膜分離設備および膜分離装置および膜分離設備の運転方法
【課題】運転コストを抑制することが可能な膜分離設備を提供することを目的とする。
【解決手段】被処理水２を貯留する処理槽３と、処理槽３内の被処理水２に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理水５を得る膜分離装置６とを有し、膜分離装置６は、水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニット７，８と、これらの膜ユニット７，８の周囲を取り囲んで膜ユニット７，８と処理槽３との間を仕切る壁体９を有し、壁体９の膜ユニット７，８より上部に、被処理水２を壁体９の内外に出し入れする連通部２８が備えられ、膜ユニット７，８はそれぞれ、下部に、散気量を調整可能な散気装置１２，１３を備えている。
【解決手段】被処理水２を貯留する処理槽３と、処理槽３内の被処理水２に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理水５を得る膜分離装置６とを有し、膜分離装置６は、水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニット７，８と、これらの膜ユニット７，８の周囲を取り囲んで膜ユニット７，８と処理槽３との間を仕切る壁体９を有し、壁体９の膜ユニット７，８より上部に、被処理水２を壁体９の内外に出し入れする連通部２８が備えられ、膜ユニット７，８はそれぞれ、下部に、散気量を調整可能な散気装置１２，１３を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば下廃水や浄水等の被処理液を固液分離する膜分離設備および膜分離装置および膜分離設備の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の膜分離設備としては、例えば図１７に示すように、反応槽８１と固液分離槽８２とが隣接して備えられ、固液分離槽８２内には、汚泥混合液である被処理液８３に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置８５が備えられている。膜分離装置８５は水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニット８６を有している。また、各膜ユニット８６はそれぞれ、複数のろ過膜を有すると共に、下部に、散気装置８７を備えている。
【０００３】
反応槽８１内の底部には補助散気装置８８が設けられている。反応槽８１と固液分離槽８２とは仕切壁８９で仕切られている。また、被処理液８３を反応槽８１内から固液分離槽８２内へ供給する供給配管９０が設けられ、供給配管９０には供給ポンプ９１が設けられている。仕切壁８９には、固液分離槽８２内の被処理液８３を反応槽８１内に返送する返送用開口部９２が形成されている。
【０００４】
これによると、供給ポンプ９１が稼動することにより、反応槽８１内の被処理液８３が供給配管９０を通って固液分離槽８２内へ供給され、これに応じて、固液分離槽８２内の被処理液８３が返送用開口部９２を通って反応槽８１内に返送される。これにより、反応槽８１と固液分離槽８２との間で被処理液８３が循環する。
【０００５】
複数の膜ユニット８６のうちの一部の膜ユニット８６の散気装置８７から大量の散気を行うと共に残部の膜ユニット８６の散気装置８７から少量の散気を行うことにより、一部の膜ユニット８６に被処理液８３の上昇流９３を発生させると共に残部の膜ユニット８６に被処理液８３の下降流９４を発生させる。一部の膜ユニット８６のろ過膜の膜面は上昇流９３によって洗浄される。
【０００６】
また、残部の膜ユニット８６の散気装置８７から下降流９４中に放出された気泡は、下降流９４に抗して浮上するため、見掛けの上昇速度が低減され、横方向へ漂いながら広範囲を移動して浮上する。これにより、残部の膜ユニット８６のろ過膜の膜面は気泡および気泡の動きに付随する局所的な流れ（乱流）によって広範囲にわたり洗浄され、ろ過膜の端部等に付着した付着物が剥離せずに残ってしまうのを防止することができる。
【０００７】
尚、上記のような膜分離設備は下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２４６３５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記の従来型式において、反応槽８１と固液分離槽８２とを個別に設け、固液分離槽８２内に膜分離装置８５を設けているため、反応槽８１と固液分離槽８２との間で被処理液８３を循環させるのに、供給配管９０と供給ポンプ９１とが必要となり、供給ポンプ９１を稼動させるための電力コスト等の運転コストが上がるといった問題がある。
【００１０】
本発明は、運転コストを抑制することが可能な膜分離設備および膜分離装置および膜分離設備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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本第１発明における膜分離設備は、被処理液を貯留する処理槽と、処理槽内の被処理液に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置とを有し、
膜分離装置は、水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニットと、これら複数の膜ユニットと処理槽との間を仕切る壁体を有し、
壁体の膜ユニットより上部に、被処理液を壁体の内外に出し入れする連通部が備えられ、
隣接する膜ユニットの下部領域同士が被処理液を介して連通し、
膜ユニットはそれぞれ、下部に散気装置を備えているものである。
【００１２】
これによると、複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行って、一部の膜ユニットに被処理液の上昇流を発生させる。この上昇流は下部領域を通じて隣接する残部の膜ユニットから引き込まれて流れ込んだ被処理液により形成されるため、残部の膜ユニットには被処理液の下降流が発生することとなる。このような下降流を維持した状態で残部の膜ユニットの散気装置から一部の膜ユニットの散気装置の散気量よりも少量の散気を行う。
【００１３】
これにより、一部の膜ユニットのろ過膜の膜面は上昇流によって洗浄される。また、残部の膜ユニットの散気装置から下降流中に放出された気泡は、下降流に抗して浮上するため、見掛けの上昇速度が低減され、横方向へ漂いながら広範囲を移動して浮上する。これにより、残部の膜ユニットのろ過膜の膜面は、下降流によって洗浄されるとともに、気泡および気泡の動きに付随する局所的な流れ（乱流）によって広範囲にわたり洗浄される。従って、ろ過膜の隅部等に付着した付着物が剥離せずに残ってしまうのを防止することができる。
【００１４】
また、上昇した上昇流の一部は、壁体の内側から連通部を通って壁体の外側へ流出する。また、壁体の外側の被処理液は、液面付近で下降流に引き込まれ、壁体の外側から連通部を通って壁体の内側へ流入する。これにより、処理槽内の被処理液が連通部を通じて壁体の内側と外側とに循環する。
【００１５】
この際、壁体を有する膜分離装置が処理槽内の被処理液に浸漬されているため、連通部がそれぞれの膜ユニットの上方に面している構成にすることができる。このため、連通部を通じて被処理液を広範囲で循環させることができ、被処理液を循環させるための供給ポンプや供給配管が不要となり、運転コストを抑制することができる。
【００１６】
本第２発明における膜分離設備は、隣接する膜ユニットの上部領域は仕切部材で仕切られているものである。
これによると、互いに隣接する一方の膜ユニットの散気装置から散気を行って、一方の膜ユニットに被処理液の上昇流を発生させる。この上昇流は下部領域を通じて隣接する残部の膜ユニットから引き込まれて流れ込んだ被処理液により形成されるため、残部の膜ユニットには被処理液の下降流が発生することとなる。このような下降流は、隣接する他方の膜ユニットを流れ、膜ユニットの下部領域を流れる際に反転して、一方の膜ユニットの下部へ引き込まれて流れ込む。これにより、一方の膜ユニットと他方の膜ユニットとにわたって被処理液が上下方向に循環する。
【００１７】
本第３発明における膜分離設備は、処理槽内で且つ壁体の外側に、補助散気装置が設けられているものである。
これによると、下廃水等の被処理液を生物処理する際、補助散気装置から処理槽内の被処理液に散気を行うことによって、生物処理に必要な十分な量の酸素を被処理液中に供給することができる。
【００１８】
本第４発明は、処理槽内の被処理液に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置であって、
水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニットと、これら複数の膜ユニットと処理槽との間を仕切る壁体を有し、
壁体の膜ユニットより上部に、浸漬状態で被処理液を壁体の内外に出し入れする連通部が備えられ、
隣接する膜ユニットの下部領域同士が被処理液を介して連通し、
膜ユニットはそれぞれ、下部に散気装置を備えているものである。
【００１９】
本第５発明は、上記第１発明から第３発明のいずれか１項に記載の膜分離設備の運転方法であって、
複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行って、一部の膜ユニットに被処理液の上昇流を発生させると共に残部の膜ユニットに被処理液の下降流を発生させ、
下降流を維持した状態で残部の膜ユニットの散気装置から少量の散気を行うものである。
【００２０】
これによると、一部の膜ユニットのろ過膜の膜面は上昇流によって洗浄される。また、残部の膜ユニットの散気装置から下降流中に放出された気泡は、下降流に抗して浮上するため、見掛けの上昇速度が低減され、横方向へ漂いながら広範囲を移動して浮上する。これにより、残部の膜ユニットのろ過膜の膜面は気泡および気泡の動きに付随する局所的な流れ（乱流）によって広範囲にわたり洗浄され、ろ過膜の隅部等に付着した付着物が剥離せずに残ってしまうのを防止することができる。
【００２１】
本第６発明は、上記第１発明から第３発明のいずれか１項に記載の膜分離設備の運転方法であって、
複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行い、残部の膜ユニットの散気装置から散気を行わないものである。
【００２２】
これによると、一部の膜ユニットに被処理液の上昇流が発生し、この上昇流は下部領域を通じて隣接する残部の膜ユニットから引き込まれて流れ込んだ被処理液により形成されるため、残部の膜ユニットには被処理液の下降流が発生することとなる。一部の膜ユニットのろ過膜の膜面は上昇流により洗浄される。また、残部の膜ユニットの散気装置から散気を行わなくても、下降流によって残部の膜ユニットのろ過膜の膜面をある程度は洗浄することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明によると、連通部を通じて被処理液を広範囲で循環させることができ、被処理液を循環させるための供給ポンプと供給配管とが不要となり、運転コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図２】同、膜分離設備の平面図である。
