6457904 自己洗浄槽保有型膜ろ過装置

(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】6457904

(24)【登録日】2018年12月28日

(45)【発行日】2019年1月23日

(54)【発明の名称】自己洗浄槽保有型膜ろ過装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 65/02 20060101AFI20190110BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20190110BHJP

【ＦＩ】

   B01D65/02

   C02F1/44 A

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-168694(P2015-168694)

(22)【出願日】2015年8月28日

(65)【公開番号】特開2017-42738(P2017-42738A)

(43)【公開日】2017年3月2日

【審査請求日】2018年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130580

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100126963

【弁理士】

【氏名又は名称】来代 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100131864

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 正憲

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 正伸

【審査官】 ▲高▼ 美葉子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１７０１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０２５５３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０６１７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１２３６５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置中央部にろ過水を貯留する第１水槽を設け、
この第１水槽の外側には複数の膜モジュールが、装置の中心部を中心とした円周上に立設されており、
前記第１水槽に貯留されているろ過水の水面に圧力を作用させ、
ろ過水を膜モジュール側に逆流させて膜モジュール内を逆流洗浄する自己洗浄槽保有型膜ろ過装置であって、
前記第１水槽内の中央部に設けられた逆流洗浄用管と、
前記第１水槽の上部開口と前記膜モジュールの上部開口とを覆うろ過水集水ブロックと、
前記ろ過水集水ブロック内部に形成され、一端が前記膜モジュールに連通し他端が前記逆流洗浄用管に連通するろ過水集水通路とを備え、
ろ過処理時には、
前記膜モジュールによってろ過されたろ過水が前記ろ過水集水通路を経て前記逆流洗浄用管を通って前記第１水槽内に流入し、
逆流洗浄時には、
前記第１水槽内に貯留されているろ過水が前記逆流洗浄用管を経て前記ろ過水集水通路を通って膜モジュール側に逆流するように構成されていることを特徴とする自己洗浄槽保有型膜ろ過装置。

【請求項2】

前記ろ過水集水ブロックの周縁部には、ろ過水を外部に流出させるろ過水管が設けられており、前記ろ過水集水ブロックの内部には、一端が前記第１水槽に連通し他端が前記ろ過水管に連通するろ過水流出通路が形成されている請求項１記載の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置。

【請求項3】

前記第１水槽を収納すると共に、内壁と前記第１水槽の外壁との間に集水空間が形成されている第２水槽と、
前記集水空間に連通する洗浄排水管と、
を備え、
逆流洗浄時には、膜モジュール内を洗浄した後の洗浄排水を前記集水空間に導き、前記洗浄排水管から外部に排出する請求項１または２に記載の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置。

【請求項4】

洗浄排水管と、
前記第１水槽内に設けられ、前記洗浄排水管に連通する洗浄排水案内管と、
を備え、
逆流洗浄時には、膜モジュール内を洗浄した後の洗浄排水を、前記洗浄排水案内管を経て前記洗浄排水管に導き、前記洗浄排水管から外部に排出する請求項１または２に記載の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置。

【請求項5】

洗浄排水管と、
前記第１水槽外に設けられ、前記洗浄排水管に連通する洗浄排水案内管と、
を備え、
逆流洗浄時には、膜モジュール内を洗浄した後の洗浄排水を、前記洗浄排水案内管を経て前記洗浄排水管に導き、前記洗浄排水管から外部に排出する請求項１または２に記載の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、膜モジュールを備えた膜ろ過装置であって、より詳しくは装置内に逆流洗浄に使用する洗浄水槽を設け、効率良くろ過処理を継続できる自己洗浄槽保有型膜ろ過装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

本願出願人は、この種の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置を既に提案している（以下の特許文献１、２参照）。この既に提案している自己洗浄槽保有型膜ろ過装置には、洗浄水槽から膜モジュールへ水を逆流させ、膜モジュールの逆流洗浄を行うために、内側に逆洗計量槽が設けられていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１２３６５２号公報

