JP2014188469A - ろ過方法、ならびに、ろ過装置およびこれを備えた水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】効果的にろ材の洗浄を行うことができるろ過方法を提供する。
【解決手段】第１ろ材と第２ろ材が隣り合って被処理水中に配置されたろ過装置を用いて、被処理水をろ過する方法であって、第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材で逆洗操作を行うろ過−逆洗工程を有する。ろ過−逆洗工程の後には、第１ろ材で逆洗操作を行い、第２ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わない逆洗−待機工程を設けることが好ましい。
【選択図】図７

Description

本発明は、ろ材が被処理水中に配置されたろ過装置を用いてろ過を行う方法と、当該方法に適したろ過装置、およびこのろ過装置を備えた水処理システムに関する。

従来、ろ材を備えたろ過装置を用いてろ過を行う方法が知られている。例えば特許文献１には、ろ材を備えたろ過モジュール（膜モジュール）が複数設けられて構成されたろ過装置が開示されている。引用文献１には、当該ろ過装置に設けられたろ過モジュールを、ろ過モジュールの設置水深に応じて複数のろ過モジュール群に分割し、それぞれのろ過モジュール群でろ過水の吸引圧力や逆洗用空気の供給圧力を変えて運転することが示されている。

特開平６−３４３８３４号公報

ろ材を備えたろ過装置では、特許文献１に開示されるように、ろ材が複数設けられる場合がある。そして、このようにろ材が複数設けられたろ過装置では、複数のろ材で同時に同じ操作を行うことが一般的である。一方で、ろ材によるろ過を行う場合、ろ過を継続するとろ材の目詰まりが起こって、定期的にろ材の洗浄を行う必要が生じる。この際、長期にわたってろ過を行うためには、ろ材の効果的な洗浄が一つの重要なポイントとなってくる。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、効果的にろ材の洗浄を行うことができるろ過方法、および当該方法に適したろ過装置と水処理システムを提供することにある。

上記課題を解決することができた本発明のろ過方法とは、第１ろ材と第２ろ材が隣り合って被処理水中に配置されたろ過装置を用いて被処理水をろ過する方法であって、第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材で逆洗操作を行うろ過−逆洗工程を有するところに特徴を有する。第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材で逆洗操作を行うことにより、第２ろ材から逆洗用流体が噴出し、これにより第１ろ材の表面の堆積物の付着力を弱めることができ、効果的に第１ろ材を洗浄することが可能となる。

ろ過−逆洗工程の後には、第１ろ材で逆洗操作を行い、第２ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わない逆洗−待機工程を設けることが好ましい。ろ過−逆洗工程により第１ろ材の表面の堆積物の付着力（ろ材表面への付着力）が弱まったところに、逆洗−待機工程で第１ろ材の逆洗操作を行うことにより、第１ろ材の表面の堆積物を容易に除去することができるようになり、また第１ろ材の表面に付着した堆積物をより広範に除去できるようになる。

なお、逆洗−待機工程の後には、第１ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わず、第２ろ材でろ過操作を行う待機−ろ過工程を設けることが好ましい。また、ろ過−逆洗工程の前には、第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わないろ過−待機工程を設けることが好ましい。このように待機−ろ過工程あるいはろ過−待機工程を設けて、第１ろ材と第２ろ材の一方のろ材でろ過操作を行っている間に他方のろ材で逆洗操作を行い、次いで一方のろ材で逆洗操作を行っている間に他方のろ材で待機操作を行うことを繰り返すことで、継続的に安定したろ過処理が可能になる。

本発明はまた、本発明のろ過方法に好適に用いられるろ過装置も提供する。すなわち本発明のろ過装置は、少なくとも第１ろ過モジュールと第２ろ過モジュールから構成されたろ過装置であって；第１ろ過モジュールは、第１ろ材が備えられ、ろ過水取出口を有する１または複数の第１ろ材エレメントと、第１ろ材エレメントのろ過水取出口に連通して設けられた第１ろ材エレメント用集水部とを有し；第２ろ過モジュールは、第２ろ材が備えられ、ろ過水取出口を有する１または複数の第２ろ材エレメントと、第２ろ材エレメントのろ過水取出口に連通して設けられた第２ろ材エレメント用集水部とを有し；第１ろ材エレメント用集水部と第２ろ材エレメント用集水部にはそれぞれ、ろ過水排出口と逆洗用流体供給口が設けられ；第１ろ材と第２ろ材が隣り合って設けられているものである。本発明のろ過装置において、第１ろ材と第２ろ材が管状に形成されている場合は、第１ろ材と第２ろ材が、それぞれのろ材の管軸方向が互いに略平行に配置されていることが好ましい。第１ろ材と第２ろ材が平板状に形成されている場合は、第１ろ材と第２ろ材が、それぞれのろ材面が互いに略平行に配置されていることが好ましい。

本発明はさらに、本発明のろ過装置を備えた水処理システムも提供する。本発明の水処理システムは本発明のろ過装置を備え、ろ過水排出口に連通してろ過水流路が設けられ、ろ過水流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられるとともに、ろ過水流路に連通してろ過水吸引手段が設けられ、逆洗用流体供給口に連通して逆洗流路が設けられ、逆洗流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられるとともに、逆洗流路に連通して逆洗用流体供給手段が設けられている。本発明の水処理システムによれば、本発明のろ過方法を好適に行うことができる。また、ろ過水吸引手段が、逆洗用流体供給手段を兼ねるものであれば、設備が簡略化でき好ましい。

本発明によれば、第１ろ材と第２ろ材が隣り合って配置され、第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材で逆洗操作を行うことにより、第２ろ材から逆洗用流体が噴出して第１ろ材の表面の堆積物の付着力を弱めることができ、効果的に第１ろ材を洗浄することが可能となる。

管状の第１ろ材と第２ろ材の配置例を表す。 平板状の第１ろ材と第２ろ材の配置例を表す。 本発明のろ過方法における第１ろ材と第２ろ材の操作例を表す。 管状の第１ろ材と第２ろ材を備えたろ過装置の例を表す。 管状の第１ろ材と第２ろ材を備えたろ過装置の例を表す。 平板状の第１ろ材と第２ろ材を備えたろ過装置の例を表す。 本発明の水処理システムの一例を表す。 本発明の水処理システムの他の例を表す。

