JPWO2011024726A1 - 浸漬膜装置の洗浄方法及び浸漬膜装置 - Google Patents

Abstract

濾過運転を停止してインライン洗浄を行うときに、ヘッダ配管系３の配管内部を水面ＦＷより上方で大気開放する大気開放ステップを実行し、大気開放ステップの後、配管内部の気体を抜きながらヘッダ配管系３に薬液を供給すると共に、配管内部が封鎖されて気体の抜けが停止した後も継続してヘッダ配管系３に薬液を供給して複数の膜ユニット２を加圧洗浄する加圧洗浄ステップを実行する。その結果、供給される薬液ＭＬはスムーズにヘッダ配管系３の配管内部へ広がり、各膜ユニット２や中空糸膜モジュール３１へ均等に供給される。

Description

本発明は、浸漬膜装置の洗浄方法及び浸漬膜装置に関するものである。

従来、浸漬膜装置の洗浄方法として、原水中に配置される複数の中空糸膜によって構成される中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュールから原水を吸い上げるヘッダ配管系とを備える浸漬膜装置を洗浄するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この洗浄方法では、洗浄時にヘッダ配管系に対して水を逆流させると共に薬液を逆流させることによって、中空糸膜モジュールを洗浄するインライン洗浄が行われる。

国際公開第０１／０８７８９号パンフレット

ここで、近年、原水を貯留する槽の大型化にともなって、複数の分離膜モジュールをユニット化し、更にユニット化された膜ユニットを複数備える浸漬膜装置が用いられるようになっている。このような浸漬膜装置について、従来の方法でインライン洗浄を行った場合、薬液の圧力の関係によって、図５に示すように、複数の膜ユニットのうち、ヘッダ管の上流側に接続されている膜ユニットに薬液が供給され易くなる。これによって、ヘッダ管の上流側に接続された膜ユニットと下流側に接続された膜ユニットとの間で、供給される薬液の量に偏りが生じる。従って、下流側の膜ユニットの分離膜モジュールが詰まり易くなる場合があった。あるいは、膜ユニットごとの薬液の量の偏りのみならず、膜ユニットの中における分離膜モジュールごとの薬液の量の偏りが生じる場合もあった。以上より、従来からインライン洗浄時において、膜ユニットごとに供給される薬液の量、あるいは分離膜モジュールごとに供給される薬液の量を均等にすることが求められていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、インライン洗浄時において、膜ユニットごとに供給される薬液の量、あるいは分離膜モジュールごとに供給される薬液の量を均等にすることができる浸漬膜装置の洗浄方法及び浸漬膜装置を提供することを目的とする。

本発明に係る浸漬膜装置の洗浄方法は、原水中に配置される複数の分離膜によって構成される分離膜モジュールと、複数の分離膜から前記原水を吸引するヘッダ配管系と、を備え、ヘッダ配管系が分離膜モジュールの上端部及び下端部の少なくとも一方から原水を吸引して原水の濾過を行う浸漬膜装置の洗浄方法であって、濾過運転を停止してインライン洗浄を行うときに、ヘッダ配管系の配管内部を原水の水面より上方で大気開放する大気開放ステップを実行し、大気開放ステップの後、配管内部の気体を抜きながらヘッダ配管系に薬液を供給すると共に、配管内部が封鎖されて気体の抜けが停止した後も継続してヘッダ配管系に薬液を供給して複数の分離膜を加圧洗浄する加圧洗浄ステップを実行することを特徴とする。

また、本発明に係る浸漬膜装置は、原水中に配置される複数の分離膜によって構成される分離膜モジュールと、複数の分離膜から原水を吸引するヘッダ配管系と、インライン洗浄の薬液供給前にヘッダ配管系の配管内部を大気開放する開放手段と、インライン洗浄においてヘッダ配管系に薬液を供給する際に、ヘッダ配管系の配管内部の空気を抜く気体放出手段と、を備え、開放手段及び気体放出手段は、ヘッダ配管系のうち、前記原水の水面より上方に配置される部分に設けられることを特徴とする。

本発明に係る浸漬膜装置の洗浄方法及び浸漬膜装置によれば、インライン洗浄時に、ヘッダ配管系の配管内部を原水の水面より上方で大気開放することによって、大気圧の影響でヘッダ配管系の配管内部に満たされていた濾過水の水面が、原水の水面まで低下する。この状態で薬液をヘッダ配管系へ供給すると、薬液で押し出される空気が配管外部へ抜ける。空気が配管外部へ抜けることで、水面が低下した濾過水よりも上方において、供給される薬液はスムーズにヘッダ配管系の配管内部へ広がる。抜ける空気がなくなると、薬液は濾過水を下方へ押し出しながら各膜ユニットや分離膜モジュール（例えば中空糸膜モジュールや平膜モジュール）へ供給される。このとき、各ユニットや分離膜モジュールに供給される薬液には均等に圧力がかかるため、均等に薬液が供給される。以上によって、インライン洗浄時において、膜ユニットあるいは分離膜モジュールごとに供給される薬液の量を均等にすることができる。

また、ヘッダ配管系の形態として様々な態様が考慮され、例えば、水平なヘッダ管に対して枝管が傾斜を持って接続される形態、水平に接続される形態、または垂直に接続される形態などが想定される。このような各種の形態は、浸漬膜装置の設置場所の要求によって決められるが、本発明によれば、薬液の量の偏りという点でヘッダ配管系の形態には影響され難く、各種の形態に対して、膜ユニットあるいは分離膜モジュールごとに供給される薬液の量を均等にする上で有効である。

