JP6918637B2 - 水処理装置および水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、内圧式ろ過によって水処理を行う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、種々の材料によって高い物理的強度を有する水処理膜を備えた膜モジュールが提案されている。 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。

特開２００４−１４１８４６号公報

しかしながら、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、上記公報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。

本発明の課題は、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。

第１の発明に係る水処理装置は、被ろ過水槽と、膜モジュールと、第１ラインと、第２ラインと、流れ方向選択部と、を備えている。被ろ過水槽は、被ろ過水を貯留する。膜モジュールは、開口を有する筒状成形体と、筒状成形体内に配置された中空糸膜と、中空糸膜の端部を筒状成形体に固定し筒状成形体の開口を封止する封止部とを有し、被ろ過水槽の外に内圧式ろ過によって膜ろ過を行う。第１ラインは、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２ラインは、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。流れ方向選択部は、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。封止部の端面の径をＡ、封止部の端面から中空糸膜の長軸方向に沿った所定の距離の位置における筒状成形体の内径をＢとすると、Ａ／Ｂが以下の関係式（１）を満たす。

Ａ／Ｂ≦２．０ ・・・・・（１）
ここでは、被ろ過水を貯留する被ろ過水槽と第１ラインと第２ラインとを介して接続された膜モジュールに対して順方向または逆方向に切り替えて双方向で被ろ過水を流すことが可能な水処理装置において、封止部の端面の径をＡ、封止部の端面から中空糸膜の長軸方向に沿って所定の距離の位置における筒状成形体の内径をＢとすると、Ａ／Ｂの範囲を規定する。

なお、径Ａについては、封止部の端面の径を指すものであり、両端の封止部に集水機能を有する管、または強度支持をするための支持体などが挿入されている場合においても、封止部の端面の径をＡとする。

ここで、膜モジュールとは、中空糸膜が設けられた筒状成形体の開口が封止されており、中空糸膜の端部から被ろ過水を流入させてその外周面からろ過水を排出する内圧式ろ過によってろ過を行う構造体のことである。

筒状成形体とは、中空を有する筒状の成形体のことを意図し、筒状成形体を通過する物質が漏れること無く移動することができる成形体のことである。なお、筒状成形体の形状は円形、多角形、楕円形、異形であってもよい。また、筒状成形体の内部を通過するろ過水の流動は、直線状であってもよいし、筒状成形体の壁部に側管を設けた場合は、屈曲部分を含む構造となるため、水の流動は非直線状であってもよい。

上記内径Ｂを特定する所定の距離とは、封止部の端面から中空糸膜の長軸方向に沿った所定の距離であって、筒状成形体内の中空糸膜を通過してきた被ろ過水（濃縮水）が筒状成形体の閉塞部分（例えば、接続部材側や封止部と容器で構成された被ろ過水との接触面側の空間領域）に流入してきた際に滞留が生じやすい深さ位置を意味している。

なお、封止部の被ろ過水と接触する側の端面を起点とし、被ろ過水と接触する側を＋Ｘ方向、被ろ過水が通過していく側を−Ｘ方向とする。その上で、中空糸膜の長軸方向とは＋Ｘ方向に沿った所定の距離における内径Ｂを意図する。

また、膜モジュールにおける被ろ過水の流れる方向を順方向と逆方向との間において切り換える流れ方向選択部としては、例えば、バルブ、ポンプ、逆止弁等を用いることができる。

なお、流れ方向選択部によって被ろ過水の流れる方向が逆方向に切り換えられた際には、膜モジュールを通過した水を被ろ過水槽へ戻してもよいし、他のタンク（例えば、原水槽、受水槽、中継槽、排水マス等）へ排出してもよい。

ここで、値（Ａ／Ｂ）が２．０より大きい場合には、膜モジュール側の容器に対して被ろ過水の流出側の内径が極端に細くなるため、流出水が滞留しやすい構造となる。

従って、（Ａ／Ｂ）が２．０以下であれば、膜モジュールに対して被ろ過水槽から順方向または逆方向に切り替えて双方向に被ろ過水を流すことで、膜モジュールにおける被ろ過水の詰まりの発生を防止しつつ、順方向および逆方向のいずれの方向に被ろ過水を流した場合でも、流出側の部分において被ろ過水の流れを妨げることを抑制することができる。

この結果、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。

第２の発明に係る水処理装置は、第１の発明に係る水処理装置であって、所定の距離は、封止部の端面から深さ０．１５Ａの距離である。

ここでは、上記内径Ｂの位置を、封止部の端面から深さ０．１５Ａの距離と、具体的に規定している。

これにより、封止部の端面からある程度の深さ位置における内径を、封止部の端面の径に対して規定することで、順方向および逆方向のいずれの方向に被ろ過水を流した場合でも、接続部材の部分において被ろ過水の流れを妨げることを抑制することができる。

この結果、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。

第３の発明に係る水処理装置は、第１または第２の発明に係る水処理装置であって、筒状成形体は、一体成形物もしくは別体成形物である。

第４の発明に係る水処理装置は、第３の発明に係る水処理装置であって、筒状成形体は、以下の（Ｐ）および（Ｑ）のいずれか１つの構成を有している。

（Ｐ）筒状成形体が一体成形物である場合、筒状成形体が容器であって、封止部は容器に固定され、容器の内径をＢとする、
（Ｑ）筒状成形体が別体成形物である場合、筒状成形体が容器と接続部材とによって構成され、封止部は容器に固定され、接続部材の内径をＢとする。

