JP2003103279A

JP2003103279A - 浄化槽

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Publication number: JP2003103279A
Application number: JP2001304432A
Authority: JP
Inventors: Tamiyuki Eguchi; 民行江口; Shiro Tanshu; 紫朗丹宗; Naoki Murakami; 尚樹村上
Original assignee: Yuasa Corp; Yuasa Battery Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-08
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP4310953B2

Abstract

(57)【要約】【課題】総合生活排水からろ過膜モジュールの一部が
露出している場合であっても、総合生活排水を浄化処理
可能な浄化槽を実現する。【解決手段】浄化槽１は、総合生活排水を貯留するた
めの容器２と、内面に総合生活排水のろ過機能を有する
管状ろ過膜１１ａの複数本が排液の排出口１２を有する
筒状の収納容器１０内に収容されかつその両端部で保持
されたろ過膜モジュール４と、ろ過膜モジュール４の下
方からろ過膜モジュール４に向けて空気泡を供給するた
めの空気泡供給装置６とを備えている。ろ過膜モジュー
ル４は、管状ろ過膜１１ａが上下方向に開口するよう容
器２内に配置されている。容器２は、ろ過膜モジュール
４の全体が総合生活排水中に浸漬される水位ｌ₄と、ろ
過膜モジュール４の一部が総合生活排水から露出した状
態になる水位ｌ₃との間になるよう、総合生活排水の水
位を設定可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄化槽、特に、総
合生活排水を浄化して浄化液を得るための浄化槽に関す
る。

【０００２】

【従来の技術とその課題】近年、膜モジュールを被処理
液に浸漬し、空気泡の浮力を利用しながらろ過するクロ
スフローろ過方式（例えば、特開昭６１−１２９０９４
号公報参照。このろ過方式を浸漬型膜ろ過法と通称し、
これに使用する膜モジュールを浸漬型膜モジュールと通
称している）が、高汚濁液の省エネルギー精密ろ過方式
として多方面で利用されるようになっている。この分野
では、中空糸膜モジュールと平膜モジュールが専ら使用
されており（例えば、財団法人日本環境整備教育センタ
ー「膜処理方を導入した小型生活排水処理装置の実用化
に関する研究報告書、平成４〜平成７年度」参照）、管
状のろ過膜を用いた管状ろ過膜モジュールに関しては、
貯槽から被処理液を外部に取り出し、特別な構造の配管
と膜モジュールを用いて浸漬型膜ろ過を行なう、特殊な
利用形態に関する出願（特開平９−４７６３９号公報、
特開平９−９９２２３号公報）が見られるものの、中空
糸膜モジュールや平膜モジュールとの性能比較に関する
記載がないだけでなく、実際に使用された報告例も見ら
れない。

【０００３】なお、浸漬型膜ろ過法は、空気泡の浮力を
利用して被処理液を自然循環させながらろ過する方法で
あり、被処理液をポンプなどの機械的循環手段を用いて
膜モジュールに対して供給・循環させる限外ろ過法とは
明確に区別されるものである。

【０００４】浸漬型膜ろ過法は、すでに様々な分野へ応
用が進められているが、我が国における有力な水質浄化
手段、特に、屎尿を含む全ての生活排水（総合生活排
水）の有力な浄化手段として、上述の文献にも見られる
ように、長年に渉って、公的機関が積極的に研究開発を
支援している。また、下水道研究発表会講演集、水環境
学会年会講演集などの学会発表においても、公的および
私的研究機関の積極的な発表が続けられている。そし
て、これらの成果の一つとして、中空糸膜モジュールや
平膜モジュールを用いた浸漬型膜ろ過装置を組み込んだ
総合生活排水用の合併浄化槽が開発されるに至ってい
る。

【０００５】ところで、現在では、生活排水を処理する
ための浄化槽を新設する場合、単独浄化槽の使用は禁止
されている。これは、単独浄化槽が屎尿のみの簡易処理
を目的としているため屎尿以外の生活排水の垂れ流し状
態を助長する可能性があり、また、単独浄化槽で処理し
た生活排水の水質が悪く、我が国の水質汚染の元凶にな
っていると指摘されているためである。このため、現在
は、生活排水用の浄化槽として、総合生活排水を処理可
能な合併浄化槽の使用が義務づけられている。

【０００６】一方、単独浄化槽は、既に約７００万個が
設置されていると言われており、それを有効活用して総
合生活排水を処理可能な合併浄化槽に改良する試みがな
されている。例えば、単独浄化槽内に中空糸膜モジュー
ルや平膜モジュールを用いた浸漬型膜ろ過装置を配置
し、単独浄化槽による生活排水の処理能力を合併浄化槽
レベルに高める試みがなされている。

【０００７】しかし、中空糸膜モジュールや平膜モジュ
ールは、総合生活排水（以下、被処理液という場合があ
る）中に全体が浸漬された状態でないと被処理液をろ過
処理することができない。このため、単独浄化槽内に中
空糸膜モジュールや平膜モジュールを用いた浸漬型膜ろ
過装置を組み込んだ場合、これらのモジュールが被処理
液中に浸漬された状態に維持されるよう、単独浄化槽内
における被処理液の貯留量を常に高めておく必要があ
る。ところが、単独浄化槽は、容量が小さいため、被処
理液の貯留量を常に高めておくと、浴槽の水を排水した
場合等、一時に大量の被処理液が流入した場合に被処理
液が溢れ出す可能性がある。これを防止するため、単独
浄化槽に流量調整槽を付加し、一時に大量に流入する被
処理液を当該流量調整槽で一時的に貯留することも考え
られるが、流量調整槽を設置するためのスペースが必要
であり、また、そのための工事費用が高額になるため、
実現は困難である。

【０００８】一方、ほとんど未知の状態である管状ろ過
膜モジュールについては、単独浄化槽への適用について
特別な関心が向けられたことはなく、上述の文献等にお
いても発表事例がなかった。本発明者らの推測になる
が、その理由として、従来の膜モジュールに対するろ過
性能上の差異が不明瞭であるだけでなく、浸漬型膜ろ過
法が適用される多くの用途が夾雑物を大量に含むために
管状ろ過膜自身がこれらによって閉塞すると予想された
ことが考えられる。

【０００９】しかしながら、科学的に管状ろ過膜モジュ
ールの特徴を推測すると、中空糸膜モジュールや平膜モ
ジュールに対する多くの利点が見出される。例えば、１．すべての空気の流れを、クロスフローの平行流れを
大きくするために利用できる。２．気泡と被処理液の通路が円筒形であるために、物質
移動係数が他のモジュール形態に比べて大きく、原理的
にフラックス（単位膜面積当たりのろ過流量）が大き
い。３．膜自身が気泡と被処理液の通路を構成するので、
モジュール構造がコンパクトになる。などである。

【００１０】このように、管状ろ過膜モジュールは、中
空糸膜モジュールや平膜モジュールに比べて原理的に優
れているものと考えられるが、他のモジュール形態とは
異なり、１つの管状ろ過膜内に供給された（押し込まれ
た）気泡が他の管状ろ過膜に移動することはできないの
で、管状ろ過膜内に気泡が押し込まれないか、あるいは
その流量が小さい管状ろ過膜では、ろ過性能が低下す
る。したがって、管状ろ過膜モジュールでは、すべての
管状ろ過膜に、可能な限り均等に気泡を供給する必要が
ある。因みに、上記文献（特開平９−４７６３９号公報
および特開平９−９９２２３号公報）には、このような
管状ろ過膜モジュールに対して気泡を均等に分配するこ
との重要性や、その実現方法が一切述べられていないだ
けでなく、描かれた図面には、気泡の通路に障害物さえ
も存在している。

【００１１】一方、管状ろ過膜モジュールにおいて、１
つの管状ろ過膜に押し込まれた気泡が別の管状ろ過膜に
移動することができないという短所は、見方を変える
と、他のモジュールには見られない長所になり得る。例
えば、管状ろ過膜内の被処理液は、管状ろ過膜内に気泡
が供給され続けている限り、たとえモジュールの一部が
被処理液から露出していても、当該空気泡の浮力により
必ず押し出され、ろ過が可能であることを意味してい
る。

【００１２】本発明の目的は、総合生活排水からろ過膜
モジュールの一部が露出していても、総合生活排水を浄
化処理可能な浄化槽を実現することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の浄化槽は、総合
生活排水を浄化して浄化液を得るためのものであり、総
合生活排水を貯留するための容器と、内面に総合生活排
水のろ過機能を有する管状ろ過膜の複数本を含む管状ろ
過膜群が浄化液の排出口を有する筒状の収納容器内に収
容されかつその両端部で保持された、管状ろ過膜が上下
方向に開口するよう容器内に配置されたろ過膜モジュー
ルと、容器内においてろ過膜モジュールの下方に配置さ
れた、ろ過膜モジュールに向けて空気泡を供給するため
の空気泡供給装置と、上記排出口から延びかつ浄化液を
容器の外部に排出するための浄化液排出経路とを備えて
いる。ここで、容器は、ろ過膜モジュールの全体が総合
生活排水中に浸漬された状態と、ろ過膜モジュールの一
部が総合生活排水から露出した状態との間で、総合生活
排水の水位を変動させることができる。

【００１４】この浄化槽において、ろ過膜モジュールの
下方からろ過膜モジュールに供給される空気泡は、総合
生活排水中を上昇し、ろ過膜モジュールの管状ろ過膜内
に供給される。この際、総合生活排水は、空気泡の浮力
によりろ過膜モジュールに向けて上昇し、空気泡と共に
管状ろ過膜内に供給される。管状ろ過膜内に供給された
総合生活排水は、続けて空気泡の浮力により管状ろ過膜
内を上昇し、その際、一部が管状ろ過膜の内側から外側
に通過して管状ろ過膜の内面でろ過される。管状ろ過膜
を通過した総合生活排水、すなわち浄化液（ろ過液）
は、収納容器の排出口から浄化液排出経路を通じて容器
の外部に排出される。

【００１５】上述のような総合生活排水の浄化工程にお
いて、管状ろ過膜内に供給された空気泡は、他の管状ろ
過膜内に移行することなくそのまま当該管状ろ過膜内を
上昇するため、管状ろ過膜内に供給されかつ管状ろ過膜
を通過しない残余の総合生活排水は、そのまま空気泡と
共に管状ろ過膜内を上昇し、ろ過膜モジュールの上端部
から溢れ出る。このため、この浄化槽では、ろ過膜モジ
ュールの全体が総合生活排水中に浸漬された状態と、ろ
過膜モジュールの一部が総合生活排水から露出した状態
との間で、容器内に貯留する総合生活排水の水位を変動
させることができるので、容器内の総合生活排水量の多
少に拘わらず、総合生活排水を浄化することができる。

【００１６】なお、この浄化槽において、容器は、例え
ば、総合生活排水を嫌気性活性汚泥を用いて浄化処理す
るための予備ろ過槽と、予備ろ過槽で浄化処理された総
合生活排水を好気性活性汚泥を用いてさらに浄化処理す
るための曝気槽とに区画されており、この場合、ろ過膜
モジュールは曝気槽内に配置されている。また、ろ過膜
モジュールにおいて用いられる管状ろ過膜の内径は、例
えば３〜１５ｍｍである。さらに、空気泡供給装置は、
例えば、管状ろ過膜の内径以上の大きさの空気泡をろ過
膜モジュールに向けて供給可能に設定されている。さら
に、この浄化槽は、必要に応じて、浄化液排出経路内の
浄化液を排出口を通じて収納容器内に加圧しながら逆流
させるための逆洗装置をさらに備えている。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の実施の一形態に
係る浄化槽の概略構成を示す。図において、浄化槽１
は、既設の単独浄化槽を改造したものであり、容器２と
ろ過装置３とを主に備えている。

