JP2019089014A - 水処理装置および水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被ろ過水の閉塞が発生することを防止して安定的に水処理を実施することが可能な水処理装置および水処理方法を提供する。【解決手段】水処理装置１０は、被ろ過水を貯留する被ろ過水槽１１の外側に膜ろ過装置を有する槽外型水処理膜装置であって、少なくとも、外圧式によって膜ろ過を行う中空糸膜２１ｂが固定された膜モジュール２０を有する膜ろ過装置と、被ろ過水槽１１と膜モジュール２０とを接続し、被ろ過水槽１１から膜モジュール２０に被ろ過水を供給する第１ライン３１ａ，３２ａと、膜モジュール２０と被ろ過水槽１１とを接続し、膜モジュール２０を通過した被ろ過水を被ろ過水槽１１へ戻す第２ライン３１ｂ，３２ｂと、膜モジュール２０における被ろ過水の流れ方向を、順方向またはその反対の逆方向に切り替えるバルブ１６，１７と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、水処理装置および水処理方法に関する。

従来から、例えば、河川水および地下水の除濁、工業用水の清澄、排水および汚水処理、海水淡水化の前処理等の水の精製のために、中空糸膜を備えた膜モジュールが利用されている。そして、安全な水を定常的に大量に供給することが求められている状況下において、より効率的かつより経済的に、被処理水である原水に含有される種々の成分を分離し、大量の清浄な水を継続的に供給することが必要である。

このため、近年、安定的に水処理を実施することが可能な種々の膜洗浄方法および水処理装置が提案されている。 例えば、特許文献１には、スパイラル型膜エレメントに巻回された原水スペーサに蓄積した濁質を効率よく除去するために、逆向きに流れを生じさせる分離膜モジュールの運転方法および分離膜装置について開示されている。

また、特許文献２には、内圧式クロスフローのろ過方式を採用した水処理方法および水処理装置について開示されている。

特開２００４−１４１８４６号公報 国際公開第２０１４／１２８８５号パンフレット

上記従来の分離膜モジュールの運転方法および分離膜装置では、以下に示すような問題点を有している。

すなわち、上記特許文献１に開示された方法および装置では、スパイラル型膜エレメントにおいて逆向きに流れを生じさせることについて記載されているものの、スパイラル型膜エレメントの代わりに中空糸膜を備えた膜モジュールを用いた場合には、原水の閉塞が発生して安定的な水処理を実施することが困難になるおそれがある。

また、上記特許文献２に開示された水処理方法および水処理装置では、内圧式ろ過を実施する構成であるため、外圧式を採用した場合において膜モジュールに含まれる複数の中空糸膜間の洗浄等、被ろ過水の閉塞対策について考慮されていない。

本発明の課題は、外圧式によって膜ろ過を行う中空糸膜を含む水処理装置において、被ろ過水の閉塞が発生することを防止して安定的に水処理を実施することが可能な水処理装置および水処理方法を提供することにある。

本発明の水処理装置は、被ろ過水を貯留する被ろ過水槽の外側に膜ろ過装置を有する槽外型水処理膜装置であって、少なくとも、外圧式によって膜ろ過を行う中空糸膜が固定された膜モジュールを有する膜ろ過装置と、被ろ過水槽と膜モジュールとを接続し、被ろ過水槽から膜モジュールに被ろ過水を供給する第１ラインと、膜モジュールと被ろ過水槽とを接続し、膜モジュールを通過した被ろ過水を被ろ過水槽へ戻す第２ラインと、膜モジュールにおける軸方向の被ろ過水の流れ方向を、順方向またはその反対の逆方向に切り替える流れ方向選択部と、を備えている。

本発明に係る水処理装置によれば、外圧式によって膜ろ過を行う中空糸膜を含む水処理装置において、被ろ過水の閉塞が発生することを防止して安定的に水処理を実施することができる。

本発明の一実施形態に係る水処理装置の構成を示すシステム図。 （ａ）は、図１の水処理装置において被ろ過水を順方向に流した際の状態を示す図。（ｂ）は、図１の水処理装置において被ろ過水を逆方向に流した際の状態を示す図。 図１の水処理装置に含まれる膜モジュールの構成を示す正面図。 図３の膜モジュールの断面図。 図１の水処理装置における水処理方法の流れを示すフローチャート。 本発明の他の実施形態に係る水処理装置に含まれる膜モジュールの構成を示す断面図。 本発明の実施例１〜１０と比較例１、参考例１における膜ろ過安定性試験の結果を比較した図。