【図３】同、膜分離設備の膜ユニットの図であり、（ａ）は膜ユニットの一部切欠き斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ方向矢視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図１０】本発明の第８の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図１１】本発明の第９の実施の形態における膜分離設備の平面図である。
【図１２】本発明の第１０の実施の形態における膜分離設備の平面図である。
【図１３】本発明の第１１の実施の形態における膜分離設備の平面図である。
【図１４】本発明の第１３の実施の形態における膜分離設備の給気装置の図である。
【図１５】本発明の第１４の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図１６】同、膜分離設備の平面図である。
【図１７】従来の膜分離設備の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
先ず、第１の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１〜図３に示すように、１は生活排水や下水又は工場排水等の有機物を含有する被処理水２（被処理液の一例）を生物処理して固液分離する膜分離設備である。膜分離設備１は、原水供給系３５から供給される被処理水２を貯留する処理槽３と、処理槽３内の被処理水２に浸漬されて配置され且つろ過膜４を透過した処理水５（処理液の一例）を得る膜分離装置６とを有している。
【００２７】
膜分離装置６は、水平方向に隣接して配置される二台（複数台）の膜ユニット７，８と、これら膜ユニット７，８の周囲を取り囲んで膜ユニット７，８と処理槽３との間を仕切る壁体９を有している。
【００２８】
各膜ユニット７，８はそれぞれ、複数枚の平板状の膜エレメント１０と、これら膜エレメント１０を収める膜ケース１１とを有している。各膜エレメント１０は、樹脂製の濾板１８の両表面にろ過膜４を取付けたものであり、処理水５を導出する処理水導出系１９に連通している。各膜エレメント１０は、ろ過膜４の膜面を上下方向に沿わせて配置され、所定間隔をあけて平行に並べられている。相対向する膜エレメント１０のろ過膜４の膜面間には、上下両方に開放された被処理水２の流路３４が形成されている。
【００２９】
膜ケース１１は、上部に膜充填部を有し、下部にドラフトチューブ部を有している。また、各膜ユニット７，８はそれぞれ、下部に、散気量（吐出風量）を調整可能な散気装置１２，１３を備えている。尚、散気装置１２，１３は複数個の散気孔を有する散気管等で構成されている。
【００３０】
膜分離設備１には、各散気装置１２，１３に空気を供給する給気装置１４が設けられている。給気装置１４は、送風機１５と、送風機１５と各散気装置１２，１３との間に接続される複数の給気管１６とを有している。各給気管１６には、各散気装置１２，１３に供給される空気の流量を調整するためのバルブ１７が設けられている。尚、バルブ１７には自動流量調整弁等が用いられており、バルブ１７の開度を増大すると、散気量が増加し、バルブ１７の開度を縮小すると、散気量が減少し、バルブ１７を全閉すると、散気量が０すなわち散気が行われない。
【００３１】
壁体９は、上面が開放された四角形の箱状構造を有しており、四角枠状の側壁部２０と、側壁部２０の下端部を閉じる底壁部２１とを備えており、処理槽３内の中央部分に設置されている。
【００３２】
互いに隣接する膜ユニット７，８の上部領域２２同士が被処理水２を介して連通するとともに下部領域２３同士が被処理水２を介して連通している。また、膜ユニット７，８間は、上部領域２２と下部領域２３との間の領域において、仕切板２５（仕切部材の一例）で仕切られている。尚、仕切板２５は側壁部２０の相対向する一対の壁面間に設けられている。また、各膜エレメント１０は仕切板２５と垂直な方向に配列されている。
【００３３】
壁体９の膜ユニット７，８より上部には、処理槽３内の水面部分２７において被処理水２を壁体９の内外に出し入れする連通部２８が備えられている。すなわち、壁体９は処理槽３内の被処理水２中に没しており、壁体９の上端と水面部分２７との間が連通部２８として形成されている。連通部２８は、壁体９の上方全周にわたって形成され、全ての膜ユニット７，８の上方に面している。
【００３４】
また、壁体９の側壁部２０は、上端部に、膜ユニット７，８の上端よりも上方へ突出した上部ドラフト部２０ａを有している。
膜分離設備１には、余剰汚泥を壁体９の内部の膜ユニット７，８の底部と壁体９の外部の底部から処理槽３の外部へ引き抜く汚泥引抜系２９が接続されている。尚、この汚泥引抜系２９は汚泥引抜用配管２９ａと引抜用バルブ２９ｂ，２９ｃ等で構成されている。引抜用バルブ２９ｂ，２９ｃは、壁体９の内部の底部と外部の底部とが無条件に連通して被処理水２の行き来が生じないような位置に設けることが望ましい。
【００３５】
処理槽３内の底部で且つ壁体９の外側には、複数の補助散気装置３０（別の散気装置）が設けられている。尚、補助散気装置３０は、複数個の気泡放出用スリットを有する散気膜等で構成されたメンブレン式又はセラミック等の多孔質体で構成されたもの等の一般的な散気装置である。
【００３６】
膜分離設備１には、各補助散気装置３０に空気を供給する補助給気装置３１が設けられている。補助給気装置３１は、補助送風機３２と、補助送風機３２と各補助散気装置３０との間に接続される補助給気管３３とを有している。
【００３７】
以下、上記構成における作用を説明する。
原水供給系３５から処理槽３内に供給された被処理水２は、処理槽３内の活性汚泥によって生物処理され、膜ユニット７，８で固液分離される。膜ユニット７，８のろ過膜４を透過した膜透過水は処理水５として処理水導出系１９から槽外へ取り出される。また、活性汚泥を含む固形分は余剰汚泥として汚泥引抜系２９から槽外へ取り出される。
【００３８】
以下、上記膜分離設備１の運転方法を説明する。
複数の膜ユニット７，８のうちの一方の膜ユニット７（一部の膜ユニットの一例）の散気装置１２（以下、一方の散気装置１２と記載）から所定量の散気を行う。これにより、一方の散気装置１２から多数の気泡３７が被処理水２中に放出されて浮上し、一方の膜ユニット７に被処理水２の上昇流３８が発生する。この上昇流３８は下部領域２３を通じて隣接する他方の膜ユニット８（残部の膜ユニットの一例）から引き込まれて流れ込んだ被処理水２により形成される（発生する）ため、他方の膜ユニット８には被処理水２の下降流３９が発生することとなる。これにより、両膜ユニット７，８に被処理水２の上下方向の流れが発生する。また、上記下降流３９を維持した状態で、他方の膜ユニット８の散気装置１３（以下、他方の散気装置１３と記載）から一方の散気装置１２の散気量よりも少量の散気を行う。
【００３９】
これにより、一方の膜ユニット７のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる上昇流３８によって洗浄される。また、他方の散気装置１３から下降流３９中に放出された気泡３７は、下降流３９に抗して浮上するため、見掛けの上昇速度が低減され、横方向へ漂いながら広範囲を移動しながら浮上する。これにより、他方の膜ユニット８のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる下降流３９によって洗浄されるとともに、気泡３７および気泡３７の動きに付随する局所的な流れ（乱流）によって広範囲にわたり洗浄される。したがって、ろ過膜４の隅部等に付着した付着物が剥離せずに残ってしまうのを防止することができる。
【００４０】
この際、処理槽３内の水面付近まで上昇した上昇流３８の大半（大部分）は、壁体９の内側から連通部２８を通って壁体９の外側へ流出する。また、壁体９の外側の被処理水２は、水面付近で下降流３９に引き込まれ、壁体９の外側から連通部２８を通って壁体９の内側へ流入する。これにより、処理槽３内の被処理水２が連通部２８を通じて壁体９の内側と外側とで混合攪拌され、処理槽３内の被処理水２の均質化が行われる。
【００４１】
この際、連通部２８は壁体９の上方全周にわたって形成されているため、連通部２８を通じて被処理水２を広範囲で混合攪拌することができ、被処理水２を循環させるための供給ポンプや供給配管が不要となり、運転コストを抑制することができる。
【００４２】
また、補助散気装置３０から処理槽３内の被処理水２に散気を行うことにより、生物処理に必要な十分な量の酸素を被処理水２中に供給することができる。尚、酸素が被処理水２により一段と効率良く溶解するような位置に、補助散気装置３０を配置することができる。このため、例えば送風機１５の散気量を増加させて酸素の溶解を促進させるという方法に比べて、より少ない散気エネルギーで補助送風機３２を運転することができるという利点がある。
【００４３】
尚、上記のように一方の散気装置１２から所定量の散気を行うとともに、他方の散気装置１３から一方の散気装置１２の散気量よりも少量の散気を行うには、他方の散気装置１３のバルブ１７の開度を一方の散気装置１２のバルブ１７の開度よりも絞ればよい。
【００４４】
また、反対に、一方の散気装置１２のバルブ１７の開度を他方の散気装置１３のバルブ１７の開度よりも絞ることにより、他方の散気装置１３から所定量の散気を行うとともに、一方の散気装置１２から他方の散気装置１３の散気量よりも少量の散気を行うことも可能である。この場合、他方の散気装置１３から多数の気泡３７が被処理水２中に放出されて浮上し、他方の膜ユニット８に上昇流３８が発生し、一方の膜ユニット７に下降流３９が発生する。この際、下降流３９を維持した状態で、一方の散気装置１２から少量の散気を行う。
【００４５】
これにより、他方の膜ユニット８のろ過膜４の膜面は上昇流３８によって洗浄される。また、一方の膜ユニット７のろ過膜４の膜面は、下降流３９によって洗浄されるとともに、気泡３７によって広範囲にわたり洗浄される。
【００４６】
上記のように一方の膜ユニット７に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８に下降流３９を発生させる第一運転（図１参照）と、他方の膜ユニット８に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができ、各膜ユニット７，８ごとの膜面洗浄状態を均一にすることができる。
【００４７】
また、上記第一運転と第二運転とを定期的に切替えることにより、膜ユニット７，８に対する被処理水２の流れが上下方向に逆転するため、膜エレメント１０の上端部に付着した繊維状の付着物や膜エレメント１０間を通過できないような大きな付着物が上昇流３８によって引き剥がされ、膜エレメント１０の下端部に付着した付着物が下降流３９によって引き剥がされる。
【００４８】
また、同様に、第一運転と第二運転とを定期的に切替えることにより、散気装置１２，１３に絡まったし渣等の繊維状の付着物も上昇流３８と下降流３９とによって取り除かれる。したがって、付着物による散気装置１２，１３の散気孔の閉塞が抑制され、膜ユニット７，８における均一な散気が確保される。
【００４９】
このようにして引き剥がされ又は取り除かれた付着物は、余剰汚泥と共に、汚泥引抜系２９から槽外へ排出される。これにより、付着物が原因となる膜面洗浄効果の低下に伴う膜面の汚泥による閉塞が低減される。
【００５０】