【００１８】容器２は、所謂五人槽と呼ばれる、現在で
は法律によって製造が禁止されている単独浄化槽（家庭
用の小型浄化槽）であり、内部が隔壁５００により沈殿
分離室５０１（予備ろ過槽の一例）と曝気室５０２（曝
気槽の一例）とに区画されている。沈殿分離室５０１に
は、総合生活排水の流入口５０３とマンホール５０４と
が設けられており、また、総合生活排水を生物学的に浄
化処理するための嫌気性活性汚泥が投入されている。こ
のため、総合生活排水は、沈殿分離室５０１において硝
酸性窒素成分が脱窒処理される。また、沈殿分離室５０
１内には、総合生活排水中に含まれる浮遊物を除去する
ためのろ材層５０５が配置されている。ろ材層５０５の
近傍には、沈殿分離室５０１と曝気室５０２とを連絡す
る連通孔５０６が配置されており、沈殿分離室５０１内
で脱窒処理された総合生活排水は、この連通孔５０６を
通じて曝気室５０２内に供給可能に設定されている。曝
気室５０２内には、好気性活性汚泥が投入されており、
総合生活排水は生物学的に脱ＢＯＤ処理されて好気性活
性汚泥処理液となる。また、曝気室５０２から沈殿分離
室５０１にかけて、エアリフトポンプ５０７が配置され
ている。このエアリフトポンプ５０７は、曝気室５０２
内の嫌気性活性汚泥を沈殿分離室５０１に返送するため
のものであり、その圧力源として後述する空気発生装置
５０９からの空気を利用している。曝気室５０２には、
マンホール５０８が設けられている。

【００１９】なお、通常の単独浄化槽では、曝気室５０
２部分が仕切りによりさらに２つに区画されており、曝
気室５０２の次に、好気性活性汚泥処理液から上澄み液
を分離して放流するための沈殿室が設けられている。し
かし、ろ過装置３のろ過液を放流する場合には沈殿室は
不要であるから、この容器２では、当該仕切りが取り除
かれ、全体として曝気室５０２を構成している。

【００２０】ろ過装置３は、主として曝気室５０２内に
収容されており、図２に示すように、ろ過膜モジュール
４、案内筒５、空気泡供給装置６、ろ過液排出装置７お
よび逆洗装置８を主に備えている。以下、このろ過装置
３によりろ過処理される総合生活排水（好気性活性汚泥
処理液）を被処理液という場合がある。

【００２１】ろ過膜モジュール４は、図３（ろ過膜モジ
ュール４の縦断面図）に示すように、円筒状の収納容器
１０と、この収納容器１０内に充填された管状ろ過膜群
１１とを主に備えている。収納容器１０は、例えば樹脂
製の部材であり、その側面には、被処理液をろ過処理し
て得られるろ過液（浄化液）を排出するための排出口１
２が形成されている。また、収納容器１０の内周面にお
いて、その上部および下部には、管状ろ過膜群１１と収
納容器１０の内周面との間に隙間を設けるためのスペー
サー１３が中心方向に向けて突出している。

【００２２】スペーサー１３は、収納容器１０の内周面
側が細くかつ収納容器１０の中心側が太く設定された、
概ね楔状に形成されており、また、図４（ろ過膜モジュ
ール４の、図３のＩＶ−ＩＶ断面に相当する図）、図５
（図４のＶ矢視図）および図６（図５のＶＩ−ＶＩ断面
図）に示すように、収納容器１０の円周方向において概
ね等間隔に形成された複数のスリット１３ａを有してい
る。なお、収納容器１０の上部および下部にそれぞれ設
けられたスペーサー１３，１３は、収納容器１０の内周
面からの突出量が同じに設定されている。

【００２３】また、各スペーサー１３は、スペーサー１
３を有する部分における収納容器１０の軸線方向に垂直
な断面（スペーサー１３の上下方向中央部における断
面、すなわち図３のiii−iii部分の断面）における収納
容器１０の内部の断面積（図４に網掛け線で示した部分
の面積に相当）に占める、その断面積の割合が３〜１０
％になるよう設定されているのが好ましい。この割合が
３％未満の場合は、収納容器１０の内周面、特に排出口
１２と管状ろ過膜群１１との間に隙間が形成されにくく
なる結果、収納容器１０内において、後述する管状ろ過
膜１１ａを通過してろ過処理された被処理液（ろ過液）
の流動性が低下し、ろ過流量が低下するおそれがある。
一方、この割合が１０％を超える場合は、収納容器１０
内において管状ろ過膜群１１の占める割合が小さくなる
ため、被処理液のろ過効率が低下するおそれがある。

【００２４】管状ろ過膜群１１は、細長な円筒状に形成
された管状ろ過膜１１ａの多数本を含む群であり、各管
状ろ過膜１１ａは、後述する突起２２により互いに密着
するのを防止されながら（すなわち、互いに間隔を設け
ながら）、収納容器１０の開口方向に沿って互いに平行
に密に集合している。このような管状ろ過膜群１１の上
端部および下端部は、それぞれウレタン樹脂などの樹脂
材料を用いて形成された保持部１０ａにより、各管状ろ
過膜１１ａの開放状態を維持しつつ収納容器１０に対し
て一体的に保持されると共に固定されている。この結
果、収納容器１０の両端部は、当該保持部１０ａにより
液密に閉鎖されることになる。

【００２５】上述の管状ろ過膜群１１を構成する管状ろ
過膜１１ａは、図７に示すような円筒状に形成されてお
り、図８（図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面端面図）に示
すように、内周面側から外周面側に向けて順にろ過膜層
２０および支持膜層２１を備えた２層構造を有してい
る。

【００２６】ろ過膜層２０の種類は、被処理液から除去
すべきろ別成分の種類に応じて適宜選択することがで
き、特に限定されるものではないが、例えば微生物など
の微粒子を除去する必要がある場合は精密ろ過膜が用い
られる。精密ろ過膜は、例えばＪＩＳＫ３８０２で
は「０．０１〜数μｍ程度の微粒子および微生物をろ過
によって分離するために用いる膜」と定義されている
が、ここでは、２０ｋＰａ以下の圧力で実用的なろ過が
可能な、孔径が０．０４μｍよりも大きい微孔を多数有
する多孔膜を用いるのが好ましい。因みに、このような
精密ろ過膜は、種類が特に限定されるものではなく、公
知の各種のもの、例えばセルロース膜やポリオレフィン
系樹脂膜などの有機高分子膜を用いることができる。

【００２７】支持膜層２１は、上述のろ過膜層２０に対
して形状保持性を付与し、ろ過膜層２０を円筒状に設定
するためのものである。このような支持膜層２１は、通
液性を有する多孔質材料であれば各種のものを用いるこ
とができるが、通常は、腰の強さ、優れた強度、優れた
耐薬品性、高い耐熱性および経済性を備えたポリプロピ
レン樹脂製あるいはポリエステル樹脂製の不織布を用い
るのが好ましく、特にポリエステル樹脂製の不織布を用
いるのが好ましい。

【００２８】また、管状ろ過膜１１ａは、図７に示すよ
うに、外周面、即ち、支持膜層２１の外周面に、ろ過膜
層２０の軸線を中心とする螺旋状に連続的に形成された
突起２２を有している。この突起２２は、管状ろ過膜群
１１において、管状ろ過膜１１ａ同士が密着するのを防
止し、収納容器１０内において各管状ろ過膜１１ａを通
過してろ過処理された被処理液（ろ過液）の流動性を高
めるためのものである。

【００２９】例えば、突起２２の高さを０．０５ｍｍに
設定した場合、管状ろ過膜１１ａの有効長が例えば７０
ｃｍならば、隣接し合う２本の管状ろ過膜１１ａの間に
は、少なくとも０．００５×７０＝０．３５ｃｍ²の面
積が確保されることになる。したがって、このような間
隙が管状ろ過膜群１１内に多数存在すれば、収納容器１
０内においてろ過液の流れに対する抵抗は著しく軽減す
ることになり、ろ過液の流動性が著しく高まることにな
る。

【００３０】上述のような管状ろ過膜１１ａは、通常、
内径（図８のＸ）が３〜１５ｍｍに設定されているのが
好ましく、５〜１０ｍｍに設定されているのがより好ま
しい。内径が３ｍｍ未満の場合は、被処理液、特に、高
汚濁の被処理液をろ過する際において、被処理液中に含
まれる各種のろ別成分や夾雑物により管状ろ過膜１１ａ
が閉塞し易くなり、ろ過処理を長期間安定に継続するの
が困難になるおそれがある。また、管状ろ過膜１１ａの
中を通過する被処理液の圧力損失が空気泡供給装置６か
らの空気泡の浮力に対して相対的に大きくなるため、管
状ろ過膜１１ａ中を通過する被処理液の流速が小さくな
る可能性があり、結果的に被処理液が管状ろ過膜１１ａ
によりろ過されにくくなる場合がある。逆に、内径が１
５ｍｍを超える場合は、容積の限られた収納容器１０内
に充填可能な管状ろ過膜群１１に含まれる管状ろ過膜１
１ａの本数が減少することになるため、ろ過膜モジュー
ル４の単位容積当りのろ過面積（有効膜面積）が小さく
なる。その結果、ろ過流量が低下することになるので、
ろ過膜モジュール４のコンパクト化を図りながら被処理
液の効率的なろ過処理を実施するのが困難になるおそれ
がある。また、空気泡供給装置６から供給される空気泡
の大きさが管状ろ過膜１１ａの内径に比べて小さくなり
やすいため、後述するようなろ過膜モジュール４の一部
が被処理液から露出している場合において、空気泡が管
状ろ過膜１１ａ内の被処理液を上昇させるのが困難にな
り、結果的にそのような場合においてろ過処理の継続が
困難になる可能性がある。

【００３１】また、管状ろ過膜１１ａは、肉厚（Ａ）と
外径（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が０．０２５〜０．１に設
定されているのが好ましく、０．０３〜０．１に設定さ
れているのがより好ましい。なお、ここで言う管状ろ過
膜１１ａの肉厚および外径は、上述の突起２２の厚さ
（高さ）を含んでいる。この比が０．０２５未満の場合
は、管状ろ過膜１１ａに対して外側から圧力を加えた場
合、管状ろ過膜１１ａが潰れやすくなる。この結果、被
処理液のろ過工程において管状ろ過膜１１ａの内周面に
堆積するろ別成分などからなるケーク層を排除するため
に、管状ろ過膜１１ａに対して外側から圧力を加えて逆
洗操作を実施する場合には、管状ろ過膜１１ａが潰れて
しまい、管状ろ過膜１１ａを逆洗するのが実質的に困難
になる。なお、２０ｋＰａ以上の耐圧性を達成するため
には、この比を０．０３以上に設定するのが好ましい。
一方、この比が０．１を超える場合は、ろ過膜モジュー
ル４の単位容積当りのろ過面積（有効膜面積）が小さく
なる。その結果、ろ過流量が低下することになるため、
ろ過膜モジュール４のコンパクト化を図りながら被処理
液の効率的なろ過処理を実施するのが困難になるおそれ
がある。