（実施形態１）
本発明の一実施形態に係る水処理装置について、図１〜図５を用いて説明すれば以下の通りである。

（水処理装置１０の構成）
本実施形態に係る水処理装置１０は、外圧式ろ過によって被ろ過水を浄化する水処理を実施する装置であって、図１に示すように、被ろ過水槽１１と、ポンプ（駆動源）１２と、ポンプ（駆動源）１３と、逆止弁１４と、逆止弁１５と、バルブ（流れ方向選択部）１６と、バルブ（流れ方向選択部）１７と、膜モジュール２０と、制御部３０と、第１ライン３１ａ，３２ａと、第２ライン３１ｂ，３２ｂと、圧力センサ３３ａ，３３ｂと、を備えている。

被ろ過水槽１１は、図１に示すように、内部に被ろ過水Ｗを貯留する水槽であって、第１ライン３１ａ，３２ａおよび第２ライン３１ｂ，３２ｂと接続されている。

第１ポンプ（駆動源）１２は、図１に示すように、第１ライン３１ａに設けられている。そして、第１ポンプ１２は、第１ライン３１ａを介して、順方向に沿って、被ろ過水Ｗを膜モジュール２０に供給するとともに、膜モジュール２０を通過した濃縮水を、第２ライン３１ｂを介して、再び、被ろ過水槽１１へ戻す。

第２ポンプ（駆動源）１３は、図１に示すように、第１ライン３２ａに設けられている。そして、第２ポンプ１３は、第１ライン３２ａを介して、逆方向に沿って、被ろ過水Ｗを膜モジュール２０に供給するとともに、膜モジュール２０を通過した濃縮水を、第２ライン３２ｂを介して、再び、被ろ過水槽１１へ戻す。

逆止弁１４は、図１に示すように、第１ライン３１ａに設けられており、図中の矢印方向にのみ被ろ過水Ｗを通過させる。

逆止弁１５は、図１に示すように、第１ライン３２ａに設けられており、図中の矢印方向にのみ被ろ過水Ｗを通過させる。

バルブ（流れ方向選択部）１６は、図１に示すように、第２ライン３１ｂに設けられており、制御部３０によって開閉制御される。これにより、バルブ１６は、被ろ過水Ｗを流す方向を選択する手段として機能する。

バルブ（流れ方向選択部）１７は、図１に示すように、第２ライン３２ｂに設けられており、制御部３０によって開閉制御される。これにより、バルブ１７は、被ろ過水Ｗを流す方向を選択する手段として機能する。

本実施形態の水処理装置１０では、以上のように、逆止弁１４，１５とバルブ１６，１７とによって、膜モジュール２０に対する被ろ過水Ｗの流れる方向を選択的に切り換える。

膜モジュール２０は、図１に示すように、第１ライン３１ａ，３２ａおよび第２ライン３１ｂ，３２ｂを介して、被ろ過水槽１１と接続されている。そして、膜モジュール２０は、供給された被ろ過水Ｗから内圧式ろ過によってろ過水を精製する水処理を実施する。なお、膜モジュール２０の構成については、後段にて詳述する。

制御部３０は、図１に示すように、第１・第２ポンプ１２，１３、バルブ１６，１７および圧力センサ３３ａ，３３ｂと接続されており、各種設定条件に応じてこれらを制御する。

具体的には、制御部３０は、被ろ過水槽１１内の被ろ過水Ｗを順方向に沿って、膜モジュール２０に対して供給する場合には、図２（ａ）に示すように、第１ポンプ１２を駆動させて、第１ライン３１ａを介して、逆止弁１４を経由して膜モジュール２０に対して被ろ過水Ｗを供給する。そして、膜モジュール２０を通過した濃縮水は、第２ライン３１ｂを介して、開状態のバルブ１６を経由して、再び、被ろ過水槽１１へ戻される。

つまり、順方向に沿って膜モジュール２０に対して被ろ過水Ｗを供給する場合には、制御部３０は、第１ポンプ１２を駆動させ、バルブ１６を開状態とするように制御する。

一方、制御部３０は、被ろ過水槽１１内の被ろ過水Ｗを逆方向に沿って、膜モジュール２０に対して供給する場合には、図２（ｂ）に示すように、第２ポンプ１３を駆動させて、第１ライン３２ａを介して、逆止弁１５を経由して膜モジュール２０に対して被ろ過水Ｗを供給する。そして、膜モジュール２０を通過した濃縮水は、第２ライン３２ｂを介して、開状態のバルブ１７を経由して、再び、被ろ過水槽１１へ戻される。

