしても、これらの初期のモジュール間差圧に僅かな違いがあると、運転経過により膜の汚れが進行するに伴い、モジュール間差圧の差が大きくなることが確認された。これは、これらの膜モジュール１ａ，１ｂの初期のモジュール間差圧に僅かな違いがあると、水・空気洗浄時における両モジュール１ａ，１ｂへの供給量に大きな不均等が生じるために洗浄効果に差が生じるためであると推察される。
【００６７】
［実施例２］
実施例１の運転終了後、膜モジュール１ｂだけを新品に交換した。この新品の膜モジュール１ｂの運転開始前の膜間差圧及び運転開始時のモジュール差圧は表１に示す通りである。この状態で上記運転を更に１ヶ月間継続した後、上記測定を行った。その結果を表１に示す。この１ヶ月間の運転の間、上記空気の回り込みは確認されなかった。
【００６８】
この結果から明らかな通り、一部の膜モジュール１ｂを新品に交換した後に運転を継続しても、未交換の膜モジュール１ａのモジュール間差圧ないし膜間差圧が急上昇することが防止された。このことから、逆止弁１３ａ，１３ｂを設けることにより、水・空気洗浄時に洗浄用空気が膜モジュール１ａ，１ｂに均等に流れて水・空気洗浄が良好に行われたものと推察される。
【００６９】
［比較例２］
比較例１の運転終了後、膜モジュール１ｂだけを新品に交換した。この新品の膜モジュール１ｂの運転開始前の膜間差圧及び運転開始時のモジュール差圧は表１に示す通りである。この状態で上記運転を更に１ヶ月間継続した後、上記測定を行った。その結果を表１に示す。運転再開時において、水・空気洗浄時に上記空気の回り込みが確認され、膜モジュールａへの空気の流れは膜モジュールｂへの空気の流れと比べて明らかに減少していた。２週間後には、膜モジュールａへの空気の流れは確認されず、原水用分岐管１２ａから原水用分岐管１２ｂへの空気の流れが確認された。
【００７０】
この結果から明らかな通り、一部の膜モジュール１ｂを新品に交換した後に運転を継続すると、未交換の膜モジュール１ａのモジュール間差圧ないし膜間差圧が急上昇した。このことから、逆止弁１３ａ，１３ｂを設けないと、水・空気洗浄時に洗浄用空気が未交換の膜モジュール１ａに十分に流れなくなり、該膜モジュール１ａの水・空気洗浄を十分に行うことができなかったものと推察される。
【００７１】
【表１】
【符号の説明】
【００７２】
１ａ，１ｂ 中空糸膜モジュール
１０ 原水用集合管
１２ａ，１２ｂ 原水用分岐管
１３ａ，１３ｂ 逆止弁
４０ 空気用集合管
４２ａ，４２ｂ 空気用分岐管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の膜モジュールを備えた濾過装置であって、
水用集合管と、
該水用集合管から分岐して各膜モジュールにそれぞれ接続された水用分岐管と、
各水用分岐管に接続された空気用分岐管と、
各空気用分岐管と共通の空気圧源とを接続している空気用集合管と
を有する濾過装置において、
各水用分岐管には、それぞれ、該水用分岐管と該空気用分岐管との接続部よりも該水用集合管側の箇所に、空気洗浄用分岐管を介して供給された空気の該水用集合管側への流れを阻止する逆流防止手段が設けられていることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
請求項１において、該逆流防止手段が逆止弁であることを特徴とする濾過装置。
【請求項３】
請求項２において、該逆流防止手段が前記膜モジュールの空気洗浄時に閉止される弁であることを特徴とする濾過装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記水用集合管及び水用分岐管を介して前記膜モジュールに原水が供給されるよう構成されていることを特徴とする濾過装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の濾過装置を運転する方法であって、
該膜モジュールに原水を通水して透過水を得る濾過工程と、
該空気洗浄用集合管、該空気洗浄用分岐管及び該水用分岐管を介して該膜モジュールに空気を導入し、該膜モジュールを空気洗浄する空気洗浄工程と
を有することを特徴とする濾過装置の運転方法。
【請求項６】
請求項５において、前記膜モジュールに空気と共に水を導入し、該膜モジュールを水・空気洗浄する水・空気洗浄工程を有することを特徴とする濾過装置の運転方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、前記膜モジュールの一部を交換する交換工程を有することを特徴とする濾過装置の運転方法。
【請求項１】
複数の膜モジュールを備えた濾過装置であって、
水用集合管と、
該水用集合管から分岐して各膜モジュールにそれぞれ接続された水用分岐管と、
各水用分岐管に接続された空気用分岐管と、
各空気用分岐管と共通の空気圧源とを接続している空気用集合管と
を有する濾過装置において、
各水用分岐管には、それぞれ、該水用分岐管と該空気用分岐管との接続部よりも該水用集合管側の箇所に、空気洗浄用分岐管を介して供給された空気の該水用集合管側への流れを阻止する逆流防止手段が設けられていることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
請求項１において、該逆流防止手段が逆止弁であることを特徴とする濾過装置。
【請求項３】
請求項２において、該逆流防止手段が前記膜モジュールの空気洗浄時に閉止される弁であることを特徴とする濾過装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記水用集合管及び水用分岐管を介して前記膜モジュールに原水が供給されるよう構成されていることを特徴とする濾過装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の濾過装置を運転する方法であって、
該膜モジュールに原水を通水して透過水を得る濾過工程と、
該空気洗浄用集合管、該空気洗浄用分岐管及び該水用分岐管を介して該膜モジュールに空気を導入し、該膜モジュールを空気洗浄する空気洗浄工程と
を有することを特徴とする濾過装置の運転方法。
【請求項６】
請求項５において、前記膜モジュールに空気と共に水を導入し、該膜モジュールを水・空気洗浄する水・空気洗浄工程を有することを特徴とする濾過装置の運転方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、前記膜モジュールの一部を交換する交換工程を有することを特徴とする濾過装置の運転方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２１２５８６（Ｐ２０１１−２１２５８６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８３１３１（Ｐ２０１０−８３１３１）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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