特許 6268660 生物処理装置、生物処理方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6268660

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】生物処理装置、生物処理方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20180122BHJP

   B01D 61/22 20060101ALI20180122BHJP

   B01D 63/06 20060101ALI20180122BHJP

   C02F 3/34 20060101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/44 A

   B01D61/22

   B01D63/06

   C02F1/44 F

   C02F3/34 101B

【請求項の数】6

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-98829(P2017-98829)

(22)【出願日】2017年5月18日

【審査請求日】2017年10月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】501370370

【氏名又は名称】三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】尾田 誠人

(72)【発明者】

【氏名】萩本 寿生

(72)【発明者】

【氏名】水谷 洋

【審査官】 菊地 寛

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／１５０４０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開平４−５７２９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５８−１９３７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−７０７０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−２４８６０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ６１／２２

Ｂ０１Ｄ ６３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水に含有される有機物を処理する生物処理水槽と、
ケーシングと、前記ケーシングを前記生物処理水槽から流出する供給水が供給される濃縮側空間と前記供給水から分離される透過水が収容される透過側空間とに区画するとともに、親水性モノマーが共重合された単層構造を有する管状濾過膜と、を有する膜分離装置と、
前記供給水を前記濃縮側空間に供給する加圧ポンプと、
前記透過側空間から前記透過水を吸引する吸引ポンプと、
前記透過側空間の背圧を調整する背圧調整装置と、
前記膜分離装置から排出される濃縮水を前記生物処理水槽に返送する返送ラインと、
前記濃縮側空間と前記透過側空間との膜間差圧を計測する膜間差圧計測装置と、
前記膜間差圧に基づき前記加圧ポンプ、前記吸引ポンプ、及び前記背圧調整装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記膜間差圧が所定値以上に増加した場合、前記背圧調整装置を制御して前記背圧を減少させる背圧調整部と、
前記背圧調整装置の調整範囲の限界に達した場合、前記加圧ポンプと前記吸引ポンプとの少なくとも一方を制御して、前記加圧ポンプの加圧力と前記吸引ポンプの吸引力との少なくとも一方を増加させるとともに、前記背圧調整装置を制御して前記背圧を増加させる設定変更部と、を有する生物処理装置。

【請求項2】

前記設定変更部は、前記加圧ポンプの加圧力を増加させて上限まで制御した後、前記吸引ポンプの吸引力を増加させる制御を行う請求項１に記載の生物処理装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記吸引ポンプの吸引力を増加させて上限まで制御した後、前記管状濾過膜の洗浄を行う洗浄制御部を有する請求項２に記載の生物処理装置。

【請求項4】

前記返送ラインは、前記生物処理水槽と前記膜分離装置との間に前記濃縮水を供給する分岐ラインと、前記分岐ラインの下流側に設けられて前記返送ラインを流れる前記濃縮水の流量を調整する第二流量調整弁と、を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の生物処理装置。

【請求項5】

親水性モノマーが共重合された単層構造を有する管状濾過膜の一方の側である濃縮側空間に生物処理水槽から流出する供給水を加圧供給する加圧工程と、
前記管状濾過膜の他方の側である透過側空間から透過水を吸引する吸引工程と、
前記濃縮側空間から排出される濃縮水を前記生物処理水槽に返送する返送工程と、
前記濃縮側空間と前記透過側空間との膜間差圧が所定値以上に増加した場合、前記透過側空間の背圧を減少させる背圧調整工程と、
前記背圧の調整範囲の限界に達した場合、前記供給水の加圧力と前記透過水の吸引力との少なくとも一方を増加させるとともに、前記背圧を増加させる設定変更工程と、を有する生物処理方法。

【請求項6】

被処理水に含有される有機物を処理する生物処理水槽と、
ケーシングと、前記ケーシングを前記生物処理水槽から流出する供給水が供給される濃縮側空間と前記供給水から分離される透過水が収容される透過側空間とに区画するとともに、親水性モノマーが共重合された単層構造を有する管状濾過膜と、を有する膜分離装置と、
前記供給水を前記濃縮側空間に供給する加圧ポンプと、
前記透過側空間から前記透過水を吸引する吸引ポンプと、
前記透過側空間の背圧を調整する背圧調整装置と、
前記膜分離装置から排出される濃縮水を前記生物処理水槽に返送する返送ラインと、
前記濃縮側空間と前記透過側空間との膜間差圧を計測する膜間差圧計測装置と、を備える生物処理装置の制御装置のコンピュータに、
前記膜間差圧が所定値以上に増加した場合、前記背圧調整装置を制御して前記背圧を減少させ、
前記背圧調整装置の調整範囲の限界に達した場合、前記加圧ポンプと前記吸引ポンプとの少なくとも一方を制御して、前記加圧ポンプの加圧力と前記吸引ポンプの吸引力との少なくとも一方を増加させるとともに、前記背圧調整装置を制御して前記背圧を増加させる、ためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生物処理装置、生物処理方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

し尿などの有機性廃水を処理する場合、固液の分離にＭＦ（精密濾過）、ＵＦ（限外濾過）などの膜分離を用いることが主流となっている。
膜分離装置としては、ケーシングと、ケーシング内に収容された複数の管状濾過膜（中空糸膜）と、を備え、管状濾過膜の内側に供給水を循環させながら濾過する方式の装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような膜分離装置を備えて有機性廃水の生物処理を行う生物処理装置においては、管状濾過膜を透過した透過水は吸引ポンプによって吸引されて、例えば、貯留槽に貯留されて適宜利用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−０５２３３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、管状濾過膜を用いた膜分離装置では、濾過を継続して行うことにより、膜表面に微粒子が付着するファウリングが進行する。従来の生物処理装置では、ファウリングの進行により透過水の流量が減少するため、安定して透過水の流量を確保することが困難であるという課題がある。

【0005】

この発明は、管状濾過膜にファウリングが進行した場合においても、安定して透過水の流量を確保することができる生物処理装置、生物処理方法、及びプログラム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】

【0006】

本発明の第一の態様によれば、生物処理装置は、被処理水に含有される有機物を処理する生物処理水槽と、ケーシングと、前記ケーシングを前記生物処理水槽から流出する供給水が供給される濃縮側空間と前記供給水から分離される透過水が収容される透過側空間とに区画するとともに、親水性モノマーが共重合された単層構造を有する管状濾過膜と、を有する膜分離装置と、前記供給水を前記濃縮側空間に供給する加圧ポンプと、前記透過側空間から前記透過水を吸引する吸引ポンプと、前記透過側空間の背圧を調整する背圧調整装置と、前記膜分離装置から排出される濃縮水を前記生物処理水槽に返送する返送ラインと、前記濃縮側空間と前記透過側空間との膜間差圧を計測する膜間差圧計測装置と、前記膜間差圧に基づき前記加圧ポンプ、前記吸引ポンプ、及び前記背圧調整装置を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記膜間差圧が所定値以上に増加した場合、前記背圧調整装置を制御して前記背圧を減少させる背圧調整部と、前記背圧調整装置の調整範囲の限界に達した場合、前記加圧ポンプと前記吸引ポンプとの少なくとも一方を制御して、前記加圧ポンプの加圧力と前記吸引ポンプの吸引力との少なくとも一方を増加させるとともに、前記背圧調整装置を制御して前記背圧を増加させる設定変更部と、を有する。

【0007】

このような構成によれば、膜間差圧に基づいて管状濾過膜の背圧を減少させることによって、ファウリングにより膜間差圧が上昇した場合においても背圧調整装置の可動範囲を使って透過水の流量を調整することができる。
また、背圧調整装置の可動範囲の上限に達した場合、加圧力と吸引力との少なくとも一方を増加させるとともに、背圧を増加させることによって、再び背圧調整装置の可動範囲を使って透過水の流量を調整することができる。
また、管状濾過膜が親水性を有することで、濃縮側空間に供給される供給水の膜面流速が低く、供給水の圧力が低圧である場合においても透過水の取水が可能となる。

