CN108348859A - 中空纤维膜模块及其清洗方法 - Google Patents

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Abstract

一种中空纤维膜模块(10)，其包括：中空纤维膜束(15)，具有形成为束状的多个中空纤维膜(14)；壳体(13)，形成有收容中空纤维膜束(15)的内部空间(S1)；以及气体供应部(2)，让用于清洗中空纤维膜(14)的气体分散于内部空间(S1)。内部空间(S1)具有上部空间(S11)和下部空间(S12)，上部空间(S11)是中空纤维膜(14)的相对于长边方向中央位于上侧的部分所处的空间，下部空间(S12)是中空纤维膜(14)的相对于长边方向中央位于下侧的部分所处的空间。气体供应部(2)中设有在上部空间(S11)位置让气体分散于壳体(13)内的管用通气孔(54A、54B)(上侧气体供应部)和在比下部空间(S12)更下侧的位置让气体分散于壳体(13)内的散气用通气孔(43)(下侧气体供应部)。

Description

中空纤维膜模块及其清洗方法
技术领域
本发明涉及中空纤维膜模块及其清洗方法。
背景技术
以往，在去除水中的杂质的水处理中，采用具有形成为束状的多个中空纤维膜的中空纤维膜模块。在水处理的过滤工序中，原水(过滤前的水)经由设于中空纤维膜模块的原水入口而被供应到模块内，通过纤维膜后的过滤水经由设于模块的过滤水出口而排出到模块外。
采用中空纤维膜模块进行水处理的过滤工序时，从水中被除去的物质(浮游污浊物质(SS:Suspended Solids))堆积于膜表面。这样，有效地去除堆积于膜表面的浮游污浊物质便成为重要的课题之一。
通常，浮游污浊物质的去除会通过所谓的反洗(反压清洗)来进行。在反洗工序中，为了使附着于膜表面的浮游污浊物质从纤维膜上分离，在模块内形成有与过滤工序反方向的流体流。即，气体或液体等流体经由过滤水出口而被供应到模块内，通过纤维膜后的流体经由原水入口而被排出到模块外。
这样，基于进行了反洗工序而成为从膜表面局部地浮起的状态的浮游污浊物质此后通过起泡工序而从膜表面剥落。在该起泡工序中，在模块内充填有水的状态下供应空气，纤维膜基于所供应的空气的气泡而被摇晃，由此，膜表面的浮游污浊物质剥落。下述专利文献1及2中公开了一种具备用于在起泡工序中使空气分散在模块内的结构的中空纤维膜模块。
所述专利文献1的中空纤维膜模块中，在中空纤维膜的下端的更下方设有供气头部及空气分散器，从供气头部供应来的空气通过空气分散器而被分散诱导。所述专利文献2中，在设置在中空纤维膜束的中央的管的下部侧面形成有细孔，空气从该细孔被供应到壳体内。
在所述专利文献1中，供气头部及空气分散器设置在中空纤维膜的下端更下方，基于该空气分散器，气体在中空纤维膜的下端侧被分散。此情况下，通过从中空纤维膜的下端上升的气体来进行起泡，这能够在下端去除附着于膜表面的浮游污浊物质，但在上端的去除效果并不充分。
此外，在所述专利文献2中采用了从位于中空纤维膜的下端近傍的细孔供应起泡用的气体的结构。由此，与所述专利文献1同样地能够在中空纤维膜的下端去除浮游污浊物质，但在上端却不能充分地去除浮游污浊物质。因此，采用以往的中空纤维膜模块，在起泡工序中难以在中空纤维膜的整体范围对膜表面进行清洗。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开平11-33367号。
专利文献2：日本专利公开公报特开平7-136469号。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在起泡工序中能够对中空纤维膜整体进行清洗的中空纤维膜模块及其清洗方法。
本发明的一个方面涉及中空纤维膜模块，其是外压过滤式的中空纤维膜模块，包括：中空纤维膜束，具有形成为束状的多个中空纤维膜；壳体，形成有收容所述中空纤维膜束的内部空间；以及气体供应部，让用于清洗中空纤维膜的气体分散于所述内部空间；其中，所述内部空间具有上部空间和下部空间，所述上部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于上侧的部分所处的空间，所述下部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于下侧的部分所处的空间，所述气体供应部中设有在所述上部空间的位置让气体分散于所述壳体内的上侧气体供应部和在比所述下部空间更下侧的位置让气体分散于所述壳体内的下侧气体供应部。
本发明的另一个方面涉及中空纤维膜模块的清洗方法，所述中空纤维膜模块采用了使具有形成为束状的多个中空纤维膜的中空纤维膜束收容于壳体的内部空间的结构，在外压过滤式的所述中空纤维膜模块中，让气体分散于被注了水的所述内部空间来清洗中空纤维膜，所述内部空间具有上部空间和下部空间，所述上部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于上侧的部分所处的空间，所述下部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于下侧的部分所处的空间，所述中空纤维膜模块的清洗方法包括：下侧起泡工序，通过在比所述下部空间更下侧的位置使气体分散于所述壳体内来清洗所述中空纤维膜；以及上侧起泡工序，在实施了所述下侧起泡工序后，通过在所述上部空间的位置使气体分散于所述壳体内来清洗所述中空纤维膜。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的过滤装置的结构的模式图。
图2是表示本发明的实施方式1中的中空纤维膜模块的结构的图。
图3是表示设置在所述中空纤维膜模块中的散气件的平面结构的图。
图4是表示沿图3中的线段IV-IV的散气件的剖面结构的图。
图5是表示沿图2中的线段V-V的导水管的剖面结构的图。
图6是图2中的区域VI的导水管的放大图。
图7是表示所述过滤装置的基本运行程序的图。
图8是表示本发明的实施方式2中的中空纤维膜模块的结构的图。
图9是表示本发明的实施方式3中的中空纤维膜模块的结构的图。
图10是表示本发明的实施方式3中的散气件的结构的图。
图11是表示本发明的实施方式4中的过滤装置的结构的图。
图12是表示本发明的实施方式4中的中空纤维膜模块的结构的图。
图13是表示本发明的实施方式5中的中空纤维膜模块的结构的图。
图14是表示本发明的实施方式5的变形例中的导水管的结构的剖视图。
图15是表示本发明的实施方式6中的导水管的结构的剖视图。
图16是表示本发明的其它实施方式中的导水管的结构的图。
图17是表示本发明的实施方式7的中空纤维膜模块的清洗方法中的过滤装置的运行程序的图。
图18是用于说明本发明的实施方式7的中空纤维膜模块的清洗方法中的对流起泡工序的图。
图19是用于说明液面在壳体内下降的情况的模式图。
图20是用于说明液面在壳体内下降的情况的模式图。
图21是用于说明液面在壳体内下降的情况的模式图。
图22是表示本发明的实施方式7的变形例中的过滤装置的运行程序的图。
图23是表示本发明的实施方式8的中空纤维膜模块的清洗方法中的过滤装置的运行程序的图。
图24是表示本发明的实施方式9的中空纤维膜模块的清洗方法中的过滤装置的运行程序的图。
图25是表示本发明的实施方式10的中空纤维膜模块的清洗方法中的过滤装置的运行程序的图。
图26是表示本发明的实施方式10的变形例中的过滤装置的运行程序的图。
图27是表示本发明的实施方式10的变形例中的过滤装置的运行程序的图。
具体实施方式
以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。
〈实施方式1〉
[过滤装置、中空纤维膜模块]
首先，参照图1及图2说明具备本发明的实施方式1所涉及的中空纤维膜模块10的过滤装置1的结构。图1是表示过滤装置1的结构的简略图。图2是表示中空纤维膜模块10的结构的简略图。
过滤装置1是对中空纤维膜的外表面侧供应原液并且从内表面侧获取滤液的外压过滤式的装置。过滤装置1具有：外压过滤式的中空纤维膜模块10；供液泵20；空气压缩机30；连接这些装置的管道及设于该管道的开闭阀；控制装置40。
如图2所示，中空纤维膜模块10具有：中空纤维膜束15，多个中空纤维膜14在上端14B通过固定件3而被固定为束状；壳体13，形成有收容中空纤维膜束15的内部空间S1；导水管(管构件)5，用于将原水导入到壳体13内；散气件4，用于使被供应到壳体13内的气体分散。
中空纤维膜束15为多个中空纤维膜14的上端14B以开口的状态被固定件3固定而且下端14A以每一个不被固定的状态而被封闭的一端自由型。固定件3将多个中空纤维膜14的上端14B集束固定。固定件3为了使中空纤维膜14作为过滤膜而发挥作用，将壳体13内的空间液密地分隔为原水侧的内部空间S1和滤液侧的空间S2。固定件3使用了环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂等热固性树脂。作为中空纤维膜束15与固定件3的接合方法，可采用离心接合法、静置接合法等。
作为中空纤维膜14的原料可使用各种材料，其并不没有特别限定，优选包含选自由聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟醚共聚物、三氟氯乙烯-乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚砜、醋酸纤维素、聚乙烯醇以及聚醚砜构成的组中的至少一种，基于膜强度以及耐药品性的观点，更优选聚偏二氟乙烯(PVDF)。
中空纤维膜14优选被亲水化。中空纤维膜14通过含有0.1重量%以上且10重量%以下的亲水性树脂而被亲水化。作为亲水性树脂，可使用聚乙烯吡咯烷酮、纤维素酯、乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇等树脂，但从高亲水性这样的观点出发，特别优选聚乙烯醇。
中空纤维膜14优选通过缩醛化而相对于高温的水具有不溶性。通过缩醛化，能够防止提取处理时及实际的使用时的亲水性树脂的过度溶出。缩醛化可以通过在含有醛化合物的酸水溶液中对中空纤维膜进行处理来进行。作为醛可以使用甲醛、乙二醛、戊二醛、丙二醛、壬二醛等醛。作为酸优选使用硫酸、盐酸、硝酸等强酸。
