膜分離装置
【目的】 クロス・フロー型の膜モジュールにおいて、濾過速度を低下させることなく、低い運転動力にて運転を継続する。
【構成】 膜モジュール１の濃縮水排出管３に立ち上げ部３Ａを設け、サイホンの作用により排水がなされるようにする。膜モジュール１の原水導入路２は最高位の部分を開放する。
【効果】 膜モジュール１の膜面にケーキ状生成物が付着して濾過速度が低下した際に、濃縮水排出管３の曲設された立ち上げ部３Ａにおけるサイホンの作用で、急激な排水を行なうことにより、原水導入路２側から濃縮水排出管３側へと大きな流速の水の移動が生じる。これにより、膜モジュール１内部の原水流路に所定の大きな流速の水流が生じる。この水流により膜モジュールの膜面に蓄積したケーキ状生成物が除去されて濾過速度が回復する。大型ポンプを要することなく、低エネルギーにて、クロス・フロー濾過にて、安定濾過を行なえる。
【構成】 膜モジュール１の濃縮水排出管３に立ち上げ部３Ａを設け、サイホンの作用により排水がなされるようにする。膜モジュール１の原水導入路２は最高位の部分を開放する。
【効果】 膜モジュール１の膜面にケーキ状生成物が付着して濾過速度が低下した際に、濃縮水排出管３の曲設された立ち上げ部３Ａにおけるサイホンの作用で、急激な排水を行なうことにより、原水導入路２側から濃縮水排出管３側へと大きな流速の水の移動が生じる。これにより、膜モジュール１内部の原水流路に所定の大きな流速の水流が生じる。この水流により膜モジュールの膜面に蓄積したケーキ状生成物が除去されて濾過速度が回復する。大型ポンプを要することなく、低エネルギーにて、クロス・フロー濾過にて、安定濾過を行なえる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は膜分離装置に係り、特に濾過速度を低下させることなく、低い運転動力にて運転を継続することができる膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、膜分離技術の発達により、各種の分野で膜分離装置による膜濾過法が採用されるようになった。
【０００３】膜濾過法のうち、除濁、除菌などの分野での膜濾過は従来より多用されていたが、特に、クロス・フロー型の膜モジュールの発達により、適用できる濃度範囲が広くなった。このクロス・フロー型の膜モジュールを用いた場合には、原水に濁度変動があっても、実用に耐えない程の濾過速度まで濾過速度を低下させることなく、膜濾過を継続させることができる。このため、河川水、工業用水、上水をＲＯ（逆浸透）膜分離するための前処理に凝集・沈殿・濾過に代わって、ＵＦ（限外濾過）膜やＭＦ（精密濾過）膜で膜濾過を行ない、前処理プロセスを簡素化することが可能になった。
【０００４】しかして、このような分野において、クロス・フロー型の膜モジュールにより膜濾過を行なう場合、濾過水当りの造水コスト（運転動力）をいかに下げるかが、実用化の課題となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、クロス・フロー型の膜モジュールを用いれば、濾過速度を低下させることなく膜濾過を継続させることができるが、膜面に一定の流速を与えるために濾過する量よりも多量の原水を循環させる必要がある。このため、濾過水当りの造水コスト（運転動力）が高くならざるを得ない。
【０００６】濾過速度を低下させることなく運転動力を下げるためには、原水流路を細くし、原水の循環流量を下げれば良いが、原水流路を細くすると原水中のＳＳによる原水流路の閉塞が起こるため実用に供し得ない。
【０００７】一方、全量濾過（デッドエンド・フィルトレーション）によれば、濾過する原水だけをポンプで送水すれば良く、運転動力を小さくできるが、経時により膜面にケーキ状生成物が蓄積するために濾過速度が小さくなり、一定量の濾過水を得るためには多大な膜面積を必要とする。また、全量濾過では、膜面に蓄積したケーキ状生成物を除去して濾過速度を回復させるために定期的に逆洗操作を行なうが、逆洗操作のための装置（逆洗ポンプ、自動弁など）が複雑となり、設備費を増大させるという問題もある。
【０００８】濾過水当りの造水コスト（運転動力）を高めずに、かつ濾過速度を低下させることなく膜濾過を継続させるには、クロス・フロー濾過と全量濾過の中間の原水供給方法として、間欠的に膜面に大きな流速を与える方法が有効である。しかし、この場合には、間欠的に膜面に大きな流速を与えるための大容量のポンプが必要となり、設備費用を増大させるという問題がある。
【０００９】これらのことから、従来、膜分離装置において、濾過速度を低下させることなく運転動力を下げるための工夫が求められていた。
