JP2011036808A - 濾過ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ低コストに濾過水槽内の水位を所定以上に維持することが可能な濾過ユニットを提供する
【解決手段】原水Ｗを濾過処理する濾過ユニット１０において、膜モジュール２３を収容した濾過水槽２０と、原水Ｗが導入されて該原水Ｗを保持するリザーブタンク３０と、該リザーブタンク３０内を原水Ｗを貯水する貯留部３３と原水Ｗを排水する排水口３０ｄが配された排出部３４とに区画するとともに、上端部３２ｃが膜モジュール２３よりも上方に位置して、原水Ｗが越流可能とされた越流壁３２と、貯留部３３と濾過水槽２０内の下部とを連通状態に接続する膜濾過原水送水管４０と、該膜濾過原水送水管４０に配されて、貯留部３３から濾過水槽２０内への原水Ｗの流通のみを許容する逆止弁５０と、原水の流通を停止させる止水弁５１とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空糸膜により原水を濾過する膜モジュールと、該膜モジュールが収容されるとともに原水が導入される濾過水槽とを備える濾過ユニットに関するものである。

このような濾過ユニットとして、上方が開口した外形直方体状の箱枠型の濾過水槽内に、多数の中空糸膜を束ねた膜モジュールを、その両端を濾過水槽の長手方向に対向する一対の端板に取り付けることにより中空糸膜がこの長手方向に渡されるようにして収容したものが、例えば非特許文献１に提案されている。

濾過ユニットの一例を図１３に示す。この濾過ユニット１は、水平方向に渡された複数本の中空糸膜３が端部で束ねられて一対のヘッダ４に固定された膜モジュール２と、該膜モジュール２を収容するとともに濾過対象となる原水Ｗ１が導入された濾過水槽５とを備えている。

また、ヘッダ４には、中空糸膜３によって原水Ｗ１から濾過された濾過水Ｗ２を吸引して濾過水槽５外部に排出する濾過水管６が接続されており、該濾過水管６の下流側には濾過ポンプ７が設けられている。

さらに、濾過水槽５には、貯水槽、貯水池あるいは河川等の貯水源内に保持された原水Ｗ１を導入するための給水管８が接続されており、該給水管８の上流側には例えば給水ポンプ９が設けられている。

この濾過ユニット１においては、中空糸膜３の内部とヘッダ４内部及び濾過水管６はそれぞれ連通状態とされており、原水Ｗ１の濾過を行う際には、濾過ポンプ７が濾過水管６内の濾過水Ｗ２を吸引することで中空糸膜３による原水Ｗ１の濾過を促し、効率的な濾過を行うことができるようになっている。

鹿島田、中山、笹川、松田「浸漬膜を用いた大容量膜濾過システムの開発（Ｉ）」、第５５回全国水道研究発表会講演集、社団法人日本水道協会、平成１６年５月１０日、ｐ．１８２−１８３

ところで、上記のような従来の濾過ユニット１においては、中空糸膜３による濾過を効率的に行なうために、濾過水槽５内の水位を常に膜モジュール２より上方に維持する必要がある。よって、濾過により濾過水槽５の外部に排出される原水Ｗ１の水量に応じて同等の水量の原水Ｗ１を濾過水槽５内に供給すべく給水ポンプ９による原水Ｗ１の供給量を調整する必要があった。

この点、原水Ｗ１の濾過を促す濾過ポンプ７の出力に応じて給水ポンプ９による供給量を設定すれば足りるとも考えられる。しかしながら、長期の濾過の過程において濾過水量と同じ水量を供給するにはフィードバック制御が必要となる。また、逆流洗浄を行う場合、濾過が中断するので給水ポンプ９をそれに合わせて停止しなければならない。これにより、給水ポンプ９による原水Ｗ１の供給量を可変とする必要がある。
したがって、濾過水槽５内の水位を維持するには、給水ポンプ９に原水Ｗ１の供給量を制御する制御装置を別途設ける必要があり、製造コストが上昇する他、メンテナンスに時間と手間がかかってしまっていた。

この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、容易かつ低コストに濾過水槽内の水位を所定以上に維持することが可能な濾過ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る濾過ユニットは、原水を濾過処理する濾過ユニットであって、膜モジュールを収容した濾過水槽と、原水が導入されて該原水を保持するリザーブタンクと、該リザーブタンク内を前記原水を貯水する貯留部と排水口が配された排出部とに区画するとともに、上端が前記膜モジュールよりも上方に位置して、前記原水が越流可能とされた越流壁と、前記貯留部と前記濾過水槽内の下部とを連通状態に接続する膜濾過原水送水管と、該膜濾過原水送水管に配されて、前記貯留部から前記濾過水槽内への前記原水の流通のみを許容する逆止弁と、前記原水の流通を停止させる止水弁とが設けられたことを特徴としている。