中空纤维膜14优选纯水透过速度满足下述式的偏二氟乙烯系树脂多孔中空纤维膜。
(FLUXd/FLUXw)×100≥40.0
在上述式中，“FLUXd”表示干燥中空纤维膜的纯水透过速度(L/m2/hr/98kPa)，“FLUXw”表示湿润中空纤维膜的纯水透过速度(L/m2/hr/98kPa)。
在中空纤维膜模块10中，从二次侧进行基于空气的加压清洗。此处，在中空纤维膜14的纯水透过速度不满足上述式的范围时，有时会出现膜干燥而SS排出性下降的情况。即，(FLUXd/FLUXw)×100小于40时，在反复使用的期间，中空纤维膜14发生干燥。而且，干燥的膜部分因不能让水透过而丧失过滤功能，另一方面，具有过滤功能的膜部分的负荷变大，从而有排出性能下降的倾向。
中空纤维膜14优选膜间差压0.1Mpa时的透水量为1000至40000L/m2/小时，更优选1000至30000L/m2/小时，进一步优选1000至20000L/m2/小时。透水量过少时，有透过性能变差的倾向。另一方面，透水量过多时，有分级特性下降的倾向。因此，通过将透水量设于上述范围内，能够得到透过性能及分级特性更优异的中空纤维膜14。
中空纤维膜14的透水量可以如下的方式来测定。首先，制造中空纤维膜模块10，该中空纤维膜模块10由有效膜长度为20cm的20个中空纤维膜14被集束而成。此时，中空状的上端14B穿通于固定件3，另一方面，下端14A的空心部被环氧系树脂封闭。使用该中空纤维膜模块10，纯水从中空纤维膜14的外周面侧被过滤，从上端14B的内周面侧得到过滤水。此时，使膜间差压调整到成为0.1MPa，能够将此时所得到的透过性能作为膜间差压为0.1Mpa时的中空纤维膜14的透水量来测定。
中空纤维膜模块10为外压过滤式，也可根据膜分离处理的条件或所要求的性能而为外压全量过滤式或外压循环过滤式。基于膜寿命的观点，优选同时进行过滤膜的表面清洗的外压循环过滤式，基于设备的简洁、设置成本、运行成本的观点，优选外压全量过滤式。
由于随着中空纤维膜14的个数变多而每一模块的膜面积变高，因此，中空纤维膜束15能够提高过滤流量来运行，但另一方面，清洗时的浮游污浊物质的排出效率下降。因此，由中空纤维膜14的外径di(m)、中空纤维膜14的个数n(个)及壳体13的剖面面积S(m2)计算的膜充填率100πndi2/4S(%)优选为10至60％，更优选为20至50％。
壳体13由具有上表面13A和下表面13C以及与它们连接的侧面13B的筒形状形成。壳体13具有收容中空纤维膜束15的内部空间S1，该内部空间S1被分为：中空纤维膜14的相对于长边方向中央位于上侧的部分所处的上部空间S11；中空纤维膜14的相对于长边方向中央位于下侧的部分所处的下部空间S12。
壳体13的上表面13A上连接有用于导出滤液的滤液管道51，该滤液管道51中设有滤液出口52及滤液侧气体入口53。在侧面13B上且在固定件3的紧下方设有用于将内部空间S1内的气体排出到系统外的气体排泄口11。气体排泄口11是上部空间S11的开口部。在侧面13B上且在下表面13C的紧上方设有将内部空间S1内的液体排出到系统外的液体排泄口12。在下表面13C的中央近傍设有用于将气体供应到内部空间S1内的散气用气体入口7。
气体排泄管道61连接于气体排泄口11，壳体13内的气体经由该管道而被排出到系统外。气体排出口阀62设于气体排泄管道61，通过打开该阀能够使气体从壳体13内排泄。此外，排泄管道41连接于液体排泄口12，壳体13内的液体经由该管道而被排出到外边。原液排出口阀42设于排泄管道41，通过打开该阀能够使液体从壳体13排出。
作为壳体13的材质，可采用SUS、改性PPE、聚氯乙烯、聚砜、聚碳酸脂、聚烯烃及ABS树脂等。也可将固定件3接合固定于壳体13的内侧面，由此构成所谓的一体型模块。此外，也可以在固定件3的外周部上安装O-环或密封件等，并且固定件3可装卸地且液密地被安装于壳体13。此情况下，能够卸下固定件3来交换中空纤维膜束15，能够反复使用壳体13。
导水管5穿通壳体13的下表面13C中央并且以朝着上表面13A延伸的姿势而被设置，其上端连接于固定件3。导水管5在其下端侧设有原液入口9，而且在其侧面上设有导水管用气体入口8。通过导水管5，能够仅将从原液入口9导入的过滤前的原水供应到壳体13内，而且能够仅将从导水管用气体入口8导入的气体供应到壳体13内，此外能够将原水及气体双方供应到壳体13内。
散气件4是用于使从散气用气体入口7供应到壳体13内的气体以向中空纤维膜束15的径向扩展的方式分散的部件。散气件4设置在比下部空间S12更下侧的位置，其中央部被导水管5穿通。导水管5及散气件4的详细结构后述。
供液泵20经由原液导入管道21而连接于导水管5的原液入口9。原液导入管道21中设有使管道内的原液的流通和切断切换的原液导入阀22。供液泵20通过原液导入管道21而将原液供应到导水管5内。
空气压缩机30经由第一气体导入管道31而连接于滤液侧气体入口53，并且经由第二气体导入管道32而连接于散气用气体入口7，且经由第三气体导入管道33而连接于导水管用气体入口8。第一气体导入管道31中设有使管道内的气体的流通和切断切换的第一气体导入阀34，第二及第三气体导入管道32、33中也同样地设有第二及第三气体导入阀35、36。这样，本实施方式中，作为针对导水管5的气体供应单元的第三气体导入管道33及第三气体导入阀36、以及作为针对散气件4的气体供应单元的第二气体导入管道32及第二气体导入阀35被各自地设置。
控制装置40控制供液泵20及空气压缩机30的驱动，而且控制各个阀的开闭动作。控制装置40例如由个人电脑等来构成。控制装置40具有存储有过滤过程中被依次实行的各工序(注水、过滤、反洗、起泡、排水等)的顺序信息的存储部和依照该顺序信息来控制各装置的驱动及阀的开闭的控制部。
[散气件、导水管]
其次，参照图2至图5来说明散气件4及导水管5的详细结构。图3表示了散气件4的平面结构。图4表示了图3中沿着线段IV-IV的散气件4的剖面结构。图5表示了图2中沿着线段V-V的导水管5的剖面结构。上述中空纤维膜模块10具有让中空纤维膜14的清洗用的气体(例如空气)分散到壳体13的内部空间S1的气体供应部2，该气体供应部2具有散气件4和导水管5。
散气件4设置在比中空纤维膜14的下端14A更下侧的位置。散气件4具有向中空纤维膜束15的径向扩展的形状，周缘部位于比中空纤维膜束15更靠径向外侧的位置。散气件4中，在径向上隔开间隔地形成有使气体分散于壳体13内的多个散气用通气孔43。
散气件4具有：圆板状的主体部44，具有沿中空纤维膜束15的径向扩展的形状，形成有多个散气用通气孔43；周壁部47，连接于主体部44的周缘部；圆筒状的气体接受部45，连接于主体部44的下表面；上述各部被形成为一体。
散气用通气孔43以在厚度方向上穿通主体部44的方式而被形成。散气用通气孔43在主体部44的径向及周向上彼此隔开间隔地形成，其的一部分位于比中空纤维膜束15更靠径向外侧的位置。由此，能够使气体相对于中空纤维膜束15分散在径向上宽广的范围。而且在主体部44的中央形成有导水管5所穿通的通孔44A。主体部44并不限定于图3所示般的圆板状，其可以采用各种各样的形状。
气体接受部45是用于将从散气用气体入口7供应到壳体13内的气体暂且收容的部分。气体接受部45具有筒形状，其上端(一端)连接于主体部44的下表面，在其下端(另一端)侧形成有气体的接受口45A。本实施方式中，气体接受部45以从上端往下端其内径大致为一定的方式而被构成。气体接受部45其的内径大于导水管5的外径，其在与导水管5的外周面之间的间隙中收容气体。
气体接受部45位于比散气用气体入口7更靠径向外侧，由此，能够将从散气用气体入口7供应到壳体13内的气体收容于筒内。而且如图2所示，在气体接受部45的下端与壳体13的下壁之间形成有间隙，壳体13内的液体能够在该间隙中流通。由此，能够防止壳体13的下部中的液体积存。
在气体接受部45的上端侧的部位上，多个分散孔46在周向上隔开间隔地形成。分散孔46以穿通气体接受部45的方式而被形成。通过分散孔46，能够使收容于气体接受部45的气体释放到比该气体接受部45更靠径向外侧并且往散气用通气孔43引导。分散孔46可以在周向上等间隔地形成，也可以不等间隔地形成。
周壁部47具有从主体部44的周缘部向下方延伸的筒形状。通过周壁部47，能够抑制从分散孔46释放到气体接受部45的外侧的气体扩展到比主体部44更外侧的情况。由此，能够在从散气用通气孔43使气体分散之前，使气体留在主体部44的下表面。
根据散气件4，在起泡工序中，在通过气体接受部45将从散气用气体入口7供应到壳体13内的气体暂且收容之后，使之从分散孔46释放到外侧，此后，使之从散气用通气孔43分散到下部空间S12。即，本实施方式中，散气用通气孔43作为在比下部空间S12更下侧的位置处让气体分散于壳体13内的下侧气体供应部而发挥作用。
导水管5以在上下方向上沿着中空纤维膜束15的中心延伸的方式设置。导水管5被形成为圆筒形状，但其形状并没有特别的限定。如图2所示，导水管5穿通散气件4(主体部44)，其下端通过任意的密封件(未图示)而被固定于原液导入管道21(图1)。此外，导水管5的固定方法并不限定于此，也可以设置相对于主体部44的上表面向上方突出的其它管道，并且以该突出的部分位于导水管5内侧的方式而使导水管5载置于主体部44的上表面。
在导水管5上比主体部44的上表面更上侧的部位中，在长边方向上整个范围，多个管用通气孔54隔开间隔地形成。更具体而言，在导水管5上位于上部空间S11的部位中，多个管用通气孔54彼此隔开间隔地形成，在位于下部空间S12的部位，也形成有多个彼此隔开间隔的管用通气孔54。通过这些管用通气孔54，能够将起泡用的气体供应到壳体13内，而且能够将被中空纤维膜14过滤的原水供应到壳体13内。此外，管用通气孔54可以在长边方向上等间隔地形成，也可以不等间隔地形成。此外，管用通气孔54被形成为圆形状，但其形状并没有特别的限定。
多个管用通气孔54以在导水管5的长边方向上分别为相同的大小而被形成。为了提高起泡的效果，管用通气孔54的内径优选被设计为30mm以下。此外，为了减小通水时的压力损失，管用通气孔54的内径优选被设计为来自各个孔的原水的排出流速的合计为4m/s以下，更优选被设计为3m/s以下。