本発明は、ろ過方法、ならびに、ろ過装置およびこれを備えた水処理システムに関し、詳細には、ろ材が被処理水中に配置されたろ過装置を用いてろ過を行う方法と、当該ろ過方法に適したろ過装置、およびこのろ過装置を備えた水処理システムに関する。

本発明のろ過方法は、第１ろ材と第２ろ材が隣り合って被処理水中に配置されたろ過装置を用いて、被処理水をろ過するものであり、隣り合って設けられた第１ろ材と第２ろ材とで異なる処理操作を行うことを特徴とするものである。具体的には、本発明のろ過方法は、ろ過操作、逆洗操作、待機操作（ろ過操作も逆洗操作も行わない操作）といったろ材に係る様々な処理操作について、第１ろ材と第２ろ材とで異なる操作を行うものである。

本発明において処理対象となる被処理水は特に限定されないが、ろ材により固液分離を行うことから、固形分が含まれていることが好ましい。被処理水としては、下水、し尿、下水処理やし尿処理に伴い発生するプロセス排水、食品工場や紙パルプ工場や化学工場等から発生する工場排水、家畜糞尿、家畜糞尿等の畜産廃棄物の処理により発生する排水、厨房排水、およびこれらの処理により発生する汚泥等が挙げられる。

第１ろ材と第２ろ材は被処理水中に配置される。なお本発明において、第１ろ材と第２ろ材をまとめて単に「ろ材」と称する場合がある。第１ろ材と第２ろ材は、例えば、被処理水が保持されたろ過水槽に浸漬設置されてもよく、この場合、ろ過槽内の被処理水がろ材によりろ過されることとなる。第１ろ材と第２ろ材はハウジング内に設置され、第１ろ材と第２ろ材を備えたハウジングがろ過水槽の外に設置されてもよい。この場合、ろ過水槽からハウジング内に被処理水を供給して外圧式でろ過することになるが、第１ろ材と第２ろ材はハウジング内で被処理水に配置されている。

ろ材としては、被処理水に含まれる懸濁物質を捕捉しろ過水を得ることができるものであればよく、例えば、膜ろ材を用いることができる。ろ材は、いわゆる精密ろ過膜（ＭＦ膜）や限外ろ過膜（ＵＦ膜）であってもよい。ろ材の形状は、管状（中空糸を含む）、平板状等、特に限定されない。ろ材を構成する素材は特に限定されず、合成樹脂、セラミック、金属等が挙げられる。

ろ材は、被処理水が供給される供給側と、ろ過水が取り出されるろ過水取出側を有する。ろ材は、供給側がろ材の外側（表面）に存在し、ろ過水取出側がろ材の内側（内部）に存在する。つまり本発明においては、被処理水がろ材の外側から供給され、ろ材を透過したろ過水がろ材の内側から取り出されることとなる。

第１ろ材と第２ろ材は隣り合って設けられる。詳細には、第１ろ材と第２ろ材は、互いのろ過面が対向するように隣り合って設けられる。なお、ろ材のろ過面とは、ろ材においてろ過が行われる面を意味し、例えば、管状ろ材では一般に管軸方向を取り囲む周面がろ過面を形成し、平板状ろ材ではろ過面が平面状に形成されている。

第１ろ材は、１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。同様に、第２ろ材は、１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。例えば、第１ろ材と第２ろ材がそれぞれ複数設けられる場合は、第１ろ材と第２ろ材は交互に配置されればよい。なお、第１ろ材と第２ろ材は全てが隣り合って設けられることが好ましいものの、必ずしもそのように設けられなくてもよい。例えば、第１ろ材と第２ろ材の一部は隣り合って設けられなくてもよい。また、第１ろ材と第２ろ材に加えて第３ろ材が設けられてもよく、この場合は、第１ろ材と第２ろ材の少なくとも一部が隣り合って設けられ、第１ろ材および／または第２ろ材の一部が第３ろ材と隣り合って設けられてもよい。

例えば、第１ろ材と第２ろ材が管状に形成されている場合は、第１ろ材と第２ろ材が、それぞれのろ材の管軸方向が互いに略平行に配置されることが好ましい。図１には、管状の第１ろ材と第２ろ材を複数設ける場合の第１ろ材と第２ろ材の配置例を示した。図１には、それぞれのろ材を管軸方向から見た図を表し、白い丸が第１ろ材を表し、黒い丸が第２ろ材を表している。図１（ａ）では、第１ろ材と第２ろ材が縦方向と横方向の両方向に対して交互に設けられ、図１（ｂ）では、第１ろ材と第２ろ材が一方向に対して交互に設けられている。いずれの場合も、第１ろ材と第２ろ材が、それぞれのろ材の管軸方向が互いに略平行になるように配置されるとともに、第１ろ材と第２ろ材が隣り合って配置されている。

第１ろ材と第２ろ材が平板状に形成されている場合は、第１ろ材と第２ろ材が、それぞれのろ材面が互いに略平行に配置されることが好ましい。図２には、平板状の第１ろ材と第２ろ材を複数設ける場合の第１ろ材と第２ろ材の配置例を示した。図２には、それぞれのろ材をろ材面に平行な方向から見た図を表し、白い長方形が第１ろ材を表し、黒い長方形が第２ろ材を表している。図２（ａ）では、第１ろ材と第２ろ材が全て交互に配置されており、図２（ｂ）では第１ろ材と第２ろ材が２つごとに交互に配置されている。いずれの場合も、第１ろ材と第２ろ材が、それぞれのろ材面が互いに略平行になるように配置されるとともに、第１ろ材と第２ろ材が隣り合って配置されている。

