特許 6013457 横置型膜ろ過装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6013457

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】横置型膜ろ過装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20161011BHJP

   B01D 65/02 20060101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/44 C

   B01D65/02 520

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-507981(P2014-507981)

(86)(22)【出願日】2013年3月27日

(86)【国際出願番号】JP2013059116

(87)【国際公開番号】WO2013146936

(87)【国際公開日】20131003

【審査請求日】2015年11月17日

(31)【優先権主張番号】特願2012-72185(P2012-72185)

(32)【優先日】2012年3月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】塚本 純平

(72)【発明者】

【氏名】坂田 眞一

【審査官】 松井 一泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１３６７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０９８４０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０５４９４５７７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０２Ｆ ３／１２− ３／３４

Ｃ０２Ｆ ９／００− ９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

膜モジュールと、前記膜モジュール内に原水を流入させる流入管とを備え、前記原水が前記膜モジュールの膜エレメントに係る流路内を略水平方向に流通する横置型膜ろ過装置であって、
前記膜エレメントの端面の直前の流路区間において前記膜エレメントの端面に対して所定距離を空けて配設されて前記膜エレメントに係る流路全体を覆うとともに鉛直方向に沿うように配列された複数の棚板を有する棚状部材と、棚状部材に係る流路の底部に設けられた気体供給口を通じて前記膜エレメントを洗浄するための気体を原水中に供給する気体供給手段と、からなる散気装置を有し、
前記棚状部材は、前記棚状部材の鉛直方向に沿った最下位置に係る棚板が、前記気体供給口から吹き出された空気を所定の比率で前記棚状部材および前記膜エレメントの端面の隙間を通じて前記膜エレメントの端面の下側領域に係る流路に押し込まれることとなる空気と、前記棚状部材の手前側から廻り込むようにして余りの前記膜エレメントの端面の上側領域に係る流路に押し込まれることとなる空気とに散らすように、前記膜エレメントの端面側に向かって鉛直上方向に傾斜している
ことを特徴とする横置型膜ろ過装置。

【請求項2】

前記棚状部材は、前記棚状部材の最下位置に係る棚板より上側に係る棚板が、前記最下位置に係る棚板によって前記棚状部材における前記原水の流れ方向の手前側から廻り込むこととなった空気が前記棚状部材に係る流路に流入する際の流入方向に沿うように前記膜エレメントの端面側に向かって鉛直上方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の横置型膜ろ過装置。

【請求項3】

前記気体供給手段が、前記棚状部材に係る流路の底部両側であって上下に隣り合う棚板の間に設けられた一対の気体供給口をさらに有し、前記一対の気体供給口を通じて前記膜エレメントを洗浄するための気体を原水中にさらに供給可能に構成され、前記棚状部材が、前記棚状部材の鉛直方向上下に隣り合う棚板のうちの上側に係る棚板が、前記気体供給口から吹き出された空気を所定の比率で前記棚状部材および前記膜エレメントの端面の前記隙間を通じて前記膜エレメントの端面の両側下領域に係る流路に押し込まれることとなる空気と、前記棚状部材における原水の流れ方向に沿った手前側から廻り込むようにして余りの前記膜エレメントの端面の両側上領域に係る流路に押し込まれることとなる空気とに散らすように、前記膜エレメントの端面側に向かって鉛直上方向に傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の横置型膜ろ過装置。

【請求項4】

前記流入管が前記膜エレメントのケーシング側の端部に第１のフランジを有し、前記ケーシングが前記流入管側の端部に第２のフランジを有し、前記散気装置は、前記第１のフランジと前記第２のフランジとの間に挟み付けられるように前記流入管および前記ケーシングに取り付けられることにより前記直前の流路区間の一部を構成するとともに複数の棚板を支持するアダプタ部材を有し、前記アダプタ部材に前記気体供給口および前記気体供給口に連通する気体供給路が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の横置型膜ろ過装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミック等の膜エレメントにおけるファウリング物質を除去するための散気装置を取り付けた横置型膜ろ過装置に関する。