如图2所示，形成在导水管5的最上部的管用通气孔54A位于比气体排泄口11的下表面11A更上侧，而从上数下第二个的管用通气孔54B则位于比该下表面11A更下侧。即，导水管5中在上下方向上位于隔着气体排泄口11的下表面11A的位置形成有管用通气孔54A、54B。
如图5所示，管用通气孔54在导水管5的周向上等间隔地形成有4个。本实施方式中，在位于上部空间S11的部位及位于下部空间S12的部位的任一部位中，管用通气孔54以90°间隔形成有4个，不过，其数量或周向上的间隔并没有特别的限定。也可以如后述的其它实施方式那样，使管用通气孔54的数量或周向上的间隔在位于上部空间S11的部位和位于下部空间S12的部位彼此有所不同。
图6是在图2中的区域VI中的导水管5的放大图。导水管5中的管用通气孔54的开口比可以如下的方式定义。如图6的斜线部所示，在将从最上部的管用通气孔54A的中间高度位置至其下面的管用通气孔54B的中间高度位置的范围中的导水管5的外周面的面积设为S1，将该范围的外周面中形成的所有的管用通气孔54A、54B的共计的开孔面积设为S2时，管用通气孔的开口比可被定义为S2/S1×100。本实施方式中，该开口比优选被设计为1％以上且20％以下。
根据导水管5，能够将原水从管用通气孔54中供应到壳体13内，并且通过浮力使从导水管用气体入口8导入的气体上升，能够使之从位于上部空间S11的管用通气孔54A、54B分散到壳体13内。即，本实施方式中，管用通气孔54A、54B作为在该上部空间S11的位置让气体分散于壳体13内的上侧气体供应部发挥作用。
为了不增大中空纤维膜模块10的体积，插入壳体13内的导水管5的长度优选为中空纤维膜14的长度的1至2倍，更优选为1至1.5倍。
为了减少通水时的压力损失，导水管5内径优选被设计为通水时的流速成为4m/s以下，更优选被设计为成为3m/s以下。
[中空纤维膜模块的清洗方法]
其次，参照图7来说明基于上述过滤装置1进行的过滤运行以及在该运行中实施的本实施方式所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法。图7中，就图1所示的过滤装置1的基本的运行方法，表示了各工序与阀的开闭状态之间的关系。图7中的圆圈意味着相应的阀打开。
开始时，实施注水工序(过滤前)。在该工序中，基于控制装置40，从过滤装置1的所有阀被关闭的状态使原液导入阀22及气体排出口阀62打开，使供液泵20工作。由此，原液从供液泵20经由原液导入管道21导入导水管5内，原水从管用通气孔54供应到壳体13内。由此，壳体13的内部空间S1被注水。
其次，实施过滤工序。在该工序中，原液从气体排泄口11溢出后，基于控制装置40而使滤液出口阀71打开，而且使气体排出口阀62关闭。而且，充满于内部空间S1的原水从中空纤维膜14的外表面侧通过壁面而向内表面侧渗入，作为滤液而从滤液侧的空间S2被排出。
随着过滤时间的过去，原水中的浮游污浊物质附着于中空纤维膜14的外表面，由此，过滤能力下降。因此，在实施了一定时间的过滤后，通过实施以下所说明的本实施方式所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法，来清洗中空纤维膜14的膜表面。
首先，实施反洗工序。该工序中，通过控制装置40，使原液排出口阀42及第一气体导入阀34打开，使空气压缩机30工作。由此，气体(例如空气)从滤液侧气体入口53被导入壳体13的滤液侧的空间S2，通过该气体，滤液被加压。滤液从中空纤维膜14的内表面侧被压出外表面侧，其结果，内部空间S1的液体的一部分从液体排泄口12被排出系统外。这样，进行中空纤维膜14的反洗。此后，打开滤液侧压力排泄阀81，使滤液侧的空间S2的压力下降。
其次，实施注水工序(下侧起泡前)。该工序中，为了使上述反洗工序中下降了的内部空间S1内的液面上升，通过控制装置40，使气体排出口阀62及原液导入阀22打开，使供液泵20工作。由此，液体被导入内部空间S1内，液面上升。此后，使供液泵20停止，原液导入阀22被关闭，液体的供应被停止。
其次，实施下侧起泡工序。该工序中，在内部空间S1被注了水的状态下，通过控制装置40，使第二气体导入阀35打开，使空气压缩机30工作。由此，气体经由第二气体导入管道32从散气用气体入口7被供应到壳体13内。而且，该气体被收容于气体接受部45后，从散气用通气孔43分散到下部空间S12。而且，中空纤维膜14基于从中空纤维膜14的下端14A上升到上部空间S11的气体而被摇晃，基于此作用，附着于膜表面的浮游污浊物质被剥落。这样，在下侧起泡工序中，通过在比下部空间S12更下侧的位置使气体分散于壳体13内，使该气体上升至上部空间S11，来清洗位于下部空间S12及上部空间S11的下侧部分的中空纤维膜14。
其次，实施排水工序。该工序中，通过控制装置40，使第二气体导入阀35关闭并且使原液排出口阀42打开。由此，包含在下侧起泡工序中从膜表面剥落的浮游污浊物质的液体经由液体排泄口12而被排出到系统外。
其次，实施注水工序(上侧起泡前)。该工序中，使气体排出口阀62及原液导入阀22打开，使供液泵20工作，从而再度使液体充满于内部空间S1。
其次，实施上侧起泡工序。该工序基于以下的目的而被实施，即，在下侧起泡工序中未被充分清洗的中空纤维膜14的上端14B，更切实地去除附着于膜表面的浮游污浊物质。
首先，通过控制装置40，使原液导入阀22关闭并且使第三气体导入阀36打开。由此，使气体经由第三气体导入管道33从导水管用气体入口8导入导水管5内。而且，该气体在管内基于浮力而上升，从位于上部空间S11的管用通气孔54A、54B分散到壳体13内。由此，能够以中空纤维膜14的上端14B近傍为中心进行起泡清洗，能够更切实地除去下侧起泡工序中不能被充分地除去的附着于上端14B周边的膜表面的浮游污浊物质。这样，在上侧起泡工序中，通过在上部空间S11的位置使气体分散于壳体13内，来清洗中空纤维膜14。
此外，在上侧起泡工序中，在起泡刚开始之后，内部空间S1整体被注水，因此，基于从最上部的管用通气孔54A及其下面的管用通气孔54B排出的气体能够进行起泡清洗。而且，从起泡开始经过一定时间后，从气体排泄口11排出含有气体的液体，内部空间S1的液面下降至下表面11A。即使在该状态下，基于被供应给导水管5的气体的浮力，也能够使导水管5内的水从比排泄口11的下表面11A更上侧的管用通气孔54A与气体一起喷出，能够使壳体13内的水从比排泄口11的下表面11A更下侧的管用通气孔54B流入导水管5内。由此，能够使液体和气体的混合流体从比排泄口11的下表面11A更上侧的管用通气孔54A持续地喷出而进行起泡，因此，能够有效地清洗至中空纤维膜14的上端14B。
其次，实施排水工序。该工序中，第三气体导入阀36被关闭并且原液排出口阀42被打开。由此，含有在上侧起泡工序中从膜表面剥落的浮游污浊物质的液体从液体排泄口12被排出到系统外。通过如以上那样进行了中空纤维膜模块10的清洗之后，过滤运行被重新开始。
在上侧及下侧起泡工序的任一工序中，气体的供应量优选20000NL/h以下，也优选500至10000NL/h的范围内。此外，在下侧起泡工序中，若气体的供应量过剩，则中空纤维膜14彼此缠绕而会使膜表面损伤，对此，在上侧起泡工序中，难以产生这样的问题。因此，在上侧起泡工序中，能够将气体的供应量设定得高于下侧起泡工序。
[作用效果]
其次，说明上述本实施方式所涉及的中空纤维膜模块10及其清洗方法的特征及作用效果。
中空纤维膜模块10具备：中空纤维膜束15；形成有收容中空纤维膜束15的内部空间S1的壳体13；让中空纤维膜清洗用的气体分散于内部空间S1的气体供应部2。气体供应部2中设有：在上部空间S11的位置让气体分散于壳体13内的作为上侧气体供应部的管用通气孔54A、54B；在比下部空间S12更下侧的位置让气体分散于壳体13内的作为下侧气体供应部的散气用通气孔43。
根据上述中空纤维膜模块10，在内部空间S1被注了水的状态下，使气体从散气用通气孔43分散，该气体从中空纤维膜14的下端14A上升而使中空纤维膜14振动，从而能够使附着于膜表面的浮游污浊物质剥落。此外，能够使气体不仅从散气用通气孔43而且从管用通气孔54A、54B分散于壳体13内。因此，能够使气体遍布至在使气体从散气用通气孔43分散时气体难以遍布到的中空纤维膜14的上端14B。由此，即使在该上端14B中也能够提高去除附着于膜表面的浮游污浊物质的去除效果。因此，根据上述中空纤维膜模块10，能够在起泡工序中清洗中空纤维膜14整体。
上述气体供应部2包含：散气件4，具有向中空纤维膜束15的径向扩展的形状，形成有多个散气用通气孔43；导水管5，以在上下方向上沿着中空纤维膜束15的内侧延伸的方式设置，在位于上部空间S11的部位中形成有多个管用通气孔54A、54B。
由此，在中空纤维膜14的下端14A侧，能够使气体以向中空纤维膜束15的径向扩展的方式分散来进行起泡清洗。而且在中空纤维膜14的上端14B侧，通过气体管用通气孔54A、54B能够使气体从中空纤维膜束15的内侧向外侧分散来进行起泡清洗。
上述管用通气孔54形成在位于上部空间S11及下部空间S12的部位。而且上述中空纤维膜模块10以如下的方式构成：使由中空纤维膜14过滤的原水通过位于上部空间S11及下部空间S12的管用通气孔54而被供应到壳体13内。
由此，通过供应给导水管5的气体的浮力，能够使导水管5内的水从位于上部空间S11的管用通气孔54与气体一起喷出，接着使壳体13内的水从位于下部空间S12的管用通气孔54流入导水管5内。由此，能够使液体和气体的混合流体从位于上部空间S11的管用通气孔54持续地喷出而进行起泡。
上述中空纤维膜模块10中，针对导水管5和散气件4分别设置有彼此不同的气体供应单元。由此，实施上侧及下侧起泡工序时，能够容易地调整对导水管5及散气件4各自的气体的供应量等条件。
上述壳体13中设有用于使内部空间S1内的气体及液体排出到系统外的排泄口11。管用通气孔54A形成在该排泄口11的下表面11A的上侧，而且管用通气孔54B形成在该排泄口11的下表面11A的下侧。