各ろ材では、ろ過操作、逆洗操作、待機操作等の様々な操作が行われる。ろ過操作では、被処理水をろ材の供給側から供給し、ろ材を透過したろ過水をろ材のろ過水取出側から取り出す。ろ材によるろ過は、ろ材の供給側とろ過水取出側の間の差圧を利用して行われる。ろ過は、ろ材の供給側を加圧することによって行ってもよく、ろ材のろ過水取出側を減圧することによって行ってもよく、またその両方を組み合わせることにより行ってもよい。なお本発明では、ろ材が被処理水中に設置されるため、ろ材の供給側は、ろ材の設置水深に基づく水圧によっていくらか加圧されることとなる。またろ材がハウジング内に設置される場合は、ハウジング内に供給される被処理水の水圧によってもろ材の供給側が加圧され得る。

ろ過操作では、被処理水をろ材によりろ過することにより、被処理水中の懸濁物質がろ材の供給側表面に付着し堆積する。そして、ろ材の供給側表面に懸濁物質が堆積すると、ろ材の透過流束が低下し、ろ過性能が低下する原因となる。従って、各ろ材は定期的にろ材を洗浄する逆洗操作を行うことが必要となる。

逆洗操作は、逆洗用流体をろ材のろ過水取出側に供給することにより行う。逆洗操作では、ろ材のろ過水取出側に供給した逆洗用流体を基本的にろ材の供給側に透過させるが、逆洗用流体がろ材の供給側に透過しない時間があってもよい。例えば、ろ材の目詰まりが激しい場合は、逆洗用流体をろ材のろ過水取出側に供給したとしても、最初のうちは逆洗用流体がろ材の供給側に透過しないことも想定される。また、ろ過水取出側に残留したろ過水を回収したりするために、逆洗操作の初期に逆洗用流体をろ過水取出側に供給して、ろ過水取出側に残留したろ過水をろ材を介さずに排出させることも想定されるが、このような操作も逆洗操作に含まれる。

逆洗用流体は、気体であっても液体であってもよい。気体の逆洗用流体としては、簡便には空気を用いればよいが、被処理水が空気との反応性を有していたり、空気と触れることにより変質するような場合は、気体の逆洗用流体（すなわち逆洗用ガス）として、被処理水に不活性なガスを用いることが好ましい。また、被処理水が嫌気状態を維持することが求められる場合は、逆洗用ガスとして、窒素ガスや嫌気処理で発生したバイオガスを用いることが好ましい。液体の逆洗用流体としては、ろ過水や清澄な水を用いたり、ろ材の洗浄力を高めるために薬液（例えば、酸やアルカリ、酸化剤等の溶液）を用いてもよい。逆洗用流体は、その時々の洗浄の目的に合わせて適宜適切な流体を選択すればよい。

ろ材では、ろ過操作も逆洗操作も行わない待機操作を行う時間があってもよい。待機操作では、被処理水や逆洗用流体がろ材を透過せず、またろ材のろ過水取出側に逆洗用流体が供給されない。待機操作では、実質的にろ材において何の操作も行われない。

ところで、上記に説明したように、ろ材でろ過操作を継続すると、被処理水中の懸濁物質がろ材の供給側表面に堆積し、ろ材の透過流束が低下してくる。そのため、適当なタイミングで逆洗操作を行うことが必要となる。しかし普通に逆洗操作を行うだけでは、ろ材の供給側表面の堆積物を満遍なく剥離・除去することが難しい場合がある。例えば、逆洗操作では、ろ材の供給側表面の堆積物の一部のみが一旦除去されれば、その後は堆積物が除去された部分を優先的に逆洗用流体がろ材のろ過水取出側から供給側に透過することとなる。この場合、ろ材では、堆積物が依然として残った部分でろ過水取出側からの圧力が強くかからなくなり、ろ材の供給側表面の堆積物を満遍なく除去することが難しくなる。

そこで本発明のろ過方法では、第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材で逆洗操作を行うろ過−逆洗工程を設ける。以下、本発明のろ過方法における各工程について、図３を参照しながら説明する。

ろ過−逆洗工程では、第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材で逆洗操作を行う。ろ過−逆洗工程は、第１ろ材におけるろ過操作の終盤で行うことが好ましく、第１ろ材で逆洗操作を行う直前に行うことが好ましい。ろ過−逆洗工程で、第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材で逆洗操作を行うことにより、第１ろ材の供給側表面の堆積物の付着力を弱めることができる。すなわち、第２ろ材で逆洗操作を行うことにより、第２ろ材の供給側表面から逆洗用流体が噴出し、これにより第１ろ材の表面の堆積物のろ材表面への付着力を弱めることができる。従って、その後第１ろ材で逆洗操作を行うことにより、第１ろ材の供給側表面の堆積物を容易に除去することができるようになり、第１ろ材の供給側表面に付着した堆積物をより広範に除去できるようになる。その結果、第１ろ材の逆洗操作によって、効果的に第１ろ材を洗浄することが可能となる。

なお、ろ過−逆洗工程で、第２ろ材で逆洗操作をすることにより、第１ろ材のろ過操作で得られるろ過水の濁度が高まることが懸念される場合は、ろ過−逆洗工程の代わりに、あるいはろ過−逆洗工程に続いて、第１ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わず、第２ろ材で逆洗操作を行う待機−逆洗工程を設けてもよい。

ろ過−逆洗工程の後には、第１ろ材で逆洗操作を行い、第２ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わない逆洗−待機工程を設けることが好ましい。ろ過−逆洗工程の後に、第１ろ材で逆洗操作を行うことにより、上記に説明したように第１ろ材の逆洗（すなわち第１ろ材の供給側表面の堆積物の除去）を効果的に行うことができる。この際、第２ろ材では、ろ過操作も逆洗操作も行わない待機操作を行うことが好ましい。第２ろ材で待機操作を行うことにより、第１ろ材の供給側表面から剥離または除去された懸濁物質が第１ろ材から離れて取り去られやすくなり、第１ろ材に懸濁物質が再付着しにくくなる。また、第２ろ材でろ過操作を行わないことにより、第１ろ材の供給側表面から剥離または除去された懸濁物質が、第２ろ材の供給側表面に付着・堆積することも起こりにくくなる。