【背景技術】

【0002】

排水の活性汚泥処理は、曝気槽内で排水中のＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand：生物化学的酸素要求量）を活性汚泥に摂取させ、沈殿槽内で曝気槽からの処理水を重力沈降によって固液分離し、上澄み水を処理水として取り出す処理である。ところが、重力沈降を利用した固液分離処理は、多くの時間を必要とし、また槽内水質によってはバルキング（汚泥膨化）により固液分離を行うことが不可能になる場合がある。

【0003】

このような背景から、曝気槽の排水中にセラミック等の膜エレメントをケーシング内に装填してなる膜モジュールを浸漬し、曝気槽内の排水を直接ろ過して固液分離を行う浸漬型膜分離活性汚泥法が提案されている（特許文献１参照）。この方法によれば、多くの時間を要することなく、かつ、槽内水質に拘わらず固液分離を行うことができる。ところが、この方法では、膜モジュールが曝気槽内の排水中に浸漬されているために、膜モジュールのメンテナンスにおいて曝気槽内の水を全量抜く必要があるなどの多くの労力を要する。

【0004】

そこで、近年、曝気槽の外部に設置された膜モジュールを利用して曝気槽内の排水をクロスフローろ過する方法が提案されている。この方法では、ポンプを利用して曝気槽内の排水を外部に設置された膜モジュールに供給し、膜モジュールで排水をクロスフローろ過し、膜エレメントに係る流路内周面として形成される膜面を透過したろ過水を処理水として取り出す一方、膜面を透過しなかった排水を濃縮水として曝気槽に返送する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−３３３４９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、膜モジュールを用いて排水をろ過する場合、運転時間の経過に伴いファウリング（膜の目詰まり）が発生する。ファウリングが発生した場合、膜モジュールの洗浄や交換が必要になるために、ファウリングの発生をできるだけ抑制することが望ましい。そこで、本発明者らは、膜モジュールに供給される排水中に空気を混入させることによって、排水中の空気のせん断力により膜面に付着したファウリング物質を除去する方法の検討を行った。

【0007】

この検討の結果、本発明者らは、この方法は、膜モジュールに対する排水の供給方向が鉛直方向に対し平行、換言すれば膜面が鉛直方向に対し平行である場合は有効である一方、排水の供給方向が水平方向に対し略平行、換言すれば膜面が水平方向に対し略平行である場合には不具合を伴うことを知見した。すなわち、本発明者らは、膜モジュールに対する排水の供給方向が水平方向に対し略平行である場合、排水の配管の上部側に空気が偏り、膜エレメントの端面全体に亘って均等に空気を供給できないことを知見した。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、膜エレメントの端面全体に亘って均等に空気を供給可能な膜モジュールが設置された横置型膜ろ過装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決し、目的を達成するために、膜モジュールと、膜モジュール内に原水を流入させる流入管とを備え、原水が膜モジュールの膜エレメントに係る流路内を略水平方向に流通する横置型膜ろ過装置であって、膜エレメントの端面の直前の流路区間において膜エレメントの端面に対して所定距離を空けて配設されて膜エレメントに係る流路全体を覆うとともに鉛直方向に沿うように配列された複数の棚板を有する棚状部材と、棚状部材に係る流路の底部に設けられた気体供給口を通じて膜エレメントを洗浄するための気体を原水中に供給する気体供給手段と、からなる散気装置を有し、棚状部材は、棚状部材の鉛直方向に沿った最下位置に係る棚板が、気体供給口から吹き出された空気を所定の比率で棚状部材および膜エレメントの端面の隙間を通じて膜エレメントの端面の下側領域に係る流路に押し込まれることとなる空気と、棚状部材の手前側から廻り込むようにして余りの膜エレメントの端面の上側領域に係る流路に押し込まれることとなる空気とに散らすように、膜エレメントの端面側に向かって鉛直上方向に傾斜していることを特徴とする。

【0010】

本発明に係る横置型膜ろ過装置は、上記の発明において、棚状部材は、棚状部材の最下位置に係る棚板より上側に係る棚板が、最下位置に係る棚板によって棚状部材における原水の流れ方向の手前側から廻り込むこととなった空気が棚状部材に係る流路に流入する際の流入方向に沿うように膜エレメントの端面側に向かって鉛直上方向に傾斜していることを特徴とする。

