WO2016129308A1 - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents

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WO2016129308A1
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treated
inert gas
membrane module
treatment system
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PCT/JP2016/050587
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池田　啓一
柏原　秀樹
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a water treatment system and a water treatment method.
  • a water treatment system for removing oil and turbidity from water to be treated containing oil and turbidity using a filtration membrane is known.
  • Such a water treatment system is configured such that the water to be treated is supplied in parallel to the membrane surface from one end of the filtration membrane and filtered by a so-called cross flow that discharges the water to be treated from the other end of the filtration membrane.
  • cross flow that discharges the water to be treated from the other end of the filtration membrane.
  • clogging of the filtration membrane can also be reduced when treating water to be treated having a large amount of oil or turbidity such as water accompanying petroleum.
  • the water treatment system disclosed in the above publication air is sucked into the water to be treated by an aspirator.
  • the water to be treated may decompose combustible gas to generate combustible gas, or the dissolved combustible gas may be gasified due to pressure fluctuation.
  • This invention is made
  • a water treatment system uses a tank that stores water to be treated, a cross-flow filtration membrane module that filters the water to be treated, and a supply pump.
  • a water treatment system comprising: a supply path for supplying treated water from the tank to a filtration membrane module; and a reflux path for returning treated water that has passed through a membrane primary side of the filtration membrane module to the tank.
  • the water treatment method according to one aspect of the present invention made to solve the above-described problem is a step of supplying water to be treated from a tank for storing the water to be treated to the crossflow filtration membrane module via a supply path. And a step of returning the treated water that has passed through the membrane primary side of the filtration membrane module to the tank, wherein the tank contains an inert gas on the liquid surface of the treated water that is stored.
  • the method further includes a step of having an upper space that is hermetically filled and pressurizing the inert gas in the upper space with a compressor and introducing the pressurized gas into the supply path or the filtration membrane module.
  • the water treatment system according to one embodiment of the present invention can prevent explosion even if water to be treated that can generate a combustible gas is filtered.
  • Drawing 1 is a mimetic diagram showing the composition of the water treatment system of one embodiment of the present invention.
  • a water treatment system includes a tank for storing water to be treated, a cross-flow filtration membrane module for filtering the water to be treated, and a membrane to be treated from the tank using a supply pump.
  • a water treatment system comprising: a supply path for supplying water; and a reflux path for returning the treated water that has passed through the membrane primary side of the filtration membrane module to the tank, wherein the tank stores liquid to be treated
  • An upper space that is hermetically filled with an inert gas on the surface, and further includes an air passage that introduces the inert gas from the upper space to the supply passage or the filtration membrane module, and the inert gas is added to the air passage. It has a compressor to press.
  • the water treatment system has an upper space in which an inert gas is hermetically filled on the liquid level of the water to be treated stored in the tank.
  • an inert gas is hermetically filled on the liquid level of the water to be treated stored in the tank.
  • the water treatment system includes a closed system in which the water to be treated is circulated between the tank and the filtration membrane module by airtightly filling the surface of the water to be treated stored in the tank with an inert gas. Gaseous oxygen can be excluded from For this reason, even if the combustible gas generate
  • the compressor may be a water ring compressor. Since the compressor is a water-sealed compressor, even if the inert gas sucked from the upper space contains water, it is assimilated with the seal water of the water-sealed compressor and hardly causes a malfunction of the apparatus. For this reason, the said water treatment system can prevent clogging of a filtration membrane more reliably by supplying an inert gas stably to a filtration membrane module, and can perform water treatment continuously stably.
  • a gas-liquid separator is provided on the discharge side of the water-sealed compressor in the air passage, and that a seal water return path communicating from the gas-liquid separator to the water-sealed compressor is further provided.
  • the seal water leaked together with the inert gas from the water-sealed compressor can be collected with a gas-liquid separator and returned to the water-sealed compressor, preventing water-sealed compressor seal failure and continuous water treatment. It can be performed.
  • the water treatment system has a cooling device that cools the water separated by the gas-liquid separator in the seal water return path, thereby suppressing the temperature rise of the water ring compressor and compressing the inert gas. Efficiency can be maintained.
  • the water treatment system uses the filtered water of the filtration membrane module as the sealing water of the water-sealed compressor, so that it is not necessary to supply purified water, and no extra piping or the like is required. Thereby, the installation cost and operating cost of the water treatment system can be reduced.
  • the air passage may introduce an inert gas into the supply passage, and the flow rate of the water to be treated at the introduction point of the inert gas is preferably 2.5 m / s or more and 15.0 m / s or less.
  • the vent passage introduces the inert gas into the supply passage, and the flow rate of the water to be treated at the introduction point of the inert gas is within the above range. Since the bubbles of the active gas can be supplied to the filtration membrane module, the water treatment system can reduce the operating cost as well as the equipment cost.
  • the aeration path is coupled to the supply path, and an aspirator for mixing an inert gas with the water to be treated is provided at the coupling portion.
  • the water treatment system may have a small discharge pressure of the compressor. The equipment cost can be suppressed.
  • the water treatment method includes a step of supplying treated water from a tank storing treated water to a crossflow filtration membrane module via a supply path, and a membrane primary of the filtration membrane module. And a step of returning the treated water that has passed through the tank to the tank, wherein the tank has an upper space in which an inert gas is hermetically filled on a liquid surface of the treated water to be stored.
  • the method further includes the step of pressurizing the inert gas in the upper space with a compressor and introducing the pressurized gas into the supply path or the filtration membrane module.
  • the tank has an upper space in which an inert gas is hermetically filled on the surface of the water to be treated to be stored, and the inert gas is introduced into the supply path or the filtration membrane module from the upper space.
  • An air passage is further provided, and the inert gas in the upper space is pressurized by a compressor and introduced into the supply passage or the filtration membrane module, thereby supplying the inert gas bubbles to the filtration membrane module, and by the scrub effect of the bubbles Clogging of the filtration membrane can be suppressed.
  • the water treatment method includes a closed system in which the water to be treated is circulated between the tank and the filtration membrane module by airtightly filling the surface of the water to be treated stored in the tank with an inert gas. Gaseous oxygen can be excluded from For this reason, even if the combustible gas generate
  • the “membrane primary side” is the side where the filtration membrane is in contact with the water to be treated
  • the membrane secondary side is the side where the filtration membrane is in contact with the filtrate.
  • the “inert gas” is a gas that does not cause combustion and explosion even when in contact with a volatile component of oil. Specifically, the gas has a volume content of oxygen of 10% or less, preferably 1% or less.
  • water to be treated is a system for removing oil and turbidity from water to be treated including oil and turbidity.
  • water to be treated by the water treatment system include oil-associated water generated in oil fields and the like, and water that has been pretreated by a sand filter or the like may be used as water to be treated.
  • the water treatment system of FIG. 1 stores water to be treated containing oil and turbidity, and includes a water to be treated storage tank 1 having an upper space in which an inert gas is hermetically filled on the surface of the water to be treated.
  • a filtration membrane module 2 that filters treated water by a cross flow method and a filtrate storage tank 3 that stores filtered water (treated water) filtered by the filtration membrane module 2 are mainly provided.
  • the water treatment system stores the treated water that has passed through the primary side of the filtration membrane module 2 and the supply path 4 that supplies the treated water from the treated water storage tank 1 to the filtration membrane module 2.
  • a reflux path 5 that returns to the tank 1 a ventilation path 6 that introduces an inert gas from the upper space of the treated water storage tank 1 to the supply path 4, and filtrate water that has been filtered from the filtration membrane module 2 is stored as filtrate water.
  • a treated water channel 7 that leads to the tank 3 and a backwash channel 8 that pumps filtrate from the filtered water storage tank 3 to the treated water channel 7 and then to the membrane filter module 2 are provided.
  • the water treatment system includes a raw water channel 9 that supplies new water to be treated (hereinafter also referred to as raw water) from a raw water tank (not shown) to the treated water storage tank 1, and a filtered water storage tank 3.
  • the water discharge channel 10 for overflowing the filtered water from the discharge water, the inert gas supply unit 11 for introducing the inert gas into the treated water storage tank 1, and the suspended matter of the treated water in the treated water storage tank 1
  • a floating substance discharge path 12 for discharging, and a sediment discharge path 13 for discharging a precipitate in the water to be treated in the treated water storage tank 1 are provided.
  • the treated water storage tank 1 is an airtight container.
  • the treated water storage tank 1 is formed of metal or resin so as to have strength to withstand internal pressure.
  • ABS resin acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • the to-be-processed water storage tank 1 may be provided with the reinforcement member, the leg member for self-supporting, etc. on the outer side.
  • the supply path 4 is connected to the side wall at a position separated from the bottom of the treated water storage tank 1 so that the sediment in the treated water storage tank 1 does not flow out.
  • the reflux path 5 and the aeration path 6 are connected to the upper side of the treated water storage tank 1, for example, the top wall, and are connected to the side wall in the vicinity of the liquid level of the treated water stored in the suspended matter discharge path 12, and the sediment discharge path. 13 is connected to the bottom.
  • the amount of water stored in the treated water storage tank 1 is appropriately selected according to the amount of raw water to be treated, the content of oil or turbidity, and the like. As an example, when the supply amount of treated water from the supply channel 4 to the filtration membrane module 2 is 240 L / hr and the outflow amount of filtered water from the filtration membrane module 2 to the treated water channel 7 is 80 L / hr, The amount of water stored in the treated water storage tank 1 can be 30L or more and 200L or less.
  • the treated water storage tank 1 has an upper space in which an inert gas is hermetically filled on the liquid surface of the treated water to be stored.
  • the lower limit of the ratio of the volume of the upper space to the total internal volume of the treated water storage tank 1 is preferably 1/4, and more preferably 1/3.
  • the upper limit of the ratio of the volume of the upper space to the total internal volume of the treated water storage tank 1 is preferably 2/3, and more preferably 1/2.
  • the filtration membrane module 2 includes an air-tight filtration tank 14 filled with water to be treated, and a plurality of hollow fiber membranes disposed in the filtration tank 14 and held in a vertically aligned state ( Filtration membrane) 15, an upper holding member 16 that fixes the upper ends of the plurality of hollow fiber membranes 15, and a lower holding member 17 that fixes the lower ends of the hollow fiber membranes 15.
  • the filtration tank 14 is a container capable of storing a liquid therein in a pressurized state where the membrane primary side pressure is higher than atmospheric pressure.
  • the filtration tank 14 is an airtight cylindrical body that is erected and sealed at both ends.
  • the planar shape of the filtration tank 14 is not specifically limited, For example, it can be set as a circle, a polygon, etc.
  • a plurality of hollow fiber membranes 15 are arranged inside the filtration tank 14 so that the alignment direction thereof coincides with the axial direction of the filtration tank 14.
  • the filtration tank 14 is formed of metal or resin so as to have a strength that can withstand the pressure of the water to be treated.
  • a material for forming the filtration tank 14 stainless steel, polypropylene, and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin) are particularly preferable from the viewpoints of strength, heat resistance, chemical resistance, and the like.
  • ABS resin acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • the filtration tank 14 may be provided with a reinforcing member or a leg member for self-supporting on the outside.
  • the supply path 4 is connected to the lower end of the filtration tank 14, that is, one end side in the alignment direction of the hollow fiber membrane 15 in the filtration tank 14.
  • the reflux path 5 is connected to a position slightly below the upper holding member 16 on the side wall. Thereby, the closed system through which the water to be treated circulates between the water to be treated storage tank 1 and the filtration membrane module 2 is formed.
  • a treated water channel 7 is connected to the upper end of the filtration tank 14.
  • the water to be treated containing inert gas bubbles is introduced in a pressurized state further below the lower end portion of the hollow fiber membrane 15, and the water to be treated is supplied into the filtration tank 14. Water rises along the outer surface of the hollow fiber membrane 15 together with the inert gas bubbles and is discharged from the reflux path 5 on the upper end side of the hollow fiber membrane 15. Further, part of the water in the water to be treated passes from the membrane primary side of the hollow fiber membrane 15 to the membrane secondary side to become filtered water, and is discharged to the treated water channel 7.
  • the membrane primary side pressure of the filtration tank 14 during steady operation is, for example, 10 kPa or more and 200 kPa or less in terms of gauge pressure.
  • the membrane primary side pressure of the filtration tank 14 can be adjusted by the output of the supply pump 18 and the pressure of the inert gas filled in the treated water storage tank 1. Further, in order to obtain the membrane primary side pressure of the filtration tank 14, for example, a throttle valve, an orifice or the like may be arranged in the reflux path 5.
  • the “membrane primary side pressure” of the filtration tank 14 is the pressure at the upper surface of the lower holding member 17, that is, the lower end of the exposed region of the hollow fiber membrane 15, and the pressure at the lower surface of the upper holding member 16, that is, the upper end of the exposed region of the hollow fiber membrane.
  • the hollow fiber membrane 15 is configured by forming a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane into a cylindrical shape or a tube shape, and transmits water to the inner hollow portion to form filtered water. It is a filtration membrane that prevents permeation of particulate turbidity.
  • the hollow fiber membrane 15 has a cylindrical support layer and a filtration layer laminated on the surface of the support layer.