なお、第１ろ材での通常のろ過操作は、ろ過−逆洗工程の前に行うことが好ましい。この場合、第１ろ材で通常のろ過操作を行う間、第２ろ材では待機操作を行うことが好ましい。すなわちろ過−逆洗工程の前に、第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わないろ過−待機工程を設けることが好ましい。第２ろ材でろ過操作などを行わずに待機操作を行うことにより、第１ろ材でろ過操作を行っている間に第２ろ材の供給側表面に懸濁物質が多く堆積することが避けられ、続いて行うろ過−逆洗工程で、第２ろ材の供給側表面から逆洗用流体を好適に噴出できるようになる。

一方、第２ろ材での通常のろ過操作は、逆洗−待機工程の後に行うことが好ましい。すなわち、逆洗−待機工程の後に、第１ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わず、第２ろ材でろ過操作を行う待機−ろ過工程を設けることが好ましい。この場合、第１ろ材は、続いて行われる逆洗操作の準備として待機することとなる。すなわち、第２ろ材でろ過操作を行っている間に第１ろ材の供給側表面に懸濁物質が多く堆積することが避けられ、続いて行う逆洗−ろ過工程で、第１ろ材の供給側表面から逆洗用流体を好適に噴出できるようになる。

待機−ろ過工程に引き続いて、第１ろ材で逆洗操作を行い、第２ろ材でろ過操作を行う逆洗−ろ過工程を行うことが好ましい。逆洗−ろ過工程は、上記のろ過−逆洗工程において第１ろ材と第２ろ材の各操作を入れ替えて行うものであり、第１ろ材と第２ろ材が入れ替わる以外は上記のろ過−逆洗工程と同じ効果が得られる。第１ろ材で逆洗操作を行う場合も、第２ろ材のろ過操作で得られるろ過水の濁度が高まることが懸念される場合は、逆洗−ろ過工程の代わりに、あるいは逆洗−ろ過工程に続いて、第１ろ材で逆洗操作を行い、第２ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わない逆洗−待機工程を設けてもよい。

逆洗−ろ過工程の後には、第１ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わず、第２ろ材で逆洗操作を行う待機−逆洗工程を設けることが好ましい。逆洗−ろ過工程の後に、第２ろ材で逆洗操作を行うことにより、効果的に第２ろ材を逆洗することができる。逆洗−ろ過工程の後には、再びろ過−待機工程を行うことが好ましい。

なお図３には示していないが、本発明のろ過方法では、第１ろ材でろ過操作を行い、第２ろ材でろ過操作を行うろ過−ろ過工程を設けてもよい。例えば、ろ過−待機工程や待機−ろ過工程の途中でろ過−ろ過工程を行ってもよく、これによりシステム全体のろ過能力を高めることができる。また、第１ろ材で逆洗操作を行い、第２ろ材で逆洗操作を行う逆洗−逆洗工程を設けてもよい。例えば、第１ろ材と第２ろ材がともに透過流束が大きく低下した場合などは、第１ろ材と第２ろ材の両方で逆洗操作を行って、第１ろ材と第２ろ材の供給側表面を強力に洗浄するようにしてもよい。

本発明のろ過方法によれば、例えば、ろ過操作の際にろ材表面に沿って気泡を流すようにする、いわゆるクロスフロー洗浄をしなくても、好適にろ過操作を行うことができる。この場合、クロスフロー洗浄をすることによりろ材表面に微細な懸濁物質が選択的に残留して、かえってろ材の目詰まりが起こりやすくなるような状況を起こりにくくすることができる。

次に、本発明のろ過方法に好適に用いられるろ過装置について図４〜図６を参照して説明する。図４および図５には、管状ろ材を有するろ過装置を示し、図６には、平板状ろ材を有するろ過装置を示す。なお、本発明に係るろ過装置は図面に示された実施態様に限定されるものではない。

ろ過装置１は、第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１から構成されている。第１ろ過モジュール１１は、第１ろ材１３が備えられ、ろ過水取出口１４を有する第１ろ材エレメント１２と、第１ろ材エレメント１２のろ過水取出口１４に連通して設けられた第１ろ材エレメント用集水部１５とを有する。第２ろ過モジュール２１は、第２ろ材２３が備えられ、ろ過水取出口２４を有する第２ろ材エレメント２２と、第２ろ材エレメント２２のろ過水取出口２４に連通して設けられた第２ろ材エレメント用集水部２５とを有する。

第１ろ材１３と第２ろ材２３は隣り合って設けられている。図４および図５では、第１ろ材１３と第２ろ材２３が管状に形成され、第１ろ材１３と第２ろ材２３が、それぞれのろ材の管軸方向が互いに略平行に配置されている。図６では第１ろ材１３と第２ろ材２３が平板状に形成され、それぞれのろ材面が互いに略平行に配置されている。なお、図５については、管状の第１ろ材１３が端部を揃えて複数並べられて第１ろ過モジュール１１を形成し、管状の第２ろ材２３が端部を揃えて複数並べられて第２ろ過モジュール２１を形成し、第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１が隣り合って配されることにより、第１ろ材１３と第２ろ材２３が隣り合って設けられている。図５では、第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１が交互に複数配置されてもよい。

第１ろ材エレメント１２は、第１ろ材１３が備えられ、ろ過水取出口１４を有する。第２ろ材エレメント２２は、第２ろ材２３が備えられ、ろ過水取出口２４を有する。ろ過水取出口１４，２４は、ろ材１３，２３を透過したろ過水を取り出すための開口であり、ろ材１３，２３のろ過水取出側に連通して設けられる。ろ過水取出口１４からは、第１ろ材１３を透過したろ過水が取り出され、ろ過水取出口２４からは、第２ろ材２３を透過したろ過水が取り出される。また、ろ過水取出口１４，２４からは逆洗用流体がろ材１３，２３に供給される。

