JP2005152856A - 濾過モジュールおよびその洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 中空糸膜を束ねて原水を濾過する濾過モジュールにおいて、該中空糸膜に付着した付着物を確実に除去して洗浄することが可能な濾過モジュールを提供する。
【解決手段】 原水中に浸漬されて原水を濾過する濾過モジュールであって、多数の中空糸膜２が束ねられてモジュール本体４が構成されるとともに、このモジュール本体４内には多孔管６が挿通されていて、この多孔管６から洗浄水Ｃを噴出することによって中空糸膜２を洗浄する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中空糸膜によって原水の濾過を行う濾過モジュール、および該濾過モジュールの上記中空糸膜を洗浄する濾過モジュールの洗浄方法に関するものである。

この種の濾過モジュールとしては、例えば特許文献１〜３に、細孔を有する中心パイプの回りに多数の多孔質の中空糸膜が配列されたものが提案されている。そして、これら特許文献１〜３に記載の濾過モジュールにおいては、中空糸膜によって原水の濾過を行った後に上記中心パイプから空気を供給して中空糸膜を振動させることにより、膜面の付着物を剥離して除去し、中空糸膜を洗浄するようにしている。
特開昭６０−２０６４１５号公報 特開平５−９６１３６号公報 特開平７−１３６４６９号公報

しかしながら、このように中心パイプから空気を供給して中空糸膜を振動させるだけでは、例えば粘着性の高い付着物などはこれを確実に除去することは困難である。また、剥離した付着物は中空糸膜の束の間にあるため、中心パイプから供給された空気の気泡だけではこの束の外に付着物を押し出すことも困難であり、剥離した付着物がそのまま中空糸膜の束の間に取り残されるおそれもある。さらに、このような濾過モジュールを備えた濾過装置では、濾過モジュールを収容した濾過槽やケーシング内において該濾過モジュールの下方に散気手段を設け、原水中でエアスクラビングにより中空糸膜を洗浄することも行われているが、この場合、上記濾過モジュールを収容した濾過槽やケーシング内の原水がエアスクラビングによって剥離した付着物で懸濁されて、その懸濁水の中に濾過モジュールが漬かった状態をつくるだけであり、中空糸膜の束の内部には剥離した付着物を含んだ懸濁水が残されることとなる。

また、中心パイプから原水中に供給された空気は気泡となって直ぐに原水中を浮上してしまうので、パイプ横方向の中空糸膜に気泡を当てて振動させるのは困難であり、効率的な洗浄を行うことはできない。しかも、特に上記特許文献１〜３に記載の濾過モジュールでは、上記中空糸膜および中心パイプが縦方向に延びるように配設されていて、中心パイプから供給された空気の気泡は、縦方向に延びる中空糸膜に沿うように浮上するだけであるため、気泡により十分に中空糸膜を振動させることも困難であるとともに、かかる気泡が直接的に付着物に作用して該付着物を膜面から剥離させることにより除去する効果も十分に期待することはできない。また、たとえ振動によって付着物が一旦は膜面から振るい落とされても、これが他の中空糸膜に再付着してしまって十分な洗浄効果を得ることができないおそれもある。さらに、中空糸膜の本数が増して濾過モジュールの外径が大きくなると、多数の中空糸膜の中心にパイプが挿通されたモジュールを作製すること自体が困難になるという問題もある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように中空糸膜を束ねて原水を濾過する濾過モジュールにおいて、該中空糸膜に付着した付着物を確実に剥離して中空糸膜の束から除去することにより洗浄することが可能な濾過モジュールおよびその洗浄方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の濾過モジュールは、原水中に浸漬されて該原水を濾過する濾過モジュールであって、多数の中空糸膜が束ねられてモジュール本体が構成されるとともに、このモジュール本体内には多孔管が挿通されていて、この多孔管から洗浄水を噴出することによって上記中空糸膜を洗浄することを特徴とするものである。また、本発明の洗浄方法は、このような濾過モジュールにおける上記モジュール本体の中空糸膜を洗浄する濾過モジュールの洗浄方法であって、この濾過モジュールが上記原水中に浸漬された状態で上記中空糸膜の表面から付着物を剥離させ、次いで上記多孔管から洗浄水を噴出することにより、上記モジュール本体内の剥離した上記付着物を含んだ上記原水を、上記洗浄水によって該モジュール本体内から濯ぎ出すことを特徴とする。

従って、このように構成された濾過モジュールにおいては、多数の中空糸膜を束ねて構成されるモジュール本体内に挿通された多孔管から、液体である洗浄水が噴出されて中空糸膜に付着した付着物に当てられ、該中空糸膜が洗浄されるので、たとえ粘着性の高い付着物が中空糸膜の膜面に付着していても、洗浄水の噴流によって付着物を直接的かつ確実に剥離して除去することができる。さらに、こうして剥離した付着物は、この洗浄水の噴流によってモジュール本体の外に押し出されるように排出されるため、一旦剥離した付着物がモジュール本体内で中空糸膜に再付着することも防止することが可能となる。しかも、多孔管から噴出する洗浄水は原水と略同比重であるので、空気のみを供給する特許文献１〜３記載の濾過モジュールのように原水中で気泡が直ぐに浮上するだけとなることはなく、たとえ中空糸膜や多孔管が縦方向に延びていても、該多孔管を中心として横方向にも広範囲に洗浄効果を及ぼすことができ、効率的な洗浄を行うことができる。