【0011】

本発明に係る横置型膜ろ過装置は、上記の発明において、気体供給手段が、棚状部材に係る流路の底部両側であって上下に隣り合う棚板の間に設けられた一対の気体供給口をさらに有し、一対の気体供給口を通じて膜エレメントを洗浄するための気体を原水中にさらに供給可能に構成され、棚状部材が、棚状部材の鉛直方向上下に隣り合う棚板のうちの上側に係る棚板が、気体供給口から吹き出された空気を所定の比率で棚状部材および膜エレメントの端面の隙間を通じて膜エレメントの端面の両側下領域に係る流路に押し込まれることとなる空気と、棚状部材における原水の流れ方向に沿った手前側から廻り込むようにして余りの膜エレメントの端面の両側上領域に係る流路に押し込まれることとなる空気とに散らすように、膜エレメントの端面側に向かって鉛直上方向に傾斜していることを特徴とする。

【0012】

本発明に係る横置型膜ろ過装置は、上記の発明において、流入管が膜エレメントのケーシング側の端部に第１のフランジを有し、ケーシングが流入管側の端部に第２のフランジを有し、散気装置は、第１のフランジと第２のフランジとの間に挟み付けられるように流入管およびケーシングに取り付けられることにより直前の流路区間の一部を構成するとともに複数の棚板を支持するアダプタ部材を有し、アダプタ部材に気体供給口および気体供給口に連通する気体供給路が設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る横置型膜ろ過装置によれば、横置型膜ろ過装置に設けられる膜モジュールの膜エレメントの端面全体に亘って均等に空気を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の一実施形態である横置型膜ろ過装置が適用される膜ろ過システムの構成を示す模式図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態である散気装置の原水流入面側および側面の構成を示す図である。

【図3A】図３Ａは、空気供給口から供給された空気の作用を説明するための概念図である。

【図3B】図３Ｂは、空気供給口から供給された空気の作用を説明するための概念図である。

【図4A】図４Ａは、空気供給口から供給された空気の作用を説明するための概念図である。

【図4B】図４Ｂは、空気供給口から供給された空気の作用を説明するための概念図である。

【図5A】図５Ａは、散気装置の原水の流入側からみた、空気の移動状態を説明するための平面図である。

【図5B】図５Ｂは、すべての空気供給口から供給された空気の作用を説明するための図３Ｂおよび図４Ｂを重ねた状態の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

【0016】

〔膜ろ過システムの構成〕
まず、本発明の一実施形態による横置型膜ろ過装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態である横置型膜ろ過装置が適用される膜ろ過システムの構成を示す模式図である。

【0017】

図１に示すように、この一実施形態による横置型膜ろ過装置が適用される膜ろ過システム１００は、下水、し尿、工場排水等の原水が供給され、気体としての空気を原水中に曝気させる散気部１ａを有する曝気槽１と、曝気槽１からの原水をクロスフローろ過する横置型膜ろ過装置２とを備える。

【0018】

この横置型膜ろ過装置２は、膜モジュールとしてのセラミック膜モジュール３と、セラミック膜モジュール３の原水の流入側に連結された散気装置１０と、曝気槽１からの原水をポンプ４によりセラミック膜モジュール３内に流入させる流入管５と、セラミック膜モジュール３から流出した濃縮水を曝気槽１に返送させる返送管６と、散気装置１０に気体としての空気を供給する空気ポンプ装置１２とを備え、原水がセラミック膜モジュール３のセラミック膜エレメント３ａに係る流路内を略水平方向に流通するものである。膜モジュールとしては、原水の流入口、ろ過水の取出口及び濃縮水の流出口を有するケーシング内に膜エレメントを装填してなるものであればよく、装填される膜の形式や材質を問わないが、例えば、円柱形状の多孔質セラミック体に形成された内径が１．０〜１０ｍｍの範囲内にある貫通孔の内周面を細孔径が０．１μｍの緻密なろ過膜としたモノリス型セラミック膜やチューブラー型セラミック膜のほか、チューブラー型高分子膜等を用いることが好ましい。