このような特徴の濾過ユニットによれば、膜濾過原水送水管を介してリザーブタンクの貯留部と濾過水槽内とが連通状態とされており、また、膜濾過原水送水管の逆止弁は貯留部から濾過水槽内への原水の流通を許容するため、リザーブタンク及び濾過水槽の水量が０の状態からリザーブタンクに原水を供給し始めると、原水は濾過水槽内にも流れ込み、リザーブタンクの貯留部の水位と濾過水槽内の水位が互いに等しくして上昇していく。
また、リザーブタンクの貯留部内にて原水が満水状態となると、該原水は越流壁を越流し貯留部内から排出部内へと流出し始める。これにより、貯留部内の水位は越流壁の高さにて一定となり、これに伴って濾過水槽内の原水の水位も越流壁の高さで一定となる。また、この状態においては、越流壁の上端が膜モジュールよりも上方に位置しているため、膜モジュール全体が原水に浸漬される。

ここで、膜モジュールによる濾過が行なわれると濾過水槽から原水が濾過水として排出されるが、濾過水槽内に原水が供給されなければ、該濾過水槽内の水位が低下してしまい膜モジュールが原水外に露呈し効率的な濾過を行うことができない。この点、本発明の濾過ユニットにおいては、リザーブタンクの貯留部に供給される原水の水量うち、濾過水槽内から濾過により排出される原水の水量の分だけが膜濾過原水送水管を介して濾過水槽内に流入して、リザーブタンクの貯留部と濾過水槽内の水位が一定に維持される。また、貯留部に供給される過剰な原水は、越流壁を越流して排出部へと流出し、排出口から貯水源に帰還させられる。これによって、濾過水槽内の水位を濾過量にかかわらず常に一定とすることができ、膜モジュール全体を原水に浸漬された状態に維持することができる。

また、上記濾過ユニットにおいては、原水を濾過するときと逆の方向に処理した濾過水を膜モジュールに供給して、この流れにより膜モジュールの外面に付着あるいは内孔に目詰まりした懸濁物を原水側に追い出して除去する、いわゆる逆洗によって膜モジュールの洗浄が行なわれる。ここで、逆洗時には濾過水槽内の水位が上昇するため、何ら処置を施さなければ、懸濁物を多量に含む原水が膜濾過原水送水管を介してリザーブタンクに流れ込み、該リザーブタンク内の原水が汚染されてしまう。更には、逆洗水が越流壁を越えることになり、オーバーフローしている原水の下流を汚染することになる。この点、本発明の濾過ユニットにおいては、濾過水槽と貯留部とを連通する膜濾過原水送水管に逆止弁が設けられているため、濾過水槽内の原水側に追い出された懸濁物が貯留部内に侵入してしまうことはなく、リザーブタンク内の原水の汚染を回避することができる。

また、本発明に係る濾過ユニットは、前記濾過水槽における前記膜モジュールの上方かつ前記越流壁上端の下方に配された上部排水弁と、前記濾過水槽の下部に配されて下部排水弁とが設けられたことを特徴としている。上記上部排水弁と下部排水弁とからは、濾過水内の原水を外部に排出することが可能である。

逆洗を繰り返し行なうと回数を重ねるに連れて濾過水槽内の原水の懸濁物が増加するが、その際には下部排水弁を開放することで排水を行なう。同時に、膜濾過原水送水管の止水弁を閉鎖してリザーブタンクからの原水の流入を停止し、濾過水槽内の濁質を含んだ原水を全排出する。
以上は下部排水弁を用いた排水であるが、上部排水弁を用いた排水も行なわれる。上部排水弁を開放することにより前記濾過水槽内の原水が排出されると、リザーブタンクの原水が水頭差によって膜濾過原水送水管を通り濾過水槽の下部に導入される。導入された原水は濾過水槽内を上昇して移動し、濁質を含んだ原水を押し出して上部排水弁から排水される。同時に曝気装置によるエアスクラビングを行なうことで、膜モジュールを揺動させ気泡上昇流とともに中空糸膜の束の中に溜まっていた濁質を効率的に排出することができる。