  • the material for forming the support layer and the filtration layer is preferably composed mainly of polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the main component of the material for forming the support layer and the filtration layer is PTFE, so that the hollow fiber membrane 15 is excellent in mechanical strength and has an aspect ratio that is a ratio of an average length to an average outer diameter of the hollow fiber membrane. Even if it is large, the amount of deflection can be reduced, and the surface of the hollow fiber membrane is not easily damaged by the abrasion of bubbles.
  • the forming material of the support layer and the filtration layer may be appropriately blended with other polymers, additives and the like.
  • the “main component” refers to a component having the largest mass content, preferably a component having a mass content of 50% or more, and more preferably a component having a mass content of 90% or more.
  • the lower limit of the PTFE number average molecular weight of the support layer and the filtration layer is preferably 500,000, more preferably 2 million. Moreover, as an upper limit of the number average molecular weight of PTFE of a support layer and a filtration layer, 20 million is preferable.
  • the number average molecular weight of PTFE is less than the lower limit, the surface of the hollow fiber membrane 15 may be damaged by the abrasion of bubbles, and the mechanical strength of the hollow fiber membrane 15 may be insufficient.
  • the number average molecular weight of PTFE exceeds the above upper limit, it may be difficult to form the pores of the hollow fiber membrane 15.
  • a tube obtained by extruding PTFE can be used as the support layer.
  • the support layer can be given mechanical strength and pores can be easily formed.
  • the tube is preferably stretched at a stretching ratio of 50% to 700% in the axial direction and 5% to 100% in the circumferential direction.
  • the temperature in the stretching is preferably not higher than the melting point of the tube material, for example, not lower than 0 ° C. and not higher than 300 ° C. Stretching at a low temperature is good for obtaining a porous body having a relatively large pore diameter, and stretching at a high temperature is good for obtaining a porous body having a relatively small pore diameter.
  • the stretched porous body can have high dimensional stability by being heat treated at a temperature of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less for about 1 to 30 minutes with both ends fixed and stretched.
  • the pore size of the porous body can be adjusted by combining conditions such as stretching temperature and stretching ratio.
  • the tube forming the support layer can be obtained by, for example, blending a PTFE fine powder with a liquid lubricant such as naphtha, and forming the tube by extrusion or the like and then stretching.
  • dimensional stability can be improved by holding and sintering the tube for several tens of seconds to several minutes in a heating furnace maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of PTFE fine powder, for example, 350 ° C. or higher and 550 ° C. or lower. it can.
  • the average thickness of the support layer is preferably from 0.1 mm to 3 mm.
  • the filtration layer can be formed by, for example, winding a PTFE sheet around the support layer and sintering the sheet.
  • a sheet as a material for forming the filtration layer, stretching can be easily performed, and the shape and size of the pores can be easily adjusted, and the thickness of the filtration layer can be reduced.
  • seat, a support layer and a filtration layer are integrated, and both water_hole
  • the sintering temperature is preferably equal to or higher than the melting point of the tube forming the support layer and the sheet forming the filtration layer. *
  • the sheet for forming the filtration layer is, for example, (1) a method in which an unsintered molded body obtained by extruding a resin is stretched at a temperature below the melting point and then sintered, and (2) the sintered resin molded body is gradually cooled.
  • a method of stretching after increasing the crystallinity can be used.
  • the sheet is preferably stretched at a stretching ratio of 50% to 1000% in the longitudinal direction and 50% to 2500% in the lateral direction. In particular, when the stretching ratio in the short direction is within the above range, the mechanical strength in the circumferential direction can be improved when the sheet is wound, and the durability against surface cleaning with bubbles can be improved.
  • the filtration layer when forming the filtration layer by winding a sheet around the tube forming the support layer, it is preferable to provide fine irregularities on the outer peripheral surface of the tube.
  • irregularities on the outer peripheral surface of the tube By providing irregularities on the outer peripheral surface of the tube in this way, it is possible to prevent positional deviation from the sheet, improve the adhesion between the tube and the sheet, and prevent the filtration layer from peeling off from the support layer by washing with bubbles. it can.
  • the number of times the sheet is wound can be adjusted according to the thickness of the sheet, and can be one or more times.
  • a plurality of sheets may be wound around the tube.
  • the method for winding the sheet is not particularly limited, and a method for winding in a spiral manner may be used in addition to a method for winding the tube in the circumferential direction.
  • the size (level difference) of the fine unevenness is preferably 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the fine irregularities are preferably formed on the entire outer peripheral surface of the tube, but may be formed partially or intermittently.
  • examples of the method for forming the fine irregularities on the outer peripheral surface of the tube include surface treatment with flame, laser irradiation, plasma irradiation, and dispersion coating of fluorine-based resin. Surface treatment with a flame that can easily form irregularities without giving is preferable.
  • non-fired tube and sheet may be used, and the adhesion may be enhanced by sintering after winding the sheet.
  • the average thickness of the filtration layer is preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the average outer diameter of the hollow fiber membrane 15 is preferably 2 mm, more preferably 2.1 mm. Moreover, as an upper limit of the average outer diameter of the hollow fiber membrane 15, 6 mm is preferable and 4 mm is more preferable. When the average outer diameter of the hollow fiber membrane 15 is less than the lower limit, the mechanical strength of the hollow fiber membrane 15 may be insufficient. On the other hand, if the average outer diameter of the hollow fiber membrane 15 exceeds the above upper limit, the ratio of the surface area to the cross-sectional area of the hollow fiber membrane 15 may be reduced, resulting in insufficient filtration efficiency, and a surface area that can be rubbed by one bubble. There is a risk of becoming smaller.
  • the lower limit of the average inner diameter of the hollow fiber membrane 15 is preferably 0.5 mm, and more preferably 0.9 mm. Moreover, as an upper limit of the average internal diameter of the hollow fiber membrane 15, 4 mm is preferable and 3 mm is more preferable. When the average inner diameter of the hollow fiber membrane 15 is less than the above lower limit, the pressure loss when the filtered water in the hollow fiber membrane 15 is discharged may increase. On the other hand, when the average inner diameter of the hollow fiber membrane 15 exceeds the above upper limit, the thickness of the hollow fiber membrane 15 becomes small, and the mechanical strength and the impurity permeation preventing effect may be insufficient.
  • the lower limit of the ratio of the average inner diameter to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 15 is preferably 0.3, more preferably 0.4.
  • the upper limit of the ratio of the average inner diameter to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 15 is preferably 0.8, and more preferably 0.6. If the ratio of the average inner diameter to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 15 is less than the above lower limit, the thickness of the hollow fiber membrane 15 may become unnecessarily large and the water permeability of the hollow fiber membrane 15 may be insufficient. .
  • the thickness of the hollow fiber membrane 15 may be reduced, and the mechanical strength and the impurity permeation preventing effect may be insufficient.
  • the lower limit of the average length of the hollow fiber membrane 15 is preferably 1 m, and more preferably 1.5 m. Further, the upper limit of the average length of the hollow fiber membrane 15 is preferably 5 m, and more preferably 4 m.
  • the average length of the hollow fiber membrane 15 is less than the lower limit, the surface area of the hollow fiber membrane 15 that is rubbed while one bubble is supplied from below the filtration membrane module 2 and rises to the water surface decreases, and the hollow fiber membrane The cleaning efficiency of 15 may be insufficient.
  • the average length of the hollow fiber membrane 15 exceeds the above upper limit, the hollow fiber membrane 15 may be excessively bent due to its own weight, and the handling property at the time of installing the filtration membrane module 2 is not good. May be sufficient.
  • the average length of the hollow fiber membrane 15 is the average length of the exposed region between the upper holding member 16 and the lower holding member 17 of the hollow fiber membrane 15, that is, the lower surface of the upper holding member 16 and the upper surface of the lower holding member 17. And mean distance.
  • the lower limit of the ratio of the average length to the average outer diameter (aspect ratio) of the hollow fiber membrane 15 is preferably 200, and more preferably 400. Moreover, as an upper limit of the aspect ratio of the hollow fiber membrane 15, 3000 is preferable and 2500 is more preferable. If the aspect ratio of the hollow fiber membrane 15 is less than the above lower limit, the surface area of the hollow fiber membrane 15 that can be rubbed by one bubble is reduced, which may result in insufficient cleaning efficiency of the hollow fiber membrane 15. On the other hand, when the aspect ratio of the hollow fiber membrane 15 exceeds the above upper limit, the hollow fiber membrane 15 becomes extremely long and the mechanical strength when stretched up and down may be insufficient.
  • the lower limit of the porosity of the hollow fiber membrane 15 is preferably 75%, more preferably 78%. Moreover, as an upper limit of the porosity of the hollow fiber membrane 15, 90% is preferable and 85% is more preferable. When the porosity of the hollow fiber membrane 15 is less than the above lower limit, the water permeability is lowered and the filtration capability of the filtration membrane module 2 may be insufficient. On the other hand, when the porosity of the hollow fiber membrane 15 exceeds the above upper limit, the mechanical strength and scratch resistance of the hollow fiber membrane 15 may be insufficient.
  • the porosity refers to the ratio of the total volume of pores to the volume of the hollow fiber membrane 15 and can be determined by measuring the density of the hollow fiber membrane 15 in accordance with ASTM-D-792.
  • the lower limit of the hole area occupancy of the hollow fiber membrane 15 is preferably 40%. Moreover, as an upper limit of the area occupation rate of the void
  • the area occupation ratio of the pores means the ratio of the total area of the pores on the outer peripheral surface (filtration layer surface) of the hollow fiber membrane 15 to the surface area of the hollow fiber membrane 15. It can be obtained by analyzing an electron micrograph.
  • the lower limit of the average pore diameter of the hollow fiber membrane 15 is preferably 0.01 ⁇ m. Moreover, as an upper limit of the average diameter of the void
  • the average pore diameter means the average pore diameter on the outer peripheral surface (filtration layer surface) of the hollow fiber membrane 15 and is a pore diameter distribution measuring device (for example, “Porous Material Automatic Fine Cell” manufactured by Porous Materials). It can be measured by a pore size distribution measuring system ").
  • the lower limit of the tensile strength of the hollow fiber membrane 15 is preferably 50N, more preferably 60N. If the tensile strength of the hollow fiber membrane 15 is less than the above lower limit, the durability against surface cleaning with bubbles may be insufficient.
  • the upper limit of the tensile strength of the hollow fiber membrane 15 is not particularly limited, but the maximum value of the tensile strength of the hollow fiber membrane that can be manufactured by the current technology is about 150N. “Tensile strength” means the maximum tensile stress when a tensile test is performed at a distance between marked lines of 100 mm and a test speed of 100 mm / min in accordance with JIS-K7161 (1994).
  • the lower limit of the density (N / A) of the hollow fiber membrane 15 obtained by dividing the number N of the hollow fiber membranes 15 held by the lower holding member 17 by the area A of the hollow fiber membrane 15 is 4 / cm. 2 is preferable, and 6 / cm 2 is more preferable.
  • the upper limit of the density of the hollow fiber membrane 15 is preferably 15 / cm 2 and more preferably 12 / cm 2 . When the density of the hollow fiber membranes 15 is less than the lower limit, the filtration efficiency per unit volume of the filtration membrane module 2 may be insufficient. On the other hand, when the density of the hollow fiber membranes 15 exceeds the above upper limit, the interval between the hollow fiber membranes 15 may be reduced, and the surface may not be sufficiently cleaned.
  • the “arrangement area of the hollow fiber membrane” means a virtual polygon having the smallest area among virtual polygons including all the hollow fiber membranes 15 included in the filtration membrane module 2 when viewed from the axial direction of the hollow fiber membrane. To do.
  • the hollow fiber membrane 15 obtained by dividing the sum S of the cross-sectional areas of the hollow fiber membrane 15 held by the lower holding member 17 by the arrangement area area A of the hollow fiber membrane 15.
  • the lower limit of the area ratio (S / A) is preferably 20%, more preferably 25%.
  • an upper limit of the area ratio of the said hollow fiber membrane 15 60% is preferable and 55% is more preferable.
  • the area ratio of the hollow fiber membrane 15 is less than the lower limit, the filtration efficiency per unit volume of the filtration membrane module 2 may be insufficient.
  • the area ratio of the hollow fiber membrane 15 exceeds the above upper limit, the interval between the hollow fiber membranes 15 may be small, and the surface may not be sufficiently cleaned.
  • the upper holding member 16 is a member that holds the upper ends of the plurality of hollow fiber membranes 15 and communicates with the holes of each hollow fiber membrane 15 to form a water collection header that is connected to the treated water channel 7. .
  • a water collection header may be formed inside the upper holding member 16, and by dividing the filtration tank 14 by the upper holding member 16, the upper end of the filtration tank 14 is used as a water collection header. Also good.
  • the outer shape of the upper holding member 16 is not particularly limited, and the cross-sectional shape can be a polygonal shape, a circular shape, or the like.
  • the lower holding member 17 is a member that holds the lower ends of the plurality of hollow fiber membranes 15.
  • the lower holding member 17 includes an outer frame 17 a and a plurality of fixing portions 17 b that fix the lower end portion of the hollow fiber membrane 15 and seal the lower end of each hollow fiber membrane 15.