また、特に本発明の洗浄方法によれば、濾過モジュールが原水中に浸漬された状態で、例えば濾過槽やケーシング内の濾過モジュール下方に備えられた散気手段によって中空糸膜の表面から付着物を剥離させた場合に、上述のように懸濁水の中に濾過モジュールが漬かった状態となってモジュール本体内の中空糸膜の束の間に付着物が残されたとしても、次に多孔管から洗浄水を噴出することにより、このモジュール本体内の剥離した付着物を含んだ原水（懸濁水）をモジュール本体内から濯ぎ出してモジュール本体の中空糸膜の束の外に排出し、すなわちモジュール本体内の懸濁水を洗浄水に置換することができる。従って、こうしてモジュール本体内が清澄な洗浄水によって置換されると、剥離した付着物は排出されて除去される。

ここで、上述のようにモジュール本体全体の中空糸膜の本数が増加することによりその外径が大きくなり、内部に多孔管を挿通してモジュール本体を一体に作製するのが困難となるような場合には、上記モジュール本体を、多数の中空糸膜を束ねてなる複数の膜エレメントによって構成し、上記多孔管は、隣接する膜エレメントの間に挟まれるようにして該モジュール本体内に挿通されるようにすることにより、モジュール本体全体としては必要な本数の中空糸膜を確保しつつも、個々の膜エレメントは外径を小さく抑えることができ、しかも多孔管はこのような膜エレメントに挟み込むことでモジュール本体内に挿通された状態となるため、該モジュール本体の作製を容易とすることが可能となる。また、この場合には、上記膜エレメントを、上記中空糸膜が延びる方向に直交する断面が略方形状となるようにして、上記モジュール本体は、互いに隣接する該膜エレメント同士を、その上記断面がなす方形の辺の部分同士が密着するようにして構成し、これら互いに密着する上記膜エレメントの辺の部分に、上記多孔管が挿通される孔を画成する切欠部を形成することにより、これら隣接する膜エレメント同士の間隔を極力小さく抑えてモジュールをコンパクトに作製できるとともに、多孔管から噴出する洗浄水を漏らすことなく中空糸膜に作用させ、洗浄効果の向上を図ることができる

一方、上記多孔管から噴出される上記洗浄水自体は、例えばモジュール本体の中空糸膜によって濾過された清澄な濾過水等であってもよいが、多孔管に供給されるこのような洗浄水に空気を混入させたりして、噴出される洗浄水を気泡を含んだ気泡流とすることにより、該洗浄水の噴流による洗浄効果に加えて上記気泡によるエアスクラビング効果との相乗効果で、さらに確実な付着物の剥離、除去を図ることができる。また、この洗浄水には薬液が含まれていてもよい。さらに、上記モジュール本体は、その中空糸膜が特許文献１〜３に記載のように縦方向に延びるように配設されていてもよいが、この中空糸膜が横向きに延びるようにして原水中に浸漬されていてもよく、特にこの場合においては、上記多孔管を、かかるモジュール本体内にあって該モジュール本体の縦方向中央部よりも上側に挿通することにより、この縦方向全体に亙ってモジュール本体の効率的かつ均一な洗浄を図ることができる。

また、モジュール本体の大きさ等によっては、このモジュール本体内に、複数の多孔管を、隣接するもの同士の間隔が略等間隔となるように挿通することにより、一層確実かつ効率的な洗浄を促すことが可能となる。さらに、上記多孔管に形成される孔部の円周部においては、その少なくとも管外周側を面取り形状とすることにより、中空糸膜がこの多孔管に当たっても上記孔部の管外周側に開口した円周部で傷つけられて破損するような事態が生じるのを防ぐことができる。

図１〜図３は、本発明の濾過モジュールの第１の実施形態を示すものである。本実施形態の濾過モジュール１は、多数の細孔を有する公知の中空糸膜２…をそれぞれ延ばして多数束ね、その両端を一対の支持板３，３に接続して支持することにより、この中空糸膜２の束によって構成されたモジュール本体４を備えるものであり、これらの支持板３，３のの少なくとも一方には、各中空糸膜２の中空部に連通するヘッド部が備えられていて、このヘッド部が図示されない吸引ポンプ等の濾過水排出手段に接続されることにより、中空糸膜２によって濾過された濾過水Ｔが排出される。

なお、こうして支持板３，３間に支持された中空糸膜２…は、真っ直ぐ直線状に延びるように張り渡されていなくてもよく、例えば図１に示すように多少の弛みがもたされていてもよい。また、本実施形態では、モジュール本体４は、断面が方形で上記中空糸膜２の延びる方向（図１において左右方向）に長手方向を有して延びる四角柱状の外形をなすように形成され、上記支持板３は、このモジュール本体４外形の四角柱の断面がなす上記方形よりも一回り大きな方形の平板状とされている。しかしながら、断面形状は四角形に限定されるものではない。円形でも六角形でもよく限定されない。

そして、こうして構成されたモジュール本体４内には、上記中空糸膜２の細孔よりも大きな径を有する孔部５が多数形成された多孔管６が本実施形態では１本、この中空糸膜２の延びる方向に沿って挿通されており、この多孔管６の両端部は支持板３，３の中央部を貫通して該支持板３，３に支持されている。さらに、こうして支持板３，３を貫通した多孔管６の一端部（図１において右側の端部）は閉塞される一方、他端部（図１において左側の端部）には図示されない給水ポンプ等の洗浄水供給手段が接続されていて、この洗浄水供給手段から供給された洗浄水Ｃが多孔管６の上記孔部５から噴出させられて、モジュール本体４の中空糸膜２を洗浄するようにされている。

ここで、上記洗浄水供給手段によって多孔管６に供給される洗浄水Ｃは清水であればよく、例えば上記中空糸膜２によって濾過されて排出された濾過水Ｔを、洗浄の際にはこの洗浄水供給手段によって多孔管６に循環させて噴出させるようにしてもよい。また、このように多孔管６に供給される洗浄水Ｃに、例えばブロア等の空気供給源から供給した空気Ａを混入させたりして、噴出される洗浄水Ｃを該空気Ａの気泡を含んだ気泡流としてもよい。さらに、こうして空気Ａを混入するのに合わせて、あるいは空気Ａを混入せずとも、この多孔管６に供給される洗浄水Ｃに次亜塩素酸塩等の薬剤を添加したりするなどして、該洗浄水Ｃを薬液を含んだものとしてもよい。