また、上昇流３８は壁体９の上部ドラフト部２０ａによって加速されると共に整流される。このため、上昇流３８の流速が増すと共に下降流３９の流速も増し、ろ過膜４の膜面の洗浄効果が向上する。
【００５１】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。
先述した第１の実施の形態では、図１に示すように、壁体９は底壁部２１を有しているが、本第２の実施の形態においては、図４に示すように、壁体４５は底壁部２１を有しておらず、処理槽３内の底面３ａが底壁部２１の役割を兼ねている。すなわち、壁体４５は、側壁部２０と仕切板２５とを有しており、上下両面が開放されている。尚、壁体４５は処理槽３内の中央部分に設置されており、側壁部２０の下端と処理槽３内の底面との間にはパッキン等のシール材４６が設けられている。
【００５２】
これによると、先述した第１の実施の形態と同様な作用及び効果が得られる。
（その他の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、壁体９の底部が処理槽３内の底面に密着しているが、第３の実施の形態として、図５に示すように、壁体９の底壁部２１と処理槽３内の底面との間に所定の隙間４８を設けてもよい。尚、壁体９は、図５では複数の脚４９によって支持され処理槽３内に据え付けられているが、上方より吊り下げられて支持されていてもよい。
【００５３】
上記第１および第２の実施の形態では、図１，図４に示すように、膜エレメント１０の厚さ方向Ａにおいて、膜ユニット７，８を二台配置しているが、二台に限定されるものではなく、例えば、第４の実施の形態として、図６に示すように、四台の膜ユニット７，８，５０，５１を配置してもよい。
【００５４】
この場合、互いに隣り合う一方の膜ユニット７，５０の散気装置１２，５２から所定量の散気を行うと共に、他方の膜ユニット８，５１の散気装置１３，５３から上記散気装置１２，５２よりも少量の散気を行うことにより、一方の膜ユニット７，５０に上昇流３８が発生し、他方の膜ユニット８，５１に下降流３９が発生する。
【００５５】
また、反対に、散気装置１３，５３から所定量の散気を行うと共に、散気装置１２，５２から散気装置１３，５３よりも少量の散気を行うことにより、他方の膜ユニット８，５１に上昇流３８が発生し、一方の膜ユニット７，５０に下降流３９が発生する。
【００５６】
上記のように一方の膜ユニット７，５０に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８，５１に下降流３９を発生させる第一運転（図６参照）と、他方の膜ユニット８，５１に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７，５０に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８，５０，５１のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００５７】
また、第５の実施の形態として、図７に示すように、壁体９の側壁体２０の上端部（すなわち連通部２８）にスクリーン５５（浮遊物除去部材の一例）が設けられている。
これによると、被処理水２が壁体９の外部から連通部２８のスクリーン５５を通過して壁体９の内部へ流入する際、浮遊物はスクリーン５５に捕捉されるので、浮遊物が壁体９の内部へ侵入するのを防止することができる。
【００５８】
また、第６の実施の形態として、図８に示すように、壁体９の側壁体２０の上部に複数の凹部５８（連通部の一例）と凸部５９とが形成され、各凸部５９は処理槽３内の被処理水２の水面から上方に突出している。凹部５８は、被処理水２の水面部分２７において、壁体９の内外両方に連通している開口部である。また、壁体９の内部には、三台の膜ユニット７，８，５０が配置されている。
【００５９】
この場合、中央部の膜ユニット８の散気装置１３から所定量の散気を行うと共に、両端部の散気装置１２，５２から上記散気装置１３よりも少量の散気を行うことにより、中央部の膜ユニット８に上昇流３８が発生し、両端部の膜ユニット７，５０に下降流３９が発生する（図８参照）。
【００６０】
また、反対に、両端部の散気装置１２，５２から所定量の散気を行うと共に、中央部の散気装置１３から散気装置１２，５２よりも少量の散気を行うことにより、両端部の膜ユニット７，５０に上昇流３８が発生し、中央部の膜ユニット８に下降流３９が発生する。
【００６１】
上記のように中央部の膜ユニット８に上昇流３８を発生させると共に両端部の膜ユニット７，５０に下降流３９を発生させる第一運転と、両端部の膜ユニット７，５０に上昇流３８を発生させると共に中央部の膜ユニット８に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８，５０のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００６２】
この際、処理槽３内の水面付近まで上昇した上昇流３８の一部は、壁体９の内側から凹部５８を通って壁体９の外側へ流出する。また、壁体９の外側の被処理水２は、水面付近で下降流３９に引き込まれ、壁体９の外側から凹部５８を通って壁体９の内側へ流入する。これにより、処理槽３内の被処理水２が連通部２８を通じて壁体９の内側と外側とに循環する。
【００６３】
また、第７の実施の形態として、図９に示すように、壁体９内に隔壁６１が設けられ、壁体９内は隔壁６１によって第１の処理室６２と第２の処理室６３とに区分けされている。第１の処理室６２内には、複数台（例えば二台）の膜ユニット７，８が配置され、第２の処理室６３内には複数台（例えば二台）の膜ユニット５０，５１が配置されている。
【００６４】
これによると、第１の処理室６２内において、一方の膜ユニット７に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８に下降流３９を発生させる第一運転（図９参照）と、他方の膜ユニット８に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００６５】
また、第２の処理室６３内において、一方の膜ユニット５０に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット５１に下降流３９を発生させる第三運転（図９参照）と、他方の膜ユニット５１に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット５０に下降流３９を発生させる第四運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット５０，５１のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００６６】
尚、本実施の形態では、上記のような第一運転と第二運転との切換えと、第三運転と第四運転との切換えとを、第１の処理室６２と第２の処理室６３とにおいて、個別に行うことができる。
【００６７】
また、上記各々の実施の形態では、膜ユニット７，８，５０，５１はそれぞれ上下一段（単段）で構成されているが、上下複数段で構成されていてもよい。例えば、第８の実施の形態として、図１０に示すように、膜ユニット７，８はそれぞれ上下二段で構成されている。
【００６８】
また、壁体９の側壁体２０の上端部は処理槽３内の被処理水２の水面から上方に突出しており、側壁体２０の上端部には、被処理水２の水面部分２７において壁体９の内外両方に連通する開口部６５（連通部の一例）が形成されている。
【００６９】
これによると、処理槽３内の水面付近まで上昇した上昇流３８の一部は、壁体９の内側から開口部６５を通って壁体９の外側へ流出する。また、壁体９の外側の被処理水２は、水面付近で下降流３９に引き込まれ、壁体９の外側から開口部６５を通って壁体９の内側へ流入する。これにより、処理槽３内の被処理水２が開口部６５を通じて壁体９の内側と外側とに循環する。尚、開口部６５は、必ずしも水面部分２７を含む必要は無く、膜ユニット７，８よりも上方に位置していれば、水面部分２７よりも下方で完全に被処理水２中に没していても良い。
【００７０】
また、上記第１の実施の形態では、図２に示すように、平面視において、壁体９内は仕切板２５によって一方の区画４１と他方の区画４２とに仕切られており、一方の区画４１に一台の膜ユニット７が配置され、他方の区画４２に一台の膜ユニット８が配置されているが、一方の区画４１に複数台の膜ユニット７が配置され、他方の区画４２に複数台の膜ユニット８が配置されていてもよい。例えば、第９の実施の形態として、図１１に示すように、一方の区画４１に三台の膜ユニット７が並列に配置され、他方の区画４２に三台の膜ユニット８が並列に配置されていてもよい。
【００７１】
第１０の実施の形態として、図１２に示すように、壁体９は、上面が開放された四角形の箱状構造を有しており、四角枠状の外側壁部６７と、外側壁部６７内に設けられた四角枠状の内側壁部６８と、外側壁部６７の下端部と内側壁部６８の下端部との間に設けられた底壁部（図示省略）とを備えており、処理槽３内の中央部分に設置されている。
【００７２】
尚、内側壁部６８の上下両端は開口している。壁体９内には、複数台の膜ユニット７，８，５０，５１，７０〜７３が内側壁部６８の周囲を取り囲むように設置されている。また、互いに隣り合う膜ユニット７，８，５０，５１，７０〜７３間にはそれぞれ仕切板２５が設けられている。尚、各仕切板２５は外側壁部６７と内側壁部６８との間に取り付けられている。
【００７３】
これによると、例えば、膜ユニット７，８，５０，５１，７０〜７３のうち、互いに隣接する一方の膜ユニット７，５０，７０，７２に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８，５１，７１，７３に下降流３９を発生させる第一運転と、他方の膜ユニット８，５１，７１，７３に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７，５０，７０，７２に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８，５０，５１，７０〜７３のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００７４】
第１１の実施の形態として、図１３に示すように、壁体９の一部が処理槽３の一部により構成されている。すなわち、壁体９は、一方向Ａ（例えば膜エレメント１０の厚さ方向）において相対向する一対の側壁部９ａ，９ｂと、一方向Ａに直交する他方向Ｂ（例えば膜エレメント１０の幅方向）において相対向する一対の側壁部９ｃ，９ｄとを有している。このうち、側壁部９ａ〜９ｃは処理槽３の一部により構成されており、側壁部９ｄは処理槽３の相対向する一対の壁面間に設けられている。
【００７５】
壁体９の側壁部９ｄの上部には、処理槽３内の水面部分２７において被処理水２を壁体９の内外に出し入れする連通部２８が備えられている。すなわち、側壁部９ｄは処理槽３内の被処理水２中に没しており、側壁部９ｄの上端と水面部分２７との間が連通部２８として形成されている。
【００７６】
壁体９内には複数台（例えば２台）の膜ユニット７，８が設置され、隣り同士の膜ユニット７，８間には仕切板２５が設けられている。
これによると、一方の膜ユニット７に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８に下降流３９を発生させる第一運転（図１３参照）と、他方の膜ユニット８に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００７７】