【特許文献2】特開２０１５−６１７１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来例では、洗浄水槽から膜モジュールへ水を逆流させ、膜モジュールの逆流洗浄を行うために、洗浄水槽の内側に、逆洗計量槽が設けられていた。このため、膜ろ過装置本体の重量が大きくなり、運搬や設置作業に問題が生じたり、また、製造コストの増加にも繋がっていた。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、ろ過水を貯留する洗浄水槽（第１水槽に相当）を備え、ろ過水を膜モジュール側に逆流させて膜モジュール内を逆流洗浄することができると共に、装置本体の重量を削減でき、製造コストの低減を図ることができる自己洗浄槽保有型膜ろ過装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため本発明のうちの請求項１記載の発明は、装置中央部にろ過水を貯留する第１水槽を設け、この第１水槽の外側には複数の膜モジュールが、装置の中心部を中心とした円周上に立設されており、前記第１水槽に貯留されているろ過水の水面に圧力を作用させ、ろ過水を膜モジュール側に逆流させて膜モジュール内を逆流洗浄する自己洗浄槽保有型膜ろ過装置であって、前記第１水槽内の中央部に設けられた逆流洗浄用管と、前記第１水槽の上部開口と前記膜モジュールの上部開口とを覆うろ過水集水ブロックと、前記ろ過水集水ブロック内部に形成され、一端が前記膜モジュールに連通し他端が前記逆流洗浄用管に連通するろ過水集水通路とを備え、ろ過処理時には、前記膜モジュールによってろ過されたろ過水が前記ろ過水集水通路を経て前記逆流洗浄用管を通って前記第１水槽内に流入し、逆流洗浄時には、前記第１水槽内に貯留されているろ過水が前記逆流洗浄用管を経て前記ろ過水集水通路を通って膜モジュール側に逆流するように構成されていることを特徴とする。

【0007】

上記の如く、逆洗計量槽に代えて逆流洗浄用管を用いる構成により、装置本体の重量を削減できると共に、製造コストの低減を図ることができる。

【0009】

上記の如く、ろ過水集水ブロック内部にろ過水集水通路を形成することにより、膜モジュールと逆流洗浄用管との間を連結する配管が不要となり、装置本体の重量を削減できる。また、配管の接続作業がなく設置作業が容易になる。更に、ろ過水集水通路が外部に露出する構成でないことにより、外部露出に起因した管の破損等の問題も生じることがない。
更に、ろ過水集水ブロックが第１水槽の上部開口と前記膜モジュールの上部開口とを覆う上蓋を兼用する構成により、装置本体の重量を削減できると共に、製造コストの低減も図ることができる。

【0010】

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置であって、前記ろ過水集水ブロックの周縁部には、ろ過水を外部に流出させるろ過水管が設けられており、前記ろ過水集水ブロックの内部には、一端が前記第１水槽に連通し他端が前記ろ過水管に連通するろ過水流出通路が形成されていることを特徴とする。

【0011】

上記の如く、ろ過水集水ブロックの内部にろ過水流出通路を形成することにより、ろ過水流出管を使用する構成に比べて、装置本体の重量を削減できる。また、ろ過水流出管を使用する構成の場合は、ろ過水集水ブロックの上方にろ過水流出管が突出した構造であった（特許文献１、２参照）。一方、本発明においては、ろ過水流出管を使用しないため、その分、装置本体の高さを抑制することができ、また、上部に突出部分が無いため、運搬が容易となる。

【0012】

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置であって、前記第１水槽を収納すると共に、内壁と前記第１水槽の外壁との間に集水空間が形成されている第２水槽と、前記集水空間に連通する洗浄排水管と、を備え、逆流洗浄時には、膜モジュール内を洗浄した後の洗浄排水を前記集水空間に導き、前記洗浄排水管から外部に排出することを特徴とする。

【0013】

上記構成によれば、コンパクトな構成で且つ効率よく膜モジュール内を洗浄した後の洗浄排水を集水し、外部に排出することが可能となる。

【0014】

また、請求項４記載の発明は、請求項１または２に記載の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置であって、洗浄排水管と、前記第１水槽内に設けられ、前記洗浄排水管に連通する洗浄排水案内管と、を備え、逆流洗浄時には、膜モジュール内を洗浄した後の洗浄排水を、前記洗浄排水案内管を経て前記洗浄排水管に導き、前記洗浄排水管から外部に排出することを特徴とする。

【0015】

上記構成によれば、１槽構造の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置が実現でき、大幅に重量を削減でき、製造コストの低減を図ることができる。尚、洗浄排水案内管を第１水槽内に設ける構成のため、洗浄排水案内管を第１水槽外に設ける構成に比べて、洗浄排水案内管が外部に露出することに起因した破損等の問題が生じない。

【0016】

また、請求項５記載の発明は、請求項１または２に記載の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置であって、洗浄排水管と、前記第１水槽外に設けられ、前記洗浄排水管に連通する洗浄排水案内管と、を備え、逆流洗浄時には、膜モジュール内を洗浄した後の洗浄排水を、前記洗浄排水案内管を経て前記洗浄排水管に導き、前記洗浄排水管から外部に排出することを特徴とする。