由此，在上侧起泡工序刚开始后，在内部空间S1整体处于被注了水的状态下，能够通过从管用通气孔54A、54B分散的气体来进行起泡清洗。而且，从起泡开始经过一定时间后，含有气体的液体从排泄口11排出，即使在内部空间S1的液面位置下降到排泄口11的下表面11A的高度位置的状态下，基于被供应给导水管5的气体的浮力，能够使导水管5内的水从比排泄口11的下表面11A更上侧的管用通气孔54A与气体一起喷出，能够使壳体13内的水从比排泄口11的下表面11A更下侧的管用通气孔54B流入到导水管5内。由此，能够使液体和气体的混合流体从比气体排泄口11的下表面11A更上侧的管用通气孔54A持续地喷出而进行起泡，因此，能够有效地清洗至中空纤维膜14的上端14B。
上述中空纤维膜束15为中空纤维膜14的上端14B被固定而在下端14A每个中空纤维膜14不被固定的一端自由型。由此，在起泡工序中，能够容易地使中空纤维膜14振动，能够进一步提高膜表面的清洗效果。
上述中空纤维膜模块的清洗方法是让气体分散于被注了水的内部空间S1来清洗中空纤维膜14的方法，其包括下侧起泡工序和在该下侧起泡工序之后实施的上侧起泡工序。在下侧起泡工序中，通过在比下部空间S12更下侧的位置使气体分散于壳体13内来清洗中空纤维膜14。在上侧起泡工序中，通过在上部空间S11的位置使气体分散于壳体13内来清洗中空纤维膜14。
上述中空纤维膜模块的清洗方法中，首先，在下侧起泡工序中，在比下部空间S12更下侧的位置使气体分散于壳体13内，该气体从中空纤维膜14的下端14A上升而使中空纤维膜14振动，从而能够使附着于膜表面的浮游污浊物质剥落。之后，在上侧起泡工序中，在上部空间S11的位置使气体分散于壳体13内，由此，对于在下侧起泡工序中不能被充分地清洗的中空纤维膜14的上端14B也能够更切实地清洗膜表面。
此外，如果在上侧起泡工序之后再进行下侧起泡工序时，则在上侧起泡工序中中空纤维膜14的上端14B被清洗之后，在下侧起泡工序中从膜表面剥落的浮游污浊物质上升而会附着于该上端14B。对此，由于在下侧起泡工序后进行上侧起泡工序，因此，能够防止浮游污浊物质再附着到中空纤维膜14的上端14B的情况，能够对中空纤维膜14整体进行清洗。
〈实施方式2〉
其次，参照图8说明本发明的实施方式2所涉及的中空纤维膜模块10A的结构。实施方式2所涉及的中空纤维膜模块10A基本上具备与上述实施方式1同样的结构，而且起到了同样的效果，但形成在导水管5上的管用通气孔54的数量及位置与上述实施方式1有所不同。
如图8所示，在导水管5中仅在位于上部空间S11的部位形成有多个隔开间隔的管用通气孔54，而在位于下部空间S12的部位中未形成管用通气孔。即，位于导水管5的下部空间S12的部位具有没有开口的封闭的外周面。根据该实施方式，与上述实施方式1那样在位于上部空间S11及下部空间S12双方的部位形成有管用通气孔54的情形相比，能够进一步减少导水管5的加工所需要的劳力和时间。
〈实施方式3〉
其次，参照图9及图10来说明本发明的实施方式3所涉及的中空纤维膜模块10B的结构。实施方式3所涉及的中空纤维膜模块10B基本上具备与上述实施方式1同样的结构，而且起到了同样的效果，但散气件的形状与上述实施方式1有所不同。
如图9及图10所示，散气件4B由形成有散气用通气孔43的圆板状的主体部44、与主体部44的下表面连接的气体接受部45B、以及与主体部44的周缘部连接的周壁部47成一体地而被构成。该实施方式中，气体接受部45B被形成为从与主体部44的下表面连接的上端向形成有气体接受口45A的下端而内径逐渐扩大的喇叭状。在图10的剖视下，气体接受部45B的筒壁与主体部44的下表面构成锐角，不过，其角度并没有特别的限定。
该实施方式中，从散气用气体入口7供应到壳体13内的气体难以流到比气体接受部45B更靠外侧处，容易被导入到气体接受部45B内。因此，与如上述实施方式1那样将气体接受部45构成为内径为一定值的圆筒形状的情形相比，能够更有效地进行下侧起泡工序。此外，该实施方式中，也可以省略位于导水管5的下部空间S12的部位中的管用通气孔54。
〈实施方式4〉
其次，参照图11及图12说明本发明的实施方式4所涉及的中空纤维膜模块10C的结构。实施方式4所涉及的中空纤维膜模块10C基本上具备与上述实施方式1同样的结构，而且起到了同样的效果，但在针对导水管5和散气件4设有共用的气体供应单元这一点上与上述实施方式1有所不同。
如图12所示，壳体13的下表面13C未形成有散气用气体入口7(图2)而被封闭。在导水管5的内侧区域中设有分隔部55。分隔部55是形成有多个通孔的板体，其被设置在导水管5中被气体接受部45所包围的部位。此外，在导水管5中，在比分隔部55更下侧且被气体接受部45所包围的部位上形成有穿通管壁的通气孔5A。而且，如图11所示，在过滤装置1C中，作为针对中空纤维膜模块10C的原液侧空间的气体供应单元，仅设有第三气体导入管道33及第三气体导入阀36，而第二气体导入管道32及第二气体导入阀35(图1)被省略。
该实施方式中，从导水管用气体入口8导入到导水管5内的气体基于浮力而上升，经由分隔部55的通孔并从位于上部空间S11的管用通气孔54A、54B被释放到壳体13内。而且一部分的气体在上升中途被分隔部55堵住而从通气孔5A被释放到管外。而且，被释放的气体在收容于气体接受部45内后，通过散气用通气孔43而分散到下部空间S12。这样，实施方式4中，作为针对导水管5及散气件4的共用的气体供应单元而采用了第三气体导入管道33及第三气体导入阀36，因此，与如上述实施方式1那样设置各自的气体供应单元的情形相比，能够简化设备，能够降低装置成本。此外，该实施方式中，也可以省略在位于导水管5的下部空间S12的部位上的管用通气孔54。
〈实施方式5〉
其次，参照图13说明本发明的实施方式5所涉及的中空纤维膜模块10D的结构。实施方式5所涉及的中空纤维膜模块10D基本上具备与上述实施方式1同样的结构，且起到了同样的效果，但在省略了散气件4这一点上与上述实施方式1有所不同。
如图13所示，在导水管5中被插入壳体13内的部位上，形成有多个在长边方向上隔开间隔的管用通气孔54。在导水管5的内侧区域中设有板状的分隔部55。基于该分隔部55，导水管5的管内空间被分隔为位于比下部空间S12更下侧的下侧管内空间P2和位于比该下侧管内空间S12更上侧的上侧管内空间P1。由于分隔部55堵塞导水管5的内侧区域，因此，上侧管内空间P1和下侧管内空间P2作为彼此不连通的独立的空间而被隔离。
导水管用气体入口8上，作为用于将气体供应给下侧管内空间P2的气体供应单元，设有图1所示的第三气体导入管道33及第三气体导入阀36。此外，在与上侧管内空间P1面对的部位上，作为用于将气体供应给上侧管内空间P1的气体供应单元，设有图1所示的第二气体导入管道32及第二气体导入阀35。这样，在实施方式5中，针对上侧管内空间P1及下侧管内空间P2分别设有用于供应气体的气体供应单元。
从导水管用气体入口8导入导水管5内的气体从形成在与下侧管内空间P2面对的部位上的管用通气孔54C分散到壳体13内。即，该管用通气孔54C作为在比下部空间S12更下侧的位置使气体分散于壳体13内的下侧气体供应部发挥作用。另一方面，从第二气体导入管道32导入上侧管内空间P1的气体基于浮力而上升，并从管用通气孔54A、54B分散到壳体13内。管用通气孔54A、54B面对上侧管内空间P1而且形成在位于上部空间S11的部位，作为在上部空间S11的位置使气体分散于壳体13内的上侧气体供应部而发挥作用。
该实施方式中，通过分隔部55而使导水管5的管内空间分为上侧管内空间P1和下侧管内空间P2，并且对各管内空间P1、P2能够供应气体，从而无需利用散气件4而仅通过导水管5便能够对中空纤维膜14整体进行起泡清洗。因此，与具备导水管5及散气件4双方的情形相比，能够进一步简化设备，能够削减成本。
此外，分隔部55并不限于完全堵塞导水管5的内侧区域的情形，其也可以如图14所示那样形成有多个通孔55B。此情况下，从导水管用气体入口8导入导水管5的气体其一部分被分隔部55的板体部55A堵住而从管用通气孔54C分散到壳体13内，而其余的则通过通孔55B流入到上侧管内空间P1，并从管用通气孔54A、54B分散到壳体13内。因此，无需对上侧管内空间P1及下侧管内空间P2各自分别设置气体供应单元，能够省略第二气体导入管道32及第二气体导入阀35(图1)。而且此情况下，还能够省略位于比分隔部55更上侧的下部空间S12的管用通气孔54。
〈实施方式6〉
其次，参照图15说明本发明的实施方式6。实施方式6所涉及的中空纤维膜模块基本上具备与上述实施方式1同样的结构，且起到了同样的效果，但导水管5中位于上部空间S11的部位的管用通气孔54的数量及周向上的间隔与位于下部空间S12的部位的管用通气孔54的数量及周向上的间隔彼此不同。
图15表示了包含形成在最上部的管用通气孔54A及其下面的管用通气孔54B的导水管5的剖面结构。如图15所示，管用通气孔54A、54B在周向上以等间隔(以45°间隔)而形成有8个。另一方面，其它的管用通气孔54与上述实施方式1同样地在周向上以等间隔(以90°间隔)而形成有4个。这样，在实施方式6中，管用通气孔54在周向上形成在位于上部空间S11的部位上的数量多于形成在位于下部空间S12的部位上的数量。由此，在中空纤维膜14的上端14B侧，能够在周向上的整体范围提高起泡清洗的效果。
〈其它实施方式〉
导水管5中在长边方向上相邻的管用通气孔54A、54B也可以从该长边方向观察时的周向上的位置彼此不同的方式而被形成。具体而言，如图16所示，相邻的管用通气孔54A、54B的从长边方向观察时的周向上的位置也可以彼此错开45°。由此，能够在周向上更均匀地对壳体13的内部空间S1供应原水及气体。
上述实施方式中，仅说明了采用一端自由型的中空纤维膜束15的情形，但可以采用两端固定型的中空纤维膜束。
〈实施方式7〉
其次，说明本发明的实施方式7所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法。在实施方式7所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法中，如在上述实施方式1中所说明的那样，依次实施注水工序、过滤工序、反洗工序、下侧起泡工序及上侧起泡工序，但在下侧起泡工序中实施对流起泡这一点上，与上述实施方式1有所不同。