また、本実施形態では、この多孔管６は円管状とされていて、モジュール本体４の上記長手方向（中空糸膜２の延びる方向）に直交する断面がなす上記方形の中心を通るモジュール本体中心線Ｏに沿って挿通されている。ただし、その断面は円形に限定するものではない。そして、この多孔管６には、その上記両端部を除く支持板３，３間に延びる部分の全長および全周に亙って上記孔部５が間隔をあけて形成されている。さらに、この孔部５は、その中心線が多孔管６の中心すなわち上記モジュール本体中心線Ｏに垂直となるように穿設されており、図３に示すようにその多孔管６の外周側（図３において上側）の開孔部周縁における円周部は、例えば上記中心線に沿った断面が図示のように多孔管６の外周面に滑らかに接する凸円弧等の曲線状とされて、この管外周側に向かうに従い漸次孔径が広がるように形成された面取り形状とされている。

このように構成された本実施形態の濾過モジュール１は、図４に示すように原水Ｗが導入される濾過槽７内に収容されて該原水Ｗ中に浸漬されることにより濾過装置を構成し、上述のようにモジュール本体４の上記中空糸膜２によってこの原水Ｗを濾過して上記濾過水Ｔを排出する。そこで、次にこの図４〜図７を用いて、上記実施形態の濾過モジュール１におけるモジュール本体４の上記中空糸膜２を洗浄する場合の、本発明の濾過モジュールの洗浄方法の一実施形態について説明する。

ここで、本実施形態の洗浄方法に係わる上記濾過装置では、濾過モジュール１は、そのモジュール本体４の上記中心線Ｏ（図示略）を水平にして濾過槽７内に収容され、すなわち上記中空糸膜２および多孔管６が横向きに延びるように原水Ｗ中に浸漬される。また、この濾過槽７内には、こうして原水Ｗ中に浸漬された濾過モジュール１の下方に、例えば多数の下向きに開口する空気孔を有して上記多孔管６と平行に延びる配管あるいは焼結管を複数本、水平に並列に並ぶように備えた散気手段８が配設されており、この散気手段８の上記配管あるいは焼結管は図示されないブロア等の空気供給源に接続されている。

このように構成された濾過装置において、上記濾過モジュール１は、上述のように図４に示した通り、そのモジュール本体４の中空糸膜２によって原水Ｗを濾過して、図示は略するが清澄な濾過水Ｔとして排出し、これに伴い中空糸膜２表面の膜面には原水Ｗ中に混濁していた汚泥等が付着物Ｒとして付着してゆく。そして、このような付着物Ｒによって濾過モジュール１における濾過抵抗が増大したりしたときには、本実施形態ではまず上記散気手段８により、上記空気供給源から空気Ａを供給して上記配管の空気孔あるいは焼結管の細かい気孔から気泡として噴出させ、その上方に位置する濾過モジュール１の上記中空糸膜２を、モジュール本体４の外側（下側）から上記気泡を当てて散気によるエアスクラビングにより洗浄し、図５に示すように付着物Ｒを剥離させる。

ただし、このままでは、多数の中空糸膜２を束ねて構成されたモジュール本体４内においては、図示のように剥離した付着物Ｒが該モジュール本体４内部に取り残されたままであり、すなわちモジュール本体４内外に関わらず上記散気手段８によって剥離した付着物Ｒが混濁する濾過槽７内の原水Ｗ中に濾過モジュール１が漬かった状態である。そこで、さらに本実施形態では、こうして濾過モジュール１が原水Ｗ中に浸漬された状態でその中空糸膜２の表面から付着物Ｒを剥離させた後に、モジュール本体４内に挿通された上記多孔管６から洗浄水Ｃを噴出することにより、このモジュール本体４内の剥離した付着物Ｒを含んだ原水Ｗを図６に示すように洗浄水Ｃによって濯ぎ出して該モジュール本体４内から排出し、このモジュール本体４内の中空糸膜２の間を清澄な洗浄水Ｃによって置換するようにして該中空糸膜２を洗浄する。

すなわち、この図６に短い矢線で示されるように多孔管６から洗浄水Ｃを噴出することにより、上記散気手段８では中空糸膜２表面から剥離しきれなかった付着物Ｒを剥離するとともに、かかる付着物Ｒや散気手段８による洗浄の際にモジュール本体４内に残された付着物Ｒを外部に押し出して除去する。そして、さらにこのモジュール本体４内部を洗浄水Ｃによって充密させて、該モジュール本体４内部にあった原水Ｗも付着物Ｒとともに外部に排出し、多数の中空糸膜２を束ねて構成されたモジュール本体４の内部の液体を原水Ｗから洗浄水Ｃに置き換えるのである。

従って、こうして洗浄水Ｃを噴出しながら、図６の右下側に示したように濾過槽７の底部から該濾過槽７内の原水Ｗを排出することにより、モジュール本体４の外部に排出された原水Ｗおよび付着物Ｒもともに排出されて、図７に示すように濾過モジュール１からは付着物Ｒが除去された状態となるので、濾過槽７内の付着物Ｒを含んだ原水Ｗの排出が終了した後に、新たな原水Ｗを濾過槽７内に導入して上記濾過モジュール１により濾過を再開することで、当初と変わらない状態で濾過を行うことができる。なお、原水Ｗの排出の際には、この図７に示すように濾過槽７内の原水Ｗの水位が濾過モジュール１を下回るまでは、多孔管６に洗浄水Ｃを供給し続けるのが望ましい。

