JP2003190745A

JP2003190745A - 浸漬型膜ろ過装置および浸漬型膜ろ過方法

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Publication number: JP2003190745A
Application number: JP2001397973A
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: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-08
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP3801046B2

Abstract

(57)【要約】【課題】浸漬型膜ろ過時において、ろ過膜のろ過効率
が低下しにくいようにする。【解決手段】浸漬型膜ろ過方法は、ろ過処理槽１２０
内に貯留された被処理液をろ過してろ過液を得るための
方法であり、内面に被処理液のろ過機能を有する管状ろ
過膜３１０の複数本を含む管状ろ過膜群３０２がろ過液
の排出口３０３を有する筒状の収納容器３０１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３０
０を、管状ろ過膜３１０が上下方向に開口するようろ過
処理槽１２０内に配置し、ろ過膜モジュール３００の下
方からろ過膜モジュール３００に向けて空気泡を供給す
る工程と、空気泡の供給により管状ろ過膜３１０を上方
向に通過する被処理液を、ろ過膜モジュール３００の上
部に配置された誘導装置７００の排出路７３０を通じて
ろ過処理槽１２０の外部に排出する工程とを含んでい
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、浸漬型膜ろ過装置
および浸漬型膜ろ過方法、特に、貯留槽内に貯留された
被処理液をろ過してろ過液を得るための浸漬型膜ろ過装
置および浸漬型膜ろ過方法に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】河川水のような、夾雑物等の
除去すべき成分の含有量が比較的少ない被処理液を大量
にろ過処理するような場合、例えば、河川水を大量にろ
過処理して水道水用原水を製造するような場合は、通
常、限外ろ過膜以下の孔径を有するろ過膜を備えた膜モ
ジュールを用いるクロスフローろ過方法や、精密ろ過膜
を備えた膜モジュールを用いる浸漬型膜ろ過方法が実施
されている（例えば、社団法人水道浄水プロセス協会
編、「膜ろ過法Ｑ＆Ａ」１９９５年参照）。ここで、浸
漬型膜ろ過方法は、貯留槽内の被処理液中に浸漬された
膜モジュールの下方から連続的に供給される空気泡の浮
力を利用して被処理液を自然循環させながら、膜モジュ
ールに作用する吸引圧または水頭差により被処理液をろ
過する方法をいい、クロスフローろ過方法に比べてエネ
ルギー効率の高いろ過方法であることから注目を集めて
いる。

【０００３】ところで、浸漬型膜ろ過方法において用い
られる膜モジュールは、中空糸膜モジュールまたは平膜
モジュールである。これらの膜モジュールにおいて、被
処理液は、精密ろ過膜の外側から内側に向けて通過する
際にろ過処理されるが、被処理液に含まれる夾雑物等の
分離成分が精密ろ過膜の表面に堆積し、時間の経過に従
ってろ過効率が低下することになる。したがって、精密
ろ過膜の表面は、例えばエアレーション等により適宜洗
浄する必要があるが、洗浄時に精密ろ過膜から取り除か
れた分離成分は被処理液中に放出されるため、貯留槽内
において分離成分が浮遊したり徐々に堆積したりする。
このため、浸漬型膜ろ過方法では、精密ろ過膜の洗浄に
加え、定期的に貯留槽内の被処理液を入れ替えたり、貯
留槽内に堆積した分離成分を除去したりする、煩雑なメ
ンテナンス作業が必要になる。

【０００４】本発明の目的は、浸漬型膜ろ過時におい
て、ろ過膜のろ過効率が低下しにくいようにすることに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の浸漬型膜ろ過装
置は、貯留槽内に貯留された被処理液をろ過してろ過液
を得るためのものであり、内面に被処理液のろ過機能を
有する管状ろ過膜の複数本を含む管状ろ過膜群がろ過液
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
よう貯留槽内に配置可能なろ過膜モジュールと、貯留槽
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、ろ過膜モジュールの上部に配置された、ろ過
膜モジュールを通過する被処理液を貯留槽の外部に誘導
するための誘導装置とを備えている。ここで、誘導装置
は、軸方向に垂直な断面形状が収納容器の軸方向に垂直
な断面形状と実質的に同一に形成されかつ上下方向に開
口するよう収納容器の上部に配置された筒状体と、筒状
体内において上下方向に開口するよう充填された管状体
と、ろ過膜モジュールを通過して筒状体の上部から溢れ
る被処理液を貯留槽の外部に誘導するための誘導路とを
備えている。

【０００６】この浸漬型膜ろ過装置は、例えば、排出口
から収納容器内にろ過液を逆流させるための逆流装置を
さらに備えている。また、管状ろ過膜の内径は、通常、
２〜１５ｍｍである。

【０００７】この浸漬型膜ろ過装置を用いて被処理液を
ろ過する場合は、空気泡供給装置からろ過膜モジュール
に向けて空気泡を供給する。この空気泡は、被処理液中
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、被処理液は、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被処理液は、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、一部が管状ろ過膜を内側から外側に通過してろ過さ
れる。管状ろ過膜を通過した被処理液、すなわちろ過液
は、収納容器の排出口から外部に排出される。

【０００８】一方、管状ろ過膜を通過した被処理液は、
ろ過膜モジュールの上部に配置された誘導装置を上方向
に通過し、すなわち、収納容器の上部に配置された筒状
体内に充填された管状体内を上方向に通過し、筒状体の
上部から溢れて誘導路に流れ、貯留槽の外部に誘導され
る。したがって、貯留槽には、ろ過膜モジュールを通過
した被処理液が滞留しないことになる。すなわち、管状
ろ過膜の内周面に堆積する夾雑物等の分離成分は、被処
理液と共にろ過膜モジュール内および筒状体内を上昇し
て誘導路から貯留槽の外部に誘導され得るので、貯留槽
内に残留しにくく、管状ろ過膜のろ過効率を低下させに
くくなる。

【０００９】本発明に係る浸漬型膜ろ過方法は、貯留槽
内に貯留された被処理液をろ過してろ過液を得るための
方法であり、内面に被処理液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ろ過液の排出口を有
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
されたろ過膜モジュールを、管状ろ過膜が上下方向に開
口するよう貯留槽内に配置し、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工程
と、空気泡の供給により管状ろ過膜内を上方向に通過す
る被処理液を、貯留槽の外部に誘導する工程とを含んで
いる。

【００１０】この浸漬型膜ろ過方法は、例えば、貯留槽
の外部に誘導された被処理液を、夾雑物の分離処理を施
した後に貯留槽に還流させる工程をさらに含んでいる。

【００１１】この浸漬型膜ろ過方法において、ろ過膜モ
ジュールの下方から供給される空気泡は、被処理液中を
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、被処理液は、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被処理液は、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、一部が管状ろ過膜を内側から外側に通過してろ過さ
れる。管状ろ過膜を通過した被処理液、すなわちろ過液
は、収納容器の排出口から外部に排出される。

【００１２】一方、管状ろ過膜を上方向に通過した被処
理液は、そのまま貯留槽の外部に誘導されるので、貯留
槽には滞留しないことになる。したがって、管状ろ過膜
の内周面に付着する夾雑物等の分離成分は、被処理液と
共にろ過膜モジュールを通過して貯留槽の外部に誘導さ
れ得るので、貯留槽内に残留しにくく、管状ろ過膜のろ
過効率を低下させにくくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施の
一形態に係る浸漬型膜ろ過装置が採用された浸漬型膜ろ
過システムを説明する。図において、浸漬型膜ろ過シス
テム１００は、被処理液の沈殿槽１１０と、被処理液の
ろ過処理槽（貯留槽の一例）１２０と、ろ過処理槽１２
０内に配置された浸漬型膜ろ過装置２００とを主に備え
ている。

【００１４】沈殿槽１１０は、ろ過処理の対象となる被
処理液を一時的に貯留し、そこに含まれる夾雑物を沈殿
させるためのものであり、上部が開口する容器状に形成
されている。この沈殿槽１１０には、外部から被処理液
を注入するための注入路１１１と、貯留している被処理
液をろ過処理槽１２０に供給するための、ポンプ１１２
を備えた供給路１１３とが設けられている。ポンプ１１
２は、浸漬型膜ろ過装置２００におけるろ過流量よりも
大きい流量で、沈殿槽１１０の被処理液をろ過処理槽１
２０に供給可能である。