【0017】

上記構成によれば、１槽構造の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置が実現でき、大幅に重量を削減でき、製造コストの低減を図ることができる。尚、洗浄排水案内管を第１水槽外に設ける構成のため、洗浄排水案内管を第１水槽内に設ける構成に比べて、洗浄排水案内管の接合作業が容易となる。即ち、第１水槽内においては洗浄排水案内管の接合作業空間に制約があり、そのため、第１水槽内に多数の洗浄排水案内管を設けるような場合、洗浄排水案内管の接合作業が困難となる恐れがある。これに対して、洗浄排水案内管を第１水槽外に設ける構成の場合は、洗浄排水案内管の接合作業空間に制約がなく、洗浄排水案内管の接合作業が容易となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、逆洗計量槽に代えて逆流洗浄用管を用いる構成により、装置本体の重量を削減でき、製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る自己洗浄槽保有型膜ろ過装置の全体構成の概念図。

【図2】膜モジュールの取付状態を示す斜視図。

【図3】ろ過水集水ブロックの平面図。

【図4】図３のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図5】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図。

【図6】図３のＣ−Ｃ線矢視断面図。

【図7】原水流入配管と原水供給ブロックとの接続付近の拡大図。

【図8】原水供給ブロックの平面図。

【図9】ろ過水をサンプリングするための構成を簡略化して示す図。

【図10】ろ過処理時におけるろ過水及び循環水の流れを示す図。

【図11】逆流洗浄時における逆流洗浄水（ろ過水）及び膜モジュール７を洗浄した後の洗浄排水の流れを示す図。

【図12】実施の形態２に係る膜ろ過装置の要部断面図。

【図13】図１２のＥ−Ｅ線矢視断面図。

【図14】実施の形態３に係る膜ろ過装置の要部断面図。

【図15】図１４のＦ−Ｆ線矢視断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。

【0021】

（実施の形態１）
図１は本発明に係る自己洗浄槽保有型膜ろ過装置の全体構成の概念図、図２は膜モジュールの取付状態を示す斜視図、図３はろ過水集水ブロックの平面図、図４は図３のＡ−Ａ線矢視断面図、図５は図３のＢ−Ｂ線矢視断面図、図６は図３のＣ−Ｃ線矢視断面図、図７は原水流入配管と原水供給ブロックとの接続付近の拡大図、図８は原水供給ブロックの平面図、図９はろ過水をサンプリングするための構成を簡略化して示す図である。尚、図１は本発明に係る自己洗浄槽保有型膜ろ過装置の概念構成を示すものであり、該膜ろ過装置を構成する各構成部品や配管系統等の具体的な構成は図２〜図９に示されている。以下の説明においては、基本的に図１を参照し、適宜図２〜図９をも参照しつつ膜ろ過装置の構成を説明する。

【0022】

膜ろ過装置１は、装置中央部に返送・排水槽２（第２水槽に相当）及び洗浄水槽３（第１水槽に相当）を配置し、装置下部に円盤状の原水供給ブロック５を配置し、装置上部に円盤状の膜ろ過水集水ブロック６を配置して構成されている。返送・排水槽２及び洗浄水槽３は、共にステンレス鋼板で作製されている。洗浄水槽３は返送・排水槽２内に収納されると共に、洗浄水槽３と返送・排水槽２とは同心状に配置されている。そして、返送・排水槽２の内壁と洗浄水槽３の外壁との間には、集水空間６０が形成されている。また、原水供給ブロック５の周縁部と膜ろ過水集水ブロック６の周縁部との間には、複数個（本実施の形態では４個）の膜モジュール７が介在されている。これら膜モジュール７は、図２及び図３に示すように、膜ろ過装置１の中心部を中心とした円周上に立設されている。従って、各膜モジュール７と膜ろ過装置１の中心部との距離は、等しい。ここで、本発明で使用する膜モジュール７は、旭化成ケミカルズ（株）のケーシング収納型加圧型ＭＦ膜モジュールを選定しているが、メーカー、型式、膜種を限定するものではなく、他の加圧型ＭＦ膜モジュールも使用することができ、また、加圧型ＭＦ膜モジュールの他に加圧型ＵＦ膜モジュールも使用できる。更に、本発明における膜モジュールは、加圧型ＭＦ膜モジュールや加圧型ＵＦ膜モジュールに限定されるものではなく、広く浄水用装置に利用される膜モジュールを使用することができる。尚、図１においては図面の簡略化を図るため、１つの膜モジュール７のみが描かれている。また、図２においては左右各２個の膜モジュール７のうち、手前側の膜モジュール７のみが描かれている。

【0023】

洗浄水槽３内には、樹脂製の逆流洗浄用管３３が設けられている。尚、逆流洗浄用管３３の材料は特に限定されず、例えば塩化ビニル製の逆流洗浄用管３３を使用するようにしてもよい。逆流洗浄用管３３は、ろ過処理時にはろ過水を洗浄水槽３内に導く流路として機能し、逆流洗浄時には洗浄水槽３内に貯留されているろ過水を洗浄用として膜モジュール７側に逆流させる流路として機能する。逆流洗浄用管３３は洗浄水槽３内の中央部に配置されており、その下端部は洗浄水槽３の底面近傍まで延びている。このように逆流洗浄用管３３の下端部が洗浄水槽３の底面近傍まで延びていることにより、逆流洗浄時において洗浄水槽３内に貯留されているろ過水を略全て、逆流洗浄用管３３から逆流させることが可能となり、膜モジュール７の逆流洗浄に十分な水量を、逆流洗浄用管３３を通じて逆流させることができる。