また、本発明によれば、配管内部が封鎖されて気体の抜けが停止した後も継続してヘッダ配管系に薬液を供給することで複数の分離膜を加圧洗浄でき、従って分離膜（例えば、中空糸や平膜等）の耐圧性能に応じて最適な圧力を付与しながら洗浄を行うことができる。その結果として、分離膜に対してインライン洗浄時の圧力が高過ぎる、あるいは低過ぎるといった影響を抑えることができ、分離膜をムラなく洗浄することが可能になる。

また、本発明に係る浸漬膜装置の洗浄方法において、ヘッダ配管系の配管内部が封鎖された状態において、配管内部に薬液が充満していると好適である。配管内部に薬液が充満した状態にてインライン洗浄を行うことで、インライン洗浄後に、スムーズに濾過工程に移行でき、インライン洗浄に起因した濾過運転の停止時間を極力少なくできる。

また、本発明に係る浸漬膜装置において、気体放出手段は、ヘッダ配管系の配管内部から配管外部へ向かう気体の流れは許容し、ヘッダ配管系の配管外部から配管内部へ向かう気体の流れは規制する空気抜き弁であると好適である。気体放出手段を空気抜き弁とすることによって、薬液を配管外部に漏らすことなく空気のみを抜くことができる。

更に、上記の空気抜き弁は、ヘッダ配管系の配管内部から配管外部へ向かう液体とヘッダ配管系の配管外部から配管内部へ向かう液体とを遮断可能であると好適である。空気抜き弁が、ヘッダ配管系の配管内部と配管外部との間で液体の出入りを遮断することで、配管内部の液体の漏出を防止し、配管外部からの液体の進入を防止することができる。

また、本発明に係る浸漬膜装置において、複数の分離膜モジュールから構成される膜ユニットを複数備え、ヘッダ配管系は、複数の膜ユニットのそれぞれと接続される第一ヘッダ管を有し、開放手段及び気体放出手段は、第一ヘッダ管に設けられていることが好ましい。このような構成とすることによって、インライン洗浄時において、各膜ユニットに対して均等に薬液を供給することができる。

また、本発明に係る浸漬膜装置において、複数の分離膜モジュールから構成される膜ユニットを複数備え、ヘッダ配管系は、複数の膜ユニットのそれぞれと接続される第一ヘッダ管を有し、少なくとも空気抜き弁は、第一ヘッダ管に設けられていることが好ましい。各膜ユニットに対して均等に薬液を供給することのできる構成において、ヘッダ配管系のうちで最も高い位置にある第一ヘッダ管に空気抜き弁を設けることによって、ヘッダ配管系の配管内部の空気を確実に抜くことができる。

また、本発明に係る浸漬膜装置において、複数の分離膜モジュールから構成される膜ユニットを複数備え、ヘッダ配管系は、膜ユニットに組み込まれて複数の分離膜モジュールのそれぞれに接続される第二ヘッダ管を有し、気体放出手段は、第一ヘッダ管に設けられ、第二ヘッダ管と分離膜モジュールとの接続部の一部は、それぞれ原水の水面上に配置されていることが好ましい。このような構成とすることによって、インライン洗浄時において、各分離膜モジュールに対して均等に薬液を供給することができる。

本発明によれば、インライン洗浄時において、膜ユニットごとに供給される薬液の量、あるいは分離膜モジュールごとに供給される薬液の量を均等にすることができる。特に、本発明によれば、薬液の量の偏りという点でヘッダ配管系の形態には影響され難く、ヘッダ配管系の各種の形態に対して、膜ユニットあるいは分離膜モジュールごとに供給される薬液の量を均等にする上で有効である。

本発明の第一実施形態に係る浸漬膜装置の構成を示す概略構成図である。 空気抜き弁を模式的に示す断面図である。 中空糸膜モジュール及びアンダーサポートの一部の断面図である。 本発明の第一実施形態に係る浸漬膜装置の作用・効果を説明するための概略構成図である。 従来の浸漬膜装置の概略構成図である。 本発明の第二実施形態に係る浸漬膜装置の構成を示す概略構成図である。 本発明の第二実施形態に係る浸漬膜装置の作用・効果を説明するための概略構成図である。 本発明の第三実施形態に係る浸漬膜装置の構成を示す概略構成図である。 本発明の第四実施形態に係る浸漬膜装置の構成を示す概略構成図である。

［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係る浸漬膜装置１の構成を示す概略構成図である。図１に示すように、第一実施形態に係る浸漬膜装置１は、原水槽ＣＢの原水Ｗ中に配置される複数の膜ユニット２と、各膜ユニット２の中空糸膜モジュール（分離膜モジュール）３１から原水Ｗを吸い上げるヘッダ配管系３と、各膜ユニット２へ散気用の空気を供給する空気供給配管系４と、ヘッダ配管系３で吸い上げた濾過水を貯留する濾過水槽６と、インライン洗浄時に使用する薬液を貯留する薬液槽１７と、インライン洗浄時にヘッダ配管系の配管内部を大気開放する自動弁（開放手段）７と、ヘッダ配管系３の配管内部の空気を抜く空気抜き弁（気体放出手段）９と、を備えている。空気供給配管系４は、図示されない外部の空気供給装置と接続されている。また、本実施形態では、膜ユニット２は完全に原水Ｗ中に浸漬されており、水面ＷＦは第二ヘッダ管１２よりも高い位置に配置されている。