【００１５】ろ過処理槽１２０は、上部に開口を有する
容器状に形成されており、沈殿槽１１０から供給される
被処理液を貯留するためのものである。また、ろ過処理
槽１２０は、上部において、オーバーフローする被処理
液を沈殿槽１１０に還流させるための還流経路１２１を
有している。

【００１６】浸漬型膜ろ過装置２００は、ろ過処理槽１
２０内に配置されたろ過膜モジュール３００、ろ過処理
槽１２０内でろ過膜モジュール３００を支持する案内筒
４００、空気泡供給装置５００、ろ過液排出経路６００
およびろ過膜モジュール３００を通過した被処理液をろ
過処理槽１２０の外部に誘導するための誘導装置７００
を主に備えている。

【００１７】ろ過膜モジュール３００は、図２に示すよ
うに、円筒状の収納容器３０１と、この収納容器３０１
内に充填された管状ろ過膜群３０２とを主に備えてい
る。収納容器３０１は、例えば樹脂製の部材であり、そ
の側面には、ろ過処理後の被処理液（ろ過液）を排出す
るための排出口３０３が形成されている。また、収納容
器３０１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３０２と収納容器３０１の内周面との間に
隙間を設けるためのスペーサー３０４が中心方向に向け
て突出している。

【００１８】スペーサー３０４は、収納容器３０１の中
心側に向けて拡大する、断面形状が概ね楔状に形成され
ており、また、図３、図４および図５に示すように、収
納容器３０１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３０５を有している。なお、収納容器
３０１の上部および下部にそれぞれ設けられたスペーサ
ー３０４，３０４は、収納容器３０１の内周面からの突
出量が同じに設定されている。

【００１９】また、各スペーサー３０４は、スペーサー
３０４を有する部分における収納容器３０１の軸線方向
に垂直な断面（スペーサー３０４の上下方向の中央部に
おける断面、すなわち図２のii−ii部分の断面）におけ
る収納容器３０１の内部の断面積（図３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３０１の内周面、
特に排出口３０３と管状ろ過膜群３０２との間に隙間が
形成されにくくなる結果、収納容器３０１内において、
後述する管状ろ過膜３１０を通過した被処理液（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
３０１内において管状ろ過膜群３０２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。

【００２０】管状ろ過膜群３０２は、細長な円筒状に形
成された管状ろ過膜３１０の多数本を含む群であり、各
管状ろ過膜３１０は、後述する突起３２０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３０１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３
０２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３０６により、
各管状ろ過膜３１０の両端の開口状態を維持しつつ収納
容器３０１の両端部に対して一体的に保持されると共に
固定されている。また、収納容器３０１の両端部は、当
該保持部３０６により液密に閉鎖されている。

【００２１】上述の管状ろ過膜群３０２を構成する管状
ろ過膜３１０は、図６に示すような円筒状に形成されて
おり、図７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３１１および支持膜層３１２を備えた２
層構造を有している。

【００２２】ろ過膜層３１１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。

【００２３】支持膜層３１２は、上述のろ過膜層３１１
に対して形状保持性を付与し、ろ過膜層３１１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３１
２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。

【００２４】また、管状ろ過膜３１０は、図６に示すよ
うに、外周面、即ち、支持膜層３１２の外周面に、ろ過
膜層３１１の軸線を中心とする螺旋状に連続的に形成さ
れた突起３２０を有している。この突起３２０は、管状
ろ過膜群３０２において、管状ろ過膜３１０同士が密着
するのを防止し、収納容器３０１内において各管状ろ過
膜３１０を通過した被処理液（ろ過液）の流動性を高め
るためのものである。例えば、突起３２０の高さを０．
０５ｍｍに設定した場合、管状ろ過膜３１０の有効長が
例えば７０ｃｍならば、隣接し合う２本の管状ろ過膜３
１０の間には、少なくとも０．００５×７０＝０．３５
ｃｍ²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３０２内に多数存在すれ
ば、収納容器３０１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。

【００２５】上述のような管状ろ過膜３１０は、通常、
内径（図７のＸ）が２〜１５ｍｍに設定されているのが
好ましく、３〜１０ｍｍに設定されているのがより好ま
しい。内径が２ｍｍ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３１０
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３１０の
中を通過する被処理液の圧力損失が空気泡供給装置５０
０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３１０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
３１０によりろ過されにくくなる場合がある。逆に、内
径が１５ｍｍを超える場合は、容積の限られた収納容器
３０１内に充填可能な管状ろ過膜群３０２に含まれる管
状ろ過膜３１０の本数が減少することになるため、ろ過
膜モジュール３００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３００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５０
０から供給される空気泡の大きさが管状ろ過膜３１０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３００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３１０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。

【００２６】また、管状ろ過膜３１０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３１０の肉厚および外径は、上述の突起３２０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３１０に対して外側から圧力を加えた場
合、管状ろ過膜３１０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３１０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３１０に対して外側から圧力を加えて逆
洗操作を実施した場合、管状ろ過膜３１０が潰れてしま
い、管状ろ過膜３１０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
３００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３００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。

【００２７】なお、管状ろ過膜３１０の厚さは、通常、
０．１〜０．４ｍｍが好ましい。

【００２８】さらに、突起３２０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
３２０の高さが０．０２ｍｍ未満の場合は、管状ろ過膜
群３０２において管状ろ過膜３１０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３０２に含まれる管状ろ過膜３１０の本数、すな
わち、ろ過膜モジュール３００の収納容器３０１内に充
填可能な管状ろ過膜３１０の本数が減少することになる
ため、ろ過膜モジュール３００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３００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３２０の
高さとは、支持膜層３１２の表面からの突出量をいう。

【００２９】突起３２０の高さは、被処理液の種類に応
じて適宜選択することもできる。例えば、被処理液が活
性汚泥液のようにろ過流量が比較的小さいものである場
合、ろ過面積を確保する観点から、突起３２０は低めに
設定するのが好ましい。一方、被処理液が河川の水のよ
うにろ過流量が比較的大きいものである場合、ろ過液の
流動性を高める観点から、突起３２０は高めに設定する
のが好ましい。因みに、突起３２０の高さが上述の範囲
内であれば、ろ過膜モジュール３００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３２０により管状ろ過膜３１０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。

【００３０】次に、図８を参照しつつ、上述の管状ろ過
膜３１０の製造方法の一例を説明する。先ず、支持膜層
３１２上にろ過膜層３１１が一体的に積層された、長尺
短冊状（テープ状）の複合膜３１３を用意する。そし
て、この複合膜３１３を、図８に示すように、別途用意
した円柱状の心棒３１５に対し、支持膜層３１２側が表
側になるように幅方向の両端部３１４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３１４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３１０を得ることがで
きる。なお、このような管状ろ過膜３１０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。

【００３１】このような管状ろ過膜３１０の製造工程に
おいて、重ね合わされた複合膜３１３の両端部３１４
は、上述の螺旋状の突起３２０を形成することになる。
ここで、複合膜３１３の重なり具合や接着方法を適宜調
節すると、突起３２０の高さを上述の範囲に設定するこ
とができる。

【００３２】次に、図９および図１０を参照して、上述
のろ過膜モジュール３００の製造方法を説明する。この
ろ過膜モジュール３００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。

【００３３】先ず、多数本の管状ろ過膜３１０を束ね、
管状ろ過膜群３０２を形成する。一方、収納容器３０１
を用意し、図９に示すように、この収納容器３０１内に
管状ろ過膜群３０２を挿入して収納容器３０１と管状ろ
過膜群３０２との組合せ体３３０を形成する。この組合
せ体３３０では、管状ろ過膜群３０２の両端部が収納容
器３０１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３０２を構成する管状ろ過膜３１０の両端
部は、例えばヒートシールにより閉鎖しておく。