【００３２】肉厚と外径との比を上述のように規定すれ
ば、管状ろ過膜１１ａは逆洗に耐えられる潰れ圧に設定
できる。特に、この比が０．０３以上の場合、管状ろ過
膜１１ａの潰れ圧は、浸漬型膜ろ過方式において通常設
定されるろ過圧の上限である２０ｋＰａ以上、即ち少な
くとも２０ｋＰａに設定され得る。なお、ここで言う
「潰れ圧」とは、管状ろ過膜１１ａの外側（すなわち、
支持膜層２１側）から内側に向けて圧力を加えた場合に
おいて、管状ろ過膜１１ａが押し潰され始めるときの圧
力をいう。

【００３３】因みに、管状ろ過膜１１ａの潰れ圧は、肉
厚と外径との比の３乗に比例するため（例えば、小栗冨
士雄著「機械設計図表便覧」、９−２、共立出版株式会
社参照）、当該比を大きく設定するに従って大きくなる
ことになる。

【００３４】また、突起２２の高さは、通常、０．０２
〜０．２ｍｍに設定されているのが好ましい。突起２２
の高さが０．０２ｍｍ未満の場合は、管状ろ過膜群１１
において管状ろ過膜１１ａ同士が密着し易くなり、結果
的にろ過液の流動性を高めるのが困難になるおそれがあ
る。一方、０．２ｍｍを超える場合は、管状ろ過膜群１
１に含まれる管状ろ過膜１１ａの本数、すなわち、ろ過
膜モジュール４の収納容器１０内に充填可能な管状ろ過
膜１１ａの本数が減少することになるため、ろ過膜モジ
ュール４の単位容積当りのろ過面積が小さくなる。その
結果、ろ過流量が低下することになるため、ろ過膜モジ
ュール４のコンパクト化を図りながら被処理液の効率的
なろ過処理を実施するのが困難になるおそれがある。な
お、ここで言う突起２２の高さとは、支持膜層２１の表
面からの突出量をいう。

【００３５】因みに、突起２２の高さは、被処理液がろ
過流量の比較的小さい好気性活性汚泥処理液であるた
め、ろ過面積を確保する観点から低めに設定するのが好
ましい。なお、突起２２の高さが上述の範囲内であれ
ば、ろ過膜モジュール４が１００ｍ²程度の膜面積を有
する大型の場合であっても、殆どの被処理液について、
突起２２により管状ろ過膜１１ａ間に形成される隙間は
ろ過液の流れに対する大きな抵抗になり難い。

【００３６】次に、図９を参照しつつ、上述の管状ろ過
膜１１ａの製造方法の一例を説明する。先ず、支持膜層
２１上にろ過膜層２０が一体的に積層された、長尺短冊
状（テープ状）の複合膜２３を用意する。そして、この
複合膜２３を、図９に示すように、別途用意した円柱状
の心棒２４に対し、支持膜層２１側が表側になるように
幅方向の両端部２３ａを重ね合わせながら螺旋状に巻き
つける。この状態で重ね合わされた両端部２３ａ同士を
接着剤、あるいは超音波溶着法により接着すると、目的
とする管状ろ過膜１１ａを得ることができる。なお、こ
のような管状ろ過膜１１ａの製造方法は、例えば特公昭
５６−３５４８３号において既に公知である。

【００３７】このような管状ろ過膜１１ａの製造工程に
おいて、重ね合わされた複合膜２３の両端部２３ａは、
上述の螺旋状の突起２２を形成することになる。ここ
で、複合膜２３の重なり具合や接着方法を適宜調節する
と、突起２２の高さを上述の範囲に設定することができ
る。

【００３８】次に、図１０および図１１を参照して、上
述のろ過膜モジュール４の製造方法を説明する。このろ
過膜モジュール４は、平膜や中空糸膜の取り扱いに細心
の注意が要求され、しかも多くの製造工程を要する平膜
モジュールや中空糸膜モジュールに比べ、簡単な工程に
より容易に製造することができる。先ず、多数本の管状
ろ過膜１１ａを束ね、管状ろ過膜群１１を形成する。ま
た、収納容器１０を用意し、図１０に示すように、この
収納容器１０内に管状ろ過膜群１１を挿入して収納容器
１０と管状ろ過膜群１１との組合せ体３０を形成する。
この組合せ体３０では、管状ろ過膜群１１の両端部が収
納容器１０の両端部から突出するように設定する。ま
た、管状ろ過膜群１１を構成する管状ろ過膜１１ａの両
端部は、例えばヒートシールにより閉鎖しておく。

【００３９】次に、図１１に示すように、上述の組合せ
体３０の一端を、未硬化ウレタン樹脂などの未硬化の樹
脂３１ａを入れたモールド３１内に浸漬する。ここで、
未硬化の樹脂３１ａは、管状ろ過膜群１１を構成する管
状ろ過膜１１ａ間に充填されると共に、スペーサー１３
に設けられたスリット１３ａを通じて収納容器１０の内
周面にも均一に到達し、収納容器１０の開口部分を完全
に閉鎖することになる。この状態で樹脂３１ａを完全に
硬化させた後、モールド３１を取り払い、組合せ体３０
の他端についても同様の操作を実施する。これにより、
管状ろ過膜群１１は、収納容器１０に対して保持、固定
されることになる。

【００４０】次に、収納容器１０の両端部から突出して
いる硬化樹脂と管状ろ過膜１１ａとを切り落とすと、残
余の樹脂部分が保持部１０ａを形成し、目的とするろ過
膜モジュール４が得られる。このろ過膜モジュール４に
おいて、収納容器１０の両端部は、各管状ろ過膜１１ａ
の両端部を除き、硬化した樹脂、すなわち保持部１０ａ
により液密に閉鎖されることになる。この保持部１０ａ
は、収納容器１０のスペーサー１３が上述のような楔状
に形成されているため、収納容器１０の内周面に対して
強力に固定されやすく、管状ろ過膜群１１を収納容器１
０に対して安定に保持、固定することになる。

【００４１】なお、保持部１０ａを形成するための材料
としては、上述のようなウレタン樹脂の他に、エポキシ
樹脂などの他の熱硬化性樹脂やホットメルト接着材を用
いることもできる。但し、大型のろ過膜モジュール４を
製造する場合、樹脂材料は、使用量を多く設定する必要
があるため、過剰な発熱を抑制する理由および硬化収縮
を抑制する理由から、反応速度が比較的遅く、弾性率が
比較的小さなものを用いるのが好ましい。なお、ホット
メルト接着材は、上述の製造工程において切り落とした
ものから回収して再利用することもできる。この点にお
いても、ホットメルト接着材が比較的高粘度であるがた
めに、ホットメルト接着材の利用が困難な中空糸膜モジ
ュールに比べ、ろ過膜モジュール４は有利である。

【００４２】なお、ろ過膜モジュール４に関する図３等
では、理解の便のため、管状ろ過膜１１ａの太さ、管状
ろ過膜１１ａ間の隙間および管状ろ過膜１１ａと収納容
器１０の内周面との隙間等を強調している。また、図面
を理解し易くするため、図３では、管状ろ過膜１１ａの
本数を少なめに表現し、また、図４においては管状ろ過
膜１１ａの一部のみ表示している。

【００４３】案内筒５は、図１および図２に示すよう
に、管状ろ過膜１１ａが上下方向に開口するよう起立し
た状態でろ過膜モジュール４を曝気室５０２内で支持し
ている。案内筒５は、樹脂製の円筒状の部材であり、そ
の軸方向に垂直な断面における内周形状が、収納容器１
０の軸方向に垂直な断面における外周部分の内周形状と
実質的に同じ大きさの同形状に設定されている。すなわ
ち、案内筒５は、収納容器１０と内径および外径が同じ
に設定されている。

【００４４】案内筒５の下縁には、図１２に示すよう
に、脚５０が取付けられたフランジ５１が設けられてい
る。そして、案内筒５は、脚５０により曝気室５０２の
底部に配置されており、その状態で上部にろ過膜モジュ
ール４が配置されている。ここで、案内筒５とろ過膜モ
ジュール４とは、筒状のソケット５２（図２）を用いて
接続されている。なお、ソケット５２は、案内筒５とろ
過膜モジュール４とを接続すると共に、空気泡供給装置
６からの空気泡の漏れ出しを防止するためのものであ
る。ろ過膜モジュール４は、このような案内筒５を用い
て支持されている結果、曝気室５０２の底部から離れて
位置している。

【００４５】空気泡供給装置６は、好気性活性汚泥の活
性を高めるための空気を曝気室５０２内の被処理液に対
して供給すると共に、ろ過膜モジュール４に対して空気
泡を供給するためのものであり、図１および図２に示す
ように、曝気室５０２内において、ろ過膜モジュール４
の下方であって案内筒５内に配置されている。

【００４６】図１２および図１３を参照して、空気泡供
給装置６を詳細に説明する。空気泡供給装置６は、第１
パイプ６１、第２パイプ６２および４本の分岐パイプ６
３、６４、６５、６６を主に有している。第１パイプ６
１は、案内筒５を貫通しかつ案内筒５の内部においてそ
の中心部を通過するよう水平に配置されている。そし
て、その一端は、案内筒５の外部において、キャップ６
７により気密に閉鎖されている。また、第２パイプ６２
は、第１パイプ６１と直交するよう水平に組み合わされ
ており、両端部がそれぞれ案内筒５の壁面を貫通してキ
ャップ６７により気密に閉鎖されている。なお、第１パ
イプ６１と第２パイプ６２との交点は、案内筒５の中心
と一致している。さらに、４本の分岐パイプ６３、６
４、６５、６６は、第１パイプ６１と平行にかつ水平
に、第２パイプ６２に対して組み合わされており、第１
パイプ６１の両側に２本づつ配分されている。分岐パイ
プ６４、６３は、第１パイプ６１から等間隔毎に配置さ
れている。分岐パイプ６５、６６についても同様であ
る。したがって、第１パイプ６１および４本の分岐パイ
プ６３、６４、６５、６６は、等間隔に配列されている
ことになる。また、各分岐パイプ６３、６４、６５、６
６は、それぞれ両端部が案内筒５の内周面近傍に向けて
延びており、図示しないキャップにより気密に閉鎖され
ている。

【００４７】上述のようにして組み合わされた第１パイ
プ６１と第２パイプ６２とは、交点において連絡してお
り、また、４本の分岐パイプ６３、６４、６５、６６の
それぞれは、第２パイプ６２との交点において、当該第
２パイプ６２と連絡している。これにより、第１パイプ
６１、第２パイプ６２および４本の分岐パイプ６３、６
４、６５、６６は、一連の空気流路を形成している。

【００４８】また、第１パイプ６１、第２パイプ６２お
よび４本の分岐パイプ６３、６４、６５、６６は、空気
を泡状にして噴出するための複数の空気泡噴出孔６８を
有している（図１３では、一例として１９個の空気泡噴
出孔６８を示している）。これらの空気泡噴出孔６８
は、それぞれ曝気室５０２の底面に向けて開口してお
り、また、図１３に示すように、案内筒５の軸方向に垂
直な断面の内側（案内筒５の内側の水平面）において、
ろ過膜モジュール４の各管状ろ過膜１１ａに対して均等
に空気泡を供給することができるよう、最密充填配置パ
ターンで配置されている。すなわち、各空気泡噴出孔６
８は、図１３に一点鎖線で示すような多数の正三角形の
各頂点に位置するよう、案内筒５の内側の水平面におい
て、均等な間隔を設けながら分散して配置されている。