ヘッダ配管系３は、複数の膜ユニット２のそれぞれと接続される第一ヘッダ管１１と、各膜ユニット２に組み込まれる第二ヘッダ管１２と、第一ヘッダ管１１と第二ヘッダ管１２とをそれぞれ接続する複数の接続管１３，１４，１６とを備えている。なお、図１においては、第一ヘッダ管１１の最も下流側に接続管１３が配置され、第一ヘッダ管１１の最も上流側に接続管１６が配置され、接続管１３と接続管１６との間に接続管１４が配置される。ヘッダ配管系３は、濾過水槽６の手前側に配置されたポンプ１８を作動させることによって、各膜ユニット２の中空糸膜モジュールを介して原水槽ＣＢ内の原水Ｗを吸い上げることができる。

濾過水槽６は、ポンプ１８が配置されたラインＬ１で、ヘッダ配管系３と接続されている。また、濾過水槽６は、ラインＬ１とは別ラインであるラインＬ２によってもヘッダ配管系３と接続されている。ラインＬ２上には、インライン洗浄時において濾過水槽６からヘッダ配管系３を介して各膜ユニット２へ濾過水を逆流させるためのポンプ１９が配置されている。

ラインＬ２には、ラインＬ３を介して薬液槽１７が接続されている。また、ラインＬ３上には、インライン洗浄時において薬液槽１７からラインＬ２及びヘッダ配管系３を介して各膜ユニット２へ薬液を流すためのポンプ２１が配置されている。薬液槽１７に貯留される薬液としては、中空糸膜モジュールが有機物に汚染された場合においては、０．１％程度の次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）、あるいは次亜塩素酸ナトリウムに０．４％の苛性ソーダを加えたものが適用される。また、中空糸膜モジュールが無機物に汚染された場合においては、０．５％から１％のシュウ酸、クエン酸、塩酸、硫酸などが適用される。なお、この洗浄条件は、原水Ｗが活性汚泥の場合に適用できるものの例である。

自動弁７は、自動で開閉することができる弁であり、原水Ｗの水面ＷＦよりも上方である第一ヘッダ管１１の下流側の端部に設けられている。自動弁７が開状態となることにより、ヘッダ配管系３の配管内部が大気開放される。自動弁７は、所定のタイミングで開閉を行うことができるが、本実施形態においては、インライン洗浄開始時、すなわち、濾過運転が停止してインライン洗浄を行う最初のタイミングで開き、薬液が流し込まれる前に閉じることができる。

空気抜き弁９は、原水Ｗの水面ＷＦよりも上方である第一ヘッダ管１１の下流側の端部における上面側に設けられている。空気抜き弁９は、配管内部から配管外部へ向かう空気（気体）を通過（気体の流れを許容）させることはできるが、配管外部から配管内部へ向かう空気は遮断（気体の流れを規制）する機能を有している。また、水などの液体については、配管内部から配管外部へ向かう液体も配管外部から配管内部へ向かう液体も遮断（液体の流れを規制）する機能を有している。すなわち、空気抜き弁は、空気が系外に抜けることができるが、系外に水は抜けることができず、また空気・水とも系内に入ることができない弁と定義される。

図２を参照して空気抜き弁９の一例を説明する。図２に示すように、空気抜き弁９は、第一ヘッダ管１１に連通する立設管１１ａの上端に取り付けられている。空気抜き弁９は、立設管１１ａに連通するチャンバ９ａと、チャンバ９ａ内に収容されたフロート９ｂと、チャンバ９ａの天井に設けられたガス抜き管９ｃと、ガス抜き管９ｃに設けられた逆止弁９ｄと、を備えている。空気及び薬液は、立設管１１ａを通ってチャンバ９ａに供給される。薬液の水位が上昇すると、フロート９ｂも上昇し、フロート９ｂがチャンバ９ａの天井にまで到達すると、ガス抜き管９ｃの入口を塞ぎ、空気抜き弁９は閉じた状態になる。その結果、ヘッダ配管系３は封鎖された状態になる。

膜ユニット２（図１参照）は、複数の中空糸膜モジュール３１をユニット化して構成したものであり、原水槽ＣＢの原水Ｗ中に複数配置されている。なお、図１中には三つの膜ユニット２のみが示されているが、数は限定されず、原水槽ＣＢの大きさに合わせて増加させてもよい。また、一つの膜ユニット２に含まれる中空糸膜モジュール３１の数も適宜増加・減少させてもよい。膜ユニット２は、複数の中空糸膜モジュール３１と、膜ユニット２の外枠を構成するフレーム３２と、ヘッダ配管系３を構成すると共にフレーム３２の上部において横架されている第二ヘッダ管１２と、フレーム３２の底部に設けられて中空糸膜モジュール３１の下端部を支持するアンダーサポート３４と、を備えて構成されている。

中空糸膜モジュール３１は、上端側が第二ヘッダ管１２に接続され、下端側がアンダーサポート３４に支持される。フレーム３２に組み込まれる中空糸膜モジュール３１同士の設置間隔は、複数の中空糸膜３１ａの原水内での揺れを考慮して当該中空糸膜モジュール３１の外径の１．２倍以上且つ２倍以下程度に設定することが好ましい。例えば、中空糸膜モジュール３１同士のピッチは１８０ｍｍ以上且つ３００ｍｍ以下程度が好ましい。中空糸膜モジュール３１同士が近すぎる場合、隣接する中空糸膜３１ａ同士がぶつかり合い、中空糸膜３１ａの擦化が進行する可能性がある。また、中空糸膜３１ａの揺れの幅が抑制され、汚泥の付着抑制効果が損なわれる可能性もあるため、中空糸膜モジュール３１同士の設置間隔は該中空糸膜モジュール３１の外径の１．２倍以上、好ましくは１．５倍以上程度に設定することが好ましい。なお、本実施形態では、分離膜の一例として中空糸膜を用いているが、分離膜として平膜を用いてもよく、分離膜モジュールとして平膜モジュールを用いてもよい。