【００３４】次に、図１０に示すように、上述の組合せ
体３３０の一端を、未硬化ウレタン樹脂などの未硬化の
樹脂３３１を入れたモールド３３２内に浸漬する。ここ
で、未硬化の樹脂３３１は、管状ろ過膜群３０２を構成
する管状ろ過膜３１０間に充填されると共に、スペーサ
ー３０４に設けられたスリット３０５を通じて収納容器
３０１の内周面にも均一に到達し、収納容器３０１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３
３１を完全に硬化させた後、モールド３３２を取り払
い、組合せ体３３０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３０２は、収納容器３
０１に対して保持、固定されることになる。

【００３５】次に、収納容器３０１の両端部から突出し
ている硬化樹脂と管状ろ過膜３１０とを切り落とすと、
残余の樹脂部分が保持部３０６を形成し、また、各管状
ろ過膜３１０の両端部が開口し、目的とするろ過膜モジ
ュール３００が得られる。このろ過膜モジュール３００
において、収納容器３０１の両端部は、既述の通り、各
管状ろ過膜３１０の両端部を除き、硬化した樹脂、すな
わち保持部３０６により液密に閉鎖されることになる。
この保持部３０６は、収納容器３０１のスペーサー３０
４が上述のような楔形状の凸状に形成されているため、
収納容器３０１の内周面に対して強力に固定されやす
く、管状ろ過膜群３０２を収納容器３０１に対して安定
に保持、固定することになる。すなわち、スペーサー３
０４は、単に管状ろ過膜群３０２と収納容器３０１の内
周面との間に隙間を設けるだけではなく、保持部３０６
と収納容器３０１とを安定に固定するために機能し得
る。

【００３６】なお、収納容器３０１の両端部において、
その内周面には、例えば溝状の凹部が環状に設けられて
いてもよい。この場合、樹脂３３１が当該凹部に流入
し、保持部３０６と収納容器３０１とがより強力に固定
される。

【００３７】保持部３０６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剤を用いるこ
ともできる。但し、大型のろ過膜モジュール３００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
ルト接着剤は、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、ホットメルト接着剤が比較的高粘度であるがため
に、そ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３００は有利である。

【００３８】なお、ろ過膜モジュール３００に関する図
２等では、理解の便のため、管状ろ過膜３１０の太さ、
管状ろ過膜３１０間の隙間および管状ろ過膜３１０と収
納容器３０１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２では、管状ろ過膜
３１０の本数を少なめに表現し、また、図３においては
管状ろ過膜３１０の一部のみ表示している。

【００３９】案内筒４００は、図１に示すように、管状
ろ過膜３１０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３００をろ過処理槽１２０内で支持し
ている。案内筒４００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３０１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４００は、収納容器３０１と内径
および外径が同じに設定されている。

【００４０】案内筒４００の下縁には、図１１に示すよ
うに、脚４０２が取付けられたフランジ４０１が設けら
れている。そして、案内筒４００は、脚４０２によりろ
過処理槽１２０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３００が配置されている。ここ
で、案内筒４００とろ過膜モジュール３００とは、筒状
のソケット４０３（図１）を用いて接続されている。な
お、ソケット４０３は、案内筒４００とろ過膜モジュー
ル３００とを接続すると共に、空気泡供給装置５００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３００は、このような案内筒４００を用
いて支持されている結果、ろ過処理槽１２０の底部から
離れて位置している。

【００４１】空気泡供給装置５００は、ろ過膜モジュー
ル３００に対して空気泡を供給するためのものであり、
図１に示すように、ろ過処理槽１２０内において、ろ過
膜モジュール３００の下方であって案内筒４００内に配
置されている。図１１および図１２を参照して、空気泡
供給装置５００を詳細に説明する。空気泡供給装置５０
０は、第１パイプ５０１、第２パイプ５０２および４本
の分岐パイプ５０３、５０４、５０５、５０６を主に有
している。第１パイプ５０１は、案内筒４００を貫通し
かつ案内筒４００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４００の外部において、キャップ５０７により気密に
閉鎖されている。また、第２パイプ５０２は、第１パイ
プ５０１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４００の壁面を貫通してキャップ
５０７により気密に閉鎖されている。なお、第１パイプ
５０１と第２パイプ５０２との交点は、案内筒４００の
中心と一致している。さらに、４本の分岐パイプ５０
３、５０４、５０５、５０６は、第１パイプ５０１と平
行にかつ水平に、第２パイプ５０２に対して組み合わさ
れており、第１パイプ５０１の両側に２本づつ配分され
ている。分岐パイプ５０４、５０３は、第１パイプ５０
１から等間隔毎に配置されている。分岐パイプ５０５、
５０６についても同様である。したがって、第１パイプ
５０１および４本の分岐パイプ５０３、５０４、５０
５、５０６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５０３、５０４、５０５、５０６は、
それぞれ両端部が案内筒４００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。

【００４２】上述のようにして組み合わされた第１パイ
プ５０１と第２パイプ５０２とは、交点において連絡し
ており、また、４本の分岐パイプ５０３、５０４、５０
５、５０６のそれぞれは、第２パイプ５０２との交点に
おいて、当該第２パイプ５０２と連絡している。これに
より、第１パイプ５０１、第２パイプ５０２および４本
の分岐パイプ５０３、５０４、５０５、５０６は、一連
の空気流路を形成している。

【００４３】また、第１パイプ５０１、第２パイプ５０
２および４本の分岐パイプ５０３、５０４、５０５、５
０６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５１０を有している（図１２では、一例として１
９個の空気泡噴出孔５１０を示している）。これらの空
気泡噴出孔５１０は、それぞれろ過処理槽１２０の底面
に向けて開口しており、また、図１２に示すように、案
内筒４００の軸方向に垂直な断面の内側（案内筒４００
の内側の水平面）において、ろ過膜モジュール３００の
各管状ろ過膜３１０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５１０は、図１２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４００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。

【００４４】なお、上述の空気泡供給装置５００を形成
する各パイプ５０１〜５０６の材質は、空気泡噴出孔５
１０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４０
０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。

【００４５】上述の空気泡供給装置５００の第１パイプ
５０１には、図１に示すように、二次圧・流量調整弁５
２０を備えた空気供給路５２１を通じてエアコンプレッ
サーなどの空気供給装置５２５が接続されている。これ
により、第１パイプ５０１並びにそれに連絡している第
２パイプ５０２および４本の分岐パイプ５０３、５０
４、５０５、５０６には、空気供給装置５２５からの空
気が供給される。

【００４６】空気泡供給装置５００は、空気泡噴出孔５
１０から発生する空気泡の大きさが、通常、ろ過膜モジ
ュール３００において用いられる管状ろ過膜３１０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３１０の内径未満の場合は、後述
するようなろ過膜モジュール３００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３１
０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ろ過処理の継続が困難になる
可能性がある。

【００４７】ろ過液排出経路６００は、ろ過膜モジュー
ル３００においてろ過処理された被処理液、すなわちろ
過液を外部に排出するためのものであり、図１に示すよ
うに、ろ過膜モジュール３００の排出口３０３から延
び、第１電磁弁６０２を有している。そして、ろ過液排
出経路６００の先端には、吸引ポンプ６０１が接続され
ている。この吸引ポンプ６０１は、自給力がないポンプ
であり、ろ過膜モジュール３００の上端よりも下方に配
置されている。因みに、吸引ポンプ６０１として自給式
のものを用いる場合、当該吸水ポンプ６０１は、ろ過膜
モジュール３００の上端よりも高い位置に配置すること
ができる。

【００４８】上述のろ過液排出経路６００は、排出口３
０３と第１電磁弁６０２との間から分岐する分岐路６０
３を有している。分岐路６０３は、第２電磁弁６０４を
有しかつ図示しない高圧空気供給装置に接続されてお
り、ろ過液の逆流装置を構成している。