つまり、逆方向に沿って膜モジュール２０に対して被ろ過水Ｗを供給する場合には、制御部３０は、第２ポンプ１３を駆動させ、バルブ１７を開状態とするように制御する。

なお、制御部３０による水処理方法については、後段にて詳述する。
第１ライン３１ａ，３２ａは、図１に示すように、膜モジュール２０に対して被ろ過水槽１１から被ろ過水Ｗを供給するラインであって、第１・第２ポンプ１２，１３や逆止弁１４，１５が設けられている。

第２ライン３１ｂ，３２ｂは、図１に示すように、膜モジュール２０を通過した濃縮水を再び被ろ過水槽１１へ戻すラインであって、バルブ１６，１７が設けられている。

なお、第２ライン３１ｂは、被ろ過水槽１１に接続されており、膜モジュール２０を通過した濃縮水を戻す。一方、第２ライン３２ｂは、被ろ過水槽１１に接続されており、膜モジュール２０を通過した濃縮水を戻す。

圧力センサ３３ａ，３３ｂは、図１に示すように、第１ライン３１ａ，３２ａにそれぞれ設けられており、第１ライン３１ａ，３２ａを介して膜モジュール２０に供給される被ろ過水Ｗの圧力を検出する。

（膜モジュール２０）
膜モジュール２０は、図３に示すように、本体部２１と、本体部２１の両端にそれぞれ取り付けられた接続部材２２，２３を有している。

本体部２１は、一例として、図３に示すように、筒状の容器２１ａ被ろ過水Ｗの通水口２５ａ，２５ｂによって構成されており、図４に示すように、筒状の容器２１ａの内部空間に、複数のチューブ状の部材が束に纏められた中空糸膜２１ｂと、封止部２１ｃ，２１ｃとが設けられている。

中空糸膜２１ｂは、複数のチューブ状の部材を束にして構成されており、各チューブ状の部材の外周面側（１次側）に圧力をかけた状態で被ろ過水Ｗが供給されると、各チューブの内周面側に滲み出てきたろ過水を、各チューブの端部において得ることができる。

また、中空糸膜２１ｂは、図４に示すように、チューブ状の部材を束にした状態で、容器２１ａの両端部において、封止部２１ｃ，２１ｃによって固定されている。

なお、被ろ過水Ｗが膜モジュールの被ろ過水の通水口２５ａを流れる流速は、０．０５ｍ／ｓ以上になるように、第１ポンプ１２または第２ポンプ１３が駆動制御されることが好ましい。また、上記流速は、０．１ｍ／ｓ〜３．０ｍ／ｓの範囲に設定されることがより好ましく、また、上記流速は、０．１ｍ／ｓ〜２．０ｍ／ｓの範囲に設定されることがさらに好ましい。

また、中空糸膜２１ｂの外径は、０．３〜６．０ｍｍの範囲であることが好ましい。さらに、中空糸膜２１ｂの外径は、０．５〜４．０ｍｍの範囲であることがさらに好ましい。

また、中空糸膜２１ｂの充填率（＝外径基準膜断面積の総和／内径基準モジュール断面積）は、３０〜７０％の範囲、より好ましくは、４０〜６５％の範囲であることが好ましい。さらに好ましくは、中空糸膜２１ｂの充填率は、４５〜６０％の範囲であることが好ましい。

さらに、中空糸膜２１ｂに適用できる濁度またはＳＳ濃度としては、限定されるものではないが、５０度または５０ｍｇ／Ｌ以上、より効果的には１００度または１００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、さらに効果的には５００度または５００ｍｇ／Ｌ以上が好ましい。

また、中空糸膜２１ｂは、膜モジュール２０における少なくとも一方の端に固定されていればよい。

被ろ過水Ｗの順方向と逆方向の双方向における被ろ過水の供給流量を、供給流量高と供給流量低としたとき、以下の関係式（１）を満たすように、制御部３０によって第１ポンプ１２および第２ポンプ１３等が制御される。

１≦供給流量高／供給流量低≦３０ ・・・・・（１）
これにより、順方向と逆方向とに切り換えながら被ろ過水Ｗを流す際に、膜モジュール２０内における一方方向への流量が、他の方向における流量と同等か大きくなるように制御することができる。

この結果、順方向および逆方向における供給流量高・低を、同等もしくは大きくなるように流すことで、中空糸膜２１ｂの外表面にこびりついている汚れ、中空糸膜２１ｂ間に滞留した汚れを剥ぎ取りやすくなる。その結果、中空糸膜２１ｂの外表面への汚れの付着を抑制して、良好な水処理運転を実施することができる。