【００４９】なお、上述の空気泡供給装置６を形成する
各パイプ６１〜６６の材質は、空気泡噴出孔６８から発
生する空気泡の上昇流によって生じる被処理液の循環流
を妨げないものであれば特に限定されるものではない
が、通常は、経済性、加工性および案内筒５に対する装
着の容易性などの点において、プラスチック製の円筒状
パイプを用いるのが好ましい。

【００５０】この空気泡供給装置６の第１パイプ６１に
は、図１に示すように、容器２の外部に配置されたエア
コンプレッサーなどの空気発生装置５０９から延びる第
１空気供給路５１１が接続している。そして、各空気泡
噴出孔６８は、第１空気供給路５１１から空気泡供給装
置６に供給される空気を泡状（空気泡）にして被処理液
中に噴出可能に設定されている。

【００５１】なお、空気泡供給装置６は、空気泡噴出孔
６８から発生する空気泡の大きさが、通常、ろ過膜モジ
ュール４において用いられる管状ろ過膜１１ａの内径以
上になるよう設定されているのが好ましい。空気泡の大
きさが管状ろ過膜１１ａの内径より著しく小さい場合
は、後述するようなろ過膜モジュール４の一部が被処理
液から露出している場合において、空気泡が管状ろ過膜
１１ａ内の被処理液を上昇させるのが困難になり、結果
的にそのような場合においては被処理液のろ過処理の継
続が困難になる可能性がある。

【００５２】ろ過液排出装置７は、ろ過膜モジュール４
においてろ過処理された被処理液、すなわちろ過液（浄
化液）を容器２の外部に排出するためのものであり、図
２に示すように、ろ過膜モジュール４の排出口１２から
延びるろ過液排出経路７０（浄化液排出経路の一例）を
有している。ろ過液排出経路７０は、ろ過膜モジュール
４の排出口１２から延びる第１排出経路７１と、逆洗装
置８の一部を介して第１排出経路７１に接続する第２排
出経路７２とを有している。第２排出経路７２は、容器
２の外部に延びており、その途中に吸引ポンプ７３を有
している。吸引ポンプ７３は、容器２内に配置されてい
る。この吸引ポンプ７３は、自給力がないポンプであ
り、ろ過膜モジュール４の上端よりも下方に配置されて
いる。因みに、吸引ポンプ７３として自給式のものを用
いる場合、当該吸水ポンプ７３は、ろ過膜モジュール４
の上端よりも高い位置に配置することができる。

【００５３】第２排出経路７２には、図１に示すよう
に、第１空気供給路５１１から分岐する第２空気供給路
５１２が接続している。この第２空気供給路５１２は、
第１電磁弁５１３を有している。また、第２排出経路７
２は、第２空気供給路５１２との接続部と吸引ポンプ７
３との間に、第２電磁弁７４を有している（図２）。

【００５４】逆洗装置８は、ろ過液排出経路７０の途
中、すなわち、第１排出経路７１と第２排出経路７２と
の間に設けられた逆流量設定装置、すなわち定量フロー
ト弁８０を有している。定量フロート弁８０は、図１４
に示すように、フロート弁部８１および液量設定パイプ
８２を主に備えている。フロート弁部８１は、図１５に
示すように、フロート受け８３とフロート８４とを備え
ている。フロート受け８３は、軸線方向にろ過液の通路
８３ａが形成された筒状の部材であり、通路８３ａの上
端部に外方向に向けて拡大するテーパー部８３ｂを有し
ている。また、通路８３ａの下端部は、中心部に開口８
３ｃを有するネット状に形成されている。一方、フロー
ト８４は、ろ過液中で浮揚可能でありかつ上述のテーパ
ー部８３ｂに当接した場合に通路８３ａを閉鎖可能な球
状に形成されており、下方に延びるポリエステル樹脂製
のフィラメント８５が装着されている。フィラメント８
５は、開口８３ｃを通じてフロート受け８３の下方に延
びており、下端部に浮き止め８６を有している。

【００５５】上述のフロート弁部４１は、図１４に示す
ように、フロート受け８３の下端部がソケット８７を用
いてろ過液排出経路７０の第１排出経路７１の先端に接
続されている。液量設定パイプ８２は、定量フロート弁
８０内に存在するろ過液の容量を調節するためのもので
あり、ソケット８８を用いてフロート弁部８１に接続さ
れているとともに、ソケット８９を用いて第２排出経路
７２に接続されている。この結果、定量フロート弁８０
は、第２空気供給路５１２を通じて空気発生装置５０９
に接続されていることになる。これにより、第２空気供
給路５１２は、空気発生装置５０９からの空気をろ過液
排出経路７０に加えるための加圧装置を構成し、定量フ
ロート弁８０と共に逆洗装置８を構成している。

【００５６】上述のようなろ過装置３では、図示しない
タイマーに従って作動する第１電磁弁５１３および第２
電磁弁７４が自動的に開閉するように設定されている。
より具体的には、第１電磁弁５１３が閉鎖状態のとき、
第２電磁弁７４が開放状態になり、また、第１電磁弁５
１３が開放状態のとき、第２電磁弁７４が閉鎖状態にな
るよう、第１電磁弁５１３および第２電磁弁７４は連動
する。

【００５７】また、曝気室５０２には、ろ過膜モジュー
ル４と案内筒５との連結部分よりも上方において、液面
センサー５２０が配置されている。この液面センサー５
２０は、吸引ポンプ７３に連絡しており、曝気室５０２
内の被処理液の液面を検知したときに、吸引ポンプ７３
を停止するよう設定されている。

【００５８】なお、ろ過膜モジュール４をはじめとす
る、ろ過装置３を構成する各部材は、最大径がマンホー
ル５０８の内径よりも小さく設定されており、マンホー
ル５０８を通じて曝気室５０２の内部に収容可能に設定
されている。

【００５９】次に、図１を参照して、上述の浄化槽１に
よる総合生活排水の処理について説明する。流入口５０
３より容器２内に流入する総合生活排水は、沈殿分離室
５０１に貯留される。この沈殿分離室５０１では、総合
生活排水が脱窒処理されるとともに、総合生活排水中に
含まれる各種の夾雑物を沈殿分離室５０１の底部に沈殿
させる。また、総合生活排水中に含まれる浮遊物は、総
合生活排水がろ材層５０５を通過する際に除去される。
このようにして予備ろ過された総合生活排水は、連通孔
５０６を通じて曝気室５０２内に移動する。

【００６０】ここで、容器２内における水位は、通常、
沈殿分離室５０１と曝気室５０２とで同じであるが、沈
殿分離室５０１側では図１に示すｌ₁（下限）とｌ₂（上
限）との範囲内になるよう設定し、曝気室５０２側では
図１に示すｌ₃（下限）とｌ₄（上限）との範囲内になる
よう設定することができる。ここで、沈殿分離室５０１
側の上限水位ｌ₂と曝気室５０２側の上限水位ｌ₄とは同
一であり、ろ過膜モジュール４の上方に設定されてい
る。一方、曝気室５０２側の下限水位ｌ₃は、液面セン
サー５２０が配置されている位置であり、沈殿分離室５
０１側の下限水位ｌ₁よりも低い位置に設定することも
可能である。これにより、ろ過膜モジュール４は、全体
が被処理液中に浸漬された状態と、一部が被処理液から
露出した状態との間で使用されることになる。

【００６１】ろ過装置３において、空気発生装置５０９
からの空気は、第１空気供給路５１１を通じて空気泡供
給装置６に供給される。空気泡供給装置６に供給された
空気は、空気泡噴出孔６８から空気泡となって噴出し、
曝気室５０２内に貯留された総合生活排水を攪拌する。
この結果、総合生活排水中の好気性活性汚泥が活性化さ
れ、総合生活排水は、当該好気性活性汚泥により脱ＢＯ
Ｄ処理による浄化処理が施される。

【００６２】一方、空気泡供給装置６の空気泡噴出孔６
８からの空気泡は、案内筒５により案内されながら被処
理液中を上昇し、ろ過膜モジュール４に含まれる各管状
ろ過膜１１ａに対して略均等に供給される。

【００６３】このようにしてろ過膜モジュール４に対し
て供給される空気泡の浮力により、曝気室５０２内に貯
留された被処理液は、図３に矢印で示すように、各管状
ろ過膜１１ａ内を下側から上側に向けて押し上げられ
る。この際、吸引ポンプ７３の作動によりろ過液排出経
路７０が負圧になるため、被処理液の一部は、管状ろ過
膜１１ａを内側から外側に通過してろ過され、また、被
処理液中に含まれるろ別成分は、管状ろ過膜１１ａの内
周面を構成するろ過膜層２０により捕捉されて被処理液
から取り除かれる。ろ別成分が取り除かれた被処理液、
すなわちろ過液は、収納容器１０内において管状ろ過膜
１１ａ間の隙間を通過し、排出口１２からろ過液排出経
路７０内に排出される。ろ過液排出経路７０内に排出さ
れたろ過液は、第１排出経路７１、逆洗装置８の定量フ
ロート弁８０および第２排出経路７２を通過して、連続
的に容器２の外部に排出される。

【００６４】この際、定量フロート弁８０において、フ
ロート８４は、浮き止め８６と共に通過中のろ過液によ
り浮揚して通路８３ａを開放状態に設定するが、浮き止
め８６が通路８３ａの下端部に当接するため、フロート
受け８３から一定距離以上に離れるのが防止される。

【００６５】以上の結果、曝気室５０２内に貯留された
被処理液は、図１および図２に矢印で示すように、ろ過
膜モジュール４を下側から上側方向に通過して自然に循
環し、ろ過膜モジュール４によりろ過されることにな
る。

【００６６】なお、上述のようなろ過工程において、各
管状ろ過膜１１ａは、上述のように外周面に突起２２を
有しているため、ろ過膜モジュール４内において、隣接
する管状ろ過膜１１ａと密着しにくく、管状ろ過膜１１
ａ間にろ過液を流通させるための効果的な隙間を形成す
る。したがって、この管状ろ過膜１１ａを備えたろ過膜
モジュール４は、収納容器１０内におけるろ過液の流動
性を高めることができ、ろ過液を滞りなく排出口１２か
ら排出しやすい。

【００６７】また、上述のろ過工程において、空気泡供
給装置６からろ過膜モジュール４に供給される空気泡
は、案内筒５内を上昇した後に次々と管状ろ過膜１１ａ
内に押し込まれる。このため、曝気槽５０２内の被処理
液は、液面がろ過膜モジュール４の下端よりも上にある
限り（例えば、液面センサー５２０により設定される下
限水位ｌ₃以上である限り）、管状ろ過膜１１ａ内に供
給される空気泡の浮力によって管状ろ過膜１１ａ内を上
昇し、ろ過膜モジュール４の上端からオーバーフローす
る。したがって、このろ過工程では、ろ過膜モジュール
４の一部が被処理液から露出していても、空気泡による
クロスフローが維持され得る。換言すると、ろ過装置３
は、曝気室５０２内における被処理液の液面が上述のよ
うに変動する場合、ろ過膜モジュール４の一部（例えば
半分以上）が被処理液から露出していても、空気泡供給
装置６からの空気泡がろ過膜モジュール４に向けて供給
され続けている限り、被処理液のろ過処理を実施するこ
とができる。

