JP7073094B2

JP7073094B2 - 分解可搬型膜濾過装置及び膜濾過装置の分解搬送・組立方法

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Publication number: JP7073094B2
Application number: JP2017249449A
Authority: JP
Inventors: 聡田中
Original assignee: Shimizu Alloy Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shimizu Alloy Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2022-05-23
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Description

本発明は、分解して搬送することができ、組立も簡単に行うことができる分解可搬型膜濾過装置及び膜濾過装置の分解搬送・組立方法に関する。

日本全国の水道普及率は、平成２３年には９７．５％に達し、国民皆水道が略実現している。その一方で、我国の人口は平成２２年をピークに減少に転じ、この人口減少に歩を合わせて全国の市町村面積の約半分を占める過疎地域の多くでは、少子高齢化による限界集落化が進んでいる。

水道事業は原則として水道料金で事業の運営経費をまかなう必要があるが、このような限界集落化が進んだ小規模集落では、水道利用者数の減少に伴って水道料金収入が激減し、事業効率が悪化している。小規模集落であっても衛生的な飲料水・生活用水の確保は必要不可欠であるが、このような小規模集落は険しい山間に点在し、浄水施設から遠く離れているため、既存施設の老朽化に伴う更新はおろか、既存施設の維持ですら経済的に困難になりつつある。

また、これらの小規模集落における一日当たりの所要水量は１０（ｍ^３／日）以下と極少量であり、従来の給水手法とは異なる新たな給水手法が求められている。

新たな給水手法の一つとして、定置型の小規模な水量を対象にした浄水装置が提案されており、このような浄水装置として、特許文献１には、膜モジュールを用いた浄水装置が提案されている。

特許文献１の浄水装置は、特許文献１の図面（図１４乃至１９）に示されているように、幅１４００（ｍｍ）×奥行１０００（ｍｍ）×高さ１９８５（ｍｍ）の直方体のフレーム内に、原水を供給する原水供給手段と、供給された原水を浄化する膜モジュールと、消毒用の次亜塩素酸ナトリウム（以下、次亜という。）を収納する薬液タンクと、膜モジュールで浄化した水に薬液タンクから薬液を送液するポンプと、前記各構成部材を連結する管路と、管路に設けた電動バルブと、原水供給手段、ポンプ、電動バルブの作動を制御して装置を運転する制御手段等を収能してユニット化するとともに、フレームの底部にはキャスターを設けている。

これにより、この浄水装置は、浄水装置として必要な構成部材をユニット化して一体に搬送することができ、所要の場所に設置すると５～８（ｍ^３／ｈｒ）の給水能力で浄水を供給することができる。

特開２０１４－５７９２６号公報

しかしながら、前述のように、限界集落化が進んだ小規模集落は険しい山間に点在しているために道路事情が悪く、特に浄水装置を設置する取水源付近においては、例え軽自動車であっても進入可能な道路は設けられておらず、細い山道を徒歩で接近する必要がある場合が大半である。

従って、特許文献１の浄水装置をこのような取水源付近に設置しようした場合、車両が進入できる地点まで浄水装置を小型トラック等で輸送し、以後は、索道などを仮設して搬入するか、或いは、人力で搬送可能な重量に構成部材を分解し、細い山道を人力で搬入する必要がある。

索道等を仮設して搬入すると索道等の仮設に伴って設置工期が長くなるだけでなく、設置経費も大幅に上昇することになる。また、人力で搬送可能な重量に構成部材を分解して搬入するとしても、取水源付近の設置現地は一般に狭隘で作業性が悪いため、分解して搬入した構成部材の組立及び配管等の位置調整は、非常に困難な作業となる。

さらに、浄水装置の浄水能力が、本来、小規模集落で必要な浄水能力である１０（ｍ^３／日）を大幅に上回ると装置の大型化を招き、搬入時、設置時の困難性をより大きなものにするとともに、流量を絞って運用することにより、装置の運用経費の上昇を招くことになる。