【００４９】誘導装置７００は、図１３に示すように、
筒状体７１０と、当該筒状体７１０内に配置された管状
体群７２０と、排出路７３０（誘導路の一例）とを主に
備えている。筒状体７１０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３０１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、筒状体７１０は、収納容器３０１と内径
および外径が同じに設定されており、上下方向に開口す
るよう収納容器３０１の上部に配置されている。そし
て、筒状体７１０は、筒状のソケット７４０を用いて収
納容器３０１に接続されている。また、筒状体７１０
は、上端部に被処理液を排出するための排出溝７１１を
有している。この排出溝７１１は、筒状体７１０の外側
方向に若干突出している。

【００５０】管状体群７２０は、多数本の管状体７２１
を筒状体７１０内に密に充填したものである。各管状体
７２１は、例えば樹脂製のチューブ状物であり、筒状体
７１０内において上下方向に開口している。また、管状
体７２１は、被処理液に対して後述するエアリフトポン
プ効果を効果的に発揮させるために、内径が５〜１５ｍ
ｍに設定されているのが好ましい。この管状体群７２０
は、ろ過膜モジュール３００との間に隙間７２２が形成
されるよう、筒状体７１０の下端部よりも上方に配置さ
れている。

【００５１】排出路７３０は、半円筒状に形成された樋
状の部材であり、筒状体７１０の排出溝７１１の下方か
ら沈殿槽１１０の上方に延びている（図１）。なお、排
出路７３０には、沈殿槽１１０側が低くなるよう傾斜が
設けられている。

【００５２】上述の浸漬型ろ過膜システム１００におい
て、ろ過処理槽１２０には、ろ過膜モジュール３００と
案内筒４００との連結部分よりも若干上方において、液
面センサー１２２が配置されている。この液面センサー
１２２は、吸引ポンプ６０１に接続されており、ろ過処
理槽１２０内の被処理液の液面を検知したときに、吸引
ポンプ６０１を停止するよう設定されている。

【００５３】次に、図１を参照して、上述の浸漬型膜ろ
過システム１００による被処理液のろ過処理方法を説明
する。先ず、注入路１１１を通じて、微小ゲル、コロイ
ド成分、微生物およびその他の夾雑物などのろ別成分を
含む被処理液、例えば、河川水を沈殿槽１１０内に注入
する。沈殿槽１１０に注入された被処理液は、その内部
でろ別成分の一部が沈殿する。

【００５４】ろ別成分の一部が沈殿した被処理液は、ポ
ンプ１１２により吸引され、供給路１１３を通じてろ過
処理槽１２０内に供給される。この際、ろ過処理槽１２
０内における被処理液の液面は、液面センサー１２２の
位置ｌ₁とろ過処理槽１２０の上端近傍であってろ過膜
モジュール３００よりも上方の位置ｌ₂との間になるよ
う任意に設定する。これにより、ろ過膜モジュール３０
０は、被処理液の貯留量の変動により、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
態との間に設定されることになる。

【００５５】次に、第１電磁弁６０２を開放しかつ第２
電磁弁６０４を閉鎖した状態で吸引ポンプ６０１を作動
させ、また、空気供給装置５２５から空気供給路５２１
を通じて空気泡供給装置５００に空気を供給する。空気
泡供給装置５００に供給された空気は、空気泡噴出孔５
１０から空気泡となって噴出する。この空気泡は、案内
筒４００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３００に含まれる各管状ろ過膜３１０に
対して略均等に供給される。

【００５６】ろ過処理槽１２０内に貯留された被処理液
は、ろ過膜モジュール３００に対して供給される空気泡
の浮力により、図２に矢印で示すように、各管状ろ過膜
３１０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６０１の作動によりろ過液排出経路６０
０が負圧になるため、被処理液の一部は、管状ろ過膜３
１０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３１０の内周面
を構成するろ過膜層３１１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３０１内において管状ろ過膜
３１０間の隙間を通過し、排出口３０３からろ過液排出
経路６００内に排出される。ろ過液排出経路６００内に
排出されたろ過液は、吸引ポンプ６０１を通じて連続的
に外部に排出される。

【００５７】一方、各管状ろ過膜３１０内を押し上げら
れる被処理液は、管状ろ過膜３１０によりろ過される以
外の部分がそのまま管状ろ過膜３１０内を通過する。管
状ろ過膜３１０を通過した被処理液は、引き続き誘導装
置７００において、図１３に矢印で示すように、同じく
空気泡の浮力により押し上げられながら各管状体７２１
内を上方向に向けて通過し、管状体群７２０の上部に溢
れ出る。溢れ出た被処理液は、筒状体７１０の排出溝７
１１を通じて排出路７３０上に流れ落ち、排出路７３０
を通じて沈殿槽１１０に戻る。沈殿槽１１０に戻された
被処理液は、沈殿槽１１０に貯留され、そこで沈殿によ
る夾雑物等のろ別成分の分離処理が施された後、供給路
１１３を通じてろ過処理槽１２０に再度供給されること
になる。

【００５８】以上の結果、ろ過処理槽１２０内に貯留さ
れた被処理液は、図１に矢印で示すように、ろ過膜モジ
ュール３００を下側から上側方向に連続的に流れ、ろ過
膜モジュール３００により定速ろ過されることになる。
また、ろ過膜モジュール３００を通過する被処理液は、
誘導装置７００および沈殿槽１１０を経由してろ過処理
槽１２０に還流することになる。

【００５９】なお、上述のようなろ過工程において、各
管状ろ過膜３１０は、上述のように外周面に突起３２０
を有しているため、ろ過膜モジュール３００内におい
て、隣接する管状ろ過膜３１０と密着しにくく、管状ろ
過膜３１０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３１０を備え
たろ過膜モジュール３００は、収納容器３０１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３０３から排出しやすい。

【００６０】ところで、上述の浸漬型膜ろ過装置２００
を用いた被処理液の浸漬型膜ろ過方法において、空気泡
供給装置５００からろ過膜モジュール３００に供給され
る空気泡は、案内筒４００内を上昇した後に次々と管状
ろ過膜３１０内に押し込まれる。また、管状ろ過膜３１
０を通過した空気泡は、続いて誘導装置７００の各管状
体７２１内に押し込まれ、各管状体７２１内において被
処理液を上方に押し上げる。すなわち、誘導装置７００
は、ろ過膜モジュール３００を通過した被処理液をさら
に上昇させるためのエアリフトポンプとして機能する。
このため、被処理液は、液面がろ過膜モジュール３００
の下端よりも上にある限り（例えば、液面センサー１２
２よりも上方にある限り）、空気泡供給装置５００から
供給される空気泡の浮力によって管状ろ過膜３１０内お
よび管状体７２１内を上昇し、誘導装置７００の筒状体
７１０の上端から溢れ出る。すなわち、この浸漬型膜ろ
過方法では、誘導装置７００の全体およびろ過膜モジュ
ール３００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、こ
の膜ろ過方法は、ろ過処理槽１２０内における被処理液
の液面がｌ₁以上に設定されている場合、例えば、上述
のｌ₁およびｌ₂の範囲に設定されている場合、被処理液
のろ過処理を継続的に実施することができる。

【００６１】因みに、誘導装置７００の全体およびろ過
膜モジュール３００の一部が被処理液から露出している
場合、誘導装置７００とろ過膜モジュール３００との合
計長さ（高さ）をＬ、誘導装置７００の上端から被処理
液の液面ｌまでの距離（すなわち、誘導装置７００の長
さとろ過膜モジュール３００の露出部分の長さとの合
計）をΔＬとした場合（図１参照）、液面ｌからΔＬの
露出部分にある管状ろ過膜３１０中および管状体７２１
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３１０内および管状体７２１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８０％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３００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３００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、
この浸漬型膜ろ過方法は、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、被処理液を効率的にろ過することができる。

【００６２】上述のような浸漬型膜ろ過方法では、被処
理液中に含まれる上述のような各種のろ別成分が各管状
ろ過膜３１０の内周面により捕捉され、被処理液から取
り除かれる。このため、各管状ろ過膜３１０は、内周面
にろ別成分によるケーク層が堆積し、ろ過性能が低下す
ることになる。そこで、上述のような浸漬型膜ろ過方法
においては、管状ろ過膜３１０の内周面に堆積したケー
ク層を定期的に除去し、ろ過性能を維持する必要があ
る。

