JP2001190937A - 浄水装置及び膜エレメントの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜エレメントの表面に付着した固形分の除去
性能に優れると共に、膜エレメントの表面の損傷を十分
に防止できる浄水装置及び膜エレメントの洗浄方法を提
供する。 【解決手段】 本発明の浄水装置１は、被処理水が供給
される処理槽１１と、処理槽内の被処理水Ｗ中に浸漬さ
れ、被処理水Ｗを膜ろ過して処理水を得る平膜３３と、
処理槽１１内に気泡３を発生させるバブリング装置２５
と、処理槽１１内の気液界面に浮上することが可能な浮
遊性固体２とを備え、平膜３３の洗浄時に、気液界面を
平膜３３の上下両端間の範囲内に移動させると共に、平
膜３３に気泡３を送り込み、浮遊性固体２を振動させて
平膜３３と強く擦り合わせ、膜面に付着した固形分を効
率よく洗浄する。浮遊性固体２は洗浄時にのみ膜面と接
触するので、膜面の損傷が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水装置及び膜エ
レメントの洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今般、夾雑（きょうざつ）物や汚泥等
（以下、まとめて「固形分」と云う。）を含む排水（以
下、「被処理水」と云う。）をろ過して清澄水（以下
「処理水」と云う。）を得る浄水装置においては、逆浸
透（ＲＯ）膜、限外ろ過（ＵＦ）膜、精密ろ過（ＭＦ）
膜、中空糸（ＨＦ）膜等の膜エレメントが使用されてい
る。これらの膜エレメントは、処理槽内に供給された被
処理水中に浸漬され、膜エレメントの被処理水側を加圧
するか或いは処理水側を減圧して、被処理水中の処理水
だけが膜エレメントを透過するようにしている。一方、
ろ過によって被処理水中の固形分は膜エレメントの被処
理水側に濃縮された状態で残留し、次第に膜エレメント
の表面（以下「膜面」と云う。）に固形分が付着してろ
過抵抗が大きくなってしまう。そこで、従来より、この
膜面に付着した固形分を除去して膜面を洗浄する種々の
方法が用いられてきた。

【０００３】このような方法として、特開平８−１０５
８９号公報には、処理槽内の気液界面を膜エレメントの
上下両端間の全域にわたって相対的に移動させながら、
気液界面で気泡を破裂させて上記固形分を膜面から剥離
させて除去する方法が開示されている。また、特開平９
−１３６０２１号公報には、処理槽に固体を投入し、処
理槽内を曝気して生じた水流により該固体を略被処理水
全体に乱流動させて膜面上の固形分と接触させることに
より、上記固形分を膜面から剥離させて除去する方法が
記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記前者の方
法は、気泡を含む水流（散気流）による膜面の振動及び
気泡の破裂による気液界面の振動によって膜面の洗浄効
果を得ているが、これら振動のみでは膜面に付着した固
形分に与える衝撃が十分に大きいとは言えず、固形分の
除去性能が必ずしも十分ではなかった。また、上記後者
の方法では、膜面と固体とが長期間連続的に接触するた
め、膜面を損傷してしまう虞があった。

【０００５】そこで、本発明は、かかる従来の課題に鑑
みて、従来に比して膜面に付着した固形分の除去性能に
優れると共に、膜面の損傷を十分に防止できる浄水装置
及び膜エレメントの洗浄方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、本発明者は鋭意研究を重ね、気液界面に浮上させた
固体が気泡の破裂によって生じる液面振動に伴って振動
し、膜面に付着した上記のような固形分が効果的に除去
できることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本
発明の浄水装置は、被処理水が供給される処理槽と、処
理槽内の被処理水中に浸漬され、被処理水を膜ろ過して
処理水を得る膜エレメントと、膜エレメントに気泡を送
り込む散気手段とを備える装置であって、処理槽内の気
液界面に浮上することが可能な浮遊性固体と、気液界面
と膜エレメントとを相対的に移動させる移動手段とを備
えることを特徴とする。

【０００７】このような浄水装置によれば、膜エレメン
トを被処理水中に浸漬させた状態で、被処理水の膜ろ過
が行われる。このような膜ろ過が行われているときに
は、処理槽内に添加された浮遊性固体は、浮力によって
気液界面に浮上して停滞し、膜ろ過中の散気によって生
じた散気流に巻き込まれ難く、膜エレメント側に流動し
ないため、浮遊性固体が膜エレメントの膜面と長期間連
続的に接触することが防止される。

【０００８】一方、処理槽内の気液界面と膜エレメント
とが相対的に移動され、散気手段によって気泡が膜エレ
メントに送り込まれると、気液界面が膜エレメントの上
下両端間にあるときに、散気流によって膜面が振動する
と共に、気液界面における気泡の破裂により気液界面が
強く振動する。このため、浮遊性固体は、振動する気液
界面に追従して強く振動し、この浮遊性固体と膜面とが
強く擦れ合う。従って、膜面の振動及び液面の振動のみ
により洗浄効果を得る従来前者に比して、膜面に付着し
た固形分の剥離が促進される。