本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、所要の浄水能力を満足する程度に小型に構成されるとともに、搬送が可能なユニット毎に分解が可能であり、また、分解したユニットの組立、配管等の位置調整を設置現場で容易に行うことができる分解可搬型膜濾過装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、フレームで形成した箱形状で、かつ一面を開放した状態の少なくとも２つの枠体ユニットと、枠体ユニットの長さ以上の長さを有する長尺状の膜モジュールと、枠体ユニット内に配置した膜濾過装置用の構成部品及び膜モジュール接合用の配管ユニットと、配管ユニットに設けた膜モジュール接合用の接続部と、開放した一面を対向配置した枠体ユニット同士を接続して構成した枠体と、接続部同士を対向配置して枠体を組立てた際に接続部間に形成された膜モジュール配置用の空間部とを備え、搬入時に運搬する際は、少なくとも個別の枠体ユニットと膜モジュール毎に人力で運搬可能に設けると共に、現場にて組み立てる際は、枠体ユニット同士を接合して枠体を構成し、この枠体内に形成された空間部に膜モジュールを着脱可能に設けた分解可搬型膜濾過装置である。

請求項２に係る発明は、枠体ユニットは、上ユニットと下ユニットとから成り、下ユニットに上ユニットを載置固定して枠体を構成するとともに、上下ユニット内に設けた配管ユニットを横配管ユニットとし、この横配管ユニットのうち膜モジュール接合用の接続部が膜モジュール配置用の空間部を隔てて対向配置された分解可搬型膜濾過装置である。

請求項３に係る発明は、横配管ユニットに接続する浄水ラインと前記膜モジュールに接続する排水ラインを上ユニットに集約配置した分解可搬型膜濾過装置である。

請求項４に係る発明は、横配管ユニットに接続する浄水ラインと前記膜モジュールに接続する排水ラインを下ユニットに集約配管した分解可搬型膜濾過装置である。

請求項５に係る発明は、濾過処理する原水を膜モジュールに供給する原水ラインは、下ユニットに配置した横配管ユニットに接続した分解可搬型膜濾過装置である。

請求項６に係る発明は、膜濾過装置の構成部品は、少なくとも膜モジュール、逆洗タンク、逆洗ポンプ、コンプレッサ、制御盤である分解可搬型膜濾過装置である。

請求項７に係る発明は、フレームで形成した箱形状で、かつ一面を開放した状態の少なくとも２つの上ユニットと下ユニット内には、それぞれ横配管ユニットと膜濾過装置用の構成部品及び膜モジュール接合用の接続部を有する横配管ユニットを内蔵し、上ユニットと下ユニットを分離したそれぞれの高さは、長尺状の膜モジュールの長さ以下であり、搬入時に運搬する場合は、少なくとも上ユニットと下ユニットと膜モジュールとを分割した状態で人力で個別にそれぞれ運搬し、現場にて組立てる場合は、下ユニットに上ユニットを載置接合して枠体を構成し、さらに、上下ユニットに設けた接続部同士を対向させた状態で形成された空間部に長尺状の膜モジュールを横方向から搬入して接続部と膜モジュールの上下部を接続して組立てるようにした膜濾過装置の分解搬送・組立方法である。

請求項１に係る発明によると、分割したそれぞれの枠体ユニットに膜モジュール接合用の配管ユニットを有し、分割した枠体ユニットを接合した枠体には、少なくとも膜濾過装置用の構成部品を配置可能であるので、それぞれの枠体ユニット、膜モジュール、膜濾過装置用の構成部品に分解し、設置現場へ搬送することができる。

また、膜濾過装置の設置現場で分割した枠体ユニットを接合して枠体を構成するとともに、当該枠体内に配置した接合用の配管ユニットに膜モジュールの両端を接続し、枠体内に構成部品を配置するだけで、配管等の位置調整を行うことなく、簡単に膜濾過装置を組み立てることができる。

請求項２に係る発明によると、枠体ユニットは上ユニットと下ユニットとから成り、下ユニットに上ユニットを載置固定して枠体を構成するとともに、上下ユニット内に設けた横配管ユニットのうち膜モジュール接合用の接続部が膜モジュール配置用の空間部を隔てて対向配置されているので、膜モジュールを縦置きに枠体内に配置することにより、装置の設置スペースが下ユニットの底部が占めるスペースに最小化した小型の膜濾過装置を構成することができる。