【００１０】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、ポンプを用いることなく間欠的に膜面に高流速を与えることにより、低動力でしかも濾過速度を低下させることなく濾過運転を継続できる膜分離装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の膜分離装置は、原水の流入口及び濃縮水の流出口を有するクロス・フロー型の膜モジュールと、該膜モジュールの流出口に接続された濃縮水排出管と、該膜モジュールの流入口に接続されており、最高位の部分が開放されている原水導入路とを備える膜分離装置であって、前記濃縮水排出管は、該原水導入路の最高位部と前記膜モジュールとの間の高さに最高位部を有したサイホン管であることを特徴とする。
【００１２】
【作用】膜モジュールから排出された濃縮水によって濃縮水排出管の中が満されると、濃縮水排出管にサイホンの作用が生じ、急激な排水が行なわれる。これにより、原水導入路側から濃縮水排出管側へと大きな流速の水の移動が生じ、膜モジュール内部の原水流路に所定の大きな流速の水流が生じる。この高速水流により、膜モジュールの膜面に蓄積したケーキ状生成物が除去されて濾過速度が回復する。
【００１３】
【実施例】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明の膜分離装置の一実施例を示す断面図であり、図２（ａ）は図１の■部の拡大図、図２R>２（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００１５】本実施例の膜分離装置においては、クロス・フロー型膜モジュール１の一端の原水流入口１Ａに原水導入路２が、他端の濃縮水流出口１Ｂに濃縮水排出管３が接続されている。
【００１６】原水導入路２は、原水貯留部２Ａと、この原水貯留部２Ａの底部に下方へ延設された配管２Ｂとからなる。この原水貯留部２Ａは上部２ａが開放されており、かつ、図示しないポンプなどで一定の原水を揚水して導入するための配管４が設けられている。
【００１７】一方、濃縮水排出管３は、立ち上げ部３Ａを有したサイホン管となっており、この濃縮水排出管３にサイホンの作用を生じさせうるように構成されている。
【００１８】膜モジュール１は複数の中空糸膜５の束体の両端をポッティング材６（６Ａ，６Ｂ）で固定してなる膜エレメントを容器内に充填したものであり、ポッティング材６Ａ，６Ｂの端面で中空糸膜５の端面が露出するように設けられることにより、原水は、中空糸膜５内部の原水流路５Ａに流入し、中空糸膜５の透過水は膜モジュール１の側壁に設けられた透過水抜出管７より抜き出され、一方、濃縮水は、中空糸膜５内を流通してポッティング材６Ｂ側から流出するように構成されている。
【００１９】なお、８は濃縮水排出管３から排出された濃縮水を貯留する排水槽である。
【００２０】本実施例の膜分離装置において、原水導入路２の原水貯留部２Ａは、濃縮水排出管の立ち上げ部３Ａの水位よりも高い水位を保持し得るように十分高位に設けられている。
【００２１】このような膜分離装置において、原水導入路２の水位Ｗ1 と透過水抜出管側の水位との水頭差により、膜濾過が推進される。
【００２２】膜濾過の進行に伴って濃縮水排出管３の立ち上げ部３Ａの水位Ｗ2 が上昇し、遂には濃縮水排出管３内が満水となってサイホンが作用し、濃縮水が瞬時に排出され、それに伴い、原水導入路２内の原水は、高流速で膜モジュール１内を流通する。この原水の高速流通により、膜モジュール１の膜面付着物が剥離される。
【００２３】このように、サイホンの作用によって膜面に蓄積したケーキ状生成物が間欠的（定期的）に除去されて、濾過速度が回復する。
【００２４】本発明の膜分離装置において、膜モジュールの形態は、中空糸、平膜などの膜エレメントを加工して膜モジュール内部に充填したものであれば良く、特に制限はない。また、膜モジュール容器もプラスチック製の筒状のものやコンクリート製のものなど各種のものを用い得る。なお、膜モジュールは１個に限らず複数設けても良く、この場合、各々の膜モジュールに原水導入路及び濃縮水排出管を設けても、各膜モジュールに共通して原水導入路及び濃縮水排出管を設けても良い。
【００２５】また、膜モジュール内に設ける膜エレメントは１個に限らず、複数個とすることができる。例えば、図３に示す如く、膜モジュール１内に複数の膜エレメント１１を固定板１２で固定して設けたものとすることもできる。なお、図３に示す膜分離装置において、原水導入路の上部にはエア抜き管１３Ａを有する天板１３が取り付けられている。その他の構成は図１に示す膜分離装置と同様であり、同一機能を奏する部材に同一符号を付してある。