【０００９】また、上記移動手段が気液界面を膜エレメ
ントに対して移動させる手段であると好適である。この
ような構成とすれば、膜エレメントを移動させることな
く、気液界面を移動するだけで膜エレメントの表面が洗
浄されるので、膜エレメントの表面の洗浄効率が高めら
れる。

【００１０】さらに、上記移動手段が膜エレメントを気
液界面に対して移動させる手段であっても好適である。
このような構成とすれば、気液界面を移動させることな
く、膜エレメントを移動するだけで膜エレメントの表面
が洗浄されるので、膜エレメントの表面の洗浄効率が高
められる。また、気液界面を移動させながら、膜エレメ
ントを移動させても膜エレメントの洗浄を行うことがで
き、この場合には、膜エレメントの洗浄効率が一層高め
られ得る。

【００１１】またさらに、上記浮遊性固体を気液界面の
所定領域に拘束する拘束手段を更に備えると有用であ
る。このような構成にすれば、浮遊性固体は、液面又は
その近傍の全域に散在することなく所定領域に拘束され
るので、膜ろ過に際して散気流に一層巻き込まれ難くな
り、膜面との接触が一層防止される。

【００１２】また、本発明の膜エレメントの洗浄方法
は、浄水装置の処理槽内の被処理水に浸漬され、該被処
理水をろ過して処理水を得る膜エレメントを洗浄する方
法であって、処理槽内の気液界面に浮上することが可能
な浮遊性固体を処理槽内に存在させ、気液界面と膜エレ
メントとを相対的に移動させる移動工程と、膜エレメン
トに気泡を送り込む散気工程とを備えることを特徴とす
る。

【００１３】このような膜エレメントの洗浄方法によれ
ば、処理槽内に添加された浮遊性固体は気液界面に浮上
し、この気液界面と膜エレメントとを相対的に移動させ
るようにし、散気を行って膜エレメントに気泡を送り込
む。こうすることにより、散気流が発生して膜面が振動
すると共に、気液界面における気泡の破裂により気液界
面が強く振動する。このため、液面に追従して浮遊性固
体が強く振動し、この浮遊性固体と膜面とが強く擦り合
う。従って、膜面の振動及び液面の振動のみにより洗浄
効果を得る従来前者に比して、膜面に付着した固形分の
剥離が促進される。なお、上記移動工程と上記散気工程
とは、どちらを先に実施しても構わない。

【００１４】さらに、上記移動工程では、気液界面を膜
エレメントに対して移動させると好適である。このよう
にすれば、膜エレメントを移動することなく、気液界面
を移動するだけで膜エレメントの表面を洗浄するので、
膜エレメントの表面の洗浄効率が高められる。

【００１５】またさらに、上記移動工程では、膜エレメ
ントを気液界面に対して移動させても好適である。この
ようにすれば、気液界面を移動することなく、膜エレメ
ントを移動するだけで膜エレメントの表面を洗浄するの
で、膜エレメントの表面の洗浄効率が高められる。ま
た、気液界面を移動させながら、膜エレメントを移動さ
せても膜エレメントの洗浄を行うことができ、この場合
には、膜エレメントの洗浄効率を一層高め得る。

【００１６】さらにまた、気液界面が膜エレメント間に
あるときに浮遊性固体が積層するように、浮遊性固体を
処理槽へ添加することが好ましく、積層させる厚さとし
ては、５０ｍｍ以下、特に１０〜２０ｍｍが好適であ
る。このように気液界面に積層する量の浮遊性固体を用
いると、気泡の破裂による界面の振動エネルギーが個々
の浮遊性固体に効率よく分配され、個々の浮遊性固体の
振動エネルギーが増大されて膜面に付着した固形分の剥
離が一層促進される。なお、積層厚さが５０ｍｍを超え
ると、浮遊性固体同士の多重衝突によって浮遊性固体個
々の振動が減衰し易くなるので、十分な固形分の剥離性
能が得られない傾向にある。

【００１７】ところで、被処理水の膜ろ過が進むと、固
形分は膜面に緩やかに堆積していき、被処理水側と処理
水側との差圧が緩やかに上昇していく。そして、堆積し
た固形分は徐々に圧縮され、堆積量がある程度増大する
と圧着圧密化され、膜面へ強固に固着して差圧が急激に
上昇する。本発明者は、この現象を多角的に研究し、差
圧が略２５ｋＰａを超えると、固形分の圧着圧密化が顕
著となって差圧が急上昇することを見出し、本発明に到
った。すなわち、膜エレメントで隔てられた被処理水側
と処理水側との差圧が５〜２５ｋＰａであるときに散気
工程を行うことが望ましい。

【００１８】このようにすれば、膜面上へ固形分が強固
に固着されて膜エレメントの閉塞が加速される前に洗浄
が行われるので、浮遊性固体による膜面からの固形分の
剥離が容易になる。なお、差圧が５ｋＰａ未満のときに
は、膜面に固形分の付着がないので、浮遊性固体によっ
て膜面を損傷するおそれがある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
実施形態を説明する。なお、同一の要素には同一の符号
を付し、重複する説明を省略する。