また、上ユニットと下ユニットにそれぞれ横配管ユニットを設け、上ユニット内の横方向の配管は上ユニットの横配管ユニットに、下ユニット内の横方向の配管は下ユニットの横配管ユニットに集約しているので、上ユニットを下ユニットに載置固定する際には、上ユニットと下ユニットとの間を縦通する配管のみを接続すれば済むので、設置現場における装置の組み立て作業が容易になる。

請求項３に係る発明によると、上ユニットに配置した横配管ユニットに接続した浄水ラインと膜モジュールに接続した排水ラインを上ユニットに集約配置したので、上下ユニット間での浄水ラインと排水ラインの接続作業が不要となり、上下ユニット間のライン接続箇所を最少化して膜濾過装置を構成することができるため、設置現場における装置の組み立て作業が極めて容易になる。

請求項４に係る発明によると、上ユニットに配置した横配管ユニットに接続した浄水ラインと膜モジュールに接続した排水ラインを下ユニットに集約配置したので、浄水ラインと排水ラインのライン構成が単純で分かり易くなるとともに枠体ユニット内に取り付け易くなり、設置現場での配管作業の負担を軽減することができる。

請求項５に係る発明によると、原水ラインを下ユニットに配置した横配管ユニットに接続したので、この横配管ユニットの膜モジュール接合用の接続部を介して縦置きした膜モジュールの下端から原水を膜モジュール内に供給し、原水を浄水に濾過処理することができる。

また、縦置きした膜モジュールの下端から原水を供給する構成なので、膜モジュールに収納された濾過膜の逆洗時に、膜モジュールの下端からエアを供給してエアスクラビング洗浄を行い、効果的に濾過膜表面から懸濁物を剥離洗浄させて、濾過能力を回復させることができる。

請求項６に係る発明によると、少なくとも膜モジュール、逆洗タンク、逆洗ポンプ、コンプレッサ、制御盤を膜濾過装置の構成部品としているので、膜濾過装置を自動運転して長時間に亘り原水を濾過した浄水を安定的に供給することができる。

すなわち、ストレーナ等で原水に含まれるゴミ（土、砂、その他夾雑物）を除去した後、膜モジュールで原水に含まれる一般細菌、病原菌、懸濁物質（ＳＳ）などを濾過除去し、浄水を供給することができる。また、膜モジュール内の膜にファウリングが生じて濾過能力が低下した際には、逆洗タンクに貯留した逆洗水を逆洗ポンプで膜モジュール内に供給するとともに、コンプレッサから供給される空気を膜モジュール下端から内部に送り込むことにより、エアスクラビング洗浄して効果的に膜モジュール内部に収納されている濾過膜表面から懸濁物を剥離洗浄させ、濾過能力を回復させることができる。そして、これらの運転を制御盤により自動的に制御することができる。

請求項7に係る発明によると、膜モジュールの長さ以下に分割した上ユニットと下ユニットに横配管ユニットと膜濾過装置用の構成部品のうち何れかの構成部品を上下ユニット内に配置しているので、この上下ユニットを各ユニット毎に運搬することができるとともに、上下ユニット内に配置された横配管ユニットや構成部材の取り外し作業が不要となり、膜濾過装置を運搬作業に要する時間を大幅に低減させることができる。

また、浄水設備の設置現場にて上ユニットを下ユニットに載置固定して組み立てるようにしたので、載置固定するだけで、上ユニットと下ユニットに配置された横配管ユニットと構成部品が枠ユニット内で膜濾過装置を構成する状態に配置されるため、膜濾過装置の組み立てを簡単に行うことができる。

さらに、上下ユニットにそれぞれ配置した横配管ユニットには、膜モジュール接合用の接合部を対向配置し、膜モジュールの上下端部を接合部に接合するようにしているので、上下ユニットを分割して搬送する際には、膜モジュールを取り外して別途搬送することができるとともに、設置場所で膜濾過装置を組み立てる際には、上ユニットを下ユニットに載置固定した後に枠体ユニットに膜モジュールを組込むことができるため、膜濾過装置の搬送と組み立てを簡単に行うことができる。