  • the fixing portion 17b is formed in a rod shape, for example, and is arranged in parallel or substantially in parallel with a certain interval so that the water to be treated and the bubbles of the inert gas can pass therethrough.
  • a hollow fiber membrane 15 is provided.
  • one end of the hollow fiber membrane 15 may be fixed by the upper holding member 16 and the lower holding member 17, respectively.
  • the single hollow fiber membrane 15 is curved in a U shape so that two openings are provided. May be fixed by the upper holding member 16, and the lower end folded (curved) portion may be fixed by the lower holding member 17.
  • the outer frame 17a is a member for supporting the fixing portion 17b.
  • the length of one side of the outer frame 17a can be, for example, 50 mm or more and 200 mm or less.
  • the cross-sectional shape of the outer frame 17a is not particularly limited, and can be a quadrangular shape, other polygonal shapes, a circular shape, or the like.
  • the width (length in the short direction) of the fixing portion 17b and the distance between the fixing portions 17b are particularly limited as long as a sufficient number of hollow fiber membranes 15 can be fixed and the bubbles of the inert gas supplied from the supply path 4 can pass therethrough.
  • the average width of the fixed portion 17b can be, for example, 3 mm or more and 10 mm or less, and the average interval of the fixed portion 17b can be, for example, 1 mm or more and 10 mm or less.
  • the material of the upper holding member 16 and the lower holding member 17 is not particularly limited, and for example, epoxy resin, ABS resin, silicone resin, or the like can be used.
  • the method for fixing the hollow fiber membrane 15 to the upper holding member 16 and the lower holding member 17 is not particularly limited, and for example, a method of fixing using an adhesive can be used.
  • the upper holding member 16 and the lower holding member 17 are connected by a connecting member.
  • a connecting member for example, a metal support rod, a resin casing (outer cylinder), or the like can be used.
  • the filtered water storage tank 3 is a container for storing the filtered water filtered by the filtration membrane module 2.
  • the filtered water storage tank 3 may be a sealed container or an open-air container.
  • the filtered water storage tank 3 is provided for securing filtered water to be used as backwash water, which will be described later, and for temporarily storing the filtered water to check the quality of the filtered water.
  • the filtered water storage tank 3 is made of metal or resin.
  • the material for forming the filtrate storage tank 3 stainless steel, polypropylene, and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin) are particularly preferable from the viewpoint of strength, heat resistance, chemical resistance, and the like.
  • the filtrate storage tank 3 may be provided with a reinforcing member or a leg member for self-supporting on the outside.
  • the capacity of the filtered water storage tank 3 may be a capacity that can secure filtered water used as backwash water.
  • the flow rate of the backwash water is, for example, 2 to 10 times the filtration flow rate by volume.
  • the supply path 4 is mainly formed by a pipe, and connects the treated water storage tank 1 and the lower end of the filtration membrane module 2.
  • the supply path 4 generates a negative pressure due to the venturi effect by narrowing down the flow path of the water to be treated and the supply pump 18 that delivers the water to be treated, and sucks an inert gas from the aeration path 6 to thereby treat the water to be treated.
  • the supply pump 18 may be any pump that can deliver the water to be treated.
  • the discharge pressure of the supply pump 18 is, for example, 10 kPa or more and 1000 kPa or less.
  • the discharge amount of the supply pump 18, that is, the supply amount of the water to be treated to the filtration membrane module 2 is, for example, 20 L / m 2 ⁇ hr or more and 1000 L / m 2 ⁇ hr or less based on the unit area of the hollow fiber membrane 15. Is done.
  • the aspirator 19 generates a negative pressure by the Venturi effect by narrowing the cross-sectional area of the water to be treated, and reduces the amount of inert gas introduced from the air passage 6 (described later) connected to the gas suction port. Increase and mix this inert gas into the water to be treated. That is, the aspirator 19 reduces the load on the compressor 21 described later.
  • the aspirator 19 is preferably configured to shear the sucked inert gas into fine bubbles.
  • generates a fine bubble what is marketed as a microbubble generator can be used, for example.
  • the lower limit of the average diameter of the inert gas bubbles in the filtration membrane module 2 is preferably 1 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m.
  • the upper limit of the average diameter of the inert gas bubbles in the filtration membrane module 2 is preferably 30 mm, more preferably 15 mm, and even more preferably 10 mm.
  • the average diameter of the inert gas bubbles in the filtration membrane module 2 is less than the lower limit, a complicated configuration may be required to subdivide the bubbles.
  • the average diameter of the inert gas bubbles in the filtration membrane module 2 exceeds the upper limit, the effect of suppressing clogging of the hollow fiber membrane 15 by scrubbing the bubbles may be insufficient.
  • the lower limit of the amount of inert gas introduced into the water to be treated per unit volume by the aspirator 19 is preferably 0.1 NL / L, more preferably 0.5 NL / L.
  • the upper limit of the introduction amount of the inert gas is preferably 5NL / L, and more preferably 2NL / L.
  • the amount of the inert gas introduced exceeds the upper limit, the amount of filtered water in the filtration membrane module 2 may be limited, or the compressor 21 may be required to have a large capacity and the facility cost may increase unnecessarily. There is.
  • the lower limit of the flow rate of the water to be treated in the aspirator 19, that is, the lower limit of the flow rate of the water to be treated at the joint portion of the supply passage 4 with the vent passage 6, is preferably 2.5 m / s.
  • the upper limit of the flow rate of the water to be treated at the joint of the supply path 4 with the ventilation path 6 is preferably 15 m / s, and more preferably 10 m / s.
  • the lower limit of the pressure difference of the water to be treated before and after the aspirator 19 is preferably 30% of the discharge pressure of the supply pump 18 and more preferably 40%.
  • the upper limit of the pressure difference of the water to be treated before and after the aspirator 19 is preferably 80% of the discharge pressure of the supply pump 18, and more preferably 70%. If the pressure difference of the water to be treated before and after the aspirator 19 is less than the lower limit, the negative pressure generated by the aspirator 19 may be insufficient. On the contrary, when the pressure difference of the to-be-processed water before and behind the aspirator 19 exceeds the said upper limit, supply of the to-be-processed water to the filtration membrane module 2 may be insufficient.
  • the discharge valve 20 is opened at the time of backwashing, and discharges the water to be treated and the backwashing water in the filtration membrane module 2. Accordingly, the discharge valve 20 is always closed during filtration.
  • the reflux path 5 is mainly formed by a pipe.
  • the inert gas supplied together with the water to be treated from the supply path 4 to the filtration membrane module 2 is basically returned to the water to be treated storage tank 1 together with the water to be treated via the reflux path 5. .
  • the ventilation path 6 is mainly formed by a pipe, one end is opened to the upper space of the treated water storage tank 1, and the other end is connected to a gas suction port of the aspirator 19 of the supply path 4.
  • One end side of the aeration path 6 is spaced from the liquid surface of the treated water storage tank 1 and may be disposed so as to open to a position where the treated water returned from the reflux path 5 is not covered, for example, the top wall. preferable.
  • the water treatment system includes a compressor 21 that pressurizes an inert gas to be introduced into the aspirator 19 of the supply passage 4 in the air passage 6, and a gas-liquid separator 22 that is disposed on the discharge side of the compressor 21.
  • the water treatment system includes a seal water return path 23 that communicates from the gas-liquid separator 22 to the compressor 21 and returns the water separated by the gas-liquid separator 22 to the compressor 21, and this seal water return path.
  • 23 has a cooling device 24 for cooling the water separated by the gas-liquid separator 22.
  • compressor 21 An arbitrary compressor can be used as the compressor 21.
  • the inert gas can contain water droplets of the water to be treated, it is preferable to use a compressor that is resistant to water contamination.
  • a water-sealed compressor is a centrifugal casing that pushes sealing water against a cylindrical wall with centrifugal force by eccentrically placing and rotating an impeller provided with a plurality of blades in a cylindrical casing that stores sealing water.
  • the space between the impeller blades is sealed with a layer of sealing water, and the volume of the space left between the impeller blades is changed according to the rotation to supply, compress, and exhaust gas.
  • the water-sealed compressor is a pump that sucks and discharges gas when the liquid level of the sealing water moves in the radial direction between the impeller blades.
  • a liquid ring type pump “L-Series” manufactured by Elmo Rietshle can be used.
  • the above-mentioned water-sealed compressor is used as the compressor 21, even if the compressor 21 sucks water, the sealing water is originally used, so that trouble such as breakage of the seal of the compressor 21 does not occur. Further, even when the compressor 21 sucks a large amount of water, the water is mixed into the seal water, and there is no inconvenience that the inert gas is excessively compressed inside and becomes overloaded.
  • a pipe for supplying filtered water from the treated water channel 7 or the backwash water channel 8 to the water-sealed compressor may be provided.
  • the operator uses an arbitrary container to filter water.
  • the filtered water may be pumped from the storage tank 3 and poured into the sealing water supply port of the water-sealed compressor.
  • the lower limit of the discharge pressure of the compressor 21 is preferably 10 kPa, and more preferably 20 kPa.
  • the upper limit of the discharge pressure of the compressor 21 is preferably 500 kPa, more preferably 200 kPa, and even more preferably 100 kPa.
  • the discharge pressure of the compressor 21 is less than the lower limit, the amount of inert gas introduced may be insufficient.
  • the discharge pressure of the compressor 21 exceeds the above upper limit, the equipment cost and the operation cost may increase unnecessarily.
  • the gas-liquid separator 22 separates and collects seal water that leaks when mixed with the inert gas discharged from the compressor 21.
  • a known device such as a centrifugal separation method or an inertial collision method can be used.
  • the seal water separated and collected by the gas-liquid separator 22 is returned to the compressor 21 via the seal water return path 23 by the discharge pressure of the compressor 21. Thereby, it is ensured that the amount of seal water in the compressor 21 is maintained and the inert gas is stably supplied.
  • the seal water return path 23 is connected from the lower part of the gas-liquid separator 22 to the seal water supply port of the compressor 21.
  • Seal water leaked from the compressor 21 is collected by the gas-liquid separator 22 and returned to the compressor 21 via the seal water return path 23 to prevent a seal failure due to insufficient seal water in the compressor 21, An inert gas can be reliably introduced into the treated water.
  • the cooling device 24 includes a heat exchanger that cools the seal water separated by the gas-liquid separator 22. By cooling the seal water returned to the compressor 21 by the cooling device 24, the temperature of the seal water in the compressor 21 can be kept low, and the capacity reduction due to the temperature rise of the compressor 21 can be prevented.
  • the treated water channel 7 is mainly formed of a pipe, and includes an on-off valve 25 and a suction pump 26 disposed on the downstream side of the position where the backwash water channel 8 is connected.
  • One end of the treated water channel 7 is airtightly connected to the filtration membrane module 2, but the other end may be opened to the atmosphere in the filtrate storage tank 3.
  • the suction pump 26 sucks filtered water that has passed from the primary side of the hollow fiber membrane 15 to the secondary side of the hollow fiber membrane 15 from the water collection header in the upper holding member 16 of the filtration membrane module 2 through the treated water channel 7. To the filtered water storage tank 3.
  • the lower limit of the pressure difference between the inside and outside of the hollow fiber membrane 15 mainly caused by the suction pressure of the suction pump 26 is preferably 5 kPa, and more preferably 10 kPa.
  • the lower limit of the pressure difference between the inner side and the outer side of the hollow fiber membrane 15 is preferably 300 kPa, and more preferably 100 kPa.
  • the backwash water channel 8 is mainly formed by a pipe, and is disposed on the backwash pump 27 that pumps filtered water stored in the filtrate storage tank 3 and on the downstream side of the backwash pump 27 (the treated water channel 7 side). And an on-off valve 28.
  • the backwash pump 27 may be any pump that can pump filtered water.
  • the discharge pressure of the backwash pump 27 is, for example, 20 kPa or more and 300 kPa or less.
  • the on-off valve 28 of the backwash water channel 8 is always closed at the time of filtration, and blocks the flow path so that filtered water does not flow into the backwash water channel 8 from the treated water channel 7. Further, the on-off valve 28 of the backwash water channel 8 is opened during backwashing and enables the backwash water to be supplied to the filtration membrane module 2.
  • the raw water channel 9 is mainly formed by a pipe.
  • a ball tap 29 is disposed in the raw water channel 9.
  • the ball tap 29 adjusts the flow rate of the water to be treated in the raw water channel 9 so as to maintain the level of the water to be treated stored in the water to be treated storage tank 1. Functions as a liquid level adjustment mechanism.
  • the water discharge channel 10 is mainly formed by a pipe, and keeps the amount of filtrate water stored in the filtrate storage tank 3 constant by causing the filtrate water stored in the filtrate storage tank 3 to overflow.
  • the inert gas supply unit 11 includes a gas cylinder 30 that stores a high-pressure inert gas, and an air supply path 32 that is provided with a supply valve 31 and connects between the gas cylinder 30 and the treated water storage tank 1.
  • inert gas As the inert gas supplied by the inert gas supply unit 11, a gas that does not burn combustibles is used because the volume content of oxygen is 10% or less, preferably 1% or less. Moreover, in order that an inert gas may prevent the production
  • the inert gas supply unit 11 opens the supply valve 31 and fills the treated water storage tank 1 with an inert gas before starting the operation of the water treatment system, but is normally closed during steady operation.