【００２０】図１は本発明の浄水装置に係る第１実施形
態を示す断面図である。図１に示すように、浄水装置１
は、上端が開放された処理槽１１の内部に、膜エレメン
トとしての複数の平膜３３が並設されて成る膜モジュー
ル１５と、処理槽１１内に気泡３を発生させる散気手段
としてのバブリング装置２５を備えている。

【００２１】上記膜モジュール１５における平膜３３の
膜面間の距離は、被処理水Ｗの種類や浄水装置１に要求
される処理量等によって異なるが、平膜３３の収納密度
を高めて膜ろ過水量を適度に確保する為に、数ｍｍ〜数
十ｍｍ程度の短いピッチとされている。平膜３３として
は、逆浸透（ＲＯ）膜、限外ろ過（ＵＦ）膜、精密ろ過
（ＭＦ）膜等が好ましく用いられ、被処理水Ｗの種類や
浄水装置１の用途等に応じて選択される。

【００２２】膜モジュール１５は、処理槽１１内に供給
されて貯留された被処理水Ｗに浸漬される位置に配置さ
れており、個々の平膜３３の上端には、平膜３３の内部
を吸引する吸引ポンプＰ１が設けられた吸引ライン１８
が接続されており、平膜３３内部を負圧とすることによ
り、被処理水Ｗが膜ろ過されて平膜３３内部に処理水が
浸出し、その処理水は吸引ライン１８によって集水され
る。この吸引ライン１８は、吸引ライン１８によって移
送される処理水が流入される凝集槽（図示せず）に接続
されている。また、被処理水Ｗは、処理対象の排水と生
物汚泥とが混合したものであり、上記処理槽１１の上端
側から内部に、開閉弁１３が設けられた供給ライン１２
を通して処理槽１１内へ供給される。

【００２３】また、上記バブリング装置２５は、微細な
気泡３を放出させるディフューザー（図示せず）を備え
て膜モジュールの下方に配設された散気管２９と、この
散気管２９に接続されて処理槽１１の側壁を貫通する給
気ライン２６と、ブロア２８とから構成されており、こ
のブロア２８は開閉弁３１が取り付けられた給気ライン
２６に接続されている。ブロア２８から供給されて処理
槽１１内に散気される気体は、処理槽１１内で行われる
生物処理の種類によって異なるが、空気等の酸素を含む
気体、窒素を含む気体、その他のガスを含む気体が用い
られる。

【００２４】さらに、処理槽１１の下端部には、膜ろ過
の進行により生じた余剰汚泥を排出する排出ライン１９
が接続されている。この排出ライン１９には、開閉弁２
１、及び吸引ポンプＰ２が取り付けられており、その終
端は、移送された余剰汚泥を貯留する汚泥貯留槽（図示
せず）に接続されている。また、処理槽１１内には、平
膜３３を洗浄するための洗浄水Ｈを供給するのに、開閉
弁３７を有する給水ライン３６が上方から挿入されて配
置されている。この洗浄水Ｈとしては、水、又は洗浄用
の薬品（除染剤等）を含んだ溶液が好ましく用いられる
が、これらに限定されるものではない。また、処理槽１
１の底壁には、被処理水Ｗ又は洗浄水Ｈを排出する開閉
弁４０を有する排水ライン３９が接続されている。な
お、給水ライン３６、開閉弁３７、排水ライン３９及び
開閉弁４０によって気液界面を移動させる移動手段が構
成されている。

【００２５】さらに、この処理槽１１内には、複数の浮
遊性固体２が添加されており、この浮遊性固体２は、被
処理水Ｗ及び洗浄水Ｈに比して、比重が同等か或いは小
さい、より具体的には、比重が１．２以下、好ましくは
０．２〜０．７の固体より成っていて、被処理水Ｗの気
液界面に浮上している。浮遊性固体２の比重が１．２よ
りも大きくなると、バブリング装置２５の散気による散
気流に巻き込まれ易くなる。

【００２６】また、浮遊性固体２の大きさとしては、浮
遊性固体２の形状との兼ね合いで、平膜３３間に詰まら
ない程度の大きさとされており、浮遊性固体２と膜面と
の擦れ合いによって膜面に付着した固形分を掻き取ると
いう観点からは、極端に小さくない方が好ましく、具体
的には、平膜３３の膜面間の距離に対する比が０．０１
〜０．９、好ましくは０．１〜０．６となる外径とする
ことが望ましい。なお、浮遊性固体２は、このように膜
面間距離よりも小さいものであるが、図１には浮遊性固
体２の大きさを拡大して模式的に示す。

【００２７】また、浮遊性固体２の形状は、特に限定さ
れるものではないが、例えば、形状としては角状、球状
（ボール状）、楕円球状、粒状、繊維の集合体のような
スポンジ状、微細な空隙を有するポーラス状等が挙げら
れる。また、材質としては、樹脂、高分子化合物等から
成るプラスチック類、セルロース等の天然繊維、人工繊
維、硬質材等が挙げられ、軽量且つ高耐久性の観点か
ら、特に、樹脂、繊維、硬質材等が好ましく用いられ
る。