図３は、中空糸膜モジュール３１及びアンダーサポート３４の一部の断面図である。図３に示すように、中空糸膜モジュール３１は、複数の中空糸膜（分離膜）３１ａと、複数の中空糸膜３１ａを下側で結束する結束部４１と、結束部４１に取り付けられたスカート部４２と、複数の中空糸膜３１ａを上側で結束する結束部４３と、結束部４３の上端側に取り付けられたキャップ部材４４とを備えて構成されている。

中空糸膜３１ａは、内部に濾過された濾過水の流路が形成されたチューブ形状をなしており、その側面は原水Ｗを濾過するための濾過膜となっているため、膜表面にある細孔により固形分を分離できる。結束部４１は、中空糸膜３１ａの下端に固定された円板状部材である。中空糸膜３１ａの下端側の開口部分は結束部４１の上面によって封止されている。この結束部４１には、下方に配置されたアンダーサポート３４内部に配置された散気管４６からの曝気空気を上方に通過させるため、中空糸膜３１ａが固定されている位置を除く位置に複数の貫通孔４１ａが形成されている。スカート部４２は、上端側に結束部４１が嵌入された円筒状部材である。このスカート部４２の下端側はアンダーサポート３４の挿入孔３４ａに嵌入されている。これによって、スカート部４２は、散気管４６からの空気を逃がさないように複数の中空糸膜３１ａとアンダーサポート３４同士を固定することができる。なお、空気供給配管系４から供給された空気は、フレーム３２に設けられた配管を通って上方から下方へ移動し、アンダーサポート３４内の散気管４６へ供給される。

中空糸膜モジュール３１の上端側の結束部４３は、中空糸膜３１ａの束に樹脂（結束部）を含浸させることによってポッティング部４３ａが形成されており、中空糸膜３１ａを支持する機能を有している。また、キャップ部材４４は中空円錐台状部材であり、その下端部に結束部４３が嵌入されている。また、キャップ部材４４の頂部からは上方へ向かって接続管が突出しており、この接続管と第二ヘッダ管１２とは、伸縮可能な伸縮継手（接続部）４７を介して接続されている（図１参照）。

以上のように構成された浸漬膜装置１では、図１に示すように、ポンプ１８を作動させてヘッダ配管系３で原水Ｗを吸引することで、原水Ｗが複数の中空糸膜３１ａで濾過されて汚泥が除去された状態で吸い上げられる。吸い上げられた濾過水は、第二ヘッダ管１２、接続管１３（１４，１６）、及び第一ヘッダ管１１、ラインＬ１を通過して、濾過水槽６に貯留される。一方、散気管４６の散気孔から散気された空気は、上方へ向かって浮上し（図３参照）、結束部４１の貫通孔４１ａを通過して複数の中空糸膜３１ａ周辺を通過する。このとき、中空糸膜３１ａは散気された空気の影響で揺らされることによって、膜面に堆積した堆積物が振り払われる。更に、空気の上向流は槽内混合液を攪拌混合し、中空糸膜３１ａの膜面に掃流として作用して膜面を洗浄する。以上が濾過運転（濾過工程）での手順である。

次に、インライン洗浄による浸漬膜装置１の洗浄方法の手順について説明する。濾過運転を停止してインライン洗浄を行う場合、最初に自動弁７を開状態とすることによって、水面ＷＦより上方でヘッダ配管系３の配管内部を大気開放する（大気開放ステップ）。

大気開放ステップの実行により、ヘッダ配管系３の配管内部の水位が原水槽ＣＢ内の原水Ｗの水位程度まで降下すると、ラインＬ２を開いてポンプ１９を作動させる。ポンプ１９を作動させることで、濾過水槽６の中の濾過水は、ラインＬ２を介してヘッダ配管系３へ送り込まれる（図１参照）。また、ポンプ１９の作動に合わせてラインＬ３を開いてポンプ２１を作動させる。ポンプ２１を作動させることで、薬液槽１７の中の薬液はラインＬ３を介してラインＬ２に供給され、濾過水と合流して所定の濃度まで希釈された後にヘッダ配管系３へ送り込まれる。ヘッダ配管系３へ薬液を供給する際には、水面ＷＦより上方で空気抜き弁９からヘッダ配管系３の配管内部の空気が抜ける。

薬液が配管内部に充満すると、空気抜き弁９が閉じ、配管内部が封鎖された状態になる。配管内部が封鎖された後もヘッダ配管系３への薬液の供給は継続して行われ、その結果、ヘッダ配管系３へ送り込まれた薬液は、第一ヘッダ管１１、接続管１３（１４，１６）、第二ヘッダ管１２を通過して各膜ユニット２の各中空糸膜モジュール３１へ供給される。これによって、薬液によって各中空糸膜モジュール３１の加圧洗浄が行われる（加圧洗浄ステップ）。