ここで、（Ｐ）の容器とは、中空糸膜を収容する成形物のことである。
また、（Ｑ）の接続部材とは、容器に接続固定される成形物で、継手（Ｌ字構造、Ｉ字構造、Ｔ字構造、十字構造、のいずれかの構造を１以上用いた成形物）、蓋などのことである。なお、接続部材を容器に固定する際には、接着や融着もしくは、容器と接続部材とを一般的な方法で相互に接続固定し、水漏れを防止することができる。

筒状成形体は、各成形物の成形性と、組み立て性の観点から、（Ｑ）の構成が好ましいが、（Ｐ）と（Ｑ）を組み合わせて水処理装置を構成することも可能である。

以下、別体構造物（Ｑ）について説明する。接続部材は、膜モジュールを保持する容器の両端にそれぞれ嵌合するように設けられており、順方向あるいは逆方向に被ろ過水を流す際に、接続部材の開口の縮径部分等によって被ろ過水の流れを妨げないように、上記Ａ／Ｂの範囲が規定される。

封止部の端面の径を接続部材側の内径によって除した値（Ａ／Ｂ）が２．０より大きい場合には、膜モジュール側の容器に対して被ろ過水の流出側となる接続部材の内径が極端に細くなるため、流出水が滞留しやすい構造となる。

従って、（Ａ／Ｂ）が２．０以下であれば、膜モジュールに対して被ろ過水槽から順方向または逆方向に切り替えて双方向に被ろ過水を流すことで、膜モジュールにおける被ろ過水の詰まりの発生を防止しつつ、順方向および逆方向のいずれの方向に被ろ過水を流した場合でも、接続部材の部分において被ろ過水の流れを妨げることを抑制することができる。

この結果、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。

第５の発明に係る水処理装置は、第１から第４の発明のいずれか１つに係る水処理装置であって、流れ方向選択部を操作して被ろ過水の流れ方向を制御する制御部を、さらに備えている。制御部は、被ろ過水の順方向または逆方向の膜内流速を、膜内流速高と、膜内流速低としたとき、以下の関係式（４）を満たすように、膜内流速を制御する。

１≦膜内流速高／膜内流速低≦３０ ・・・・・（４）
ここでは、被ろ過水の順方向あるいは逆方向の膜内流速を膜内流速高、膜内流速低とした際に、両者の比が上記関係式（４）を満たす。

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を流す際に、膜モジュール内における一方方向への流速が、他の方向における流速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、被ろ過水の閉塞抑制効果または閉塞除去効果を順方向、逆方向を問わず同等程度確保することができる。特に、流れ変更時においては、被ろ過水の閉塞抑制効果または閉塞除去効果を、さらに期待することができる。

第６の発明に係る水処理装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る水処理装置であって、順方向および逆方向の双方向において、被ろ過水槽から膜モジュールに対して被ろ過水を供給する単一の駆動源を、さらに備えている。

ここでは、被ろ過水槽から順方向および逆方向に膜モジュールに対して、被ろ過水を送出する際に、単一の駆動源を用いる。

ここで、駆動源としては、例えば、ポンプ、コンプレッサ、ブロワ等が含まれる。
これにより、簡素な構成によって、膜モジュールに対して被ろ過水槽から順方向または逆方向に切り替えて双方向に被ろ過水を流すことで、膜モジュールにおける被ろ過水の詰まりの発生を防止することができる。

第７の発明に係る水処理装置は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る水処理装置であって、流れ方向選択部は、第１ラインおよび第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。

ここでは、流れ方向選択部として、バルブを用いている。
ここで、バルブとしては、例えば、三方弁、逆止弁等の各種バルブを用いることができる。

これにより、膜モジュールに対する被ろ過水の流れる方向を、各種バルブを用いて容易に切り換えることができる。

第８の発明に係る水処理装置は、第１から第７の発明のいずれか１つに係る水処理装置であって、流れ方向選択部を操作して被ろ過水の流れ方向を制御する制御部を、さらに備えている。制御部は、被ろ過水の流れ方向を切り換えて、膜モジュールの洗浄を行う。

ここでは、被ろ過水の流れる方向を切り替えて、膜モジュールの洗浄を行う洗浄工程を実施する。

これにより、順方向へ被ろ過水を流す状態を通常運転状態とし、逆方向へ被ろ過水を流す状態を、膜モジュールの洗浄工程を行う状態とすることができる。

第９の発明に係る水処理装置は、第８の発明に係る水処理装置であって、制御部は、中空糸膜の外周面から逆圧を加える逆圧洗浄を行う。

ここでは、洗浄工程として、中空糸膜の外周面から逆圧を加える逆圧洗浄を同時に実施する。

これにより、膜モジュールを構成する中空糸膜の外周面から逆圧を加えて洗浄工程を実施することで、内圧式ろ過を実施する膜モジュールの洗浄を効果的に実施することができる。

第１０の発明に係る水処理装置は、第８または第９の発明に係る水処理装置であって、膜モジュールに対して供給される被ろ過水の圧力を検出する圧力センサを、さらに備えている。制御部は、流れ方向選択部によって被ろ過水の流れ方向を切り換えた直後の初期圧力に対する圧力センサにおいて検出される圧力の差圧が、±１５％以上変動した場合に、被ろ過水が流れる方向を切り換えるように流れ方向選択部を制御する。