本発明における分解可搬型膜濾過装置の一実施形態を説明する模式図である。図１の分解可搬型膜濾過装置の給水工程を説明する模式図である。図１の分解可搬型膜濾過装置の逆洗水貯留工程を説明する模式図である。図１の分解可搬型膜濾過装置の逆洗工程を説明する模式図である。図１の分解可搬型膜濾過装置の上ユニットと下ユニットの基本的な構成例を示す図である。図１の分解可搬型膜濾過装置の上ユニットを下ユニットに載置固定した際の膜モジュール接合部の位置関係を示す図である。図１の分解可搬型膜濾過装置の実装例の構成を説明する図面である。図１の分解可搬型膜濾過装置の実装例の正面図である。図１の分解可搬型膜濾過装置の実装例の右側面図である。図１の分解可搬型膜濾過装置の実装例の左側面図である。図１の分解可搬型膜濾過装置の実装例の背面図である。本発明における分解可搬型膜濾過装置の他の実施形態を説明する模式図である。図１２の分解可搬型膜濾過装置の実装例の構成を説明する図面である。図１２の分解可搬型膜濾過装置の実装例の正面図である。図１２の分解可搬型膜濾過装置の実装例の右側面図である。図１２の分解可搬型膜濾過装置の実装例の左側面図である。図１２の分解可搬型膜濾過装置の実装例の背面図である。

以下に、本発明における分解可搬型膜濾過装置及び膜濾過装置の分解搬送・組立方法について図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の分解可搬型膜濾過装置の一実施形態の模式図である。図１によると、分解可搬型膜濾過装置１１は、大別すると、上ユニット１２と、下ユニット１３と、膜モジュール１４と制御盤１５とから構成されている。

上ユニット１２と下ユニット１３は枠体ユニットであり、上ユニット１２を下ユニット１３の上部に載置固定して枠体１６を構成する。本実施例では、枠体１６（上ユニット１２、下ユニット１３）は、強度、剛性、対腐食性等を考慮してステンレス鋼（ＳＵＳ）のＬ型材を接合して製作しているが、枠体の素材はこれに限定されるものではなく、例えば、ステンレス製板材に補強用の型材を接合して製作してもよい。

また、図１に示すように、上ユニット１２の上部と下ユニット１３の底部には、それぞれ横配管ユニット１８、１９が配置され、この横配管ユニット１８、１９に接続された膜モジュール接合用の接続部２０、２１が膜モジュール配置用の空間部２２を隔てて対向配置されている。

横配管ユニット１８は、上ユニット１２の上部で水平方向に配置された管路であり、接続部２０を介して膜モジュール１４の図示しない浄水流出口と接続され、膜モジュール１４から浄水を取出すとともに、膜モジュール１４へ逆洗水を供給する。

横配管ユニット１９は、下ユニット１３の底部で水平方向に配置した管路であり、接続部２１を介して膜モジュール１４の図示しない原水流入口と接続され、膜モジュール１４に原水を供給する。

接続部２０、２１は、膜モジュール１４の図示しない浄水流出口と原水流入口を着脱自在に接続できる部位であり、膜モジュール１４の交換や、分解可搬型膜濾過装置１１の搬送時に膜モジュール１４の取外しを行うことができる。

上ユニット１２内には、前述した横配管ユニット１８とこの横配管ユニット１８に接続された接合部２０の他に、逆洗タンク２４、横配管ユニット１８に接続した浄水ライン２５、逆洗タンク流入ライン２６、逆洗ライン２７、膜モジュール１４に接続した排水ライン２８、次亜注入部２９を介して横配管ユニット１８に次亜を注入する次亜ライン３０ａが配置されている。すなわち、分解可搬型膜濾過装置１１では、横配管ユニット１８に接続した浄水ライン２５と膜モジュール１４に接続した排水ライン２８を上ユニット１２に集約して配置している。

逆洗タンク２４は、膜モジュール１４内に収納した濾過膜を逆洗洗浄する逆洗水を貯留するためのタンクであり、膜モジュール１４が濾過処理した浄水を逆洗水として貯留する。本実施例では、逆洗タンク２４として、容量２０（Ｌ）のポリエチレン製円筒形タンクを使用している。