この際、処理槽３内の水面付近まで上昇した上昇流３８の一部は、図１３の矢印Ｆ１に示すように、壁体９の内側から連通部２８を通って壁体９の外側へ流出する。また、壁体９の外側の被処理水２は、水面付近で下降流３９に引き込まれ、図１３の矢印Ｆ２に示すように、壁体９の外側から連通部２８を通って壁体９の内側へ流入する。これにより、処理槽３内の被処理水２が連通部２８を通じて壁体９の内側と外側とに循環する。
【００７８】
第１２の実施の形態として、膜分離設備１を運転する際、複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行い、残部の膜ユニットから散気を行わない運転方法が挙げられる。
【００７９】
例えば、第１の実施の形態の図１に示した膜分離設備１において、複数の膜ユニット７，８のうちの一方の膜ユニット７（一部の膜ユニットの一例）の散気装置１２（以下、一方の散気装置１２と記載）から所定量の散気を行い、他方の膜ユニット８（残部の膜ユニットの一例）の散気装置１３（以下、他方の散気装置１３と記載）から散気を行わない。
【００８０】
これにより、一方の膜ユニット７に被処理水２の上昇流３８が発生し、この上昇流３８
に下部領域２３を通じて被処理水２が引き込まれることで、隣接する他方の膜ユニット８に被処理水２の下降流３９が発生する。
【００８１】
これにより、一方の膜ユニット７のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる上昇流３８によって洗浄される。また、他方の散気装置１３から散気を行わなくても、他方の膜ユニット８のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる下降流３９によってある程度洗浄される。
【００８２】
また、反対に、他方の散気装置１３から所定量の散気を行い、一方の散気装置１２から散気を行わないようにしてもよい。この場合、他方の膜ユニット８に上昇流３８が発生し、一方の膜ユニット７に下降流３９が発生するため、他方の膜ユニット８のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる上昇流３８によって洗浄される。また、一方の散気装置１２から散気を行わなくても、一方の膜ユニット７のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる下降流３９によってある程度洗浄される。
【００８３】
また、上記第１の実施の形態以外の各実施の形態における膜分離設備１についても、上記第１２の実施の形態の運転方法を適用してもよい。
上記第４〜第１０の実施の形態では、底壁部２１を有する壁体９を設けているが、壁体９の代りに、第２の実施の形態で説明したような底壁部２１を有していない壁体４５を設けてもよい。
【００８４】
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、給気装置１４に自動流量調整弁等のバルブ１７を用いているが、第１３の実施の形態として、図１４に示すように、給気装置１４に三方自動弁７５ａ，７５ｂを用いても良い。
【００８５】
すなわち、給気装置１４は、送風機１５と、送風機１５と各散気装置１２，１３との間に接続される複数の第１給気管７４ａ，７４ｂと、各第１給気管７４ａ，７４ｂに設けられた三方自動弁７５ａ，７５ｂと、各三方自動弁７５ａ，７５ｂと各第１給気管７４ａ，７４ｂとの間に接続された第２給気管７６ａ，７６ｂと、各第２給気管７６ａ，７６ｂに設けられた絞り弁７７ａ，７７ｂとを有している。
【００８６】
一方の三方自動弁７５ａの第１出口Ｐ１は一方の第１給気管７４ａを介して一方の散気装置１２と連通している。一方の第２給気管７６ａの一端は一方の三方自動弁７５ａの第２出口Ｐ２に接続され、他端は第１給気管７４ａの下流側に接続されている。
【００８７】
同様に、他方の三方自動弁７５ｂの第１出口Ｐ１は他方の第１給気管７４ｂを介して他方の散気装置１３と連通している。他方の第２給気管７６ｂの一端は他方の三方自動弁７５ｂの第２出口Ｐ２に接続され、他端は第１給気管７４ｂの下流側に接続されている。
【００８８】
一方および他方の三方自動弁７５ａ，７５ｂはそれぞれ、送風機１５から供給される空気の流れを、入口Ｐ０側から第１出口Ｐ１側へ流す第１の流れ方向Ｆａと入口Ｐ０側から第２出口Ｐ２側へ流す第２の流れ方向Ｆｂとのいずれかに切換えるものである。また、両絞り弁７７ａ，７７ｂの開度は、散気量が少量に保たれるような開度に設定されている。
【００８９】
以下、上記構成における作用を説明する。
例えば、一方の散気装置１２から所定量の散気を行って上昇流３８を発生させると共に、他方の散気装置１３から上記所定量よりも少量の散気を行って下降流３９を発生させる場合、一方の三方自動弁７５ａを切換えて、送風機１５から一方の第１給気管７４ａに供給される空気を第１の流れ方向Ｆａに流し、他方の三方自動弁７５ｂを切換えて、送風機１５から他方の第１給気管７４ｂに供給される空気を第２の流れ方向Ｆｂに流す。
【００９０】
これにより、送風機１５から吐出された空気は、一方の第２給気管７６ａを流れず、一方の第１給気管７４ａを通って一方の散気装置１２から所定量で放出されると共に、他方の第１給気管７４ｂの上流側から他方の第２給気管７６ｂを流れ、他方の絞り弁７７ｂで絞られた後、再び他方の第１給気管７４ｂの下流側に流入して他方の散気装置１３から少量で放出される。これにより、一方の散気装置１２に上昇流３８が発生すると共に、他方の散気装置１３に下降流３９が発生する。
【００９１】
また、他方の散気装置１３から所定量の散気を行って上昇流３８を発生させると共に、一方の散気装置１２から上記所定量よりも少量の散気を行って下降流３９を発生させる場合、一方の三方自動弁７５ａを切換えて、送風機１５から一方の第１給気管７４ａに供給される空気を第２の流れ方向Ｆｂに流し、他方の三方自動弁７５ｂを切換えて、送風機１５から他方の第１給気管７４ｂに供給される空気を第１の流れ方向Ｆａに流す。
【００９２】
これにより、送風機１５から吐出された空気は、他方の第１給気管７４ｂを通って他方の散気装置１３から所定量で放出されると共に、一方の第１給気管７４ａの上流側から一方の第２給気管７６ａを流れ、一方の絞り弁７７ａで絞られた後、再び一方の第１給気管７４ａの下流側に流入して一方の散気装置１２から少量で放出される。これにより、他方の散気装置１３に上昇流３８が発生すると共に、一方の散気装置１２に下降流３９が発生する。
【００９３】
上記各々の実施の形態では、仕切板２５が被処理水２の水面下に没し且つ壁体９の上端部よりも下に位置し、隣接する膜ユニット７，８，５０，５１の上部領域２２同士が被処理水２を介して連通しているが、第１４の実施の形態として、図１５，図１６に示すように、仕切板２５の上端部が被処理水２の水面より上方に延びていてもよい。
【００９４】
例えば隣り合う一方の膜ユニット７に上昇流３８が形成され、他方の膜ユニット８に下降流３９が形成されている場合、上昇流３８は、全量が一方の膜ユニット７から一旦連通部２８を通って壁体９の外部に流出した後に、壁体９の外部から連通部２８を通って他方の膜ユニット８に流れ込む。このため、被処理水２が処理槽３全体にわたって混合および攪拌され、被処理水２の混合・攪拌が促進される。尚、仕切板２５の上端部は被処理水２の水面上に突出していてもよく或は水面下に没していてもよい。
【００９５】
上記各々の実施の形態では、各膜ユニット７，８，５０，５１間を仕切板２５で仕切っているが、各膜ユニット７，８，５０，５１の膜ケース１１が仕切板２５に相当する機能を果たす場合には、仕切板２５を設けなくてもよい。
【００９６】
さらには、各膜ユニット７，８，５０，５１が膜ケース１１を備えておらず、仕切板２５も設けられていない構成であっても、各膜ユニット７，８，５０，５１毎に目的の上昇流３８と下降流３９とを形成することが可能である。
【００９７】
上記各々の実施の形態では、各膜ユニット７，８，５０，５１と壁体９と仕切板２５とを識別し易くするために、図１，図２，図４〜図１３に示したように、各膜ユニット７，８，５０，５１と壁体９との間ならびに各膜ユニット７，８，５０，５１と仕切板２５との間にそれぞれ間隙が形成されているが、実際には、このような間隙は極力狭くするか或は間隙を無くすことが好ましい。
【００９８】
上記各々の実施の形態では、壁体９と各膜ユニット７，８，５０，５１の膜ケース１１とを個別に設けているが、下部開口や上部ドラフト部２０ａ等の必要な箇所のみを付け足して、膜ケース１１が壁体９の一部を兼ねるように構成しても良い。
【００９９】
上記各実施の形態では、平板状の膜エレメント１０からなる膜ユニット７，８，５０，５１を使用しているが、膜エレメント１０は平板状に限定されるものではなく、例えば、中空糸膜タイプや管状膜タイプ等、分離膜表面を流体の流れで洗浄する形式の膜エレメント１０であれば、どのようなものでもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１ 膜分離設備
２ 被処理水（被処理液）
３ 処理槽
４ ろ過膜
５ 処理水（処理液）
６ 膜分離装置
７，８，５０，５１ 膜ユニット
９ 壁体
１２，１３，５２，５３ 散気装置
２２ 上部領域
２３ 下部領域
２５ 仕切板（仕切部材）
２７ 水面部分（液面部分）
２８ 連通部
３０ 補助散気装置
３８ 上昇流
３９ 下降流
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば下廃水や浄水等の被処理液を固液分離する膜分離設備および膜分離装置および膜分離設備の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の膜分離設備としては、例えば図１７に示すように、反応槽８１と固液分離槽８２とが隣接して備えられ、固液分離槽８２内には、汚泥混合液である被処理液８３に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置８５が備えられている。膜分離装置８５は水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニット８６を有している。また、各膜ユニット８６はそれぞれ、複数のろ過膜を有すると共に、下部に、散気装置８７を備えている。
【０００３】
反応槽８１内の底部には補助散気装置８８が設けられている。反応槽８１と固液分離槽８２とは仕切壁８９で仕切られている。また、被処理液８３を反応槽８１内から固液分離槽８２内へ供給する供給配管９０が設けられ、供給配管９０には供給ポンプ９１が設けられている。仕切壁８９には、固液分離槽８２内の被処理液８３を反応槽８１内に返送する返送用開口部９２が形成されている。
【０００４】
これによると、供給ポンプ９１が稼動することにより、反応槽８１内の被処理液８３が供給配管９０を通って固液分離槽８２内へ供給され、これに応じて、固液分離槽８２内の被処理液８３が返送用開口部９２を通って反応槽８１内に返送される。これにより、反応槽８１と固液分離槽８２との間で被処理液８３が循環する。
【０００５】
複数の膜ユニット８６のうちの一部の膜ユニット８６の散気装置８７から大量の散気を行うと共に残部の膜ユニット８６の散気装置８７から少量の散気を行うことにより、一部の膜ユニット８６に被処理液８３の上昇流９３を発生させると共に残部の膜ユニット８６に被処理液８３の下降流９４を発生させる。一部の膜ユニット８６のろ過膜の膜面は上昇流９３によって洗浄される。