ここでは、膜モジュールに供給される被ろ過水の圧力を検出する圧力センサにおける圧力の検出結果が、流れ方向を切り換えた直後の初期値に対して±１５％以上の差圧になると、閉塞（詰まり）の発生有りもしくは閉塞（詰まり）が解消されたと判断して、被ろ過水の流れる方向を切り換える。

これにより、流量一定制御を実施する場合において、膜モジュールにおける閉塞（詰まり）の発生を、圧力センサにおける検出結果を用いて推定することで、洗浄工程を適切なタイミングで実施することができる。

第１１の発明に係る水処理装置は、第８または第９の発明に係る水処理装置であって、膜モジュールにおける被ろ過水の流量を検出する流量センサを、さらに備えている。制御部は、流れ方向選択部によって被ろ過水の流れ方向を切り換えた直後の流量センサにおける検出結果に対する流量センサにおける検出結果の差圧が、±１５％以上変動した場合に、被ろ過水が流れる方向を切り換えるように流れ方向選択部を制御する。

ここでは、膜モジュールにおける被ろ過水の流量を検出する流量センサにおける流量の検出結果が、流れ方向を切り換えた直後の初期値に対して±１５％以上の差圧になると、閉塞（詰まり）の発生有りもしくは閉塞（詰まり）が解消されたと判断して、被ろ過水の流れる方向を切り換える。

これにより、圧力一定制御を実施する場合において、膜モジュールにおける閉塞（詰まり）の発生を、流量センサにおける検出結果を用いて推定することで、洗浄工程を適切なタイミングで実施することができる。

第１２の発明に係る水処理方法は、第１から第１１の発明のいずれか１つに記載の水処理装置における水処理方法である。

ここでは、上述した構成を備えた水処理装置における水処理方法として、発明を実現する。

これにより、例えば、所定時間経過するごと、あるいは圧力センサ等を用いて膜モジュールの閉塞（詰まり）を検出した際に、被ろ過水を流す方向を切り換えながらろ過を行うことができる。

この結果、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。

本発明に係る水処理装置によれば、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３の膜モジュールを構成する容器を開口端側から見た側面図。 図３の膜モジュールを構成する接続部材の側断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、封止部の端部の径Ａと接続部材の内径Ｂとの大小関係を示す図。 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。 図１の水処理装置において、制御部が流れ方向を変更する条件について説明する図。 図１の水処理装置において、制御部が流れ方向を変更する条件について説明する図。 （ａ）は、本発明の他の実施形態に係る水処理装置の構成を示すシステム図。（ｂ）は、（ａ）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。（ｃ）は、（ａ）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。 本発明のさらに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。 本発明のさらに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。 本発明のさらに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１〜６と比較例１〜４と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１０を用いて説明すれば以下の通りである。なお、図１〜図１０の説明では、（Ｑ）筒状成形体が別体成形物である場合の実施形態について説明する。

（水処理装置１０の構成）
本実施形態に係る水処理装置１０は、内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（流れ方向選択部）１４と、逆止弁（流れ方向選択部）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（流れ方向選択部）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（流れ方向選択部）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の水中に接続されており、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、図３に示すように、筒状の容器（筒状成形体）２１ａ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、第１端側からチューブ内に供給された被ろ過水Ｗが圧力を掛けて供給されると、外周面から滲み出てきたろ過水を得ることができる。そして、ろ過水を除いた濃縮水は、チューブの第１端とは反対側の第２端側から排出される。

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が中空糸膜２１ｂの膜内部を流れる流速は、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〜１．５ｍ／ｓの範囲に設定されることがより好ましい。

また、中空糸膜２１ｂの内径は、０．０５mm以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であればさらに好ましい。さらに、中空糸膜２１ｂの内径は、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることがさらに好ましい。

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２００度または２００ｍｇ／Ｌ以上が好ましい。

中空糸膜２１ｂにおける被ろ過水Ｗの順方向と逆方向の双方向における膜内流速を、膜内流速高と膜内流速低としたとき、以下の関係式（４）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≦膜内流速高／膜内流速低≦３０ ・・・・・（４）
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速が、他の方向における流速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膜内流速高・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内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内の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。

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いる。そして、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同士を封止する。

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。

ここで、封止部２１ｃ，２１ｃは、容器２１ａの直径と同じ大きさである径Ａを有している。

接続部材２２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２４ａを有している。なお、逆方向において被ろ過水Ｗが供給された際には、流入口２４ａは流出口として、流出口２４ｃは流入口として機能する。

なお、本実施形態では、流入口２４ａおよび流出口２４ｃはが膜モジュール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、後述する逆向き洗浄を実施する際には、ろ過水が流出する流出口２４ｂが流入口として機能する。

ここで、接続部材２２，２３における容器２１ａの両端に接続される開口は、図６に示すように、深さ方向（中空糸膜２１ｂの長軸方向；＋Ｘ方向）において所定の距離、具体的には、０．１５Ａの位置において、内径Ｂを有している。

本実施形態の水処理装置１０では、封止部２１ｃ，２１ｃの端面の径Ａと、接続部材２２，２３側の開口の深さ方向に所定の距離における内径Ｂとすると、以下の関係式を満たすように構成されている。