封止部２１ｃ，２１ｃは、図４に示すように、容器２１ａの両端部分にそれぞれ設けられており、封止部２１ｃ，２１ｃは、中空糸膜２１ｂの両端を、容器２１ａの内壁面に対して固定するとともに、容器２１ａの両端において中空糸膜２１ｂと容器２１ａ、もしくは中空糸膜２１ｂ同士が封止されている。もしくは、封止部２１ｃの一端には被ろ過水を通水するための空間があってもよい。

または、封止部２１ｃは、容器２１ａの一端部のみに設けられていて、封止部２１ｃは、中空糸膜２１ｂの一端を、容器２１ａの内壁面に対して固定するとともに、容器２１ａの一端において中空糸膜２１ｂと容器２１ａ、もしくは中空糸膜２１ｂ同士を封止し、容器２１ａの他端部においては中空糸膜２１ｂが固定されていない形態でもよい。

なお、封止部２１ｃ，２１ｃは、容器２１ａの両端部に中空糸膜２１ｂの両端をそれぞれ固定するとともに容器２１ａの両端において中空糸膜２１ｂと容器２１ａ、もしくは中空糸膜２１ｂ同士を封止する接着剤を用いることができる。また、封止部２１ｃ，２１ｃとしては、接着剤以外に、例えば、Ｏリング等の他の封止部材を用いてもよい。

また、被ろ過水Ｗ用の通水口２５ａは、順方向において被ろ過水Ｗが供給された際に，被ろ過水Ｗが流入する流入口として機能する。なお、逆方向において被ろ過水Ｗが供給された際には、通水口２５ａは流出口として、通水口２５ｂは流入口として機能する。

接続部材２２は、必ずしも通水口を設ける必要はないが、順方向において被ろ過水Ｗが供給された際に、被ろ過水Ｗが流入する通水口２５ａを有してもよい。なお、逆方向において被ろ過水Ｗが供給された際には、通水口２５ａは流出口として、通水口２５ｂは流入口として機能する。

なお、本実施形態では、通水口２４ａ、通水口２５ａおよび通水口２４ｂは、膜モジュール２０における被ろ過水の移動方向に沿って、接続部材２２の端面にそれぞれ設けられているが、例えば、接続部材２２の側面（外周面）に設けられていてもよい。

また、膜モジュール２０の内部には、集水管機能を有する部材が挿入されていてもよい。

また、本実施形態では、膜モジュール２０が複数の被ろ過水Ｗの通水口を有している構成において、通水口が、第１ライン３１ａ，３２ａから供給された被ろ過水Ｗの線速が０．１〜３．０ｍ／ｓの範囲になる開口径を有していることが好ましい。

ここで、上記被ろ過水Ｗの線速が０．１ｍ／ｓ以下になると安定的な水処理を行うという効果が期待しにくくなる。一方、線速が３ｍ／ｓ以上になると、被ろ過水Ｗが勢いよく膜に接触するため、膜の耐久性の観点から好ましくない。

これにより、膜モジュール２０に流入する際の被ろ過水Ｗの線速を適切な範囲に規定することで、膜折れの発生を効果的に抑制することができる。

＜水処理方法＞
本実施形態の水処理装置１０では、図５に示すフローチャートに従って、被ろ過水Ｗからろ過水を精製する水処理を行う。

すなわち、ステップＳ１１では、第１ポンプ１２を稼動させて、被ろ過水槽１１から膜モジュール２０に対して、被ろ過水Ｗを順方向に送出する（第１工程）。

より詳細には、図２（ａ）に示すように、第１ポンプ１２によって、被ろ過水槽１１から被ろ過水Ｗが送出され、逆止弁１４を介して膜モジュール２０の通水口２５ａに対して順方向に被ろ過水Ｗが供給される。そして、膜モジュール２０を通過した濃縮水が、第２ライン３１ｂを介してバルブ１６を経由して被ろ過水槽１１へ戻される。

次に、ステップＳ１２では、膜モジュール２０において、中空糸膜２１ｂを用いた外圧式ろ過によって被ろ過水Ｗを浄化して、ろ過水を精製する。

このとき、膜モジュール２０には、図３および図４に示すように、通水口２５ａから被ろ過水Ｗが供給され、通水口２５ｂから濃縮水が戻される。また、通水口２４ｂからろ過水が送出される。

次に、ステップＳ１３では、所定時間が経過した、あるいは膜モジュール２０に供給される被ろ過水Ｗの圧力が流れる方向を切り換えた直後から所定圧力（例えば、±１５％）以上変動したか否かを判定する。