【0008】

上記生物処理装置において、前記設定変更部は、前記加圧ポンプの加圧力を増加させて上限まで制御した後、前記吸引ポンプの吸引力を増加させる制御を行ってよい。

【0009】

このような構成によれば、加圧ポンプの加圧力を増加させて膜面流速が上がることにより、管状濾過膜の洗浄効果を生じさせることができる。

【0010】

上記生物処理装置において、前記制御装置は、前記吸引ポンプの吸引力を増加させて上限まで制御した後、前記管状濾過膜の洗浄を行う洗浄制御部を有してよい。

【0011】

このような構成によれば、管状濾過膜の洗浄を行うことによって、再度、加圧力及び吸引力を減少させることができる。また、加圧力と吸引力の両方を上限まで制御した後に洗浄を行うことによって、洗浄回数を低減することができる。

【0012】

上記生物処理装置において、前記返送ラインは、前記生物処理水槽と前記膜分離装置との間に前記濃縮水を供給する分岐ラインと、前記分岐ラインの下流側に設けられて前記返送ラインを流れる前記濃縮水の流量を調整する第二流量調整弁と、を有してよい。

【0013】

このような構成によれば、生物処理水槽に導入される濃縮水の流量を調整することができる。

【0014】

本発明の第二の態様によれば、生物処理方法は、親水性モノマーが共重合された単層構造を有する管状濾過膜の一方の側である濃縮側空間に生物処理水槽から流出する供給水を加圧供給する加圧工程と、前記管状濾過膜の他方の側である透過側空間から前記透過水を吸引する吸引工程と、前記濃縮側空間から排出される濃縮水を前記生物処理水槽に返送する返送工程と、前記濃縮側空間と前記透過側空間との膜間差圧が所定値以上に増加した場合、前記透過側空間の背圧を減少させる背圧調整工程と、前記背圧の調整範囲の限界に達した場合、前記供給水の加圧力と前記透過水の吸引力との少なくとも一方を増加させるとともに、前記背圧を増加させる設定変更工程と、を有する。

【0015】

本発明の第三の態様によれば、プログラムは、被処理水に含有される有機物を処理する生物処理水槽と、ケーシングと、前記ケーシングを前記生物処理水槽から流出する供給水が供給される濃縮側空間と前記供給水から分離される透過水が収容される透過側空間とに区画するとともに、親水性モノマーが共重合された単層構造を有する管状濾過膜と、を有する膜分離装置と、前記供給水を前記濃縮側空間に供給する加圧ポンプと、前記透過側空間から前記透過水を吸引する吸引ポンプと、前記透過側空間の背圧を調整する背圧調整装置と、前記膜分離装置から排出される濃縮水を前記生物処理水槽に返送する返送ラインと、前記濃縮側空間と前記透過側空間との膜間差圧を計測する膜間差圧計測装置と、を備える生物処理装置の制御装置のコンピュータに、前記膜間差圧が所定値以上に増加した場合、前記背圧調整装置を制御して前記背圧を減少させ、前記背圧調整装置の調整範囲の限界に達した場合、前記加圧ポンプと前記吸引ポンプとの少なくとも一方を制御して、前記加圧ポンプの加圧力と前記吸引ポンプの吸引力との少なくとも一方を増加させるとともに、前記背圧調整装置を制御して前記背圧を増加させる、ためのプログラムである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、膜間差圧に基づいて管状濾過膜の背圧を減少させることによって、ファウリングにより膜間差圧が上昇した場合においても背圧調整装置の可動範囲を使って透過水の流量を調整することができる。
また、背圧調整装置の可動範囲の上限に達した場合、加圧力と吸引力との少なくとも一方を増加させるとともに、背圧を増加させることによって、再び背圧調整装置の可動範囲を使って透過水の流量を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第一実施形態の生物処理装置の概略構成図である。

【図2】本発明の第一実施形態の膜分離装置の概略断面図である。

【図3】本発明の第一実施形態の生物処理方法の制御Ｉを説明するフローチャートである。

【図4】本発明の第一実施形態の生物処理方法の制御ＩＩを説明するフローチャートである。

【図5】本発明の第一実施形態の生物処理方法の制御ＩＩＩを説明するフローチャートである。

【図6】本発明の第一実施形態の変形例の膜分離装置の概略断面図である。

【図7】本発明の第二実施形態の膜分離装置の概略斜視図である。

【図8】本発明の第二実施形態の膜分離装置の概略断面図である。

【図9】本発明の第二実施形態の補強部材の斜視図である。

【図10】本発明の第二実施形態の補強部材を補強部材の軸線方向から見た側面図である。

【図11】本発明の第三実施形態の補強部材の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態の生物処理装置、生物処理方法、及びプログラムについて図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の生物処理装置１００は、被処理水Ｗ１（し尿、浄化槽汚泥を含む有機性廃水）に含まれる有機物を処理する生物処理水槽１１と、生物処理水槽１１から流出する供給水Ｗ２が収容される原水槽１２と、原水槽１２から供給される供給水Ｗ３を透過水ＰＷと濃縮水Ｗ４とに分離する膜分離装置１と、透過水ＰＷの流量（流路抵抗）を調整する第一流量調整弁２３（背圧調整装置）と、透過水ＰＷを貯留する貯留槽２０と、濃縮水Ｗ４を生物処理水槽１１に返送する返送ライン１９と、制御装置１３と、を備えている。

【0019】

制御装置１３は、生物処理装置１００の各部を制御して各種機能を実行する。制御装置１３は、例えば生物処理装置１００が備えるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置）が、記憶部からプログラムを読み出して実行することで構成される。

【0020】

図２に示すように、膜分離装置１は、ケーシング２と、ケーシング２を管状濾過膜３の一方の側である濃縮側空間Ｓと管状濾過膜３の他方の側である透過側空間Ｐとに区画する管状濾過膜３と、を有している。濃縮側空間Ｓには供給水Ｗ３が供給され、透過側空間Ｐには、供給水Ｗ３から分離される透過水ＰＷが収容される。
膜分離装置１は、複数の管状濾過膜３の内側に供給水Ｗ３を循環させながら濾過する方式を用い、供給水Ｗ３から透過水ＰＷを取り出す装置である。

【0021】

図１に示すように、生物処理装置１００は、原水槽１２から供給される供給水Ｗ３（生物処理水槽１１から流出する供給水Ｗ２）を加圧して膜分離装置１の濃縮側空間Ｓに供給する加圧ポンプ２１と、膜分離装置１の透過側空間Ｐを吸引する吸引ポンプ２２と、を有している。

【0022】

加圧ポンプ２１は、回転数制御により加圧力を変更して、膜面流速（管状濾過膜３の内側を供給水Ｗ３が流れる速度）を変更する機能を有している。本実施形態の加圧ポンプ２１の可動範囲は、膜面流速で換算すると０．１５ｍ／ｓから０．６０ｍ／ｓである。この可動範囲を外れて加圧ポンプ２１を稼働させることは、本実施形態の管状濾過膜３の仕様に対して好ましくない。

【0023】

吸引ポンプ２２は、回転数制御により透過側空間Ｐからの吸引力を変更する機能を有している。本実施形態の吸引ポンプ２２の下限周波数は６Ｈｚであり、上限周波数は６０Ｈｚである。これにより、吸引ポンプ２２は、透過側空間Ｐの圧力を任意に変更することができる。