Ａ／Ｂ≦２．０ ・・・・・（１）
これにより、図７（ａ）に示すように、膜モジュール２０に対して被ろ過水槽１１から順方向および逆方向の双方向に被ろ過水Ｗを流すことで、膜モジュール２０における被ろ過水Ｗの詰まりの発生を防止しつつ、順方向および逆方向のいずれの方向に被ろ過水Ｗを流した場合でも、接続部材２２，２３の部分において被ろ過水Ｗの流れを妨げることを抑制することができる。

この結果、膜モジュール２０における被ろ過水Ｗ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。

また、Ａ／Ｂは、以下の関係式（２）を満たすことがより好ましい。
０．５≦Ａ／Ｂ≦２．０ ・・・・・（２）
これにより、図７（ｃ）に示すように、Ａ／Ｂの下限値を０．５としたことで、膜モジュール２０の容器２１ａ側の封止部２１ｃ，２１ｃの端面の径Ａが、接続部材２２，２３側の内径Ｂよりも若干小さい状態よりも大きい範囲とすることができる。

よって、膜モジュール２０を通過する被ろ過水Ｗ（濃縮水）が接続部材２２，２３の内径の縮径部によって流れが妨げられて滞留し、被ろ過水Ｗ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。

さらに、Ａ／Ｂは、以下の関係式（３）を満たすことがより好ましい。
０．８≦Ａ／Ｂ≦２．０ ・・・・・（３）
これにより、図７（ｂ）に示すように、Ａ／Ｂの下限値を０．８としたことで、膜モジュール２０の封止部２１ｃ，２１ｃの端面の径Ａが、接続部材２２，２３側の内径Ｂよりも若干小さい状態よりも大きい範囲とすることができる。

この結果、膜モジュール２０から出て行く被ろ過水が接続部材２２，２３の内径の縮径部によって流れが妨げられて滞留し、被ろ過水Ｗ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。

なお、Ａ／Ｂは、以上のように、２．０以下であることが好ましい。
例えば、接続部材２２，２３側の内径Ｂに対して封止部２１ｃ，２１ｃの端面の径Ａが２．０よりも大きくなると、被ろ過水Ｗが封止部２１ｃ，２１ｃの端面に接する側から接続部材２２，２３（内径Ｂ）側の方向に流れる際に、被ろ過水Ｗの出口が狭くなり、狭い領域に水が滞留するおそれがある。このため、Ａ／Ｂは、０．８≦Ａ／Ｂ≦２．０の範囲内に設定されることがより好ましい。

また、封止部２１ｃ，２１ｃの端面の径Ａと接続部材２２，２３側の内径Ｂとが同等もしくは内径Ｂの方が大きいと、被ろ過水Ｗが封止部２１ｃ，２１ｃの端面の径Ａに接する側から接続部材２２，２３（内径Ｂ）側の方向に流れる際に、水が滞留しにくい構造となる。このため、Ａ／Ｂは、０．８≦Ａ／Ｂ≦２．０の範囲に設定されることが特に好ましい。

また、本実施形態の水処理装置１０では、制御部３０が、被ろ過水Ｗの順方向と逆方向の双方向における膜内流速のうち、流速が大きい方を膜内流速高、小さい方を膜内流速低としたとき、以下の関係式（４）を満たすように、膜内流速を制御する。

１≦膜内流速高／膜内流速低≦３０ ・・・・・（４）
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速が、他の方向における流速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膜内流速高・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内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内の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。

＜水処理方法＞
本実施形態の水処理装置１０では、図８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の流入口２４ａ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を用いた内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、流入口２４ａから被ろ過水Ｗが供給され、流出口２４ｂからろ過水が送出されるとともに、流出口２４ｃから濃縮水が送出される。

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±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の流出口２４ｃ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の端面における被ろ過水Ｗの閉塞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８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、中空糸膜２１ｂにおける被ろ過水Ｗの順方向と逆方向の双方向における膜内流速を、膜内流速高と膜内流速低としたとき、以下の関係式（４）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≦膜内流速高／膜内流速低≦３０ ・・・・・（４）
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速が、他の方向における流速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膜内流速高・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内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内の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の長さ方向に対して垂直方向側）から逆圧をかけて、上述した容器２１ａの流出口２４ｂ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の外周面から被ろ過水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。なお、順方向から逆方向へ被ろ過水Ｗを流す方向を切り換える制御は、図９および図１０に示す条件に基づいて実施される。

図９には、ろ過経過時間０分からスタートして、第１ライン３１ａに設けられた圧力センサ３３ａにおける検出結果と、流量センサ（図示せず）における検出結果から換算された膜内流速とが、時間経過とともに変化する様子が示されている。具体的には、ろ過経過時間０分では、圧力センサ３３ａにおける検出結果は、０．１００ＭＰａであり、膜内流速は、０．２ｍ／ｓであった。また、図９に示す例では、ろ過経過時間が経過しても、膜内流速は、０．２ｍ／ｓで一定であった。

すなわち、図９に示す例では、膜モジュール２０に供給される被ろ過水Ｗの圧力の変動をモニタリングして、被ろ過水Ｗを流す方向を切り換える制御を実施している。

ここで、ろ過経過時間が、２０分、４０分、６０分、１２０分と経過すると、圧力センサ３３ａにおける検出結果が、０．１０２ＭＰａ、０．１０５ＭＰａ、０．１０８ＭＰａ、０．１３０ＭＰａと上昇していく。