【0024】

また、逆流洗浄用管３３の上部には薬液注入弁２００が設けられており、後述する薬液洗浄時には薬液が薬液注入弁２００から注入されるようになっている。また、膜モジュールの膜破断検出のために用いられるろ過水のサンプリングにおいて、サンプリング点としては、各膜モジュールから流入するろ過水が均一に混合した直後にサンプリングできる点であることが好ましく、また、洗浄水槽上部では洗浄直後などエア混入の影響が懸念されるので、できるだけ槽下部から抜き出すようにするのが好ましい。このような理由により、本実施の形態では、ろ過水のサンプリング点としては洗浄水槽３下部より抜き出すようになっている。具体的には、図９に示すように、洗浄水槽３下部に配管Ｌ２５０を設け、この配管Ｌ２５０により洗浄水槽３下部よりサンプリング水を抜き出すようになっている。洗浄水槽３下部から抜き出されたサンプリング水は濁度計２５１によって濁度が測定され、この測定値が所定値（膜破断発生と判断し得る基準値）以上か否かを判断して膜破断の発生を検出するようになっている。尚、ろ過水のサンプリングにおいては、実質的にろ過水が抜き出せればよいので、サンプリング点は洗浄水槽３下部に限定されるものではなく、他のいずれかの位置から抜き出すように構成されていてもよい。

【0025】

原水供給ブロック５は中央孔８を備えている。この中央孔８には、図４及び図５に示すように、洗浄排水管９が挿通している。洗浄排水管９の上端は返送・排水槽２の底部と連通している。また、原水供給ブロック５の内側には、原水チャンバー３０が設けられている。この原水チャンバー３０は図４に示すように循環水配管Ｌ２と連通しており、後述するように循環水が原水チャンバー３０を介して原水供給ブロック５に流入可能となっている。

【0026】

原水供給ブロック５には、原水チャンバー３０から放射線状に延び各膜モジュール７に至る原水供給流路１１（図６、図７及び図８参照）が形成されている。また、原水供給ブロック５には、図７及び図８に示すように、一端が原水チャンバー３０と連通し他端が原水導入口７０と連通する原水導入流路７１が形成されている。更に、原水導入口７０は原水流入配管Ｌ１０と接続している。このような構成により、原水は、原水ストレーナ４０→原水流入配管Ｌ１０→原水導入流路７１→原水チャンバー３０→原水供給流路１１→膜モジュール７の下部に供給されるようになっている。

【0027】

ろ過水集水ブロック６の内部には、図４に示すように、一端が膜モジュール７の上部に連通し他端が逆流洗浄用管３３に連通するろ過水集水通路１３が膜モジュール７毎に形成されている。これらろ過水集水通路１３は、逆流洗浄用管３３を中心として膜モジュール７に向けて放射線状に形成されている。従って、ろ過水は各膜モジュール７から逆流洗浄用管３３に偏ることなく均一に流入し、洗浄水槽３に集水されることになる。
更に、ろ過水集水ブロック６は中央孔１２（図２参照）を備えている。この中央孔１２には逆流洗浄用管３３の上部が嵌り込み、このような状態でろ過水集水ブロック６は返送・排水槽２及び洗浄水槽３の各上方開口を塞ぐようにして配置されている。このように、ろ過水集水ブロック６は、ろ過水を洗浄水槽３に集水する機能の他に、返送・排水槽２及び洗浄水槽３の各上方開口を塞ぐ上蓋としての機能を有することにより、別途上蓋を設ける必要がなく製造コストの低減を図ることができる。

【0028】

また、ろ過水集水ブロック６は、洗浄水槽３内のろ過水の状態を点検するための点検孔３５，３６（図２参照）を備えている。点検孔３５は図４に示すようにろ過水集水ブロック６内部のろ過水集水流路１３へのろ過水の流入口を兼ね、点検孔３６は図４に示すように液位計Ａ１の差込口を兼ねている。なお、後述するように、液位計Ａ１は洗浄水槽３内の液面レベルを計測し、逆流洗浄時に洗浄水槽３の液面下降速度を計測する際に使用される。液位計Ａ１は支持板８０（図５参照）によってろ過水集水ブロック６に固定支持されると共に、この支持板８０によって点検孔３５，３６は閉止された状態となっている。尚、逆流洗浄用管３３は、ろ過水集水ブロック６に固定されている。