【0024】

生物処理水槽１１は、例えば、硝化菌と脱窒菌の作用により液中のＢＯＤ、窒素化合物等を分解除去する。生物処理水槽１１には、第一ライン１５を介して被処理水Ｗ１が供給される。生物処理水槽１１と原水槽１２とは第二ライン１６によって接続されている。

【0025】

原水槽１２と膜分離装置１とは供給ライン１７を介して接続されている。加圧ポンプ２１は、供給ライン１７に設けられている。原水槽１２から排出される供給水Ｗ３は、加圧ポンプ２１によって加圧されながら、膜分離装置１の濃縮側空間Ｓに供給される。
供給ライン１７には、供給ライン１７を流れる供給水Ｗ３の流量を計測する第一流量計２５と、供給ライン１７を流れる供給水Ｗ３の圧力を計測する第一圧力計２６と、が設けられている。

【0026】

膜分離装置１から分離される透過水ＰＷは、透過水ライン１８に導入される。透過水ライン１８は、貯留槽２０に接続されている。第一流量調整弁２３及び吸引ポンプ２２は、透過水ライン１８に設けられている。本実施形態の第一流量調整弁２３は、吸引ポンプ２２の下流側に設けられているがこれに限ることはない。第一流量調整弁２３を吸引ポンプ２２の上流側に設けてもよい。

【0027】

第一流量調整弁２３は、透過水ライン１８を流れる透過水ＰＷの流路抵抗を調整して管状濾過膜３の透過側空間Ｐの背圧を調整する背圧調整装置として機能する。例えば、第一流量調整弁２３の開度を２０％とすることで、透過側空間Ｐの背圧は大きくなり、第一流量調整弁２３の開度を１００％とすることで、透過側空間Ｐの背圧は小さくなる。第一流量調整弁２３の開度を小さくする方向に制御することにより、透過側空間Ｐの背圧を増加させることができる。第一流量調整弁２３の開度を大きくする方向に制御することにより、透過側空間Ｐの背圧を減少させることができる。

【0028】

透過水ライン１８には、透過水ライン１８を流れる透過水ＰＷの流量を計測する第二流量計２７と、透過水ライン１８を流れる透過水ＰＷの圧力を計測する第二圧力計２８と、が設けられている。

【0029】

透過水ＰＷが分離されて膜分離装置１から排出される濃縮水Ｗ４は、余剰汚泥を除く全量が返送ライン１９に導入されて、少なくとも一部が生物処理水槽１１に返送される。生物処理水槽１１から流出した供給水Ｗ２は、原水槽１２、膜分離装置１を介して、生物処理水槽１１に戻る。即ち、生物処理水槽１１から流出した供給水Ｗ２は、生物処理装置１００を構成するラインを循環する。

【0030】

返送ライン１９には、サイホンブレーカー４０が設けられている。サイホンブレーカー４０は、枝管４１と、弁４２とを有している。
返送ライン１９上であって、膜分離装置１とサイホンブレーカー４０との間には、返送ライン１９を流れる濃縮水Ｗ４の圧力を測定する第三圧力計４４が設けられている。

【0031】

返送ライン１９は、返送ライン１９の途中から分岐して原水槽１２に濃縮水Ｗ４を供給する分岐ライン４５を有している。なお、原水槽１２は必ずしも設ける必要はない。原水槽１２を設けない場合は、分岐ライン４５は、生物処理水槽１１と加圧ポンプ２１との間のラインに接続される。

【0032】

返送ライン１９上であって、分岐ライン４５の分岐点Ｄよりも下流側には、生物処理水槽１１に供給される濃縮水Ｗ４の流量を調整する第二流量調整弁２４、及び生物処理水槽１１に供給される濃縮水Ｗ４の流量を計測する第三流量計４３が設けられている。第三流量計４３は、第二流量調整弁２４の下流側（第二流量調整弁２４と生物処理水槽１１の間）に設けられている。

【0033】

圧力計２６，２８，４４、及び流量計２５，２７，４３は制御装置１３と電気信号ケーブルを介して接続されている。
第一圧力計２６と第二圧力計２８と第三圧力計４４とは、膜分離装置１の膜間差圧を計測する膜間差圧計測装置１４として機能する。制御装置１３は、第一圧力計２６によって計測される供給水Ｗ３の圧力と、第二圧力計２８によって計測される透過水ＰＷの圧力と、第三圧力計４４によって計測される濃縮水Ｗ４の圧力とから、膜分離装置１の膜間差圧を算出する。

【0034】

生物処理装置１００は、膜分離装置１の管状濾過膜３の洗浄を行う洗浄装置２９を有している。洗浄装置２９は、物理洗浄によって洗浄を行う装置であってもよいし、薬品洗浄によって洗浄を行う装置であってもよいし、これら両方によって洗浄を行う装置であってもよい。
物理洗浄は、例えば、逆圧洗浄、スクラビング、フラッシング、ボール洗浄などの物理的な方法で洗浄を行う洗浄方式である。薬品洗浄は、酸、アルカリ、酸化剤、洗剤などを用いて洗浄を行う洗浄方式である。

【0035】

制御装置１３は、透過水ＰＷの流量、膜間差圧、被処理水Ｗ１の流量などに基づいて加圧ポンプ２１、吸引ポンプ２２、第一流量調整弁２３、第二流量調整弁２４、及び洗浄装置２９などを制御する。制御装置１３は、透過水ＰＷの流量と膜間差圧に基づいて第一流量調整弁２３（背圧調整装置）を制御する背圧調整部１３ａと、例えば、第一流量調整弁２３の可動範囲が限界に達したときに、加圧ポンプ２１などの設定変更を行う設定変更部１３ｂと、洗浄装置２９を制御する洗浄制御部１３ｃと、を有している。

【0036】

また、制御装置１３は、生物処理水槽１１に導入される濃縮水Ｗ４の流量を調整する機能を有している。制御装置１３は、第三流量計４３によって測定される濃縮水Ｗ４の流量が所定値を超えた場合に、生物処理水槽１１に導入される濃縮水Ｗ４の流量が所定値以下になるように、第二流量調整弁２４を制御する。これにより、一部の濃縮水Ｗ４は、分岐ライン４５に導入される。

【0037】

次に、膜分離装置１の詳細について説明する。
図２に示すように、ケーシング２は、ケーシング本体４と、ケーシング本体４の下方に形成された供給水導入口７と、ケーシング本体４の上方に形成された濃縮水排出口８と、ケーシング本体４に形成された透過水排出口９と、を有している。

【0038】

ケーシング本体４は、円筒形状の円筒部４ａと、円筒部４ａの上端を閉鎖する第一円錐部５と、円筒部４ａの下端を閉鎖する第二円錐部６と、を有している。第一円錐部５は、上方に向かうに従って漸次縮径するテーパ状をなしている。第二円錐部６は、下方に向かうに従って漸次縮径するテーパ状をなしている。
本実施形態の膜分離装置１は下方から管状濾過膜３に導入された供給水Ｗ３が、管状濾過膜３内を上方に向かって流れる構成とされている。

【0039】

膜分離装置１は、ケーシング２の内部を三つの空間に分割する第一隔壁３０と第二隔壁３１と、を備えている。第一隔壁３０と第二隔壁３１とには、複数の挿通孔３２が形成されている。挿通孔３２は、第一隔壁３０及び第二隔壁３１の板厚方向に貫通する孔である。挿通孔３２の内径は、管状濾過膜３の外径よりもやや大きい。
複数の管状濾過膜３は、ケーシング２の内部において軸線Ａ方向（本実施形態では鉛直方向）に延在して、一端が第一隔壁３０に連結され、他端が第二隔壁３１に連結されている。