なお、圧力変動は、第１ライン３１ａ，３２ａに設けられた圧力センサ３３ａ，３３ｂを用いて検出される。

ここで、上記条件のいずれか１つでも満たす場合には、ステップＳ１４へ進み、上記条件を満たさない場合には、上記条件を満たすまでステップＳ１３を繰り返す。

次に、ステップＳ１４では、膜モジュール２０における閉塞の発生が推定されるため、膜モジュール２０に流れる被ろ過水Ｗの方向を順方向から逆方向に切り換える（第２工程）。

具体的には、制御部３０が、第１ポンプ１２の駆動状態、かつバルブ１６の開状態から、第１ポンプ１２の駆動を停止させ、かつバルブ１６を閉状態になるように切り換える。さらに、制御部３０は、第２ポンプ１３を駆動させ、かつバルブ１７を閉状態から開状態へ切り換えて、膜モジュール２０に流れる被ろ過水Ｗの方向を順方向から逆方向に切り換える。

次に、ステップＳ１５では、ステップＳ１４において、膜モジュール２０に対して逆方向に被ろ過水Ｗを流す。

より詳細には、図２（ｂ）に示すように、第２ポンプ１３によって、第１ライン３２ａを介して被ろ過水槽１１から被ろ過水Ｗが送出され、逆止弁１５を介して膜モジュール２０の通水口２５ｂに対して被ろ過水Ｗが供給される。そして、膜モジュール２０を通過した濃縮水が、第２ライン３２ｂを介してバルブ１７を経由して被ろ過水槽１１へ戻される。

これにより、膜モジュール２０には、順方向とは反対の逆方向から被ろ過水Ｗが供給され、中空糸膜２１ｂの外周面における被ろ過水Wの詰まりを解消する逆向き洗浄工程を実施することができる。

なお、図５に示すフローチャートでは、被ろ過水を順方向に送出し、逆方向へ切り替える際の流れについて説明したが、被ろ過水を逆方向に送出し、順方向へ切り替える際の流れについても同様である。

ここで、被ろ過水Ｗの順方向と逆方向の双方向における被ろ過水Ｗの供給流量を、供給流量高と供給流量低としたとき、以下の関係式（１）を満たすように、制御部３０によって第１ポンプ１２および第２ポンプ１３等が制御される。

１≦供給流量高／供給流量低≦３０ ・・・・・（１）
これにより、順方向と逆方向とに切り換えながら被ろ過水Ｗを流す際に、膜モジュール２０内における一方方向への流量が、他の方向における流量と同等か大きくなるように制御することができる。

この結果、順方向および逆方向における供給流量高・低を、同等もしくは大きくなるように流すことで、中空糸膜２１ｂの外周面にこびりついている汚れを剥ぎ取りやすくなる。その結果、中空糸膜２１ｂの外周面における詰まりの発生を抑制して、良好な水処理運転を実施することができる。

また、膜モジュール２０の端面部の逆向き洗浄工程と併せて、中空糸膜２１ｂの２次側（中空糸膜２１ｂの内周面側）から逆圧をかけて、上述した容器２１ａの通水口２５ｂへ被ろ過水Ｗを導入して、逆圧洗浄を実施してもよい。

この場合には、中空糸膜２１ｂの内周面から被ろ過水Ｗによって圧力をかけることができるため、中空糸膜２１ｂの膜の外周面における詰まり（閉塞）を解消することで、効果的に膜モジュール２０を洗浄することができる。

さらに、中空糸膜２１ｂの外周面からろ過水を得るろ過工程における被ろ過水Ｗの流れ方向を順方向としたとき、中空糸膜２１ｂの内周面から逆圧を加えて逆圧洗浄を行う逆洗工程における被ろ過水Ｗの流れ方向を逆方向に切り換えて、膜モジュール２０の洗浄を行ってもよい。

これにより、逆洗工程において、被ろ過水Ｗの流れる方向を逆方向に切り換えることで、中空糸膜２１ｂの洗浄効果を向上させて、安定的な水処理を実施することができる。

（実施形態２）
本発明の他の実施形態に係る水処理装置について、図６（ａ）〜図６（ｃ）を用いて説明すれば以下の通りである。

ここで、本実施形態の水処理装置４１０は、図６（ａ）に示すように、単一の駆動源（ポンプ４１２）、バルブ４１６，４１７，４１８を用いて流れ方向を切り換えながら水処理を行う。さらに、本実施形態の水処理装置４１０では、ブロワ４１３を用いて、膜モジュール４２０に供給される流速を補助すると同時に、膜の洗浄効果を補助している。