在实施方式7中，如图17所示，在下侧起泡工序中，通过控制装置40使原液排出口阀42打开。在上述实施方式1的下侧起泡工序中，原液排出口阀42被关闭(图7)，但通过打开该原液排出口阀42，能够使内部空间S1内的原水向液体排泄口12流动。由此，如图18所示，在内部空间S1中产生使原水沿着中空纤维膜14的长边方向从上侧向下侧流动的下向水流92。
此外，气体排出口阀62为打开状态，但为了形成下向的水流92，有必要调整阀开度，以使来自液体排泄口12的排水量多于来自气体排泄口11的排水量。具体而言，有必要将原液排出口阀42的开度设定为大于气体排出口阀62的开度。
这样，一方面在壳体13内产生下向的水流92，另一方面通过控制装置40使第二气体导入阀35打开并且使空气压缩机30工作。由此，空气经由第二气体导入管道32而从散气用气体入口7被供应到壳体13内。而且，该空气在收容于气体接受部45后，从散气用通气孔43被分散到下部空间S12。由此，如图18所示，在内部空间S1中产生沿着中空纤维膜14的长边方向而与水流92的方向反向(上向)的气泡流91。
此时，基于水流92与气泡流91碰撞而产生强大的剪切力(对流起泡)。该剪切力在壳体13内的气液界面上为最大。本实施方式所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法中，基于该强大的剪切力，能够有效地清洗中空纤维膜14的外表面，由此，在上述过滤工序中，能够有效地除去附着于中空纤维膜14外表面的悬浮物质。
这样，本实施方式所涉及的中空纤维膜模块具有对流起泡单元，该对流起泡单元在内部空间S1中产生沿着中空纤维膜14的长边方向流动的原水的水流92，并且在内部空间S1中产生沿着中空纤维膜14的长边方向流动的与水流92的方向反向的气泡流91。对流起泡单元包含产生水流92的水流产生单元和产生气泡流91的气泡流产生单元。水流产生单元具有在比中空纤维膜14的长边方向中央更下侧使原水从内部空间S1排出的液体排泄口12(排出部)。气泡流产生单元具有在比中空纤维膜14的长边方向中央更下侧的位置使空气分散于内部空间S1的散气件4。
其次，如图19至图21所示，使壳体13的内部空间S1中的原水的液面93沿着中空纤维膜14的长边方向而向下移动，由此，能够更有效地清洗中空纤维膜14的外表面。具体而言，通过控制装置40使气体排出口阀62处于关闭的状态，在该状态下，从第二气体导入管道32持续供应空气到壳体13内。于是，充满到内部空间S1的上部的空气量逐渐增加，随此，来自液体排泄口12的排水量增加。在该过程中，如图19至图21的顺序所示，内部空间S1中的液面93朝下侧逐渐移动。液面93是剪切力最大的部分，其清洗效果优异。因此，通过使液面93沿着中空纤维膜14的长边方向逐渐下降，能够在长边方向的宽广的范围有效地清洗中空纤维膜14。
此外，也可以如上述那样暂且使液面93下降之后再提升液面93。具体而言，也可以通过调整供液泵20的动力或原液导入阀22及原液排出口阀42的开度来使对壳体13的供水量多于排水量，从而使液面93向上移动。此外，也可以使这样的液面93的上下移动反复进行多次。由此，能够进一步提高中空纤维膜14的清洗效果。
此外，在该工序中，从第二气体导入管道32供应到壳体13内的空气的流量(起泡流量)基于产生强大的剪切力这一观点优选被设定为3Nm3/h以上且20Nm3/h以下，而基于空气压缩机30的容量等观点优选被设定为5Nm3/h。
其次，也可以实施排水工序。此外，在不进行如上述那样的液面93上升时，与对流起泡同时地使含有从中空纤维膜14的外表面剥落的悬浮物质的液体经由液体排泄口12排出到系统外。这样在含有悬浮物质的液体在对流起泡时已经被排出的情况下，排水工序便不需要。
在实施排水工序时，通过控制装置40使第二气体导入阀35关闭并且使原液排出口阀42打开。由此，含有在上述对流起泡工序中从中空纤维膜14的外表面剥落的悬浮物质的液体便经由液体排泄口12而被排出到系统外。
此外，也可以如图22所示那样在对流起泡工序中使气体排出口阀62关闭。由此，在对流起泡中，壳体13内的水便不从气体排泄口11排出，因此，来自液体排泄口12的排水量增加，在壳体13内，下向的水流92便更容易形成。
〈实施方式8〉
其次，说明本发明的实施方式8所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法。在实施方式8所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法中，如上述实施方式1中所说明的那样，依次实施注水工序、过滤工序、反洗工序、下侧起泡工序及上侧起泡工序，但在上侧起泡工序中实施气液清洗这一点上，与上述实施方式1有所不同。
如图23所示，在实施方式8中，如上述实施方式1那样通过控制装置40使气体排出口阀62及第三气体导入阀36打开来进行上侧起泡，并且还通过控制装置40使供液泵20工作且使原液导入阀22打开。由此，原水经由原液导入管道21被供应到导水管5内并且空气经由第三气体导入管道33被供应到导水管5内，在导水管5内生成原水和空气的混合体。而且，原水及空气从导水管5的多个管用通气孔54(位于上部空间S11的孔)朝着壳体13的上部空间S11同时喷出(气液清洗)。
由此，基于所喷出的气液混合体，在上部空间S11中产生强大的剪切力，基于该剪切力能够有效地清洗中空纤维膜14的上端14B侧的部分。此时，基于在模块内实现均匀的清洗这一观点，优选对上部空间S11均匀地喷出原水和空气。此外，在清洗中，空气从气体排泄口11排出到模块的系统外并且原水从液体排泄口12被排出到模块的系统外。
这样，本实施方式所涉及的中空纤维膜模块具备用于同时地供应原水及气体到导水管5内的气液供应单元。气液供应单元由原液导入管道21、供液泵20、原液导入阀22、空气压缩机30、第三气体导入管道33、第三气体导入阀36、以及控制装置40构成。通过控制装置40，能够同时地使供液泵20及空气压缩机30工作并且能够同时地打开原液导入阀22及第三气体导入阀36。由此，能够通过供液泵20将原水经由原液导入管道21供应到导水管5内，并且通过空气压缩机30将气体经由第三气体导入管道33供应到导水管5内。而且，能够使原水和空气同时从导水管5的管用通气孔54喷出。
此后，实施排水工序。在该工序中，与上述实施方式1同样地使气体排出口阀62及原液排出口阀42打开。而且，含有在上述气液清洗工序中从中空纤维膜14的表面剥落的浮游污浊物质的水经由液体排泄口12而被排出到系统外。
〈实施方式9〉
其次，说明本发明的实施方式9所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法。在实施方式9所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法中，如在上述实施方式1中所说明的那样，在依次实施了注水工序、过滤工序、反洗工序、下侧起泡工序及上侧起泡工序之后，还进一步实施喷淋清洗工序。
如图24所示，在喷淋清洗工序中，控制装置40执行使供液泵20驱动并且使原液导入阀22打开以及使气体排出口阀62打开的控制。此时，原液排出口阀42维持开放的状态。由此，壳体13的内部空间S1内成为被空气充满的状态。在该状态下，原水从供液泵20通过原液导入管道21被供应到导水管5。在导水管5内流动的原水通过导水管5的管用通气孔54朝着中空纤维膜束15喷出。即，由供液泵20、原液导入管道21、导水管5、以及液体排泄口12构成喷淋清洗单元，该喷淋清洗单元在水被排泄了的状态下，使从供水源供应来的水从多个管用通气孔54喷出到内部空间S1内。
在喷淋清洗工序中，通过使水流直接地喷到中空纤维膜束15上，能够对中空纤维膜束15产生强大的剪切力。由此，能够提高中空纤维膜束15的清洗效果。此外，喷到中空纤维膜束15上的水基于重力而沿着膜表面流下，因此，基于流下的水的剪切力也能够效率良好地清洗中空纤维膜束15。沿着中空纤维膜束15流下的水从壳体13下部的液体排泄口12被排出到外部。
〈实施方式10〉
其次，说明本发明的实施方式10所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法。在实施方式10所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法中，如在上述实施方式1中所说明的那样，依次实施注水工序、过滤工序、反洗工序、下侧起泡工序及上侧起泡工序，但在下侧起泡工序及上侧起泡工序中实施间歇起泡这一点上，与上述实施方式1有所不同。下面，说明在本实施方式中在下侧起泡工序及上侧起泡工序双方实施间歇起泡的情形。
首先说明在下侧起泡工序中实施的间歇起泡。首先，通过控制装置40使第二气体导入阀35及气体排出口阀62打开，使空气压缩机30工作(下侧间歇起泡(“ON”))。由此，空气经由第二气体导入管道32从散气用气体入口7被供应到壳体13的被注了水的内部空间S1。而且，该空气在收容于气体接受部45后，从散气用通气孔43被分散到下部空间S12。由此，在内部空间S1中，产生沿着中空纤维膜14的长边方向向上流动的气泡流91。如此地使空气(气体)以预先设定的时间供应到壳体13内。
此时，因供应到内部空间S1的气体所产生的浮力，导致中空纤维膜束15(单元)膨胀。而且，随着气体的供应时间的增加，中空纤维膜束15的膨胀增大，中空纤维膜束15与壳体13的内壁之间的间隙变小。其结果，供应到内部空间S1的气体变得难以通过中空纤维膜束15的外周部。因此，随着气体的供应时间的增加，相对于气体的供应量的中空纤维膜束15的外周部上的清洗效果变小。
为此，在供应了一定时间的气体后，使第二气体导入阀35关闭，使对壳体13的被注了水的内部空间S1的气体的供应停止预先设定的时间(下侧间歇起泡(“OFF”))。由此，来消除因供应到壳体13内的气体的浮力而导致的中空纤维膜束15的膨胀。此外，基于气泡流91而形成在中空纤维膜束15内的气体容易流动的路径被重置。
此后，再次开始对壳体13的内部空间S1的气体的供应(下侧间歇起泡(“ON”))，从而能够更有效地对中空纤维膜束15的外周部供应气体，能够提高中空纤维膜束15的外周部的清洗效果。