また、本発明に係る濾過ユニットにおいては、前記濾過水槽が複数設けられ、これら各濾過水槽が前記膜濾過原水送水管を介して一の前記リザーブタンクの貯留部に接続されていることを特徴としたものも可能である。

このような特徴の濾過ユニットによれば、一のリザーブタンクでもって複数の濾過水槽の水位を一定に維持することができるため、各濾過水槽の水位を効率的に調節することが可能となる。また、各濾過水槽とリザーブタンクとを連通する膜濾過原水送水管のそれぞれに逆止弁が設けられているため、例えば複数の濾過水槽のうち一の濾過水槽を逆洗した場合に、該濾過水槽内の原水に追い出された懸濁物がリザーブタンク内に逆流してしまうことはない。したがって、リザーブタンク内の原水が汚染させることはないため、該リザーブタンクから原水が供給される他の濾過水槽の濾過水槽内が懸濁物により汚染されるのを回避することができる。

そして、本発明に係る濾過ユニットは、前記リザーブタンクの前記貯留部に、一定の流量で原水を供給する原水供給手段が設けられたことを特徴としている。
上記のように、濾過水槽内の水位は貯留部内の越流壁の高さにて一定とされるため、制御手段を有さない原水供給手段を用いて一定量の原水を供給する場合であっても、膜モジュールによる濾過量の如何にかかわらず、濾過水槽内の水位を一定に維持することができる。

本発明の濾過ユニットによれば、濾過水槽内の水位がリザーブタンクの貯留部内の水位、即ち、越流壁の高さに維持されるため、容易かつ低コストに濾過水槽内の水位を所定以上に維持することができる。

実施形態の濾過ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 濾過運転時における濾過ユニットの縦断面図である。 逆洗運転時における濾過ユニットの縦断面図である。 逆洗運転後に濾過運転を再開した際における濾過ユニットの縦断面図である。 下部排水弁より排水する際における濾過ユニットの縦断面図である。 下部排水弁よる排水が完了した際における濾過ユニットの縦断面図である。 上部排水弁より排水する際における濾過ユニットの縦断面図である。 一のリザーブタンクに対して一の濾過水槽を備えた濾過ユニットの斜視図である。 一のリザーブタンクに対して一の濾過水槽を備えた濾過ユニットの斜視図である。 一のリザーブタンクに対して複数の濾過水槽を備えた濾過ユニットの斜視図である。 一のリザーブタンクに対して複数の濾過水槽を備えた濾過ユニットの斜視図である。 濾過システムの概略構成を示す平面図である。 従来の濾過ユニットの概略構成を示す側断面図である。

以下、本発明の実施形態の濾過ユニット１０について図面を参照して詳細に説明する。なお、水槽の形状は方形としているが一例であり、また、配管接続も一例であり、限定されるものではない。
濾過ユニット１０は、例えば河川や湖沼などから取水して粗大物や沈降物が除去された後に貯水槽あるいは貯水池等に貯留された原水Ｗを濾過するために使用される。

濾過ユニット１０は、図１に示すように、濾過水槽２０と、リザーブタンク３０と、膜濾過原水送水管４０と、該膜濾過原水送水管４０に配された逆止弁５０及び止水弁５１とを備えている。

濾過水槽２０は、原水Ｗに濾過処理を施すものであって、濾過対象となる原水Ｗが内部に導入される水槽本体２２と、該水槽本体２２内に収容されて原水Ｗを濾過水へと濾過する膜モジュール２３とを備えている。

水槽本体２２は、ステンレス等の耐蝕性の高い金属材等によって構成されて、外形直方体状の有底箱形をなし、その底部２２ａを下向きにして設置されている。

また、水槽本体２２の側壁下部には、図１に示すように、各水槽本体２２の内外を貫通して形成され原水Ｗが流入される流入口２２ｂが開口している。さらに、水槽本体２２の側壁上部には、原水Ｗを排出するための上部排水弁２５が設けられ、該上部排水弁２５の下部に当たる水槽本体２２の側壁下部には、同じく原水Ｗを排出するための下部排水弁２６が設けられている。これら上部排水弁２５及び下部排水弁２６は、例えばアクチュエータ等により開閉自在とされている。

膜モジュール２３は、水平方向に渡される複数本（多数本）の中空糸膜が所定本ずつその両端部で束ねられて、各端部がヘッダ（図示省略）によってそれぞれ固定されたものである。なお、膜としては、例えば親水性ポリエチレン製の中空糸ＭＦ膜（孔径０．１μｍ）を用いることができるが、使用する膜を限定するものではない。また、膜モジュール２３についてもその種類を限定するものでもない。
本実施形態における膜モジュール２３は、縦方向に４つが積層された状態で水槽本体２２内に収容されている。