しかして、上記構成の濾過モジュール１によれば、まず中空糸膜２によって構成されるモジュール本体４内に挿通された多孔管６から、空気ではなく液体の洗浄水Ｃが噴出させられ、空気による振動だけではなく洗浄水Ｃが中空糸膜２に直接当てられて付着物Ｒを剥離するので、中空糸膜２に付着した付着物Ｒがたとえ粘着性の高いものであったとしても、これを確実に中空糸膜２から剥離して除去することが可能となる。また、こうして中空糸膜２から剥離した付着物Ｒは、この洗浄水Ｃの噴流によって押し出されるようにしてモジュール本体４の外に排出されるため、一旦剥離して除去された付着物Ｒが例えば外側の中空糸膜２に再付着してモジュール本体４内に取り残されるようなこともなく、従って一層確実に濾過モジュール１の中空糸膜２を洗浄することが可能となる。

しかも、この多孔管６から噴出される洗浄水Ｃは、当該濾過モジュール１が浸漬される原水Ｗと略同比重であるため、例えば上記特許文献１〜３に記載の濾過モジュールにおいて中心パイプから供給される空気の気泡のように原水Ｗ中を直ぐに浮上してしまうことはない。従って、多孔管６を中心として横方向にも等方的かつ広範囲に洗浄水Ｃを行き渡らせることが可能となって、効率的な中空糸膜２の洗浄を図ることができる。

また、このような濾過モジュール１の中空糸膜２を洗浄する上記実施形態の洗浄方法によれば、濾過モジュール１が濾過槽７内の原水Ｗ中に浸漬された状態で、上記散気手段８等により中空糸膜２から付着物Ｒを剥離させた場合に、該散気手段８によって混濁した原水Ｗ中に濾過モジュール１が漬かったままとなって、モジュール本体４内の中空糸膜２の束の中にも付着物Ｒが懸濁した原水Ｗが取り残されてしまっても、多孔管６から噴出する洗浄水Ｃによってこのモジュール本体４内の原水Ｗを置換することにより、この清澄な洗浄水Ｃによってモジュール本体４を満たして、取り残された付着物Ｒごと原水Ｗをモジュール本体４内から確実に排除することが可能となる。そして、このように置換によってモジュール本体４の外部に排除された付着物Ｒおよび原水Ｗを、望ましくは洗浄水Ｃの供給を続けながら上述のように濾過槽７内の原水Ｗごと排出することにより、かかる付着物Ｒのモジュール本体４への再付着を防ぎつつ、濾過モジュール１の洗浄を図ることが可能となる。

また、上述のように多孔管６に供給される洗浄水Ｃに空気Ａを混入させるなどして、多孔管６から噴出される洗浄水Ｃを該空気Ａの気泡を含んだ気泡流とした場合には、気泡を含んだ洗浄水Ｃが付着物Ｒを直接洗い流す上述の洗浄効果に加えて、この気泡により中空糸膜２が振動させられて付着物Ｒが振るい落とされることによる効果や、気泡と洗浄水Ｃとの界面が付着物Ｒに当たることにより付着物Ｒが剥離させられる効果によっても付着物Ｒが除去されることとなり、一層効率的な洗浄を促すことが可能となる。しかも、上記濾過装置においては、濾過槽７内の本実施形態の濾過モジュール１の下方に空気Ａの気泡を噴出する散気手段８が備えられていて、濾過モジュール１は上述のようにモジュール本体４の外側（下側）からも気泡によるエアスクラビングにより洗浄可能であるので、さらに効率的で確実な洗浄を図ることができる。一方、洗浄水Ｃに薬液を含有させれば、洗浄による中空糸膜２からの付着物Ｒの剥離とともに該中空糸膜２の殺菌、消毒等も行うことができ、この中空糸膜２表面における微生物の繁殖等を防ぐことができる。

さらにまた、上記多孔管６に形成されて洗浄水Ｃや気泡を含んだ気泡流を噴出する孔部５は、その多孔管６外周側の開孔部周縁の円周部が面取り状に形成されて、外周側に向かうに従い孔径が漸次大きくなるようにされており、特に本実施形態ではこの円周部が多孔管６の外周面に滑らかに連なる断面凸曲線をなす曲面状とされていて、この孔部５の開孔部に鋭い角が形成されたりすることがない。このため、上述のように弛みがもたされた多孔管６周囲の中空糸膜２が、上記洗浄水Ｃの噴流や気泡流によって振れたりしてこの多孔管６の外周面に接触しても、孔部５の開孔部周縁によって傷つけられて破損したりすることはなく、洗浄後においても確実な原水Ｗの濾過を行うことが可能となる。また、こうして孔部５の開孔部が面取り形状とされることで噴出する洗浄水Ｃや気泡流を拡散させることもできるので、洗浄水Ｃや気泡を満遍なく中空糸膜２に当てて上述の洗浄効果の向上を図ることもできる。

また、本実施形態の濾過モジュール１は、そのモジュール本体４が中空糸膜２の延びる方向を横向きにして濾過槽７内に収容されて原水Ｗ中に浸漬されており、このモジュール本体４内に挿通された上記多孔管６の全長、全周に亙って上記孔部５が形成されているので、中空糸膜２をさらに満遍なく、しかもモジュール本体４の上記長手方向に亙って均一に洗浄することが可能である。加えて、多孔管６はモジュール本体４の上記中心線Ｏに沿って挿通されていて、上述のように洗浄水Ｃを多孔管６を中心に等方的かつ広範囲に行き渡らせることが可能であることにより、モジュール本体４全体を一層効率的に洗浄することができる。