ろ過水取出口１４，２４は、図４および図６に示すように、１つのろ材１３，２３に対して１つ設けられてもよく、図５に示すように、１つのろ材１３，２３に対して複数設けられてもよい。前者の場合、ろ過水と逆洗用流体は、同じろ過水取出口１４，２４を通ってろ材１３，２３を出入りする。後者の場合、ろ過水用のろ過水取出口１４，２４と、逆洗用流体用のろ過水取出口１４，２４を設けることができ、ろ過水と逆洗用流体が異なるろ過水取出口１４，２４を通ってろ材１３，２３を出入りできるようになる。

第１ろ過モジュール１１には、第１ろ材エレメント１２が１または複数設けられる。第２ろ過モジュール２１には、第２ろ材エレメント２２が１または複数設けられる。図４および図５では、第１ろ材エレメント１２と第２ろ材エレメント２２が６個ずつ設けられ、図６では、第１ろ材エレメント１２と第２ろ材エレメント２２が４個ずつ設けられている。

第１ろ過モジュール１１は、第１ろ材エレメント１２と、第１ろ材エレメント１２のろ過水取出口１４に連通して設けられた第１ろ材エレメント用集水部１５を有する。第２ろ過モジュール２１は、第２ろ材エレメント２２と、第２ろ材エレメント２２のろ過水取出口２４に連通して設けられた第２ろ材エレメント用集水部２５を有する。ろ過水取出口１４，２４から取り出されたろ過水は、各ろ材エレメント用集水部１５，２５にそれぞれ集められる。各ろ材エレメント用集水部１５，２５にはそれぞれ、１または複数のろ過水取出口１４，２４が連通している。集水部１５，２５の形状は特に限定されず、例えば、管状に設けられてもよく、ろ過水等が滞留可能なタンク形状に設けられてもよい。

第１ろ材エレメント用集水部１５には、ろ過水排出口１６と逆洗用流体供給口１７が設けられている。第２ろ材エレメント用集水部２５には、ろ過水排出口２６と逆洗用流体供給口２７が設けられている。ろ過操作では、第１ろ材１３と第２ろ材２３を透過して各エレメント用集水部１５，２５に集められたろ過水が、ろ過水排出口１６，２６を通じてろ過装置１から排出され、回収される。ろ過水排出口１６，２６には、ろ過水吸引手段（例えば、吸引ポンプ、減圧ポンプ等）が連通して設けられればよい。一方逆洗操作では、逆洗用流体供給口１７，２７を通じて逆洗用流体が各エレメント用集水部１５，２５に供給され、第１ろ材１３と第２ろ材２３の逆洗が行われる。逆洗用流体供給口１７，２７には、逆洗用流体供給手段（例えば、ブロワ、圧縮機、送液ポンプ等）が連通して設けられればよい。

図４および図６では、１つの集水部１５，２５にろ過水排出口１６，２６と逆洗用流体供給口１７，２７がそれぞれ設けられている。一方、図５では、集水部として、ろ過水排出口１６，２６が設けられた集水部１５ａ，２５ａと逆洗用流体供給口１７，２７が設けられた集水部１５ｂ，２５ｂがそれぞれ設けられている。このように集水部１５，２５は１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。また、ろ過水排出口１６が逆洗用流体供給口１７を兼用し、あるいはろ過水排出口２６が逆洗用流体供給口２７を兼用してもよい。

図４〜図６に示したろ過装置は、第１ろ過モジュールと第２ろ過モジュールから構成されているが、ろ過装置はさらに第３ろ過モジュールを有していてもよい。第３ろ過モジュールについても、第１ろ過モジュールと第２ろ過モジュールと同じように構成され、１または複数の第３ろ過エレメントが設けられる。

図４〜図６に示したようなろ過装置を用いれば、第１ろ材と第２ろ材で互いに異なる操作を簡単に行うことができる。例えば、第１ろ材１３でろ過操作を行い、第２ろ材２３で逆洗操作を行う場合は、第１ろ材エレメント用集水部１５のろ過水排出口２６から第１ろ材１３を透過したろ過水を取り出し、第２ろ材エレメント用集水部２５の逆洗用流体供給口２７から第２ろ材２３に逆洗用流体を供給すればよい。もちろん、第１ろ材１３と第２ろ材２３で同時にろ過操作を行ったり、同時に逆洗操作を行うこともできる。

次に本発明の水処理システムについて説明する。本発明の水処理システムは、本発明のろ過装置を備えたものであり、第１ろ材と第２ろ材のろ過操作と逆洗操作を好適に行うことができるものである。

本発明の水処理システムは、ろ過装置のろ過水排出口に連通してろ過水流路が設けられ、ろ過水流路に連通してろ過水吸引手段が設けられる。詳細には、ろ過水流路は、第１ろ材エレメント用集水部と第２ろ材エレメント用集水部のそれぞれのろ過水排出口に連通して設けられる。すなわち、ろ過水流路は、第１ろ材エレメント用集水部のろ過水排出口に連通して設けられた第１ろ過水流路と、第２ろ材エレメント用集水部のろ過水排出口に連通して設けられた第２ろ過水流路とから構成される。さらに、ろ過水流路として、第１ろ過水流路と第２ろ過水流路に接続して共用ろ過水流路が設けられてもよい。ろ過水流路は、ろ過水が吸引されて移送される通路であればよく、管路として設けられることが好ましい。

ろ過水吸引手段は、ろ過水を直接吸引するものであってもよく、ろ過水排出口から排出されたろ過水に接する気相部を減圧することによりろ過水を吸引するものであってもよい。前者の例としては吸引ポンプ等が挙げられる。後者の例としては、減圧ポンプ（真空ポンプ）、ブロワ等が挙げられる。ろ過水吸引手段は、第１ろ過水流路と第２ろ過水流路にそれぞれ設けられてもよく、共用ろ過水流路に設けられてもよい。好ましくは、設備の簡素化の点から、ろ過水吸引手段は共用ろ過水流路に設けられる。