【００６３】管状ろ過膜３１０の内周面に堆積したケー
ク層を除去するためには、例えば、空気泡供給装置５０
０から供給する空気泡の量を一時的に増加させ、通常の
ろ過運転時に比べて大量の空気泡を各管状ろ過膜３１０
内に通過させる。これにより、管状ろ過膜３１０の内周
面に堆積したケーク層は、管状ろ過膜３１０内を高速で
上昇する多量の空気泡により洗浄されて剥離し、被処理
液と共に管状ろ過膜３１０内を誘導装置７００に向けて
上昇する。

【００６４】管状ろ過膜３１０に堆積したケーク層を上
述のような操作で除去するのが困難な場合は、管状ろ過
膜３１０を逆洗する。ここでは、第１電磁弁６０２を閉
鎖しかつ第２電磁弁６０４を開放し、図示しない高圧空
気供給装置から分岐路６０３内に高圧空気を供給する。
この高圧空気は、分岐路６０３からろ過液排出経路６０
０内に流入し、ろ過液排出経路６００内のろ過液を排出
口３０３から収納容器３０１内に逆流させる。この結
果、ろ過液は、各管状ろ過膜３１０を外側から内側方向
に加圧されながら通過し、管状ろ過膜３１０の内周面に
堆積したケーク層を剥離させる。この際、空気泡供給装
置５００から供給する空気泡の量を上述のように一時的
に増加させておけば、剥離したケーク層は被処理液と共
に管状ろ過膜３１０内を誘導装置７００に向けて上昇す
る。このようにして管状ろ過膜３１０から剥離したケー
ク層は、被処理液と共に誘導装置７００内を上昇し、排
出路７３０を経由して沈殿槽１１０に搬送され、そこで
沈殿する。

【００６５】以上の結果、ろ過処理槽１２０では、洗浄
時に剥離したケーク層による被処理液中の浮遊物が減少
し、また、当該ケーク層による堆積物が少なくなるの
で、ケーク層の堆積物を除去したり、被処理液を入れ替
えたりするための定期的なメンテナンス作業負担が軽減
される。また、管状ろ過膜３１０は、洗浄によりろ過性
能が回復し、しかも剥離したケーク層が誘導装置７００
により沈殿槽１１０に搬送されるため（すなわち、ろ過
処理槽１２０の外部に搬送されるため）再付着しにくい
ので、ろ過効率が低下しにくくなり、被処理液を長期間
に渡り安定にろ過処理することができる。また、この浸
漬型膜ろ過装置２００は、洗浄時に剥離したケーク層を
沈殿槽１１０に搬送するための、追加的なエネルギーが
必要な特殊な装置を必要としないので、上述のような浸
漬型膜ろ過を経済的に実施することができる。

【００６６】ここで、上述のような管状ろ過膜３１０を
用いたろ過膜モジュール３００のろ過流量を解析的に説
明する。例えば、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（単位膜面積当たりの
ろ過流量）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、平膜モジュールを解析の比較
対象とした。

【００６７】参考のため、図１４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８００は、収納容器８０１と、この収納
容器８０１内に配置された多数の膜プレート８０２とを
主に備えている。収納容器８０１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８０２は、図１５に示すように、矩形状の枠
体８０３と、この枠体８０３において隙間８０４を設け
て対向し合う１対のろ過膜８０５，８０５とを主に備え
ている。このろ過膜８０５は、例えば精密ろ過膜であ
る。枠体８０３の上部には、隙間８０４に連絡する、ろ
過液の排出口８０６が形成されている。各膜プレート８
０２の排出口８０６は、通常、図１３に示すように、排
出管８０７に接続される。なお、この種の平膜モジュー
ル８００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（１９９
８）等において説明されている。

【００６８】このような平膜モジュール８００は、上述
のろ過膜モジュール３００と同様にろ過処理槽１２０内
に配置され、被処理液の浸漬型膜ろ過に供される。ここ
で、空気泡と共に膜プレート８０２間を流れる被処理液
は、ろ過膜８０５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８０４を通過し、排出
口８０６を経由して排出管８０７内に排出される。

【００６９】表１に、上述のようなろ過膜モジュール３
００（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８００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３００では収納容器３０１の厚さを、また、平膜モジ
ュール８００では枠体８０３をそれぞれ除いた、膜部分
が占める面積を示している。

【００７０】

【表１】

【００７１】ここで、ろ過膜モジュール３００で用いら
れる収納容器３０１の内径をＤとすると、ろ過膜モジュ
ール３００における収納容器３０１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３１０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３０１の軸線方向に垂直な断面における収納容
器３０１の内部の断面積（図３に網掛け線で示した部分
の面積に相当）を示している。

【００７２】

【数１】

【００７３】ろ過膜モジュール３００において、管状ろ
過膜３１０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３００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３００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。

【００７４】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８００、ろ過膜モジュール３００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。

【００７５】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８００に対するろ過膜モジュール
３００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）。

【００７６】

【数２】

【００７７】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３００および平
膜モジュール８００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８００の膜プレ
ート８０２間の間隔を、また、ｄ_iはろ過膜モジュール
３００の管状ろ過膜３１０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。

【００７８】

【数３】

【００７９】ここで、ろ過膜モジュール３００において
は全ての管状ろ過膜３１０に、また、平膜モジュール８
００においては全ての膜プレート８０２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。

【００８０】

【数４】

【００８１】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３００では１本
の管状ろ過膜３１０当たりの空気の流量を、また、平膜
モジュール８００では幅ｗの１つの膜プレート８０２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３００では３２、平膜
モジュール８００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。

【００８２】

【表２】

【００８３】表１および表２から、ろ過膜モジュール３
００と平膜モジュール８００との線速比が次の式（６）
で表される。

【００８４】

【数５】

【００８５】式（３）および（６）を用い、ろ過膜モジ
ュール３００および平膜モジュール８００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８０
０については膜プレート８０２の厚さｔを５ｍｍに設定
し、ろ過膜モジュール３００については管状ろ過膜３１
０の外径（ｄ₀）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８００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。

【００８６】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８０２間
隔ｄと管状ろ過膜３１０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。

【００８７】

【表３】

【００８８】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。

【００８９】

【表４】

【００９０】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３００は、平膜
モジュール８００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８００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８０２間隔ｄ
と管状ろ過膜３１０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。

【００９１】

【表５】

【００９２】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３００が平膜モジュ
ール８００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３００が平膜モ
ジュール８００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３００は、すべての管状ろ過膜３１０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８０
０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。

【００９３】なお、ろ過膜モジュール３００において
は、上述の通り、管状ろ過膜３１０中に供給された空気
泡は、当該管状ろ過膜３１０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３００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３１０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３００
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。このため、平膜モジュールや中
空糸膜モジュールでは、上述のような浸漬型膜ろ過シス
テム１００を構成するのは困難である。

【００９４】上述のような浸漬型膜ろ過装置２００およ
び浸漬型膜ろ過方法は、河川水をろ過して水道水用原水
を製造する場合のような、夾雑物等のろ別成分の含有量
が比較的少ない被処理液を大量にろ過処理する大規模ろ
過を継続的に実施する場合において特に効果的である
が、活性汚泥処理液のような高汚濁液をろ過処理する場
合においても効果的に利用することができる。すなわ
ち、上述の浸漬型膜ろ過装置２００および浸漬型膜ろ過
方法は、被処理液を選ばず、各種の被処理液のろ過処理
用に広く用いることができる。