すなわち、水処理装置４１０は、図６（ａ）に示すように、被ろ過水槽１１と、ポンプ４１２と、ブロワ４１３と、バルブ４１６，４１７，４１８，４１９と、膜モジュール４２０とを備えている。

ポンプ４１２は、第１ライン４３１ａに設けられており、膜モジュール４２０に対して順方向および逆方向の双方向に被ろ過水Ｗを流す際の駆動源として機能する。

ブロワ４１３は、第１ライン４３１ａに設けられており、膜モジュール４２０に対して順方向に被ろ過水Ｗを流す際に、被ろ過水Ｗの流速を補助すると同時に膜洗浄効果を補助する駆動源として機能する。

バルブ４１６は、第２ライン４３１ｂに設けられており、膜モジュール４２０に対して順方向に被ろ過水Ｗを供給する際に開状態とされ、逆方向に被ろ過水Ｗを供給する際に閉状態とされる。

バルブ４１７は、第２ライン４３２ｂに設けられており、膜モジュール４２０に対して逆方向に被ろ過水Ｗを供給する際に開状態とされ、順方向に被ろ過水Ｗを供給する際に閉状態とされる。

バルブ４１８は、第１ライン４３１ａに設けられており、膜モジュール４２０に対して順方向に被ろ過水Ｗを供給する際に開状態とされ、逆方向に被ろ過水Ｗを供給する際に閉状態とされる。

バルブ４１９は、第１ライン４３２ａに設けられており、膜モジュール４２０に対して逆方向に被ろ過水Ｗを供給する際に開状態とされ、順方向に被ろ過水Ｗを供給する際に閉状態とされる。

なお、本実施形態では、図示を省略しているが、上記実施形態１と同様に、バルブ４１６〜４１９の開閉は制御部によって制御されるものとする。

膜モジュール４２０は、上記実施形態１と同様の構成を備えている。
本実施形態の水処理装置４１０では、制御部（図示せず）が、ポンプ４１２、バルブ４１６，４１７，４１８、４１９および圧力センサ（図示せず）と接続されており、各種設定条件に応じてこれらを制御する。

具体的には、制御部は、被ろ過水槽１１内の被ろ過水Ｗを順方向に沿って、膜モジュール４２０に対して供給する場合には、図６（ｂ）に示すように、ポンプ４１２を駆動して、第１ライン４３１ａを介して、膜モジュール４２０に対して被ろ過水Ｗを供給する。そして、膜モジュール４２０を通過した濃縮水は、第２ライン４３１ｂを介して、開状態のバルブ４１６を経由して、再び、被ろ過水槽１１へ戻される。

つまり、順方向に沿って膜モジュール４２０に対して被ろ過水Ｗを供給する場合には、制御部は、ポンプ４１２を駆動源とし、バルブ４１６，４１８を開状態とするように制御する。

一方、制御部は、被ろ過水槽１１内の被ろ過水Ｗを逆方向に沿って、膜モジュール４２０に対して供給する場合には、図６（ｃ）に示すように、ポンプ４１２を駆動させて、第１ライン４３２ａを介して、バルブ４１９を経由して膜モジュール４２０に対して被ろ過水Ｗを供給する。そして、膜モジュール４２０を通過した濃縮水は、第２ライン４３２ｂを介して、開状態のバルブ４１７を経由して被ろ過水槽１１へ戻される。

つまり、膜モジュール４２０に対して逆方向に沿って被ろ過水Ｗを供給する場合には、制御部は、ポンプ４１２を駆動させ、バルブ４１７，４１９を開状態、バルブ４１６，４１８を閉状態とするように制御する。

本実施形態の水処理装置４１０では、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、被ろ過水Ｗを順方向および逆方向の双方向において膜モジュール４２０に供給する場合には、単一の駆動源であるポンプ４１２を用いている。

さらに、本実施形態では、ブロワ４１３を用いて、順方向における膜モジュール４２０への被ろ過水Ｗの流速を補助すると同時に、膜の洗浄効果を補助している。

このような構成でも、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施形態では、２つの駆動源（第１・第２ポンプ１２，１３）を用いて被ろ過水Ｗを膜モジュール１２０に対して送出する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、２つの駆動源のうちの少なくとも１つを、ポンプからエア源（コンプレッサ、ブロワ等）に置き換えてもよい。

このような構成でも、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
（Ｂ）
上記実施形態では、膜モジュールを通過した濃縮水を被ろ過水槽に戻す例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、膜モジュールを通過した濃縮水を、別タンク（中継槽、排水マス等）に排出してもよい。