【０００６】
また、残部の膜ユニット８６の散気装置８７から下降流９４中に放出された気泡は、下降流９４に抗して浮上するため、見掛けの上昇速度が低減され、横方向へ漂いながら広範囲を移動して浮上する。これにより、残部の膜ユニット８６のろ過膜の膜面は気泡および気泡の動きに付随する局所的な流れ（乱流）によって広範囲にわたり洗浄され、ろ過膜の端部等に付着した付着物が剥離せずに残ってしまうのを防止することができる。
【０００７】
尚、上記のような膜分離設備は下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２４６３５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記の従来型式において、反応槽８１と固液分離槽８２とを個別に設け、固液分離槽８２内に膜分離装置８５を設けているため、反応槽８１と固液分離槽８２との間で被処理液８３を循環させるのに、供給配管９０と供給ポンプ９１とが必要となり、供給ポンプ９１を稼動させるための電力コスト等の運転コストが上がるといった問題がある。
【００１０】
本発明は、運転コストを抑制することが可能な膜分離設備および膜分離装置および膜分離設備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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本第１発明における膜分離設備は、被処理液を貯留する処理槽と、処理槽内の被処理液に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置とを有し、
膜分離装置は、水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニットと、これら複数の膜ユニットと処理槽との間を仕切る壁体を有し、
壁体の膜ユニットより上部に、被処理液を壁体の内外に出し入れする連通部が備えられ、
隣接する膜ユニットの下部領域同士が被処理液を介して連通し、
膜ユニットはそれぞれ、下部に散気装置を備えているものである。
【００１２】
これによると、複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行って、一部の膜ユニットに被処理液の上昇流を発生させる。この上昇流は下部領域を通じて隣接する残部の膜ユニットから引き込まれて流れ込んだ被処理液により形成されるため、残部の膜ユニットには被処理液の下降流が発生することとなる。このような下降流を維持した状態で残部の膜ユニットの散気装置から一部の膜ユニットの散気装置の散気量よりも少量の散気を行う。
【００１３】
これにより、一部の膜ユニットのろ過膜の膜面は上昇流によって洗浄される。また、残部の膜ユニットの散気装置から下降流中に放出された気泡は、下降流に抗して浮上するため、見掛けの上昇速度が低減され、横方向へ漂いながら広範囲を移動して浮上する。これにより、残部の膜ユニットのろ過膜の膜面は、下降流によって洗浄されるとともに、気泡および気泡の動きに付随する局所的な流れ（乱流）によって広範囲にわたり洗浄される。従って、ろ過膜の隅部等に付着した付着物が剥離せずに残ってしまうのを防止することができる。
【００１４】
また、上昇した上昇流の一部は、壁体の内側から連通部を通って壁体の外側へ流出する。また、壁体の外側の被処理液は、液面付近で下降流に引き込まれ、壁体の外側から連通部を通って壁体の内側へ流入する。これにより、処理槽内の被処理液が連通部を通じて壁体の内側と外側とに循環する。
【００１５】
この際、壁体を有する膜分離装置が処理槽内の被処理液に浸漬されているため、連通部がそれぞれの膜ユニットの上方に面している構成にすることができる。このため、連通部を通じて被処理液を広範囲で循環させることができ、被処理液を循環させるための供給ポンプや供給配管が不要となり、運転コストを抑制することができる。
【００１６】
本第２発明における膜分離設備は、隣接する膜ユニットの上部領域は仕切部材で仕切られているものである。
これによると、互いに隣接する一方の膜ユニットの散気装置から散気を行って、一方の膜ユニットに被処理液の上昇流を発生させる。この上昇流は下部領域を通じて隣接する残部の膜ユニットから引き込まれて流れ込んだ被処理液により形成されるため、残部の膜ユニットには被処理液の下降流が発生することとなる。このような下降流は、隣接する他方の膜ユニットを流れ、膜ユニットの下部領域を流れる際に反転して、一方の膜ユニットの下部へ引き込まれて流れ込む。これにより、一方の膜ユニットと他方の膜ユニットとにわたって被処理液が上下方向に循環する。
【００１７】
本第３発明における膜分離設備は、処理槽内で且つ壁体の外側に、補助散気装置が設けられているものである。
これによると、下廃水等の被処理液を生物処理する際、補助散気装置から処理槽内の被処理液に散気を行うことによって、生物処理に必要な十分な量の酸素を被処理液中に供給することができる。
【００１８】
本第４発明は、処理槽内の被処理液に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置であって、
水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニットと、これら複数の膜ユニットと処理槽との間を仕切る壁体を有し、
壁体の膜ユニットより上部に、浸漬状態で被処理液を壁体の内外に出し入れする連通部が備えられ、
隣接する膜ユニットの下部領域同士が被処理液を介して連通し、
膜ユニットはそれぞれ、下部に散気装置を備えているものである。
【００１９】
本第５発明は、上記第１発明から第３発明のいずれか１項に記載の膜分離設備の運転方法であって、
複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行って、一部の膜ユニットに被処理液の上昇流を発生させると共に残部の膜ユニットに被処理液の下降流を発生させ、
下降流を維持した状態で残部の膜ユニットの散気装置から少量の散気を行うものである。
【００２０】
これによると、一部の膜ユニットのろ過膜の膜面は上昇流によって洗浄される。また、残部の膜ユニットの散気装置から下降流中に放出された気泡は、下降流に抗して浮上するため、見掛けの上昇速度が低減され、横方向へ漂いながら広範囲を移動して浮上する。これにより、残部の膜ユニットのろ過膜の膜面は気泡および気泡の動きに付随する局所的な流れ（乱流）によって広範囲にわたり洗浄され、ろ過膜の隅部等に付着した付着物が剥離せずに残ってしまうのを防止することができる。
【００２１】
本第６発明は、上記第１発明から第３発明のいずれか１項に記載の膜分離設備の運転方法であって、
複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行い、残部の膜ユニットの散気装置から散気を行わないものである。
【００２２】
これによると、一部の膜ユニットに被処理液の上昇流が発生し、この上昇流は下部領域を通じて隣接する残部の膜ユニットから引き込まれて流れ込んだ被処理液により形成されるため、残部の膜ユニットには被処理液の下降流が発生することとなる。一部の膜ユニットのろ過膜の膜面は上昇流により洗浄される。また、残部の膜ユニットの散気装置から散気を行わなくても、下降流によって残部の膜ユニットのろ過膜の膜面をある程度は洗浄することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明によると、連通部を通じて被処理液を広範囲で循環させることができ、被処理液を循環させるための供給ポンプと供給配管とが不要となり、運転コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図２】同、膜分離設備の平面図である。
【図３】同、膜分離設備の膜ユニットの図であり、（ａ）は膜ユニットの一部切欠き斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ方向矢視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図１０】本発明の第８の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図１１】本発明の第９の実施の形態における膜分離設備の平面図である。
【図１２】本発明の第１０の実施の形態における膜分離設備の平面図である。
【図１３】本発明の第１１の実施の形態における膜分離設備の平面図である。
【図１４】本発明の第１３の実施の形態における膜分離設備の給気装置の図である。
【図１５】本発明の第１４の実施の形態における膜分離設備の断面図である。
【図１６】同、膜分離設備の平面図である。
【図１７】従来の膜分離設備の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
先ず、第１の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１〜図３に示すように、１は生活排水や下水又は工場排水等の有機物を含有する被処理水２（被処理液の一例）を生物処理して固液分離する膜分離設備である。膜分離設備１は、原水供給系３５から供給される被処理水２を貯留する処理槽３と、処理槽３内の被処理水２に浸漬されて配置され且つろ過膜４を透過した処理水５（処理液の一例）を得る膜分離装置６とを有している。
【００２７】
膜分離装置６は、水平方向に隣接して配置される二台（複数台）の膜ユニット７，８と、これら膜ユニット７，８の周囲を取り囲んで膜ユニット７，８と処理槽３との間を仕切る壁体９を有している。
【００２８】
各膜ユニット７，８はそれぞれ、複数枚の平板状の膜エレメント１０と、これら膜エレメント１０を収める膜ケース１１とを有している。各膜エレメント１０は、樹脂製の濾板１８の両表面にろ過膜４を取付けたものであり、処理水５を導出する処理水導出系１９に連通している。各膜エレメント１０は、ろ過膜４の膜面を上下方向に沿わせて配置され、所定間隔をあけて平行に並べられている。相対向する膜エレメント１０のろ過膜４の膜面間には、上下両方に開放された被処理水２の流路３４が形成されている。
【００２９】
膜ケース１１は、上部に膜充填部を有し、下部にドラフトチューブ部を有している。また、各膜ユニット７，８はそれぞれ、下部に、散気量（吐出風量）を調整可能な散気装置１２，１３を備えている。尚、散気装置１２，１３は複数個の散気孔を有する散気管等で構成されている。
【００３０】
膜分離設備１には、各散気装置１２，１３に空気を供給する給気装置１４が設けられている。給気装置１４は、送風機１５と、送風機１５と各散気装置１２，１３との間に接続される複数の給気管１６とを有している。各給気管１６には、各散気装置１２，１３に供給される空気の流量を調整するためのバルブ１７が設けられている。尚、バルブ１７には自動流量調整弁等が用いられており、バルブ１７の開度を増大すると、散気量が増加し、バルブ１７の開度を縮小すると、散気量が減少し、バルブ１７を全閉すると、散気量が０すなわち散気が行われない。
【００３１】
壁体９は、上面が開放された四角形の箱状構造を有しており、四角枠状の側壁部２０と、側壁部２０の下端部を閉じる底壁部２１とを備えており、処理槽３内の中央部分に設置されている。
【００３２】