【００６８】このため、この浄化槽１では、曝気室５０
２内での被処理液の液面を上述の範囲で変動させなが
ら、被処理液をろ過することができる。この結果、この
浄化槽１では、曝気室５０２内に、ろ過膜モジュール４
の全体が被処理液中に浸漬された状態になる程度に被処
理液を継続的に貯留しておく必要がなく、総合生活排水
の流入量が少ない間は、液面を下限水位ｌ₁，ｌ₃に設定
して、ろ過膜モジュール４を露出した状態にすることが
できる。したがって、この浄化槽１は、一時的な大量の
総合生活排水の流入（例えば、多くの家庭において１日
の排水量の６〜７割程度が集中的に排水される夕食時か
ら風呂の水抜き時の時間帯における流入）を、上限水位
と下限水位との間で吸収することができる。なお、容器
２が上述の所謂五人槽と呼ばれる小型の単独浄化槽の場
合、沈殿分離室５０１および曝気室５０２における液面
を上述の下限水位ｌ₁，ｌ₃に設定しておくと、一時的に
５００ｌ程度の総合生活排水が流入した場合も、マンホ
ール５０４、５０８から総合生活排水を溢れさせること
無く、安定的に総合生活排水の浄化処理を実施すること
ができる。この容量は、全体の容積が単独浄化槽の２〜
３倍である合併浄化槽の調整可能容量に匹敵する。

【００６９】因みに、ろ過膜モジュール４の一部が被処
理液から露出している場合、ろ過膜モジュール４の全長
をＬ、ろ過膜モジュール４の上端から被処理液の液面ｌ
までの距離（すなわち、ろ過膜モジュール４の露出部分
の長さ）をΔＬとした場合（図２参照）、液面ｌからΔ
Ｌの露出部分にある管状ろ過膜１１ａ中の被処理液の重
力は浮力に抗するので、ΔＬが大きくなるとともに管状
ろ過膜１１ａ内における空気泡と被処理液との上昇速度
は小さくなる。例えばΔＬ／Ｌ値が６０％になると、当
該値が０％のときの約４０％まで上昇速度は低下する。
しかし、その場合におけるろ過膜モジュール４のろ過流
量は、後述するように、上昇速度のおよそ１／３に比例
するので、ろ過膜モジュール４が被処理液中に完全に浸
漬されている状態でろ過処理を実施している場合の少な
くとも７０％、通常は約７５％に維持され得る。したが
って、この浄化槽１は、曝気室５０２における被処理液
の液面を上述の範囲で変動させながら、しかもろ過流量
を著しく低下させることなく、ろ過装置３による被処理
液のろ過処理を効率的に実施することができる。

【００７０】上述のようなろ過工程において、タイマー
が作動して第１電磁弁５１３が開放状態に設定される
と、第２電磁弁７４が閉鎖状態に設定される。この結
果、空気発生装置５０９からの空気は、第２空気供給路
５１２および第２排出経路７２を通じて定量フロート弁
８０に到達する。定量フロート弁８０に到達した空気
は、定量フロート弁８０内のろ過液に対して排出口１２
方向の空気圧を加え、そのろ過液を第１排出経路７１方
向に押し出す。これにより、第２排出経路７２内、定量
フロート弁８０内および第１排出経路７１内のろ過液
は、排出口１２からろ過膜モジュール４内に逆流し、第
２排出経路７２内に供給される空気の空気圧に相当する
圧力で各管状ろ過膜１１ａを外側から内側に向けて通過
する。これにより、各管状ろ過膜１１ａは、内周面に堆
積したろ別成分による堆積層（ケーク層）が取り除か
れ、洗浄されることになる。

【００７１】上述のような逆洗工程において、定量フロ
ート弁８０では、液量設定パイプ８２内のろ過液が押し
出されると、フロート８４が自重によりフロート受け８
３のテーパー部８３ｂに当接し、通路８３ａを閉鎖す
る。このため、排出口１２からろ過膜モジュール４内に
逆流するろ過液の量は、実質的に定量フロート弁８０お
よび第１排出経路７１の容積により規定された量に限定
される。したがって、逆洗用に用いられるろ過液の量
は、定量フロート弁８０の容積、特にその液量設定パイ
プ８２の容積を調節すると任意に設定することができ
る。

【００７２】なお、上述の逆洗工程において、第２排出
経路７２内に供給する空気の空気圧は、吸引ポンプ７３
の吸引力に基づくろ過圧以上に設定するのが好ましい。
この空気圧が当該ろ過圧未満の場合は、管状ろ過膜１１
ａの洗浄が不十分になり、管状ろ過膜１１ａのろ過性能
が回復しにくい場合がある。

【００７３】因みに、管状ろ過膜１１ａは、上述のよう
に潰れ圧が大きいため（例えば、少なくとも潰れ圧が２
０ｋＰａに設定されているため）、上述のような逆洗操
作時の加圧力により押し潰されてしまうことがなく、逆
洗処理後も形状を維持し、引き続き上述のようなろ過工
程に適用することができる。したがって、ろ過装置３
は、上述のような逆洗工程の後、引き続きろ過処理を継
続することができる。

【００７４】上述の逆洗工程の後、タイマーが作動して
第１電磁弁５１３が閉鎖状態に設定されると、第２電磁
弁７４が開放状態に設定される。これにより、ろ過装置
３では、上述のようなろ過処理が再度実施されることに
なる。このように、浄化槽１では、管状ろ過膜１１ａを
洗浄するための逆洗工程を適宜実施することもできるた
め、ろ過膜モジュール４を交換しなくても管状ろ過膜１
１ａのろ過性能、特に高フラックス特性を長期間良好に
維持することができ、被処理液のろ過処理を長期間に渡
って効率的に継続することができる。

【００７５】また、浄化槽１は、空気発生装置５０９を
空気泡供給装置６および逆洗装置８用の空気発生源とし
て共用しているので、全体として小型に構成することが
でき、しかも経済的にろ過工程および逆洗工程を実施す
ることができる。

【００７６】なお、上述のろ過装置３において用いられ
るろ過膜モジュール４は、後述するように、これまでの
平膜モジュールや中空糸膜モジュールよりもろ過流量、
特にフラックスが大きく、平膜モジュールや中空糸膜モ
ジュールに比べて小型に構成することができる。このた
め、ろ過装置３は、単独浄化槽のような小型浄化槽に対
して容易に組み込むことができ、また、既存の単独浄化
槽に対して組み込むと、その浄化能力を合併浄化槽レベ
ルに高めることができる。

【００７７】ここで、ろ過膜モジュール４のろ過流量を
解析的に説明する。従来の技術の説明において引用した
財団法人日本環境整備教育センター発行の「膜処理法を
導入した小型生活排水処理装置の実用化に関する研究報
告書：平成４年度〜平成７年度」において見られるよう
に、フラックスは中空糸膜モジュールよりも平膜モジュ
ールの方が大きい。このため、従来のモジュールとして
平膜モジュールを解析の比較対象とした。

【００７８】参考のため、図１６を参照して、比較対象
となる平膜モジュールの概略を説明する。図において、
平膜モジュール９０は、収納容器９１と、この収納容器
９１内に配置された多数の膜プレート９２とを主に備え
ている。収納容器９１は、例えば、上部および下部がそ
れぞれ開口した角筒状の部材である。一方、膜プレート
９２は、図１７に示すように、矩形状の枠体９３と、こ
の枠体９３において隙間９４を設けて対向し合う１対の
ろ過膜９５，９５とを主に備えている。このろ過膜９５
は、例えば精密ろ過膜である。枠体９３の上部には、隙
間９４に連絡する、ろ過液の排出口９６が形成されてい
る。各膜プレート９２の排出口９６は、通常、図１６に
示すように、排出管９７に接続される。なお、この種の
平膜モジュール９０の概略は、例えば、日本国建設省建
築研究所膜分離技術等を用いた高度処理浄化槽研究委
員会編、「用水と廃水」Ｖｏｌ．４０、Ｎｏ．３、４５
（１９９８）等において説明されている。

【００７９】このような平膜モジュール９０を用いて浸
漬型膜ろ過を実施した場合、空気泡と共に膜プレート９
２間を流れる被処理液は、ろ過膜９５の外側から内側に
流れてろ過される。そして、その際のろ過液は、隙間９
４を通過し、排出口９６を経由して排出管９７内に排出
される。

【００８０】表１に、上述の浄化槽１において用いられ
るろ過膜モジュール４（以下、このろ過膜モジュールを
「管状ろ過膜モジュール」と表現する場合がある）と上
述のような平膜モジュール９０の主な特性をまとめて示
す。ここでは、不必要な煩雑さを持ち込まないようにす
るため、両モジュールについて膜の長さＬを共通とし
た。同じ理由により、モジュールの設置面積について
は、ろ過膜モジュール４では収納容器１０の厚さを、ま
た、平膜モジュール９０では枠体９３をそれぞれ除い
た、膜部分が占める面積を示している。

【００８１】

【表１】

【００８２】ここで、ろ過膜モジュール４で用いられる
収納容器１０の内径をＤとすると、ろ過膜モジュール４
における収納容器１０の断面積あたりの膜面積Ｍは、次
の式（１）で表される。なお、表１および式（１）にお
いて、εは管状ろ過膜１１ａの充填率を示し、この充填
率は下記の式で求められる。式中のＳは、収納容器１０
の軸線方向に垂直な断面における収納容器１０の内部の
断面積（図４に網掛け線で示した部分の面積に相当）を
示している。

【００８３】

【数１】

【００８４】ろ過膜モジュール４において、管状ろ過膜
１１ａの充填率εはおよそ０．７〜０．８になるので、
式（１）から得られるろ過膜モジュール４の膜面積は、
同じ長さの中空糸膜モジュールあるいは平膜モジュール
の１．５〜２倍の大きさに相当する。すなわち、ろ過膜
モジュール４は、平膜モジュールに比べ、設置面積あた
りの膜面積が極めて大きい。

【００８５】ところで、浸漬型膜ろ過が適用される大多
数の実液（被処理液）の粘度は数ｍＰａ・ｓ以上であ
り、平膜モジュール９０、ろ過膜モジュール４共に、モ
ジュール内における被処理液の流れを層流と見なすこと
ができる。

【００８６】平行流れが層流のクロスフローろ過におい
ては、平膜モジュール９０に対するろ過膜モジュール４
のろ過流量が次式（２）で表される（例えば、中垣、清
水、「膜処理技術大系」第１編−第３章、株式会社フジ
・テクノシステム（１９９１）参照）。

【００８７】

【数２】

【００８８】式中、Ｊ、Ｍおよびｕは、それぞれろ過流
量、膜面積および平行流れの線速であり、下付き記号Ｔ
およびＰは、それぞれろ過膜モジュール４および平膜モ
ジュール９０の値であることを示す。平行流れは気泡と
液体の混合物からなるが、同じ速度で移動していると仮
定している。ｄは平膜モジュール９０の膜プレート９２
間の間隔を、また、ｄ_iはろ過膜モジュール４の管状ろ
過膜１１ａの内径をそれぞれ示している。ここで、指数
ａ、ｃは、層流の場合ともに１／３である。したがっ
て、これらの値を代入すると、次の式（３）のようにな
る。