このような構成でも、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
（Ｃ）
上記実施形態では、流れ方向選択部として、逆止弁１４，１５およびバルブ１６，１７等を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、流れ方向選択部として、三方弁を用いてもよい。
このような構成でも、三方弁の開閉を切り換えることで、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。

（Ｄ）
上記実施形態では、２つの駆動源（第１・第２ポンプ１２，１３）を用いて被ろ過水Ｗを膜モジュール１２０に対して送出する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、単一の駆動源として、コンプレッサ、ブロワ等を用いてもよい。
このような構成でも、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。

（Ｅ）
上記実施形態では、制御部３０によって、バルブ１６，１７の開閉を切り換えて、被ろ過水Ｗの流れる方向を選択する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、所定時間が経過するごと、あるいは圧力センサにおける検出結果をモニタリングしながら、所定の条件を満たした場合に、手動でバルブの開閉を切り換えて、被ろ過水の流れる方向を選択する構成であってもよい。

＜付記＞
被ろ過水を貯留する被ろ過水槽の外側に膜ろ過装置を有する槽外型水処理膜装置による水処理方法であって、
前記槽外型水処理装置は、少なくとも、外圧式によって膜ろ過を行う中空糸膜が固定された膜モジュールを有する膜ろ過装置と、前記被ろ過水槽と前記膜モジュールとを接続し、前記被ろ過水槽から前記膜モジュールに前記被ろ過水を供給する第１ラインと、前記膜モジュールと前記被ろ過水槽とを接続し、前記膜モジュールを通過した前記被ろ過水を前記被ろ過水槽へ戻す第２ラインと、を備えており、
前記膜モジュールにおける前記被ろ過水の流れ方向を、順方向またはその反対の逆方向に切り替えるステップを、
備えた水処理方法。

（実施例１）
実施例１では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径１．３ｍｍ、モジュール充填率５５％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）１ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）１．２ｍ／ｓ、それらの比＝１．２、流れ方向の変更タイミングをろ過水の合計１５分経過ごと、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であった。
（実施例２）
実施例２では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径１．３ｍｍ、モジュール充填率５５％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）１ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）１．２ｍ／ｓ、それらの比＝１．２、流れ方向の変更タイミングを逆圧洗浄時、ＭＬＳＳ濃度＝１２０００ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であった。
（実施例３）
実施例３では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径２．１ｍｍ、モジュール充填率４０％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）１．５ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）１．５ｍ／ｓ、それらの比＝１．０、流れ方向の変更タイミングをろ過水の合計１５分経過ごと、ＭＬＳＳ濃度＝５２０ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であった。
（実施例４）
実施例４では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径１．３ｍｍ、モジュール充填率６０％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）１ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）２．５ｍ／ｓ、それらの比＝２．５、流れ方向の変更タイミングをろ過水の合計１５分経過ごと、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であった。
（実施例５）
実施例５では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径０．６ｍｍ、モジュール充填率５５％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）０．５ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）１．５ｍ／ｓ、それらの比＝３．０、流れ方向の変更タイミングをろ過水の合計１５分経過ごと、ＭＬＳＳ濃度＝６０００ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であった。
（実施例６）
実施例６では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径３ｍｍ、モジュール充填率３５％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）０．５ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）０．５ｍ／ｓ、それらの比＝１．０、流れ方向の変更タイミングを逆圧洗浄時、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であった。
（実施例７）
実施例７では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径１．３ｍｍ、モジュール充填率４５％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）０．１ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）２．５ｍ／ｓ、それらの比＝２５．０、流れ方向の変更タイミングを逆圧洗浄時、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であった。
（実施例８）
実施例８では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径１．３ｍｍ、モジュール充填率７０％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）２ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）２．０ｍ／ｓ、それらの比＝１．０、流れ方向の変更タイミングをろ過水の合計１５分経過ごと、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は、一部に閉塞が確認されたが概ね良好であった。

（実施例９）
実施例９では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径６ｍｍ、モジュール充填率４５％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）０．５ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）１．０ｍ／ｓ、それらの比＝２．０、流れ方向の変更タイミングを逆圧洗浄時、ＭＬＳＳ濃度＝４８０ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であった。
（実施例１０）
実施例１０では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を双方向とし、膜モジュール２０を構成する中空糸膜２１ｂの外径１．３ｍｍ、モジュール充填率４５％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）０．１ｍ／ｓ、通水口２５ｂにおける被ろ過水の線速（高）３．５ｍ／ｓ、それらの比＝３５．０、流れ方向の変更タイミングを逆圧洗浄時、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であった。ただし、膜の耐久性という観点では課題があった。