此外，通过如上述那样使对内部空间S1的气体的供应暂且停止(下侧间歇起泡(“OFF”))，基于气泡流91而形成在中空纤维膜束15内的气体容易流动的路径被重置。由此，在以模块剖面来观察的情况下，难以产生气体的通过量亦即清洗效果的参差，因此，能够均匀地对中空纤维膜束15整体进行清洗。而且，由于间歇地供应气体到壳体13内来使中空纤维膜束15的膨胀和萎缩的运动反复进行，因此，能够产生与基于气泡流91产生的膜的摆动不同的清洗效果，能够进一步提高清洗效果。通过多次反复进行这些工序(下侧间歇起泡(“ON”)和下侧间歇起泡(“OFF”))，可期待更高的清洗效果。
其次，在上侧起泡工序中，如图25所示那样在使气体排出口阀62始终打开的状态下反复进行第三气体导入阀36的开闭。在第三气体导入阀36处于打开的状态下，空气经由第三气体导入管道33而被供应到导水管5内，该空气从处于导水管5上部的管用通气孔54被供应到壳体13内(上侧间歇起泡(“ON”))。另一方面，在第三气体导入阀36处于关闭的状态下，停止从导水管5的管用通气孔54往壳体13内的空气的供应(上侧间歇起泡(“OFF”))。
这样，在本实施方式所涉及的中空纤维膜模块的清洗方法中实施间歇起泡，在该间歇起泡中，反复进行起泡开通(下侧间歇起泡(“ON”)、上侧间歇起泡(“ON”))和起泡停止(下侧间歇起泡(“OFF”)、上侧间歇起泡(“OFF”))，在起泡开通中，以预先设定的时间供应气体(空气)给注了水的内部空间S1，在起泡停止中，以预先设定的时间停止对注了水的内部空间S1的气体的供应。
此外，如图25所示，通常在下侧起泡工序后实施排水工序，之后实施上侧起泡工序，但并不限定于此。如图26所示，也可以省略排水工序，在下侧起泡工序之后接着实施上侧起泡工序。
此外，上述的间歇起泡也可以在下侧起泡工序和上侧起泡工序中的任一者中或仅在一者中实施。如图27所示，也可以仅在下侧起泡工序中实施间歇起泡，在上侧起泡工序中不实施间歇起泡。此外，也可以相反地在上侧起泡工序中仅实施间歇起泡，在下侧起泡工序中不实施间歇起泡。
实施例
〈实施例1〉
首先，参照图2说明本实施例中所使用的中空纤维膜模块10。
作为中空纤维膜束15，使用了膜面积为28m2的一端自由型的中空纤维膜束。作为中空纤维膜14，使用了由通过聚乙烯醇而被亲水化处理后的聚偏二氟乙烯系树脂构成的平均孔径为0.02微米且有效长度为890mm的中空纤维膜。
膜面积基于中空纤维膜14的有效长度(m)、中空纤维膜14的外径di(m)、以及导入壳体13的中空纤维膜14的个数(个)而以di×π×有效长度×个数的方式来定义。
有效长度是在过滤处理中中空纤维膜14有效地发挥作用的长度，且是从中空纤维膜14和固定件3的交界面至下端14A的长度。上端14B是被固定件3固定的开口部，但被固定件3固定的空间在水的过滤处理中不发挥作用，因此，将上述部分的长度定义为有效长度。
平均孔径由以下的方式来测定。首先，测定具有不同的粒径的至少两种粒子(日辉触媒化成株式会社制，Cataloid SI-550、Cataloid SI-45P、Cataloid SI-80P等)的阻塞率。而且，根据该测定值，通过下述的近似式，求取R为90时的S的值，将其作为平均孔径。
R=100/(1-m×exp(-a×log(S)))
上述式中的“a”及“m”是根据中空纤维膜14而确定的常数，根据两种以上的阻塞率的测定值而算出。
中空纤维膜14的亲水性树脂(聚乙烯醇)含有率以如下的方式来测定。首先，以溶媒溶解及抽出偏二氟乙烯树脂。此后，通过测定残存的未溶解物的干燥重量来算出亲水性树脂含有率。本实施例中，亲水性树脂含有率为5.7％。
中空纤维膜14的纯水透过速度的比率((FLUXd/FLUXw)×100)为99％。此外，中空纤维膜14的膜间差压0.1MPa下的透水量为1500L/m2/小时。
作为导水管5，使用了长度为985mm、内径为40mm的圆筒状的导水管。导水管5设置在中空纤维膜束15的中心，通过固定件3而与中空纤维膜束15一起被固定。在导水管5中，从相对于固定件3沿长边方向离开70mm的位置以100mm的间隔形成了多个(共计36个)的管用通气孔54。管用通气孔54在周向上以90°的间隔形成，孔径被设为10mm。
散气件4安装在从固定件3沿长边方向离开915mm的位置。散气件4由形成有多个散气用通气孔43的圆板状的主体部44、气体接受部45、以及周壁部47构成。作为针对导水管5的气体供应口而设置了导水管用气体入口8，作为针对散气件4的气体接受部45的气体供应口而设置了散气用气体入口7。
使用上述中空纤维膜模块10，以由氢氧化铁的悬浮液构成且SS浓度为250mg/L的模型水作为原水，通过外压全过滤方式，以流量4700L/h的条件进行了16分钟恒流过滤。而且，在过滤运行后，从中空纤维膜模块10的滤液侧以0.2MPa的压缩空气实施反压清洗，此后，实施了图7所示的起泡清洗。散气件4侧、导水管5侧的起泡用空气流量均设为1700NL/h。基于起泡清洗而排出的SS排出量与过滤运行中供应给中空纤维膜模块10的SS供应量的比率为99％。
〈比较例1〉
作为导水管5的替代，将外周为21.7mm而长度为940mm的棒状的支撑部件设置于中空纤维膜束15的中央。其他的条件与上述实施例同样。
与上述实施例同样地，以由氢氧化铁的悬浮液构成且SS浓度为250mg/L的模型水作为原水，通过外压全过滤方式，以流量4700L/h的条件进行了16分钟恒流过滤。而且，从中空纤维膜模块10的滤液侧以0.2MPa的压缩空气实施了反压清洗之后，实施了起泡清洗。在比较例1中，由于未使用导水管，因此，省略了图7中的“注水(上侧起泡前)”、“上侧起泡”及“排水”的工序。在起泡清洗中被排出的SS排出量与过滤运行中供应给中空纤维膜模块10的SS供应量的比率为82％。
〈比较例2〉
与上述实施例同样地，将长度为985mm、内径40mm的圆筒状的导水管5设置于中空纤维膜束15的中心。在导水管5中，从相对于固定件3沿长边方向离开470mm的位置以100mm的间隔形成了多个(共计20个)的管用通气孔54。管用通气孔54在周向上以90°的间隔形成，孔径被设为10mm。其他条件与上述实施例相同。
与上述实施例同样地，以由氢氧化铁的悬浮液构成且SS浓度为250mg/L的模型水作为原水，通过外压全过滤方式，以流量4700L/h的条件进行了16分钟恒流过滤。而且，从中空纤维膜模块10的滤液侧以0.2MPa的压缩空气实施了反压清洗之后，实施了起泡清洗。在起泡清洗中被排出的SS排出量与过滤运行中供应给中空纤维膜模块10的SS供应量的比率为63％。基于以上的结果，可知道：在上述实施例中，与比较例1、2相比，附着于中空纤维膜表面的浮游污浊物质的排出性优异。
〈实施例2〉
使用了与实施例1同样的中空纤维膜模块10。利用该中空纤维膜模块10，以由氢氧化铁的悬浮液构成且SS浓度为250mg/L的模型水作为原水，通过外压全过滤方式，以流量4700L/h的条件进行了16分钟恒流过滤。而且，在过滤运行后，从中空纤维膜模块10的滤液侧以0.2MPa的压缩空气实施了反压清洗。此后，如图25那样在下侧起泡工序和上侧起泡工序的双方中实施了间歇起泡。起泡用的空气的流量在散气件4侧及导水管5侧均被设为1700NL/h。基于起泡清洗而被排出的SS排出量与过滤运行中供应给中空纤维膜模块10的SS供应量的比率为99％。
〈实施例3〉
除了将原水的SS浓度变更为500mg/L并将恒流过滤的时间变更为30分钟这两点以外，与上述实施例2同样地进行了过滤处理及清洗。此时的SS排出量的比率为96％。此外，以与此同样的条件进行了过滤处理之后，且以上述实施例1的方式进行了清洗时，SS排出量的比率为83％。基于该结果，可确认到通过在上侧及下侧起泡工序中实施间歇起泡可提高清洗效果。
〈实施例4〉
使用了与实施例1同样的中空纤维膜模块10。利用该中空纤维膜模块10，以由氢氧化铁的悬浮液构成且SS浓度为250mg/L的模型水作为原水，通过外压全过滤方式，以流量4700L/h的条件进行了16分钟恒流过滤。而且，在过滤运行后，从中空纤维膜模块10的滤液侧以0.2MPa的压缩空气实施了反压清洗。此后，如图26那样在下侧起泡工序和上侧起泡工序的双方中实施了间歇起泡。起泡用的空气的流量在散气件4侧及导水管5侧均被设为1700NL/h。基于起泡清洗而被排出的SS排出量与过滤运行中供应给中空纤维膜模块10的SS供应量的比率为97％。
〈实施例5〉
除了将原水的SS浓度变更为500mg/L并将恒流过滤的时间变更为30分钟这两点以外，与上述实施例4同样地进行了过滤处理及清洗。此时的SS排出量的比率为93％。此外，以与此同样的条件进行了过滤处理之后，且以上述实施例1的方式进行了清洗时，SS排出量的比率为83％。基于该结果，可确认到通过在上侧及下侧起泡工序中实施间歇起泡可提高清洗效果。
〈实施例6〉
使用了与实施例1同样的中空纤维膜模块10。利用该中空纤维膜模块10，以由氢氧化铁的悬浮液构成且SS浓度为250mg/L的模型水作为原水，通过外压全过滤方式，以流量4700L/h的条件进行了16分钟恒流过滤。而且，在过滤运行后，从中空纤维膜模块10的滤液侧以0.2MPa的压缩空气实施了反压清洗。此后，如图27那样在下侧起泡工序中实施了间歇起泡并且不实施间歇起泡地进行了上侧起泡工序。起泡用的空气的流量在散气件4侧及导水管5侧均被设为1700NL/h。基于起泡清洗而被排出的SS排出量与过滤运行中供应给中空纤维膜模块10的SS供应量的比率为99％。
〈实施例7〉
除了将原水的SS浓度变更为500mg/L并将恒流过滤的时间变更为30分钟这两点以外，与上述实施例6同样地进行了过滤处理及清洗。此时的SS排出量的比率为96％。此外，以与此同样的条件进行了过滤处理之后，且以上述实施例1的方式进行了清洗时，SS排出量的比率为83％。基于该结果，可确认到通过在下侧起泡工序中实施间歇起泡可提高清洗效果。
〈实施例8〉
使用了与实施例1同样的中空纤维膜模块10。利用该中空纤维膜模块10，以由氢氧化铁的悬浮液构成且SS浓度为250mg/L的模型水作为原水，通过外压全过滤方式，以流量4700L/h的条件进行了16分钟恒流过滤。而且，在过滤运行后，从中空纤维膜模块10的滤液侧以0.2MPa的压缩空气实施了反压清洗。此后，如图22那样在下侧起泡工序中实施了对流起泡。起泡用的空气的流量在散气件4侧及导水管5侧均被设为1700NL/h。基于起泡清洗而被排出的SS排出量与过滤运行中供应给中空纤维膜模块10的SS供应量的比率为94％。