浄水ライン２５は、膜モジュール１４で濾過処理した浄水を分解可搬型膜濾過装置１１の外部に給水するための管路であり、横配管ユニット１８と浄水供給口３２との間を接続し、管路の途中に浄水の流れを制御する電動バルブ３３を設けている。

逆洗タンク流入ライン２６は、膜モジュール１４で濾過処理した浄水を逆洗タンク２４に送水するための管路であり、横配管ユニット１８と逆洗タンク２４との間を接続し、管路の途中に浄水の流れを制御する電動バルブ３４を設けている。

逆洗ライン２７は、逆洗タンク２４から膜モジュール１４に逆洗水を供給するための管路であり、逆洗タンク２４と横配管ユニット１８との間を接続し、管路の途中に逆洗ポンプ３５と、逆洗タンク２４側から横配管ユニット１８側へのみ逆洗水の通過を許容する逆止弁３６と、逆洗水の流れを制御する電動バルブ３７とを設けている。なお、本実施例では、逆洗ポンプ３５には、出力０．４（ｋＷ）の陸上型ポンプを使用している。

排水ライン２８は、膜モジュール１４内に収納した濾過膜を逆洗洗浄した排水を膜濾過装置の外部に排水するための管路であり、膜モジュール１４の排水流出口４０と排水取出し口４１との間を接続し、管路の途中に排水の流れを制御する電動バルブ４２を設けている。

次亜ライン３０ａは、次亜注入部２９を介して横配管ユニット１８に接続されており、後述する次亜注入装置４７から供給される消毒用の次亜を横配管ユニット１８内を流れる浄水に供給するための管路である。次亜注入部２９手前の次亜ライン３０ａには、次亜注入部２９側への次亜の通過のみを許容する逆止弁４４が設けられている。なお、次亜ライン３０ａは、ユニオン継手４３により後述する次亜ライン３０ｂと接合されて次亜ライン３０を構成する。

下ユニット１３内には、横配管ユニット１９と横配管ユニット１９に接続された接合部２１の他に、次亜注入装置４７、コンプレッサ４８、横配管ユニット１９に接続した原水ライン４９、エア供給ライン５０が配置されている。

次亜注入装置４７は、上ユニット１２内の横配管ユニット１８内を流れる浄水に次亜注入部２９を介して消毒用の次亜を注入する装置であり、次亜注入ポンプ５１と次亜タンク５２を有している。次亜注入装置４７には次亜ライン３０ｂが取付けられており、次亜ライン３０ｂは、ユニオン継手４３により上ユニット１２内の次亜ライン３０ａと接合されて次亜ライン３０を構成し、次亜注入装置４７から次亜を次亜注入部２９に供給する。

本実施例では、次亜注入ポンプ５１としてφ４×２０（Ｗ）のダイアフラム式定量ポンプを使用し、次亜タンク５２として容量５（Ｌ）のポリエチレン製角形タンクを使用している。

コンプレッサ４８は、膜モジュール１４に収納された濾過膜を逆洗水で逆洗する際に、同時にエアスクラビング洗浄するエアを膜モジュール1４に供給する。本実施例では、コンプレッサ４８として、出力０．０８８（ｋＷ）のオイルフリー式レシプロコンプレッサを使用している。

原水ライン４９は、濾過処理する原水を膜モジュール１４に供給する管路であり、原水取入口５３と横配管ユニット１９との間を接続し、管路の途中には原水に含まれるゴミを除去するストレーナ５４と、膜モジュール１４への原水の通過のみを許容する逆止弁５５を設けている。本実施例では、ストレーナ５４として、目開き寸法が２００（μｍ）のディスク型ストレーナを使用している。

このように、原水ライン４９を下ユニット１３に配置し、横配管ユニット１９を介して縦置きした膜モジュール１４の下端から原水を供給するように構成しているので、膜モジュール１４に収納された濾過膜を逆洗洗浄する際に、膜モジュール１４の下端からエアを供給してエアスクラビング洗浄を行うことができる。