【００２８】そして、このような浮遊性固体２は、処理
槽１１内の気液界面が平膜３３の上下両端間にあるとき
に積層される量が添加されている。このときの浮遊性固
体２が積層される厚さは、浮遊性固体２による膜面の洗
浄力に影響を与えるものであり、好ましくは５０ｍｍ以
下、特に好ましくは１０〜２０ｍｍとされている。さら
に、処理槽内１１で膜モジュール１５の上方には、この
浮遊性固体２を気液界面近傍の所定領域に拘束して集積
させておく枠体５０が配設されている。この枠体５０
は、下方に向かって広がる錐状となっている。

【００２９】次に、このように構成された浄水装置１に
おける被処理水Ｗの浄化方法について説明する。

【００３０】浄水装置１においては、被処理水Ｗは生物
汚泥を用いた浄水処理に供され、好ましくは、短サイク
ル回分式活性汚泥法等による浄水処理に供される。この
方法による浄水処理は、被処理水導入工程、嫌気性攪拌
による脱窒工程、曝気攪拌による硝化工程より成り、こ
れらの工程を周期的に繰り返し、被処理水Ｗ中のＢＯＤ
（Biochemical Oxygen Demand）成分、ＣＯＤ（Chemica
l Oxygen Demand）成分等を除去する。また、浄水装置
１は、被処理水Ｗを平膜３３によって膜ろ過し、清澄な
処理水を得るものである。

【００３１】まず、被処理水導入工程では、図１に示す
ように、生物汚泥を含む被処理水Ｗが供給ライン１２を
通して処理槽１１に供給され、収容される。そして、図
示しない攪拌用ポンプにより被処理水Ｗが万遍なく攪拌
される。このとき、平膜３３の内部を吸引ポンプＰ１に
よって吸引して、膜面の内外に圧力差を生じさせて被処
理水Ｗの膜ろ過を実施する。平膜３３の内部に浸出して
きた生物処理水は、吸引ライン１８を通して上記凝集槽
へ流入される。こうすると、被処理水Ｗ中では、まず、
溶存している酸素が速やかに消費され、処理槽１１内に
嫌気性雰囲気が形成される。

【００３２】次の脱窒工程では、前の運転サイクル中に
生成されて液中に残留した硝酸イオン、亜硝酸イオン等
を利用して、上記嫌気性雰囲気において脱窒素菌群が被
処理水Ｗ中の有機物を酸化（硝酸呼吸作用）する。この
際、硝酸イオン、亜硝酸イオン等は殆ど窒素ガスに還元
され、被処理水Ｗから散逸する。そして、続く硝化工程
においては、バブリング装置２５で散気を行いながら、
脱窒工程において残留した有機物が好気性雰囲気におい
て酸化される一方で、脱窒工程で生成された還元型窒素
化合物（有機窒素化合物やアンモニア等）が硝化菌によ
って亜硝酸イオン、硝酸イオン等に酸化される。

【００３３】ここまでの処理は一連のサイクルとして周
期的に繰り返され、また、平膜３３によって被処理水Ｗ
が膜ろ過され、こうして被処理水Ｗは浄化されるように
なる。このとき、処理槽１１内に添加された浮遊性固体
２は、浮力によって気液界面に浮上して停滞する。従っ
て、生物処理及び膜ろ過中の散気によって生じた散気流
に巻き込まれ難く、膜モジュール１５側へ流動しないた
め、浮遊性固体２が平膜３３の膜面と長期間連続的に接
触する虞がない。よって、膜面の損傷を十分に防止する
ことができ、平膜３３の寿命が延長され得る。特に、浮
遊性固体２は、気液界面又はその近傍の全域に散在せず
に枠体５０の内部の領域に拘束されるので、浮遊性固体
２がより散気流に巻き込まれ難くなり、膜面と接触する
ことが確実に防止される。従って、膜面の損傷を一層防
止することができ、平膜３３の寿命が一層延長され得
る。

【００３４】ところで、こうした生物汚泥を用いた浄水
処理及び膜ろ過処理を行うと、膜面に膜ろ過残滓として
の固形分が次第に付着していき、所謂ケーキ層が形成さ
れて平膜３３の透過度が低下していく。従って、平膜３
３内部の吸引力を一定にして定圧膜ろ過運転を行おうと
すると、膜ろ過水量が少なくなる一方で、膜ろ過水量を
一定にして定流膜ろ過運転を行おうとすると、被処理水
Ｗ側と処理水側との差圧が増大して膜ろ過を継続し難く
なる。このとき、被処理水Ｗの膜ろ過が進むにつれ、固
形分は膜面に緩やかに堆積していき、膜面で隔てられた
被処理水Ｗ側と処理水側との差圧が緩やかに上昇してい
く。よって、膜面に付着した固形分を除去し、差圧を低
下させるために平膜３３を洗浄する必要がある。