互いに隣接する膜ユニット７，８の上部領域２２同士が被処理水２を介して連通するとともに下部領域２３同士が被処理水２を介して連通している。また、膜ユニット７，８間は、上部領域２２と下部領域２３との間の領域において、仕切板２５（仕切部材の一例）で仕切られている。尚、仕切板２５は側壁部２０の相対向する一対の壁面間に設けられている。また、各膜エレメント１０は仕切板２５と垂直な方向に配列されている。
【００３３】
壁体９の膜ユニット７，８より上部には、処理槽３内の水面部分２７において被処理水２を壁体９の内外に出し入れする連通部２８が備えられている。すなわち、壁体９は処理槽３内の被処理水２中に没しており、壁体９の上端と水面部分２７との間が連通部２８として形成されている。連通部２８は、壁体９の上方全周にわたって形成され、全ての膜ユニット７，８の上方に面している。
【００３４】
また、壁体９の側壁部２０は、上端部に、膜ユニット７，８の上端よりも上方へ突出した上部ドラフト部２０ａを有している。
膜分離設備１には、余剰汚泥を壁体９の内部の膜ユニット７，８の底部と壁体９の外部の底部から処理槽３の外部へ引き抜く汚泥引抜系２９が接続されている。尚、この汚泥引抜系２９は汚泥引抜用配管２９ａと引抜用バルブ２９ｂ，２９ｃ等で構成されている。引抜用バルブ２９ｂ，２９ｃは、壁体９の内部の底部と外部の底部とが無条件に連通して被処理水２の行き来が生じないような位置に設けることが望ましい。
【００３５】
処理槽３内の底部で且つ壁体９の外側には、複数の補助散気装置３０（別の散気装置）が設けられている。尚、補助散気装置３０は、複数個の気泡放出用スリットを有する散気膜等で構成されたメンブレン式又はセラミック等の多孔質体で構成されたもの等の一般的な散気装置である。
【００３６】
膜分離設備１には、各補助散気装置３０に空気を供給する補助給気装置３１が設けられている。補助給気装置３１は、補助送風機３２と、補助送風機３２と各補助散気装置３０との間に接続される補助給気管３３とを有している。
【００３７】
以下、上記構成における作用を説明する。
原水供給系３５から処理槽３内に供給された被処理水２は、処理槽３内の活性汚泥によって生物処理され、膜ユニット７，８で固液分離される。膜ユニット７，８のろ過膜４を透過した膜透過水は処理水５として処理水導出系１９から槽外へ取り出される。また、活性汚泥を含む固形分は余剰汚泥として汚泥引抜系２９から槽外へ取り出される。
【００３８】
以下、上記膜分離設備１の運転方法を説明する。
複数の膜ユニット７，８のうちの一方の膜ユニット７（一部の膜ユニットの一例）の散気装置１２（以下、一方の散気装置１２と記載）から所定量の散気を行う。これにより、一方の散気装置１２から多数の気泡３７が被処理水２中に放出されて浮上し、一方の膜ユニット７に被処理水２の上昇流３８が発生する。この上昇流３８は下部領域２３を通じて隣接する他方の膜ユニット８（残部の膜ユニットの一例）から引き込まれて流れ込んだ被処理水２により形成される（発生する）ため、他方の膜ユニット８には被処理水２の下降流３９が発生することとなる。これにより、両膜ユニット７，８に被処理水２の上下方向の流れが発生する。また、上記下降流３９を維持した状態で、他方の膜ユニット８の散気装置１３（以下、他方の散気装置１３と記載）から一方の散気装置１２の散気量よりも少量の散気を行う。
【００３９】
これにより、一方の膜ユニット７のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる上昇流３８によって洗浄される。また、他方の散気装置１３から下降流３９中に放出された気泡３７は、下降流３９に抗して浮上するため、見掛けの上昇速度が低減され、横方向へ漂いながら広範囲を移動しながら浮上する。これにより、他方の膜ユニット８のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる下降流３９によって洗浄されるとともに、気泡３７および気泡３７の動きに付随する局所的な流れ（乱流）によって広範囲にわたり洗浄される。したがって、ろ過膜４の隅部等に付着した付着物が剥離せずに残ってしまうのを防止することができる。
【００４０】
この際、処理槽３内の水面付近まで上昇した上昇流３８の大半（大部分）は、壁体９の内側から連通部２８を通って壁体９の外側へ流出する。また、壁体９の外側の被処理水２は、水面付近で下降流３９に引き込まれ、壁体９の外側から連通部２８を通って壁体９の内側へ流入する。これにより、処理槽３内の被処理水２が連通部２８を通じて壁体９の内側と外側とで混合攪拌され、処理槽３内の被処理水２の均質化が行われる。
【００４１】
この際、連通部２８は壁体９の上方全周にわたって形成されているため、連通部２８を通じて被処理水２を広範囲で混合攪拌することができ、被処理水２を循環させるための供給ポンプや供給配管が不要となり、運転コストを抑制することができる。
【００４２】
また、補助散気装置３０から処理槽３内の被処理水２に散気を行うことにより、生物処理に必要な十分な量の酸素を被処理水２中に供給することができる。尚、酸素が被処理水２により一段と効率良く溶解するような位置に、補助散気装置３０を配置することができる。このため、例えば送風機１５の散気量を増加させて酸素の溶解を促進させるという方法に比べて、より少ない散気エネルギーで補助送風機３２を運転することができるという利点がある。
【００４３】
尚、上記のように一方の散気装置１２から所定量の散気を行うとともに、他方の散気装置１３から一方の散気装置１２の散気量よりも少量の散気を行うには、他方の散気装置１３のバルブ１７の開度を一方の散気装置１２のバルブ１７の開度よりも絞ればよい。
【００４４】
また、反対に、一方の散気装置１２のバルブ１７の開度を他方の散気装置１３のバルブ１７の開度よりも絞ることにより、他方の散気装置１３から所定量の散気を行うとともに、一方の散気装置１２から他方の散気装置１３の散気量よりも少量の散気を行うことも可能である。この場合、他方の散気装置１３から多数の気泡３７が被処理水２中に放出されて浮上し、他方の膜ユニット８に上昇流３８が発生し、一方の膜ユニット７に下降流３９が発生する。この際、下降流３９を維持した状態で、一方の散気装置１２から少量の散気を行う。
【００４５】
これにより、他方の膜ユニット８のろ過膜４の膜面は上昇流３８によって洗浄される。また、一方の膜ユニット７のろ過膜４の膜面は、下降流３９によって洗浄されるとともに、気泡３７によって広範囲にわたり洗浄される。
【００４６】
上記のように一方の膜ユニット７に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８に下降流３９を発生させる第一運転（図１参照）と、他方の膜ユニット８に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができ、各膜ユニット７，８ごとの膜面洗浄状態を均一にすることができる。
【００４７】
また、上記第一運転と第二運転とを定期的に切替えることにより、膜ユニット７，８に対する被処理水２の流れが上下方向に逆転するため、膜エレメント１０の上端部に付着した繊維状の付着物や膜エレメント１０間を通過できないような大きな付着物が上昇流３８によって引き剥がされ、膜エレメント１０の下端部に付着した付着物が下降流３９によって引き剥がされる。
【００４８】
また、同様に、第一運転と第二運転とを定期的に切替えることにより、散気装置１２，１３に絡まったし渣等の繊維状の付着物も上昇流３８と下降流３９とによって取り除かれる。したがって、付着物による散気装置１２，１３の散気孔の閉塞が抑制され、膜ユニット７，８における均一な散気が確保される。
【００４９】
このようにして引き剥がされ又は取り除かれた付着物は、余剰汚泥と共に、汚泥引抜系２９から槽外へ排出される。これにより、付着物が原因となる膜面洗浄効果の低下に伴う膜面の汚泥による閉塞が低減される。
【００５０】
また、上昇流３８は壁体９の上部ドラフト部２０ａによって加速されると共に整流される。このため、上昇流３８の流速が増すと共に下降流３９の流速も増し、ろ過膜４の膜面の洗浄効果が向上する。
【００５１】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。
先述した第１の実施の形態では、図１に示すように、壁体９は底壁部２１を有しているが、本第２の実施の形態においては、図４に示すように、壁体４５は底壁部２１を有しておらず、処理槽３内の底面３ａが底壁部２１の役割を兼ねている。すなわち、壁体４５は、側壁部２０と仕切板２５とを有しており、上下両面が開放されている。尚、壁体４５は処理槽３内の中央部分に設置されており、側壁部２０の下端と処理槽３内の底面との間にはパッキン等のシール材４６が設けられている。
【００５２】
これによると、先述した第１の実施の形態と同様な作用及び効果が得られる。
（その他の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、壁体９の底部が処理槽３内の底面に密着しているが、第３の実施の形態として、図５に示すように、壁体９の底壁部２１と処理槽３内の底面との間に所定の隙間４８を設けてもよい。尚、壁体９は、図５では複数の脚４９によって支持され処理槽３内に据え付けられているが、上方より吊り下げられて支持されていてもよい。
【００５３】
上記第１および第２の実施の形態では、図１，図４に示すように、膜エレメント１０の厚さ方向Ａにおいて、膜ユニット７，８を二台配置しているが、二台に限定されるものではなく、例えば、第４の実施の形態として、図６に示すように、四台の膜ユニット７，８，５０，５１を配置してもよい。
【００５４】
この場合、互いに隣り合う一方の膜ユニット７，５０の散気装置１２，５２から所定量の散気を行うと共に、他方の膜ユニット８，５１の散気装置１３，５３から上記散気装置１２，５２よりも少量の散気を行うことにより、一方の膜ユニット７，５０に上昇流３８が発生し、他方の膜ユニット８，５１に下降流３９が発生する。
【００５５】
また、反対に、散気装置１３，５３から所定量の散気を行うと共に、散気装置１２，５２から散気装置１３，５３よりも少量の散気を行うことにより、他方の膜ユニット８，５１に上昇流３８が発生し、一方の膜ユニット７，５０に下降流３９が発生する。
【００５６】
上記のように一方の膜ユニット７，５０に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８，５１に下降流３９を発生させる第一運転（図６参照）と、他方の膜ユニット８，５１に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７，５０に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８，５０，５１のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００５７】
また、第５の実施の形態として、図７に示すように、壁体９の側壁体２０の上端部（すなわち連通部２８）にスクリーン５５（浮遊物除去部材の一例）が設けられている。
これによると、被処理水２が壁体９の外部から連通部２８のスクリーン５５を通過して壁体９の内部へ流入する際、浮遊物はスクリーン５５に捕捉されるので、浮遊物が壁体９の内部へ侵入するのを防止することができる。
【００５８】
また、第６の実施の形態として、図８に示すように、壁体９の側壁体２０の上部に複数の凹部５８（連通部の一例）と凸部５９とが形成され、各凸部５９は処理槽３内の被処理水２の水面から上方に突出している。凹部５８は、被処理水２の水面部分２７において、壁体９の内外両方に連通している開口部である。また、壁体９の内部には、三台の膜ユニット７，８，５０が配置されている。