【0019】

この膜ろ過システム１００では、曝気槽１内の原水に散気部１ａから空気が供給され、有機分を含む原水は曝気槽１内で活性汚泥処理される。また、曝気槽１内の原水の一部は、ポンプ４によって散気装置１０の設置側からセラミック膜モジュール３に供給される。セラミック膜モジュール３におけるセラミック膜エレメント３ａに係る流路の膜面を透過したろ過水は処理水として取り出され、膜面を透過しなかった濃縮水は返送管６を通じて曝気槽１に返送される。

【0020】

このような構成を有する膜ろ過システム１００は、ファウリングを抑制するための気体としての空気をセラミック膜モジュール３におけるセラミック膜エレメント３ａの端面である原水流入面の全体に亘って均等に供給するために、セラミック膜モジュール３の原水流入側に散気装置１０を備える。以下、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、および図５Ｂを参照して、この散気装置１０の構成および作用について説明する。

【0021】

〔散気装置１０の構成〕
まず、図２を参照して、本発明の一実施形態である散気装置の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による散気装置、具体的には、主として棚状部材およびアダプタ部材の原水流入面側（ａ）および側面側（ｂ）の構成を示す図である。また、図３Ａおよび図４Ａはいずれも、空気供給口から供給された空気の挙動および作用を説明するための断面状の概念図である。

【0022】

図２、図３Ａ、および図４Ａに示すように、本発明の一実施形態である散気装置１０は、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面の直前の流路区間において、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面に対して所定距離を空けて配設される棚状部材１１と、棚状部材１１に係る流路の底部に設けられた気体供給口としての空気供給口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通じてセラミック膜エレメント３ａを洗浄するための気体を原水中に供給する気体供給手段としての空気ポンプ装置１２とを備える。ここで、直前の流路区間は、気体供給口から吹き出され棚状部材１１により前後に散らされた空気のうち前側の空気が棚状部材１１の手前側から廻り込むようにして、層流状態が維持され乱流状態が生じないようして、円滑に棚状部材１１に係る流路内に進入することが可能になるように、棚状部材１１の手前側に十分な空間が確保されていることが必要である。具体的には、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面から棚状部材１１の手前側に至るまでケーシング３ｂの流入口における内空横断面形状・寸法に連続形成されていることが好ましい。なお、散気装置１０における棚状部材１１の配置位置は、原水の流速と後述する空気の上昇速度とによって決定される。

【0023】

棚状部材１１は、セラミック膜エレメント３ａに係る流路全体を覆うような正面視で略円板形状に形成され、鉛直方向に配列された金属製の複数の棚板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ，１１ｉを有する。複数の棚板１１ａ〜１１ｉは、原水の流入側から流出側に向かって、原水の流入方向（水平方向）に対して鉛直上方向に０°より大きく２０°以下、具体的には例えば１０°程度傾斜している。すなわち、複数の棚板１１ａ〜１１ｉは、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面側に向かって鉛直上方向に０°より大きく２０°以下の範囲で傾斜している。なお、この一実施形態においては、鉛直方向最上部の棚板１１ａの原水流入側位置と円板形状の多孔質材料の周縁部との間の距離ｘは、鉛直方向最下部の棚板１１ｉの原水流入側位置と円板形状の多孔質材料の周縁部との間の距離ｙよりも長く設定されている。また、棚状部材１１は、流入管５がセラミック膜エレメント３ａのケーシング３ｂ側の端部に有する第１のフランジとしてのフランジ５ａとケーシング３ｂが流入管側の端部に第２のフランジとしてのフランジ３ｃとの間に挟み付けられるように流入管５およびケーシング３ｂに取り付けられることで直前の流路区間の一部を構成するとともに複数の棚板１１ａ〜１１ｉを支持するアダプタ部材１３を有する。