【００９５】［他の実施の形態］（１）上述の実施の形態では、ろ過液排出経路６００の
先端に吸引ポンプ６０１を接続し、ろ過膜モジュール３
００において被処理液を定速ろ過したが、本発明の浸漬
型膜ろ過方法は定圧ろ過方式で実施することもできる。
この場合は、図１に一点鎖線で示すように、ろ過液排出
経路６００において、吸引ポンプ６０１のろ過膜モジュ
ール３００側から上方に向けて均圧パイプ６０５を設け
る。この均圧パイプ６０５は、ろ過処理槽１２０におけ
る被処理液の水位の上限より上（好ましくは、ろ過処理
槽１２０よりも上）において開放するよう設定するのが
好ましい。このようにすると、ろ過膜モジュール３００
におけるろ過圧は、ろ過処理槽１２０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３００の上端
とろ過液排出経路６００の先端部との高低差による一定
の水頭圧（図１のΔＰ）に保たれる。

【００９６】（２）上述の実施の形態では、ろ過液の排
出口３０３が収納容器３０１の側面に設けられているろ
過膜モジュール３００を用いた場合について説明した
が、浸漬型膜ろ過装置２００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。

【００９７】図１６および図１７（図１６のＸＶＩＩ−
ＸＶＩＩ断面図）を参照して、浸漬型膜ろ過装置２００
において利用可能な他の形態のろ過膜モジュール９００
を説明する。このろ過膜モジュール９００は、円筒状の
収納容器９０１と、この収納容器９０１内に充填された
管状ろ過膜群９０２とを主に備えている。収納容器９０
１は、例えば樹脂製の部材であり、円筒状の集水管９０
３と、当該集水管９０３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
９０４とを主に備えている。集水管９０３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９０５を形成している。また、集水管９０３は、複数
の通液孔９０６を壁面に備えている。

【００９８】管状ろ過膜群９０２は、上述のろ過膜モジ
ュール３００で用いたものと同じ管状ろ過膜３１０の多
数本を含む群であり、各管状ろ過膜３１０は、収納容器
９０１の集水管９０３と外筒９０４との間に形成された
空間内に、集水管９０３と平行に充填されている。この
ような管状ろ過膜群９０２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９０７により、各管状ろ過膜３１０の両端の開口
状態を維持しつつ収納容器９０１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９０
１の両端部は、当該保持部９０７により液密に閉鎖され
ることになる。

【００９９】なお、図１６では、理解の便のため、管状
ろ過膜３１０の太さ、管状ろ過膜３１０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１６
では管状ろ過膜３１０の本数を少な目に表現し、また、
図１７においては管状ろ過膜３１０の一部のみ表示して
いる。

【０１００】このようなろ過膜モジュール９００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１８に示すような固定装置９２０を用い、収納容
器９０１を形成する。ここで用いる固定装置９２０は、
外筒９０４内に集水管９０３を同心状態で固定するため
のものであり、外筒９０４を保持するための外筒保持部
９２１と、集水管９０３を保持するための集水管保持部
９２２とを備えている。

【０１０１】外筒保持部９２１は、外筒９０４の一端を
収納するための受け部９２３と、受け部９２３に対して
外筒９０４を固定するための押え板９２４とを有してい
る。受け部９２３は、外筒９０４の端部を収納可能な円
形の凹部９２５を有しており、その凹部９２５の中心部
には、孔部９２６が形成されている。また、凹部９２５
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９２７を形成している。さらに、凹部９２５の
開口部周縁には溝９２８が形成されており、当該溝９２
８には環状のゴム弾性体９２９が配置されている。一
方、押え板９２４は、中心部に外筒９０４を挿入可能な
挿入孔９３０を備えた部材であり、平面形状が受け部９
２３と概ね同じに設定されている。

【０１０２】一方、集水管保持部９２２は、シャフト９
３１、位置決め部材９３２、押え具９３３およびナット
９３４を備えている。シャフト９３１は、集水管９０３
内に挿入可能でありかつ受け部９２３の孔部９２６を貫
通可能な棒状の部材であり、一端に螺旋部９３５を有
し、また、他端に頭部９３６を有している。位置決め部
材９３２は、集水管９０３内に挿入可能な挿入部９３７
と、当該挿入部９３７を集水管９０３内に挿入した状態
で集水管９０３から突出する突出部９３８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９３１を貫通させるための貫通孔９３９が形成されて
いる。突出部９３８の突出量は、受け部９２３の凹部９
２５における低部から段部９２７までの距離と同じに設
定されている。押え具９３３は、集水管９０３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９３１
を挿入するための挿入孔９４０を有している。ナット９
３４は、シャフト９３１の螺旋部９３５に対して装着可
能なものである。

【０１０３】上述の固定装置９２０を用いて収納容器９
０１を製造する場合は、先ず、外筒９０４を外筒保持部
９２１により保持する。ここでは、外筒９０４の一端を
受け部９２３の凹部９２５内に挿入し、段部９２７に当
接させる。そして、押え板９２４の挿入孔９３０内に外
筒９０４が挿入された状態で、押え板９２４をゴム弾性
体９２９に対して押し付けた状態で固定する。これによ
り、外筒９０４は、一端が凹部９２５内に挿入された状
態で保持されることになる。

【０１０４】次に、集水管保持部９２２を用い、集水管
９０３を外筒９０４の内部に配置する。ここでは、先
ず、位置決め部材９３２の挿入部９３７の先端に管状の
ゴム弾性体９４１を装着し、その状態で当該挿入部９３
７を集水管９０３内に挿入する。また、集水管９０３内
に、位置決め部材９３２を挿入した側とは異なる側から
押え具９３３を挿入する。そして、シャフト９３１を、
その頭部９３６が押え具９３３に当接するよう、押え具
９３３の挿入孔９４０および位置決め部材９３２の貫通
孔９３９に挿入する。この状態で、シャフト９３１の螺
旋部９３５が受け部９２３の孔部９２６から突出するよ
う集水管９０３を外筒９０４の内部に挿入し、螺旋部９
３５にナット９３４を装着する。これにより、固定装置
９２０は、集水管９０３が外筒９０４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９０１を形成す
ることになる。

【０１０５】次に、上述のようにして形成された収納容
器９０１内に管状ろ過膜群９０２を充填する。ここで
は、多数本の管状ろ過膜３１０を平行に束ねた管状ろ過
膜群９０２を、外筒９０４と集水管９０３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３１０
の長さは収納容器９０１よりも大きく設定しておき、管
状ろ過膜群９０２の両端部が収納容器９０１から突出す
るよう設定する。また、各管状ろ過膜３１０の両端は、
ヒートシールにより閉鎖しておく。

【０１０６】次に、樹脂材料を用い、管状ろ過膜群９０
２を収納容器９０１に対して固定する。ここでは、先
ず、図１９に示すようなモールド９５０を用意する。こ
のモールド９５０は、キャビティ９５１を備えたもので
あり、キャビティ９５１は管状ろ過膜群９０２を挿入可
能な中心部９５２と、中心部９５２の周りに連続して形
成された、収納容器９０１の外筒９０４を挿入可能な外
筒挿入部９５３とを備えている。このモールド９５０の
中心部９５２には、未硬化状態の樹脂材料９５４（例え
ば未硬化ウレタン樹脂）を注入しておく。

【０１０７】一方、固定装置９２０により形成された収
納容器９０１において、集水管９０３の開口側を、キャ
ップ９５５を用いて閉鎖する（図１８）。そして、図１
９に示すように、収納容器９０１から突出している管状
ろ過膜群９０２をキャビティ９５１の中心部９５２内に
注入された樹脂材料９５４中に徐々に浸漬し、外筒９０
４の端部を外筒挿入部９５３内で保持する。この状態を
樹脂材料９５４が硬化するまで維持し、樹脂材料９５４
が完全に硬化してからモールド９５０を取り外す。これ
により、管状ろ過膜群９０２の一端側は、収納容器９０
１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９０１から突出している、硬化した樹脂材料９５
４および管状ろ過膜群９０２を切除し、また、キャップ
９５５を取り外す。

【０１０８】次に、収納容器９０１を固定装置９２０か
ら一旦分離し、収納容器９０１を逆向きにしてから再度
固定装置９２０により固定する。その状態で、モールド
９５０に対する上述のような操作を繰り返すと、管状ろ
過膜群９０２の他端側も収納容器９０１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９００が得ら
れる。この際、集水管９０３の開口部をキャップ９５５
で閉鎖しなければ、集水管９０３の内部にも樹脂材料９
５４が流入し、それが集水管９０３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９００におい
て、収納容器９０１の両端部は、各管状ろ過膜３１０の
両端部を除き、硬化した樹脂材料９５４による保持部９
０７が形成され、既述の通り、この保持部９０７により
液密に閉鎖されることになる。