なお、本実施形態ではこの多孔管６を、モジュール本体４がなす上記方形四角柱の中心線Ｏに沿うようにして１本だけ挿通するようにしているが、このモジュール本体４の大きさや形状等によっては、例えば図８に示す第１の実施形態の変形例の濾過モジュール１１のように複数本の多孔管６を、中空糸膜２の延びる方向と直交する横方向（図８における左右方向）に間隔をあけて並列に配設したり、あるいは図９および図１０または図１１に示す変形例の濾過モジュール１２，１３のようにこの横方向に加えて縦方向にも間隔をあけて配設したりしてもよい。これにより、モジュール本体４の寸法、形状に関わらずその隅々まで満遍なく洗浄水Ｃや気泡流を行き渡らせて一層確実かつ効率的な洗浄を図ることができる。なお、これら図８〜図１１に示す変形例や、後述する他の実施形態およびその変形例においても、上記第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を配して説明を省略する。

ただし、このように複数本の多孔管６…を配設する場合には、モジュール本体４を構成する多数の中空糸膜２…の均一な洗浄を図るため、隣接する多孔管６同士の間隔は略等間隔となるようにされるのが望ましい。例えば、図８に示す変形例では中心線Ｏに沿う多孔管６の上記横方向両側にも等間隔に２本の多孔管６が配設され、また図９および図１０に示す変形例ではモジュール本体４の断面がなす上記方形の対角線上に中心線Ｏから等間隔に４本の多孔管６が配設されて縦方向に隣接する多孔管６同士の間隔が略等間隔とされ、さらに図９および図１１に示す変形例では図１０の横方向に隣接する多孔管６同士の間にさらに多孔管６が配設されてこれら縦横に隣接する多孔管６同士の間隔がいずれも略等間隔となるように格子状の配置とされていて、図２に示した第１の実施形態も含めてモジュール本体４の上記断面内における多孔管６の配置が略均等となるようにされている。

一方、上記第１の実施形態や図８〜図１１に示したその変形例では、その濾過モジュール１，１１〜１３を備えた濾過装置において、上述の通り中空糸膜２が横向きに延びるようにモジュール本体４を横置きとして濾過槽７内に収容して原水Ｗ中に浸漬するようにされ、この状態で１本または複数本の多孔管６がモジュール本体４の断面において横方向および縦方向に均等に配置されるように、上記中心線Ｏと同じ高さすなわちモジュール本体４の縦方向中央部か、または中心線Ｏを挟んで縦方向の上下に等間隔に配設されているが、図１２および図１３または図１４に示す第２の実施形態またはその変形例の濾過モジュール１４，１５のように、横置きされたモジュール本体４内にあってその縦方向中央部よりも多孔管６を上側に挿通するようにしてもよい。ここで、図１２および図１３に示す第２の実施形態の濾過モジュール１４では１本の多孔管６が上記中心線Ｏの直上に配設されており、また図１２および図１４に示される変形例の濾過モジュール１５ではこの中心線Ｏ直上の多孔管６とその横方向両側にも等間隔に２本の多孔管６が配設されていて、すなわち多孔管６が中心線Ｏより上側のみに配設されている。

しかるに、こうして多孔管６がモジュール本体４の縦方向中央部よりも上側に配設されている場合、上述のように多孔管６からは等方的に洗浄水Ｃや気泡流が噴出されるため、この多孔管６よりも上側では洗浄効果の向上が図られる一方で、下側部分では逆に洗浄水Ｃや気泡流が行き渡らずに洗浄が不十分となる懸念が生じるが、このモジュール本体４の下側部分においてモジュール本体４内から排出された付着物Ｒは、濾過槽７からの原水Ｗの排出によってその水位が低下するのに伴いモジュール本体４から離れて原水Ｗとともに排出される。そして、濾過槽７の水位がモジュール本体４以下となった場合、多孔管６からの洗浄水Ｃが下方に流れ落ち、モジュール本体４内の付着物Ｒを洗い流す。

従って、このように多孔管６をモジュール本体４の縦方向中央部より上側に配設することにより、下側での洗浄が十分に行われることになる。さらに、排出された付着物Ｒの濾過槽７の水位低下による再付着のおそれがある上側部分で洗浄効果の向上が図られることにより、結果的にモジュール本体４の縦方向全体に亙って均一かつ確実な洗浄を促すことが可能となる。しかも、特に濾過槽７内の下方に上述のような散気手段８が備えられている場合には、このモジュール本体４下側の中空糸膜２を散気手段８から発生する気泡によるエアスクラビングによって洗浄することができるので、下側部分における洗浄不足を確実に防止してモジュール本体４の全体で一層均一な洗浄を図ることが可能となる。

ところで、このような濾過モジュールにおいてモジュール本体４を構成する中空糸膜２の本数が増加し、これに伴いモジュール本体４の外径（中空糸膜２が延びる方向に直交する断面の大きさ）も大きくなると、全ての中空糸膜２の両端を支持板３，３に接続したモジュール本体４の内部に多孔管６を挿通する構造では、その作製が困難となる。そこで、このようにモジュール本体４を構成する中空糸膜２の数が多くなってモジュール本体４の外径も大きくなる場合には、以下に説明する本発明の第３の実施形態およびその変形例のように、モジュール本体４を、中空糸膜２を束ねてなる複数の膜エレメントを、互いの上記中空糸膜２同士が並列に延びるように隣接させて構成し、上記多孔管６はこれら隣接する膜エレメントの間に挟まれるようにして該モジュール本体４内に挿通されるようにすればよい。

ここで、図１５〜図１８に示す第３の実施形態の濾過モジュール１６では、個々の膜エレメント４Ａには図１７および図１８に示すように多孔管６が挿通されておらず、多数の中空糸膜２をそれぞれ延ばして束ねたその両端を一対の支持板３，３に接続して支持しただけのものであり、これらの支持板３，３の内部には図１８に示すように中空糸膜２の中空部に連通するヘッド部３Ａが形成されていて、このヘッド部３Ａが吸引ポンプ等の濾過水排出手段に接続されることにより、中空糸膜２によって濾過された濾過水Ｔが排出される。なお、図１６〜図１８において符号３Ｂで示すのは、支持板３の中空糸膜２に接続された側と反対側の端面から突出し、上記ヘッド部３Ａに連通して上記濾過水排出手段に接続される排出管部である。