次に、本実施形態に係る浸漬膜装置１及び浸漬膜装置１の洗浄方法の作用・効果について説明する。

ここで、本実施形態との比較のため、従来の浸漬膜装置及び浸漬膜装置の洗浄方法について説明する。図５は、従来の浸漬膜装置５０の概略構成図であり、（ａ）は濾過時におけるヘッダ配管系の配管内部の様子を示す図、（ｂ）はインライン洗浄時におけるヘッダ配管系の配管内部の様子を示す図である。図５に示すように、従来の浸漬膜装置５０は、ヘッダ配管系に空気抜き弁と自動弁が設けられていない。

従来の浸漬膜装置５０においては、図５（ａ）に示すように、濾過を行うことによって、第一ヘッダ管１１及び接続管１３，１４，１６は濾過水ＦＷに満たされる。濾過が終わった後も、大気圧の影響によって第一ヘッダ管１１及び接続管１３，１４，１６内が濾過水ＦＷに満たされている状態が維持される。この状態でインライン洗浄を行うと、図５（ｂ）に示すように、薬液の圧力の関係によって、複数の接続管１３，１４，１６のうち、最も上流側の接続管１６に薬液が流れる。最も上流側の膜ユニット２に薬液が流れて各中空糸膜モジュールが洗浄されることによって、最も上流側の膜ユニット２は、中空糸膜モジュールに汚泥が付着した状態である他の膜ユニット２に比して、薬液が流れやすくなる。従って、第一ヘッダ管１１の上流側に接続された膜ユニット２と下流側に接続された膜ユニット２との間で、供給される薬液の量に偏りが生じる。これによって、下流側の膜ユニット２の中空糸膜モジュールが詰まり易くなる場合があった。

一方、本実施形態に係る浸漬膜装置１においては、図４（ａ）に示すように、濾過を行うことによって、第一ヘッダ管１１及び接続管１３，１４，１６は濾過水ＦＷに満たされる。濾過が終わった後も、大気圧の影響によって第一ヘッダ管１１及び接続管１３，１４，１６内が濾過水ＦＷに満たされている状態が維持される。ここで、図４（ｂ）に示すように、インライン洗浄を行う初期段階で自動弁７を開状態とする。自動弁７を開状態とすることによって、ヘッダ配管系３の第一ヘッダ管１１と接続管１３，１４，１６の配管内部を大気開放する。これによって、第一ヘッダ管１１及び接続管１３，１４，１６内に満たされていた濾過水ＦＷは、原水槽ＣＢへ逆流する。そして、接続管１３，１４，１６の配管内において、濾過水ＦＷの水面が原水Ｗの水面ＷＦの高さまで下がる。

接続管１３，１４，１６の配管内において、濾過水ＦＷの水面高さを原水Ｗの水面ＷＦの高さまで下げた後、自動弁７を閉状態とする。この状態で薬液を供給すると、図４（ｃ）に示すように、薬液によって押し出される空気は、空気抜き弁９から配管外部へ抜ける。空気が空気抜き弁９から抜けることによって、薬液は第一ヘッダ管１１内をスムーズに流れ、接続管１３，１４，１６内に均等に流れ込む。第一ヘッダ管１１及び接続管１３，１４，１６内が薬液で満たされ、空気抜き弁９から抜ける空気がなくなると、薬液は接続管１３，１４，１６内において濾過水ＦＷを下方に押し出しながら各膜ユニット２へ供給される。このとき、各接続管１３，１４，１６の薬液には均等に圧力がかかるため、各膜ユニット２には、偏ることなく均等に薬液が供給される。以上によって、本実施形態に係る浸漬膜装置１及びその洗浄方法によれば、インライン洗浄時において、膜ユニット２ごとに供給される薬液の量を均等にすることができる。

なお、本実施形態ではヘッダ配管系３の形態の一例を紹介したが、ヘッダ配管系３の形態としては、例えば、水平なヘッダ管に対して枝管が傾斜を持って接続される形態、水平に接続される形態、または垂直に接続される形態などの様々な形態が想定される。このような各種の形態は、例えば、浸漬膜装置１の設置場所の要求によって決められるが、本実施形態に係る浸漬膜装置１の洗浄方法によれば、薬液の量の偏りという点でヘッダ配管系３の形態には影響され難く、各種の形態に対して、膜ユニット２ごとに供給される薬液の量を均等にする上で有効である。

また、本実施形態に係る浸漬膜装置１の洗浄方法によれば、ヘッダ配管系３の配管内部が封鎖されて空気の抜けが停止した後も継続してヘッダ配管系３に薬液を供給することで複数の中空糸膜３１ａを加圧洗浄でき、従って中空糸膜３１ａの耐圧性能に応じて最適な圧力を付与しながら洗浄を行うことができる。その結果として、中空糸膜３１ａに対してインライン洗浄時の圧力が高過ぎる、あるいは低過ぎるといった影響を抑えることができ、中空糸膜３１ａをムラなく洗浄することが可能になる。なお、中空糸膜３１ａに替えて平膜を使用した場合には、特に逆洗によるインライン洗浄を行う際の耐圧性能が低いので注意を要するが、薬液の供給量を調整することでインライン洗浄の最適化を図ることは可能である。

また、本実施形態に係る浸漬膜装置１の洗浄方法では、ヘッダ配管系３の配管内部が封鎖された状態において、配管内部に薬液が充満しており、この状態にてインライン洗浄を行うことで、インライン洗浄後に、スムーズに濾過工程に移行でき、インライン洗浄に起因した濾過運転の停止時間を極力少なくできる。