なお、本例では、上述した上ユニット１２内の横配管ユニット１８、浄水ライン２５、逆洗タンク流入ライン２６、逆洗ライン２７、排水ライン２８、また、下ユニット１３内の横配管ユニット１９、原水ライン４９には、内径１６ＡのＨＩＶＰ管（耐衝撃性硬質ポリ塩化ビニル管）を使用している。

膜モジュール１４は、内部にＭＦ（精密濾過）膜又はＵＦ（限外濾過）膜からなる濾過膜を収納しており、デッドエンド方式により固液分離を行って原水に含まれる一般細菌、病原菌、懸濁物質（ＳＳ）などを濾過除去する。本実施例では、分解可搬型膜濾過装置１１の目標浄水量が１０（ｍ^３／日）程度であることを考慮し、膜モジュール１４として、膜面積が７（ｍ^２）のＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）製のＵＦ膜（限外濾過膜）を収納した小型の膜モジュールを使用している。

膜モジュール１４は、上ユニット１２内の横配管ユニット１８に接続した接続部２０と下ユニット１３内の横配管ユニット１９に接続した接続部２１に着脱自在に接続され、図示しない浄水流出口を上側に、同様に図示しない原水流入口を下側にした縦置き状態で、上ユニット１２と下ユニット１３の間を縦通して分解可搬型膜濾過装置１１内に配置されている。

制御盤１５は、分解可搬型膜濾過装置１１を自動的に運転するための装置であり、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を使用したシーケンス制御により、予め設定した時間間隔毎に膜モジュール１４の逆洗洗浄とエアスクラビング洗浄を行い、膜濾過装置の濾過処理能力を回復させている。この膜濾過装置では、デッドエンド濾過方式（全量濾過）により濾過処理を行っているため、膜モジュール１４に収納された濾過膜表面に濾過対象物質が堆積するので、定期的に膜モジュール１４に収納された濾過膜の逆洗洗浄とエアスクラビング洗浄を行って、堆積した濾過対象物質を除去し、濾過膜の濾過能力を回復させることが不可欠である。

このため、制御盤１５は、制御シーケンス、及び逆洗タンク２４の内部に設置した図示しない水位計からの信号に基づき、逆洗ポンプ３５、次亜注入ポンプ５１、取水ポンプ５７の作動と停止を制御するとともに、これらの制御に伴って電動バルブ３３、３４、３７、４２の開閉を制御している。

また、この分解可搬型膜濾過装置１１では、原水取入口５３に取水ライン５６を接続し、この取水ライン５６の先端に取付けた取水ポンプ５７を取水源５８に投入して原水を取水している。

以上のように、本実施形態における分解可搬型膜濾過装置１１では、上ユニット１２と下ユニット１３との間を縦通するラインは次亜ライン３０だけであり、この他の主要なラインは上ユニット１２内又は下ユニット１３内に集約されている。このため、上ユニット１２を下ユニット１３に載置固定した際に接続が必要なラインは次亜ライン３０のみであり、他の主要なラインについては面倒な接続作業と位置調整を行う必要がない。

これに加え、上ユニット１２内の次亜ライン３０ａと下ユニット１３内の次亜ライン３０ｂとは、ユニオン継手４３により接続されるので、上側ソケット（上ユニット側次亜ライン３０ａの下端部に設けたユニオン鍔部を有するソケット）と下側ソケット（下ユニット側次亜ライン３０ｂの上端部に設けたユニオンねじ部を有するソケット）とは対向した状態となり、本発明の分離可搬型濾過装置の様に、分離した枠体を用いても配管接続における位置決めが容易となるだけでなく、上側ソケットと下側ソケットの接続と分離は、両者にまたがるユニオンナットを回すだけで簡単に行うことができる。

続いて、分解可搬型膜濾過装置１１の運転方法と効果を説明する。分解可搬型膜濾過装置１１の運転工程には、給水工程、逆洗水貯留工程及び逆洗工程の３工程がある。以下、図面により各工程を説明するが、図中、実線で示す管路は原水や濾過水等が流れていることを示し、破線で示す管路は原水や濾過水等が流れていないことを示す。また、白色で表現された電動バルブは開状態であることを示し、黒色で表現された電動バルブは閉状態であることを示す。