このとき、ろ過経過時間１２０分の時点での圧力０．１３０ＭＰａは、ろ過経過時間０分の時点の圧力０．１００ＭＰａに対して、差圧が３０．０％となる。

この差圧は、上述した変動幅の範囲±１５％を超えているため、制御部３０は、膜モジュール２０に対して被ろ過水Ｗを流す方向を順方向（低⇒高）から逆方向（高⇒低）に切り換える。

そして、ろ過経過時間１２０分の時点において被ろ過水Ｗを流す方向を切り換えた後、ろ過経過時間１５０分を経過すると、圧力センサ３３ｂにおける検出結果が、０．１１０ＭＰａまで下降する。

このとき、ろ過経過時間１５０分の時点での圧力０．１１０ＭＰａは、ろ過経過時間１２０分の時点の圧力０．１３０ＭＰａに対して、差圧が−１５．４％となる。

ここでも、この差圧は、上述した変動幅の範囲±１５％を超えているため、制御部３０は、膜モジュール２０に対して被ろ過水Ｗを流す方向を逆方向（高⇒低）から順方向（低⇒高）に切り換える。

そして、さらにろ過経過時間が１８０分を経過すると、制御部３０は、予め設定された所定時間が経過したと判定し、流出口２４ｂから被ろ過水Ｗを流入させて中空糸膜２１ｂの膜の詰まりを解消する逆向き洗浄を実施する。

逆向き洗浄を実施した後、制御部３０は、ろ過経過時間をリセットし、再び、上述した水処理を行う。

次に、図１０には、ろ過経過時間０分からスタートして、流量センサ（図示せず）における検出結果から換算された膜内流速が、時間経過とともに変化する様子が示されている。

すなわち、図１０に示す例では、膜モジュール２０の膜内流速の変動をモニタリングして、被ろ過水Ｗを流す方向を切り換える制御を実施している。

具体的には、ろ過経過時間０分では、検出された膜内流速は、０．１５０ｍ／ｓであった。

すなわち、図１０に示す例では、膜モジュール２０内の膜内流速の変動をモニタリングして、被ろ過水Ｗを流す方向を切り換える制御を実施している。

ここで、ろ過経過時間が、２０分、４０分、６０分、１２０分と経過すると、膜内流速は、０．１４５ｍ／ｓ、０．１４０ｍ／ｓ、０．１３５ｍ／ｓ、０．１２５ｍ／ｓと下降していく。

このとき、ろ過経過時間１２０分の時点での膜内流速０．１２５ｍ／ｓは、ろ過経過時間０分の時点の膜内流速０．１５０ｍ／ｓに対して、差圧が１６．７％となる。

この差圧は、上述した変動幅の範囲±１５％を超えているため、制御部３０は、膜モジュール２０に対して被ろ過水Ｗを流す方向を順方向（低⇒高）から逆方向（高⇒低）に切り換える。

そして、ろ過経過時間１２０分の時点において被ろ過水Ｗを流す方向を切り換えた後、ろ過経過時間１５０分を経過すると、膜内流速が、０．１４５まで上昇する。

このとき、ろ過経過時間１５０分の時点での膜内流速０．１４５ｍ／ｓは、ろ過経過時間１２０分の時点の膜内流速０．１２５ｍ／ｓに対して、差圧が１６．０％となる。

ここでも、この差圧は、上述した変動幅の範囲±１５％を超えているため、制御部３０は、膜モジュール２０に対して被ろ過水Ｗを流す方向を逆方向（高⇒低）から順方向（低⇒高）に切り換える。

そして、さらにろ過経過時間が１８０分を経過すると、制御部３０は、予め設定された所定時間が経過したと判定し、流出口２４ｂから被ろ過水Ｗを流入させて中空糸膜２１ｂの膜の詰まりを解消する逆向き洗浄を実施する。

逆向き洗浄を実施した後、制御部３０は、ろ過経過時間をリセットし、再び、上述した水処理を行う。

（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１１（ａ）〜図１１（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１１（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している。

すなわち、水処理装置４１０は、図１１（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１１（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１１（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１１（ａ）〜図１１（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２２０を通過した濃縮水を被ろ過水槽１１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、接続部材２２，２３側の内径Ｂの位置として、接続部材２２，２３の接続側の端部から０．１５Ａの距離（深さ）の位置における接続部材２２，２３の内径を用いてい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、内径Ｂの位置の特定は、深さ０．１５Ａの位置に限定されるものではなく、接続部材２２，２３の端部からある程度の深さ位置における内径であればよい。

この場合でも、中空糸膜２１ｂを通過してきた濃縮水（被ろ過水）が衝突しやすい接続部材２２，２３側の位置において内径Ｂを特定することで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（Ｆ）
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。

（Ｇ）
上記実施形態では、（Ｐ）筒状成形体が一体成形物である場合において、膜モジュール２０を構成する容器（筒状成形体）２１ａの端面と中空糸膜２１ｂの端面とが軸方向において略同じ位置に配置され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、図１２に示すように、中空糸膜１２１ｂの端面が容器１２１ａの端面よりも容器１２１ａの奥側に配置されており、中空糸膜１２１ｂと接続部材１２３との間に空間を設けた構成であってもよい。