また、本実施形態に係る浸漬膜装置１において、開放手段は、自動弁７であり、気体放出手段は、空気抜き弁９である。このように、開放手段を自動弁７とすることにより、必要なタイミングで開状態とすることでヘッダ配管内部を大気開放し、濾過水の水面を低下させた後は閉状態とすることによって、ヘッダ配管内部に供給された薬液が漏れることを防止することができる。また、気体放出手段を空気抜き弁９とすることによって、薬液を配管外部に漏らすことなく空気のみを抜くことができる。

また、本実施形態に係る浸漬膜装置１は、複数の中空糸膜モジュール３１から構成される膜ユニット２を複数備え、ヘッダ配管系３は、複数の膜ユニット２のそれぞれと接続される第一ヘッダ管１１を有し、少なくとも空気抜き弁９は、第一ヘッダ管１１に設けられている。各膜ユニット２に対して均等に薬液を供給することのできる構成において、ヘッダ配管系３のうちで最も高い位置にある第一ヘッダ管１１に空気抜き弁９を設けることによって、ヘッダ配管系３の配管内部の空気を確実に抜くことができる。

［第二実施形態］
図６は、本発明の第二実施形態に係る浸漬膜装置１００の構成を示す概略構成図である。第二実施形態に係る浸漬膜装置１００は、第二ヘッダ管１２と中空糸膜モジュール３１との間の接続部である伸縮継手４７の一部が原水Ｗの水面ＷＦ上に配置されている点で、第一実施形態に係る浸漬膜装置１と主に相違している。以下の説明において、第一実施形態に係る浸漬膜装置１と同一の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

図６に示すように、第二実施形態に係る浸漬膜装置１００は、第一実施形態に係る浸漬膜装置１と略同一の構成をなしており、原水槽ＣＢの原水Ｗ中に配置される複数の膜ユニット２と、各膜ユニット２の中空糸膜モジュール３１から原水Ｗを吸い上げるヘッダ配管系３と、各膜ユニット２へ散気用の空気を供給する空気供給配管系４と、ヘッダ配管系３で吸い上げた濾過水を貯留する濾過水槽６と、インライン洗浄時に使用する薬液を貯留する薬液槽１７と、インライン洗浄時にヘッダ配管系の配管内部を大気開放する自動弁（開放手段）７と、ヘッダ配管系３の配管内部の空気を抜く空気抜き弁（気体放出手段）９と、を備えている。空気供給配管系４は、図示されない外部の空気供給装置と接続されている。

ヘッダ配管系３は、第一ヘッダ管１１と、第二ヘッダ管１２と、複数の接続管１３，１４，１６とを備えている。また、本実施形態では、膜ユニット２のうち中空糸膜モジュール３１は完全に原水Ｗ中に浸漬されており、水面ＷＦは中空糸膜モジュール３１と第二ヘッダ管１２との間に配置されている。すなわち、中空糸膜モジュール３１と第二ヘッダ管１２とを接続する伸縮継手４７の一部が原水Ｗの水面ＷＦ上に配置される。

本実施形態に係る浸漬膜装置１００においては、図７（ａ）に示すように、濾過を行うことによって、第一ヘッダ管１１、接続管１３，１４，１６、第二ヘッダ管１２、及び伸縮継手４７は濾過水ＦＷに満たされる。濾過が終わった後も、大気圧の影響によって第一ヘッダ管１１、接続管１３，１４，１６、第二ヘッダ管１２、及び伸縮継手４７内が濾過水ＦＷに満たされている状態が維持される。ここで、図７（ｂ）に示すように、インライン洗浄を行う初期段階で自動弁７を開状態とする。自動弁７を開状態とすることによって、第一ヘッダ管１１と接続管１３，１４，１６と第二ヘッダ管１２と伸縮継手４７の配管内部を大気開放する。これによって、第一ヘッダ管１１、接続管１３，１４，１６、第二ヘッダ管１２、及び伸縮継手４７内に満たされていた濾過水ＦＷは、原水槽ＣＢへ逆流する。そして、伸縮継手４７の配管内において、濾過水ＦＷの水面が原水Ｗの水面ＷＦの高さまで下がる。

伸縮継手４７の配管内において、濾過水ＦＷの水面高さを原水Ｗの水面ＷＦの高さまで下げた後、自動弁７を閉状態とする。この状態で薬液を供給すると、図７（ｃ）に示すように、薬液によって押し出される空気は、空気抜き弁９から配管外部へ抜ける。空気が空気抜き弁９から抜けることによって、薬液は第一ヘッダ管１１、接続管１３，１４，１６、及び第二ヘッダ管１２内をスムーズに流れ、伸縮継手４７内に均等に流れ込む。第一ヘッダ管１１、接続管１３，１４，１６、第二ヘッダ管１２、伸縮継手４７内が薬液で満たされ、空気抜き弁９から抜ける空気がなくなると、薬液は伸縮継手４７内において濾過水ＦＷを下方に押し出しながら各中空糸膜モジュール３１へ供給される。このとき、各中空糸膜モジュール３１の薬液には均等に圧力がかかるため、各中空糸膜モジュール３１には、偏ることなく均等に薬液が供給される。以上によって、本実施形態に係る浸漬膜装置１００及びその洗浄方法によれば、インライン洗浄時において、中空糸膜モジュールごとに供給される薬液の量を均等にすることができる。