【0024】

このアダプタ部材１３は、矩形形状の金属部材（例えば圧延鋼材ＳＳ４００等）によって構成される。アダプタ部材１３の中心部には円形状の貫通孔１３ａが形成され、この貫通孔１３ａが直前の流路区間の一部を構成する。また、アダプタ部材１３は、セラミック膜モジュール３におけるセラミック膜エレメント３ａの原水流入面を略覆うことができる大きさの正面視で略円板形状に形成される棚状部材１１を支持している。さらに、アダプタ部材１３の貫通孔１３ａの底部には、アダプタ部材１３の底面部から貫通孔１３ａの周縁部に向けて空気を供給するための第１の気体供給口としての空気供給口１２ａおよびこれに連通する空気供給路が設けられている。アダプタ部材１３の貫通孔１３ａの底部両側には、アダプタ部材１３の両側面の下部から貫通孔１３ａの周縁部に向けて空気を供給するための、一対の第２の気体供給口としての空気供給口１２ｂ，１２ｃおよびこれらに連通する一対の空気供給路が設けられている。

【0025】

〔散気部材の作用〕
次に、図３Ａ〜図５Ｂを参照して、この一実施形態による散気装置１０によって生じる空気の挙動および作用について説明する。なお、空気の挙動および作用は、空気供給口１２ａから供給された空気の挙動および作用と、空気供給口１２ｂ，１２ｃから供給された空気の挙動および作用とに分けて説明する。

【0026】

まず、図３Ａ、図３Ｂおよび図５Ａを参照して、空気供給口１２ａから供給された空気の挙動および作用について説明する。図３Ａおよび図３Ｂはいずれも、空気供給口１２ａから供給された空気の挙動および作用を説明するための概念図であり、図３Ａは、セラミック膜モジュール３の側面側から、図３Ｂは、セラミック膜モジュール３の原水流入側からの図である。また、図５Ａは、散気装置の原水の流入側からの空気の流れを示す概念図である。

【0027】

図３Ａに示すように、セラミック膜モジュール３は、散気装置１０との接続側に第２のフランジとしてのフランジ３ｃが形成されたケーシング３ｂの内部に、セラミック膜エレメント３ａが嵌入されて構成されている。また、曝気槽１からセラミック膜モジュール３に原水を供給するための流入管５においても、散気装置１０との接続側に第１のフランジとしてのフランジ５ａが形成されている。そして、セラミック膜モジュール３と流入管５とは、それらのフランジ３ｃ，５ａが散気装置１０におけるアダプタ部材１３を介して、例えばボルト（図示せず）などにより固定されて連結されている。これにより、セラミック膜モジュール３に対する原水の供給方向が水平方向に対し略平行、換言するとセラミック膜エレメント３ａの膜面が水平方向に対し略平行になる。また、曝気槽１から供給された原水は、流入管５に係る流路から散気装置１０の棚状部材１１に係る流路を通過してセラミック膜エレメント３ａに係る流路内を略水平方向に流通する。

【0028】

ここで、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面は、棚状部材１１のセラミック膜モジュール３側の側縁部との間において所定のクリアランス空間Ｃを形成している。また、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち少なくとも流路に係る領域は、散気装置１０における棚状部材１１によって略覆われた状態になっている。すなわち、散気装置１０は、そのアダプタ部材１３における所定の方向である棚板１１ａ〜１１ｉの配列方向に平行な面が、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面に対して略平行になるとともに棚状部材１１によって原水流入面を覆った状態で、原水流入面から所定距離を隔てて配置される。この所定距離は、原水の流速が０．３ｍ／ｓ未満である場合、１１．６ｍｍ以下、具体的には例えば７．６ｍｍ（原水の流速が０．２ｍ／ｓである場合）が好ましい。