この場合には、封止部１２１ｃから所定の距離の位置における筒状成形体の内径Ｂを設定すればよい。

また、容器の中心軸に沿って配置された集水管を含む構成であってもよい。
この場合には、膜モジュールによってろ過したろ過水を容器の中心軸に沿って配置された集水管によって回収することができる。

（Ｈ）
上記実施形態では、（Ｑ）筒状成形体が別体成形物である場合において、容器２１ａの両端にそれぞれ接続部材２２，２３が接続された構成を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図１３に示すように、内部に中空糸膜２２１ｂが配置された容器２２１ａの両端に、それぞれ筒体（接続部材）２２２，２２３が接続された構成であってもよい。

この場合には、封止部２２１ｃ，２２１ｃから所定の距離の位置における筒体２２２，２２３の内径をＢとすればよい。

さらに、例えば、図１４に示すように、複数の膜モジュール３２０の両端部分が、ヘッダー管（接続部材）３２２，３２３の略Ｔ字状の部分に接続された構成であってもよい。
この場合には、膜モジュール３２０の封止部３２１ｃから所定の距離の位置のヘッダー管３２２，３２３の内径をＢとすればよい。

＜付記＞
なお、第１２の発明は、以下のように、水処理装置による水処理方法としても表現することができる。

上記水処理装置における水処理方法であって、
前記膜モジュールにおける軸方向の前記被ろ過水の流れ方向を、順方向に供給する第１工程と、
流れ方向選択部によって被ろ過水の流れる方向を切り換えて、膜モジュールに対して逆方向に被ろ過水を供給する第２工程と、
を備えた水処理方法。

また、第１３の発明に係る水処理方法は、第１２の発明に係る水処理方法であって、
被ろ過水の流れ方向を切り換えて、膜モジュールの洗浄を行う逆向き洗浄工程を、さらに備えている。

ここでは、被ろ過水の流れる方向を切り替えて、膜モジュールの洗浄を行う逆向き洗浄工程を実施する。

これにより、例えば、順方向へ被ろ過水を流す状態を通常運転状態とし、逆方向へ被ろ過水を流す状態を、膜モジュールの逆向き洗浄工程を行う状態とすることができる。

第１４の発明に係る水処理装置は、第１３の発明に係る水処理方法であって、
逆向き洗浄工程では、中空糸膜の外周面から逆圧を加える逆圧洗浄も同時に行う。

これにより、膜モジュールを構成する中空糸膜の外周面から逆圧を加えて洗浄工程を実施することで、内圧式ろ過を実施する膜モジュールの洗浄を効果的に実施することができる。

第１５の発明に係る水処理装置は、第１３または第１４の発明に係る水処理方法であって、
被ろ過水の流れ方向を切り換えた直後の初期圧力に対する圧力センサにおいて検出される圧力の差圧が、±１５％以上変動した場合に、被ろ過水が流れる方向を切り換える。

ここでは、膜モジュールに供給される被ろ過水の圧力を検出する圧力センサにおける圧力の検出結果が±１５％以上の差圧になると、閉塞（詰まり）の発生有りと判断して、被ろ過水の流れる方向を切り換える。

これにより、膜モジュールにおける閉塞（詰まり）の発生を、圧力センサにおける検出結果を用いて推定することで、洗浄工程を適切なタイミングで実施することができる。

第１６の発明に係る水処理装置は、第１５の発明に係る水処理方法であって、
膜モジュールに供給される被ろ過水の流量、または膜モジュールにおける膜内流速の少なくとも一方の差圧を検出する。

ここでは、流量センサによって膜モジュールに供給される被ろ過水の流量、または膜モジュールにおける膜内流速（流量）を用いる。

これにより、流量センサによって、膜モジュールに供給される被ろ過水の流量を検出することで、膜モジュールの閉塞（詰まり）の発生を効果的に防止することができる。

第１７の発明に係る水処理装置は、第１２から第１５の発明のいずれか１つに係る水処理方法であって、
被ろ過水の順方向または逆方向の膜内流速を、膜内流速高と膜内流速低としたとき、以下の関係式（４）を満たすように、膜内流速を制御する。

１≦膜内流速高／膜内流速低≦３０ ・・・・・（４）
ここでは、被ろ過水の順方向あるいは逆方向の膜内流速を膜内流速高、膜内流速低とした際に、両者の比が上記関係式（４）を満たす。

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を流す際に、膜モジュール内における一方方向への流速が、他の方向における流速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、被ろ過水の閉塞抑制効果または閉塞除去効果を順方向、逆方向を問わず同等程度確保することができる。特に、流れ変更時においては、被ろ過水の閉塞抑制効果または閉塞除去効果を、さらに期待することができる。

本発明の一実施例（（Ｑ）筒状成形体が別体成形物である場合（図４参照））に係る水処理装置１０による安定的な水処理の実施について検証した。その結果について、図１５に示す。