（比較例１）
比較例１では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を片側方向とし、膜モジュールを構成する中空糸膜の外径１．３ｍｍ、モジュール充填率５５％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）１．２ｍ／ｓ、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）では、膜間の差圧が上昇して、良好な結果は得られなかった。

（参考例１）
参考例１では、被ろ過水Ｗの液流れ方向を片側方向とし、膜モジュールを構成する中空糸膜の外径１．３ｍｍ、モジュール充填率５５％、通水口２５ａにおける被ろ過水の線速（低）１．２ｍ／ｓ、ＭＬＳＳ濃度＝８５ｍｇ／Ｌとした。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）では、良好な結果が得られた。

本発明の水処理装置は、外圧式によって膜ろ過を行う中空糸膜において、被ろ過水の閉塞が発生することを防止して安定的に水処理を実施することができるという効果を奏することから、中空糸膜を用いた外圧式ろ過を実施する水処理装置に対して広く適用可能である。

１０ 水処理装置
１１ 被ろ過水槽
１２ 第１ポンプ（駆動源）
１３ 第２ポンプ（駆動源）
１４ 逆止弁
１５ 逆止弁
１６ バルブ（流れ方向選択部）
１７ バルブ（流れ方向選択部）
２０ 膜モジュール
２１ 本体部
２１ａ 容器（筒状成形体）
２１ｂ 中空糸膜
２１ｃ 封止部
２２ 接続部材
２３ 接続部材
２４ａ 通水口（ろ過水用の通水口）
２４ｂ 通水口（ろ過水用の通水口）
２５ａ 通水口（被ろ過水用の通水口）
２５ｂ 通水口（被ろ過水用の通水口）
３０ 制御部
３１ａ，３２ａ 第１ライン
３１ｂ，３２ｂ 第２ライン
３３ａ，３３ｂ 圧力センサ
４１０ 水処理装置
４１２ ポンプ（駆動源）
４１３ ブロワ（駆動源）
４１６，４１７，４１８，４１９ バルブ（流れ方向選択部）
４２０ 膜モジュール
４３１ａ，４３２ａ 第１ライン
４３１ｂ，４３２ｂ 第２ライン
Ｗ 被ろ過水

Claims (7)

1. 被ろ過水を貯留する被ろ過水槽の外側に膜ろ過装置を有する槽外型水処理膜装置であって、
   少なくとも、外圧式によって膜ろ過を行う中空糸膜が固定された膜モジュールを有する膜ろ過装置と、
   前記被ろ過水槽と前記膜モジュールとを接続し、前記被ろ過水槽から前記膜モジュールに前記被ろ過水を供給する第１ラインと、
   前記膜モジュールと前記被ろ過水槽とを接続し、前記膜モジュールを通過した前記被ろ過水を前記被ろ過水槽へ戻す第２ラインと、
   前記膜モジュールにおける前記被ろ過水の流れ方向を、順方向またはその反対の逆方向に切り替える流れ方向選択部と、
   を備えた水処理装置。
2. 前記流れ方向選択部を操作して前記被ろ過水の流れ方向を制御する制御部を、さらに備え、
   前記制御部は、前記被ろ過水の前記順方向または前記逆方向の供給流量を、供給流量高と供給流量低としたとき、以下の関係式（１）を満たすように、供給流量を制御する、
   請求項１に記載の水処理装置。
   １≦供給流量高／供給流量低≦３０ ・・・・・（１）
3. 前記順方向および前記逆方向の双方向において、前記被ろ過水槽から前記膜モジュールに対して前記被ろ過水を供給する単一の駆動源を、さらに備えている、
   請求項１または２のいずれか１項に記載の水処理装置。
4. 前記流れ方向選択部は、前記第１ラインおよび前記第２ラインの少なくとも一方における流路を開閉するバルブである、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理装置。
5. 前記流れ方向選択部を操作して前記被ろ過水の流れ方向を制御する制御部を、さらに備え、
   前記中空糸膜の外周面からろ過水を得るろ過工程における前記被ろ過水の流れ方向を前記順方向としたとき、前記中空糸膜の内周面から逆圧を加えて逆圧洗浄を行う逆洗工程における前記被ろ過水の流れ方向を前記逆方向に切り換えて、前記膜モジュールの洗浄を行う、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の水処理装置。
6. 前記膜モジュールは、被ろ過水の通水口を有し、
   前記通水口は、前記第１ラインから供給された前記被ろ過水の線速が０．１〜３．０ｍ／ｓとなる開口径を有している、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の水処理装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の水処理装置における水処理方法。

Images