ろ過水流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられる。開閉装置としては、バルブを用いればよい。開閉装置は、第１ろ過水流路と第２ろ過水流路にそれぞれ設けられることが好ましく、これにより、第１ろ材と第２ろ材についてそれぞれ独立してろ過操作を行うことができるようになる。なお、第１ろ材と第２ろ材の両方同時にろ過操作を行うことがない場合は、共用ろ過水流路の第１ろ過水流路と第２ろ過水流路への接続点に三方弁を設けてもよい。

本発明の水処理システムはまた、ろ過装置の逆洗用流体供給口に連通して逆洗流路が設けられ、逆洗流路に連通して逆洗用流体供給手段が設けられる。詳細には、逆洗流路は、第１ろ材エレメント用集水部と第２ろ材エレメント用集水部のそれぞれの逆洗用流体供給口に連通して設けられる。すなわち、逆洗流路は、第１ろ材エレメント用集水部の逆洗用流体供給口に連通して設けられた第１逆洗流路と、第２ろ材エレメント用集水部の逆洗用流体供給口に連通して設けられた第２逆洗流路とから構成される。さらに、逆洗流路として、第１逆洗流路と第２逆洗流路に接続して共用逆洗流路が設けられてもよい。逆洗流路は、逆洗用流体を移送できる通路であればよく、管路として設けられることが好ましい。

逆洗用流体供給手段としては、気体または液体を逆洗流路に供給できるものであればよい。気体の逆洗用流体を用いる場合は、逆洗用流体供給手段としてブロワや圧縮機等を用いればよい。液体の逆洗用流体を用いる場合は、逆洗用流体供給手段として送液ポンプを用いればよい。逆洗用流体供給手段は、第１逆洗流路と第２逆洗流路にそれぞれ設けられてもよく、共用逆洗流路に設けられてもよい。好ましくは、設備の簡素化の点から、逆洗用流体供給手段は共用逆洗流路に設けられる。

逆洗流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられる。開閉装置としては、バルブを用いればよい。開閉装置は、第１逆洗流路と第２逆洗流路にそれぞれ設けられることが好ましく、これにより、第１ろ材と第２ろ材についてそれぞれ独立して逆洗操作を行うことができるようになる。なお、第１ろ材と第２ろ材の両方同時に逆洗操作を行うことがない場合は、共用逆洗流路の第１逆洗流路と第２逆洗流路への接続点に三方弁を設けてもよい。

本発明の水処理システムは、ろ過水吸引手段が、逆洗用流体供給手段を兼ねるものであってもよい。上記に説明したように、例えばろ過水吸引手段が、ろ過水排出口から排出されたろ過水に接する気相部を減圧することによりろ過水を吸引するものである場合は、ろ過水吸引手段として減圧ポンプ（真空ポンプ）、ブロワ等を用いることができるが、この場合、ろ過水吸引手段から吐出されたガスを逆洗用流体として利用することができる。すなわちこの場合、ろ過水吸引手段は吸引側と吐出側を有し、吸引側からろ過水に接する気相部を吸引し、吐出側からは吸引したガスが排出されることとなる。そして、ろ過水吸引手段の吐出側から排出されたガスを逆洗用流体として利用することにより、ろ過水吸引手段が逆洗用流体供給手段としても機能するようになる。このようにろ過水吸引手段が逆洗用流体供給手段を兼ねるようにすれば、設備の簡略化を図ることができる。

また、ろ過水吸引手段として吸引ポンプ等を用い、この吸引ポンプが液体の逆洗用流体を供給する逆洗用流体供給手段を兼ねるものであってもよい。

次に、本発明の水処理システムの構成例について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、図面に示した実施態様に限定されるものではない。

図７には、本発明の水処理システムの第１実施態様を示した。図７に示した水処理システムは、ろ過装置１を備え、ろ過装置１のろ過水排出口１６，２６に連通してろ過水流路４１が設けられ、ろ過水流路４１には、当該流路を開閉する開閉装置４３が設けられるとともに、ろ過水流路４１に連通してろ過水吸引手段４２が設けられ、逆洗用流体供給口１７，２７に連通して逆洗流路４４が設けられ、逆洗流路４４には、当該流路を開閉する開閉装置４６が設けられるとともに、逆洗流路４４に連通して逆洗用流体供給手段４５が設けられている。図７では、ろ過水吸引手段４２として吸引ポンプが設けられ、逆洗用流体供給手段４５としてブロワが設けられている。また、開閉装置４３，４６として二方弁が設けられている。

ろ過装置１は、ろ過槽３１に保持された被処理水３２中に配置されており、上記に説明したように、ろ過装置１は、第１ろ材が備えられた第１ろ過モジュール１１と、第２ろ材が備えられた第２ろ過モジュール２１とから構成されている。第１ろ過モジュール１１には、第１ろ過モジュール１１からろ過水を排出するろ過水排出口１６と、第１ろ過モジュール１１に逆洗用流体を供給する逆洗用流体供給口１７が設けられ、第２ろ過モジュール２１には、第２ろ過モジュール２１からろ過水を排出するろ過水排出口２６と、第２ろ過モジュール２１に逆洗用流体を供給する逆洗用流体供給口２７が設けられている。なお図７では、第１ろ過モジュール１１が第２ろ過モジュール２１の上側に配置されているが、ろ過装置の設置態様はこれに限定されない。

ろ過水流路４１は、第１ろ過モジュール１１のろ過水排出口１６に連通して設けられた第１ろ過水流路４１ａと、第２ろ過モジュール２１のろ過水排出口２６に連通して設けられた第２ろ過水流路４１ｂと、第１ろ過水流路４１ａと第２ろ過水流路４１ｂに接続して設けられた共用ろ過水流路４１ｃとから構成されている。第１ろ過水流路４１ａには当該流路を開閉する開閉装置４３ａが設けられ、第２ろ過水流路４１ｂには当該流路を開閉する開閉装置４３ｂが設けられ、これにより第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１のそれぞれが独立してろ過操作を行えるようになる。ろ過水吸引手段４２は共用ろ過水流路４１ｃに設けられ、ろ過水吸引手段４２により第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１からろ過水を取り出すことができる。