  • the amount of the inert gas filled in the system decreases. May supply an inert gas from the inert gas supply unit 11. The decrease of the inert gas in the system can be determined by detecting the pressure in the treated water storage tank 1, for example.
  • the water treatment system exhausts the air existing in the treated water storage tank 1, the filtration membrane module 2, the reflux path 5 and the like when the inert gas supply unit 11 is filled with the inert gas. You may have a way.
  • the air in the system can be discharged and replaced with an inert gas, and the oxygen concentration can be more reliably reduced to prevent explosion.
  • the floating substance discharge path 12 is mainly formed by a pipe, and an on-off valve 33 is provided. This floating substance discharge path 12 is used for discharging floating substances (for example, a separated oil layer) in the vicinity of the surface of the water to be treated in the treated water storage tank 1 by opening the on-off valve 33. Is done.
  • floating substances for example, a separated oil layer
  • the sediment discharge path 13 is mainly formed by a pipe, and an on-off valve 34 is provided. This sediment discharge path 13 is used for discharging sediment (slurry) in the treated water in the treated water storage tank 1 by opening the on-off valve 34.
  • the contaminated water treatment method includes a step of supplying treated water from the treated water storage tank 1 to the cross-flow filtration membrane module 2 (supplying step), and treated water that has passed through the membrane primary side of the filtration membrane module 2. To the treated water storage tank 1 (refluxing process), and a process of introducing the inert gas in the upper space of the treated water storage tank 1 into the aspirator 19 of the supply path 4 by pressurizing with the compressor 21 (introduction) Step).
  • an inert gas is hermetically filled in the upper space of the treated water storage tank 1, and the inert gas is supplied from the upper space to the supply path by the compressor 21.
  • bubbles of inert gas are supplied to the filtration membrane module 2, and clogging of the hollow fiber membrane 15 can be suppressed by the scrubbing effect of the bubbles.
  • the said water treatment system and the said water treatment method are the to-be-treated water storage tank 1 and the filtration membrane by airtightly filling the inert gas on the liquid level of the to-be-treated water which the to-be-treated water storage tank 1 stores.
  • Gaseous oxygen can be excluded from the closed system in which the water to be treated is circulated between the modules 2. For this reason, even if the combustible gas generate
  • the water treatment system maintains the pressure of the inert gas in the treated water storage tank 1 by maintaining the height of the surface of the treated water in the treated water storage tank 1 by the ball tap 29. it can. For this reason, since the said water treatment system can make constant the quantity of the inert gas introduce
  • the said water treatment system uses the filtrate stored in the filtrate storage tank 3 as backwash water by providing the filtrate storage tank 3, the processed water channel 7, and the backwash water channel 8, and a membrane filter module 2 can be backwashed.
  • the oil and turbidity adhering to the hollow fiber membrane 15 are removed by this backwashing, and the filtration capacity of the hollow fiber membrane 15 can be recovered by sending it back to the treated water storage tank 1 from the reflux path 5.
  • the water treatment system includes the inert gas supply unit 11 so that the inert gas can be easily replenished into the system when the inert gas is dissolved in the water to be treated or leaks out of the system.
  • the water treatment system includes the suspended matter discharge path 12 and the sediment discharge path 13 to appropriately discharge the suspended matter and sediment separated from the treated water in the treated water storage tank 1, It is possible to prevent floating matters and precipitates from being supplied to the filtration membrane module 2.
  • the inert gas filled in the system does not decrease, so it is not necessary to supply the inert gas frequently, and the inert gas supply unit may be omitted.
  • the water treatment system may be configured such that the filtrate storage tank is omitted and the filtrate flowing out from the filtration membrane module is discharged into a river or the like as it is.
  • the water treatment system may be able to supply, for example, city water as backwash water.
  • the water treatment system may omit the liquid level adjustment mechanism of the raw water storage tank.
  • the liquid level of the treated water storage tank is reduced to a certain level. It is good also as batch processing which complete
  • another treatment facility for example, an evaporator for further concentrating the treated water and disposing it as industrial waste can be considered.
  • the liquid level adjustment mechanism of the raw water storage tank in the water treatment system may use a mechanism other than the ball tap, such as a combination of a level sensor and a control valve.
  • the water treatment system may omit the suspended matter discharge path and the sediment discharge path of the treated water storage tank.
  • the filtration membrane module of the water treatment system may have a filtration membrane other than the hollow fiber membrane.
  • the filtration membrane other than the hollow fiber membrane include a laminated flat membrane, a pleated membrane, and a spiral membrane.
  • the alignment direction of the hollow fiber membranes in the filtration membrane module may be a lateral direction.
  • the water treatment system may omit the suction pump and discharge the filtered water that has passed from the membrane primary side to the membrane secondary side by the pressure of the supply pump.
  • the water treatment system is configured to pass water to be treated containing inert gas bubbles inside the hollow fiber membrane in a pressurized state, and to pass through the hollow fiber membrane from the filtration layer outside the hollow fiber membrane.
  • You may comprise so that internal pressure type
  • the water treatment system may omit the gas-liquid separator and the seal water return path.
  • a cooling device is not essential also when it has a gas-liquid separator and a seal water return path.
  • the water treatment system may not be provided with an aspirator, and may introduce an inert gas into the supply path only by the discharge pressure of the compressor.
  • the water treatment system may be provided with, for example, a crosspiece, a blade, or the like in order to subdivide the bubbles of the inert gas at the downstream side of the connecting portion with the ventilation passage of the supply passage or the lower portion of the filtration membrane module. Good.
  • the water treatment system may connect the air passage to the filtration tank of the filtration membrane module so as to blow the bubbles of the inert gas directly into the filtration membrane module.