このように構成された膜エレメント４Ａは、上記中空糸膜２の延びる方向に直交する断面が支持板３，３からその間の中空糸膜２の束の部分に渡って略方形（特に、本実施形態では略正方形）とされ、すなわち図１７および図１５に簡略化して示すように中空糸膜２の延びる方向（図１５および図１７において左手前から右奥に延びる方向）に長手方向を有する略四角柱状（略正四角柱）の外形をなすようにされている。ただし、この第３の実施形態では、こうして略四角柱状とされた膜エレメント４Ａの断面がなす上記正方形の２つの辺が交差する１つの角部に、円管状の多孔管６の外半径よりも僅かに大きな半径の１／４凹円弧状断面をなす上記切欠部４Ｂが当該膜エレメント４Ａの全長に亙って形成されている。

そして、この第３の実施形態の濾過モジュール１６では、同形同大のこのような膜エレメント４Ａが縦横に２つずつの合計４つ、それぞれの切欠部４Ｂをモジュール本体４の縦横方向の内側すなわち中央部に向けて一致させて１つの円孔が形成されるようにし、かつ縦横に隣接するもの同士で上記２つの辺の１つずつが互いに密着するようにして、格子状に並ぶように配設されることによりモジュール本体４が構成されている。さらに、こうしてモジュール本体４の中央部に形成された上記円孔に多孔管６が挿通されている。従って、この第３の実施形態の濾過モジュール１６ではモジュール本体４の縦横の中央に１本の多孔管６が挿通されることとなる。

また、図１９〜図２１に示す第３の実施形態の変形例の濾過モジュール１７では、図２１に示す膜エレメント４Ｃによってモジュール本体４が構成されており、この膜エレメント４Ｃでは、第３の実施形態の上記膜エレメント４Ａの断面がなす正方形の切欠部４Ｂが形成された角部に上記２つの辺の一方を介して隣接する他の角部にも切欠部４Ｂが形成され、すなわち上記正方形の２つの平行な辺と他の１つの辺とが交差する２つの角部の部分に上述のような１／４凹円弧状断面の切欠部４Ｂが形成されている。

そして、この変形例の濾過モジュール１７においては図２０および図１９に簡略化して示すように、縦２つ横３つの合計６つの同形同大の上記膜エレメント４Ｃが、縦方向に隣接するもの同士で２つの切欠部４Ｂの間の上記他の１つの辺の部分を密着させるとともに、横方向に隣接するもの同士では上記２つの平行な辺の部分の一方ずつを密着させて格子状に配列されることによりモジュール本体４が構成され、こうして構成されたモジュール本体４内部の、互いに密着した上記辺の部分が交差する位置に上記切欠部４Ｂによって形成される円孔に、多孔管６が挿通されている。従って、この変形例では図示のようにそのモジュール本体４の縦方向中央で、横方向には該モジュール本体４を３等分する位置にそれぞれに２本の多孔管６が挿通されることとなる。

さらに、図２２〜図２４に示す第３の実施形態の他の変形例の膜モジュール１８では、図２４に示すように略四角柱状（略正四角柱状）をなす膜エレメント４Ｄの断面がなす正方形の各辺が交差する４つの角部全てに１／４凹円弧状断面の切欠部４Ｂが形成されている。そして、この他の変形例の濾過モジュール１８においては図２３および図２２に簡略化して示すように縦横３つずつの合計９つのやはり同形同大の膜エレメント４Ｄが、縦横に隣接するもの同士で上記正方形の１辺ずつを密着させて格子状に配列されることによりモジュール本体４が構成され、こうして構成されたモジュール本体４内部の、やはり互いに密着した上記辺の部分が交差する位置に上記切欠部４Ｂによって形成される円孔に、多孔管６が挿通されている。従って、この濾過モジュール１８では、モジュール本体４の縦横方向において該モジュール本体４をそれぞれ３等分する位置に合計４本の多孔管６が挿通されることとなる。

従って、このように構成された第３の実施形態およびその変形例の濾過モジュール１６〜１８によれば、モジュール本体４全体として中空糸膜２の数が増加してその外径が大きくならざるを得ないような場合でも、該モジュール本体４を構成する個々の膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄは小さくすることができ、多数の中空糸膜２を束ねたモジュール本体４内に多孔管６を確実に挿通しつつも、その作製を容易にすることができる。また、このようにモジュール本体４を複数の膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄによって構成することにより、中空糸膜２の一部に万一破損等が生じた場合でも、破損した中空糸膜２が含まれる膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄのみを取り出して該中空糸膜２を交換したり、あるいは膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄごと交換したりすればよく、その間も他の膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄでは濾過作業を継続することができるので、かかる中空糸膜２の破損によって濾過装置全体で作業が中断されてしまうのを防いで、より効率的な濾過を図ることが可能となる。

さらに、これら第３の実施形態およびその変形例の濾過モジュール１６〜１８においては、モジュール本体４を構成する膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄが、その断面がなす方形（正方形）の辺の部分同士を密着させて隣接させられるとともに、この辺の部分（角部）に形成された切欠部４Ｂによって形成される円孔に多孔管６が挿通されているので、隣接する膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄ同士の間に間隔を開けることなく多孔管６をモジュール本体４の内部に挿通することができ、多孔管６から噴出される洗浄水Ｃや気泡流がこのような間隔部分からショートパスしてしまうような事態を防いで、より効率的な洗浄を図ることが可能となる。また、こうして上記辺の部分同士が密着させられてモジュール本体４が構成されることにより、上述のように間隔が開けられている場合よりもモジュール本体４全体としての単位断面積当たりの平均の中空糸膜２の数を増やすことができるので、モジュール本体４のコンパクト化を図ることも可能となる。