逆洗流路４４は、第１ろ過モジュール１１の逆洗用流体供給口１７に連通して設けられた第１逆洗流路４４ａと、第２ろ過モジュール２１の逆洗用流体供給口２７に連通して設けられた第２逆洗流路４４ｂと、第１逆洗流路４４ａと第２逆洗流路４４ｂに接続して設けられた共用逆洗流路４４ｃとから構成されている。第１逆洗流路４４ａには当該流路を開閉する開閉装置４６ａが設けられ、第２逆洗流路４４ｂには当該流路を開閉する開閉装置４６ｂが設けられ、これにより第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１のそれぞれが独立して逆洗操作を行えるようになる。逆洗用流体供給手段４５は共用逆洗流路４４ｃに設けられ、逆洗用流体供給手段４５により第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１に逆洗用流体を供給することができる。

第１ろ過モジュール１１および／または第２ろ過モジュール２１でろ過操作を行う場合は、開閉装置４３を開けて、開閉装置４６を閉じ、ろ過水吸引手段４２を稼働させてろ過水を吸引することにより、第１ろ過モジュール１１および／または第２ろ過モジュール２１からろ過水を取り出すことができる。第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１から取り出されたろ過水は、ろ過水タンク４９に貯められる。

第１ろ過モジュール１１および／または第２ろ過モジュール２１で逆洗操作を行う場合は、開閉装置４６を開けて、開閉装置４３を閉じ、逆洗用流体供給手段４５を稼働させることにより、第１ろ過モジュール１１および／または第２ろ過モジュール２１に逆洗用流体（図７では逆洗用ガス）を供給して、第１ろ材および／または第２ろ材の逆洗を行うことができる。

なお図７では、ろ過水流路４１に、ろ過水吸引手段４２のバイパス流路４７が設けられ、バイパス流路４７に当該流路を開閉する開閉装置４８（二方弁）が設けられている。逆洗操作の際に、開閉装置４３と開閉装置４６と開閉装置４８を開いた状態で逆洗用流体供給手段４５を稼働させることにより、ろ過モジュール１１，２１内に残留したろ過水をバイパス流路４７を通じてろ過水タンク４９に回収することができる。逆洗操作の初期には、このようにしてろ過水を回収してもよい。

図８には、本発明の水処理システムの第２実施態様を示した。図８に示した水処理システムは、ろ過装置１を備え、ろ過装置１のろ過水排出口１６，２６に連通してろ過水流路４１が設けられ、ろ過水流路４１に当該流路を開閉する開閉装置４３が設けられ、逆洗用流体供給口１７，２７に連通して逆洗流路４４が設けられ、逆洗流路４４に当該流路を開閉する開閉装置４６が設けられている。なお、これらの構成は図７に示した水処理システムと同じであり、当該構成に係る詳細説明は省略する。また図８では、第１ろ過モジュール１１が第２ろ過モジュール２１と並んで配置されているが、ろ過装置の設置態様はこれに限定されない。

図８に示した水処理システムでは、ろ過水吸引手段が逆洗用流体供給手段を兼ねている。すなわち、ろ過水吸引手段と逆洗用流体供給手段として、減圧手段５０が設けられている。減圧手段５０としては、減圧ポンプ（真空ポンプ）、ブロワ等を用いることができる。減圧手段５０は、ろ過水流路４１に連通するとともに、逆洗流路４４にも連通して設けられている。これについて、以下に詳しく説明する。

ろ過水流路４１（共用ろ過水流路４１ｃ）には気液分離タンク５１が備えられており、気液分離タンク５１はろ過水流路４１の一部を構成している。第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１から取り出されたろ過水は、ろ過水流路４１を通って気液分離タンク５１に移送される。気液分離タンク５１は、ろ過水５２が存在するとともに、その上部に気相部５３が存在しており、気相部５３に連通して減圧手段５０が設けられている。減圧手段５０は吸引側と吐出側を有し、減圧手段５０の吸引側が気相部５３に連通している。第１ろ過モジュール１１および／または第２ろ過モジュール２１でろ過操作を行う場合は、開閉装置４３を開けて、開閉装置４６を閉じ、減圧手段５０により気相部５３を減圧することによって、第１ろ過モジュール１１および／または第２ろ過モジュール２１からろ過水を取り出すことができる。

気液分離タンク５１の側面には水封部５５を備えたろ過水回収流路５４が接続しており、これにより気液分離タンク５１のろ過水５２の水位が確保されるとともに、気液分離タンク５１の気密性が保たれている。気液分離タンク５１に貯められたろ過水５２は、ろ過水回収流路５４を通じてろ過水タンク４９に移送される。

減圧手段５０の吐出側には逆洗流路４４（共用逆洗流路４４ｃ）が連通して設けられている。減圧手段５０から吐出されたガスを逆洗用ガスとして第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１に供給することができる。第１ろ過モジュール１１および／または第２ろ過モジュール２１で逆洗操作を行う場合は、開閉装置４６を開けて、開閉装置４３を閉じ、減圧手段５０から吐出されたガスを第１ろ過モジュール１１および／または第２ろ過モジュール２１に供給することにより、第１ろ材および／または第２ろ材の逆洗を行うことができる。

ろ過水流路４１（気液分離タンク５１）の気相部５３には、給気流路５８が連通して設けられることが好ましい。この場合、給気流路５８に、当該流路を開閉する開閉装置５９を設けることが好ましい。図８では、開閉装置５９として、給気流路５８に二方弁が設けられている。例えば、給気流路５８の開閉装置５９を閉じた状態では逆洗用ガスの量が不足するような場合は、開閉装置５９を、開度を調節しながら開くことにより、所望する量の逆洗用ガスを第１ろ過モジュール１１および／または第２ろ過モジュール２１に供給することができる。

逆洗流路４１（共用逆洗流路４４ｃ）には、排気流路５６が連通して設けられることが好ましい。この場合、排気流路５６に、当該流路を開閉する開閉装置５７を設けることが好ましい。図８では、開閉装置５７として、排気流路５６の一方端に逆洗流路４１と接続して三方弁が設けられている。このように排気流路５６と開閉装置５７を設けることにより、第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１のいずれでも逆洗操作を行わない場合に、減圧手段５０から吐出されたガスを排気流路５６を通じて排出することができる。