【0040】

第一隔壁３０は、板形状をなす部材であり、ケーシング２の延在方向の上方（第一円錐部５の側）に固定されている。ケーシング本体４と、第一隔壁３０と、第一円錐部５とによって囲まれる空間は、第一ヘッダ空間Ｓ１である。第一ヘッダ空間Ｓ１は、ケーシング２の内部空間における第一隔壁３０よりも上方の空間である。
第二隔壁３１は、板形状をなす部材であり、ケーシング２の延在方向の下方（第二円錐部６の側）に固定されている。ケーシング本体４と、第二隔壁３１と、第二円錐部６とによって囲まれる空間は、第二ヘッダ空間Ｓ２である。第二ヘッダ空間Ｓ２は、ケーシング２の内部空間における第二隔壁３１よりも下方の空間である。

【0041】

ケーシング本体４と、第一隔壁３０と、第二隔壁３１とによって囲まれ、かつ、管状濾過膜３の外周側の空間は、透過側空間Ｐである。複数の管状濾過膜３から取り出された透過水ＰＷは、透過側空間Ｐに排出された後、透過水排出口９を介して透過水ライン１８に導入される。

【0042】

供給水導入口７は、ケーシング２の外部と第二ヘッダ空間Ｓ２とを連通させる開口である。供給水導入口７は、ケーシング本体４の第二円錐部６に形成されている。
濃縮水排出口８は、ケーシング２の外部と第一ヘッダ空間Ｓ１とを連通させる開口である。濃縮水排出口８は、ケーシング本体４の第一円錐部５に形成されている。

【0043】

透過水排出口９は、ケーシング２の外部と透過側空間Ｐとを連通させる開口である。透過水排出口９は、ケーシング本体４の円筒部４ａの上部に設けられている。

【0044】

濃縮側空間Ｓは、供給水Ｗ３が導入される空間であり、第一ヘッダ空間Ｓ１、管状濾過膜３の内周側の空間である濾過膜内空間Ｓ３、及び第二ヘッダ空間Ｓ２である。
透過側空間Ｐは、供給水Ｗ３から分離された透過水ＰＷが収容される空間である。

【0045】

各々の管状濾過膜３の一端は、第一隔壁３０の挿通孔３２に挿通された上で、挿通孔３２の内周面に固定されている。挿通孔３２の内周面と管状濾過膜３の外周面との間は、シール材（図示せず）によってシールされている。シール材としては、エポキシ樹脂やウレタン樹脂など、初期に粘性を持ち、経時的に硬化する材料が好ましい。
各々の管状濾過膜３の他端は、管状濾過膜３の一端と同様の方法で第二隔壁３１の挿通孔３２に固定されている。

【0046】

管状濾過膜３は、円筒形状をなし、単一主要構成素材に親水性モノマーが共重合された単層構造の高分子濾過膜を有している。
即ち、高分子濾過膜は、主要材料が一種類の素材によって形成されている。主要材料が一種類の素材によって形成されているということは、高分子濾過膜を形成する素材（例えば、樹脂）において、一種類の樹脂が５０質量％以上を占めていることを意味する。
また、主要材料が一種類の素材によって形成されているということは、その一種類の素材の性質が構成素材の性質を支配していることを意味する。具体的には、一種類の樹脂が５０質量％−９９質量％を有する素材を意味する。但し、この膜を支持する支持体がある場合、当該支持体は上記高分子膜と同一の材質でも異なる材質でも良い。

【0047】

高分子濾過膜を構成する主要材料としては、塩化ビニル系樹脂、ポリスルホン（ＰＳ）系、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）系、ポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ポリエーテルスルフォン系、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系、ポリイミド（ＰＩ）系などの高分子材料を用いることができる。

【0048】

管状濾過膜３を構成する主要材料としては、特に塩化ビニル系樹脂が好ましい。塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニル単独重合体（塩化ビニルホモポリマー）、塩化ビニルモノマーと共重合可能な不飽和結合を有するモノマーと塩化ビニルモノマーとの共重合体、重合体に塩化ビニルモノマーをグラフト共重合したグラフト共重合体、これらの塩化ビニルモノマー単位が塩素化されたものからなる（共）重合体などが挙げられる。

【0049】

親水性モノマーとしては、例えば、
（１）アミノ基、アンモニウム基、ピリジル基、イミノ基、ベタイン構造などのカチオン性基含有ビニルモノマー及び／又はその塩、
（２）水酸基、アミド基、エステル構造、エーテル構造などの親水性の非イオン性基含有ビニルモノマー、
（３）カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などのアニオン性基含有ビニルモノマー及び／又はその塩、
（４）その他のモノマー等が挙げられる。

【0050】

管状濾過膜３の管径は、供給水Ｗ３の性状等によって適宜選択することができ、例えば供給水Ｗ３について粗繊維量αが２００ｍｇ／リットル以下の場合は、管状濾過膜３の内径を５ｍｍ以下、粗繊維量αが２００ｍｇ／リットルより大きく５００ｍｇ／リットルより小さい場合は、管状濾過膜３の内径を５ｍｍ−１０ｍｍ、粗繊維量αが５００ｍｇ／リットル以上の場合は、管状濾過膜３の内径を１０ｍｍ以上とすることができる。管径を選択する事によって、粗繊維分による管状濾過膜３の閉塞を抑制することができる。

【0051】

次に、本実施形態の生物処理装置１００の作用について説明する。
し尿などの被処理水Ｗ１は、図示しない前処理設備にて前処理が施された後、第一ライン１５を介して生物処理水槽１１に送られる。被処理水Ｗ１は、生物処理水槽１１において処理される。具体的には被処理水Ｗ１に含まれる有機性物質が微生物によって分解される。
次いで、生物処理水槽１１から流出した供給水Ｗ２は、原水槽１２に貯留された後、加圧ポンプ２１を介して膜分離装置１に供給される。膜分離装置１に供給された供給水Ｗ３は、膜分離装置１の管状濾過膜３内に送り込まれる。加圧ポンプ２１は、後述のように制御装置１３により運転の制御がなされる。

【0052】

一方、膜分離装置１のケーシング２内における透過側空間Ｐは吸引ポンプ２２の作動により、負圧となる。吸引ポンプ２２は、透過水排出口９を通して管状濾過膜３を流れる供給水Ｗ３の流れに対して略直交する方向に吸引する。吸引ポンプ２２は、後述のように制御装置１３により運転の制御がなされる。管状濾過膜３から透過された透過水ＰＷは、透過水排出口９及び透過水ライン１８を介して貯留槽２０に貯留される。

【0053】

膜分離装置１から排出された濃縮水Ｗ４（返送汚泥）は、余剰汚泥を除く全量が返送ライン１９に導入される。濃縮水Ｗ４の少なくとも一部は、生物処理水槽１１に返送されて、再度、処理が行われる。

【0054】

次に、加圧ポンプ２１、吸引ポンプ２２、及び第一流量調整弁２３の詳細な制御方法である本実施形態の生物処理装置１００の制御方法（生物処理方法）について説明する。本実施形態の生物処理装置１００の制御装置１３は、以下の制御Ｉ、制御ＩＩ、及び制御ＩＩＩを順に実行することによって、生物処理装置１００の制御、特に透過水ＰＷの流量の制御を行う。

【0055】

本実施形態の膜分離装置１は、親水性モノマーが共重合された単層構造を有する管状濾過膜３を有しており、親水機能を有する材料特性から低流量（膜面流速：０．１５ｍ／ｓ〜０．６０ｍ／ｓ）、低圧（供給水Ｗ３の圧力：０．１ＭＰａ以下）での透過水ＰＷの取水が可能である。生物処理装置１００の制御装置１３は、この特性を生かしつつ、管状濾過膜３のファウリングの進行を考慮した制御を行う。