そして、水槽本体２２とこれに収容された膜モジュール２３とによって濾過水槽２０が構成されており、本実施形態においては、濾過水槽２０における水槽本体２２内の膜モジュール２３の下方に、送気管に接続されて空気を散出する散気管を備えた曝気装置２７が設けられている。

リザーブタンク３０は、原水Ｗを一時的に保持するものであって、ステンレス等の耐蝕性の高い金属材等によって構成されており、上方が開口した略箱型状をなしている。また、このリザーブタンク３０の高さ方向の寸法は、濾過水槽２０の高さ方向の寸法よりも小さく形成されている。

このリザーブタンク３０は、水槽本体２２の流入口２２ｂが形成された側壁側において、上端開口の高さが水槽本体２２の高さと同等になるように底上げされた状態で配置されている。これにより、リザーブタンク３０の底板３０ａは水槽本体２２の底部２２ａよりも高所に位置することになり、リザーブタンク３０の下方には空間が形成される。

また、リザーブタンク３０の側壁の上下方向略中央部には、リザーブタンク３０内から原水Ｗを排出するための排水口３０ｄが開口しており、該リザーブタンク３０の底板３０ａには、下方に向かって開口する流出口３０ｅが形成されている。

さらに、リザーブタンク３０には、リザーブタンク３０内を、流出口３０ｅが配されて原水Ｗが貯水・保持される貯留部３３と排水口３０ｄが配される排出部３４とに区画する越流壁３２が設けられている。この越流壁３２は、リザーブタンク３０内にて図１の紙面奥行方向に延在しており、その延在方向に直交する断面視においてＬ字状をなしている。

この越流壁３２をさらに詳細に説明すると、該越流壁３２は、上記延在方向に直交する断面において、水平面に沿って配置され一端側が排水口３０ｄが開口する側壁に接続された水平板部３２ａと、該水平板部３２ａの他端側から鉛直方向に沿って上方に延びる鉛直板部３２ｂとから構成されている。なお、この鉛直板部３２ｂの上端部３２ｃ、即ち越流壁３２の上端部３２ｃは排水口３０ｄよりも上方まで延びている。

このような越流壁３２から見て排水口３０ｄが配された側の空間が排出部３４とされるとともに、他方側の空間が貯留部３３と区画されている。また、越流壁３２の上端部３２ｃはリザーブタンク３０の上端開口との間に間隔を空けて配置されており、これにより貯留部３３内で満水となった原水Ｗは、越流壁３２の上端部３２ｃを越流して排出部３４に流れ落ちるようになっている。

膜濾過原水送水管４０は、リザーブタンク３０の貯留部３３内に保持された原水Ｗを各濾過水槽２０の水槽本体２２内に導入するための屈曲した管であって、図１に示すように、リザーブタンク３０の下方の空間を上下に亙って延びて、上部の一端側がリザーブタンク３０の流出口３０ｅに接続されるとともに、下部がエルボ管状に曲折して、その他端側が各濾過水槽２０の水槽本体２２の流入口２２ｂに接続されている。これによって、リザーブタンク３０の貯留部３３内と水槽本体２２の内部とが連通状態とされる。

逆止弁５０は、図１に示すように、膜濾過原水送水管４０に配された弁であって、貯留部３３から水槽本体２２への原水Ｗの流入のみを許容し、水槽本体２２から貯留部３３へは原水Ｗが流入しないようにされている。即ち、水槽本体２２側より圧力が及んだ際にのみ、膜濾過原水送水管４０内の流路を閉じるように構成されている。

次に以上のような濾過ユニット１０をの給排水系統について説明する。
上記リザーブタンク３０には、その上方開口から、原水Ｗが供給される。なお、この原水Ｗの供給量は、濾過水量よりも僅かに多い量とされている。

さらに、図１に示すように、濾過ユニット１０には、濾過された原水Ｗを取水する濾過水管６４が設けられており、この濾過水管６４は一端側が濾過ユニット１０の水槽本体２２内部にそれぞれ挿入されて各膜モジュール２３に接続されている。また、各濾過水管６４には、上流側から下流側に向かって、即ち、水槽本体２２側から濾過水の供給先に向かって濾過水を吸引する濾過ポンプ６５が設けられている。

また、濾過水槽２０外部における濾過水管６４の上記濾過ポンプ６５より膜モジュール２３側には、逆洗管６６が接続されている。この逆洗管６６には、濾過水管６４に接続された側に向かって濾過水を流し込む逆洗ポンプ６７が設けられている。