【0029】

また、ろ過水集水ブロック６の周縁部には、図４に示すようにろ過水を外部に流出させるろ過水管４１が設けられており、このろ過水管４１に関連して、ろ過水集水ブロック６の内部にはろ過水流出通路３７が形成されている。即ち、ろ過水集水ブロック６の内部には、一端が洗浄水槽３の点検孔３５に連通し、他端がろ過水管４１の上部開口端であるろ過水流出口３７ａに連通するろ過水流出通路３７が形成されている。このような構成により、洗浄水槽３内のろ過水は、過水流出通路３７を経てろ過水管４１を通って流出可能となっている。

【0030】

また、図１に示すように、返送・排水槽２の下方には、コンプレッサ１６から供給される圧縮空気を一旦貯留する空気槽１５が設けられている。空気槽１５は配管Ｌ１を介してろ過水集水ブロック６の圧縮空気流入口３８ａ（図３及び図５参照）に接続されている。ろ過水集水ブロック６の内部には、一端が圧縮空気流入口３８ａに連通し、他端が洗浄水槽３の点検孔３５に連通する圧縮空気供給通路３８が形成されている。このような構成により、コンプレッサ１６から供給する圧縮空気により、洗浄水槽３に貯留されているろ過水の水面に圧力を作用させることが可能となっている。

【0031】

また、各膜モジュール７と返送・排水槽２との間には連通管１４が設けられている。この連通管１４は、ろ過時には循環水を膜モジュール７から集水空間６０に導く働きをし、逆流洗浄時には、膜モジュール７内を洗浄した後の洗浄排水を集水空間６０に導く働きをする。

【0032】

また、返送・排水槽２と原水供給ブロック５とは、図４に示すように洗浄排水管９、循環水配管Ｌ２及び外装管３０を介して連通されている。この循環水配管Ｌ２には循環ポンプＰ１が設けられている。循環ポンプＰ１の駆動により、循環水は、返送・排水槽２（より詳しくは集水空間６０）→洗浄排水管９→循環水配管Ｌ２→原水チャンバー３０→原水供給ブロック５（より詳しくは原水供給流路１１）→膜モジュール７→連通管１４→返送・排水槽２（より詳しくは集水空間６０）の経路を経て循環されるようになっている。

【0033】

また、図１に示すように、膜モジュール７の上部には膜モジュール点検口２０及び膜破断検出器２１が備えられている。

【0034】

また、ろ過水集水流路１３には緊急遮断弁ＡＳＶが設けられている。後述するように、膜モジュール７の膜破断が膜破断検出器２１によって検出されたときは、緊急遮断弁ＡＳＶは「閉」状態となり、膜モジュール点検口２０から膜を修繕することができるようになっている。

【0035】

尚、図１において、Ｖ１は原水流入弁、Ｖ２はろ過水流出弁、Ｖ３は循環水弁、Ｖ４はエア供給弁、Ｖ５は洗浄排水弁、Ｖ７はエアスクラビング弁、Ｖ２０は膜モジュール供給元弁である。

【0036】

また、図６において、Ｌ４０は原水排水管であり、この原水排水管Ｌ４０は洗浄排水管９へ原水を排出するための配管であって、薬液洗浄工程において洗浄排水管９から排出される薬液排出水を原水で希釈するため等に用いられる。また、図６において、Ｖ４０は原水捨水弁であり、この原水捨水弁Ｖ４０は原水排水管Ｌ４０に設けられ洗浄排水管９への排水・遮断を行う開閉弁である。

【0037】

また、本発明に係る膜ろ過装置１は、図１に示すように制御装置８０を備えている。制御装置８０は、膜ろ過装置１に備えられた各種の計測器等からの計測信号を受け、各弁の開閉制御や開度調整等を行い、また、各種のポンプやコンプレッサの駆動／停止を制御する。また、制御装置８０は、膜ろ過装置１の運転動作に関連する種々の工程（例えば、ろ過工程、物理洗浄工程、膜破断検出工程、薬液洗浄工程等）の処理を制御する。

【0038】

上記構成の膜ろ過装置では、原水供給ブロック５に供給された原水は各膜モジュール７に対して均一に分配供給され、また、各膜モジュール７からのろ過水はろ過水集水ブロック６を通って中心部に配置された逆流洗浄用管３３から洗浄水槽３に均一に集水され、更に、循環水は各膜モジュール７から各連通管１４を介して中心部に配置された返送・排水槽２に均一に集水されることになる。このことは、各膜モジュール７に対して均一な原水の供給、膜ろ過水および循環水の流出、逆洗水の供給を行うことができることを意味する。尚、本発明に係る膜ろ過装置では原水ストレーナ４０を設け、膜モジュール７でろ過する前段処理として原水ストレーナ４０によって原水を予めろ過しておくことが好ましい。