【0056】

〔制御Ｉ〕
図３に示すように、本実施形態の生物処理装置１００を用いる生物処理方法の制御Ｉは透過水ＰＷの流量を調整するため、運転工程Ｓ１１と、膜間差圧判定工程Ｓ１２と、背圧調整工程Ｓ１３と、調整範囲判定工程Ｓ１４と、を有している。

【0057】

運転工程Ｓ１１は、運転条件の設定を行って加圧ポンプ２１、吸引ポンプ２２、及び第一流量調整弁２３の制御を行う工程である。運転工程Ｓ１１は、加圧ポンプ２１を制御して膜分離装置１に供給水を加圧供給する加圧工程Ｓ１１ａと、吸引ポンプ２２を制御して膜分離装置１の透過側空間Ｐから透過水ＰＷを吸引する吸引工程Ｓ１１ｂと、第一流量調整弁２３の開度を２０％に設定する開度設定工程Ｓ１１ｃと、濃縮水Ｗ４を生物処理水槽１１に返送する返送工程Ｓ１１ｄと、を有している。

【0058】

運転条件は、生物処理装置１００の仕様などに基づいて適宜決定することができる。
加圧工程Ｓ１１ａでは、制御装置１３は、第一流量計２５から受信した供給水Ｗ３の流量の値に基づき、膜面流速が０．１５ｍ／ｓとなるように加圧ポンプ２１を制御する。
吸引工程Ｓ１１ｂでは、制御装置１３は、吸引ポンプ２２が６Ｈｚから２０Ｈｚの低周波数域で稼働するように吸引ポンプ２２を制御する。開度設定工程Ｓ１１ｃでは、制御装置１３は、開度が２０％となるように、第一流量調整弁２３を制御する。また、これらの制御により、濃縮水Ｗ４が返送ライン１９を介して生物処理水槽１１に返送される（返送工程Ｓ１１ｄ）。

【0059】

以上の設定により、供給水Ｗ３が低流量となり、透過水ＰＷが低圧力で吸引される。また、第一流量調整弁２３の開度を小さくすることによって、ＦＬＵＸ（透過水ＰＷの流出量）が計画値を満足する範囲に制御される。

【0060】

膜間差圧判定工程Ｓ１２は、膜分離装置１の膜間差圧が第一の所定値以上か否かを判定する工程である。膜間差圧判定工程Ｓ１２では、制御装置１３は、膜間差圧計測装置１４（第一圧力計２６、第二圧力計２８、第三圧力計４４）によって計測された膜間差圧が第一の所定値以上に達したか否かを判定する。即ち、制御装置１３は、透過水ＰＷの流量計画値を満足するため、管状濾過膜３におけるファウリングの進行に伴い膜間差圧が上昇しているか否かを判定する。
この判定の結果、膜間差圧が第一の所定値より小さいと判定された場合（Ｓ１２でＮｏ）加圧、吸引を続行する。即ち、ファウリングの進行が許容範囲内と判定された場合は、運転条件を変化させることなく、運転を継続する。

【0061】

また、膜間差圧が所定値以上であると判定された場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、背圧調整工程Ｓ１３を実行する。背圧調整工程Ｓ１３では、制御装置１３の背圧調整部１３ａは、第一流量調整弁２３を徐々に開けて、透過側空間Ｐの背圧を減少させる。即ち、第一流量調整弁２３の開度を大きくすることで、透過水ＰＷの流量の確保を行う。

【0062】

調整範囲判定工程Ｓ１４は、透過水ＰＷの流量計画値を満足するため、第一流量調整弁２３（背圧調整装置）の調整範囲が限界（１００％）に達したか否かを判定する工程である。調整範囲判定工程Ｓ１４では、制御装置１３は、背圧調整装置として機能する第一流量調整弁２３の調整範囲（可動範囲）が上限（開度１００％）に達したか否かを判定する。この判定の結果、第一流量調整弁２３の調整範囲が限界に達していないと判定された場合（Ｓ１４でＮｏ）、第一流量調整弁２３を徐々に開け続ける制御を行う。
一方、第一流量調整弁２３の調整範囲が限界に達したと判定された場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、それ以上の透過水ＰＷの流量の増加は見込めないため、制御ＩＩに進む。

【0063】

〔制御ＩＩ〕
図４に示すように、生物処理方法の制御ＩＩは、透過水ＰＷの流量計画値を満足するため、第一設定変更工程Ｓ２１と、第一膜間差圧判定工程Ｓ２２と、第一背圧調整工程Ｓ２３と、第一調整範囲判定工程Ｓ２４と、第二設定変更工程Ｓ２５と、第二膜間差圧判定工程Ｓ２６と、第二背圧調整工程Ｓ２７と、第二調整範囲判定工程Ｓ２８と、を有している。

【0064】

第一設定変更工程Ｓ２１は、制御Ｉの調整範囲判定工程Ｓ１４において、第一流量調整弁２３の調整範囲が限界に達した場合に運転条件の設定変更を行う工程である。第一設定変更工程Ｓ２１では、制御装置１３は、膜面流速が０．３０ｍ／ｓとなるように加圧ポンプ２１の設定変更を行う。即ち、加圧ポンプ２１の加圧力を増加させる。吸引ポンプ２２の設定変更は行われない。

【0065】

加圧ポンプ２１の加圧力が増加されることにより、膜面流速、及び供給水Ｗ３の流量が増加し、膜表面の洗浄効果が大きくなる。また、供給水Ｗ３の圧力の増加により、透過水ＰＷの流量が増加する。
制御装置１３は、開度が初期設定の値である２０％となるように、第一流量調整弁２３を制御する。これにより、透過水ＰＷの流出量が計画値を満足する範囲に制御される。

【0066】

第一膜間差圧判定工程Ｓ２２では、制御装置１３は、膜間差圧計測装置１４によって計測された膜間差圧が第二の所定値（第一の所定値より高い膜間差圧以上に達したか否かを判定する。
この判定の結果、膜間差圧が第二の所定値より小さいと判定された場合（Ｓ２２でＮｏ）加圧、吸引を続行する。

【0067】

また、膜間差圧が第二の所定値以上であると判定された場合（Ｓ２２でＹｅｓ）、第一背圧調整工程Ｓ２３を実行する。制御装置１３の背圧調整部１３ａは、第一流量調整弁２３を徐々に開けて、透過側空間Ｐの背圧を減少させる。

【0068】

第一調整範囲判定工程Ｓ２４では、制御装置１３は、第一流量調整弁２３の調整範囲が限界（１００％）に達したか否かを判定する。この判定の結果、第一流量調整弁２３の調整範囲が限界に達していないと判定された場合、第一流量調整弁２３を徐々に開け続ける制御を行う。
一方、第一流量調整弁２３の調整範囲が限界に達したと判定された場合、それ以上の透過水ＰＷの流量の増加は見込めないため、加圧ポンプ２１の設定変更を行う。

【0069】

第二設定変更工程Ｓ２５は、第一流量調整弁２３の調整範囲が限界に達した場合に再度運転条件の設定変更を行う工程である。第二設定変更工程Ｓ２５では、制御装置１３は、膜面流速０．６０ｍ／ｓとなるように加圧ポンプ２１の設定変更を行う。即ち、制御装置１３は、加圧ポンプ２１により供給される供給水Ｗ３が大流量となるように設定変更を行う。
また、制御装置１３は、開度が初期設定の値である２０％となるように、第一流量調整弁２３を制御する。これにより、透過水ＰＷの流出量が計画値を満足する範囲に制御される。