【００５９】
この場合、中央部の膜ユニット８の散気装置１３から所定量の散気を行うと共に、両端部の散気装置１２，５２から上記散気装置１３よりも少量の散気を行うことにより、中央部の膜ユニット８に上昇流３８が発生し、両端部の膜ユニット７，５０に下降流３９が発生する（図８参照）。
【００６０】
また、反対に、両端部の散気装置１２，５２から所定量の散気を行うと共に、中央部の散気装置１３から散気装置１２，５２よりも少量の散気を行うことにより、両端部の膜ユニット７，５０に上昇流３８が発生し、中央部の膜ユニット８に下降流３９が発生する。
【００６１】
上記のように中央部の膜ユニット８に上昇流３８を発生させると共に両端部の膜ユニット７，５０に下降流３９を発生させる第一運転と、両端部の膜ユニット７，５０に上昇流３８を発生させると共に中央部の膜ユニット８に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８，５０のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００６２】
この際、処理槽３内の水面付近まで上昇した上昇流３８の一部は、壁体９の内側から凹部５８を通って壁体９の外側へ流出する。また、壁体９の外側の被処理水２は、水面付近で下降流３９に引き込まれ、壁体９の外側から凹部５８を通って壁体９の内側へ流入する。これにより、処理槽３内の被処理水２が連通部２８を通じて壁体９の内側と外側とに循環する。
【００６３】
また、第７の実施の形態として、図９に示すように、壁体９内に隔壁６１が設けられ、壁体９内は隔壁６１によって第１の処理室６２と第２の処理室６３とに区分けされている。第１の処理室６２内には、複数台（例えば二台）の膜ユニット７，８が配置され、第２の処理室６３内には複数台（例えば二台）の膜ユニット５０，５１が配置されている。
【００６４】
これによると、第１の処理室６２内において、一方の膜ユニット７に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８に下降流３９を発生させる第一運転（図９参照）と、他方の膜ユニット８に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００６５】
また、第２の処理室６３内において、一方の膜ユニット５０に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット５１に下降流３９を発生させる第三運転（図９参照）と、他方の膜ユニット５１に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット５０に下降流３９を発生させる第四運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット５０，５１のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００６６】
尚、本実施の形態では、上記のような第一運転と第二運転との切換えと、第三運転と第四運転との切換えとを、第１の処理室６２と第２の処理室６３とにおいて、個別に行うことができる。
【００６７】
また、上記各々の実施の形態では、膜ユニット７，８，５０，５１はそれぞれ上下一段（単段）で構成されているが、上下複数段で構成されていてもよい。例えば、第８の実施の形態として、図１０に示すように、膜ユニット７，８はそれぞれ上下二段で構成されている。
【００６８】
また、壁体９の側壁体２０の上端部は処理槽３内の被処理水２の水面から上方に突出しており、側壁体２０の上端部には、被処理水２の水面部分２７において壁体９の内外両方に連通する開口部６５（連通部の一例）が形成されている。
【００６９】
これによると、処理槽３内の水面付近まで上昇した上昇流３８の一部は、壁体９の内側から開口部６５を通って壁体９の外側へ流出する。また、壁体９の外側の被処理水２は、水面付近で下降流３９に引き込まれ、壁体９の外側から開口部６５を通って壁体９の内側へ流入する。これにより、処理槽３内の被処理水２が開口部６５を通じて壁体９の内側と外側とに循環する。尚、開口部６５は、必ずしも水面部分２７を含む必要は無く、膜ユニット７，８よりも上方に位置していれば、水面部分２７よりも下方で完全に被処理水２中に没していても良い。
【００７０】
また、上記第１の実施の形態では、図２に示すように、平面視において、壁体９内は仕切板２５によって一方の区画４１と他方の区画４２とに仕切られており、一方の区画４１に一台の膜ユニット７が配置され、他方の区画４２に一台の膜ユニット８が配置されているが、一方の区画４１に複数台の膜ユニット７が配置され、他方の区画４２に複数台の膜ユニット８が配置されていてもよい。例えば、第９の実施の形態として、図１１に示すように、一方の区画４１に三台の膜ユニット７が並列に配置され、他方の区画４２に三台の膜ユニット８が並列に配置されていてもよい。
【００７１】
第１０の実施の形態として、図１２に示すように、壁体９は、上面が開放された四角形の箱状構造を有しており、四角枠状の外側壁部６７と、外側壁部６７内に設けられた四角枠状の内側壁部６８と、外側壁部６７の下端部と内側壁部６８の下端部との間に設けられた底壁部（図示省略）とを備えており、処理槽３内の中央部分に設置されている。
【００７２】
尚、内側壁部６８の上下両端は開口している。壁体９内には、複数台の膜ユニット７，８，５０，５１，７０〜７３が内側壁部６８の周囲を取り囲むように設置されている。また、互いに隣り合う膜ユニット７，８，５０，５１，７０〜７３間にはそれぞれ仕切板２５が設けられている。尚、各仕切板２５は外側壁部６７と内側壁部６８との間に取り付けられている。
【００７３】
これによると、例えば、膜ユニット７，８，５０，５１，７０〜７３のうち、互いに隣接する一方の膜ユニット７，５０，７０，７２に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８，５１，７１，７３に下降流３９を発生させる第一運転と、他方の膜ユニット８，５１，７１，７３に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７，５０，７０，７２に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８，５０，５１，７０〜７３のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００７４】
第１１の実施の形態として、図１３に示すように、壁体９の一部が処理槽３の一部により構成されている。すなわち、壁体９は、一方向Ａ（例えば膜エレメント１０の厚さ方向）において相対向する一対の側壁部９ａ，９ｂと、一方向Ａに直交する他方向Ｂ（例えば膜エレメント１０の幅方向）において相対向する一対の側壁部９ｃ，９ｄとを有している。このうち、側壁部９ａ〜９ｃは処理槽３の一部により構成されており、側壁部９ｄは処理槽３の相対向する一対の壁面間に設けられている。
【００７５】
壁体９の側壁部９ｄの上部には、処理槽３内の水面部分２７において被処理水２を壁体９の内外に出し入れする連通部２８が備えられている。すなわち、側壁部９ｄは処理槽３内の被処理水２中に没しており、側壁部９ｄの上端と水面部分２７との間が連通部２８として形成されている。
【００７６】
壁体９内には複数台（例えば２台）の膜ユニット７，８が設置され、隣り同士の膜ユニット７，８間には仕切板２５が設けられている。
これによると、一方の膜ユニット７に上昇流３８を発生させると共に他方の膜ユニット８に下降流３９を発生させる第一運転（図１３参照）と、他方の膜ユニット８に上昇流３８を発生させると共に一方の膜ユニット７に下降流３９を発生させる第二運転とを交互に繰り返すことによって、各膜ユニット７，８のろ過膜４の膜面をそれぞれ上昇流３８と下降流３９とによって交互に洗浄することができる。
【００７７】
この際、処理槽３内の水面付近まで上昇した上昇流３８の一部は、図１３の矢印Ｆ１に示すように、壁体９の内側から連通部２８を通って壁体９の外側へ流出する。また、壁体９の外側の被処理水２は、水面付近で下降流３９に引き込まれ、図１３の矢印Ｆ２に示すように、壁体９の外側から連通部２８を通って壁体９の内側へ流入する。これにより、処理槽３内の被処理水２が連通部２８を通じて壁体９の内側と外側とに循環する。
【００７８】
第１２の実施の形態として、膜分離設備１を運転する際、複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行い、残部の膜ユニットから散気を行わない運転方法が挙げられる。
【００７９】
例えば、第１の実施の形態の図１に示した膜分離設備１において、複数の膜ユニット７，８のうちの一方の膜ユニット７（一部の膜ユニットの一例）の散気装置１２（以下、一方の散気装置１２と記載）から所定量の散気を行い、他方の膜ユニット８（残部の膜ユニットの一例）の散気装置１３（以下、他方の散気装置１３と記載）から散気を行わない。
【００８０】
これにより、一方の膜ユニット７に被処理水２の上昇流３８が発生し、この上昇流３８
に下部領域２３を通じて被処理水２が引き込まれることで、隣接する他方の膜ユニット８に被処理水２の下降流３９が発生する。
【００８１】
これにより、一方の膜ユニット７のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる上昇流３８によって洗浄される。また、他方の散気装置１３から散気を行わなくても、他方の膜ユニット８のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる下降流３９によってある程度洗浄される。
【００８２】
また、反対に、他方の散気装置１３から所定量の散気を行い、一方の散気装置１２から散気を行わないようにしてもよい。この場合、他方の膜ユニット８に上昇流３８が発生し、一方の膜ユニット７に下降流３９が発生するため、他方の膜ユニット８のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる上昇流３８によって洗浄される。また、一方の散気装置１２から散気を行わなくても、一方の膜ユニット７のろ過膜４の膜面は、流路３４を流れる下降流３９によってある程度洗浄される。
【００８３】
また、上記第１の実施の形態以外の各実施の形態における膜分離設備１についても、上記第１２の実施の形態の運転方法を適用してもよい。
上記第４〜第１０の実施の形態では、底壁部２１を有する壁体９を設けているが、壁体９の代りに、第２の実施の形態で説明したような底壁部２１を有していない壁体４５を設けてもよい。
【００８４】
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、給気装置１４に自動流量調整弁等のバルブ１７を用いているが、第１３の実施の形態として、図１４に示すように、給気装置１４に三方自動弁７５ａ，７５ｂを用いても良い。
【００８５】
すなわち、給気装置１４は、送風機１５と、送風機１５と各散気装置１２，１３との間に接続される複数の第１給気管７４ａ，７４ｂと、各第１給気管７４ａ，７４ｂに設けられた三方自動弁７５ａ，７５ｂと、各三方自動弁７５ａ，７５ｂと各第１給気管７４ａ，７４ｂとの間に接続された第２給気管７６ａ，７６ｂと、各第２給気管７６ａ，７６ｂに設けられた絞り弁７７ａ，７７ｂとを有している。