なお、これら第３の実施形態およびその変形例の濾過モジュール１６〜１８では、膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄは切欠部４Ｂを除いて断面略正方形状の四角柱（正四角柱）とされているが、その中空糸膜２が延びる方向に直交する断面を長方形として、それぞれ同形同大の膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄを、その切欠部４Ｂによって多孔管６が挿通される円孔が形成されるように、上記長方形の長短辺を平行にして格子状に配列することによりモジュール本体４を構成するようにしてもよい。また、これらの膜エレメント４Ａ，４Ｃ，４Ｄでは、その断面がなす方形（正方形）の角部に１／４凹円弧状の切欠部４Ｂを形成しているが、例えば隣接する角部同士の間の辺の部分に断面凹半円状の切欠部を形成して、この辺の部分を密着させて膜エレメント同士を密着させることにより多孔管６が挿通される円孔が形成されるようにしてもよく、さらにこうして切欠部が辺の部分に形成されたものと上記角部に形成されたものとを組み合わせ、膜エレメントを千鳥状に配列してモジュール本体４を構成するようにしてもよい。

さらにまた、第３の実施形態の濾過モジュール１６では図１５および図１６に示したように膜エレメント４Ａのみにより、また変形例の濾過モジュール１７では図２０に示したように膜エレメント４Ｃのみにより、さらに他の変形例の濾過モジュール１８では図２３に示したように膜エレメント４Ｄのみにより、それぞれそのモジュール本体４が構成されているが、例えば膜エレメント４Ｃ，４Ｄによって濾過モジュール１６のような縦横２つずつの膜エレメントのモジュール本体４を構成することや、膜エレメント４Ｄによって濾過モジュール１７のような縦２つ横３つずつの膜エレメントのモジュール本体４を構成することも可能である。また、図１９に括弧書きで示すように変形例の濾過モジュール１７においてモジュール本体４外周の縦横両端の４つの膜エレメント４Ｃに代えて切欠部４Ｂが１つの上記膜エレメント４Ａを用いたり、あるいは図２２に括弧書きで示すように変形例の濾過モジュール１８においてモジュール本体４外周の縦横両端の４つの膜エレメント４Ｄに代えて上記膜エレメント４Ａを用いるのに加え、残りのモジュール本体４外周の膜エレメント４Ｄに代えて上記膜エレメント４Ｃを用いたりすることにより、モジュール本体４全体としては、その外周に切欠部４Ｂが露出することのない四角柱状に形成されるようにしてもよい。

次に、図２５および図２６は本発明の第４の実施形態の濾過モジュール１９を示すものであり、また図２７および図２８はこの第４の実施形態の変形例の濾過モジュール２０を示すものであって、いずれもそのモジュール本体４を構成する中空糸膜２が縦方向に延びるようにモジュール本体中心線Ｏが上下方向に向けられた場合を示すものである。ここで、図２５および図２６に示す濾過モジュール１９では多孔管６が上記中心線Ｏに沿って１本だけモジュール本体４に縦方向に挿通されており、また図２７および図２８に示す濾過モジュール２０ではこの中心線Ｏに沿った多孔管６の他に、その周囲に複数本（図では３本）の多孔管が中心線Ｏ回りの周方向に等間隔に、かつ中心線Ｏに沿った多孔管６との間隔も等間隔となるように配設されている。

なお、これら第４の実施形態およびその変形例では、モジュール本体４が上記中心線Ｏを中心とした外形略円柱状をなすように中空糸膜２が束ねられて形成されており、これに合わせて支持板３，３も、モジュール本体４外形の中心線Ｏに直交する断面がなす円よりも一回り大きな円板状とされて中空糸膜２の両端および多孔管６の両端部を支持している。また、このようなモジュール本体４の形状に合わせて、濾過槽７も当該濾過モジュール１９，２０を収容可能な有底円筒状とされている。なお、このような有底筒状の濾過槽に代えて、この筒の上部も蓋により閉塞したり、あるいは上側の支持板３の外径を大きくして蓋として筒の上部を閉塞したりするようにしたケーシングに原水Ｗを導入して中空糸膜２を浸漬するようにしてもよい。さらに、図示は略するが濾過槽７内の濾過モジュール１９，２０より下方に、上述のような散気手段を設けてもよい。

従って、このような濾過モジュール１９，２０においても、上記第１〜第３の実施形態およびその変形例の濾過モジュール１，１１〜１８と同様の効果を得ることができる。特に、これらの濾過モジュール１９，２０と同様に中空糸膜が縦方向に延びるようにされて、ただし中心パイプから空気だけを供給するようにした特許文献１〜３に記載の濾過モジュールに対しては、気泡流の場合も含めた多孔管６から噴出される洗浄水Ｃが、気泡のみが噴出される場合のように直ぐに浮上することなく、多孔管６に対して垂直に、すなわち横方向に向けて、該多孔管６の周囲に等方的かつ広範囲に行き渡るので、付着物を確実に中空糸膜２から剥離してモジュール本体４の外に押し出すことができるとともに、モジュール本体４内部を洗浄水Ｃによって濯ぎ流して原水Ｗを効率的に置換することができるので、かかる付着物が中空糸膜２の束の内部に取り残されるおそれもより少ないという利点も得られる。