【0039】

図１０はろ過処理時におけるろ過水及び循環水の流れを示す図、図１１は逆流洗浄時における逆流洗浄水（ろ過水）及び膜モジュール７を洗浄した後の洗浄排水の流れを示す図である。これらの図面を参照して、膜ろ過装置１の運転動作について説明する。

【0040】

Ａ．ろ過工程
図１０を参照して、ろ過工程の運転動作について説明する。ろ過工程においては、原水流入弁Ｖ１及びろ過水流出弁Ｖ２を「開」状態とする。これにより、原水は、原水ストレーナ４０→原水流入配管Ｌ１０→原水導入流路７１→原水チャンバー３０→原水供給流路１１→膜モジュール７の下部に供給される。そして、原水は膜モジュール７を通過する際に膜ろ過処理される。膜モジュール７によって膜ろ過処理されたろ過水は、膜モジュール７の上部→ろ過水集水流路１３→逆流洗浄用管３３→洗浄水槽３に流入する。そして、洗浄水槽３に貯留されたろ過水は、ろ過水流出通路３７→ろ過水管４１を通って外部に流出される。

【0041】

また、ろ過処理時においては、循環ポンプＰ１を「運転」状態とし、洗浄排水弁Ｖ５を「閉」状態、循環水弁Ｖ３を「開」状態とする。これにより、返送・排水槽２を通過した循環水は、返送・排水槽２（より詳しくは集水空間６０）→洗浄排水管９→循環水配管Ｌ２→原水チャンバー３０→原水供給ブロック５（より詳しくは原水供給流路１１）→膜モジュール７→連通管１４→返送・排水槽２（より詳しくは集水空間６０）の循環経路を巡る。そして、循環水が膜モジュール７の膜表面を通過することにより、クロスフローによるファウリング防止が行われる。このようなろ過工程が所定時間行われた後、逆流洗浄工程に移る。

【0042】

Ｂ．逆流洗浄工程
図１１を参照して、逆流洗浄工程の運転動作について説明する。逆流洗浄工程はろ過継続時間３０〜９０分毎に１回当たり１〜２分間行われる。
逆流洗浄工程においては、原水流入弁Ｖ１、ろ過水流出弁Ｖ２及び循環水弁Ｖ３を「閉」状態とし、循環ポンプＰ１を「停止」することにより、循環水の流れを停止する。また、エア供給弁Ｖ４及び洗浄排水弁Ｖ５を「開」状態とする。また、図１に示すように、エア供給弁Ｖ４を「開」状態とすることにより、空気槽１５から供給される圧縮空気は、配管Ｌ１→ろ過水集水ブロック６（より詳しくは圧縮空気流入口３８ａ→圧縮空気供給通路３８）を経て、洗浄水槽３に貯留されているろ過水の液面に圧力を作用させる。これにより、洗浄水槽３に貯留されているろ過水は、逆流洗浄用管３３の下部開口から逆流して、ろ過水集水ブロック６のろ過水集水流路１３を通って膜モジュール７に供給され、膜モジュール７内が逆流洗浄されることになる。

【0043】

逆流洗浄時には、膜モジュール内を洗浄した後の洗浄排水は、連通管１４を通り返送・排水槽２に導かれ、洗浄排水弁Ｖ５を介して洗浄排水管９から系外に排出される。この逆流洗浄処理と同時にエアスクラビング処理が実行される。即ち、図１に示すように、エアスクラビング弁Ｖ７の「開」状態により、空気槽１５内の圧縮空気が膜モジュール７の下部から流入し、膜モジュール７内の中空糸膜を振動させて膜面付着物を剥離・除去する。そして、所定時間経過後に、エアスクラビング弁Ｖ７を「閉」状態とし、エアスクラビング処理が終了する。このようにして、逆流洗浄処理及びエアスクラビング処理が終了した後は、フラッシング処理が実行される。

【0044】

フラッシング処理においては、原水流入弁Ｖ１を「開」状態とする。これにより、膜モジュール７に供給された原水はろ過膜を透過することなく膜表面を通過し、物理洗浄行程時の残留物を、返送・排水槽２を経由し、洗浄排水管９から系外に排出する。そして、フラッシング処理時間経過後は、洗浄排水弁Ｖ５を「閉」状態とする。
こうして、物理洗浄工程が行われた後は原則的にはろ過工程に戻り、ろ過工程と物理洗浄工程とが繰り返し行われる。また、適宜、ろ過工程が終了した後に、膜破断の検出を目的に、圧力保持試験（膜破断検出工程）を行うこともできる。