【００８６】
一方の三方自動弁７５ａの第１出口Ｐ１は一方の第１給気管７４ａを介して一方の散気装置１２と連通している。一方の第２給気管７６ａの一端は一方の三方自動弁７５ａの第２出口Ｐ２に接続され、他端は第１給気管７４ａの下流側に接続されている。
【００８７】
同様に、他方の三方自動弁７５ｂの第１出口Ｐ１は他方の第１給気管７４ｂを介して他方の散気装置１３と連通している。他方の第２給気管７６ｂの一端は他方の三方自動弁７５ｂの第２出口Ｐ２に接続され、他端は第１給気管７４ｂの下流側に接続されている。
【００８８】
一方および他方の三方自動弁７５ａ，７５ｂはそれぞれ、送風機１５から供給される空気の流れを、入口Ｐ０側から第１出口Ｐ１側へ流す第１の流れ方向Ｆａと入口Ｐ０側から第２出口Ｐ２側へ流す第２の流れ方向Ｆｂとのいずれかに切換えるものである。また、両絞り弁７７ａ，７７ｂの開度は、散気量が少量に保たれるような開度に設定されている。
【００８９】
以下、上記構成における作用を説明する。
例えば、一方の散気装置１２から所定量の散気を行って上昇流３８を発生させると共に、他方の散気装置１３から上記所定量よりも少量の散気を行って下降流３９を発生させる場合、一方の三方自動弁７５ａを切換えて、送風機１５から一方の第１給気管７４ａに供給される空気を第１の流れ方向Ｆａに流し、他方の三方自動弁７５ｂを切換えて、送風機１５から他方の第１給気管７４ｂに供給される空気を第２の流れ方向Ｆｂに流す。
【００９０】
これにより、送風機１５から吐出された空気は、一方の第２給気管７６ａを流れず、一方の第１給気管７４ａを通って一方の散気装置１２から所定量で放出されると共に、他方の第１給気管７４ｂの上流側から他方の第２給気管７６ｂを流れ、他方の絞り弁７７ｂで絞られた後、再び他方の第１給気管７４ｂの下流側に流入して他方の散気装置１３から少量で放出される。これにより、一方の散気装置１２に上昇流３８が発生すると共に、他方の散気装置１３に下降流３９が発生する。
【００９１】
また、他方の散気装置１３から所定量の散気を行って上昇流３８を発生させると共に、一方の散気装置１２から上記所定量よりも少量の散気を行って下降流３９を発生させる場合、一方の三方自動弁７５ａを切換えて、送風機１５から一方の第１給気管７４ａに供給される空気を第２の流れ方向Ｆｂに流し、他方の三方自動弁７５ｂを切換えて、送風機１５から他方の第１給気管７４ｂに供給される空気を第１の流れ方向Ｆａに流す。
【００９２】
これにより、送風機１５から吐出された空気は、他方の第１給気管７４ｂを通って他方の散気装置１３から所定量で放出されると共に、一方の第１給気管７４ａの上流側から一方の第２給気管７６ａを流れ、一方の絞り弁７７ａで絞られた後、再び一方の第１給気管７４ａの下流側に流入して一方の散気装置１２から少量で放出される。これにより、他方の散気装置１３に上昇流３８が発生すると共に、一方の散気装置１２に下降流３９が発生する。
【００９３】
上記各々の実施の形態では、仕切板２５が被処理水２の水面下に没し且つ壁体９の上端部よりも下に位置し、隣接する膜ユニット７，８，５０，５１の上部領域２２同士が被処理水２を介して連通しているが、第１４の実施の形態として、図１５，図１６に示すように、仕切板２５の上端部が被処理水２の水面より上方に延びていてもよい。
【００９４】
例えば隣り合う一方の膜ユニット７に上昇流３８が形成され、他方の膜ユニット８に下降流３９が形成されている場合、上昇流３８は、全量が一方の膜ユニット７から一旦連通部２８を通って壁体９の外部に流出した後に、壁体９の外部から連通部２８を通って他方の膜ユニット８に流れ込む。このため、被処理水２が処理槽３全体にわたって混合および攪拌され、被処理水２の混合・攪拌が促進される。尚、仕切板２５の上端部は被処理水２の水面上に突出していてもよく或は水面下に没していてもよい。
【００９５】
上記各々の実施の形態では、各膜ユニット７，８，５０，５１間を仕切板２５で仕切っているが、各膜ユニット７，８，５０，５１の膜ケース１１が仕切板２５に相当する機能を果たす場合には、仕切板２５を設けなくてもよい。
【００９６】
さらには、各膜ユニット７，８，５０，５１が膜ケース１１を備えておらず、仕切板２５も設けられていない構成であっても、各膜ユニット７，８，５０，５１毎に目的の上昇流３８と下降流３９とを形成することが可能である。
【００９７】
上記各々の実施の形態では、各膜ユニット７，８，５０，５１と壁体９と仕切板２５とを識別し易くするために、図１，図２，図４〜図１３に示したように、各膜ユニット７，８，５０，５１と壁体９との間ならびに各膜ユニット７，８，５０，５１と仕切板２５との間にそれぞれ間隙が形成されているが、実際には、このような間隙は極力狭くするか或は間隙を無くすことが好ましい。
【００９８】
上記各々の実施の形態では、壁体９と各膜ユニット７，８，５０，５１の膜ケース１１とを個別に設けているが、下部開口や上部ドラフト部２０ａ等の必要な箇所のみを付け足して、膜ケース１１が壁体９の一部を兼ねるように構成しても良い。
【００９９】
上記各実施の形態では、平板状の膜エレメント１０からなる膜ユニット７，８，５０，５１を使用しているが、膜エレメント１０は平板状に限定されるものではなく、例えば、中空糸膜タイプや管状膜タイプ等、分離膜表面を流体の流れで洗浄する形式の膜エレメント１０であれば、どのようなものでもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１ 膜分離設備
２ 被処理水（被処理液）
３ 処理槽
４ ろ過膜
５ 処理水（処理液）
６ 膜分離装置
７，８，５０，５１ 膜ユニット
９ 壁体
１２，１３，５２，５３ 散気装置
２２ 上部領域
２３ 下部領域
２５ 仕切板（仕切部材）
２７ 水面部分（液面部分）
２８ 連通部
３０ 補助散気装置
３８ 上昇流
３９ 下降流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液を貯留する処理槽と、処理槽内の被処理液に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置とを有し、
膜分離装置は、水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニットと、これら複数の膜ユニットと処理槽との間を仕切る壁体を有し、
壁体の膜ユニットより上部に、被処理液を壁体の内外に出し入れする連通部が備えられ、
隣接する膜ユニットの下部領域同士が被処理液を介して連通し、
膜ユニットはそれぞれ、下部に散気装置を備えていることを特徴とする膜分離設備。
【請求項２】
隣接する膜ユニットの上部領域は仕切部材で仕切られていることを特徴とする請求項１記載の膜分離設備。
【請求項３】
処理槽内で且つ壁体の外側に、補助散気装置が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の膜分離設備。
【請求項４】
処理槽内の被処理液に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置であって、
水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニットと、これら複数の膜ユニットと処理槽との間を仕切る壁体を有し、
壁体の膜ユニットより上部に、浸漬状態で被処理液を壁体の内外に出し入れする連通部が備えられ、
隣接する膜ユニットの下部領域同士が被処理液を介して連通し、
膜ユニットはそれぞれ、下部に散気装置を備えていることを特徴とする膜分離装置。
【請求項５】
上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜分離設備の運転方法であって、
複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行って、一部の膜ユニットに被処理液の上昇流を発生させると共に残部の膜ユニットに被処理液の下降流を発生させ、
下降流を維持した状態で残部の膜ユニットの散気装置から少量の散気を行うことを特徴とする膜分離設備の運転方法。
【請求項６】
上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜分離設備の運転方法であって、
複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行い、残部の膜ユニットの散気装置から散気を行わないことを特徴とする膜分離設備の運転方法。
【請求項１】
被処理液を貯留する処理槽と、処理槽内の被処理液に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置とを有し、
膜分離装置は、水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニットと、これら複数の膜ユニットと処理槽との間を仕切る壁体を有し、
壁体の膜ユニットより上部に、被処理液を壁体の内外に出し入れする連通部が備えられ、
隣接する膜ユニットの下部領域同士が被処理液を介して連通し、
膜ユニットはそれぞれ、下部に散気装置を備えていることを特徴とする膜分離設備。
【請求項２】
隣接する膜ユニットの上部領域は仕切部材で仕切られていることを特徴とする請求項１記載の膜分離設備。
【請求項３】
処理槽内で且つ壁体の外側に、補助散気装置が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の膜分離設備。
【請求項４】
処理槽内の被処理液に浸漬されて配置され且つろ過膜を透過した処理液を得る膜分離装置であって、
水平方向に隣接して配置される複数の膜ユニットと、これら複数の膜ユニットと処理槽との間を仕切る壁体を有し、
壁体の膜ユニットより上部に、浸漬状態で被処理液を壁体の内外に出し入れする連通部が備えられ、
隣接する膜ユニットの下部領域同士が被処理液を介して連通し、
膜ユニットはそれぞれ、下部に散気装置を備えていることを特徴とする膜分離装置。
【請求項５】
上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜分離設備の運転方法であって、
複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行って、一部の膜ユニットに被処理液の上昇流を発生させると共に残部の膜ユニットに被処理液の下降流を発生させ、
下降流を維持した状態で残部の膜ユニットの散気装置から少量の散気を行うことを特徴とする膜分離設備の運転方法。
【請求項６】
上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜分離設備の運転方法であって、
複数の膜ユニットのうちの一部の膜ユニットの散気装置から散気を行い、残部の膜ユニットの散気装置から散気を行わないことを特徴とする膜分離設備の運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１６１７９１（Ｐ２０１２−１６１７９１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９５２０（Ｐ２０１２−９５２０）
【出願日】平成２４年１月２０日（２０１２．１．２０）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月２０日（２０１２．１．２０）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]