（実施例１）
実施例１では、被ろ過水Ｗの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の内径５ｍｍ、上述した容器２１ａの径Ａ＝８０ｍｍ、接続部材２２，２３側の内径Ｂ＝８０ｍｍ、Ａ／Ｂ＝１．００、順方向における膜内流速０．２０ｍ／ｓ、逆方向における膜内流速０．２０ｍ／ｓ、それらの比＝１．０、流れ方向の変更タイミングを３０分経過ごと、ＭＬＳＳ濃度＝８０００ｍｇ／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の内径５ｍｍ、上述した容器２１ａの径Ａ＝８０ｍｍ、接続部材２２，２３側の内径Ｂ＝４０ｍｍ、Ａ／Ｂ＝２．００、順方向における膜内流速０．２０ｍ／ｓ、逆方向における膜内流速１．５０ｍ／ｓ、それらの比＝７．５、流れ方向の変更タイミングをフラッシング洗浄時、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。
この場合でも、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の内径１．５ｍｍ、上述した容器２１ａの径Ａ＝４０ｍｍ、接続部材２２，２３側の内径Ｂ＝６５ｍｍ、Ａ／Ｂ＝０．６２、順方向における膜内流速０．２０ｍ／ｓ、逆方向における膜内流速１．００ｍ／ｓ、それらの比＝５．０、流れ方向の変更タイミングを逆向き洗浄時、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。
この場合でも、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の内径５ｍｍ、上述した容器２１ａの径Ａ＝２５０ｍｍ、接続部材２２，２３側の内径Ｂ＝２５０ｍｍ、Ａ／Ｂ＝１．００、順方向における膜内流速０．２０ｍ／ｓ、逆方向における膜内流速０．２０ｍ／ｓ、それらの比＝１．０、流れ方向の変更タイミングを初期圧力に対して±１５％変動後、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。
この場合でも、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の内径５ｍｍ、上述した容器２１ａの径Ａ＝２５０ｍｍ、接続部材２２，２３側の内径Ｂ＝２００ｍｍ、Ａ／Ｂ＝１．２５、順方向における膜内流速０．１０ｍ／ｓ、逆方向における膜内流速２．５０ｍ／ｓ、それらの比＝２５．０、流れ方向の変更タイミングを逆向き洗浄時、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。
この場合でも、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の内径１０ｍｍ、上述した容器２１ａの径Ａ＝２５０ｍｍ、接続部材２２，２３側の内径Ｂ＝２５０ｍｍ、Ａ／Ｂ＝１．００、順方向における膜内流速０．１５ｍ／ｓ、逆方向における膜内流速０．１５ｍ／ｓ、それらの比＝１．０、流れ方向の変更タイミングを初期圧力に対して±１５％変動後、ＭＬＳＳ濃度＝８０００ｍｇ／Ｌとした。
この場合でも、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の流れ方向を双方向とし、膜モジュールを構成する中空糸膜の内径５ｍｍ、容器の径Ａ＝４０ｍｍ、接続部材側の内径Ｂ＝１００ｍｍ、Ａ／Ｂ＝０．４０、順方向における膜内流速０．２０ｍ／ｓ、逆方向における膜内流速１．００ｍ／ｓ、流れ方向の変更タイミングをフラッシング洗浄時、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。

つまり、実施例７では、比較例１，２と比較して、順方向および逆方向の双方向における被ろ過水の供給を可能とし、内径Ｂに対する径Ａを上記実施例よりも小さくした点において異なっている。

この場合でも、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は良好であったが、接続部材付近で被ろ過水中の濁度成分の付着が一部認められた。

これは、膜モジュールに対して双方向から被ろ過水を供給したとしても、容器側の径Ａが接続部材側の内径Ｂに対して小さすぎたために、膜モジュールから排出された濃縮水が膜ろ過安定性に影響を及ぼさない範囲で滞留したためと推測される。

ただし、膜ろ過安定性に及ぼす影響が軽微であるため、実施形態としては取り得ることが可能である。

比較例

本発明の実施例と比較するための比較例による安定的な水処理の実施について検証した結果について、図１５に示す。

（比較例１）
比較例１では、上記実施例１と比較して、膜モジュールに対して順方向および逆方向の双方向において被ろ過水を流す構成になっておらず、ＭＬＳＳ濃度のレベルが低い点において異なっている。

この場合には、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は、膜端面において閉塞物が付着したため、安定的な運転ができないという結果であった。

これは、膜モジュールに対して順方向および逆方向の双方向において被ろ過水を流す構成になっていないために、膜端面における閉塞が発生してしまったものと推測される。

（比較例２）
比較例２では、比較例１と比較して、順方向における膜内流速を０．２０ｍ／ｓから０．８０ｍ／ｓまで上昇させた点において異なっている。

この場合でも、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は、比較例１と同様に、膜端面において閉塞物が付着したため、安定的な運転ができないという結果であった。

これは、膜内流速を上昇させたとしても、膜モジュールに対して順方向および逆方向の双方向において被ろ過水を流す構成になっていないために、膜端面における閉塞が発生してしまったものと推測される。

以上の結果から、本発明のように、膜モジュール２０に対して双方向から被ろ過水Ｗを供給できる構成でないと、膜端面における閉塞が発生しやすく、安定的な水処理を実施することが難しいことが分かった。

（比較例３）
比較例３では、被ろ過水Ｗの流れ方向を双方向とし、膜モジュールを構成する中空糸膜の内径５ｍｍ、容器の径Ａ＝８０ｍｍ、接続部材側の内径Ｂ＝３０ｍｍ、Ａ／Ｂ＝２．６７、順方向における膜内流速０．５０ｍ／ｓ、逆方向における膜内流速０．５０ｍ／ｓ、流れ方向の変更タイミングを初期圧力に対して±１５％以上変動後、ＭＬＳＳ濃度＝２０００ｍｇ／Ｌとした。