【０１０９】なお、上述の製造工程において用いられる
樹脂材料９５４は、上述の実施の形態において用いたろ
過膜モジュール３００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
ト接着材であってもよい。また、上述の製造工程におい
ては、収納容器９０１と樹脂材料９５４との接着性を高
めることを目的として、外筒９０４の内周面および集水
管９０３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。また、収納容器９０１に対する樹脂材料９５４の
アンカー効果を高めるため、外筒９０４の両端部の内周
面および集水管９０３の両端部の外周面に凸部および凹
部のうちの少なくとも１つを形成してもよい。ここで、
凸部は、外筒９０４や集水管９０３と同じ材料からなる
リングを所定の部位に接着すると形成することができ
る。一方、凹部は、所定の部位に溝加工等を施すと形成
することができる。なお、溝状の凹部は環状に形成され
ているのが好ましい。また、凹部は、奥行き方向に拡大
する形状に設定されているのが好ましい。

【０１１０】このようなろ過膜モジュール９００を用い
て上述の浸漬型膜ろ過装置２００を構成する場合、ろ過
液排出経路６００は、排出口９０５に対して接続する。
また、このようなろ過膜モジュール９００を用いる場合
の誘導装置７００は、筒状体７１０の中心部分において
ろ過液排出経路６００が位置することになるため、当該
ろ過液排出経路６００と筒状体７１０の内周面との間に
管状体７２１を密に充填する。

【０１１１】なお、このろ過膜モジュール９００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５００から噴出する空気泡に伴い、図１６に矢
印で示すように、ろ過膜モジュール９００の各管状ろ過
膜３１０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３１０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３１０のろ過膜層３１１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３１０間の
隙間を通過し、通液孔９０６から集水管９０３内に流入
する。集水管９０３内に流入したろ過液は、排出口９０
５から収納容器９０１の外部、すなわちろ過液排出経路
６００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、貯留槽２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９００を下側から上側
方向に通過することになる。

【０１１２】（３）上述の浸漬型膜ろ過装置２００で
は、ろ過膜モジュール３００を円筒状に、すなわち、ろ
過膜モジュール３００の収納容器３０１を円筒状に形成
したが、収納容器３０１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。

【０１１３】（４）上述の実施の形態では、管状ろ過膜
３１０において突起３２０を連続した螺旋状に設けた
が、突起３２０の形態はこれに限定されるものではな
い。すなわち、突起３２０は、支持膜層３１２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。

【０１１４】（５）上述の実施の形態では、管状ろ過膜
３１０をろ過膜層３１１と支持膜層３１２との２層構造
に形成したが、管状ろ過膜３１０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２０に示すように、支持膜層３１
２の外周面にさらに通液性を有する補強層３１６を配置
してもよい。

【０１１５】ここで用いられる補強層３１６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３１２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３１６を備えた管状ろ過膜
３１０は、通常、管状ろ過膜３１０を製造するために用
いられる上述の複合膜３１３の支持膜層３１２側にさら
に補強層３１６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３１６は、通常、支持膜層３１２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
３１６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。

【０１１６】なお、管状ろ過膜３１０がこのような補強
層３１６を備えている場合、当該管状ろ過膜３１０の肉
厚および外径は、この補強層３１６を含めて計算する。
また、管状ろ過膜３１０の表面に上述のような突起３２
０を形成する場合、当該突起３２０は補強層３１６の表
面に形成する必要がある。

【０１１７】（６）上述の実施の形態では、空気泡供給
装置５００の空気泡噴出孔５１０から発生する空気泡の
大きさを、管状ろ過膜３１０の内径以上になるよう設定
したが、本発明の浸漬型膜ろ過方法はこれに限定される
わけではない。すなわち、本発明の浸漬型膜ろ過方法
は、上記空気泡の大きさが管状ろ過膜３１０の内径より
小さい場合であっても実施することができる。

【０１１８】（７）上述の実施の形態では、誘導装置７
００からの被処理液を沈殿槽１１０に戻したが、当該被
処理液は、沈殿槽１１０以外において別途処理すること
もできる。

【０１１９】（８）上述の実施の形態では、誘導装置７
００において、筒状体７１０内に管状体７２１を密に充
填することにより、管状体群７２０を筒状体７１０内で
保持したが、管状体７２１は、ろ過膜モジュール３００
における管状ろ過膜３１０と同様に、筒状体７１０の上
部および下部において、樹脂材料を用いて固定されてい
てもよい。

【０１２０】［実験例］実験用膜ろ過システムの作成ポリエステル製不織布上に孔径が約０．４μｍの微孔を
全面に有するろ過膜が一体的に配置された、厚さ０．２
ｍｍの複合膜を幅２ｃｍのテープ状に裁断した。そし
て、テープ状の複合膜を、ろ過膜表面を内側にして心棒
に螺旋状に巻きつけながら超音波溶着し、内径が３ｍ
ｍ、７ｍｍおよび１０ｍｍにそれぞれ設定された三種類
の管状ろ過膜を作成した。これらの管状ろ過膜を内径が
２８ｍｍ、全長が７０ｃｍのプラスチックパイプに充填
し、表６に示す仕様に設定された、上述の実施の形態に
係るＡ、ＢおよびＣの３種類のろ過膜モジュール３００
を作成した。

【０１２１】

【表６】

【０１２２】これらのろ過膜モジュール３００を用い、
上述の実施の形態に係る浸漬型膜ろ過装置２００（但
し、誘導装置７００を省略したもの）を製造した。ここ
では、案内筒４００として、全長２５ｃｍ、内径２８ｍ
ｍのプラスチックパイプを用いた。また、案内筒４００
内において、ろ過膜モジュール３００の下端から２０ｃ
ｍの位置に、空気泡供給装置５００を配置した。空気泡
供給装置５００を構成するパイプには、口径４ｍｍの空
気泡噴出孔５１０を設けた、内径４ｍｍ、外径６ｍｍの
パイプを用いた。また、案内筒４００に長さが５ｃｍの
脚４０２を取り付け、浸漬型膜ろ過装置２００の全長
（全高）を１００ｃｍに設定した。

【０１２３】上述の浸漬型膜ろ過装置２００を用い、図
２１に示すような実験用膜ろ過システムを作成した。こ
の膜ろ過システムでは、透明な円筒容器からなる貯留槽
１５０内に浸漬型膜ろ過装置２００を配置し、空気泡供
給装置５００には空気供給装置５２５（曝気ポンプ）を
接続した。また、ろ過膜モジュール３００からのろ過液
排出経路６００の先端部は、ろ過膜モジュール３００の
上端より下方に配置し、ΔＰ（６０ｃｍ）の水頭圧が作
用するように設定した。なお、ろ過液排出経路６００の
先端部の下には、ろ過液受け６０６を配置し、それにろ
過液が貯留されるようにした。また、ここに貯留される
ろ過液は、チューブポンプ６０７を用いて貯留槽１５０
に戻すよう設定した。

【０１２４】上述の膜ろ過システムで処理する被処理液
には、２６±１℃に温度調整した、カルボキシメチルセ
ルロース（ＣＭＣ）１，０００ｐｐｍと平均分子量が約
３０万のポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）０．８重量
％とを含む水溶液（以下、モデル水溶液という）を用い
た。モデル水溶液の粘度は８ｍＰａ・ｓであった。な
お、モデル水溶液については、予め、ＣＭＣとＰＥＯと
の透過性を確認しておいた。ここでは、ＣＭＣのみを含
む比較水溶液のろ過液の粘度と、モデル水溶液のろ過液
の粘度とを測定して比較した。そして、比較水溶液のろ
過液の粘度が約１．５ｍＰａ・ｓ以下（粘度計の読み取
り精度の限界）であったのに対し、モデル水溶液のろ過
液の粘度がＰＥＯのみの濃度に相当する粘度であったこ
とから、モデル水溶液をろ過した場合、大部分のＣＭＣ
は微小ゲルの状態で懸濁しているために膜を透過せず、
ＰＥＯは分子状態で溶解しているために膜を素通りする
ものと判断した。