【００２６】また、本発明の膜分離装置は図４に示す如く、膜モジュール１と原水導入路２とが一体容器とされているものであっても良い。図４に示す膜分離装置であっても、原水は中空糸膜５に接触して透過水は中空糸膜５内を流れてポッティング材６Ａの開放端から透過水抜出部７Ａ及び抜出管７を経て排出され、一方、濃縮水は濃縮水排出管３より排出される。そして、濾過速度の低下により濃縮水排出管にサイホンの作用が奏されて濃縮水が一気に排出されることにより、原水導入路２側の原水の移動による水流が生じ、膜面に堆積したケーキ状生成物が除去され、濾過速度が回復する。
【００２７】なお、濃縮水排出管３より排出された濃縮水は、十分濃縮されている場合には、図１に示す如く、排水槽８に導くが、これを循環して濾過する必要がある場合には、濃縮水排出管３からの濃縮水は循環水槽（図示せず）を介して原水導入路２側へ返送する。
【００２８】本発明の膜分離装置において、濃縮水の排出量と排出頻度の制御は、濃縮水排出管立ち上げ部の空気溜まりの大きさを設定することにより適宜定めることができる。或いは、図５に示す如く、濃縮水排出管３の立ち上げ部３Ａの空気溜まり３Ｂに自動弁１４を接続し、原水導入路２の水位Ｗ1 が一定以上となった時点で自動弁１４を開閉させることによりサイホンを作用させることで制御しても良い。この場合、図示の如く、原水導入路２の水位Ｗ1 を電気的な感知計器１５を用いることにより感知して自動弁１４を開閉させるようにすることも可能である。
【００２９】また、図６に示す如く、濃縮水排出管の立ち上げ部３Ａの空気溜まり３Ｂに設けた自動弁１４から、真空タンク１６を介して真空ポンプ１７で吸引し、強制的に濃縮水排出管３を満水にすることにより、サイホンの作用をなし得るように構成することもできる。
【００３０】更に、濾過水側の解放水位は、膜面より高水位とする場合には、その水位の分だけ、原水導入路の水位を高めることにより、濾過の有効水位差を確保することができる。
【００３１】図４，５，６に示す膜分離装置において上記以外の構成は、図１に示す膜分離装置と同一であり、同一部材には同一符号を付してある。
【００３２】図７は本発明の膜分離装置の更に異なる膜分離装置を示す断面図であり、この図７においても図１に示す膜分離装置と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００３３】本実施例の膜分離装置においては、透過水抜出管７は透過水貯槽９の下部に接続されており、この透過水貯槽９内の透過水は、溢流管９Ａから排出されることにより、その水位Ｗ3 が常に一定となるように構成されている。
【００３４】また、原水導入管２の配管２Ｂと濃縮水排出管３の立ち上げ部３Ａの下部の同一レベル部を接続する連絡配管１０が設けられている。
【００３５】透過水貯槽９の水位Ｗ3 と原水導入路２の水位Ｗ1 との間には水頭差ΔＨ1 が確保されており、この水頭差ΔＨ1 が濾過の推進力となって、所定量の濾過水量が得られる。
【００３６】一方、連絡配管１０は、原水導入路２の最低水位を設定してサイホンブレーカーとして作用するものであり、透過水貯槽９の水位Ｗ3 よりも低位にあり、水頭差ΔＨ2 が形成される。このような膜分離装置において、濾過速度の低下により濃縮水排出管３の立ち上げ部３Ａが満水となりサイホンの作用により濃縮水の排出及び原水導入路２内の保有水の移動がなされると、原水導入路２内の水位Ｗ1が次第に低下し、遂には連絡配管１０の接続部まで達する。このとき、連絡配管１０に空気が入り込みサイホンが途切れて原水導入路２の保有水の移動（排出）が停止する。
【００３７】しかも、この際、原水流路側の水位、即ち連絡配管１０の位置と、透過水の水位Ｗ3 との間に水頭差ΔＨ2 があることから、この水頭差ΔＨ2 に相当する負圧が膜モジュール１内の膜面に生じ、透過水側から原水流路側へ濾過方向と反対の水の移動が生じる逆洗が行なわれる。
【００３８】従って、この逆洗効果と、サイホンによる濃縮水の排出により膜モジュール１内に生じる高速水流との相乗作用で、膜面のケーキ状生成物は効率的に除去される。
【００３９】しかして、この際、透過水貯槽９内に保有水の存在により透過水側に空気が入り込むことはなく、膜モジュール１の膜面の疎水化、乾燥、更には、水と空気との混合流の衝撃による膜モジュールの破壊事故は防止される。
【００４０】また、上述の如く、連絡配管１０によりサイホンが切れて、濃縮水の排出が停止するため、膜モジュール１内の原水流路の保有水を排出してしまうことがない。このため、原水流路側から空気が入り込んで、膜面を疎水化、乾燥することもなく、膜モジュールの破壊も防止される。