【0045】

尚、原水の水温の変化による水の粘性特性から、膜モジュール7内の膜透過特性が変化する（具体的には水温が高ければ膜透過性は高くなり、水温が低ければ膜透過性も低くなる。）ことから、膜モジュール７の逆流洗浄に際しては以下のような制御を行っている。即ち、洗浄水槽３の液面下降速度を計測して洗浄流量を演算し、原水の水温に応じて膜透過性が変化する膜モジュール７に対して最適な洗浄流量により洗浄を行うように制御している。具体的には、液位計Ａ１による計測結果に応じてエア供給弁Ｖ４の開度調整を行うことにより、膜モジュール７に対して最適な洗浄流量により洗浄を行うように制御している。

【0046】

Ｃ．膜破断検出工程
全ての膜モジュール７について膜破断検出工程が行われる。以下、具体的に説明する。図１に示すように、各膜モジュール７の鉛直上には各々膜破断検出器２１が設置されており、この膜破断検出器２１によって膜モジュールに膜破断が生じていないかの検出が行われる。膜破断検出工程はろ過工程が終了した後に引き続き行われる。即ち、原水流入弁Ｖ１およびろ過水流出弁Ｖ２を「閉」としろ過工程を停止し、循環水弁Ｖ３も「閉」とし、循環ポンプＰ１を「停止」させる。次に、返送・排水槽エア抜弁（図示せず）を一旦「開」とし装置内が大気圧となったのを確認し、洗浄排水弁Ｖ５および返送・排水槽エア抜弁を「閉」とする。次に、膜破断検出器２１に装備された電磁弁を「開」とし、エアスクラビング弁Ｖ７を徐々に「開」とする。この時、膜モジュール原水供給側の圧力は１００ｋＰａで調整する。圧縮空気による加圧を行うと膜モジュール７内の水が膜破断検出器２１から流出するが、膜破断が有る場合は連続気泡が発生し、膜破断検出器２１のフロートセンサーが水面の低下と共に下がり、異常が検出される。異常が検出された場合は、異常検出した膜モジュール７に対応する緊急遮断弁ＡＳＶが「閉」とされ、次工程から使用が禁止される（尚、他の膜モジュール７で運転は継続される）。一定時間（約１分間）の膜破断検査を行った後、引き続き物理洗浄工程に移行する。このようにして膜破断検出工程が行われるので、従来のように運転を停止して、膜モジュールを取り外してから、膜破断の検査を行う必要がなく、運転を安定に継続できる。
尚、上記のように膜破断の検出を各膜モジュール個別に行う方法の他に、全ての膜モジュールからのろ過水をサンプリングし、サンプリングした全てのろ過水について濁度を測定して膜破断を検出するようにしてもよい。

【0047】

Ｄ．薬液洗浄工程
有機系の汚染によりろ過能力が低下した場合、次亜塩素酸ナトリウムによる簡易薬液洗浄を行う。具体的には、図１に示すように、洗浄用薬液貯留槽１００内の次亜塩素酸ナトリウムは、注入ポンプ１０１の駆動によって薬液配管Ｌ２０を通って薬液注入弁２００から洗浄水槽３内のろ過水に注入されるようになっている。注入された次亜塩素酸ナトリウムはろ過水と共に逆流洗浄用管３３の下部開口から逆流して、ろ過水集水ブロック６のろ過水集水流路１３を通って膜モジュール７に供給され、これにより薬液洗浄が行われる。

【0048】

（実施の形態２）
図１２は実施の形態２に係る膜ろ過装置の要部断面図、図１３は図１２のＥ−Ｅ線矢視断面図である。実施の形態２に係る膜ろ過装置１Ａは、洗浄水槽３のみを備えた１槽構造であることを特徴とするものである。以下、具体的な構造を説明する。膜ろ過装置１Ａにおいては、各膜モジュール７に対応して洗浄水槽３内に洗浄排水案内管９０が設けられている。洗浄水槽３には、その底部中央に集水室９１が形成されている。洗浄排水案内管９０の一端は連通管１４に接続され、他端は集水室９１に接続されている。集水室９１は洗浄排水管９に接続されている。

【0049】

このような構成の膜ろ過装置１Ａは、実施の形態１の膜ろ過装置１と基本的に同様な運転動作を行う。洗浄排水案内管９０は、実施の形態１の膜ろ過装置１における返送・排水槽２と同様の役割を果たすものである。ろ過処理時及び逆流洗浄時の動作を要約すれば、以下の通りである。即ち、ろ過処理時には、洗浄排水弁Ｖ５を「閉」状態とし且つ循環水弁Ｖ３を「開」状態とすることにより、集水室９１に集水される循環水は、循環水用管Ｌ２を経て膜モジュール７の下部に導き膜モジュール７の膜表面を通り洗浄排水案内管９０を経て集水室９１に戻る経路を循環する。また、逆流洗浄時には、洗浄排水弁Ｖ５を「開」状態とし且つ循環水弁Ｖ３を「閉」状態とすることにより、膜モジュール７内を洗浄した後の洗浄排水は、洗浄排水案内管９０を経て集水室９１に導き、洗浄排水管９から外部に排出される。
上記構成の膜ろ過装置１Ａによれば、１槽構造であるため、大幅な重量削減が得られ、製造コストの低減が図れる。
また、後述する実施の形態３と異なり、洗浄排水案内管９０を洗浄水槽３内に収納した構造となるため、美感的にも構成的（配管が邪魔にならない）にも良好で、加えて膜ろ過装置全体の構成もコンパクトにできる。
尚、上記の例では、集水室９１を設けたけれども、洗浄排水案内管９０を直接洗浄排水管９に接続するようにしてもよい。