【００３５】ここで、図２を参照して浄水装置１におけ
る平膜３３の洗浄方法について説明する。図２は、本発
明の膜エレメントの洗浄方法に係る好適な実施形態を示
す工程説明図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）は抜水
工程を、図２（ｃ）及び図２（ｄ）はそれぞれ給水工程
及びバブリング工程を示す。なお、図２の浄水装置１に
おいては、図１に示す浄水装置１の構成を一部省略して
示している。

【００３６】図２（ａ）に示すように、膜ろ過が終了さ
れると、開閉弁３１を閉止して散気を停止し、開閉弁３
７を閉止した状態で開閉弁４０を開放し、被処理水Ｗを
排水ライン３９を通して処理槽１１から排出する。そし
て、図２（ｂ）に示す水位の状態を経て、被処理水Ｗを
略排出しきった後、開閉弁４０を閉止する。次いで、開
閉弁３１を開放し、散気管２９から処理槽１１内に圧縮
空気を噴出して連続的又は間欠的に散気を行いながら
（散気工程）、開閉弁３７を開放して処理槽１１内に洗
浄水Ｈを徐々に供給し、平膜３３の下端（図２（ｃ）参
照）から平膜３３の上端（図２（ｄ）参照）にかけて膜
面を洗浄していく（移動工程）。

【００３７】このとき、処理槽１１内に噴出された圧縮
空気は気泡３となって散気流を形成し、該散気流によっ
て洗浄水Ｈが攪拌且つ循環されると共に、平膜３３の膜
面が振動される。また、気液界面においては、気泡３が
破裂するので、洗浄水Ｈの気液界面の不規則で強い振動
が発生する。そして、気液界面近傍に浮遊する浮遊性固
体２がこの気液界面の強い振動に追従して強く振動す
る。従って、気液界面が平膜３３の上下両端間に位置し
ていると、この振動する浮遊性固体２と膜面とが強く擦
れ合い、膜面の振動及び液面の振動のみにより洗浄効果
を得る従来前者に比して、膜面に付着した固形分から成
るケーキ層の剥離が促進される。よって、従来に比して
膜面に付着したケーキ層の除去性能を向上することがで
きる。

【００３８】また、気液界面が平膜３３の上下両端間に
あると、平膜３３間で浮遊性固体２が積層し、気泡３の
破裂による界面の振動エネルギーが個々の浮遊性固体２
に効率よく分配され、個々の浮遊性固体２の振動エネル
ギーが増大されて膜面に付着した固形分の剥離が促進さ
れる。従って、膜面に付着したケーキ層の除去性能を一
層向上することが可能となる。

【００３９】なお、浮遊性固体２の積層厚さが必要以上
に厚くなると、浮遊性固体２同士の多重衝突によって浮
遊性固体２個々の振動が減衰し易くなり、ケーキ層の剥
離性能が十分に得られない傾向にあるが、上述の如く、
本実施形態における浮遊性固体２の積層厚さの上限は５
０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍとされており、そのような
虞はない。加えて、平膜３３を用いた膜モジュール１５
においては、各平膜３３間の狭い鉛直方向間隙に大量の
気泡３が進入し、この間隙の気液界面に在る浮遊性固体
２が強く振動させられるため、膜面に付着した固形分の
ケーキ層の剥離効果が高められている。

【００４０】また、上記洗浄方法は、洗浄水Ｈを徐々に
供給し、処理槽１１内の気液界面を平膜３３の上下両端
の全域に渡って移動させるようにしている。このため、
平膜３３を動かすことなく、膜面全体のケーキ層を効率
よく剥離させることが可能となり、しかも、洗浄水Ｈを
処理槽１１に満たして膜モジュール１５を浸漬してから
散気のみで洗浄を行う場合に比して、洗浄時間を飛躍的
に短縮することができる。

【００４１】上記の散気工程における散気量（バブリン
グ強度）は、例えば使用される平膜３３の強度等に応じ
て適宜設定され、好ましくは、処理槽１１底壁の単位床
面積及び単位時間当たりの散気量として５〜３００ｍ³
／ｍ²／ｈｒである。また、洗浄水Ｈの気液界面の昇降
速度は、平膜３３の種類や洗浄時の平膜３３の差圧によ
って異なるが、０．１〜１０ｍ／ｈｒ、特に１〜３ｍ／
ｈｒであることが好ましい。

【００４２】また、差圧が５〜２５ｋＰａの範囲内にあ
るときに、平膜３３の洗浄を実施することが好ましい。
差圧が２５ｋＰａを超えると、固形分の圧着圧密化が顕
著となって差圧が急上昇する傾向にある一方で、５ｋＰ
ａ未満では、膜面に固形分の付着がないので、浮遊性固
体によって膜面を損傷するおそれがある。従って、差圧
が５〜２５ｋＰａの範囲内にあると、膜面上へ固形分が
強固に固着されて平膜３３の閉塞が加速される前に洗浄
が行われるので、浮遊性固体２による膜面からの固形分
の剥離が容易になる。