  • the present invention is suitably used for filtering water to be treated containing turbid substances that can be decomposed to produce a combustible gas, such as water associated with petroleum, or water to be treated in which a combustible gas is dissolved at a high concentration. be able to.

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Abstract

　本発明の一実施形態に係る水処理システムは、被処理水を貯留するタンクと、上記被処理水を濾過するクロスフロー方式濾過膜モジュールと、供給ポンプを用いて上記タンクから濾過膜モジュールに被処理水を供給する供給路と、上記濾過膜モジュールの膜一次側を通過した被処理水をタンクに還流する還流路とを備える水処理システムであって、上記タンクが、貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有し、上記上部空間から供給路又は濾過膜モジュールに不活性ガスを導入する通気路をさらに備え、上記通気路に上記不活性ガスを加圧する圧縮機を有する。上記圧縮機が水封式コンプレッサーであるとよい。

Description

水処理システム及び水処理方法
　本発明は、水処理システム及び水処理方法に関する。
　油や濁質を含む被処理水から濾過膜を用いて油や濁質を除去する水処理システムが公知である。このような水処理システムは、濾過膜の一端側から被処理水を膜面に平行に供給し、濾過膜の他端側から被処理水を排出するいわゆるクロスフローで濾過するよう構成することによって、例えば石油随伴水のように油や濁質の量が多い被処理水を処理する場合にも、濾過膜の目詰まりを低減できる。
　また、被処理水に気体を混合することで、気泡によるスクラブ効果によって濾過膜の目詰まりを抑制できる。被処理水に気体を混合する方法としては、被処理水の流路を絞ることでベンチュリー効果によって負圧を生成し、被処理水中に気体を吸い込むアスピレーター（エジェクターともいう）を用いる方法が提案されている（特開２００９－１４８６７３号公報参照）。
特開２００９－１４８６７３号公報
　上記公報に開示される水処理システムでは、アスピレーターによって大気を吸い込んで被処理水に気体を導入している。しかし、被処理水は、含まれる有機物が分解して可燃性ガスを発生したり、溶存する可燃性ガスが圧力変動によりガス化することがあり、このような被処理水に大気を導入すると濾過膜モジュールの内部で可燃性ガスが爆発を起こすおそれがある。このため、上記公報の水処理システムは、可燃性ガスを発生し得る被処理水には適用できない場合がある。
　本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、可燃性ガスを発生し得る被処理水を濾過しても爆発を防止できる水処理システム及び水処理方法を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る水処理システムは、被処理水を貯留するタンクと、上記被処理水を濾過するクロスフロー方式濾過膜モジュールと、供給ポンプを用いて上記タンクから濾過膜モジュールに被処理水を供給する供給路と、上記濾過膜モジュールの膜一次側を通過した被処理水をタンクに還流する還流路とを備える水処理システムであって、上記タンクが、貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有し、上記上部空間から供給路又は濾過膜モジュールに不活性ガスを導入する通気路をさらに備え、上記通気路に上記不活性ガスを加圧する圧縮機を有する。　
　また、上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る水処理方法は、被処理水を貯留するタンクからクロスフロー方式濾過膜モジュールに被処理水を供給路を介して供給する工程と、上記濾過膜モジュールの膜一次側を通過した被処理水をタンクに還流する工程とを備える水処理方法であって、上記タンクが、貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有し、上記上部空間の不活性ガスを圧縮機により加圧して供給路又は濾過膜モジュールに導入する工程をさらに備える。
　本発明の一態様に係る水処理システムは、可燃性ガスを発生し得る被処理水を濾過しても爆発を防止できる。
図１は、本発明の一実施形態の水処理システムの構成を示す模式図である。
１　被処理水貯留タンク　　２　濾過膜モジュール　　３　濾過水貯留タンク
４　供給路　　５　還流路　　６　通気路　　７　処理済水路　　８　逆洗水路
９　原水路　　１０　放水路　　１１　不活性ガス供給部　　１２　浮遊物排出路
１３　沈殿物排出路　　１４　濾過槽　　１５　中空糸膜
１６　上部保持部材　　１７　下部保持部材　　１７ａ　外枠１７ｂ　固定部位
１８　供給ポンプ　　１９　アスピレーター　　２０　排出弁　　２１　圧縮機
２２　気液分離器　　２３　シール水返送路　　２４　冷却装置
２５　開閉弁　　２６　吸引ポンプ　　２７　逆洗ポンプ
２８　開閉弁　　２９　ボールタップ　　３０　ガスボンベ　　３１　供給弁
３２　給気路　　３３　開閉弁　　３４　開閉弁
［本発明の実施形態の説明］
　本発明の一態様に係る水処理システムは、被処理水を貯留するタンクと、上記被処理水を濾過するクロスフロー方式濾過膜モジュールと、供給ポンプを用いて上記タンクから濾過膜モジュールに被処理水を供給する供給路と、上記濾過膜モジュールの膜一次側を通過した被処理水をタンクに還流する還流路とを備える水処理システムであって、上記タンクが、貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有し、上記上部空間から供給路又は濾過膜モジュールに不活性ガスを導入する通気路をさらに備え、上記通気路に上記不活性ガスを加圧する圧縮機を有する。
　当該水処理システムは、タンクが貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有する。この上部空間から供給路又は濾過膜モジュールに不活性ガスを導入する通気路に不活性ガスを加圧する圧縮機を有することによって、濾過膜モジュールに不活性ガスの気泡を供給し、気泡のスクラブ効果により濾過膜の目詰まりを抑制できる。さらに、当該水処理システムは、上記タンクが貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填されることによって、タンク及び濾過膜モジュールの間で被処理水を循環させる閉じた系内から気体酸素を排除できる。このため、当該水処理システムは、被処理水から可燃性ガスが発生したとしても、ガス中の酸素濃度を低く維持して爆発を防止できる。
　上記圧縮機が水封式コンプレッサーであるとよい。上記圧縮機が水封式コンプレッサーであることによって、上部空間から吸引する不活性ガス中に水が含まれていても、水封式コンプレッサーのシール水と同化し、装置の不具合を引き起こし難い。このため、当該水処理システムは、濾過膜モジュールに安定して不活性ガスを供給することにより濾過膜の目詰まりをより確実に防止し、水処理を連続的に安定して行うことができる。
　上記通気路における水封式コンプレッサーの吐出側に気液分離器を有し、上記気液分離器から水封式コンプレッサーに連通するシール水返送路をさらに備えるとよい。その結果、水封式コンプレッサーから不活性ガスと共に漏れ出したシール水を気液分離器で回収して水封式コンプレッサーに還流できるので水封式コンプレッサーのシール不良を防止し、連続的に水処理を行うことができる。
　上記シール水返送路に気液分離器が分離した水を冷却する冷却装置を有するとよい。このように、当該水処理システムが、上記シール水返送路に気液分離器が分離した水を冷却する冷却装置を有することによって、水封式コンプレッサーの温度上昇を抑制し、不活性ガスの圧縮効率を維持できる。
　上記水封式コンプレッサーのシール水として濾過膜モジュールの濾過水を用いるとよい。このように、当該水処理システムが、上記水封式コンプレッサーのシール水として濾過膜モジュールの濾過水を用いることによって、浄水を供給する必要がなく、余分な配管等が必要とされない。これにより、当該水処理システムの設備コスト及び運転コストを低減できる。
　上記通気路が不活性ガスを供給路に導入するとよく、上記不活性ガスの導入点における被処理水の流速としては、２．５ｍ／ｓ以上１５．０ｍ／ｓ以下が好ましい。このように、上記通気路が不活性ガスを供給路に導入し、上記不活性ガスの導入点における被処理水の流速が上記範囲内であることによって、圧縮機の吐出圧が小さくしながら不活性ガスの気泡を濾過膜モジュールに供給できるので、当該水処理システムは、設備コストを抑制すると共に運転コストを抑制できる。
　上記通気路が供給路に結合され、その結合部に被処理水に不活性ガスを混合するアスピレーターを有するとよい。このように、上記通気路が供給路に結合され、その結合部に被処理水に不活性ガスを混合するアスピレーターを有することによって、当該水処理システムは、圧縮機の吐出圧が小さくてよいので、設備コストを抑制できる。
　上記濾過膜モジュールから濾過水を排出する流路に吸引ポンプを有するとよい。このように、上記濾過膜モジュールから濾過水を排出する流路に吸引ポンプを有することによって、安定した濾過ができる。
　また、本発明の一態様に係る水処理方法は、被処理水を貯留するタンクからクロスフロー方式濾過膜モジュールに被処理水を供給路を介して供給する工程と、上記濾過膜モジュールの膜一次側を通過した被処理水をタンクに還流する工程とを備える水処理方法であって、上記タンクが、貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有し、上記上部空間の不活性ガスを圧縮機により加圧して供給路又は濾過膜モジュールに導入する工程をさらに備える。
　当該水処理方法は、タンクが、貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有し、この上部空間から供給路又は濾過膜モジュールに不活性ガスを導入する通気路をさらに備え、上記上部空間の不活性ガスを圧縮機により加圧して供給路又は濾過膜モジュールに導入することによって、濾過膜モジュールに不活性ガスの気泡を供給し、気泡のスクラブ効果により濾過膜の目詰まりを抑制できる。さらに、当該水処理方法は、上記タンクが貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填されることによって、タンク及び濾過膜モジュールの間で被処理水を循環させる閉じた系内から気体酸素を排除できる。このため、当該水処理方法は、被処理水から可燃性ガスが発生したとしても、ガス中の酸素濃度を低く維持して爆発を防止できる。
　ここで、「膜一次側」とは濾過膜が被処理水と接する側であり、膜二次側とは濾過膜が濾過水と接する側である。また、「不活性ガス」とは、油の揮発成分と接触しても燃焼及び爆発を生じないガスであり、具体的には酸素の体積含有率が１０％以下、好ましくは１％以下の気体をいう。
［本発明の実施形態の詳細］
　以下、本発明に係る水処理システムの実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
　図１の水処理システムは、油や濁質を含む被処理水から油や濁質を除去するシステムである。当該水処理システムで処理する被処理水としては、例えば油田等で発生する石油随伴水等が挙げられ、砂濾過装置等によって前処理したものを被処理水としてもよい。
　図１の水処理システムは、油や濁質を含む被処理水を貯留し、被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有する被処理水貯留タンク１と、被処理水をクロスフロー方式で濾過する濾過膜モジュール２と、濾過膜モジュール２で濾過された濾過水（処理済水）を貯留する濾過水貯留タンク３とを主に備える。
　また、当該水処理システムは、被処理水貯留タンク１から濾過膜モジュール２に被処理水を供給する供給路４と、濾過膜モジュール２の膜一次側を通過した被処理水を被処理水貯留タンク１に還流する還流路５と、被処理水貯留タンク１の上部空間から供給路４に不活性ガスを導入する通気路６と、濾過膜モジュール２から濾化された濾過水を濾過水貯留タンク３へ導く処理済水路７と、濾過水貯留タンク３から処理済水路７ひいては濾過膜モジュール２に濾過水を圧送する逆洗水路８とを備える。
　さらに、当該水処理システムは、被処理水貯留タンク１に不図示の原水槽等から新規に被処理水（以下、原水と呼ぶことがある）を供給する原水路９と、濾過水貯留タンク３から濾過水をオーバーフローさせて放出する放水路１０と、被処理水貯留タンク１に不活性ガスを導入する不活性ガス供給部１１と、被処理水貯留タンク１内の被処理水の浮遊物を排出する浮遊物排出路１２と、被処理水貯留タンク１内の被処理水中の沈殿物を排出する沈殿物排出路１３とを備える。
＜被処理水貯留タンク＞
　被処理水貯留タンク１は、気密に形成された容器である。この被処理水貯留タンク１は、金属や樹脂によって、内部の圧力に耐える強度を有するよう形成される。被処理水貯留タンク１を形成する材料としては、特に、強度、耐熱性、耐薬品性等の観点からステンレス、ポリプロピレン及びアクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）が好ましい。また、被処理水貯留タンク１は、外側に補強部材や自立するための脚部材等が設けられてもよい。
　この被処理水貯留タンク１には、供給路４が、被処理水貯留タンク１内の沈殿物を流出させないよう、被処理水貯留タンク１の底から離間した位置の側壁に接続される。還流路５及び通気路６が被処理水貯留タンク１の上方、例えば天壁に接続され、浮遊物排出路１２が貯留する被処理水の液面近傍位置の側壁に接続され、沈殿物排出路１３が底部に接続されている。
　被処理水貯留タンク１の貯水量は、処理すべき原水の量、油や濁質の含有量等に応じて適宜選択される。例として、供給路４から濾過膜モジュール２への被処理水の給水量が２４０Ｌ／ｈｒ、濾過膜モジュール２から処理済水路７への濾過水の流出量が８０Ｌ／ｈｒである場合に、被処理水貯留タンク１の貯水量は３０Ｌ以上２００Ｌ以下とすることができる。
　被処理水貯留タンク１は、貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有する。この上部空間の容積の被処理水貯留タンク１の全内容積に対する比の下限としては、１／４が好ましく、１／３がより好ましい。また、上部空間の容積の被処理水貯留タンク１の全内容積に対する比の上限としては、２／３が好ましく、１／２がより好ましい。上部空間の容積の被処理水貯留タンク１の全内容積に対する比が上記下限に満たない場合、十分な量の不活性ガスを系内に封入できず、通気路６に被処理水が流入して供給路４に安定して不活性ガスを供給できなくなるおそれがある。一方、上部空間の容積の被処理水貯留タンク１の全内容積に対する比が上記上限を超える場合、被処理水貯留タンク１が不必要に大きくなるおそれがある。
＜濾過膜モジュール＞
　濾過膜モジュール２は、被処理水が充填される気密な濾過槽１４と、この濾過槽１４内に配設されかつ上下一方向に引き揃えられた状態で保持される複数本の中空糸膜（濾過膜）１５と、この複数本の中空糸膜１５の上端部を固定する上部保持部材１６と、中空糸膜１５の下端部を固定する下部保持部材１７とを備える。
（濾過槽）
　濾過槽１４は、膜一次側圧が大気圧より高い加圧状態で内部に液体を貯留可能な容器である。通常、この濾過槽１４は立設され、両端が封止される気密な筒状体である。濾過槽１４の平面形状は特に限定されず、例えば円形、多角形等とすることができる。また、濾過槽１４の内部には複数の中空糸膜１５が濾過槽１４の軸方向にその引き揃え方向が一致するよう配設される。