また、濾過水管６４における逆洗管６６への接続箇所と濾過ポンプ６５との間の箇所、及び、逆洗管６６における濾過水缶６４への接続箇所と逆洗ポンプ６７との間の箇所にには、これら濾過水管６４及び逆洗管６６を開放、閉塞可能な切換弁６９ａ，６９ｂがそれぞれ設けられている。

次に、以上のような濾過ユニット１０において、リザーブタンク３０の貯留部３３及び濾過水槽２０の水槽本体２２内が原水Ｗで満たされておらず空の状態から、原水Ｗに濾過処理を施す過程について説明する。

まず、貯水槽あるいは貯水池等から原水Ｗを濾過ユニット１０におけるリザーブタンク３０に供給する。この際、濾過水槽２０における上部排水弁２５及び下部排水弁２６はともに閉塞状態とされている。

貯留部３３に導入された原水Ｗは、複数の膜濾過原水送水管４０を介してこれら膜濾過原水送水管４０に接続された水槽本体２２内、即ち、濾過水槽２０に流入する。そして、濾過水槽２０の原水Ｗの水位がリザーブタンク３０の底板３０ａの水位を超えると、リザーブタンク３０の貯留部３３内の水位も上昇し、貯留部３３と各濾過水槽２０との水位が同時にかつ同様の高さを維持しながら上昇していく。

そして、貯留部３３と濾過水槽２０との水位がリザーブタンク３０内の越流壁３２の上端部３２ｃの高さに達して貯留部３３が原水Ｗにて満水状態となると、該貯留部３３内の原水Ｗが越流壁３２の上端部３２ｃを越流して排出部３４へと流れ込む。これにより、貯留部３３及び濾過水槽２０内の水位の上昇が越流壁３２の上端部３２ｃの高さにて止まることになる。また、排出部３４に流れ込んだ原水Ｗは、排水口３０ｄを介してリザーブタンク３０外部に排水される。

次に、濾過ユニット１０による濾過運転について図２を用いて説明する。
上記のように、濾過水槽２０の水位が越流壁３２の上端部３２ｃの高さに達した状態においては、膜モジュール２３は原水Ｗに浸漬され、濾過ポンプ６５の運転によって濾過が行なわれる。なお、この濾過運転時には、濾過水管６４の切換弁６９ａは開放状態とされ、逆洗管６６の切換弁６９ｂは閉塞状態とされる。

以上のように膜モジュール２３による濾過が行なわれると各濾過水槽２０内から原水Ｗが濾過水として排出されるが、本実施形態においては、この排出された原水Ｗの水量がリザーブタンク３０から自動的に補充される。即ち、膜濾過原水送水管４０によって貯留部３３と水槽本体２２内とが連通状態にあり、かつ、膜濾過原水送水管４０に配された逆止弁は貯留部３３から水槽本体２２への原水Ｗの流通を許容するため、これら貯留部３３と水槽本体２２内との水位を一定に維持するべく原水Ｗが貯留部３３から水槽本体２２へと供給される。換言すれば、水槽本体２２内の水位が下がろうとすることによる貯留部３３内の水位と水槽本体２２内の水位との水頭差でもって、貯留部３３から水槽本体２２内へと向かって圧力が生じ、原水Ｗが水槽本体２２へと流れ込むのである。

このようにして本実施形態の濾過ユニット１０によれば、水槽本体２２内の水位をリザーブタンク３０内の越流壁３２の高さに維持することができる。なお、原水Ｗが越流する越流壁３２の上端部３２ｃは濾過水槽２０内の膜モジュール２３よりも上方に位置しているため、濾過水槽２０内の水位は常に膜モジュール２３よりも上方に維持され、該膜モジュール２３原水Ｗに浸漬された状態に置かれる。したがって、膜モジュール２３による濾過作用を最大限に活かして効率よく濾過処理を行うことができる。

また、リザーブタンク３０に供給される原水Ｗの量は、濾過水量よりも僅かに多い量としているので、濾過水槽２０内にて濾過された排出された水量のみが濾過水槽２０内に流れ込み、その他は越流壁３２を越流して排出部３４から貯水源９０に戻される構成であることから、原水Ｗの供給量を制御する制御装置を設けなくともよい。即ち、リザーブタンク３０により濾過水槽２０内の原水Ｗの減少量に応じて原水Ｗを水槽本体２２に供給するように調整されるため、上記制御装置を設ける必要のない分、製造コストを低下させることができるとともに省メンテナンス化を図ることができる。