【００４３】そして、図２（ｄ）に示すように、洗浄水
Ｈが規定水位、例えば平膜３３の上端まで供給されたな
らば、開閉弁３１，３７を閉止し、膜面の洗浄が終了す
る。

【００４４】次に、本発明の浄水装置に係る第２の実施
形態について説明する。図３は本発明の浄水装置に係る
第２の実施形態を示す断面図である。図３に示す浄水装
置５は、膜モジュール１５をワイヤで吊り下げて鉛直方
向に移動（昇降）させるホイスト６０（移動手段）と、
このホイスト６０に接続され、ホイスト６０を作動させ
るための駆動源６１とが付加された構成となっている点
で第１実施形態の浄水装置１と異なる。また、処理槽１
１内の吸引ライン１８には、脱着が可能な接合部４１が
設けられており、この接合部４１を外した状態で、膜モ
ジュール１５を移動できるようになっている。

【００４５】なお、この接合部４１は接合された状態に
おいて気密となっている。このように構成した浄水装置
５においても、先に述べた実施形態同様に、被処理水導
入工程、嫌気性攪拌による脱窒工程、曝気攪拌による硝
化工程及び平膜３３の洗浄工程を繰り返す運転が行われ
る。ただし、洗浄工程においては、以下に述べる手順に
よって平膜３３の洗浄を行っても好適である。

【００４６】図４は、洗浄装置５における平膜３３の洗
浄方法を示す工程説明図であり、具体的には、図３に示
す浄水装置５の膜モジュール１５の洗浄工程の一例を示
す工程説明図である。そして、図４（ａ）〜（ｃ）は全
てバブリング工程を示す。なお、図４の浄水装置５にお
いては、図３に示す浄水装置５の構成を一部省略して示
している。

【００４７】この洗浄方法においては、上述した図２
（ｂ）に示す抜水工程と同様に被処理水Ｗの排出が行わ
れた後、図４（ａ）に示す如く、開閉弁３７を開放し、
開閉弁４０を閉止して処理槽１１内に規定量の洗浄水Ｈ
を供給した後、開閉弁３７を閉じて洗浄水Ｈの供給を停
止する。ここで、規定量としては、例えば平膜３３が完
全に浸漬され得る量が設定される。そして、ホイスト６
０を作動させて膜モジュール１５を移動させ、平膜３３
の上端が洗浄水Ｈの水位より低い位置となるように膜モ
ジュール１５の高さを調整し、開閉弁３１を開放して散
気を開始する（散気工程）。そして、開閉弁３７を閉じ
て洗浄水Ｈの水位を一定に保持した状態で、ホイスト６
０のワイヤを徐々に巻き上げて、図４（ｂ）に示す状態
を経て図４（ｃ）に示す状態へと膜モジュール１５を上
昇させ、平膜３３の下端が洗浄水Ｈの気液界面を突き抜
けるまでホイスト６０を作動させ、膜面の全体を洗浄す
る。

【００４８】こうすると、ホイスト６０によって膜モジ
ュール１５を簡易に昇降させることができ、気液界面を
移動させることなく、平膜３３の上下両端間の膜面全域
が浮遊性固体２によって効率的に洗浄される。このとき
の膜モジュール１５の昇降速度は、平膜３３の種類や洗
浄前の平膜３３が呈する差圧によって異なるが、０．１
〜１０ｍ／ｈｒ、特に１〜３ｍ／ｈｒであることが好ま
しい。

【００４９】なお、本発明は上述の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。例えば、図２（ｂ）に示す抜水工程並
びに図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すバブリング工程の
一連のサイクルを繰り返してもよく、このようにすれ
ば、膜面に固着したケーキ層の剥離効果を一層高めるこ
とが可能となる。この場合、２サイクル目からの抜水工
程では、被処理水Ｗの代わりに洗浄水Ｈを抜水すること
になる。また、図２（ｂ）に示す抜水工程において、処
理槽１１から被処理水Ｗ又は洗浄水Ｈを徐々に排出して
気液界面を下降させる間に、開閉弁３１を開放して散気
管２９から処理槽１１内に圧縮空気を噴出することもで
きる。この場合にも、気液界面での気泡３の破裂に起因
する浮遊性固体２の強い振動力によって膜面は良好に洗
浄される。

【００５０】さらに、図４に示す洗浄工程では、膜モジ
ュール１５を吊り下げた状態から徐々に吊上げながら洗
浄を行っているが、図４（ｃ）から図４（ｂ）を経て図
４（ａ）に至る手順としてもよい。具体的には、平膜３
３の下端が水面近傍に位置するように、膜モジュール１
５をホイスト６０で巻き上げておいてから、ホイスト６
０のワイヤを徐々に送り出して膜モジュール１５を下降
させながら洗浄を行ってもよい。すなわち、膜モジュー
ル１５を構成する平膜３３の上端と下端との間の全域が
処理槽１１内の気液界面を抜けるように膜モジュール１
５を昇降させるのであれば、平膜３３の上端から洗浄し
ても、下端から洗浄してもどちらでも構わない。また、
膜エレメントとして平膜３３を採用しているが、平膜３
３の代わりに繊維状の中空糸膜又は超精密中空糸膜等を
用いてもよい。