【0029】

このようにして、原水が流入管５に係る流路から棚状部材１１に係る流路を介してセラミック膜エレメント３ａに係る流路内を略水平方向に流通している状態で、空気ポンプ装置（図２参照）により空気供給口１２ａを通じてアダプタ部材１３の貫通孔１３ａの底部に空気Ａを供給する。すると、この空気供給口１２ａから吹き出された空気Ａは、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面側に向かって鉛直上方向に傾斜している棚状部材１１の棚板１１ｉにより、所定の比率で、棚状部材１１およびセラミック膜エレメント３ａの原水流入面の隙間であるクリアランス空間Ｃを通じてセラミック膜エレメント３ａの原水流入面の下側領域に係る流路に押し込まれることとなる空気Ａ１と、棚状部材１１の手前側から廻り込むようにして余りのセラミック膜エレメント３ａの原水流入面の上側領域に係る流路に押し込まれることとなる空気Ａ２とに散らされて分岐する。

【0030】

空気Ａ１と空気Ａ２との所定の比率は、鉛直方向最下位置に係る棚板１１ｉの傾斜角、棚状部材１１に係る流路底部と棚板１１ｉとの間に形成される空間の体積、クリアランス空間Ｃの幅寸法である棚板１１ｉのセラミック膜エレメント３ａ側の側縁部とセラミック膜エレメント３ａの原水側流入面との隙間寸法、空気Ａの流量、および原水の流速を考慮した上で、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面全体（少なくとも両側領域を除く領域全体）に亘って均等に空気を供給しようとする観点から決定されるが、この一実施形態においては、（空気Ａ１の量）／（空気Ａ２の量）は７０／３０程度とした。

【0031】

一部の空気Ａ１は、棚板１１ｉの傾斜に沿って上昇を規制されつつクリアランス空間Ｃ内に案内された後、クリアランス空間Ｃ内を上昇することによって、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち下側領域から中央領域に係る流路内に流入する。具体的には、鉛直方向最下部の棚板１１ｉがセラミック膜モジュール３側に向かって鉛直上方向に傾斜していること、および原水がセラミック膜エレメント３ａの原水流入面に向けて流動していることにより、空気供給口１２ａから供給された空気Ａのうちの多くは空気Ａ１として、まずセラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち下側領域におけるセラミック膜エレメント３ａに係る流路内に押し込まれる。続いて、当該下側領域で押し込まれずに溢れ出た空気Ａ１が順次セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち中央領域に向けて拡散しつつ押し込まれる。すなわち、空気Ａ１は、クリアランス空間Ｃ内を上昇するとともに、原水の流れＷによる作用によってセラミック膜エレメント３ａに係る流路（管）内に押し込まれる。これにより、空気Ａ１は、図３Ｂに示すように、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面の鉛直方向に沿った比較的下側から中央の領域、すなわち空気供給領域Ｒ１において、セラミック膜エレメント３ａに係る流路に押し込まれる。

【0032】

一方、他部の空気Ａ２は、棚状部材１１の原水流入側から流出して流入管５に係る流路内を速やかに上昇するとともに、原水の流れＷによって棚状部材１１に係る流路内に向かって流れ込む。そして、空気Ａ２は、棚板１１ａ〜１１ｈの傾斜に沿って、上昇を規制されつつクリアランス空間Ｃ内に案内された後、クリアランス空間Ｃ内を上昇することによって、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち中央領域から上側領域に流入する。すなわち、図３Ａおよび図５Ａに示すように、棚状部材１１の原水流入側に溢れた空気Ａ２は、棚状部材１１を通過していないことから、セラミック膜エレメント３ａに係る流路内に押し込まれることなく上昇する。同時に空気Ａ２は、上昇中に原水の流れＷによって円滑に棚状部材１１に係る流路内に進入し、棚板１１ａ〜１１ｈの傾斜に沿って上昇を規制されつつ案内された後、クリアランス空間Ｃ内を上昇する。これによって、空気Ａ２はまず、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち中央領域におけるセラミック膜エレメント３ａに係る流路内に押し込まれる。続いて、この中央領域で押し込まれずに溢れ出た空気Ａ２は、順次セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち上側領域に向けて拡散しつつ押し込まれる。