さらに、膜モジュール２３による濾過が停止した場合であっても、水槽本体２２内の水位は一定に維持されるため、濾過水槽２０から原水Ｗが溢れ出てしまうことはない。

次に、濾過ユニット１０による逆洗運転について説明する。
この濾過ユニット１０においては、原水Ｗを濾過するときと逆の方向に処理した濾過水を膜モジュール２３に供給して、この流れにより膜モジュール２３の中空糸膜の外面に付着あるいは内孔に目詰まりした懸濁物を原水側に追い出して除去する、いわゆる逆洗によって膜モジュール２３の洗浄が行なわれる。

この逆洗運転は、濾過ポンプ６５の作動を停止するとともに逆洗ポンプ６７を作動させて逆膜モジュール２３に濾過水を供給することにより行われ、この際、図３に示すように、曝気装置２７から算出される空気による気泡流により中空糸膜を揺動させることで、膜モジュール２３の洗浄効果が高められている。なお、この逆洗運転時には、濾過水管６４の切換弁６９ａは閉塞状態とされ、逆洗管６６の切換弁６９ｂは開放状態とされる。

この逆洗運転時には、上部排水弁２５及び下部排水弁２６が閉塞状態にあるため、膜モジュール２３の中空糸膜の懸濁物が水槽本体２２の原水Ｗ内に追い出された際には、逆流した濾過水によって水槽本体２２内の水位が越流壁３２の上端部３２ｃ以上に上昇する。この点、膜濾過原水送水管４０に逆止弁５０が設けられているため、原水Ｗがリザーブタンク３０内に逆流することはない。したがって、上記懸濁物がリザーブタンク３０内に侵入してしまうことはなく、該リザーブタンク３０内が懸濁物にて汚染されるのを回避することができる。

なお、逆洗運転により水槽本体２２内の水位が上昇するが、水槽本体２２から溢れるまでに停止する。また、図示は省略しているが、水槽本体２２にはオーバーフロー管を設置している。
次に、図４に示すように、逆洗終了後に濾過ポンプ６５を作動させることで濾過運転を行うと、水槽本体２２内の原水Ｗが濾過により外部に排出されて水位が元の状態、即ち、リザーブタンク３０の越流壁３２の上端部３２ｃの高さまで戻る。その後、水頭差によりリザーブタンク３０より原水Ｗが流入し通常の濾過状態となる。

上記のような濾過運転及び逆洗運転を繰り返し行なうと、回数を重ねるに連れて、原水Ｗ内の濁質の濃度が増大していく。この濃度が設定値を超えた場合には、図５に示すように、濾過ポンプ６５を停止して切替弁６９ａ，６９ｂを閉塞状態とし、下部排水弁２６を開放することで排水を行なう。同時に、膜濾過原水送水管４０の止水弁５１を閉鎖してリザーブタンク３０からの原水の流入を停止し、濾過水槽２０内の濁質を含んだ原水Ｗを全排出する。これによって、下部排水弁２６から排出される原水Ｗとともに濁質や懸濁物を押し流し、図６に示すように、排水が完了した際に濾過水槽２０内の濁質が除去された状態となる。

また、上記のように下部排水弁２６から原水Ｗを排出した場合、濁質が混ざった原水Ｗの水位が低下していくことから、膜モジュール２３における中空糸膜上に濁質が載置されるように付着してしまうことが起きる。この際には、図７に示すように、止水弁５１を開放状態にしてリザーブタンク３０から濾過水槽２０への原水Ｗの導入を許容するとともに、下部排水弁２６を閉塞状態に、上部排水弁２５を開放状態にし、さらに、曝気装置２７を作動させる。

即ち、上部排水弁２５を開放することにより濾過水槽２０内の原水Ｗが排出され始めると、リザーブタンク３０の原水Ｗが水頭差によって膜濾過原水送水管４０を流通して濾過水槽２０の下部に導入される。導入された原水Ｗは濾過水槽内を上昇して移動し、濁質を含んだ原水Ｗを押し出して上部排水弁２５から排水される。同時に曝気装置２７によるエアスクラビングを行なうことで、膜モジュール２３を揺動させ気泡上昇流とともに中空糸膜の束の中に溜まっていた濁質を効率的に排出することができる。

以上のようにして、本実施形態の濾過ユニット１０においては、上部排水弁２５、下部排水弁２６及び止水弁５１を適宜開閉することによって、濾過運転と逆洗運転との繰り返しにより濾過水槽２０内における原水Ｗの濁質の濃度が上昇した場合であっても、濁質を効率的に除去することができる。