【0070】

以下、第一膜間差圧判定工程Ｓ２２、第一背圧調整工程Ｓ２３、及び第一調整範囲判定工程Ｓ２４と同様に、第二膜間差圧判定工程Ｓ２６、第二背圧調整工程Ｓ２７、及び第二調整範囲判定工程Ｓ２８を実行する。
第二調整範囲判定工程Ｓ２８で、第一流量調整弁２３の調整範囲が限界に達したと判定された場合、それ以上の透過水ＰＷの流量の増加は見込めないため、制御ＩＩＩに進む。

【0071】

また、特に、制御ＩＩにおいては、供給水Ｗ３の増加に伴い濃縮水Ｗ４が増加するため、制御装置１３は、第三流量計４３によって計測された濃縮水Ｗ４の流量に基づいて第二流量調整弁２４を制御する。これにより、生物処理水槽１１に導入される濃縮水Ｗ４の流量が調整される。

【0072】

〔制御ＩＩＩ〕
図５に示すように、生物処理方法の制御ＩＩＩは、透過水ＰＷの流量計画値を満足させるため、設定変更工程Ｓ３１と、膜間差圧判定工程Ｓ３２と、背圧調整工程Ｓ３３と、調整範囲判定工程Ｓ３４と、洗浄工程Ｓ３５と、を有している。

【0073】

設定変更工程Ｓ３１は、制御ＩＩの第二調整範囲判定工程Ｓ２８において、第一流量調整弁２３の調整範囲が限界に達した場合に運転条件の設定変更を行う工程である。
設定変更工程Ｓ３１では、制御装置１３は、吸引ポンプ２２が２０Ｈｚから４０Ｈｚで稼働するように吸引ポンプ２２の設定変更を行う。加圧ポンプ２１の設定変更は行われない。吸引ポンプ２２による吸引力の増加により、透過水ＰＷの流量が増加する。
制御装置１３は、開度が初期設定の値である２０％となるように、第一流量調整弁２３を制御する。これにより、透過水ＰＷの流出量が計画値を満足する範囲に制御される。

【0074】

膜間差圧判定工程Ｓ３２では、制御装置１３は、膜間差圧計測装置１４によって計測された膜間差圧が第三の所定値（第二の所定値より高い膜間差圧）以上に達したか否かを判定する。
この判定の結果、膜間差圧が第三の所定値より小さいと判定された場合（Ｓ３２でＮｏ）加圧、吸引を続行する。

【0075】

また、膜間差圧が第三の所定値以上であると判定された場合（Ｓ３２でＹｅｓ）、制御装置１３は、背圧調整工程Ｓ３３を実行する。背圧調整工程Ｓ３３は、膜間差圧が第三の所定値以上に増加した場合に透過側空間Ｐの背圧を減少させるとともに、吸引ポンプ２２の吸引力を増加させる工程である。
背圧調整工程Ｓ３３は、第一流量調整弁を調整する工程Ｓ３３ａと、吸引ポンプを調整する工程Ｓ３３ｂと、を有している。
第一流量調整弁を調整する工程Ｓ３３ａでは、制御装置１３の背圧調整部１３ａは、第一流量調整弁２３を徐々に開けて、透過側空間Ｐの背圧を減少させる。吸引ポンプを調整する工程Ｓ３３ｂでは、制御装置１３は、吸引ポンプ２２の吸引力を徐々に増加させる。即ち、制御装置１３は、吸引ポンプ２２の周波数を４０Ｈｚから徐々に増加させる。

【0076】

調整範囲判定工程Ｓ３４は、吸引ポンプ２２が最大周波数に達するとともに第一流量調整弁２３の調整範囲が限界に達したか否かを判定する工程である。
調整範囲判定工程Ｓ３４では、制御装置１３は、第一流量調整弁２３の調整範囲及び吸引ポンプ２２の調整範囲が限界に達したか否かを判定する。この判定の結果、調整範囲の限界に達していないと判定された場合、第一流量調整弁２３を徐々に開けるとともに吸引ポンプ２２の吸引力を増加させ続ける制御を行う。

【0077】

一方、第一流量調整弁２３及び吸引ポンプ２２の調整範囲が限界に達したと判定された場合、それ以上の透過水ＰＷの流量の増加は見込めないため、管状濾過膜３の洗浄を行う。
洗浄工程Ｓ３５では、制御装置１３の洗浄制御部１３ｃは、洗浄装置２９を制御して管状濾過膜３の洗浄を行う。
洗浄工程Ｓ３５後は、制御装置１３により膜間差圧が回復したと判定された場合は、制御Ｉに戻る。

【0078】

上記実施形態によれば、膜間差圧に基づいて管状濾過膜３の背圧を減少させることによって、ファウリングにより膜間差圧が上昇した場合においても第一流量調整弁２３（背圧調整装置）の可動範囲を使って透過水ＰＷの流量を調整することができる。
また、第一流量調整弁２３の調整範囲の限界に達した場合、加圧力を増加させるとともに、背圧を増加させる（第一流量調整弁２３を閉じる）ことによって、再び第一流量調整弁２３の可動範囲を使って透過水ＰＷの流量を調整することができる。
また、管状濾過膜３が親水性を有することで、濃縮側空間Ｓに供給される供給水Ｗ３の膜面流速が低く、供給水Ｗ３の圧力が低圧である場合においても透過水ＰＷの取水が可能となる。

【0079】

また、加圧ポンプ２１と吸引ポンプ２２を併用して制御を行うことによって、生物処理水槽１１へ返送する濃縮水Ｗ４の汚泥濃度（濃縮倍率）を調整することが可能となる。汚泥濃度を大きくする場合は、吸引力を大きく、加圧力を小さくする。汚泥濃度を小さくする場合は、吸引力を小さく、加圧力を大きくする。

【0080】

また、制御ＩＩにおいて、加圧ポンプ２１の加圧力を増加させて上限まで制御することによって、加圧ポンプ２１の加圧力を増加させて膜面流速が上がることにより、管状濾過膜３の洗浄効果を生じさせることができる。
また、制御ＩＩＩにおいて、吸引ポンプ２２の吸引力を増加させて上限まで制御した後、管状濾過膜３の洗浄を行うことによって、再度、加圧力及び吸引力を減少させることができる。また、加圧力と吸引力の両方を上限まで制御した後に洗浄を行うことによって、洗浄回数を低減することができる。

【0081】

また、本実施形態の生物処理装置１００は、膜面流速を低くすることができるため、循環流量を少なくすることができる。これにより、加圧ポンプ２１の動力を低減することができる。また、循環水の流量が少なくなることにより、配管を小径化することができる。

【0082】

また、供給水Ｗ３の粗繊維量に応じて、管状濾過膜３の内径を選定することによって、管状濾過膜３が粗繊維分によって閉塞されることを抑制できる。

【0083】

また、ケーシング２の上部及び下部をテーパ状とすることによって、ヘッダ空間Ｓ１，Ｓ２に粗繊維物などが堆積したり、粗繊維物などが粒状になったりするのを防止することができる。即ち、ケーシング２が円筒形状である場合、端部の角部がデッドスペースとなるが、ケーシング２の上部及び下部をテーパ状とすることによって、デッドスペースを無くし、粗繊維物などの滞留を抑制することができる。

【0084】

また、膜分離装置１よりも低い位置に生物処理水槽１１がある場合、加圧ポンプ２１停止時、膜分離装置１の内部の液がサイホン効果により、透過水ＰＷも含め全量が引き抜かれる。透過水ＰＷが引き抜かれた場合、再度透過水ＰＷが充填するまで吸引ポンプ２２は無駄に稼働を継続するため、故障の要因となる。本実施形態の生物処理装置１００は、返送ライン１９にサイホンブレーカー４０を設けることによって、装置停止時のサイホン効果による液の引き抜きを防止することができる。