【0033】

ここで、棚板１１ａ〜１１ｈは、棚板１１ｉによって棚状部材１１における原水の流れ方向の手前側から廻り込むこととなった空気Ａ２が棚状部材１１に係る流路に流入する際の流入方向に沿うようにセラミック膜エレメント３ａの原水流入面側に向かって鉛直上方向に傾斜している。棚板１１ａ〜１１ｈが０°の傾斜の場合、すなわち傾斜していない場合には、空気Ａ２がセラミック膜エレメント３ａに係る流路に円滑に押し込まれない。空気Ａ２は、このような挙動によって、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち中央領域から比較的上側領域において、流路に押し込まれやすくなる。これにより、空気Ａ２は、図３Ｂに示すように、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面の鉛直方向に沿った中央領域から上側領域、すなわち空気供給領域Ｒ２において、セラミック膜エレメント３ａに係る流路に押し込まれる。

【0034】

次に、図４Ａ、図４Ｂ、および図５Ａを参照して、空気供給口１２ｂ，１２ｃから供給された空気の作用について説明する。図４Ａおよび図４Ｂはいずれも、空気供給口１２ｂ，１２ｃから供給された空気の挙動および作用を説明するための概念図であり、図４Ａは、セラミック膜モジュール３の側面側から、図４Ｂは、セラミック膜モジュール３の原水流入側からの図である。

【0035】

図４Ａおよび図５Ａに示すように、原水が流入管５から散気装置１０を介してセラミック膜モジュール３におけるセラミック膜エレメント３ａに係る流路内を略水平方向に流通している状態で、空気ポンプ装置１２により空気供給口１２ｂ，１２ｃを通じてアダプタ部材１３の貫通孔１３ａの周縁部に空気Ａ３，Ａ４を供給する。すると、この空気供給口１２ｂ，１２ｃから吹き出された空気Ａ３，Ａ４は、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面側に向かって鉛直上方向に傾斜している棚状部材１１の棚板１１ｈにより、所定の比率で、棚状部材１１およびセラミック膜エレメント３ａの原水流入面の隙間であるクリアランス空間Ｃを通じてセラミック膜エレメント３ａの原水流入面の両側下領域に係る流路に押し込まれることとなる空気Ａ５と、棚状部材１１における原水の流れ方向に沿った手前側から廻り込むようにして余りのセラミック膜エレメント３ａの原水流入面の両側上領域に係る流路に押し込まれることとなる空気Ａ６とに散らされて分岐する。

【0036】

空気Ａ５と空気Ａ６との所定の比率は、棚板１１ｈの傾斜角、棚板１１ｉの上面部と棚板１１ｈの下面部との間に形成される空間の体積、クリアランス空間Ｃの幅寸法である棚板１１ｈのセラミック膜エレメント３ａ側の側縁部とセラミック膜エレメント３ａの原水側流入面との隙間寸法、空気Ａ３，Ａ４の流量、および原水の流速を考慮した上で、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面全体（少なくとも両側領域）に亘って均等に空気を供給しようとする観点から決定されるが、この一実施形態においては、（空気Ａ５の量）／（空気Ａ６の量）は７０／３０程度とした。

【0037】

一部の空気Ａ５は、複数の棚板１１ｉの傾斜に沿って上昇を規制されつつクリアランス空間Ｃ内に案内された後、クリアランス空間Ｃ内を上昇することによって、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち両側下領域から両側中央領域に係る流路内に流入する。具体的には、図４Ａおよび図５Ａに示すように、鉛直方向に沿った空気供給口１２ｂ，１２ｃの直上の棚板１１ｈがセラミック膜モジュール３側に向かって鉛直上方向に傾斜していること、および原水がセラミック膜エレメント３ａの原水流入面に向けて流動していることにより、空気供給口１２ｂ，１２ｃから供給された空気Ａのうちの多くは空気Ａ５として、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち両側下領域に係る流路内に押し込まれ、続いて当該両側下領域で押し込まれずに溢れ出た空気Ａ５が順次セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち両側中央領域に向けて拡散しつつ押し込まれる。すなわち、空気供給口１２ｂ，１２ｃが棚状部材１１の側部に設けられ、空気Ａ５が空気供給口１２ｂ，１２ｃから吹き出された後に速やかに上昇すること、および空気供給口１２ａからも空気が吹き出していることにより、空気Ａ５は、散気装置１０における棚状部材１１の両側部分においてクリアランス空間Ｃ内を上昇するとともに、原水の流れＷによる作用によってセラミック膜エレメント３ａに係る流路内に押し込まれる。これにより、図４Ｂに示すように、空気Ａ３，Ａ４は、セラミック膜エレメント３ａの空気供給口１２ｂ，１２ｃ付近の、原水流入面の鉛直方向に沿った比較的両側下領域から両側中央領域、すなわち空気供給領域Ｒ３，Ｒ４において、セラミック膜エレメント３ａに係る流路内に押し込まれる。