以上、本発明である濾過ユニット１０の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。例えば、濾過ユニット１０の上方に、膜モジュール２３を搬送するホイスト搬送装置が設けられていてもよく、これにより、膜モジュール２３の水槽本体２２内への設置及び搬出を容易に行なうことができる。

また、濾過ユニット１０は、一のリザーブタンク３０に対して一の濾過水槽２０を備えるものであってもよいし、一のリザーブタンク３０に対して複数の濾過水槽２０を備えるものであってもよい。

一のリザーブタンク３０に対して一の濾過水槽２０を備える濾過ユニット１０Ａの例を図８及び図９に示す。
この濾過ユニット１０においては、リザーブタンク３０の底板３０ａが支柱３１に支持されており、該リザーブタンク３０と濾過水槽２０との上端の高さが高さと同等になるように配置されている。そして、上述のようにリザーブタンク３０内の原水Ｗの水位が維持されることで、容易かつ低コストに濾過水槽２０内の水位を所定以上に維持することができるようになっている。

これに対して、一のリザーブタンク３０に対して複数の濾過水槽２０を備える濾過ユニット１０Ｂの例を図１０及び図１１に示す。
濾過ユニット１０Ｂは、複数の濾過水槽２０からなる膜ユニットタンク８０を備えている。この膜ユニットタンク８０は、濾過対象となる原水Ｗが内部に導入される水槽ユニット２１内に膜モジュール２３が収納されることで構成されている。

水槽ユニット２１は、ステンレス等の耐蝕性の高い金属材等によって構成されて、外形直方体状の有底箱形をなし、その底部２１ａを下向きにして設置されている。この水槽ユニット２１は、平面視にて一方向を長手方向とした直方体状をなしており、その内部が該一方向に３分割されて３室に区画されている。濾過ユニット１０Ｂにおいては、この水槽ユニット２１内の各室が原水Ｗ及び膜モジュール２３が収容される水槽本体２２とされている。換言すれば、３つの水槽本体２２が一体化されることにより水槽ユニット２１が構成されているのである。
なお、この水槽ユニット２１の各水槽本体２２には、それぞれ流入口２２ａ、上部排水弁２５及び下部排水弁２６（図１０及び図１１において図示省略）が設けられている。

また、各水槽本体２２内に、膜モジュール２３が収納されている。そして、水槽本体２２とこれに収容された膜モジュール２３とによって濾過水槽２０が構成されており、本実施形態の膜ユニットタンク８０においては、水槽ユニット２１が有する水槽本体２２の数に応じて３つの濾過水槽２０が備えられている。

また、濾過ユニット１０Ｂにおけるリザーブタンク３０は、底板３０ａが支柱３１に支持されており、該リザーブタンク３０と濾過水槽２０との上端の高さが高さと同等になるように配置されている。そして、リザーブタンク３０には、上記濾過水槽２０の数と同数の流出口３０ｅが設けられており、該流出口３０ｅと各濾過水槽２０の流入口２２ａとがそれぞれ膜濾過原水送水管４０（図１０及び図１１において図示省略）によって連通状態にて接続されている。

このような濾過ユニット１０Ｂにおいては、リザーブタンク３０に３つの濾過水槽２０の濾過水槽２０が連通状態にて接続されているため、一のリザーブタンク３０でもってこれら３つの濾過水槽２０の水位を維持することができる。したがって、複数の濾過水槽２０に対して効率良く水位調節を行なうことが可能となる。

また、この濾過ユニット１０Ｂにおいては、一の濾過水槽２０において逆洗運転を行った場合に、他の濾過水槽２０の水槽本体２２内に濁質が侵入するのを防止することができる。即ち、一の濾過水槽２０内の原水Ｗに追い出された濁質がリザーブタンク３０に逆流することはないため、リザーブタンク３０内の原水Ｗが汚染されることはなく、該リザーブタンク３０から原水Ｗが供給される他の濾過水槽２０の水槽本体２２内が上記濁質により汚染されるのを回避することができる。また、例えば分岐して各濾過水槽２０の膜モジュール２３に接続される濾過水管６４、逆洗管６６にバルブを備えておき、このバルブを適宜操作することで、一部の濾過水槽２０で濾過を行っている間に、残りの濾過水槽２０では逆洗運転を行なうことも可能である。