　濾過槽１４は、金属や樹脂によって、被処理水の圧力に耐える強度を有するよう形成される。濾過槽１４を形成する材料としては、特に、強度、耐熱性、耐薬品性等の観点からステンレス、ポリプロピレン及びアクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）が好ましい。また、濾過槽１４は、外側に補強部材や自立するための脚部材等が設けられてもよい。
　この濾過槽１４の下端、つまり濾過槽１４における中空糸膜１５の引き揃え方向一端側には、供給路４が接続され、濾過槽１４の中空糸膜の引き揃え方向他端側、より詳しくは側壁の上部保持部材１６より僅かに下方の位置には、還流路５が接続されている。これにより、被処理水貯留タンク１と濾過膜モジュール２との間で被処理水が循環する閉鎖された系が形成される。また、濾過槽１４の上端には、処理済水路７が接続される。
　詳しく説明すると、濾過膜モジュール２は、中空糸膜１５の下端部よりもさらに下方に不活性ガスの気泡を含む被処理水が加圧状態で導入され、濾過槽１４内に供給された被処理水が不活性ガスの気泡と共に中空糸膜１５の外表面に沿って上昇し、中空糸膜１５の上端側の還流路５から排出される。また、被処理水中の水の一部は、中空糸膜１５の膜一次側から膜二次側へと通過して濾過水となり、処理済水路７に排出される。
　定常運転時の濾過槽１４の膜一次側圧は、例えばゲージ圧で１０ｋＰａ以上２００ｋＰａ以下とされる。濾過槽１４の膜一次側圧は、供給ポンプ１８の出力及び被処理水貯留タンク１に充填される不活性ガスの圧力によって調節することができる。また、濾過槽１４の膜一次側圧を得るために、還流路５に例えば絞り弁、オリフィス等を配置してもよい。濾過槽１４の「膜一次側圧」とは、下部保持部材１７の上面つまり中空糸膜１５の露出領域の下端における圧力と、上部保持部材１６の下面つまり中空糸膜の露出領域の上端における圧力との平均値を意味する。
（中空糸膜）
　中空糸膜１５は、精密濾過膜又は限外濾過膜を円筒状乃至チューブ状に形成して構成され、内側の中空部分に水を透過し濾過水とするが被処理水に含まれる油滴や粒子状の濁質の透過を阻止する濾過膜である。
　中空糸膜１５は、円筒状の支持層と、この支持層の表面に積層される濾過層とを有する。このように中空糸膜１５を多層構造とすることで、透水性及び機械的強度を両立させ、さらに気泡による表面洗浄効果を大きくできる。
　上記支持層及び濾過層の形成材料はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分とするとよい。このように上記支持層及び濾過層の形成材料の主成分をＰＴＦＥとすることで、中空糸膜１５は機械的強度に優れ、中空糸膜の平均外径に対する平均長さの比であるアスペクト比が大きくても撓み量を小さくでき、また気泡の擦過による中空糸膜表面の損傷等を受け難い。また、この支持層及び濾過層の形成材料は、他のポリマー、添加剤等が適宜配合されていてもよい。なお、「主成分」とは、質量含有率が最も大きい成分をいい、好ましくは質量含有率が５０％以上、より好ましくは質量含有率が９０％以上である成分をいう。
　支持層及び濾過層のＰＴＦＥの数平均分子量の下限としては、５０万が好ましく、２００万がより好ましい。また、支持層及び濾過層のＰＴＦＥの数平均分子量の上限としては、２０００万が好ましい。ＰＴＦＥの数平均分子量が上記下限に満たない場合、気泡の擦過によって中空糸膜１５の表面が損傷するおそれや、中空糸膜１５の機械的強度が不十分となるおそれがある。一方、ＰＴＦＥの数平均分子量が上記上限を超える場合、中空糸膜１５の空孔の成形が困難になるおそれがある。
　上記支持層は、例えばＰＴＦＥを押出成形して得られるチューブを用いることができる。このように支持層として押出成形チューブを用いることで、支持層に機械的強度を持たせることができると共に、空孔も容易に形成することができる。なお、このチューブは軸方向に５０％以上７００％以下、周方向に５％以上１００％以下の延伸率で延伸することが好ましい。
　上記延伸における温度は、チューブ素材の融点以下、例えば０℃以上３００℃以下とすることが好ましい。比較的空孔の径が大きい多孔質体を得るには低温での延伸がよく、比較的空孔の径が小さい多孔質体を得るには高温での延伸がよい。延伸した多孔質体は、両端を固定し延伸した状態を保って２００℃以上３００℃以下の温度で１分から３０分程度熱処理することで高い寸法安定性が得られる。また、延伸温度や延伸率等の条件を組み合わせることにより、多孔質体の空孔のサイズを調整することができる。
　支持層を形成するチューブは、例えばＰＴＦＥファインパウダーにナフサ等の液状潤滑剤をブレンドし、押出成形等によりチューブ状とした後に延伸することで得ることができる。また、チューブをＰＴＦＥファインパウダーの融点以上の温度、例えば３５０℃以上５５０℃以下に保った加熱炉中で、数１０秒から数分程度保持し焼結することにより、寸法安定性を高めることができる。
　支持層の平均厚さとしては、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましい。支持層の平均厚さを上記範囲内とすることで、中空糸膜１５に機械的強度及び透水性をバランスよく付与することができる。
　上記濾過層は、例えばＰＴＦＥ製のシートを上記支持層に巻き付けて焼結することで形成することができる。このように濾過層の形成材料としてシートを用いることで、延伸を容易に行うことができ、空孔の形状や大きさの調整が容易となると共に、濾過層の厚さを小さくすることができる。また、シートを巻き付けて焼結することで、支持層と濾過層とが一体化され、両者の空孔を連通させて透水性を向上させることができる。この焼結温度としては、支持層を形成するチューブと濾過層を形成するシートの融点以上が好ましい。　
　上記濾過層を形成するシートは、例えば（１）樹脂の押出により得られる未焼結成形体を融点以下の温度で延伸しその後焼結する方法、（２）焼結された樹脂成形体を徐冷し結晶化度を高めた後に延伸する方法等を用いることができる。なお、このシートは長手方向に５０％以上１０００％以下、短手方向に５０％以上２５００％以下の延伸率で延伸することが好ましい。特に短手方向の延伸率を上記範囲とすることで、シートを巻き付けた際に周方向の機械的強度を向上させることができ、気泡による表面洗浄に対する耐久性を向上させることができる。
　また、支持層を形成するチューブにシートを巻き付けることで濾過層を形成する場合、チューブの外周面に微細な凹凸を設けるとよい。このようにチューブの外周面に凹凸を設けることで、シートとの位置ずれを防止できると共に、チューブとシートとの密着性を向上させ、気泡による洗浄で支持層から濾過層が剥離することを防止できる。なお、シートの巻き付け回数はシートの厚さによって調整することができ、１回又は複数回とすることができる。また、チューブに複数のシートを巻き付けてもよい。シートの巻き付け方法としては特に限定されず、チューブの周方向に巻き付ける方法のほか、らせん状に巻き付ける方法を用いてもよい。
　上記微細な凹凸の大きさ（高低差）としては２０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。上記微細な凹凸はチューブ外周面全体に形成されることが好ましいが、部分的又は断続的に形成されていてもよい。また、上記微細な凹凸をチューブ外周面に形成する方法としては、例えば火炎による表面処理、レーザー照射、プラズマ照射、フッ素系樹脂等のディスパージョン塗布等を挙げることができるが、チューブ性状に影響を与えず容易に凹凸を形成できる火炎による表面処理が好ましい。
　また、チューブ及びシートとして未焼成のものを用い、シートを巻き付けた後に焼結することでこれらの密着性を高めてもよい。
　濾過層の平均厚さとしては、５μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。濾過層の平均厚さを上記範囲内とすることで、中空糸膜１５に容易かつ確実に高い濾過性能を付与することができる。
　中空糸膜１５の平均外径の下限としては、２ｍｍが好ましく、２．１ｍｍがより好ましい。また、中空糸膜１５の平均外径の上限としては、６ｍｍが好ましく、４ｍｍがより好ましい。中空糸膜１５の平均外径が上記下限に満たない場合、中空糸膜１５の機械的強度が不十分となるおそれがある。一方、中空糸膜１５の平均外径が上記上限を超える場合、中空糸膜１５の断面積に対する表面積の比が小さくなって濾過効率が不十分となるおそれや、１つの気泡が擦過できる表面積が小さくなるおそれがある。
　中空糸膜１５の平均内径の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、０．９ｍｍがより好ましい。また、中空糸膜１５の平均内径の上限としては、４ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。中空糸膜１５の平均内径が上記下限に満たない場合、中空糸膜１５内の濾過水を排出するときの圧損が大きくなるおそれがある。一方、中空糸膜１５の平均内径が上記上限を超える場合、中空糸膜１５の厚さが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。
　中空糸膜１５の平均外径に対する平均内径の比の下限としては、０．３が好ましく、０．４がより好ましい。また、中空糸膜１５の平均外径に対する平均内径の比の上限としては、０．８が好ましく、０．６がより好ましい。中空糸膜１５の平均外径に対する平均内径の比が上記下限に満たない場合、中空糸膜１５の厚さが必要以上に大きくなって中空糸膜１５の透水性が不十分となるおそれがある。一方、中空糸膜１５の平均外径に対する平均内径の比が上記上限を超える場合、中空糸膜１５の厚さが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。
　中空糸膜１５の平均長さの下限としては、１ｍが好ましく、１．５ｍがより好ましい。また、中空糸膜１５の平均長さの上限としては、５ｍが好ましく、４ｍがより好ましい。中空糸膜１５の平均長さが上記下限に満たない場合、１つの気泡が濾過膜モジュール２の下方から供給され水面まで上昇する間に擦過する中空糸膜１５の表面積が減少し、中空糸膜１５の洗浄効率が不十分となるおそれがある。一方、中空糸膜１５の平均長さが上記上限を超える場合、中空糸膜１５の自重によって中空糸膜１５の撓みが大きくなり過ぎるおそれや、濾過膜モジュール２の設置時等における取り扱い性が不十分となるおそれがある。なお、中空糸膜１５の平均長さとは、中空糸膜１５の上部保持部材１６及び下部保持部材１７間での露出領域の平均長さ、つまり上部保持部材１６の下面と下部保持部材１７の上面との平均距離を意味する。
　中空糸膜１５の平均外径に対する平均長さの比（アスペクト比）の下限としては、２００が好ましく、４００がより好ましい。また、中空糸膜１５のアスペクト比の上限としては、３０００が好ましく、２５００がより好ましい。中空糸膜１５のアスペクト比が上記下限に満たない場合、１つの気泡が擦過可能な中空糸膜１５の表面積が減少することで、中空糸膜１５の洗浄効率が不十分となるおそれがある。一方、中空糸膜１５のアスペクト比が上記上限を超える場合、中空糸膜１５が極度に細長となるため上下に張った際の機械的強度が不十分となるおそれがある。
　中空糸膜１５の気孔率の下限としては、７５％が好ましく、７８％がより好ましい。また、中空糸膜１５の気孔率の上限としては、９０％が好ましく、８５％がより好ましい。中空糸膜１５の気孔率が上記下限に満たない場合、透水性が低下し、濾過膜モジュール２の濾過能力が不十分となるおそれがある。一方、中空糸膜１５の気孔率が上記上限を超える場合、中空糸膜１５の機械的強度及び耐擦過性が不十分となるおそれがある。なお、気孔率とは、中空糸膜１５の体積に対する空孔の総体積の割合をいい、ＡＳＴＭ－Ｄ－７９２に準拠して中空糸膜１５の密度を測定することで求めることができる。
　中空糸膜１５の空孔の面積占有率の下限としては、４０％が好ましい。また、中空糸膜１５の空孔の面積占有率の上限としては、６０％が好ましい。空孔の面積占有率が上記下限に満たない場合、透水性が低下し、濾過膜モジュール２の濾過能力が不十分となるおそれがある。一方、空孔の面積占有率が上記上限を超える場合、中空糸膜１５の表面強度が不十分となり、気泡の擦過によって中空糸膜１５の破損等が生じるおそれがある。なお、空孔の面積占有率とは、中空糸膜１５の表面積に対する中空糸膜１５の外周面（濾過層表面）における空孔の総面積の割合を意味し、中空糸膜１５の外周面の電子顕微鏡写真を解析することで求めることができる。
　中空糸膜１５の空孔の平均径の下限としては、０．０１μｍが好ましい。また、中空糸膜１５の空孔の平均径の上限としては、０．４５μｍが好ましく、０．１μｍがより好ましい。中空糸膜１５の空孔の平均径が上記下限に満たない場合、透水性が不十分となるおそれがある。一方、中空糸膜１５の空孔の平均径が上記上限を超える場合、被処理水に含まれる不純物の中空糸膜１５内部への透過を阻止できないおそれがある。なお、空孔の平均径とは、中空糸膜１５の外周面（濾過層表面）の空孔の平均径を意味し、細孔直径分布測定装置（例えばＰｏｒｏｕｓ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の「多孔質材料自動細孔径分布測定システム」）により測定することができる。
　中空糸膜１５の引張強度の下限としては、５０Ｎが好ましく、６０Ｎがより好ましい。中空糸膜１５の引張強度が上記下限に満たない場合、気泡による表面洗浄に対する耐久性が不十分となるおそれがある。なお、中空糸膜１５の引張強度の上限は、特に限定されないが、現在の技術で製造し得る中空糸膜の引張強度の最大値は１５０Ｎ程度である。なお、「引張強度」とは、ＪＩＳ－Ｋ７１６１（１９９４）に準拠し、標線間距離１００ｍｍ、試験速度１００ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行った際の最大引張応力を意味する。
　下部保持部材１７が保持する中空糸膜１５の本数Ｎを、中空糸膜１５の配設領域面積Ａで割った中空糸膜１５の存在密度（Ｎ／Ａ）の下限としては、４本／ｃｍ２が好ましく、６本／ｃｍ２がより好ましい。また、上記中空糸膜１５の存在密度の上限としては、１５本／ｃｍ２が好ましく、１２本／ｃｍ２がより好ましい。中空糸膜１５の存在密度が上記下限に満たない場合、濾過膜モジュール２の単位体積当たりの濾過効率が不十分となるおそれがある。一方、中空糸膜１５の存在密度が上記上限を超える場合、中空糸膜１５の間隔が小さくなって表面の洗浄が十分行えないおそれがある。なお、「中空糸膜の配設領域」とは、中空糸膜の軸方向から見て濾過膜モジュール２が有する全ての中空糸膜１５を包含する仮想多角形のうち最も面積の小さいものを意味する。
　また、中空糸膜１５を中実と仮定した場合の下部保持部材１７が保持する中空糸膜１５の断面積の総和Ｓを、中空糸膜１５の配設領域面積Ａで割った中空糸膜１５の面積割合（Ｓ／Ａ）の下限としては、２０％が好ましく、２５％がより好ましい。また、上記中空糸膜１５の面積割合の上限としては、６０％が好ましく、５５％がより好ましい。中空糸膜１５の面積割合が上記下限に満たない場合、濾過膜モジュール２の単位体積当たりの濾過効率が不十分となるおそれがある。一方、中空糸膜１５の面積割合が上記上限を超える場合、中空糸膜１５の間隔が小さくなって表面の洗浄が十分行えないおそれがある。
（上部保持部材）
　上部保持部材１６は、複数本の中空糸膜１５の上端部を保持すると共に、各中空糸膜１５の空孔と連通し、処理済水路７に接続される集水ヘッダを形成する部材である。このような集水ヘッダは、上部保持部材１６の内部に形成してもよく、上部保持部材１６によって濾過槽１４を区分することにより濾過槽１４の上端部を集水ヘッダとするものであってもよい。上部保持部材１６の外形は特に限定されず、断面形状は多角形状、円形状等とすることができる。
（下部保持部材）
　下部保持部材１７は、複数本の中空糸膜１５の下端部を保持する部材である。上記下部保持部材１７は、外枠１７ａと、中空糸膜１５の下端部を固定すると共に各中空糸膜１５の下端を封止する複数の固定部位１７ｂとを有する。この固定部位１７ｂは、例えば棒状に形成されており、被処理水及び不活性ガスの気泡が通過できるよう一定の間隔を持って複数平行または略平行に配設され、上方側にそれぞれ複数本の中空糸膜１５が配設される。