つまり、比較例３では、比較例１，２と比較して、順方向および逆方向の双方向における被ろ過水の供給を可能とし、内径Ｂに対する径Ａを上記実施例よりも大きくした点において異なっている。

この場合でも、ろ過安定性試験（７日間連続試験）の結果は、膜端面において閉塞物が付着したため、安定的な運転ができないという結果であった。

これは、膜モジュールに対して双方向から被ろ過水を供給したとしても、膜モジュールから排出された濃縮水が、接続部材側の内径Ｂが径Ａに対して小さいために滞留を生じさせたために、膜端面における閉塞が発生してしまったものと推測される。

以上の結果から、本発明のように、膜モジュール２０の容器２１ａ側の径Ａが接続部材２２，２３側の内径Ｂに対して大きくなりすぎない範囲（２．０以下）でないと、膜端面における閉塞が発生しやすく、安定的な水処理を実施することが難しいことが分かった。

以上の結果から、本発明のように、膜モジュール２０の容器２１ａ側の径Ａが接続部材２２，２３側の内径Ｂに対して小さくなりすぎない範囲（０．５以上）でないと、膜端面における閉塞が発生しやすく、安定的な水処理を実施することが難しいことが分かった。

本発明の水処理装置は、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、中空糸膜を用いた内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（流れ方向選択部）
１５ 逆止弁（流れ方向選択部）
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 流入口
２４ｂ 流出口
２４ｃ 流出口
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
１２０ 膜モジュール
１２１ａ 容器（筒状成形体）
１２１ｂ 中空糸膜
１２１ｃ 封止部
１２３ 接続部材
２２０ 膜モジュール
２２１ａ 容器（筒状成形体）
２２１ｂ 中空糸膜
２２１ｃ 封止部
２２２，２２３ 筒体（接続部材）
３２０ 膜モジュール
３２１ｃ 封止部
３２２，３２３ ヘッダー管（接続部材）
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 (11)

1. 被ろ過水を貯留する被ろ過水槽と、
   開口を有する筒状成形体と、前記筒状成形体内に配置された中空糸膜と、前記中空糸膜の端部を前記筒状成形体に固定し前記筒状成形体の開口を封止する封止部とを有する膜モジュールと、前記膜モジュールは、前記被ろ過水槽の外に内圧式ろ過によって膜ろ過を行い、
   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軸方向の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、
   前記封止部の端面の径をＡ、前記封止部の端面から前記中空糸膜の長軸方向に沿って深さ０．１５Ａの距離の位置における前記筒状成形体の内径をＢとすると、内径Ｂは径Ａよりも大きく、Ａ／Ｂが以下の関係式（１）を満たす、
   水処理装置。
   Ａ／Ｂ≧０．５ ・・・・・（１）
2. 前記筒状成形体は、一体成形物もしくは別体成形物である、
   請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記筒状成形体は、以下の（Ｐ）および（Ｑ）のいずれか１つの構成を有している、
   請求項２に記載の水処理装置。
   （Ｐ）前記筒状成形体が一体成形物である場合、前記筒状成形体が容器であって、前記封止部は前記容器に固定され、前記容器の内径をＢとする、
   （Ｑ）前記筒状成形体が別体成形物である場合、前記筒状成形体が容器と接続部材とによって構成され、前記封止部は前記容器に固定され、前記接続部材の内径をＢとする。
4. 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膜内流速を、膜内流速高と膜内流速低としたとき、以下の関係式（４）を満たすように、膜内流速を制御する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理装置。
   １≦膜内流速高／膜内流速低≦３０ ・・・・・（４）
5. 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から４のいずれか１項に記載の水処理装置。
6. 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５のいずれか１項に記載の水処理装置。
7. 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、前記被ろ過水の流れ方向を前記順方向から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６のいずれか１項に記載の水処理装置。
8. 前記制御部は、前記中空糸膜の外周面から逆圧を加える逆圧洗浄を行う、
   請求項７に記載の水処理装置。
9. 前記膜モジュールに対して供給される前記被ろ過水の圧力を検出する圧力センサを、さらに備え、
   前記制御部は、前記流れ方向選択部によって前記被ろ過水の流れ方向を切り換えた直後の初期圧力に対する前記圧力センサにおいて検出される圧力の差圧が、±１５％以上変動した場合に、前記被ろ過水が流れる方向を切り換えるように前記流れ方向選択部を制御する、
   請求項７または８に記載の水処理装置。
10. 前記膜モジュールにおける前記被ろ過水の流量を検出する流量センサを、さらに備え、
    前記制御部は、前記流れ方向選択部によって前記被ろ過水の流れ方向を切り換えた直後の前記流量センサにおける検出結果に対する前記流量センサにおける検出結果の差圧が、±１５％以上変動した場合に、前記被ろ過水が流れる方向を切り換えるように前記流れ方向選択部を制御する、
    請求項７または８に記載の水処理装置。
11. 請求項１から１０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であって、
    前記膜モジュールにおける前記被ろ過水の前記流れ方向が前記順方向となるように、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工程と、
    前記膜モジュールにおける前記被ろ過水の前記流れ方向が前記逆方向となるように、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工程と、
    前記膜モジュールにおける前記被ろ過水の前記流れ方向を前記順方向または前記逆方向に切り替える工程と、
    を備える、水処理方法。

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