なお、このような一のリザーブタンクに対して複数の濾過水槽２０を備えた濾過ユニット１０Ｂを複数（本例では２つ）用いて濾過システム１００を構成してもよい。この濾過システム１００は、図１２に示すように、複数の濾過ユニット１０を備えており、例えば河川や湖沼などから取水して粗大物や沈降物が除去された後に貯水槽あるいは貯水池等の貯水源９０内に貯留された原水Ｗを濾過することができる。

図１２に示すように、貯水槽あるいは貯水池等の貯水源９０には、給水管６１の上流側の端部が接続されており、該給水管６１はそれぞれ下流側において二手に分岐している。この給水管６１の下流側の２つの端部は２つの濾過ユニット１０Ｂの各リザーブタンク３０の上端開口から貯水室３３にそれぞれ接続されている。なお、このうち二手に分岐した給水管６１に接続された２つのリザーブタンク３０同士はフレキシブル管６８によって互いに連結されている。また、各給水管６１には、上流側から下流側に向かって一定の流量で水を流し込む給水ポンプ（原水供給手段）６２が配置されている。

また、貯水源９０には、返送水管６３の下流側の端部が接続されており、該返送水管６３は、上流側において２つに分岐して、それぞれ濾過ユニット１０のリザーブタンク３０における排水口３０ｄ（図１２において省略）に接続されている。なお、排水口３０ｄの方が貯水源９０よりも上方に位置しており、排水口３０ｄから返送水管６３に導入された原水Ｗは、高低差によって貯水源９０に流れ込むようになっている。

このような濾過システム１００を構成することにより、貯水源９０の原水Ｗを効率的に濾過することができる。また、給水ポンプ６２による原水Ｗの供給量は、濾過水量より僅かに多い量であるため、各濾過水槽２０内にて濾過されて排出された水量のみがそれぞれ濾過水槽２０内に流れ込み、その他は越流壁３２を越流して排出部３４から貯水源９０に戻される構成であることから、給水ポンプ６２ｂに原水Ｗの供給量を制御する制御装置を設けなくともよい。即ち、濾過システム１００においては、リザーブタンク３０により濾過水槽２０内の原水Ｗの減少量に応じて原水Ｗを水槽本体２２に供給するように調整されるため、上記制御装置を設ける必要のない分、低コスト化及び省メンテナンス化を図ることができる。

なお、この濾過システム１０においては、貯水源９０として貯水槽あるいは貯水池等を用いているが、これに限定されることはなく、例えば河川や湖沼を貯水源９０として、これら河川や湖沼から原水Ｗを直接的に供給する方式であってもよい。

１０ 濾過ユニット
２０ 濾過水槽
２１ 水槽ユニット
２２ 水槽本体
２３ 膜モジュール
２５ 上部排水弁
２６ 下部排水弁
２７ 曝気装置
３０ リザーブタンク
３０ｄ 排水口
３０ｅ 流出口
３２ 越流壁
３２ｃ 上端部
３３ 貯留部
３４ 排出部
４０ 膜濾過原水送水管
５０ 逆止弁
５１ 止水弁
６１ 給水管
６２ 給水ポンプ（原水供給手段）
６５ 濾過ポンプ
６６ 逆洗管
６７ 逆洗ポンプ
８０ 膜ユニットタンク
１００ 濾過システム

Claims (4)

1. 原水を濾過処理する濾過ユニットであって、
   膜モジュールを収容した濾過水槽と、
   原水が導入されて該原水を保持するリザーブタンクと、
   該リザーブタンク内を前記原水が貯水される貯留部と排水口が配された排出部とに区画するとともに、上端が前記膜モジュールよりも上方に位置して、前記原水が越流可能とされた越流壁と、
   前記貯留部と前記濾過水槽内の下部とを連通状態に接続する膜濾過原水送水管と、
   該膜濾過原水送水管に配されて、前記貯留部から前記濾過水槽内への前記原水の流通のみを許容する逆止弁と、
   前記原水の流通を停止させる止水弁とが設けられたことを特徴とする濾過ユニット。
2. 前記濾過水槽における前記膜モジュールの上方かつ前記越流壁上端の下方に配された上部排水弁と、
   前記濾過水槽の下部に配されて下部排水弁とが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の濾過ユニット。
3. 前記濾過水槽が複数設けられ、これら各濾過水槽が前記膜濾過原水送水管を介して一の前記リザーブタンクの貯留部に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の濾過ユニット。
4. 前記リザーブタンクの前記貯留部に、一定の流量で原水を供給する原水供給手段が設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の濾過ユニット。

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