〈实施例9〉
除了将原水的SS浓度变更为500mg/L并将恒流过滤的时间变更为30分钟这两点以外，与上述实施例8同样地进行了过滤处理及清洗。此时的SS排出量的比率为93％。此外，以与此同样的条件进行了过滤处理之后，且以上述实施例1的方式进行了清洗时，SS排出量的比率为83％。基于该结果，可确认到通过在下侧起泡工序中实施对流起泡能够提高清洗效果。
〈实施例10〉
使用了与实施例1同样的中空纤维膜模块10。利用该中空纤维膜模块10，以由氢氧化铁的悬浮液构成且SS浓度为250mg/L的模型水作为原水，通过外压全过滤方式，以流量4700L/h的条件进行了16分钟恒流过滤。而且，在过滤运行后，从中空纤维膜模块10的滤液侧以0.2MPa的压缩空气实施了反压清洗。此后，如图23那样在上侧起泡工序中实施了气液清洗。起泡用的空气的流量在散气件4侧及导水管5侧均被设为1700NL/h。此外，气液清洗时的原水的流量通过调整原液导入阀22而被设为3000L/h。基于起泡清洗而被排出的SS排出量与过滤运行中供应给中空纤维膜模块10的SS供应量的比率为98％。
〈实施例11〉
除了将原水的SS浓度变更为500mg/L并将恒流过滤的时间变更为30分钟这两点以外，与上述实施例10同样地进行了过滤处理及清洗。此时的SS排出量的比率为96％。此外，以与此同样的条件进行了过滤处理之后，且以上述实施例1的方式进行了清洗时，SS排出量的比率为83％。基于该结果，可确认到通过在上侧起泡工序中实施气液清洗能够提高清洗效果。
〈实施例12〉
使用了与实施例1同样的中空纤维膜模块10。利用该中空纤维膜模块10，以由氢氧化铁的悬浮液构成且SS浓度为250mg/L的模型水作为原水，通过外压全过滤方式，以流量为4700L/h的条件进行了16分钟恒流过滤。而且，在过滤运行后，从中空纤维膜模块10的滤液侧以0.2MPa的压缩空气实施了反压清洗。此后，如图24那样进一步追加实施了喷淋清洗。喷淋清洗时的原水的流量通过调整原液导入阀22而被设为3000L/h。起泡用的空气的流量在散气件4侧及导水管5侧均被设为1700NL/h。基于起泡清洗和喷淋清洗而被排出的SS排出量与过滤运行中供应给中空纤维膜模块10的SS供应量的比率为99％。
〈实施例13〉
除了将原水的SS浓度变更为500mg/L并将恒流过滤的时间变更为30分钟这两点以外，与上述实施例12同样地进行了过滤处理及清洗。此时的SS排出量的比率为99％。此外，以与此同样的条件进行了过滤处理之后，且以上述实施例1的方式进行了清洗时，SS排出量的比率为83％。基于该结果，可确认到通过实施喷淋清洗能提高清洗效果。
上述的实施方式概述如下。
(1)本实施方式涉及中空纤维膜模块，其是外压过滤式的中空纤维膜模块，包括：中空纤维膜束，具有形成为束状的多个中空纤维膜；壳体，形成有收容所述中空纤维膜束的内部空间；以及气体供应部，让用于清洗中空纤维膜的气体分散于所述内部空间。所述内部空间具有上部空间和下部空间，所述上部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于上侧的部分所处的空间，所述下部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于下侧的部分所处的空间。所述气体供应部中设有在所述上部空间的位置让气体分散于所述壳体内的上侧气体供应部和在比所述下部空间更下侧的位置让气体分散于所述壳体内的下侧气体供应部。
根据所述中空纤维膜模块，在壳体的内部空间被注了水的状态下使气体从下侧气体供应部分散，该气体从中空纤维膜的下端上升而使中空纤维膜振动，由此，能够使附着于膜表面的浮游污浊物质剥落。而且，根据所述中空纤维膜模块，能够使气体不仅从下侧气体供应部而且还从上侧气体供应部分散到壳体内。因此，与以往的在起泡工序中仅在中空纤维膜下端侧使气体分散的情形有所不同，能够使气体遍布至在从下端侧使气体分散时气体难以遍布到的中空纤维膜的上端。由此，即使在该上端中也能够提高去除附着于膜表面的浮游污浊物质的去除效果。因此，根据所述中空纤维膜模块，能够在起泡工序中清洗中空纤维膜整体。
(2)在所述中空纤维膜模块中，所述气体供应部可包含：散气件，设置在比所述下部空间更下侧的位置，具有向所述中空纤维膜束的径向扩展的形状，形成有多个在所述径向上隔开间隔的散气用通气孔；以及管构件，以在所述中空纤维膜束的内侧沿上下方向延伸的方式设置，至少在位于所述上部空间的部位中形成有多个隔开间隔的管用通气孔。所述上侧气体供应部可由形成在位于所述管构件的所述上部空间的部位中的所述管用通气孔构成。所述下侧气体供应部可由形成在所述散气件中的所述散气用通气孔构成。
根据上述结构，在中空纤维膜的下端侧，能够使气体以从形成在散气件中的通气孔向中空纤维膜束的径向扩展的方式分散来进行起泡清洗。而且在中空纤维膜的上端侧，通过形成在管构件中的通气孔，能够使气体从中空纤维膜束的内侧往外侧分散来进行起泡清洗。
(3)在所述中空纤维膜模块中，所述管用通气孔可形成在位于所述上部空间及所述下部空间的部位。此外，在所述中空纤维膜模块中可采用如下的结构：被所述中空纤维膜过滤的原水通过位于所述上部空间及所述下部空间的所述管用通气孔而被供应到所述壳体内。
根据上述结构，在过滤工序中，能够使原水从形成在管构件中的通气孔对中空纤维膜的长边方向整体进行供应。由此，既能够进行原水的过滤，又能够通过该原水的液流在中空纤维膜的整体范围去除附着于膜表面的浮游污浊物质。
(4)在所述中空纤维膜模块中，所述管用通气孔也可仅形成在位于所述上部空间的部位。
根据上述结构，与在管构件的整体上形成通气孔的情形相比，能够减少管构件的加工所需要的劳力和时间。
(5)在所述中空纤维膜模块中，可针对所述管构件和所述散气件分别设有彼此不同的气体供应单元。
根据上述结构，能够按照目的适宜地切换针对管构件及散气件各自的气体的供应量和供应时期等条件。
(6)在所述中空纤维膜模块中，所述散气件可包含：板状的主体部，具有向所述中空纤维膜束的径向扩展的形状，形成有多个在所述径向上隔开间隔的所述散气用通气孔；以及筒形状的气体接受部，一端连接于所述主体部的下表面并且在另一端侧形成有气体的接受口，而且形成有用于将收容在该气体接受部筒内的气体往所述散气用通气孔引导的分散孔。所述气体接受部可具有从所述一端越往所述另一端而内径越大的形状。
根据上述结构，在起泡工序中能够容易地从气体接受口将向壳体内供应的气体导入。因此，与气体接受部由具有一定的内径的筒形状构成的情形相比，能够更有效地进行起泡清洗。
(7)在所述中空纤维膜模块中，所述气体供应部可包含管构件，该管构件以在所述中空纤维膜束的内侧沿上下方向延伸的方式设置，形成有多个隔开间隔的管用通气孔。所述管构件中可设有将下侧管内空间和上侧管内空间分隔的分隔部，所述下侧管内空间位于比所述下部空间更下侧，所述上侧管内空间位于比所述下侧管内空间更上侧。所述中空纤维膜模块中可设有用于对所述上侧管内空间及所述下侧管内空间分别供应气体的气体供应单元。所述上侧气体供应部可由所述管用通气孔构成，该管用通气孔面向所述上侧管内空间，而且形成在位于所述上部空间的所述管构件的部位。所述下侧气体供应部可由所述管用通气孔构成，该管用通气孔形成在面向所述下侧管内空间的所述管构件的部位。
根据上述结构，通过分隔部而将管构件的内部分隔为上侧管内空间和下侧管内空间，并且能够对各管内空间供应气体，从而无需使用散气件而仅由管构件便能够对中空纤维膜整体进行起泡清洗。因此，能够进一步简化设备，能够实现削减成本。
(8)在所述中空纤维膜模块中，所述壳体上可设有用于将所述内部空间的气体及液体排出到系统外的排泄口。可在所述排泄口的下表面的更上侧以及该下表面的更下侧形成有所述管用通气孔。
根据上述结构，在起泡刚开始后，在壳体的内部空间整体处于被注了水的状态下，能够通过从位于所述排泄口的下表面更上侧及位于该下表面更下侧的通气孔中分散的气体来进行起泡清洗。而且，从起泡开始经过一定时间后，水及气体从所述排泄口排出，即使在壳体内的液面位置下降到所述排泄口的下表面的高度位置的状态下，基于被供应给管构件的气体的浮力，能够使管构件内的水从比所述排泄口的下表面更上侧的通气孔与气体一起排出，接着使壳体内的水从比所述排泄口的下表面更下侧的通气孔流入到管构件内。由此，能够使液体和气体的混合流体从比所述排泄口的下表面更上侧的通气孔持续地排出，因此，能够有效地清洗至中空纤维膜上端。而且在注水至比所述排泄口的下表面更上侧的位置的状态下，基于从比所述排泄口的下表面更上侧的位置分散的气体，能够有效地清洗至中空纤维膜上端。
(9)在所述中空纤维膜模块中，在周向上，形成在位于所述上部空间的部位上的所述管用通气孔可多于形成在位于所述下部空间的部位上的所述管用通气孔。
根据上述结构，在中空纤维膜的上端侧，能够在周向上的整个范围提高膜表面的清洗效果。
(10)在所述中空纤维膜模块中，所述中空纤维膜束可为所述中空纤维膜的上端被固定而在下端每个所述中空纤维膜不被固定的一端自由型。
根据上述结构，通过起泡能够容易地使中空纤维膜振动，能够进一步提高膜表面的清洗效果。
(11)本发明的另一个方面涉及中空纤维膜模块的清洗方法，所述中空纤维膜模块采用了使具有形成为束状的多个中空纤维膜的中空纤维膜束收容于壳体的内部空间的结构，在外压过滤式的所述中空纤维膜模块中，让气体分散于被注了水的所述内部空间来清洗中空纤维膜。所述内部空间具有上部空间和下部空间，所述上部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于上侧的部分所处的空间，所述下部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于下侧的部分所处的空间。所述中空纤维膜模块的清洗方法包括：下侧起泡工序，通过在比所述下部空间更下侧的位置使气体分散于所述壳体内来清洗所述中空纤维膜；以及上侧起泡工序，在实施了所述下侧起泡工序后，通过在所述上部空间的位置使气体分散于所述壳体内来清洗所述中空纤维膜。