【0050】

（実施の形態３）
図１４は実施の形態３に係る膜ろ過装置の要部断面図、図１５は図１４のＦ−Ｆ線矢視断面図である。実施の形態３に係る膜ろ過装置１Ｂは、実施の形態２に係る膜ろ過装置１Ａと同様に洗浄水槽３のみを備えた１槽構造であることを特徴とするものである。実施の形態３が実施の形態２と相違する点は、実施の形態２では洗浄水槽３内に洗浄排水案内管９０が設けられていたけれども、実施の形態３では洗浄水槽３の外側に洗浄排水案内管９０が設けられていることである。即ち、洗浄排水案内管９０は洗浄水槽３の外側を経由して洗浄排水管９に接続されている。従って、実施の形態２の集水室９１を形成する必要はない。しかし、洗浄排水管９の外周には、洗浄排水案内管９０を接続するスペースに限度があるので、洗浄排水案内管９０の数が増えてくる（膜モジュール７の数が増える）と、洗浄排水案内管９０と洗浄排水管９の接続部分を一部拡げたり、洗浄排水管９の径を拡げる必要が生じ、このような変形を行う場合には、集水室９１に似た構造を有することになる。

【0051】

このような構成の膜ろ過装置１Ｂは、実施の形態１の膜ろ過装置１と基本的に同様な運転動作を行う。洗浄排水案内管９０は、実施の形態１の膜ろ過装置１における返送・排水槽２と同様の役割を果たすものである。ろ過処理時及び逆流洗浄時の動作を要約すれば、以下の通りである。即ち、ろ過処理時には、洗浄排水弁Ｖ５を「閉」状態とし且つ循環水弁Ｖ３を「開」状態とすることにより、洗浄排水案内管９０から洗浄排水管９に導かれる循環水を、循環水用管Ｌ２を経て膜モジュール７の下部に導き、膜モジュール７の膜表面を通り洗浄排水案内管９０に戻る経路を循環する。また、逆流洗浄時には、洗浄排水弁Ｖ５を「開」状態とし且つ循環水弁Ｖ３を「閉」状態とすることにより、膜モジュール７内を洗浄した後の洗浄排水は、洗浄排水案内管９０を経て洗浄排水管９に導かれ、洗浄排水管９から外部に排出される。

【0052】

本実施の形態３は、実施の形態２と同様に１槽構造の自己洗浄槽保有型膜ろ過装置が実現でき、大幅な重量削減が得られ、製造コストの低減が図れる。尚、洗浄排水案内管９０を洗浄水槽３の外側に設ける構成のため、洗浄排水案内管９０を洗浄水槽３の内側に設ける構成に比べて、洗浄排水案内管の接合作業が容易となる。即ち、洗浄水槽３内においては洗浄排水案内管９０の接合作業空間に制約があり、そのため、洗浄水槽３内に多数の洗浄排水案内管９０を設けるような場合、洗浄排水案内管９０の接合作業が困難となる恐れがある。これに対して、洗浄排水案内管９０を洗浄水槽３の外側に設ける構成の場合は、洗浄排水案内管９０の接合作業空間に制約がなく、洗浄排水案内管９０の接合作業が容易となる。

【0053】

（その他の事項）
（１）上記実施の形態では、物理洗浄時の圧力供給はコンプレッサで行なっていたが、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、加圧給水ポンプ等を用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、装置内に逆流洗浄に使用する洗浄水槽を設け、効率良くろ過処理を継続できる自己洗浄槽保有型膜ろ過装置に適用される。

【符号の説明】

【0055】

１，１Ａ，１Ｂ：膜ろ過装置 ２：返送・排水槽（第２水槽）
３：洗浄水槽（第１水槽） ５：原水供給ブロック
６：ろ過水集水ブロック ７：膜モジュール
９：洗浄排水管 １３：ろ過水集水通路
１５：空気槽 １６：コンプレッサ
３７：ろ過水流出通路 ４１：ろ過水管
３３：逆流洗浄用管 ６０：集水空間
９０：洗浄排水案内管 Ａ１：液位計
Ｖ１：原水流入弁 Ｖ２：ろ過水流出弁
Ｖ３：循環水弁 Ｖ４：エア供給弁
Ｖ５：洗浄排水弁

【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】