【００４１】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の膜分離装置によれば、原水流路と透過水流路との水頭差を利用して膜濾過を推進させることができ、また、膜濾過の進行に伴って、膜面にケーキ状生成物が付着することにより濾過速度が低下した場合には、濃縮水排出管のサイホン作用を利用して、自動的に高流速の水流を間欠的に発生させて膜モジュールの膜面に付着したケーキ状生成物を除去して濾過速度を回復することができる。
【００４２】本発明の膜分離装置によれば、簡易な構成で、大容量のポンプを設けることなく、自動的に濾過速度の回復のための大きな流速の水流を間欠的に発生させることができることから、低い運転動力にて、かつ、実用的な濾過速度を確保して効率的な膜濾過処理を行なうことが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜分離装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１■部の拡大図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の膜分離装置の他の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の膜分離装置の別の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の膜分離装置の異なる実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の膜分離装置の異なる実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の膜分離装置の異なる実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 膜モジュール
２ 原水導入路
３ 濃縮水排出管
３Ａ 立ち上げ部
５ 中空糸膜
６ ポッティング材
７ 透過水抜出管
８ 排水槽
９ 透過水貯槽
１０ 連絡配管
１１ 膜エレメント
１４ 自動弁
１６ 真空タンク
１７ 真空ポンプ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は膜分離装置に係り、特に濾過速度を低下させることなく、低い運転動力にて運転を継続することができる膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、膜分離技術の発達により、各種の分野で膜分離装置による膜濾過法が採用されるようになった。
【０００３】膜濾過法のうち、除濁、除菌などの分野での膜濾過は従来より多用されていたが、特に、クロス・フロー型の膜モジュールの発達により、適用できる濃度範囲が広くなった。このクロス・フロー型の膜モジュールを用いた場合には、原水に濁度変動があっても、実用に耐えない程の濾過速度まで濾過速度を低下させることなく、膜濾過を継続させることができる。このため、河川水、工業用水、上水をＲＯ（逆浸透）膜分離するための前処理に凝集・沈殿・濾過に代わって、ＵＦ（限外濾過）膜やＭＦ（精密濾過）膜で膜濾過を行ない、前処理プロセスを簡素化することが可能になった。
【０００４】しかして、このような分野において、クロス・フロー型の膜モジュールにより膜濾過を行なう場合、濾過水当りの造水コスト（運転動力）をいかに下げるかが、実用化の課題となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、クロス・フロー型の膜モジュールを用いれば、濾過速度を低下させることなく膜濾過を継続させることができるが、膜面に一定の流速を与えるために濾過する量よりも多量の原水を循環させる必要がある。このため、濾過水当りの造水コスト（運転動力）が高くならざるを得ない。
【０００６】濾過速度を低下させることなく運転動力を下げるためには、原水流路を細くし、原水の循環流量を下げれば良いが、原水流路を細くすると原水中のＳＳによる原水流路の閉塞が起こるため実用に供し得ない。
【０００７】一方、全量濾過（デッドエンド・フィルトレーション）によれば、濾過する原水だけをポンプで送水すれば良く、運転動力を小さくできるが、経時により膜面にケーキ状生成物が蓄積するために濾過速度が小さくなり、一定量の濾過水を得るためには多大な膜面積を必要とする。また、全量濾過では、膜面に蓄積したケーキ状生成物を除去して濾過速度を回復させるために定期的に逆洗操作を行なうが、逆洗操作のための装置（逆洗ポンプ、自動弁など）が複雑となり、設備費を増大させるという問題もある。