【0038】

一方、他部の空気Ａ６は、棚状部材１１の原水流入側に流出して速やかに上昇するとともに、原水の流れＷに沿って棚状部材１１に係る流路に向かって流れ込み、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち両側中央領域から両側上領域に流入する。すなわち、図４Ａおよび図５Ａに示すように、棚状部材１１の原水流入側に溢れた空気Ａ６は、棚状部材１１を通過していないことから、セラミック膜エレメント３ａに係る流路に押し込まれることなく上昇する。同時に空気Ａ６は、上昇中に原水の流れＷによって円滑に棚状部材１１に係る流路に進入し、棚板１１ａ〜１１ｇの傾斜に沿って上昇を規制されつつ案内された後、クリアランス空間Ｃ内を上昇する。これによって、空気Ａ６はまず、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち両側中央領域におけるセラミック膜エレメント３ａに係る流路内に押し込まれる。続いて、この両側中央領域で押し込まれずに溢れ出た空気Ａ６が順次セラミック膜エレメント３ａの原水流入面のうち上側領域に向けて拡散しつつ押し込まれる。

【0039】

ここで、棚板１１ａ〜１１ｇは、棚板１１ｈによって棚状部材１１における原水の流れ方向の手前側から廻り込むこととなった空気Ａ６が棚状部材１１に係る流路に流入する際の流入方向に沿うようにセラミック膜エレメント３ａの原水流入面側に向かって鉛直上方向に傾斜している。空気Ａ６は、このような挙動によって、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面の水平方向に沿った両側領域で、鉛直方向に沿った中央領域から比較的上側領域に係る流路内に押し込まれやすくなる。これにより、空気Ａ６は、図４Ｂに示すように、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面における水平方向に沿った両側領域で、鉛直方向に沿った中央領域から上側領域、すなわち空気供給領域Ｒ５〜Ｒ７において、セラミック膜エレメント３ａに係る流路に押し込まれる。

【0040】

以上説明した本発明の一実施形態によれば、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面の直前の流路区間に棚状部材１１を設け、この棚状部材１１に係る流路において、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面側に向かって鉛直上方向に傾斜している棚板１１ａ〜１１ｉを有し、しかも棚状部材１１に係る流路の底部に空気供給口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有しているため、上方に行きやすい、空気供給口１２ａから供給された空気および空気供給口１２ｂ，１２ｃから供給された空気のかなりの部分を下方にとどめ、全体の空気配分を均等にする作用効果を奏することが可能になるので、図５Ｂに示すように、セラミック膜エレメント３ａの原水流入面全体に亘って略均等に空気を押し込むことが可能となる。

【0041】

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

【0042】

上述の一実施形態においては、横置型膜ろ過装置を曝気槽に適用したものであるが、本発明は本実施形態に限定されることはなく、嫌気槽や無酸素槽等の反応槽内の処理水をろ過する場合にも適用できる。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0043】

１ 曝気槽
１ａ 散気部
２ 横置型膜ろ過装置
３ セラミック膜モジュール
３ａ セラミック膜エレメント
３ｂ ケーシング
３ｃ，５ａ フランジ
４ ポンプ
５ 流入管
６ 返送管
１０ 散気装置
１１ 棚状部材
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ 棚板
１２ 空気ポンプ装置
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 空気供給口
１３ アダプタ部材
１３ａ 貫通孔
１００ 膜ろ過システム

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】