　なお、中空糸膜１５は、１本の両端を上部保持部材１６及び下部保持部材１７でそれぞれ固定してもよいが、１本の中空糸膜１５をＵ字状に湾曲させ、２つの開口部を上部保持部材１６で固定し、下端折返（湾曲）部を下部保持部材１７で固定してもよい。
　外枠１７ａは、固定部位１７ｂを支持するための部材である。外枠１７ａの一辺の長さとしては、例えば５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることができる。また、外枠１７ａの断面形状は特に限定されず、四角形状やその他の多角形状、円形状等とできる。
　固定部位１７ｂの幅（短手方向長さ）及びその間隔は、十分な数の中空糸膜１５を固定でき、かつ供給路４から供給される不活性ガスの気泡を通過させることができれば特に限定されない。固定部位１７ｂの平均幅としては、例えば３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができ、固定部位１７ｂの平均間隔としては、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
　上部保持部材１６及び下部保持部材１７の材質としては特に限定されず、例えばエポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
　中空糸膜１５の上部保持部材１６及び下部保持部材１７への固定方法は特に限定されず、例えば接着剤を用いて固定する方法を用いることができる。
　また、濾過膜モジュール２の取り扱い（運搬、設置、交換等）を容易にするために、上部保持部材１６と下部保持部材１７とは連結部材で連結することが好ましい。この連結部材としては、例えば金属製の支持棒や、樹脂製のケーシング（外筒）等を用いることができる。
＜濾過水貯留タンク＞
　濾過水貯留タンク３は、濾過膜モジュール２で濾過された濾過水を貯留する容器である。この濾過水貯留タンク３は、密閉型の容器であってもよく、大気開放型の容器であってもよい。この濾過水貯留タンク３は、後述する逆洗水として使用する濾過水を確保すると共に、濾過水を一時的に貯留して、濾過水の水質を確認するために配設される。
　濾過水貯留タンク３は、金属や樹脂によって形成される。濾過水貯留タンク３を形成する材料としては、特に、強度、耐熱性、耐薬品性等の観点からステンレス、ポリプロピレン及びアクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）が好ましい。また、濾過水貯留タンク３は、外側に補強部材や自立するための脚部材等が設けられてもよい。
　濾過水貯留タンク３の容量は、逆洗水として使用する濾過水を確保できる容量であればよい。逆洗水の流量としては例えば体積で濾過流量の２倍以上１０倍以下とされる。
＜供給路＞
　供給路４は、主にパイプによって形成され、被処理水貯留タンク１と濾過膜モジュール２の下端とを接続する。この供給路４は、被処理水を送出する供給ポンプ１８と、被処理水の流路を絞り込むことでベンチュリー効果により負圧を生成し、通気路６から不活性ガスを吸引して被処理水中に導入するアスピレーター１９と、濾過膜モジュール２の下方に位置する排出弁２０とを有する。
（供給ポンプ）
　供給ポンプ１８は、被処理水を送出できるものであればよい。供給ポンプ１８の吐出圧としては、例えば１０ｋＰａ以上１０００ｋＰａ以下とされる。
　供給ポンプ１８の吐出量、つまり濾過膜モジュール２への被処理水の供給量としては、中空糸膜１５の単位面積を基準として、例えば２０Ｌ／ｍ２・ｈｒ以上１０００Ｌ／ｍ２・ｈｒ以下とされる。
（アスピレーター）
　アスピレーター１９は、被処理水の流路断面積を絞り込むことで、ベンチュリー効果により負圧を生じさせて、気体吸引用のポートに接続された後述する通気路６からの不活性ガスの導入量を増加させ、この不活性ガスを被処理水中に混合する。つまり、アスピレーター１９は、後述する圧縮機２１の負荷を軽減する。
　アスピレーター１９は、吸引した不活性ガスを剪断して微細な気泡にするよう構成されたものが好ましい。微細な気泡を生成するアスピレーターとしては、例えばマイクロバブル発生装置として市販されているもの等を使用することができる。
　濾過膜モジュール２における不活性ガスの気泡の平均径の下限としては、１μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、濾過膜モジュール２における不活性ガスの気泡の平均径の上限としては、３０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましく、１０ｍｍがさらに好ましい。濾過膜モジュール２における不活性ガスの気泡の平均径が上記下限に満たない場合、気泡を細分化するために複雑な構成が必要となるおそれがある。逆に、濾過膜モジュール２における不活性ガスの気泡の平均径が上記上限を超える場合、気泡のスクラビングによる中空糸膜１５の目詰まり抑制効果が不十分となるおそれがある。
　アスピレーター１９によって単位体積当たりの被処理水に混合される不活性ガスの導入量（大気圧２０℃での体積）の下限としては、０．１ＮＬ／Ｌが好ましく、０．５ＮＬ／Ｌがより好ましい。一方、上記不活性ガスの導入量の上限としては、５ＮＬ／Ｌが好ましく、２ＮＬ／Ｌがより好ましい。上記不活性ガスの導入量が上記下限に満たない場合、濾過膜モジュール２の中空糸膜１５の目詰まりを十分に抑制できないおそれがある。逆に、上記不活性ガスの導入量が上記上限を超える場合、濾過膜モジュール２における濾過水量が制限されるおそれや、圧縮機２１に大きな容量が要求されて設備コストが不必要に増大するおそれがある。
　アスピレーター１９内部における被処理水の流速、つまり供給路４の通気路６との結合部における被処理水の流速の下限としては、２．５ｍ／ｓが好ましく、３ｍ／ｓがより好ましい。一方、供給路４の通気路６との結合部における被処理水の流速の上限としては、１５ｍ／ｓが好ましく、１０ｍ／ｓがより好ましい。供給路４の通気路６との結合部における被処理水の流速が上記下限に満たない場合、不活性ガスを導入するために必要とされる圧縮機２１の容量が過度に大きくなるおそれがある。逆に、供給路４の通気路６との結合部における被処理水の流速が上記上限を超える場合、供給ポンプ１８の容量が過度に大きくなるおそれがある。
　アスピレーター１９の前後における被処理水の圧力差の下限としては、供給ポンプ１８の吐出圧の３０％が好ましく、４０％がより好ましい。一方、アスピレーター１９の前後における被処理水の圧力差の上限としては、供給ポンプ１８の吐出圧の８０％が好ましく、７０％がより好ましい。アスピレーター１９の前後における被処理水の圧力差が上記下限に満たない場合、アスピレーター１９が生成する負圧が不十分となるおそれがある。逆に、アスピレーター１９の前後における被処理水の圧力差が上記上限を超える場合、濾過膜モジュール２への被処理水の供給が不足するおそれがある。
（排出弁）
　排出弁２０は、逆洗時に開放されて、濾過膜モジュール２内の被処理水及び逆洗水を排出する。従って、排出弁２０は、濾過時には常時閉鎖される。
＜還流路＞
　還流路５は、主としてパイプにより形成される。定常運転時、供給路４から濾過膜モジュール２に被処理水と共に供給された不活性ガスは、基本的に全量が還流路５を介して被処理水と共に被処理水貯留タンク１に返送される。
＜通気路＞
　通気路６は、主としてパイプによって形成され、一端が被処理水貯留タンク１の上部空間に開口し、他端が供給路４のアスピレーター１９の気体吸引用のポートに接続される。この通気路６の一端側は、被処理水貯留タンク１の液面から離間し、還流路５から還流される被処理水が掛からない位置、例えば天壁に開口するよう配設されることが好ましい。　
　また、当該水処理システムは、通気路６に、供給路４のアスピレーター１９に導入する不活性ガスを加圧する圧縮機２１と、圧縮機２１の吐出側に配設される気液分離器２２とを有する。
　また、当該水処理システムは、気液分離器２２から圧縮機２１に連通し、気液分離器２２が分離した水を圧縮機２１に還流するシール水返送路２３を備え、このシール水返送路２３に気液分離器２２が分離した水を冷却する冷却装置２４を有する。
（圧縮機）
　圧縮機２１としては、任意の圧縮機を使用することができるが、不活性ガスが被処理水の水滴を含み得る場合には、水の混入に強い圧縮機を使用することが好ましい。
　水の混入に強い圧縮機としては、例えば水封式コンプレッサー（水環式ポンプ）等が挙げられる。水封式コンプレッサーとは、シール水を貯留する円筒形のケーシング内に放射状に複数の羽根が設けられたインペラーを偏心して配置して回転させることにより、遠心力でシール水を円筒壁に押し付けてシール水の層によりインペラーの羽根の間の空間を封止し、インペラーの羽根の間に残される空間の容積が回転に応じて変化することにより気体を給気、圧縮及び排気する構造を備える。換言すると、水封式コンプレッサーは、インペラーの羽根の間でシール水の液面が径方向に移動することで気体を吸入及び排出するポンプである。このような水封式コンプレッサーとしては、例えばＥｌｍｏ　Ｒｉｅｔｓｈｌｅ社のリキッドリング型ポンプ「Ｌ－Ｓｅｒｉｅｓ」等を用いることができる。
　圧縮機２１として、上記水封式コンプレッサーを使用すれば、圧縮機２１が水を吸引しても、もともとシール水を使用するので圧縮機２１のシールが破損する等のトラブルを生じない。また、圧縮機２１が多量に水を吸引した場合にも、その水がシール水に混ざり込み、内部で不活性ガスが過剰に圧縮されて過負荷となる等の不具合を生じない。
　圧縮機２１として水封式コンプレッサーを用いる場合、そのシール水としては、濾過膜モジュール２の濾過水を用いることが好ましい。このために、処理済水路７又は逆洗水路８から水封式コンプレッサーに濾過水を供給する管路を設けてもよく、当該水処理システムの起動時に、オペレーターが任意の容器を用いて濾過水貯留タンク３から濾過水を汲み出し、水封式コンプレッサーのシール水供給口に注水するようにしてもよい。このように、圧縮機２１のシール水として濾過膜モジュール２の濾過水を使用することで、シール水を当該水処理システム内で調達することができるので、浄水を供給するための配管等を設ける必要がない。
　圧縮機２１の吐出圧力の下限としては、１０ｋＰａが好ましく、２０ｋＰａがより好ましい。一方、圧縮機２１の吐出圧力の上限としては、５００ｋＰａが好ましく、２００ｋＰａがより好ましく、１００ｋＰａがさらに好ましい。圧縮機２１の吐出圧力が上記下限に満たない場合、不活性ガスの導入量が不十分となるおそれがある。逆に、圧縮機２１の吐出圧力が上記上限を超える場合、設備コスト及び運転コストが不必要に増大するおそれがある。
（気液分離器）
　気液分離器２２は、圧縮機２１から吐出される不活性ガスに混入して漏れ出るシール水を分離して回収する。気液分離器２２としては、例えば遠心分離方式、慣性衝突方式等の公知の装置を用いることができる。
　気液分離器２２が分離して回収したシール水は、圧縮機２１の吐出圧によって、シール水返送路２３を介して圧縮機２１に返送される。これにより、圧縮機２１におけるシール水の水量を維持して、不活性ガスを安定して供給することを担保する。
（シール水返送路）
　シール水返送路２３は、気液分離器２２の下部から圧縮機２１のシール水供給口に接続される。
　圧縮機２１から漏出したシール水を、気液分離器２２で回収し、シール水返送路２３を介して圧縮機２１に返送することで、圧縮機２１のシール水不足によるシール不良を防止し、被処理水に不活性ガスを確実に導入することができる。
（冷却装置）
　冷却装置２４は、気液分離器２２が分離したシール水を冷却する熱交換器を含む。この冷却装置２４により圧縮機２１に返送されるシール水を冷却することで、圧縮機２１におけるシール水の温度を低く保ち、圧縮機２１の温度上昇による能力低下を防止することができる。
＜処理済水路＞
　処理済水路７は、主としてパイプによって形成され、逆洗水路８が接続される位置の下流側に配設される開閉弁２５及び吸引ポンプ２６を有する。この処理済水路７の一端は、濾過膜モジュール２には気密に接続されるが、他端は、濾過水貯留タンク３内で大気開放されてもよい。
（開閉弁）
　処理済水路７の開閉弁２５は、定常運転時には常時開放されるが、後述する逆洗水路８を用いて濾過膜モジュール２の逆洗を行うときには開閉弁２５は、閉鎖され、逆洗水として使用される濾過水の濾過水貯留タンク３への逆流を防止する。
（吸引ポンプ）
　吸引ポンプ２６は、処理済水路７を介して、濾過膜モジュール２の上部保持部材１６内の集水ヘッダから中空糸膜１５の膜一次側から膜二次側へと通過した濾過水を吸引して濾過水貯留タンク３へ排出する。
　このように、吸引ポンプ２６を用いて中空糸膜１５の内側から濾過水を吸引する吸引濾過方式とすることによって、中空糸膜１５の閉塞状態による濾過水量の変化が小さくなり、安定して水処理を行うことができる。
　主に吸引ポンプ２６の吸引圧力によって生じる中空糸膜１５の内側と外側との圧力差の下限としては、５ｋＰａが好ましく、１０ｋＰａがより好ましい。一方、中空糸膜１５の内側と外側との圧力差の下限としては、３００ｋＰａが好ましく、１００ｋＰａがより好ましい。中空糸膜１５の内側と外側との圧力差が上記下限に満たない場合、十分な濾過水量を得られないおそれがある。逆に、中空糸膜１５の内側と外側との圧力差が上記上限を超える場合、中空糸膜１５を損傷するおそれがある。
＜逆洗水路＞
　逆洗水路８は、主としてパイプによって形成され、濾過水貯留タンク３に貯留される濾過水を圧送する逆洗ポンプ２７と、逆洗ポンプ２７の下流側（処理済水路７側）に配設される開閉弁２８とを有する。
（逆洗ポンプ）
　逆洗ポンプ２７は、濾過水を圧送できるものであればよい。逆洗ポンプ２７の吐出圧は、例えば２０ｋＰａ以上３００ｋＰａ以下とされる。
（開閉弁）
　逆洗水路８の開閉弁２８は、濾過時には常時閉鎖され、処理済水路７から逆洗水路８に濾過水が流れ込まないよう流路を遮断する。また、逆洗水路８の開閉弁２８は、逆洗時には開放され、濾過膜モジュール２への逆洗水の供給を可能にする。
＜原水路＞
　原水路９は、主としてパイプによって形成される。この原水路９には、ボールタップ２９が配設される。このボールタップ２９は、被処理水貯留タンク１に貯留される被処理水の液面の高さを保持するようこの原水路９における被処理水の流量を調整するものであり、当該水処理システムの液面調整機構として機能する。
＜放水路＞
　放水路１０は、主としてパイプによって形成され、濾過水貯留タンク３に貯留される濾過水をオーバーフローさせることによって、濾過水貯留タンク３に貯留される濾過水の水量を一定に保持する。
＜不活性ガス供給部＞
　不活性ガス供給部１１は、高圧の不活性ガスを貯留するガスボンベ３０と、供給弁３１が配設され、ガスボンベ３０及び被処理水貯留タンク１間を接続する給気路３２とを有する。
（不活性ガス）
　不活性ガス供給部１１が供給する不活性ガスとしては、酸素の体積含有率が１０％以下、好ましくは１％以下であることにより、可燃物を燃焼させない気体が使用される。また、不活性ガスは、微生物等による酸素の生成を防止するため、生物的活性を有する二酸化炭素の体積含有率が１％以下であることがより好ましい。このような不活性ガスの主成分としては、例えば窒素、アルゴン等が挙げられ、中でも安価な窒素が好ましい。
　不活性ガス供給部１１は、当該水処理システムの運転開始前に供給弁３１を開放して被処理水貯留タンク１内に不活性ガスを充填するが、定常運転時には通常閉鎖される。また、当該水処理システムにおいて、不活性ガスが外部に漏出したり、不活性ガスが被処理水に少しずつ溶け込んだりして、システム内に充填されている不活性ガスの量が減少した場合には、不活性ガス供給部１１から不活性ガスを補給してもよい。システム内の不活性ガスの減少は、例えば被処理水貯留タンク１内の圧力を検出することによって判定できる。　
　また、当該水処理システムは、不活性ガス供給部１１により不活性ガスを充填する際に、被処理水貯留タンク１、濾過膜モジュール２、還流路５等の内部に存在する空気を排気する排気路を有してもよい。このように、排気路を設けることによって、系内の空気を排出して不活性ガスで置換することができ、酸素濃度をより確実に低減して爆発を防止できる。