【００５１】

【実施例】以下、本発明に係る具体的な実施例について
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００５２】〈実施例１〉水を貯留させた処理槽に、浮
遊性固体として、粒径１ｍｍ、比重０．７のポリプロピ
レンより成る楕円球を添加した。この処理槽に日東電工
製の浸漬平膜（ＭＦ膜）で構成される膜モジュールを浸
漬した。上記浮遊性固体の量としては、気液界面が平膜
間にあるときに、２０ｍｍの厚さで積層する量を添加し
た。この状態において、気液界面（水面）を１ｍ／ｈｒ
の速度で上下させ、平膜の下端側より、膜断面に対して
１．５ｍ³／ｍ²／ｍｉｎの気体散気量となるように空気
を散気し、膜面の洗浄を行った。洗浄に供した上記平膜
は生活排水の生物処理における膜ろ過による固液分離に
約１年間使用したものであり、膜ろ過における差圧が２
５ｋＰａに達したものを使用した。その結果、回復率は
略１００％であった。

【００５３】なお、ここで回復率とは、平膜等の膜エレ
メントの差圧が回復する程度を示す指標であり、洗浄前
の膜エレメントにおける差圧をΔＰｄ、洗浄後の膜エレ
メントにおける差圧をΔＰｗ、膜ろ過を行っていない新
しい膜エレメントにおける差圧をΔＰｎとしたときに、 Ｒｅ＝（ΔＰｄ−ΔＰｗ）／（ΔＰｄ−ΔＰｎ）×１０
０［％］ で規定されるものである。

【００５４】〈比較例１〉浮遊性固体を添加しなかった
こと以外は上記実施例１と同様にして平膜の洗浄を行っ
た結果、回復率は７０％であった。上記実施例１との比
較により、本発明の洗浄方法の優位性が確認された。

【００５５】〈実施例２〉上記実施例１で用いた浮遊性
固体を添加する量を、気液界面が平膜間にあるときの積
層厚さが１０〜１００ｍｍとなる範囲で変化させた以外
は、上記実施例１と同様にして平膜の洗浄を行った。そ
の結果を図５に示す。図５は、浮遊性固体の添加量に対
する平膜の回復率の変化を示すグラフである。図５に示
すように、気液界面における浮遊性固体の積層厚さが５
０ｍｍ以下であると、回復率は略１００％であり、すな
わち、平膜が洗浄によって完全に回復されることが確認
された。この結果より、浮遊性固体を、気液界面が平膜
間にあるときに積層するように添加し、特に、その積層
厚さの上限を５０ｍｍとしたときの利点が理解される。

【００５６】〈実施例３〉生物処理を適用した生活排水
処理設備で使用されている平膜の長期洗浄試験を行っ
た。上記実施例１と同様の浮遊性固体を用いた洗浄を１
回／週の頻度で行い、それ以外のときは、浮遊性固体を
用いず散気のみで洗浄した。膜ろ過におけるフラックス
を１．０ｍ³／ｍ²／ｄａｙ、ＭＬＳＳ（Mixed Liquor S
uspended Solids）を１５０００〜２００００ｍｇ／
ｌ、また、ＢＯＤ負荷を０．５〜１．５ｋｇ／ｍ³／ｄ
ａｙとなる条件において約６ヶ月間運転した。その結
果、各運転洗浄サイクルにおける平膜の回復率は全期間
に渡って良好であり、次亜塩素酸ナトリウムを用いた表
面観察により洗浄後の膜表面の損傷状況を調べたとこ
ろ、損傷は全く認められなかった。

【００５７】〈実施例４〉上記実施例３の生物処理及び
膜ろ過条件と同様の条件において、異なる吸引差圧を呈
する平膜を調製した。各平膜を上記実施例１と同様に洗
浄して回復率を算出した。この結果を、図６の曲線Ｃ１
に示す。次に、１度洗浄した上記平膜を処理槽に浸漬
し、再度、上記実施例３の生物処理及び膜ろ過条件と同
様の条件で、洗浄前と同じ差圧となるまで膜ろ過を行っ
た。そして、これらの平膜を、再度、上記実施例１と同
様に洗浄して回復率を算出した。その結果を図６の曲線
Ｃ２に示す。

【００５８】図６は、洗浄前の差圧（吸引差圧）に対す
る平膜の回復率を示すものであり、平膜の差圧が２５ｋ
Ｐａ以下の範囲で洗浄すると略１００％の回復率が得ら
れることが確認された（図６の曲線Ｃ１参照）。また、
再度膜ろ過に供した平膜に対しても、平膜の差圧が２５
ｋＰａ以下の範囲で洗浄すると略１００％の回復率が得
られることが確認された（図６の曲線Ｃ２参照）。この
結果より、平膜の差圧が２５ｋＰａ以下の範囲にあると
きに膜面の洗浄を行う利点が理解される。