【０００８】濾過水当りの造水コスト（運転動力）を高めずに、かつ濾過速度を低下させることなく膜濾過を継続させるには、クロス・フロー濾過と全量濾過の中間の原水供給方法として、間欠的に膜面に大きな流速を与える方法が有効である。しかし、この場合には、間欠的に膜面に大きな流速を与えるための大容量のポンプが必要となり、設備費用を増大させるという問題がある。
【０００９】これらのことから、従来、膜分離装置において、濾過速度を低下させることなく運転動力を下げるための工夫が求められていた。
【００１０】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、ポンプを用いることなく間欠的に膜面に高流速を与えることにより、低動力でしかも濾過速度を低下させることなく濾過運転を継続できる膜分離装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の膜分離装置は、原水の流入口及び濃縮水の流出口を有するクロス・フロー型の膜モジュールと、該膜モジュールの流出口に接続された濃縮水排出管と、該膜モジュールの流入口に接続されており、最高位の部分が開放されている原水導入路とを備える膜分離装置であって、前記濃縮水排出管は、該原水導入路の最高位部と前記膜モジュールとの間の高さに最高位部を有したサイホン管であることを特徴とする。
【００１２】
【作用】膜モジュールから排出された濃縮水によって濃縮水排出管の中が満されると、濃縮水排出管にサイホンの作用が生じ、急激な排水が行なわれる。これにより、原水導入路側から濃縮水排出管側へと大きな流速の水の移動が生じ、膜モジュール内部の原水流路に所定の大きな流速の水流が生じる。この高速水流により、膜モジュールの膜面に蓄積したケーキ状生成物が除去されて濾過速度が回復する。
【００１３】
【実施例】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明の膜分離装置の一実施例を示す断面図であり、図２（ａ）は図１の
【００１５】本実施例の膜分離装置においては、クロス・フロー型膜モジュール１の一端の原水流入口１Ａに原水導入路２が、他端の濃縮水流出口１Ｂに濃縮水排出管３が接続されている。
【００１６】原水導入路２は、原水貯留部２Ａと、この原水貯留部２Ａの底部に下方へ延設された配管２Ｂとからなる。この原水貯留部２Ａは上部２ａが開放されており、かつ、図示しないポンプなどで一定の原水を揚水して導入するための配管４が設けられている。
【００１７】一方、濃縮水排出管３は、立ち上げ部３Ａを有したサイホン管となっており、この濃縮水排出管３にサイホンの作用を生じさせうるように構成されている。
【００１８】膜モジュール１は複数の中空糸膜５の束体の両端をポッティング材６（６Ａ，６Ｂ）で固定してなる膜エレメントを容器内に充填したものであり、ポッティング材６Ａ，６Ｂの端面で中空糸膜５の端面が露出するように設けられることにより、原水は、中空糸膜５内部の原水流路５Ａに流入し、中空糸膜５の透過水は膜モジュール１の側壁に設けられた透過水抜出管７より抜き出され、一方、濃縮水は、中空糸膜５内を流通してポッティング材６Ｂ側から流出するように構成されている。
【００１９】なお、８は濃縮水排出管３から排出された濃縮水を貯留する排水槽である。
【００２０】本実施例の膜分離装置において、原水導入路２の原水貯留部２Ａは、濃縮水排出管の立ち上げ部３Ａの水位よりも高い水位を保持し得るように十分高位に設けられている。
【００２１】このような膜分離装置において、原水導入路２の水位Ｗ1 と透過水抜出管側の水位との水頭差により、膜濾過が推進される。
【００２２】膜濾過の進行に伴って濃縮水排出管３の立ち上げ部３Ａの水位Ｗ2 が上昇し、遂には濃縮水排出管３内が満水となってサイホンが作用し、濃縮水が瞬時に排出され、それに伴い、原水導入路２内の原水は、高流速で膜モジュール１内を流通する。この原水の高速流通により、膜モジュール１の膜面付着物が剥離される。
【００２３】このように、サイホンの作用によって膜面に蓄積したケーキ状生成物が間欠的（定期的）に除去されて、濾過速度が回復する。
【００２４】本発明の膜分離装置において、膜モジュールの形態は、中空糸、平膜などの膜エレメントを加工して膜モジュール内部に充填したものであれば良く、特に制限はない。また、膜モジュール容器もプラスチック製の筒状のものやコンクリート製のものなど各種のものを用い得る。なお、膜モジュールは１個に限らず複数設けても良く、この場合、各々の膜モジュールに原水導入路及び濃縮水排出管を設けても、各膜モジュールに共通して原水導入路及び濃縮水排出管を設けても良い。