図８に示した水処理システムにおいても、第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１について、それぞれ独立してろ過操作、逆洗操作あるいは待機操作を行うことができる。例えば、第１ろ過モジュール１１でろ過操作を行い、第２ろ過モジュール２１で逆洗操作を行う場合は、開閉装置４３ａ，４６ｂを開き、開閉装置４３ｂ，４６ａを閉じればよい。逆に、第１ろ過モジュール１１で逆洗操作を行い、第２ろ過モジュール２１でろ過操作を行う場合は、開閉装置４３ｂ，４６ａを開き、開閉装置４３ａ，４６ｂを閉じればよい。また、第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１の両方で逆洗操作を行う場合は、開閉装置４６ａ，４６ｂを開き、開閉装置４３ａ，４３ｂを閉じればよく、さらに開閉装置５９も開くようにすることが好ましい。なおこれらの操作では、排気流路５６は開閉装置５７により閉じておくことが好ましい。第１ろ過モジュール１１と第２ろ過モジュール２１の両方でろ過操作を行う場合は、開閉装置４３ａ，４３ｂを開き、開閉装置４６ａ，４６ｂを閉じ、排気流路５６を開くようにすればよい。第１ろ過モジュール１１（または第２ろ過モジュール２１）で待機操作を行う場合は、開閉装置４３ａ，４６ａ（または開閉装置４３ｂ，４６ｂ）を閉じればよい。

図８に示した水処理システムにおいても、逆洗操作の際にろ過モジュール１１，２１内に残留したろ過水を回収することができる。すなわち、逆洗操作の初期に、開閉装置４３ａ，４６ａの両方または開閉装置４３ｂ，４６ｂの両方を開いた状態で減圧手段５０を稼働させることにより、第１ろ過モジュール１１または第２ろ過モジュール２１内に残留したろ過水を固液分離タンク５１に回収することができる。ろ過水回収後は、開閉装置４３ａまたは開閉装置４３ｂを閉じて、第１ろ材または第２ろ材の逆洗を行えばよい。

本発明は、下水、し尿、下水処理やし尿処理に伴い発生するプロセス排水、食品工場や紙パルプ工場や化学工場等から発生する工場排水、家畜糞尿、家畜糞尿等の畜産廃棄物の処理により発生する排水、厨房排水、およびこれらの処理により発生する汚泥の処理に用いることができる。

１： ろ過装置
１１： 第１ろ過モジュール
１２： 第１ろ過エレメント
１３： 第１ろ材
１４，２４： ろ過水取出口
１５，１５ａ，１５ｂ，２５，２５ａ，２５ｂ： 集水部
１６，２６： ろ過水排出口
１７，２７： 逆洗用流体供給口
２１： 第２ろ過モジュール
２２： 第２ろ過エレメント
２３： 第２ろ材
４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ： ろ過水流路
４２： ろ過水吸引手段
４３，４３ａ，４３ｂ： 開閉装置
４４，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ： 逆洗流路
４５： 逆洗用流体供給手段
４６，４６ａ，４６ｂ： 開閉装置
５０： 減圧手段

Claims (9)

1. 第１ろ材と第２ろ材が隣り合って被処理水中に配置されたろ過装置を用いて、被処理水をろ過する方法であって、
   前記第１ろ材でろ過操作を行い、前記第２ろ材で逆洗操作を行うろ過−逆洗工程を有することを特徴とするろ過方法。
2. 前記ろ過−逆洗工程の後に、前記第１ろ材で逆洗操作を行い、前記第２ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わない逆洗−待機工程を設ける請求項１に記載のろ過方法。
3. 前記逆洗−待機工程の後に、前記第１ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わず、前記第２ろ材でろ過操作を行う待機−ろ過工程を設ける請求項２に記載のろ過方法。
4. 前記ろ過−逆洗工程の前に、前記第１ろ材でろ過操作を行い、前記第２ろ材でろ過操作も逆洗操作も行わないろ過−待機工程を設ける請求項１〜３のいずれか一項に記載のろ過方法。
5. 少なくとも第１ろ過モジュールと第２ろ過モジュールから構成されたろ過装置であって、
   前記第１ろ過モジュールは、第１ろ材が備えられ、ろ過水取出口を有する１または複数の第１ろ材エレメントと、前記第１ろ材エレメントのろ過水取出口に連通して設けられた第１ろ材エレメント用集水部とを有し、
   前記第２ろ過モジュールは、第２ろ材が備えられ、ろ過水取出口を有する１または複数の第２ろ材エレメントと、前記第２ろ材エレメントのろ過水取出口に連通して設けられた第２ろ材エレメント用集水部とを有し、
   前記第１ろ材エレメント用集水部と前記第２ろ材エレメント用集水部にはそれぞれ、ろ過水排出口と逆洗用流体供給口が設けられ、
   前記第１ろ材と前記第２ろ材が隣り合って設けられていることを特徴とするろ過装置。
6. 前記第１ろ材と前記第２ろ材は管状に形成され、
   前記第１ろ材と前記第２ろ材が、それぞれのろ材の管軸方向が互いに略平行に配置されている請求項５に記載のろ過装置。
7. 前記第１ろ材と前記第２ろ材は平板状に形成され、
   前記第１ろ材と前記第２ろ材が、それぞれのろ材面が互いに略平行に配置されている請求項５に記載のろ過装置。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載のろ過装置を備えた水処理システムであって、
   前記ろ過水排出口に連通してろ過水流路が設けられ、
   前記ろ過水流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられるとともに、前記ろ過水流路に連通してろ過水吸引手段が設けられ、
   前記逆洗用流体供給口に連通して逆洗流路が設けられ、
   前記逆洗流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられるとともに、前記逆洗流路に連通して逆洗用流体供給手段が設けられていることを特徴とする水処理システム。
9. 前記ろ過水吸引手段が、前記逆洗用流体供給手段を兼ねるものである請求項８に記載の水処理システム。

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