また、本実施形態に係る浸漬膜装置１００の洗浄方法によれば、薬液の量の偏りという点でヘッダ配管系３の形態には影響され難く、各種の形態に対して、膜ユニット２ごとに供給される薬液の量を均等にする上で有効である。また、中空糸膜３１ａに対してインライン洗浄時の圧力が高過ぎる、あるいは低過ぎるといった影響を抑えることができ、中空糸膜３１ａをムラなく洗浄することが可能になる。

また、本実施形態に係る浸漬膜装置１００の洗浄方法では、ヘッダ配管系３の配管内部が封鎖された状態において、配管内部に薬液が充満しており、この状態にてインライン洗浄を行うことで、インライン洗浄後に、スムーズに濾過工程に移行でき、インライン洗浄に起因した濾過運転の停止時間を極力少なくできる。

［第三実施形態］
図８は、本発明の第三実施形態に係る浸漬膜装置１０１の構成を示す概略構成図である。第三実施形態に係る浸漬膜装置１０１は、第一実施形態に係る空気抜き弁９の代わりに、空気抜きユニット５１を備えている点が、第一実施形態に係る浸漬膜装置１と相違する。以下の説明において、第一実施形態に係る浸漬膜装置１と同一の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

空気抜きユニット５１は、第一ヘッダ管１１に連通する薬液排出管５１ａと、薬液排出管５１ａを開閉するバルブ５１ｂと、第一ヘッダ管１１よりも上方に配置されると共に、薬液排出管５１ａに接続された薬液貯留チャンバ５１ｃと、を備えている。薬液貯留チャンバ５１ｃは大気開放されている。空気抜きユニット５１は気体放出手段に相当する。

浸漬膜装置１０１においてインライン洗浄を行う場合には、第一実施形態に係るインライン洗浄と同一の手順によって大気開放ステップが実行される。大気開放ステップの後、薬液をヘッダ配管系３へ供給する際には、バルブ５１ｂを開いて薬液排出管５１ａを開状態とする。その結果、ヘッダ配管系３の配管内部に充満された薬液は薬液排出管５１ａを通って薬液貯留チャンバ５１ｃに排出される。薬液貯留チャンバ５１ｃに薬液が排出されるとバルブ５１ｂを閉じてヘッダ配管系３の配管内部を封鎖状態とし、その後も継続してヘッダ配管系３に薬液を供給することで各中空糸膜モジュールの加圧洗浄を行う（加圧洗浄ステップ）。

本実施形態に係る浸漬膜装置１０１及びその洗浄方法によれば、インライン洗浄時において、中空糸膜モジュール３１ごとに供給される薬液の量を均等にすることができる。また、本実施形態に係る浸漬膜装置１０１の洗浄方法によれば、薬液の量の偏りという点でヘッダ配管系３の形態には影響され難く、各種の形態に対して、膜ユニット２ごとに供給される薬液の量を均等にする上で有効である。また、中空糸膜３１ａに対してインライン洗浄時の圧力が高過ぎる、あるいは低過ぎるといった影響を抑えることができ、中空糸膜３１ａをムラなく洗浄することが可能になる。

また、本実施形態に係る浸漬膜装置１０１の洗浄方法では、ヘッダ配管系３の配管内部が封鎖された状態において、配管内部に薬液が充満しており、この状態にてインライン洗浄を行うことで、インライン洗浄後に、スムーズに濾過工程に移行でき、インライン洗浄に起因した濾過運転の停止時間を極力少なくできる。

［第四実施形態］
図９は、本発明の第四実施形態に係る浸漬膜装置の洗浄方法を実行するための浸漬膜装置１０２の構成を示す概略構成図である。浸漬膜装置１０２は、浸漬膜装置１の自動弁４及び空気抜き弁９を備えておらず、代わりに、配管封鎖ユニット５２を備えている。浸漬膜装置１０２のその他の構成は、実質的に浸漬膜装置１と同一である。以下の説明において、第一実施形態に係る浸漬膜装置１と同一の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

配管封鎖ユニット５２は、自動弁４及び空気抜き弁９の各機能を兼用する要素であり、第一ヘッダ管１１に連通する空気及び薬液排出管５２ａと、空気及び薬液排出管５２ａを開閉するバルブ５２ｂと、を備えている。配管封鎖ユニット５２は、開放手段、及び気体放出手段に相当する。

浸漬膜装置１０２においてインライン洗浄を行う場合には、バルブ５２ｂを開き、ヘッダ配管系３の配管内部を大気開放する（大気開放ステップ）。大気開放ステップの実行により、ヘッダ配管系３の配管内部の水位が原水槽ＣＢ内の原水Wの水位程度まで降下した後、ヘッダ配管系３に薬液を供給する。薬液をヘッダ配管系３に供給する初期の段階では、バルブ５２ｂは開放しておき、空気の排気は継続して行われる。その後、薬液がヘッダ配管系３内に広く行き渡るとバルブ５２ｂを閉じて配管内部の封鎖状態を形成する。本実施形態の場合、薬液は必ずしも配管内部に完全に充満しておらず、第一ヘッダ管１１の上部には空気貯まりが形成されていてもよい。配管内部を封鎖状態とした後も継続してヘッダ配管系３に薬液を供給することで各中空糸膜モジュールの加圧洗浄を行う（加圧洗浄ステップ）。