【００８９】

【数３】

【００９０】ここで、ろ過膜モジュール４においては全
ての管状ろ過膜１１ａに、また、平膜モジュール９０に
おいては全ての膜プレート９２間に気泡が均等に分配さ
れていると仮定すると、各モジュールにおける平行流れ
の線速について、それぞれ次式（４）および（５）が導
かれる。

【００９１】

【数４】

【００９２】ここで、ｑ_aは、一つの流路あたりに換算
した空気流量であり、ろ過膜モジュール４では１本の管
状ろ過膜１１ａ当たりの空気の流量を、また、平膜モジ
ュール９０では幅ｗの１つの膜プレート９２間隔当たり
の空気の流量をそれぞれ意味する。したがって、ｕ_aは
換算線速である。ρ_fおよびμ_fは、それぞれ被処理液の
密度および粘度である。σは無次元の圧力損失係数であ
り、ろ過膜モジュール４では３２、平膜モジュール９０
では１２である。ｇは重力加速度である。換算線速は、
単位膜面積当りの空気流量、またはモジュール当りの全
空気流量に、それぞれのモジュールの形状を表す数値を
用いて次の表２のように変換することができる。

【００９３】

【表２】

【００９４】表１および表２から、ろ過膜モジュール４
と平膜モジュール９０との線速比が次の式（６）で表さ
れる。

【００９５】

【数５】

【００９６】式（３）および（６）を用い、ろ過膜モジ
ュール４および平膜モジュール９０の能力を様々な視点
から比較することができるが、現実性を失わずに単純化
するため、ここでは、両モジュールに共通の条件とし
て、被処理液の密度ρ_fを１，０００ｋｇ／ｍ³、膜の長
さＬを１ｍに設定する。また、平膜モジュール９０につ
いては膜プレート９２の厚さｔを５ｍｍに設定し、ろ過
膜モジュール４については管状ろ過膜１１ａの外径（ｄ
₀）と内径（ｄ_i）との比（ｄ₀／ｄ_i）を１．２、充填率
εを０．８（最密充填状態では約０．９である）にそれ
ぞれ設定する。空気流量については、平膜モジュール９
０で標準的に用いられている単位膜面積当たり１５Ｌ／
分／ｍ²を比較基準とする。

【００９７】次の表３は、被処理液の粘度μ_fを１０ｍ
Ｐａ・ｓに設定した場合において、膜プレート９２間隔
ｄと管状ろ過膜１１ａの内径ｄ_iとを同じにし、また、
両モジュールについて総膜面積と全空気流量とを同じに
した場合の計算結果を示している。

【００９８】

【表３】

【００９９】また、次の表４は、同じ条件で被処理液の
粘度μ_fのみを１００ｍＰａ・ｓに変更した場合の計算
結果を示している。

【０１００】

【表４】

【０１０１】表３および表４が示すように、広い粘度範
囲の被処理液に関し、ろ過膜モジュール４は、平膜モジ
ュール９０の約１／２の設置面積であるにも拘わらず、
ろ過流量が平膜モジュール９０よりも大きい。もう一つ
の例として、被処理液の粘度μ_fを１０ｍＰａ・ｓに設
定した場合において、膜プレート９２間隔ｄと管状ろ過
膜１１ａの内径ｄ_iとを同じにし、また、両モジュール
について、モジュール設置面積と全空気流量とを同じに
した場合の計算結果を表５に示す。

【０１０２】

【表５】

【０１０３】表５は、同じモジュール設置面積、同じ全
空気流量の場合、ろ過膜モジュール４が平膜モジュール
９０の２倍以上のろ過流量を持つことを示している。さ
らに、表３〜表５は、ろ過流量を膜面積で割ったフラッ
クスも大きく、ろ過膜モジュール４が平膜モジュール９
０に比べて原理的にも優れていることを示している。以
上の解析例から明らかなように、ろ過膜モジュール４
は、すべての管状ろ過膜１１ａに対して均等に空気泡が
分配されるならば、平膜モジュール９０や中空糸膜モジ
ュールに比べ、格段にコンパクトであるにも拘らず、こ
れらのモジュールよりもろ過流量が大きい。

【０１０４】なお、ろ過膜モジュール４においては、上
述の通り、管状ろ過膜１１ａ中に供給された空気泡は、
当該管状ろ過膜１１ａ内を上昇する以外、他に移動する
ことができないので、ろ過膜モジュール４の一部（上
部）が被処理液から露出しているとしても、管状ろ過膜
１１ａ内の被処理液全体を浮力により押し上げることが
できる。すなわち、ろ過膜モジュール４は、一部が被処
理液から露出しても、全体が被処理液中に浸漬されてい
る場合と同様に、被処理液のろ過処理を実施することが
できる。これに対し、平膜モジュールや中空糸膜モジュ
ールは、被処理液が膜間の広い流路の中を自由に動くこ
とができるため、モジュールの一部が被処理液から露出
すると、空気泡によって押し上げられる被処理液の流量
は激減する。したがって、平膜モジュールや中空糸膜モ
ジュールは、被処理液から一部が露出すると被処理液の
循環流量が激減するため、被処理液のろ過処理が不可能
になる。

【０１０５】次に、単独浄化槽を改造した上述の浄化槽
１の特性を、実際の総合生活排水に関するデータに基づ
いてシミュレーションした結果に従って詳細に説明す
る。なお、総合生活排水の性質は、家庭毎に異なるた
め、特定の家庭からの総合生活排水に基づくデータは客
観的を欠く。このため、以下の説明において引用するろ
過流量のデータには、比較的規模の大きい集合住宅から
の総合生活排水を上述のろ過装置３を用いてろ過した場
合の測定値を用いた。表６に、このシミュレーションに
おいて容器２として用いた平均的な５人用単独浄化槽の
仕様を示す。この浄化槽の調整可能容量は４８０ｌであ
る。

【０１０６】

【表６】

【０１０７】また、表７に、このシミュレーションにお
いて用いたろ過装置３の仕様を示す。但し、このろ過装
置３では、ろ過膜モジュール４として、内径１５４ｍｍ
の塩化ビニル樹脂製パイプ（ＪＩＳ規格のＶＵ−１５
０）内に、内径および外径がそれぞれ８ｍｍおよび８．
４ｍｍに設定された、平均孔径が約０．４μｍのろ過膜
層２０を用いた管状ろ過膜１１ａを充填率が０．７５に
なるよう充填し、両端の保持部１０ａの長さを２５ｍｍ
に設定したものを用いた。また、案内筒５には、外径１
６３ｍｍ、長さ２２ｃｍのステンレスパイプ（ＪＩＳ規
格の１５０Ａ）を使用し、その下端から曝気室５０２底
面までの高さが８ｃｍとなるように、ステンレスパイプ
からなる脚５０を溶接した。さらに、空気供給装置６と
して、外径２２ｍｍの３本のステンレスパイプ（ＪＩＳ
規格の１５Ａ）を組合せ、それに直径５ｍｍの空気泡噴
出孔６８を合計で７個穿孔したものを用いた。なお、表
７に示したフラックスおよびろ過流量の数値は、空気発
生装置５０９から毎分１００ｌの流量で空気泡供給装置
６に空気を供給した場合のものである。また、フラック
スの値は、ろ過膜モジュール４が浸漬した状態から４０
ｃｍ露出した状態の平均値である０．５ｍ／ｄを用い
た。

【０１０８】

【表７】

【０１０９】浄化槽１の運転時において、曝気室５０２
から沈殿分離室５０１への返送流量は、１日当りの総合
生活排水量を２４で割った平均流量の約３倍とした。ま
た、曝気室５０２における曝気（すなわち、空気発生装
置５０９から空気泡供給装置６への空気の供給）および
曝気室５０２から沈殿分離室５０１への返送は２４時間
継続したが、曝気室５０２の水位が下限水位ｌ₃以下に
なったときにはろ過が停止する。すなわち、曝気室５０
２の水位が下から６０ｃｍになると、液面センサー５２
０が作動して吸引ポンプ７３が停止し、ろ過が停止す
る。なお、沈殿分離室５０１のそのときの水位は、曝気
室５０２と同じになるように設定されているので、６０
ｃｍである。ここでのろ過方式は、ろ過膜モジュール４
が８０％露出した状態におけるろ過流量を８５ｌ／ｈｒ
に設定した定速ろ過とした。

【０１１０】浄化槽１内の総合生活排水（被処理液）量
Ｖの変化をシミュレーションするに当り、就寝後は総合
生活排水の流入がなく、曝気室５０２の早朝の水位は下
限水位ｌ₃にあるものとする。そして、このときの容器
２内の被処理液量をＶ₀とする。流入開始後の最初の１
時間で容器２内にＱ₁ｌの総合生活排水が流入すると、
直ちにろ過を開始するので、１時間後にはＱ₁−Ｊ＋Ｖ
_０（ｌ）の被処理液が容器２内に残存することになる。
ところが、Ｑ₁−Ｊ＝０になると、曝気室５０２の下限
水位ｌ₃になるので、ろ過が停止する。したがって、運
転開始から１時間後に容器２内に残存する被処理液量
（Ｖ₁とする）は、次のようになる。

【０１１１】

【数６】

【０１１２】その後の容器２内の被処理液量は、Ｑ_n−
Ｊ＋Ｖ_n-1≦７２０（ｌ）になるまでの間（ｎは経過時
間を示す）、Ｖ_n＝Ｑ_n−Ｊ＋Ｖ_n-1（ｌ）に従って変化
する。そして、Ｑ_n−Ｊ＋Ｖ_n-1≦７２０（ｌ）になる
と、液面センサー５２０が作動してろ過が停止するの
で、被処理液量は７２０ｌになる。因みに、曝気室５０
２内の水位は、Ｖ≦７２０（ｌ）のときには６０ｃｍに
なり、Ｖ＞７２０（ｌ）になるとＶ／１．２／１０（ｃ
ｍ）になる。

【０１１３】図１８は、５人家族の家庭の平均的な排水
パターンの１時間ごとの総合生活排水量に基づいて計算
した、当該総合生活排水の１日あたりの積算量並びに上
述の計算に従って逐次計算した浄化槽１内の被処理液量
と水位の変化を示している。図１８によると、上記の平
均的な家庭では、午前中に洗濯を終え、夕食時から入浴
後の浴槽の排水までの４時間で、１日の総排水量１，２
５０ｌ中の７００ｌを使っている。この間に最高水位は
９０ｃｍに達したが、上限水位との間に１０ｃｍ、すな
わち、１２０ｌの余裕がある。集中的な排水がこの程度
の量よりも大きくなると、水位が１ｍを越えるためにオ
ーバーフローが発生する。逆に、浴槽の残り湯を洗濯等
に使用すれば、総排水量も減るし、排水量の変動も平準
化されるので、曝気室５０２内の水位は、図１８に示す
状態よりもさらに余裕を持った水位内で変動する。

【０１１４】次に、ろ過液のＢＯＤ濃度の変化をシミュ
レーションする。但し、総合生活排水のＢＯＤ濃度は一
定とし、設定値には表８の値を用いる。

【０１１５】

【表８】

【０１１６】ＢＯＤ消化速度１６５００ｍｇ／ｈｒは、
容積負荷１ｋｇ／ｍ³／ｄに相当するが、この値は、Ｍ
ＬＳＳ濃度を５０００〜７０００ｐｐｍに保持しなが
ら、ＢＯＤが２００ｐｐｍの総合生活排水を連続的に浸
漬型膜ろ過する場合にほぼ相当する（例えば、能勢元昭
他、第３７回下水道研究発表会講演集、７−８９、社団
法人日本下水道協会、２０００参照）。ＢＯＤの初期濃
度が最低値Ｃ₀にある曝気室５０２内に、１時間でＱ₁ｌ
の総合生活排水が流入したとすると、１時間後のＢＯＤ
濃度（Ｃ₁）は、およそ次のようになる。