【0085】

なお、上記実施形態では、返送ライン１９にサイホンブレーカー４０を設ける構成としたが、これに限ることはない。例えば、返送ライン１９に圧力開放タンクを設ける構成としてもよい。

【0086】

また、上記実施形態では、制御ＩＩにて加圧ポンプ２１の加圧力を増加させた後、制御ＩＩＩにて吸引ポンプ２２の吸引力を増加させる制御を行ったが、順番はこれに限ることはない。例えば、制御Ｉの後に、制御ＩＩＩの吸引ポンプ２２の吸引力を増加させる制御を行い、制御ＩＩＩの後に制御ＩＩを行ってもよい。
また、加圧ポンプ２１の加圧力を増加させる制御と、吸引ポンプ２２の吸引力を増加させる制御とを交互に行ったり、同時に行ったりしてもよい。
即ち、制御Ｉにおいて、第一流量調整弁２３の調整装置が限界に達した後、加圧ポンプと吸引ポンプの少なくとも一方を制御する構成としてよい。

【0087】

また、上記実施形態では、制御ＩＩＩの背圧調整工程Ｓ３３で吸引ポンプ２２の吸引力を吸引ポンプ２２の調整範囲の上限まで増加させているが、制御ＩＩの加圧ポンプ２１の制御と同様に、吸引力を二段階で増加させてもよい。

【0088】

また、上記実施形態では、透過側空間Ｐの背圧を調整する背圧調整装置として第一流量調整弁２３を用いたがこれに限ることはない。例えば、膜分離装置１の下流側のラインを上方に延在させるとともに複数の開放弁を設け、透過水ＰＷの水圧を変化させることにより透過側空間Ｐの背圧を変化させてもよい。

【0089】

また、上記実施形態では、膜分離装置１として、管状濾過膜３を並列に配列した膜分離装置１を採用したがこれに限ることはない。例えば、図６に示すように、複数の管状濾過膜３を直列に接続してもよい。即ち、複数の管状濾過膜３の一端同士、及び管状濾過膜３の他端同士、を複数の管状濾過膜３が直列的に接続されるように接続する複数のＵ字状の第一接続部材４６を有する構成としてもよい。

【0090】

このとき、直列に接続された複数の管状濾過膜３と流出水導入口とを管状の第二接続部材５９で直接的に接続するとともに、直列に接続された複数の管状濾過膜３と濃縮水排出口８とを管状の第三接続部材６０で直接的に接続してもよい。この場合、第一ヘッダ空間Ｓ１及び第二ヘッダ空間Ｓ２は無くてもよい。また、第一円錐部５と第二円錐部６をなくすなど、ケーシング２の構成を変更してもよい。

【0091】

また、上記実施形態の膜分離装置１は下方から管状濾過膜３に導入された供給水Ｗ３が、管状濾過膜３内を下方に向かって流れる構成であるがこれに限ることはない。ケーシング２の下部に濃縮水排出口８を設け、供給水Ｗ３が管状濾過膜３内を下方に向かって流れる構成としてもよい。

【0092】

なお、制御部装置の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

【0093】

〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態の生物処理装置を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。本実施形態と第一実施形態との相違点は、第一実施形態の生物処理装置１００において、図７に示す膜分離装置ユニット５０を採用していることである。
図７に示すように、本実施形態の膜分離装置ユニット５０において、複数の膜分離装置１Ｂは、膜分離装置ユニット５０の筐体５１内に、横向きで配置されている。即ち、膜分離装置１の円筒形状のケーシング２の軸線Ａ（図８参照）は、第一実施形態と異なり、水平方向に延在している。

【0094】

図８に示すように、膜分離装置１Ｂは、円筒形状のケーシング２と、複数の管状濾過膜３と、管状濾過膜３を補強する補強部材３４と、を備えている。

【0095】

本実施形態の膜分離装置１Ｂは、各々の管状濾過膜３を補強する補強部材３４を備えている。補強部材３４は、各々の管状濾過膜３を外周側から覆っている筒状の部材である。管状濾過膜３は、補強部材３４の内周側に挿通されている。

【0096】

図９に示すように、補強部材３４は、管状濾過膜３の外周側に配置される筒状本体部３５と、筒状本体部３５の内周面３５ａに設けられた複数の支持部３６と、筒状本体部３５に形成された複数の貫通孔３７と、を有している。
筒状本体部３５は、円筒状をなしている。図１０に示すように、筒状本体部３５の内径（内周面３５ａの直径）は、管状濾過膜３の外径より大きい。筒状本体部３５の内周面３５ａと管状濾過膜３の外周面との間には、隙間Ｇが形成されている。管状濾過膜３の外径を、例えば、５ｍｍとすると、筒状本体部３５の内径は、例えば、７ｍｍとすることができる。この場合、筒状本体部３５の内周面３５ａと管状濾過膜３の外周面との間の隙間Ｇは２ｍｍである。筒状本体部３５は、管状濾過膜３との間の隙間Ｇが一定となるように形成されている。

【0097】

筒状本体部３５の長さは、第一隔壁３０と第二隔壁３１との間の間隔と同じである。即ち、筒状本体部３５の長さは、透過側空間Ｐに露出している管状濾過膜３の長さと同じである。
筒状本体部３５は、例えば、チタンやアルミニウムなどの軽量の金属や、ポリアセタール樹脂などのプラスチックによって形成することができる。筒状本体部３５の板厚は、補強部材３４の強度を損なわない範囲で、可能な限り薄くすることが好ましい。

【0098】

支持部３６は、筒状本体部３５の軸線方向Ｄａ（延在方向）に延在する突起である。支持部３６は、筒状本体部３５の周方向に、間隔をあけて複数（本実施形態では８つ）形成されている。各々の支持部３６の高さは、筒状本体部３５の内周面３５ａと管状濾過膜３の外周面との間の隙間Ｇの幅と、略同一である。

【0099】

なお、本実施形態の補強部材３４は、８つの支持部３６を有しているが、管状濾過膜３を支持することができればこれに限ることはない。筒状本体部３５と管状濾過膜３との間の空間、即ち、透過水ＰＷが排出される空間をより広く確保するためには、支持部３６の数を３つにするなど、できるだけ少ないことが好ましい。
また、上記実施形態では、支持部３６が筒状本体部３５の軸線方向Ｄａに連続して形成されているが、これに限ることはない。支持部３６は、筒状本体部３５と管状濾過膜３との間の空間を埋めることなく、この空間を可能な限り確保しながら、管状濾過膜３を支持できればよい。例えば、支持部３６は、軸線方向Ｄａに断続的に形成されてもよい。また、管状濾過膜３を互いに離間する複数の支持突起により点支持する構成としてもよい。

【0100】

貫通孔３７は、筒状本体部３５の外周側と筒状本体部３５の内周側とを連通させる開口である。複数の貫通孔３７は、筒状本体部３５の外面の全面に規則的に（均等に）配置されている。貫通孔３７は、補強部材３４の強度を損なわない範囲で、可能な限り多く形成することが好ましい。筒状本体部３５の周方向における貫通孔３７の位置は、支持部３６と異なっていることが好ましい。

【0101】

上記実施形態によれば、膜分離装置１Ｂを横置き、即ち、ケーシング２が水平方向に延在するように配置することによって、膜分離装置１Ｂを複数配置する場合においても、膜分離装置１Ｂの交換を容易とすることができる。これにより、複数の膜分離装置１Ｂからなる膜分離装置ユニット５０のメンテナンスを容易とすることができる。