＜浮遊物排出路＞
　浮遊物排出路１２は、主としてパイプによって形成され、開閉弁３３が配設される。この浮遊物排出路１２は、開閉弁３３が開放されることによって、被処理水貯留タンク１内の被処理水の液面近傍の浮遊物（例えば分離した油の層）を排出するために使用される。　
＜沈殿物排出路＞
　沈殿物排出路１３は、主としてパイプによって形成され、開閉弁３４が配設される。この沈殿物排出路１３は、開閉弁３４が開放されることによって、被処理水貯留タンク１内の被処理水中の沈殿物（スラリー）を排出するために使用される。
［汚染水処理方法］
　本発明の一実施形態に係る汚染水処理方法は、図１の汚染水処理システムを用いて行われる。
　当該汚染水処理方法は、被処理水貯留タンク１からクロスフロー方式濾過膜モジュール２に被処理水を供給する工程（供給工程）と、上記濾過膜モジュール２の膜一次側を通過した被処理水を被処理水貯留タンク１に還流する工程（還流工程）と、被処理水貯留タンク１の上部空間の不活性ガスを圧縮機２１により加圧して供給路４のアスピレーター１９に導入する工程（導入工程）とを備える。
＜利点＞
　当該水処理システム及び当該水処理システムを用いた当該水処理方法は、被処理水貯留タンク１の上部空間に不活性ガスが気密充填され、この上部空間から圧縮機２１によって供給路に不活性ガスを導入することによって、濾過膜モジュール２に不活性ガスの気泡を供給し、気泡のスクラブ効果により中空糸膜１５の目詰まりを抑制できる。
　さらに、当該水処理システム及び当該水処理方法は、被処理水貯留タンク１が貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填されることによって、被処理水貯留タンク１及び濾過膜モジュール２の間で被処理水を循環させる閉じた系内から気体酸素を排除できる。このため、当該水処理システムは、被処理水から可燃性ガスが発生したとしても、ガス中の酸素濃度を低く維持して爆発を防止できる。
　また、当該水処理システムは、ボールタップ２９によって、被処理水貯留タンク１内の被処理水の液面の高さを保持することによって、被処理水貯留タンク１内の不活性ガスの圧力を維持できる。このため当該水処理システムは、不活性ガスを追加することなく、供給路４に導入する不活性ガスの量を一定にできるので、不活性ガスの消費を抑制できる。　
　また、当該水処理システムは、濾過水貯留タンク３、処理済水路７、及び逆洗水路８を備えることによって、濾過水貯留タンク３に貯留した濾過水を逆洗水として使用し、濾過膜モジュール２を逆洗できる。この逆洗により中空糸膜１５に付着した油や濁質を除去し、還流路５から被処理水貯留タンク１に送り返すことで、中空糸膜１５の濾過能力を回復できる。
　また、当該水処理システムは、不活性ガス供給部１１を備えることによって、不活性ガスが被処理水に溶け込んだり、系外に漏出したときに、系内に不活性ガスを容易に補充できる。
　また、当該水処理システムは、浮遊物排出路１２及び沈殿物排出路１３を備えることによって、被処理水貯留タンク１内において被処理水から分離される浮遊物や沈殿物を適宜排出して、浮遊物や沈殿物が濾過膜モジュール２に供給されることを防止できる。
［その他の実施形態］
　今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　当該水処理システムは、濾過膜の目詰まりを低減できるのであれば、必ずしも濾過時に常時不活性ガスを通気路に導入しなくてもよく、間欠的に不活性ガスを通気路に導入してもよい。
　当該水処理システムでは、基本的に系内に充填されている不活性ガスが減少しないので、頻繁に不活性ガスを供給する必要はなく、不活性ガス供給部を省略してもよい。
　当該水処理システムは、濾過水貯留タンクを省略し、濾過膜モジュールから流出する濾過水をそのまま河川等に放水するよう構成してもよい。この場合当該水処理システムは、例えば市水等を逆洗水として供給できるようにしてもよい。
　また、当該水処理システムは、原水貯留タンクの液面調整機構を省略してもよい。この場合、濾過膜モジュールから排出される濾過水の分だけ被処理水貯留タンクに貯留する被処理水の水量が減少するので、被処理水貯留タンクの液面が一定の高さまで低下したときに処理を終了し、被処理水貯留タンクに残留する濃縮された被処理水を他の処理設備に移送するようなバッチ処理としてもよい。他の処理設備としては、例えば被処理水をさらに濃縮して産業廃棄物として処分するためのエバポレーター等が考えられる。
　また、当該水処理システムにおける原水貯留タンクの液面調整機構は、例えばレベルセンサと制御弁との組み合わせ等、ボールタップ以外の機構を用いてもよい。
　また、当該水処理システムは、被処理水貯留タンクの浮遊物排出路及び沈殿物排出路を省略してもよい。
　また、当該水処理システムの濾過膜モジュールは、中空糸膜以外の濾過膜を有するものであってもよい。中空糸膜以外の濾過膜としては、例えば積層平膜、プリーツ膜、スパイラル膜等が挙げられる。
　また、当該水処理システムの濾過膜モジュールでは、また、濾過膜モジュールにおける中空糸膜の引き揃え方向、つまり被処理水の通水方向は横方向であってもよい。
　また、当該水処理システムは、吸引ポンプを省略し、供給ポンプの圧力によって、濾過膜の膜一次側から膜二次側へと通過した濾過水を排出させるようにしてもよい。
　また、当該水処理システムは、中空糸膜の内側に不活性ガスの気泡を含む被処理水を加圧状態で通水し、中空糸膜の外側の濾過層から中空糸膜を透過した濾過水を回収する内圧型クロスフロー方式濾過を行うように構成してもよい。
　また、当該水処理システムは、気液分離器及びシール水返送路は省略してもよい。また、気液分離器及びシール水返送路を有する場合にも、冷却装置は必須とされない。
　また、当該水処理システムは、アスピレーターを設けず、圧縮機の吐出圧のみによって供給路に不活性ガスを導入するようにしてもよい。
　また、当該水処理システムは、供給路の通気路との結合部より下流側又は濾過膜モジュールの下部に、不活性ガスの気泡を細分化するために例えば桟、羽根等を配設してもよい。
　また、当該水処理システムは、通気路を濾過膜モジュールの濾過槽に接続して、濾過膜モジュール内に直接不活性ガスの気泡を吹込むようにしてもよい。
　本発明は、例えば石油随伴水等、分解して可燃性ガスを生じ得る濁質を含む被処理水や可燃性ガスが高濃度に溶存している被処理水を濾過するために好適に使用することができる。

Claims (9)

  1. 　被処理水を貯留するタンクと、上記被処理水を濾過するクロスフロー方式濾過膜モジュールと、供給ポンプを用いて上記タンクから濾過膜モジュールに被処理水を供給する供給路と、上記濾過膜モジュールの膜一次側を通過した被処理水をタンクに還流する還流路とを備える水処理システムであって、
    　上記タンクが、貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有し、
    　上記上部空間から供給路又は濾過膜モジュールに不活性ガスを導入する通気路をさらに備え、
    　上記通気路に上記不活性ガスを加圧する圧縮機を有する水処理システム。
  2. 　上記圧縮機が水封式コンプレッサーである請求項１に記載の水処理システム。
  3. 　上記通気路における水封式コンプレッサーの吐出側に気液分離器を有し、
    　上記気液分離器から水封式コンプレッサーに連通するシール水返送路をさらに備える請求項２に記載の水処理システム。
  4. 　上記シール水返送路に気液分離器が分離した水を冷却する冷却装置を有する請求項３に記載の水処理システム。
  5. 　上記水封式コンプレッサーのシール水として濾過膜モジュールの濾過水を用いる請求項３又は請求項４に記載の水処理システム。
  6. 　上記通気路が不活性ガスを供給路に導入し、上記不活性ガスの導入点における被処理水の流速が２．５ｍ／ｓ以上１５．０ｍ／ｓ以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水処理システム。
  7. 　上記通気路が供給路に結合され、その結合部に被処理水に不活性ガスを混合するアスピレーターを有する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水処理システム。
  8. 　上記濾過膜モジュールから濾過水を排出する流路に吸引ポンプを有する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の水処理システム。
  9. 　被処理水を貯留するタンクからクロスフロー方式濾過膜モジュールに被処理水を供給路を介して供給する工程と、上記濾過膜モジュールの膜一次側を通過した被処理水をタンクに還流する工程とを備える水処理方法であって、
    　上記タンクが、貯留する被処理水の液面上に不活性ガスが気密充填される上部空間を有し、
    　上記上部空間の不活性ガスを圧縮機により加圧して供給路又は濾過膜モジュールに導入する工程をさらに備える水処理方法。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2016829B1 (nl) * 2016-05-25 2017-12-12 Van Dalfsen Harm Vloeistofbehandelingssysteem voor het indikken van rauwe melk en werkwijze daarvoor
GB201612680D0 (en) * 2016-07-21 2016-09-07 Bp Exploration Operating Method of filtering water
JP6897586B2 (ja) * 2018-01-25 2021-06-30 住友電気工業株式会社 加圧式濾過装置
CN108593051B (zh) * 2018-04-16 2020-11-20 浙江易通基础工程有限公司 基于钻孔内外高度差测量仪的泥浆平衡系统及控制方法
CN108786485A (zh) * 2018-06-22 2018-11-13 北京耐恩环保科技有限公司 螺旋形中空纤维膜设备
TWI730256B (zh) * 2018-10-12 2021-06-11 衛風科技股份有限公司 過濾系統及其運作方法
CN109516582A (zh) * 2018-12-14 2019-03-26 山东民峰智能科技有限公司 应急车载净水装置
WO2020233814A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 Framatome Gmbh System and method for removing irradiation targets from a nuclear reactor and radionuclide generation system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08281006A (ja) * 1995-04-17 1996-10-29 Nok Corp 油水分離装置
JPH1142402A (ja) * 1997-07-28 1999-02-16 Nok Corp 濾過装置
JP2001179060A (ja) * 1999-12-27 2001-07-03 Maezawa Ind Inc 内圧式膜処理装置
WO2014084128A1 (ja) * 2012-11-28 2014-06-05 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 分離装置及び分離方法
JP2016034607A (ja) * 2014-08-01 2016-03-17 住友電気工業株式会社 水処理システム

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3693915A (en) * 1971-01-28 1972-09-26 Parker Hannifin Corp Inerting system for fuel tanks and the like
US5904190A (en) * 1997-06-17 1999-05-18 The Regents Of The University Of California Method to prevent explosions in fuel tanks
MXPA02001331A (es) * 1999-08-07 2004-07-16 Gerald L Brooks Aparato y metodo para mejorar un proceso de osmosis.
US20070051679A1 (en) * 2004-02-27 2007-03-08 Adams Nicholas W H Water filtration using immersed membranes
NZ555987A (en) * 2004-12-24 2009-08-28 Siemens Water Tech Corp Simple gas scouring method and apparatus
AU2008251556A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Zenon Technology Partnership Membrane module with multiple bottom headers and filtration process
JP2009148673A (ja) 2007-12-19 2009-07-09 Sekisui Chem Co Ltd 膜分離装置及び脱塩処理方法
CN201164792Y (zh) * 2008-02-28 2008-12-17 大连欧科膜技术工程有限公司 超滤/微滤膜污水处理装置
CN103408127B (zh) * 2008-05-20 2016-06-01 北京汉青天朗水处理科技有限公司 一种污水处理装置
JP5536783B2 (ja) * 2008-09-25 2014-07-02 ヴェオリア・ウォーター・ソリューションズ・アンド・テクノロジーズ・サポート 海底石油掘削用の圧入水を生産することを目的として海水を処理する方法、及び対応する装置
JP5831736B2 (ja) * 2010-08-19 2015-12-09 清水建設株式会社 加圧浮上分離装置
JP5422516B2 (ja) * 2010-08-23 2014-02-19 株式会社日立製作所 凝集磁気分離装置
CN202610021U (zh) * 2012-04-27 2012-12-19 浙江大学 一种外置式厌氧膜生物反应器
CN102826667B (zh) * 2012-08-28 2013-09-18 王曙光 应急式气能多功能净化水系统
CN203513412U (zh) * 2013-09-07 2014-04-02 戴枫 一种带净化功能的环保饮水机
CN103613210A (zh) * 2013-12-17 2014-03-05 中国海洋大学 一种同步去除饮用水中高氯酸盐和硝酸盐的方法及工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08281006A (ja) * 1995-04-17 1996-10-29 Nok Corp 油水分離装置
JPH1142402A (ja) * 1997-07-28 1999-02-16 Nok Corp 濾過装置
JP2001179060A (ja) * 1999-12-27 2001-07-03 Maezawa Ind Inc 内圧式膜処理装置
WO2014084128A1 (ja) * 2012-11-28 2014-06-05 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 分離装置及び分離方法
JP2016034607A (ja) * 2014-08-01 2016-03-17 住友電気工業株式会社 水処理システム

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