【０１１７】

【数７】

【０１１８】ここで、右辺がＣ₀以下の場合には、Ｃ₁≒
Ｃ₀であり、正の場合にはＣ₁である。また、次の１時間
後のＢＯＤ濃度（Ｃ₂）は、およそ次のようになる。

【０１１９】

【数８】

【０１２０】Ｃ₀＝５ｐｐｍとして逐次計算すると、図
１９が得られる。図１８および図１９は、表６の仕様の
単独浄化槽に対して表７の仕様のろ過装置３を直接組み
込むによって、表８に示す総合生活排水を、オーバーフ
ローを起こすことなく、ろ過液のＢＯＤ濃度が１０ｐｐ
ｍになるまで処理できることを示している。したがっ
て、このシミュレーションによれば、単独浄化槽の改造
により実現できる浄化槽１は、合併浄化槽に匹敵する浄
化処理が可能である。

【０１２１】［他の実施の形態］（１）上述の実施の形態では、ろ過液排出装置７の先端
に吸引ポンプ７３を接続し、ろ過膜モジュール４におい
て被処理液を定速ろ過したが、本発明の浄化槽１は定圧
ろ過方式で総合生活排水をろ過処理することもできる。
この場合は、吸引ポンプ７３を第２排出経路７２から取
り外し、図１に点線で示すように、第２空気供給路５１
２に分岐路５１４を設けてこれを容器２の外部で開放す
る。また、分岐路５１４には、電磁弁５１５を設けてお
く。このようにすると、ろ過膜モジュール４におけるろ
過圧は、曝気室５０２内における被処理液の水位にかか
わらず、ろ過膜モジュール４の上端と第２排出経路７２
の先端部との高低差による一定の水頭圧（図１のＰ）に
保たれる。

【０１２２】（２）上述の実施の形態では、ろ過液の排
出口１２が収納容器１０の側面に設けられている管状ろ
過膜モジュール４を用いた場合について説明したが、本
発明の浄化槽において利用可能なろ過膜モジュールはこ
れに限定されるものではない。

【０１２３】図２０および図２１を参照して、本発明の
浄化槽において利用可能な他のろ過膜モジュール２００
を説明する。このろ過膜モジュール２００は、図２０
（ろ過膜モジュール２００の縦断面図）および図２１
（ろ過膜モジュール２００の、図１７のＸＸＩ−ＸＸＩ
断面に相当する図）に示すように、円筒状の収納容器２
１０と、この収納容器２１０内に充填された管状ろ過膜
群２１１とを主に備えている。収納容器２１０は、例え
ば樹脂製の部材であり、円筒状の集水管２１２と、当該
集水管２１２の軸を中心としてその外側に間隔（空間）
を設けて同心円状に配置された円筒状の外筒２１３とを
主に備えている。集水管２１２は、図の下端部が閉鎖さ
れており、また、図の上端部が開口して排出口２１２ａ
を形成している。また、集水管２１２は、複数の通液孔
２１２ｂを壁面に備えている。

【０１２４】管状ろ過膜群２１１は、細長な円筒状に形
成された管状ろ過膜２１１ａの多数本を含む群であり、
各管状ろ過膜２１１ａは、収納容器２１０の集水管２１
２と外筒２１３との間に形成された空間内に、集水管２
１２と平行に充填されている。このような管状ろ過膜群
２１１の上端部および下端部は、それぞれウレタン樹脂
などの樹脂材料を用いて形成された保持部２１０ａによ
り、各管状ろ過膜２１１ａの開放状態を維持しつつ収納
容器２１０に対して一体的に保持されると共に固定され
ている。この結果、収納容器２１０の両端部は、当該保
持部２１０ａにより液密に閉鎖されることになる。な
お、管状ろ過膜２１１ａは、上述の実施の形態において
説明した管状ろ過膜１１ａと同様に形成されている。

【０１２５】なお、図２０等では、理解の便のため、管
状ろ過膜２１１ａの太さ、管状ろ過膜２１１ａ間の隙間
等を強調している。また、図面を理解し易くするため、
図２０では管状ろ過膜２１１ａの本数を少な目に表現
し、また、図２１においては管状ろ過膜２１１ａの一部
のみ表示している。

【０１２６】上述のようなろ過膜モジュール２００は、
例えば次のような工程を経て製造することができる。先
ず、図２２に示すような固定装置２３０を用い、収納容
器２１０を形成する。ここで用いる固定装置２３０は、
外筒２１３内に集水管２１２を同心状態で固定するため
のものであり、外筒２１３を保持するための外筒保持部
２３１と、集水管２１２を保持するための集水管保持部
２３２とを備えている。

【０１２７】外筒保持部２３１は、外筒２１３の一端を
収納するための受け部２３３と、受け部２３３に対して
外筒２１３を固定するための押え板２３４とを有してい
る。受け部２３３は、外筒２１３の端部を収納可能な円
形の凹部２３３ａを有しており、その凹部２３３ａの中
心部には、孔部２３３ｂが形成されている。また、凹部
２３３ａは、深さ方向の中程において、開口側の内径が
大きくなるよう設定されており、そのような内径の変更
部分において段部２３３ｃを形成している。さらに、凹
部２３３ａの開口部周縁には溝２３５が形成されてお
り、当該溝２３５には環状のゴム弾性体２３５ａが配置
されている。一方、押え板２３４は、中心部に外筒２１
３を挿入可能な挿入孔２３４ａを備えた部材であり、平
面形状が受け部２３３と概ね同じに設定されている。

【０１２８】一方、集水管保持部２３２は、シャフト２
３６、位置決め部材２３７、押え具２３８およびナット
２３９を備えている。シャフト２３６は、集水管２１２
内に挿入可能でありかつ受け部２３３の孔部２３３ｂを
貫通可能な棒状の部材であり、一端に螺旋部２３６ａを
有し、また、他端に頭部２３６ｂを有している。位置決
め部材２３７は、集水管２１２内に挿入可能な挿入部２
３７ａと、当該挿入部２３７ａを集水管２１２内に挿入
した状態で集水管２１２から突出する突出部２３７ｂと
を一体的に有する概ね円柱状の部材であり、その中心部
にはシャフト２３６を貫通させるための貫通孔２３７ｃ
が形成されている。突出部２３７ｂの突出量は、受け部
２３３の凹部２３３ａにおける低部から段部２３３ｃま
での距離と同じに設定されている。押え具２３８は、集
水管２１２の内部に挿入可能な円板状の部材であり、中
心にシャフト２３６を挿入するための挿入孔２３８ａを
有している。ナット２３９は、シャフト２３６の螺旋部
２３６ａに対して装着可能なものである。

【０１２９】上述の固定装置２３０を用いて収納容器２
１０を形成する場合は、先ず、外筒２１３を外筒保持部
２３１により保持する。ここでは、外筒２１３の一端を
受け部２３３の凹部２３３ａ内に挿入し、段部２３３ｃ
に当接させる。そして、押え板２３４の挿入孔２３４ａ
内に外筒２１３が挿入された状態で、押え板２３４をゴ
ム弾性体２３５ａに対して押し付けた状態で固定する。
これにより、外筒２１３は、一端が凹部２３３ａ内に挿
入された状態で保持されることになる。

【０１３０】次に、集水管保持部２３２を用い、集水管
２１２を外筒２１３の内部に配置する。ここでは、先
ず、位置決め部材２３７の挿入部２３７ａの先端に管状
のゴム弾性体２３７ｄを装着し、その状態で当該挿入部
２３７ａを集水管２１２内に挿入する。また、集水管２
１２内に、位置決め部材２３７を挿入した側とは異なる
側から押え具２３８を挿入する。そして、シャフト２３
６を、その頭部２３６ｂが押え具２３８に当接するよ
う、押え具２３８の挿入孔２３８ａおよび位置決め部材
２３７の貫通孔２３７ｃに挿入する。この状態で、シャ
フト２３６の螺旋部２３６ａが受け部２３３の孔部２３
３ｂから突出するよう集水管２１２を外筒２１３の内部
に挿入し、螺旋部２３６ａにナット２３９を装着する。
これにより、固定装置２３０は、集水管２１２が外筒２
１３内で同心円状に配置された状態で両者を保持し、収
納容器２１０を形成することになる。

【０１３１】次に、上述のようにして形成された収納容
器２１０内に管状ろ過膜群２１１を充填する。ここで
は、図２２に示すように、多数本の管状ろ過膜２１１ａ
を平行に束ねた管状ろ過膜群２１１を、外筒２１３と集
水管２１２との間に形成された空間内に挿入する。この
際、各管状ろ過膜２１１ａの長さは収納容器２１０より
も大きく設定しておき、管状ろ過膜群２１１の両端部が
収納容器２１０から突出するよう設定する。また、各管
状ろ過膜２１１ａの両端は、ヒートシールにより閉鎖し
ておく。

【０１３２】次に、樹脂材料を用い、管状ろ過膜群２１
１を収納容器２１０に対して固定する。ここでは、先
ず、図２３に示すようなモールド２４０を用意する。こ
のモールド２４０は、キャビティ２４１を備えたもので
あり、キャビティ２４０は管状ろ過膜群２１１を挿入可
能な中心部２４２と、中心部２４２の周りに連続して形
成された、収納容器２１０の外筒２１３を挿入可能な外
筒挿入部２４３とを備えている。このモールド２４０の
中心部２４２には、未硬化状態の樹脂材料２４４（例え
ば未硬化ウレタン樹脂）を注入しておく。

【０１３３】一方、固定装置２３０により形成された収
納容器２１０において、集水管２１２の開口側を、キャ
ップ２４５を用いて閉鎖する（図２２）。そして、図２
３に示すように、収納容器２１０から突出している管状
ろ過膜群２１１をキャビティ２４１の中心部２４２内に
注入された樹脂材料２４４中に徐々に浸漬し、外筒２１
３の端部を外筒挿入部２４３内で保持する。この状態を
樹脂材料２４４が硬化するまで維持し、樹脂材料２４４
が完全に硬化してからモールド２４０を取り外す。これ
により、管状ろ過膜群２１１の一端側は、収納容器２１
０の一端側に対して固定されることになる。その後、収
納容器２１０から突出している、硬化した樹脂材料２４
４および管状ろ過膜群２１１を切除し、また、キャップ
２４５を取り外す。

【０１３４】次に、収納容器２１０を固定装置２３０か
ら一旦分離し、収納容器２１０を逆向きにしてから再度
固定装置２３０により固定する。その状態で、モールド
２４０に対する上述のような操作を繰り返すと、管状ろ
過膜群２１１の他端側も収納容器２１０の他端側に対し
て固定され、目的とするろ過膜モジュール２００が得ら
れる。この際、集水管２１２の開口部をキャップ２４５
で閉鎖しなければ、集水管２１２の内部にも樹脂材料２
４４が流入し、それが集水管２１２の一端を閉鎖するこ
とになる。製造されたろ過膜モジュール２００におい
て、収納容器２１０の両端部は、各管状ろ過膜２１１ａ
の両端部を除き、硬化した樹脂材料２４４による保持部
２１０ａが形成され、この保持部２１０ａにより液密に
閉鎖されることになる。