本実施形態に係る浸漬膜装置１０２及びその洗浄方法によれば、インライン洗浄時において、中空糸膜モジュール３１ごとに供給される薬液の量を均等にすることができる。また、本実施形態に係る浸漬膜装置１０１の洗浄方法によれば、薬液の量の偏りという点でヘッダ配管系３の形態には影響され難く、各種の形態に対して、膜ユニット２ごとに供給される薬液の量を均等にする上で有効である。また、中空糸膜３１ａに対してインライン洗浄時の圧力が高過ぎる、あるいは低過ぎるといった影響を抑えることができ、中空糸膜３１ａをムラなく洗浄することが可能になる。

以上、本発明について各実施形態ごとに説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、開放手段としての自動弁７を第一ヘッダ管１１に設けたが、第二ヘッダ管１２などに設けてもよく、少なくとも原水Ｗの水面ＷＦ上であればヘッダ配管系３のどの位置に設けてもよい。

上述の実施形態では、気体放出手段として空気抜き弁９を用いたが、配管内の空気を抜くことができるものであればどのようなものを用いてもよく、自動弁を気体放出手段として用いてもよい。この場合、自動弁は、気体放出手段及び開放手段の両方の機能を有することとなる。

また、上述の実施形態では、複数の膜ユニット２を備える構成となっていたが、一つの膜ユニット２のみの構成であってもよい。また、複数の中空糸膜モジュール３１をユニット化していたが、ユニット化されていなくてもよい。

また、上述の実施形態では、ヘッダ配管系は、分離膜モジュールの上端部から原水を吸引する場合について説明したが、上端部に限らず、下端部から吸引してもよく、あるいは上下端部から吸引してもよい。

１，１００…浸漬膜装置、２…膜ユニット、３…ヘッダ配管系、７…自動弁（開放手段）、９…空気抜き弁（気体放出手段）、１１…第一ヘッダ管、１２…第二ヘッダ管、３１…中空糸膜モジュール（分離膜モジュール）、３１ａ…中空糸膜（分離膜）、４７…伸縮継手（接続部）、５１…空気抜きユニット（気体放出手段）、５２…配管封鎖ユニット（開放手段、気体放出手段）、Ｗ…原水、ＷＦ…水面。

Claims (8)

1. 原水中に配置される複数の分離膜によって構成される分離膜モジュールと、前記複数の分離膜から前記原水を吸引するヘッダ配管系と、を備え、前記ヘッダ配管系が前記分離膜モジュールの上端部及び下端部の少なくとも一方から前記原水を吸引して前記原水の濾過を行う浸漬膜装置の洗浄方法であって、
   濾過運転を停止してインライン洗浄を行うときに、前記ヘッダ配管系の配管内部を前記原水の水面より上方で大気開放する大気開放ステップを実行し、
   前記大気開放ステップの後、配管内部の気体を抜きながら前記ヘッダ配管系に薬液を供給すると共に、配管内部が封鎖されて気体の抜けが停止した後も継続して前記ヘッダ配管系に薬液を供給して前記複数の分離膜を加圧洗浄する加圧洗浄ステップを実行することを特徴とする浸漬膜装置の洗浄方法。
2. 前記ヘッダ配管系の配管内部が封鎖された状態において、配管内部に前記薬液が充満していることを特徴とする請求項１記載の浸漬膜装置の洗浄方法。
3. 原水中に配置される複数の分離膜によって構成される分離膜モジュールと、
   前記複数の分離膜から前記原水を吸引するヘッダ配管系と、
   インライン洗浄の薬液供給前に前記ヘッダ配管系の配管内部を大気開放する開放手段と、
   インライン洗浄において前記ヘッダ配管系に薬液を供給する際に、前記ヘッダ配管系の配管内部の空気を抜く気体放出手段と、を備え、
   前記開放手段及び前記気体放出手段は、前記ヘッダ配管系のうち、前記原水の水面より上方に配置される部分に設けられることを特徴とする浸漬膜装置。
4. 前記気体放出手段は、前記ヘッダ配管系の配管内部から配管外部へ向かう気体の流れは許容し、前記ヘッダ配管系の配管外部から配管内部へ向かう気体の流れは規制する空気抜き弁であることを特徴とする請求項３記載の浸漬膜装置。
5. 前記空気抜き弁は、更に前記ヘッダ配管系の配管内部から配管外部へ向かう液体と前記ヘッダ配管系の配管外部から配管内部へ向かう液体とを遮断可能であることを特徴とする請求項４記載の浸漬膜装置。
6. 複数の前記分離膜モジュールから構成される膜ユニットを複数備え、
   前記ヘッダ配管系は、複数の前記膜ユニットのそれぞれと接続される第一ヘッダ管を有し、
   前記開放手段及び前記気体放出手段は、前記第一ヘッダ管に設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項記載の浸漬膜装置。
7. 複数の前記分離膜モジュールから構成される膜ユニットを複数備え、
   前記ヘッダ配管系は、複数の前記膜ユニットのそれぞれと接続される第一ヘッダ管を有し、
   少なくとも前記空気抜き弁は、前記第一ヘッダ管に設けられていることを特徴とする請求項４または５記載の浸漬膜装置。
8. 複数の前記分離膜モジュールから構成される膜ユニットを複数備え、
   前記ヘッダ配管系は、前記膜ユニットに組み込まれて複数の前記分離膜モジュールのそれぞれに接続される第二ヘッダ管を有し、
   前記気体放出手段は、前記第一ヘッダ管に設けられ、
   前記第二ヘッダ管と前記分離膜モジュールとの接続部の一部は、それぞれ前記原水の水面上に配置されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項記載の浸漬膜装置。

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