【0102】

また、複数の管状濾過膜３が補強部材３４によって補強されていることによって、管状濾過膜３が水平方向に延在する配置とした場合においても、管状濾過膜３が撓むことを防止することができる。
また、補強部材３４の支持部３６によって補強部材３４の内周面３５ａと管状濾過膜３の外周面との間に隙間Ｇが形成されることによって、管状濾過膜３から透過される透過水ＰＷの流れを阻害することなく、管状濾過膜３を撓まないように支持することができる。

【0103】

また、膜分離装置を縦置きする場合は、管状濾過膜３の一端と他端のヘッド差（抵抗）が大きくなる。膜分離装置１Ｂを横置きすることによって、膜分離装置を縦置きする場合と比較して、ヘッド差が小さくなり、ＦＬＵＸ（流出量）分布を小さくすることができる。

【0104】

また、膜分離装置１Ｂを横置きすることによって、複数の膜分離装置１Ｂ同士を直列的に接続することが容易となる。膜分離装置ユニット５０を構成する複数の膜分離装置１Ｂの配列方法を直列にする場合においても対応が容易となる。

【0105】

なお、上記実施形態では、補強部材３４の長さを第一隔壁３０と第二隔壁３１との間の間隔と同じにしたがこれに限ることはない。例えば、補強部材３４の長さを第一隔壁３０と第二隔壁３１との間の間隔よりも長くして、補強部材３４を第一隔壁３０及び第二隔壁３１の挿通孔３２に挿通してもよい。このような形態とすることによって、管状濾過膜３にかかる負担をより軽減することができる。

【0106】

また、補強部材３４は、筒状をなし、管状濾過膜３の外周側に管状濾過膜３と接するように配置されたメッシュ状の網状構造体としてもよい。網状構造体は、例えば、複数の線状のプラスチックを互いに格子状に組み合わせることによって形成されているプラスチック管とすることができる。

【0107】

当該線状のプラスチックの代替として、例えば、ステンレス鋼などの金属で形成されたワイヤを採用することもできる。また、ビニール等で被覆されたワイヤを採用してもよい。
また、複数の線状のプラスチックの組み合わせ方は、格子状に限ることはなく、複数の線状のプラスチックを六角形に編んでもよい。

【0108】

〔第三実施形態〕
以下、本発明の第三実施形態の膜分離装置に使用される補強部材を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第二実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。本実施形態と第二実施形態との相違点は、第一実施形態の生物処理装置１００において図７に示す膜分離装置ユニット５０を採用しているのみならず、膜分離装置ユニット５０の補強部材３４に代わり、図１１の補強部材３４Ｃを採用していることである。
図１１に示すように、本実施形態の補強部材３４Ｃは、円形板状をなす板状本体部４８と、板状本体部４８に形成された複数の膜挿通孔４９と、を有している。複数の膜挿通孔４９には、それぞれ管状濾過膜３が挿通される。補強部材３４Ｃは、ケーシング２の軸線方向Ｄａに間隔をあけて３つ設けられている。

【0109】

補強部材３４Ｃの板状本体部４８の外周面４８ａは、ケーシング２の内周面に当接している。補強部材３４Ｃは、補強部材３４Ｃの下部がケーシング２の内周面に当接することで支持される。補強部材３４Ｃの下部の外周面４８ａは、補強部材３４Ｃを支持する補強部材支持部として機能する。また、透過水ＰＷが透過側空間Ｐ内で流通するように、例えば補強部材３４Ｃの一部に、切欠５５が存在することが望ましい。

【0110】

上記実施形態によれば、補強部材３４Ｃによって複数の管状濾過膜３が機械的に連結される。これにより、管状濾過膜３が水平方向に延在する配置とした場合においても、管状濾過膜３が撓むことを防止することができる。
また、本実施形態の補強部材３４Ｃは、管状濾過膜３を延在方向の３点のみで支持するため、透過水ＰＷをより透過させることができる。

【0111】

なお、上記実施形態の補強部材３４Ｃは、補強部材３４Ｃの外周面４８ａがケーシング２の内周面に当接しているがこれに限ることはない。即ち、補強部材３４Ｃがケーシング２の内周面によって支持されていれば、補強部材３４Ｃの上部がケーシング２の内周面に当接していなくてよい。また、例えば多角形状など、外周の一部がケーシング２に当接する形状でもよい。
また、補強部材３４Ｃの数は３つに限ることはなく、管状濾過膜３の強度に応じて、適宜増減させてよい。

【0112】

以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、管状濾過膜３の本数に関して、図２などには５本の管状濾過膜３を示したが、管状濾過膜３の本数はこれに限ることはない。
制御ＩＩ、制御ＩＩＩにおいて制御装置１３は第一流量調整弁２３の開度を初期値２０％に再設定していたが、初期値に限らず、例えば３０％など調整範囲内で限界値から変化した値に再設定してもよい。
また、第一実施形態の変形例で示した構成を、第二実施形態、第三実施形態に適用してもよい。

【符号の説明】

【0113】

１ 膜分離装置
２ ケーシング
３ 管状濾過膜
４ ケーシング本体
５ 第一円錐部
６ 第二円錐部
７ 供給水導入口
８ 濃縮水排出口
９ 透過水排出口
１１ 生物処理水槽
１２ 原水槽
１３ 制御装置
１３ａ 背圧調整部
１３ｂ 設定変更部
１３ｃ 洗浄制御部
１４ 膜間差圧計測装置
１５ 第一ライン
１６ 第二ライン
１７ 供給ライン
１８ 透過水ライン
１９ 返送ライン
２０ 貯留槽
２１ 加圧ポンプ
２２ 吸引ポンプ
２３ 第一流量調整弁（背圧調整装置）
２４ 第二流量調整弁
２５ 第一流量計
２６ 第一圧力計
２７ 第二流量計
２８ 第二圧力計
２９ 洗浄装置
３０ 第一隔壁
３１ 第二隔壁
３２ 挿通孔
３４ 補強部材
３５ 筒状本体部
３６ 支持部
３７ 貫通孔
４０ サイホンブレーカー
４３ 第三流量計
４４ 第三圧力計
４５ 分岐ライン
４６ 第一接続部材
４８ 板状本体部
４９ 膜挿通孔
５０ 膜分離装置ユニット
５１ 筐体
５５ 切欠
５９ 第二接続部材
６０ 第三接続部材
１００ 生物処理装置
Ｐ 透過側空間
ＰＷ 透過水
Ｓ 濃縮側空間
Ｓ１ 第一ヘッダ空間
Ｓ２ 第二ヘッダ空間
Ｓ３ 濾過膜内空間
Ｗ１ 被処理水
Ｗ２，Ｗ３ 供給水
Ｗ４ 濃縮水

【要約】

【課題】ファウリングが進行した場合においても、安定して透過水の流量を確保する。
【解決手段】生物処理水槽１１と、親水性モノマーが共重合された単層構造を有する管状濾過膜を有する膜分離装置１と、膜分離装置１に供給水Ｗ３を供給する加圧ポンプ２１と、膜分離装置１から透過水ＰＷを吸引する吸引ポンプ２２と、透過側空間の背圧を調整する背圧調整装置２３と、膜間差圧を計測する膜間差圧計測装置１４と、膜間差圧に基づき加圧ポンプ２１、吸引ポンプ２２、及び背圧調整装置１４を制御する制御装置１３と、を有し、制御装置１３は、膜間差圧が所定値以上に増加した場合、背圧を減少させる背圧調整部１３ａと、背圧調整装置の調整範囲の限界に達した場合、加圧ポンプと吸引ポンプとの一方を制御して、加圧ポンプの加圧力と吸引ポンプの吸引力との一方を増加させるとともに背圧を増加させる設定変更部１３ｂと、を有する生物処理装置１００を提供する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】