【００２５】また、膜モジュール内に設ける膜エレメントは１個に限らず、複数個とすることができる。例えば、図３に示す如く、膜モジュール１内に複数の膜エレメント１１を固定板１２で固定して設けたものとすることもできる。なお、図３に示す膜分離装置において、原水導入路の上部にはエア抜き管１３Ａを有する天板１３が取り付けられている。その他の構成は図１に示す膜分離装置と同様であり、同一機能を奏する部材に同一符号を付してある。
【００２６】また、本発明の膜分離装置は図４に示す如く、膜モジュール１と原水導入路２とが一体容器とされているものであっても良い。図４に示す膜分離装置であっても、原水は中空糸膜５に接触して透過水は中空糸膜５内を流れてポッティング材６Ａの開放端から透過水抜出部７Ａ及び抜出管７を経て排出され、一方、濃縮水は濃縮水排出管３より排出される。そして、濾過速度の低下により濃縮水排出管にサイホンの作用が奏されて濃縮水が一気に排出されることにより、原水導入路２側の原水の移動による水流が生じ、膜面に堆積したケーキ状生成物が除去され、濾過速度が回復する。
【００２７】なお、濃縮水排出管３より排出された濃縮水は、十分濃縮されている場合には、図１に示す如く、排水槽８に導くが、これを循環して濾過する必要がある場合には、濃縮水排出管３からの濃縮水は循環水槽（図示せず）を介して原水導入路２側へ返送する。
【００２８】本発明の膜分離装置において、濃縮水の排出量と排出頻度の制御は、濃縮水排出管立ち上げ部の空気溜まりの大きさを設定することにより適宜定めることができる。或いは、図５に示す如く、濃縮水排出管３の立ち上げ部３Ａの空気溜まり３Ｂに自動弁１４を接続し、原水導入路２の水位Ｗ1 が一定以上となった時点で自動弁１４を開閉させることによりサイホンを作用させることで制御しても良い。この場合、図示の如く、原水導入路２の水位Ｗ1 を電気的な感知計器１５を用いることにより感知して自動弁１４を開閉させるようにすることも可能である。
【００２９】また、図６に示す如く、濃縮水排出管の立ち上げ部３Ａの空気溜まり３Ｂに設けた自動弁１４から、真空タンク１６を介して真空ポンプ１７で吸引し、強制的に濃縮水排出管３を満水にすることにより、サイホンの作用をなし得るように構成することもできる。
【００３０】更に、濾過水側の解放水位は、膜面より高水位とする場合には、その水位の分だけ、原水導入路の水位を高めることにより、濾過の有効水位差を確保することができる。
【００３１】図４，５，６に示す膜分離装置において上記以外の構成は、図１に示す膜分離装置と同一であり、同一部材には同一符号を付してある。
【００３２】図７は本発明の膜分離装置の更に異なる膜分離装置を示す断面図であり、この図７においても図１に示す膜分離装置と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００３３】本実施例の膜分離装置においては、透過水抜出管７は透過水貯槽９の下部に接続されており、この透過水貯槽９内の透過水は、溢流管９Ａから排出されることにより、その水位Ｗ3 が常に一定となるように構成されている。
【００３４】また、原水導入管２の配管２Ｂと濃縮水排出管３の立ち上げ部３Ａの下部の同一レベル部を接続する連絡配管１０が設けられている。
【００３５】透過水貯槽９の水位Ｗ3 と原水導入路２の水位Ｗ1 との間には水頭差ΔＨ1 が確保されており、この水頭差ΔＨ1 が濾過の推進力となって、所定量の濾過水量が得られる。
【００３６】一方、連絡配管１０は、原水導入路２の最低水位を設定してサイホンブレーカーとして作用するものであり、透過水貯槽９の水位Ｗ3 よりも低位にあり、水頭差ΔＨ2 が形成される。このような膜分離装置において、濾過速度の低下により濃縮水排出管３の立ち上げ部３Ａが満水となりサイホンの作用により濃縮水の排出及び原水導入路２内の保有水の移動がなされると、原水導入路２内の水位Ｗ1が次第に低下し、遂には連絡配管１０の接続部まで達する。このとき、連絡配管１０に空気が入り込みサイホンが途切れて原水導入路２の保有水の移動（排出）が停止する。
【００３７】しかも、この際、原水流路側の水位、即ち連絡配管１０の位置と、透過水の水位Ｗ3 との間に水頭差ΔＨ2 があることから、この水頭差ΔＨ2 に相当する負圧が膜モジュール１内の膜面に生じ、透過水側から原水流路側へ濾過方向と反対の水の移動が生じる逆洗が行なわれる。