【０１２５】上述の膜ろ過システムを用いてモデル水溶
液をろ過処理した場合、ろ過流量が一定値に達するまで
に要する時間は概ね３時間であった。以下の実験例にお
いて、ろ過流量にはこの定常値を用いている。

【０１２６】実験例１上述の膜ろ過システムにおいてろ過膜モジュールＢを用
い、空気泡供給装置５００からの曝気流量を１．５Ｌ／
分（１５Ｌ／ｍ²／分相当）に設定してモデル水溶液の
ろ過を実施した。そして、モデル水溶液の液面ｌからの
ろ過膜モジュールＢの露出量ΔＬとろ過流量との関係を
調べた。結果を図２２に示す。図２２において、ろ過流
量は、ろ過膜モジュールＢの露出量ΔＬが０の場合に対
する相対値で表した。

【０１２７】図２２によると、ろ過膜モジュールＢの５
０％がモデル水溶液から露出しても、ろ過膜モジュール
Ｂの全体がモデル水溶液中に完全に浸漬されている場合
の約７５％のろ過流量が維持されていることがわかる。

【０１２８】実験例２実施例１において、ろ過膜モジュールＢをろ過膜モジュ
ールＣに変更し、また、空気泡供給装置５００からの曝
気流量を０．９Ｌ／分（１５Ｌ／ｍ²／分相当）に変更
した。そして、実施例１の場合と同様にして、モデル水
溶液の液面ｌからのろ過膜モジュールＣの露出量ΔＬと
ろ過流量との関係を調べた。結果を図２３に示す。

【０１２９】図２３によると、ろ過膜モジュールＣの５
０％がモデル水溶液から露出しても、ろ過膜モジュール
Ｃの全体がモデル水溶液中に完全に浸漬されている場合
の約６５％のろ過流量が維持されていることがわかる。
しかし、露出時のろ過流量は、ろ過膜モジュールＢを用
いた場合に比べると大きく低下している。この結果によ
ると、ろ過膜モジュール３００が露出している場合でも
ろ過流量が著しく低下しにくいようにするためには、管
状ろ過膜として、内径が１５ｍｍ以下のものを用いるの
が好ましいと考えられる。

【０１３０】実験例３ろ過膜モジュールＡを用いて実験例１、２と同様の実験
を行った。その結果、ろ過膜モジュールＡをモデル水溶
液から露出しながらろ過処理したときのろ過流量の低下
は、ろ過膜モジュールＢを用いた場合に比べて軽微なこ
とが判明した。一方、モデル水溶液にＰＥＯを追加して
モデル水溶液の粘度を高めると、ろ過膜モジュールＢ、
Ｃの場合とは異なり、モデル水溶液の粘度の増加ととも
に案内筒４００の下端から溢れ出る空気泡が多くなっ
た。本発明の膜ろ過装置で処理する被処理液として、粘
度がおよそ１０ｍＰａ・ｓを超えるものも普通に考えら
れるので、ろ過膜モジュール３００において使用できる
管状ろ過膜３１０の内径はおよそ２ｍｍ以上が好ましい
ものと考えられる。

【０１３１】

【発明の効果】本発明の浸漬型膜ろ過装置は、管状ろ過
膜を備えた上述のようなろ過膜モジュール、空気泡供給
装置および誘導装置を備えているため、浸漬型膜ろ過時
において、ろ過膜のろ過効率が低下しにくい。

【０１３２】また、本発明の浸漬型膜ろ過方法は、管状
ろ過膜を備えた上述のようなろ過膜モジュールを用い、
空気泡の供給により管状ろ過膜を上方向に通過する被処
理液を貯留槽の外部に排出しているので、ろ過膜のろ過
効率が低下しにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る浸漬型膜ろ過装置
が採用された浸漬型膜ろ過システムの概略図。

【図２】前記浸漬型膜ろ過装置に採用されたろ過膜モジ
ュールの縦断面図。

【図３】前記ろ過膜モジュールの図２のIII−III断面に
相当する図。

【図４】図３のＩＶ矢視図。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図。

【図６】前記ろ過膜モジュールに用いられる管状ろ過膜
の斜視図。

【図７】図６のＶII−ＶII断面端面図。

【図８】前記管状ろ過膜の製造工程を示す図。

【図９】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１０】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１１】前記浸漬型膜ろ過装置に採用された案内筒の
縦断面図。

【図１２】前記案内筒の、図１１のＸII−ＸII断面に相
当する図。

【図１３】前記浸漬型膜ろ過装置に採用された誘導装置
の縦断面図。

【図１４】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１５】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１６】前記膜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１７】前記他の形態のろ過膜モジュールの、図１６
のＸＶＩＩ―ＸＶＩＩ断面に相当する図。

【図１８】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１９】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２０】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７に相当する図。

【図２１】実験例で作成した実験用膜ろ過システムの概
略図。

【図２２】実験例１で用いたろ過膜モジュールについ
て、モデル水溶液からの露出量とろ過流量との関係を調
べた結果を示すグラフ。

【図２３】実験例２で用いたろ過膜モジュールについ
て、モデル水溶液からの露出量とろ過流量との関係を調
べた結果を示すグラフ。

【符号の説明】

１２０ろ過処理槽２００浸漬型膜ろ過装置３００，９００ろ過膜モジュール３０１，９０１収納容器３０２，９０２管状ろ過膜群３０３，９０５排出口３１０管状ろ過膜５００空気泡供給装置７００誘導装置７１０筒状体７２１管状体７３０排出路

───────────────────────────────────────────────────── 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 HA28 HA93 JA04A JA07A JA10A JA31Z KA43 KC03 KE21P MA02 MA33 MC11 MC22 MC23 MC48X NA47 PA01 PB12 PB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貯留槽内に貯留された被処理液をろ過して
ろ過液を得るための浸漬型膜ろ過装置であって、内面に前記被処理液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ろ過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貯留
槽内に配置可能なろ過膜モジュールと、前記貯留槽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、前記ろ過膜モジュールの上部に配置された、前記ろ過膜
モジュールを通過する前記被処理液を前記貯留槽の外部
に誘導するための誘導装置とを備え、前記誘導装置は、軸方向に垂直な断面形状が前記収納容
器の軸方向に垂直な断面形状と実質的に同一に形成され
かつ上下方向に開口するよう前記収納容器の上部に配置
された筒状体と、前記筒状体内において上下方向に開口
するよう充填された管状体と、前記ろ過膜モジュールを
通過して前記筒状体の上部から溢れる前記被処理液を前
記貯留槽の外部に誘導するための誘導路とを備えてい
る、浸漬型膜ろ過装置。
【請求項２】前記排出口から前記収納容器内に前記ろ過
液を逆流させるための逆流装置をさらに備えている、請
求項１に記載の浸漬型膜ろ過装置。
【請求項３】前記管状ろ過膜の内径が２〜１５ｍｍであ
る、請求項１または２に記載の浸漬型膜ろ過装置。
【請求項４】貯留槽内に貯留された被処理液をろ過して
ろ過液を得るための浸漬型膜ろ過方法であって、内面に前記被処理液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ろ過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
たろ過膜モジュールを、前記管状ろ過膜が上下方向に開
口するよう前記貯留槽内に配置し、前記ろ過膜モジュー
ルの下方から前記ろ過膜モジュールに向けて空気泡を供
給する工程と、前記空気泡の供給により前記管状ろ過膜内を上方向に通
過する前記被処理液を、前記貯留槽の外部に誘導する工
程と、を含む浸漬型膜ろ過方法。
【請求項５】前記貯留槽の外部に誘導された前記被処理
液を、夾雑物の分離処理を施した後に前記貯留槽に還流
させる工程をさらに含む、請求項４に記載の浸漬型膜ろ
過方法。