在上述中空纤维膜模块的清洗方法中，首先，在下侧起泡工序中，在比下部空间更下侧的位置使气体分散于壳体内，该气体从中空纤维膜的下端上升而使中空纤维膜振动，从而能够使附着于膜表面的浮游污浊物质剥落。之后，在上侧起泡工序中，在上部空间的位置使气体分散于壳体内，由此，对于在下侧起泡工序中不能被充分地清洗的中空纤维膜的上端也能够更切实地清洗膜表面。
此外，如果在上侧起泡工序之后再进行下侧起泡工序时，则在上侧起泡工序中中空纤维膜的上端被清洗之后，在下侧起泡工序中从膜表面剥落的浮游污浊物质上升而会附着到上端。对此，在所述中空纤维膜模块的清洗方法中，由于在下侧起泡工序之后再进行上侧起泡工序，因此，能够防止浮游污浊物质再附着到中空纤维膜的上端的情况，能够对中空纤维膜整体进行清洗。
(12、13)在所述中空纤维膜模块的清洗方法中，可在所述下侧起泡工序和所述上侧起泡工序的至少一个工序中，实施让起泡开通和起泡停止反复进行的间歇起泡，在所述起泡开通中，以预先设定的时间供应气体到所述壳体内，在所述起泡停止中，以预先设定的时间停止对所述壳体内的气体供应。此外，也可仅在所述下侧起泡工序中实施所述间歇起泡。
根据该方法，由于能够在反复进行气体供应时的中空纤维膜束的膨胀和气体停止供应时的萎缩的情况下来进行起泡清洗，因此，与持续地供应气体到壳体内的情形相比能够进一步提高中空纤维膜束的外周部的清洗效果。此外，通过使中空纤维膜束的膨胀和萎缩反复进行，能够产生与使膜摆动时不同的清洗效果。而且，通过间歇地将气体供应到壳体内，能够按气体供应的每一周期来改变中空纤维膜束中的气泡流所通过的路径。因此，能够使中空纤维膜束的剖视下的气体的通过量更均匀，从而难以产生清洗效果的参差。
(14)在所述中空纤维膜模块的清洗方法中，可在所述下侧起泡工序中实施对流起泡，在该对流起泡中，在所述内部空间中产生沿着所述中空纤维膜的长边方向流动的原水的水流，并且在所述内部空间中产生沿着所述中空纤维膜的长边方向流动的与所述水流方向反向的气泡流。
根据该方法，基于彼此方向相反的水流和气泡流发生冲突而产生强的剪切力，基于该剪切力能够有效地清洗中空纤维膜。由此，能够有效地去除附着于中空纤维膜表面的悬浮物质等。而且，通过产生沿中空纤维膜的长边方向的水流及气泡流，能够在中空纤维膜的长边方向上的较大的范围产生强的剪切力作用，其结果，能够均匀地清洗中空纤维膜。因此，根据所述中空纤维膜模块的清洗方法，基于强的剪切力，能够均匀地且有效地清洗中空纤维膜。
(15)在所述中空纤维膜模块的清洗方法中，可在所述上侧起泡工序中，实施使原水及气体从设置在所述内部空间中的管构件的多个孔中朝着所述上部空间同时喷出的气液清洗。
根据该方法，能够通过气液混合体而在内部空间产生强的剪切力，基于该剪切力能够有效地清洗中空纤维膜的表面。其结果，能够有效地去除附着于中空纤维膜表面的悬浮物质等。
(16)所述中空纤维膜模块的清洗方法还可包括：喷淋清洗工序，在所述壳体内的水被排泄了的状态下，使水呈喷淋状从设置在所述内部空间中的管构件的多个孔中朝着所述内部空间喷出，以清洗所述中空纤维膜束。
根据该方法，中空纤维膜束中的水直接接触的部位受来自水的力而移动。此时，由于周围的空间充满空气，因而其变得容易移动。因此，能够使中空纤维膜束产生剪切力，能够有效地清洗中空纤维膜束。此外，因重力的作用而使水在中空纤维膜束的表面上流下也会使中空纤维膜束产生剪切力，因此，基于在中空纤维膜束上流下的水，也能够清洗中空纤维膜束。

Claims (16)

1.一种中空纤维膜模块，其是外压过滤式的中空纤维膜模块，其特征在于包括：
中空纤维膜束，具有形成为束状的多个中空纤维膜；
壳体，形成有收容所述中空纤维膜束的内部空间；以及
气体供应部，让用于清洗中空纤维膜的气体分散于所述内部空间；其中，
所述内部空间具有上部空间和下部空间，所述上部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于上侧的部分所处的空间，所述下部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于下侧的部分所处的空间，
所述气体供应部中设有在所述上部空间的位置让气体分散于所述壳体内的上侧气体供应部和在比所述下部空间更下侧的位置让气体分散于所述壳体内的下侧气体供应部。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜模块，其特征在于：
所述气体供应部包含：
散气件，设置在比所述下部空间更下侧的位置，具有向所述中空纤维膜束的径向扩展的形状，形成有多个在所述径向上隔开间隔的散气用通气孔；以及
管构件，以在所述中空纤维膜束的内侧沿上下方向延伸的方式设置，至少在位于所述上部空间的部位中形成有多个隔开间隔的管用通气孔；其中，
所述上侧气体供应部由形成在位于所述管构件的所述上部空间的部位中的所述管用通气孔构成，
所述下侧气体供应部由形成在所述散气件中的所述散气用通气孔构成。
3.根据权利要求2所述的中空纤维膜模块，其特征在于：
所述管用通气孔形成在位于所述上部空间及所述下部空间的部位，
被所述中空纤维膜过滤的原水通过位于所述上部空间及所述下部空间的所述管用通气孔而被供应到所述壳体内。
4.根据权利要求2所述的中空纤维膜模块，其特征在于：
所述管用通气孔仅形成在位于所述上部空间的部位。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的中空纤维膜模块，其特征在于：
针对所述管构件和所述散气件分别设有彼此不同的气体供应单元。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的中空纤维膜模块，其特征在于：
所述散气件包含：
板状的主体部，具有向所述中空纤维膜束的径向扩展的形状，形成有多个在所述径向上隔开间隔的所述散气用通气孔；以及
筒形状的气体接受部，一端连接于所述主体部的下表面并且在另一端侧形成有气体的接受口，而且形成有用于将收容在该气体接受部筒内的气体往所述散气用通气孔引导的分散孔；其中，
所述气体接受部具有从所述一端越往所述另一端而内径越大的形状。
7.根据权利要求1所述的中空纤维膜模块，其特征在于：
所述气体供应部包含管构件，该管构件以在所述中空纤维膜束的内侧沿上下方向延伸的方式设置，形成有多个隔开间隔的管用通气孔，
所述管构件中设有将下侧管内空间和上侧管内空间分隔的分隔部，所述下侧管内空间位于比所述下部空间更下侧，所述上侧管内空间位于比所述下侧管内空间更上侧，
设有用于对所述上侧管内空间及所述下侧管内空间分别供应气体的气体供应单元，
所述上侧气体供应部由所述管用通气孔构成，该管用通气孔面向所述上侧管内空间，而且形成在位于所述上部空间的所述管构件的部位，
所述下侧气体供应部由所述管用通气孔构成，该管用通气孔形成在面向所述下侧管内空间的所述管构件的部位。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的中空纤维膜模块，其特征在于：
所述壳体上设有用于将所述内部空间的气体及液体排出到系统外的排泄口，
在所述排泄口的下表面的更上侧以及该下表面的更下侧分别形成有所述管用通气孔。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的中空纤维膜模块，其特征在于：
在周向上，形成在位于所述上部空间的部位上的所述管用通气孔多于形成在位于所述下部空间的部位上的所述管用通气孔。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的中空纤维膜模块，其特征在于：
所述中空纤维膜束为所述中空纤维膜的上端被固定而在下端每个所述中空纤维膜不被固定的一端自由型。
11.一种中空纤维膜模块的清洗方法，其特征在于：
所述中空纤维膜模块采用了使具有形成为束状的多个中空纤维膜的中空纤维膜束收容于壳体的内部空间的结构，在外压过滤式的所述中空纤维膜模块中，让气体分散于被注了水的所述内部空间来清洗中空纤维膜，
所述内部空间具有上部空间和下部空间，所述上部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于上侧的部分所处的空间，所述下部空间是所述中空纤维膜的相对于长边方向中央位于下侧的部分所处的空间，
所述中空纤维膜模块的清洗方法包括：
下侧起泡工序，通过在比所述下部空间更下侧的位置使气体分散于所述壳体内来清洗所述中空纤维膜；以及
上侧起泡工序，在实施了所述下侧起泡工序后，通过在所述上部空间的位置使气体分散于所述壳体内来清洗所述中空纤维膜。
12.根据权利要求11所述的中空纤维膜模块的清洗方法，其特征在于：
在所述下侧起泡工序和所述上侧起泡工序的至少一个工序中，实施让起泡开通和起泡停止反复进行的间歇起泡，在所述起泡开通中，以预先设定的时间供应气体到所述壳体内，在所述起泡停止中，以预先设定的时间停止对所述壳体内的气体供应。
13.根据权利要求12所述的中空纤维膜模块的清洗方法，其特征在于：
仅在所述下侧起泡工序中实施所述间歇起泡。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的中空纤维膜模块的清洗方法，其特征在于：
在所述下侧起泡工序中实施对流起泡，在该对流起泡中，在所述内部空间中产生沿着所述中空纤维膜的长边方向流动的原水的水流，并且在所述内部空间中产生沿着所述中空纤维膜的长边方向流动的与所述水流方向反向的气泡流。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的中空纤维膜模块的清洗方法，其特征在于：
在所述上侧起泡工序中，实施使原水及气体从设置在所述内部空间中的管构件的多个孔中朝着所述上部空间同时喷出的气液清洗。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的中空纤维膜模块的清洗方法，其特征在于还包括：
喷淋清洗工序，在所述壳体内的水被排泄了的状态下，使水呈喷淋状从设置在所述内部空间中的管构件的多个孔中朝着所述内部空间喷出，以清洗所述中空纤维膜束。
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