なお、このような外形略円柱状をなすモジュール本体４を有する濾過モジュール１９，２０を、上記第１〜第３の実施形態のようにその中空糸膜２が延びる方向が横向きとなるように横置きにして、該第１の実施形態に係わる濾過装置のような濾過槽７に収容し、原水Ｗ中に浸漬するようにしてもよい。また、これとは反対に、第１〜第３の実施形態およびその変形例のような四角柱状をなす濾過モジュール１，１１〜１８を第４の実施形態のようにその中空糸膜２が縦方向に延びるように縦置きにして原水Ｗ中に浸漬されるようにしてもよい。さらには、これら第４の実施形態およびその変形例のような外形略円柱状をなすモジュール本体４を有する濾過モジュール１９，２０についても、中空糸膜２の数が増えて外径が大きくなる場合には、そのモジュール本体４を複数の膜エレメントによって構成するようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態の濾過モジュール１を示す縦断面図である。 第１の実施形態を支持板３側から見た側面図である。 第１の実施形態の孔部５の拡大断面図である。 第１の実施形態の濾過モジュール１における本発明の洗浄方法の一実施形態において、原水Ｗの濾過を行った状態を示す図である。 第１の実施形態の濾過モジュール１における本発明の洗浄方法の一実施形態において、散気手段８によるエアスクラビングを行った状態を示す図である。 第１の実施形態の濾過モジュール１における本発明の洗浄方法の一実施形態において、多孔管６から洗浄水Ｃを噴出してモジュール本体４内部を置換した状態を示す図である。 第１の実施形態の濾過モジュール１における本発明の洗浄方法の一実施形態において、原水Ｗを排出している状態を示す図である。 第１の実施形態の変形例の濾過モジュール１１を支持板３側から見た側面図である。 第１の実施形態の変形例の濾過モジュール１２，１３を示す縦断面図である。 変形例の濾過モジュール１２を支持板３側から見た側面図である。 変形例の濾過モジュール１３を支持板３側から見た側面図である。 本発明の第２の実施形態の濾過モジュール１４およびその変形例の濾過モジュール１５を示す縦断面図である。 第２の実施形態を支持板３側から見た側面図である。 変形例の濾過モジュール１５を支持板３側から見た側面図である。 本発明の第３の実施形態の濾過モジュール１６を示す一部簡略化した斜視図である。 第３の実施形態を支持板３側から見た側面図である。 第３の実施形態における膜エレメント４Ａを示す斜視図である。 第３の実施形態における膜エレメント４Ａの一端部の縦断面図である。 本発明の第３の実施形態の変形例の濾過モジュール１７を示す一部簡略化した斜視図である。 変形例の濾過モジュール１７を支持板３側から見た側面図である。 変形例の濾過モジュール１７における膜エレメント４Ｃを示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態の他の変形例の濾過モジュール１８を示す一部簡略化した斜視図である。 他の変形例の濾過モジュール１８を支持板３側から見た側面図である。 他の変形例の濾過モジュール１８における膜エレメント４Ｄを示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態の濾過モジュール１９を示す縦断面図である。 第４の実施形態を支持板３側から見た平面図である。 第４の実施形態の変形例の濾過モジュール２０を示す縦断面図である。 変形例の濾過モジュール２０を支持板３側から見た平面図である。

符号の説明

１，１１〜２０ 濾過モジュール
２ 中空糸膜
３ 支持板
４ モジュール本体
４Ａ，４Ｃ，４Ｄ 膜エレメント
４Ｂ 切欠部
５ 孔部
６ 多孔管
７ 濾過槽
８ 散気手段
Ｏ モジュール本体４の中心線
Ｗ 原水
Ｔ 濾過水
Ｃ 洗浄水
Ａ 空気
Ｒ 付着物

Claims (9)

1. 原水中に浸漬されて該原水を濾過する濾過モジュールであって、多数の中空糸膜が束ねられてモジュール本体が構成されるとともに、このモジュール本体内には多孔管が挿通されていて、この多孔管から洗浄水を噴出することによって上記中空糸膜を洗浄することを特徴とする濾過モジュール。
2. 上記モジュール本体が、多数の中空糸膜を束ねてなる複数の膜エレメントによって構成されており、上記多孔管が、隣接する膜エレメントの間に挟まれるようにして該モジュール本体内に挿通されていることを特徴とする請求項１に記載の濾過モジュール。
3. 上記膜エレメントは、上記中空糸膜が延びる方向に直交する断面が略方形状とされていて、上記モジュール本体は、互いに隣接する該膜エレメント同士が、その上記断面がなす方形の辺の部分同士を密着させて構成されており、これら互いに密着する上記膜エレメントの辺の部分には、上記多孔管が挿通される孔を画成する切欠部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の濾過モジュール。
4. 上記多孔管から噴出される上記洗浄水が、気泡を含んだ気泡流であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の濾過モジュール。
5. 上記多孔管から噴出される上記洗浄水に、薬液が含まれていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の濾過モジュール。
6. 上記モジュール本体は、上記中空糸膜が横向きに延びるようにして上記原水中に浸漬されるとともに、上記多孔管は、上記モジュール本体内にあって該モジュール本体の縦方向中央部よりも上側に挿通されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の濾過モジュール。
7. 上記モジュール本体内に、複数の上記多孔管が、隣接するもの同士の間隔を略等間隔となるように挿通されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の濾過モジュール。
8. 上記多孔管に形成される孔部の円周部は、その少なくとも管外周側が面取り形状とされていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の濾過モジュール。
9. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の濾過モジュールにおける上記モジュール本体の上記中空糸膜を洗浄する濾過モジュールの洗浄方法であって、この濾過モジュールが上記原水中に浸漬された状態で上記中空糸膜の表面から付着物を剥離させ、次いで上記多孔管から洗浄水を噴出することにより、上記モジュール本体内の剥離した上記付着物を含んだ上記原水を、上記洗浄水によって該モジュール本体内から濯ぎ出すことを特徴とする濾過モジュールの洗浄方法。
   

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