【００５９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の浄水装置に
よれば、膜エレメントが被処理水中に浸漬されて膜ろ過
が行われているときには、処理槽内に添加された浮遊性
固体は、浮力によって気液界面に浮上して停滞し、膜ろ
過中の散気によって生じた散気流に巻き込まれて膜エレ
メント側に流動してしまう虞がないため、浮遊性固体が
膜エレメントの膜面と長期間連続的に接触することが防
止される。従って、膜面の損傷を十分に防止することが
可能となる。

【００６０】また、本発明の浄水装置及び膜エレメント
の洗浄方法によれば、散気によって処理槽内に生じた散
気流によって膜面が振動すると共に、気液界面における
気泡の破裂によって強く振動する液面に追従して浮遊性
固体が強く振動し、この浮遊性固体と膜面とが強く擦れ
合うので、膜面に付着した固形分の剥離が促進される。
その結果、従来に比して、膜面に付着した固形分の除去
性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浄水装置に係る第１実施形態を示す断
面図である。

【図２】本発明の膜エレメントの洗浄方法に係る一実施
形態を示す工程説明図であり、図２（ａ）及び図２
（ｂ）は抜水工程を、図２（ｃ）及び図２（ｄ）はそれ
ぞれ給水工程及びバブリング工程を示す。

【図３】本発明の浄水装置に係る第２実施形態を示す断
面図である。

【図４】本発明の膜エレメントの洗浄方法に係る他の実
施形態を示す工程説明図であり、図４（ａ）〜（ｃ）は
バブリング工程を示す。

【図５】実施例２に係る浮遊性固体（浮上性固体）の添
加量に対する平膜の回復率の変化を示すグラフである。

【図６】実施例４に係る平膜（膜エレメント）の洗浄前
の差圧（吸引差圧）に対する平膜の回復率を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１，５…浄水装置、２…浮遊性固体、１１…処理槽、２
５…バブリング装置（散気手段）、３３…平膜（膜エレ
メント）、５０…枠体（拘束手段）、６０…ホイスト
（移動手段）、W…被処理水。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 3/12 Ｃ０２Ｆ 3/12 Ｓ Ｆターム(参考） 3B201 AA47 AB40 AB42 BA01 BA22 BB02 BB88 BB92 BC05 CB12 4D006 GA03 GA06 GA07 HA41 HA93 JA31A JA35A KA12 KA43 KA44 KA62 KB22 KB23 KC14 KC17 MA03 PA02 PB08 PC64 4D028 BB01 BC11 BC17 BD00 BD08 BD17

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水が供給される処理槽と、前記処
   理槽内の前記被処理水中に浸漬され、該被処理水を膜ろ
   過して処理水を得る膜エレメントと、前記膜エレメント
   に気泡を送り込む散気手段とを備える浄水装置におい
   て、 前記処理槽内の気液界面に浮上することが可能な浮遊性
   固体と、 前記気液界面と前記膜エレメントとを相対的に移動させ
   る移動手段と、を備えることを特徴とする浄水装置。
2. 【請求項２】 前記移動手段は、前記気液界面を前記膜
   エレメントに対して移動させる手段であることを特徴と
   する請求項１記載の浄水装置。
3. 【請求項３】 前記移動手段は、前記膜エレメントを前
   記気液界面に対して移動させる手段であることを特徴と
   する請求項１又は２に記載の浄水装置。
4. 【請求項４】 前記浮遊性固体を前記気液界面の所定領
   域に拘束する拘束手段を更に備えることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか一項に記載の浄水装置。
5. 【請求項５】 浄水装置の処理槽内の被処理水に浸漬さ
   れ、該被処理水をろ過して処理水を得る膜エレメントを
   洗浄する方法において、 前記処理槽内の気液界面に浮上することが可能な浮遊性
   固体を前記処理槽内に存在させ、 前記気液界面と前記膜エレメントとを相対的に移動させ
   る移動工程と、 前記膜エレメントに気泡を送り込む散気工程と、を備え
   ることを特徴とする膜エレメントの洗浄方法。
6. 【請求項６】 前記移動工程では、前記気液界面を前記
   膜エレメントに対して移動させることを特徴とする請求
   項５記載の膜エレメントの洗浄方法。
7. 【請求項７】 前記移動工程では、前記膜エレメントを
   前記気液界面に対して移動させることを特徴とする請求
   項５又は６に記載の膜エレメントの洗浄方法。
8. 【請求項８】 前記気液界面が前記膜エレメント間にあ
   るときに前記浮遊性固体が積層するように、前記浮遊性
   固体を前記処理槽へ添加することを特徴とする請求項５
   〜７のいずれか一項に記載の膜エレメントの洗浄方法。
9. 【請求項９】 前記膜エレメントで隔てられた被処理水
   側と処理水側との差圧が５〜２５ｋＰａであるときに前
   記散気工程を行うことを特徴とする請求項５〜８のいず
   れか一項に記載の膜エレメントの洗浄方法。