図２は、分解可搬型膜濾過装置１１の給水工程を示している。給水工程は、取水源５８から取水した原水を濾過処理し、清潔で安全な浄水として膜濾過装置外に給水する工程である。取水ポンプ５７が取水源５８から取水した原水は、加圧されて取水ライン５６を介して膜濾過装置内に供給され、原水ライン４９に設けたストレーナ５４で原水中に含まれるゴミが除去された後、横配管ユニット１９を経由して膜モジュール１４に供給される。

この給水工程においては、浄水ライン２５に設けた電動バルブ３３を開状態とし、逆洗タンク流入ライン２６に設けた電動バルブ３４、逆洗ライン２７に設けた電動バルブ３７及び排水ライン２８に設けた電動バルブ４２を閉状態とする。また、次亜注入装置４７の次亜注入ポンプ５１は作動して次亜注入部２９に次亜を供給するが、逆洗ポンプ３５とコンプレッサ４８は停止している。

膜モジュール１４で濾過処理され、原水に含まれる一般細菌、病原菌、懸濁物質（ＳＳ）などが除去された濾過水は、横配管ユニット１８を通過する間に次亜注入部２９で次亜が注入され、安全な浄水として浄水ライン２５を介して膜濾過装置の外部に給水され、図示しない配水池や水槽に貯留される。この給水工程での分解可搬型膜濾過装置１１の運転は、配水池や水槽に設けた水位計からの信号に基づいて制御盤１５により制御され、配水池や水槽に設けた水位計が満水を検知すると取水ポンプ５７の作動が停止され、水面が一定レベルまで低下すると取水ポンプ５７の作動が再開される。

分離分解可搬型膜濾過装置１１では、膜モジュール１４においてデッドエンド濾過方式により原水の濾過処理を行っているため、給水工程が一定時間経過する毎に膜モジュール１４内に収納された濾過膜を逆洗洗浄する必要があり、この逆洗洗浄の実行は制御盤１５により制御される。本実施例では、膜濾過装置の運転３０分毎に１回逆洗洗浄とエアスクラビング洗浄を行うように制御されている。従って、所定の時間が経過すると、逆洗洗浄を行う準備として、逆洗タンク２４に膜モジュール１４で濾過処理した後に次亜注入部２９から次亜が注入された浄水を逆洗水として逆洗タンク２４に貯留する逆洗水貯留工程に移行する。

逆洗水貯留工程では、図３に示すように、逆洗タンク流入ライン２６に設けた電動バルブ３４を開状態とするとともに、浄水ライン２５に設けた電動バルブ３３と逆洗ライン２７に設けた電動バルブ３７及び排水ライン２８に設けた電動バルブ４２を閉状態とする。また、次亜注入装置４７の次亜注入ポンプ５１を作動させて次亜注入部２９に次亜を供給するが、逆洗ポンプ３５とコンプレッサ４８は停止している。

この結果、膜モジュール１４で濾過処理された後に次亜注入部２９で次亜が注入された浄水は、逆洗タンク流入ライン２６を介して逆洗タンク２４に流れ込み、逆洗水として貯留される。この逆洗水の貯留は、逆洗タンク２４内に配置した図示しない水位計が満水状態を検知するまで行われる。

逆洗タンク２４が満水となったことを逆洗タンク２４内に設けた水位計が検知すると逆洗水貯留工程は終了し、直ちに、膜モジュール１４に収納された濾過膜の２次側から１次側に逆洗水を通水させ、濾過膜表面や膜細孔内に付着した汚染物質を除去する逆洗工程へと移行する。

逆洗工程では、図４に示すように、取水ポンプ５７と次亜注入装置４７の次亜注入ポンプ５１の作動を停止するとともに、逆洗ライン２７に設けた電動バルブ３７、排水ライン２８に設けた電動バルブ４２を開状態とし、逆洗タンク流入ライン２６に設けた電動バルブ３４、浄水ライン２５に設けた電動バルブ３３を閉状態とする。