【００３８】従って、この逆洗効果と、サイホンによる濃縮水の排出により膜モジュール１内に生じる高速水流との相乗作用で、膜面のケーキ状生成物は効率的に除去される。
【００３９】しかして、この際、透過水貯槽９内に保有水の存在により透過水側に空気が入り込むことはなく、膜モジュール１の膜面の疎水化、乾燥、更には、水と空気との混合流の衝撃による膜モジュールの破壊事故は防止される。
【００４０】また、上述の如く、連絡配管１０によりサイホンが切れて、濃縮水の排出が停止するため、膜モジュール１内の原水流路の保有水を排出してしまうことがない。このため、原水流路側から空気が入り込んで、膜面を疎水化、乾燥することもなく、膜モジュールの破壊も防止される。
【００４１】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の膜分離装置によれば、原水流路と透過水流路との水頭差を利用して膜濾過を推進させることができ、また、膜濾過の進行に伴って、膜面にケーキ状生成物が付着することにより濾過速度が低下した場合には、濃縮水排出管のサイホン作用を利用して、自動的に高流速の水流を間欠的に発生させて膜モジュールの膜面に付着したケーキ状生成物を除去して濾過速度を回復することができる。
【００４２】本発明の膜分離装置によれば、簡易な構成で、大容量のポンプを設けることなく、自動的に濾過速度の回復のための大きな流速の水流を間欠的に発生させることができることから、低い運転動力にて、かつ、実用的な濾過速度を確保して効率的な膜濾過処理を行なうことが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜分離装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１
【図３】本発明の膜分離装置の他の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の膜分離装置の別の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の膜分離装置の異なる実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の膜分離装置の異なる実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の膜分離装置の異なる実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 膜モジュール
２ 原水導入路
３ 濃縮水排出管
３Ａ 立ち上げ部
５ 中空糸膜
６ ポッティング材
７ 透過水抜出管
８ 排水槽
９ 透過水貯槽
１０ 連絡配管
１１ 膜エレメント
１４ 自動弁
１６ 真空タンク
１７ 真空ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 原水の流入口及び濃縮水の流出口を有するクロス・フロー型の膜モジュールと、該膜モジュールの流出口に接続された濃縮水排出管と、該膜モジュールの流入口に接続されており、最高位の部分が開放されている原水導入路とを備える膜分離装置であって、前記濃縮水排出管は、該原水導入路の最高位部と前記膜モジュールとの間の高さに最高位部を有したサイホン管であることを特徴とする膜分離装置。
【請求項１】 原水の流入口及び濃縮水の流出口を有するクロス・フロー型の膜モジュールと、該膜モジュールの流出口に接続された濃縮水排出管と、該膜モジュールの流入口に接続されており、最高位の部分が開放されている原水導入路とを備える膜分離装置であって、前記濃縮水排出管は、該原水導入路の最高位部と前記膜モジュールとの間の高さに最高位部を有したサイホン管であることを特徴とする膜分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開平５−１６８８７２
【公開日】平成５年（１９９３）７月２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−３３３４０８
【出願日】平成３年（１９９１）１２月１７日
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【公開日】平成５年（１９９３）７月２日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１２月１７日
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
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