【０１３５】なお、上述の製造工程において用いられる
樹脂材料２４４としては、上述の実施の形態において用
いた管状ろ過膜モジュール４の場合と同様、ウレタン樹
脂の他に、エポキシ樹脂などの他の熱硬化性樹脂やホッ
トメルト接着材を用いることもできる。また、上述の製
造工程においては、収納容器２１０と樹脂材料２４４と
の接着性を高めることを目的として、外筒２１３の内周
面および集水管２１２の外周面に対し、予め接着助剤の
利用による、またはコロナ放電処理による表面処理を施
しておいてもよいし、樹脂材料２４４のアンカー効果を
高めるための溝加工を加えておいてもよい。

【０１３６】このようなろ過膜モジュール２００を用い
て上述のろ過装置３を構成する場合、ろ過液排出装置７
は、排出口２１２ａに対して接続する。

【０１３７】このろ過膜モジュール２００を用いた被処
理液のろ過処理時において、被処理液は、空気泡供給装
置６から噴出する空気泡に伴い、図２０に矢印で示すよ
うに、ろ過膜モジュール２００の各管状ろ過膜２１１ａ
内を下側から上側に向けて押し上げられる。この際、被
処理液の一部は、管状ろ過膜２１１ａを内側から外側に
通過してろ過され、また、被処理液中に含まれるろ別成
分は、管状ろ過膜２１１ａの内周面のろ過膜層により捕
捉され、被処理液から取り除かれる。ろ別成分が取り除
かれた被処理液（ろ過液）は、管状ろ過膜２１１ａ間の
隙間を通過し、通液孔２１２ｂから集水管２１２内に流
入する。集水管２１２内に流入したろ過液は、排出口２
１２ａから収納容器２１０の外部、すなわちろ過液排出
装置７内に連続的に排出される。このような一連のろ過
処理により、曝気室５０２内の被処理液は、図１に矢印
で示すのと同様に、ろ過膜モジュール２００を下側から
上側方向に通過して自然に循環することになる。

【０１３８】（３）上述のろ過装置３では、ろ過膜モジ
ュール４を円筒状に、すなわち、ろ過膜モジュール４の
収納容器１０を円筒状に形成したが、収納容器１０は、
角筒状や多角形（例えば五角形以上の多角形）の筒状
等、他の形状の筒状に形成されていてもよい。

【０１３９】（４）上述の実施の形態では、管状ろ過膜
１１ａにおいて突起２２を連続した螺旋状に設けたが、
突起２２の形態はこれに限定されるものではない。すな
わち、突起２２は、支持膜層２１の外周面において部分
的に設けられていればよく、例えば、断続的な螺旋状や
点状などの各種の形態で設けられていてもよい。

【０１４０】（５）上述の実施の形態では、管状ろ過膜
１１ａをろ過膜層２０と支持膜層２１との２層構造に形
成したが、管状ろ過膜１１ａの潰れ圧を、その肉厚と外
径との比を適宜設定することにより上述の所要の値に設
定する場合は、図２４に示すように、支持膜層２１の外
周面にさらに通液性を有する補強層２５を配置してもよ
い。

【０１４１】ここで用いられる補強層２５は、通液性を
有するものであれば特に限定されるものではないが、通
常は支持膜層２１を構成するものと同様の不織布、特に
ポリエステル樹脂系の不織布が好ましく用いられる。な
お、このような補強層２５を備えた管状ろ過膜１１ａ
は、通常、管状ろ過膜１１ａを製造するために用いられ
る上述の複合膜２３の支持膜層２１側にさらに補強層２
５が積層された複合膜を用いると製造することができ
る。このような複合膜を製造する場合において、補強層
２５は、通常、支持膜層２１の表面にホットメルト接着
剤や熱硬化性接着剤を点在させて接着するのが好まし
い。このようにすると、複合膜は、補強層２５によりろ
過抵抗が高まるのを抑制することができ、上述の実施の
形態の場合と同様のろ過抵抗、すなわち、ろ過液の通過
性を達成することができる。

【０１４２】なお、管状ろ過膜１１ａがこのような補強
層２５を備えている場合、当該管状ろ過膜１１ａの肉厚
および外径は、この補強層２５を含めて計算する。ま
た、管状ろ過膜１１ａの表面に上述のような突起２２を
形成する場合、当該突起２２は補強層２５の表面に形成
する必要がある。

【０１４３】（６）上述の実施の形態では、ろ過膜モジ
ュール４と案内筒５とを接続するためにソケット５２を
用いたが、両者の接続方法はこれに限定されるものでは
ない。例えば、案内筒５の脚５０の上端をろ過膜モジュ
ール４の上端近傍まで延長し、脚５０の上端からろ過膜
モジュール４に向けて延びる着脱可能なスプリング部材
により、ろ過膜モジュール４を案内筒５方向に押圧する
ようにした場合もろ過膜モジュール４と案内筒５とを接
続することができる。

【０１４４】（７）上述の実施の形態では、空気泡供給
装置６の空気泡噴出孔６８から発生する空気泡の大きさ
を、管状ろ過膜１１ａの内径以上になるよう設定した
が、本発明の浄化槽は、上記空気泡の大きさが管状ろ過
膜１１ａの内径より小さい場合であっても、上述の実施
の形態の場合と同じく総合生活排水を浄化処理すること
ができる。

【０１４５】（８）上述の実施の形態では、ろ過装置３
が逆洗装置８を備えている場合について説明したが、ろ
過装置３は、逆洗装置８に代えて、ろ過膜モジュール４
を洗浄するための次亜塩素酸ソーダ水のような薬液を供
給するための薬液供給装置を備えていてもよい。また、
ろ過装置３においては、逆洗装置８を省略することもで
きる。この場合、定量フロート弁８０、第２空気供給路
５１２、第１電磁弁５１３および第２電磁弁７４を省略
し、第１排出経路７１を吸引ポンプ７３に直結する。

【０１４６】

【発明の効果】本発明の浄化槽は、上述のようなろ過膜
モジュールと、容器内においてろ過膜モジュールの下方
からろ過膜モジュールに向けて空気泡を供給するための
空気泡供給装置とを備えているため、ろ過膜モジュール
の全体が総合生活排水中に浸漬された状態と、ろ過膜モ
ジュールの一部が総合生活排水から露出した状態との間
になるよう、容器内に貯留する総合生活排水の水位を設
定すれば、総合生活排水量の多少に拘わらず、容器内に
貯留された総合生活排水をろ過することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る浄化槽の概略図。

【図２】前記浄化槽において用いられるろ過装置の概略
図。

【図３】前記ろ過装置において用いられるろ過膜モジュ
ールの縦断面図。

【図４】前記ろ過膜モジュールの図３のＩＶ−ＩＶ断面
に相当する図。

【図５】図４のＶ矢視図。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図。

【図７】前記ろ過膜モジュールにおいて用いられる管状
ろ過膜の斜視図。

【図８】図７のＶIII−ＶIII断面端面図。

【図９】前記管状ろ過膜の製造工程を示す図。

【図１０】前記ろ過膜モジュールを製造するための一工
程を示す図。

【図１１】前記ろ過膜モジュールを製造するための他の
工程を示す図。

【図１２】前記ろ過装置において用いられる案内筒の縦
断面図。

【図１３】前記案内筒の、図１２のＸIII−ＸIII断面に
相当する図。

【図１４】前記ろ過装置において用いられる逆洗装置を
構成する定量フロート弁の正面図。

【図１５】前記定量フロート弁を構成するフロート弁部
の断面図。

【図１６】前記ろ過膜モジュールのろ過流量特性を解析
する際に比較の対象とした平膜モジュールの一部断面正
面図。

【図１７】前記平膜モジュールに用いられる膜プレート
の一部切欠斜視図。

【図１８】平均的な家庭から１日に排出される総合生活
排水の１時間毎の積算量並びに１時間毎の浄化槽内の被
処理液量と水位の変化を示したグラフ。

【図１９】前記浄化槽から得られるろ過液のＢＯＤ濃度
の変化をシミュレーションした結果を示すグラフ。

【図２０】前記ろ過装置において利用可能な他の形態の
ろ過膜モジュールの縦断面図。

【図２１】前記他の形態のろ過膜モジュールの、図２０
のＸＸＩ―ＸＸＩ断面に相当する図。

【図２２】前記他の形態のろ過膜モジュールを製造する
ための一工程を示す図。

【図２３】前記他の形態のろ過膜モジュールを製造する
ための他の工程を示す図。

【図２４】前記ろ過膜モジュールに用いられる管状ろ過
膜の変形例の図８に相当する図。

【符号の説明】

１浄化槽２容器４，２００ろ過膜モジュール６空気泡供給装置７ろ過液排出装置８逆洗装置１０，２１０収納容器１２，２１２ａ排出口１１，２１１管状ろ過膜群１１ａ，２１１ａ管状ろ過膜５０１沈殿分離室５０２曝気室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上尚樹大阪府高槻市古曽部町二丁目３番21号株式会社ユアサコーポレーション内Ｆターム(参考） 4D006 GA07 HA27 HA33 HA93 JB01 JB07 KA02 KA44 KB14 KB22 KB23 KC13 KE21P MA02 MA06 MA33 MC16 MC22 PA01 PB08 PC64 PC65 4D027 AA03 AA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】総合生活排水を浄化して浄化液を得るため
の浄化槽であって、前記総合生活排水を貯留するための容器と、内面に前記総合生活排水のろ過機能を有する管状ろ過膜
の複数本を含む管状ろ過膜群が前記浄化液の排出口を有
する筒状の収納容器内に収容されかつその両端部で保持
された、前記管状ろ過膜が上下方向に開口するよう前記
容器内に配置されたろ過膜モジュールと、前記容器内において前記ろ過膜モジュールの下方に配置
された、前記ろ過膜モジュールに向けて空気泡を供給す
るための空気泡供給装置と、前記排出口から延びかつ前記浄化液を前記容器の外部に
排出するための浄化液排出経路とを備え、前記容器は、前記ろ過膜モジュールの全体が前記総合生
活排水中に浸漬された状態と、前記ろ過膜モジュールの
一部が前記総合生活排水から露出した状態との間で、前
記総合生活排水の水位の変動を可能にした、浄化槽。
【請求項２】前記容器は、前記総合生活排水を嫌気性活
性汚泥を用いて浄化処理するための予備ろ過槽と、前記
予備ろ過槽で浄化処理された前記総合生活排水を好気性
活性汚泥を用いてさらに浄化処理するための曝気槽とに
区画されており、前記ろ過膜モジュールは前記曝気槽内
に配置されている、請求項１に記載の浄化槽。
【請求項３】前記管状ろ過膜の内径が３〜１５ｍｍであ
る、請求項１または２に記載の浄化槽。
【請求項４】前記空気泡供給装置は、前記管状ろ過膜の
内径以上の大きさの前記空気泡を前記ろ過膜モジュール
に向けて供給可能に設定されている、請求項１、２また
は３に記載の浄化槽。
【請求項５】前記浄化液排出経路内の前記浄化液を前記
排出口を通じて前記収納容器内に加圧しながら逆流させ
るための逆洗装置をさらに備えている、請求項１、２、
３または４に記載の浄化槽。