その後、逆洗ポンプ３５を作動させ、電動バルブ３７を開状態としたことにより逆洗タンク２４から流下する逆洗水を加圧し、逆洗ライン２７と横配管ユニット１８を介して膜モジュール１４の２次側から供給して収納された濾過膜の逆洗洗浄を行う。同時にコンプレッサ４８を作動させ、エア供給ライン５０を介してエアを膜モジュール１４の１次側から供給し、収納された濾過膜のエアスクラビング洗浄を行う。このように、逆洗水による濾過膜の逆洗洗浄とエアスクラビング洗浄を行うため、フィルタ表面やフィルタ細孔内に付着した汚染物質を効果的に除去することができる。

前述したように、逆洗水貯留工程において逆洗タンク２４に貯留する濾過水に次亜を注入しているため、逆洗工程で使用する逆洗水には所定濃度の次亜が含まれており、単に清浄水を用いて逆洗洗浄した場合とは異なり、逆洗水に含まれる残留塩素の酸化力により濾過膜表面や濾過膜細孔内に付着したフミン質や微生物由来のタンパク質等の有機物を効果的に分解、除去し、濾過膜の濾過能力を回復させることができる。また、逆洗タンク２４に次亜を含んだ逆洗水を貯留することにより、逆洗タンク２４内のカビ、藻類の発生を効果的に抑制することができる。

膜モジュール１４内を逆洗洗浄した後の排水とエアスクラビング洗浄したエアは、排水ライン２８を介して膜濾過装置の外部に排水される。この逆洗工程は、逆洗タンク２４内に設けた水位計が、逆洗タンク２４内に貯留した逆洗水の水面がタンクの底部に達したことを検知するまで続けられる。

なお、逆洗工程を終了する時点は、上記のように、逆洗タンク２４内に設けた水位計が逆洗タンク２４内に貯留した逆洗水の水面が底部に達したことを検知した時点としても良いし、逆洗洗浄が所定時間経過した時点としても良い。

逆洗工程が終了した後は、直ちに給水工程に移行しても良いが、図示しない圧力計で計測した膜モジュール１４の１次側と２次側の間の差圧が逆洗工程を行っても基準値を超えている場合には、差圧が基準値内に収まるまでの間、逆洗水貯留工程と逆洗工程を複数回繰り返しても良い。

分解可搬型膜濾過装置１１の運転においては、逆洗工程の直前に逆洗水貯留工程を設け、逆洗タンク２４への貯留完了後、直ちに逆洗工程に移行することにより、逆洗タンク２４内に逆洗水が貯留する時間を最短化し、逆洗タンク２４の側面や底面への結露の発生を抑制している。

以上の各工程を制御盤１５の制御によって繰り返すことにより、分解可搬型膜濾過装置１１は、自動的に浄水を供給し続けることができる。

分解可搬型膜濾過装置１１の上ユニット１２と下ユニット１３の基本的な構成例を図５に示す。図５に示すように、上ユニット１２の上部には横配管ユニット１８が配置され、この横配管ユニット１８には、膜モジュール接合用の接続部２０が下向きに接続されている。また、下ユニット１３の底部には横配管ユニット１９が配置され、この横配管ユニット１９には、膜モジュール接合用の接続部２１が上向きに接続されている。そして、膜モジュール接合用の接続部２０、２１は、膜モジュール配置用の空間部２２を隔て対抗するように、それぞれ上ユニット１２内と下ユニット１３内に配置されている。

このため、上ユニット１２を下ユニット１３に載置すると、図６に示すように、膜モジュール接合用の接続部２０、２１の位置関係は、膜モジュール１４を縦置き状態で取付け可能な関係となり、上ユニット１２を下ユニット１３に載置する作業以外には何らの調整作業等を必要としないので、設置現地における膜濾過装置の据え付け作業の負担を大幅に軽減することができる。

次いで、以上のように構成した分解可搬型膜濾過装置１１の実装例を説明する。図７に示すように、分解可搬型膜濾過装置１１は、上ユニット１２と、下ユニット１３と、膜モジュール１４と、制御盤１５とから構成され、設置現場でこれらを組み立てて使用する。図８には組立てた状態の分解可搬型膜濾過装置１１の正面図を、図９には右側面図を、図１０には左側面図を、図１１には背面図を示すが、これらの図からも分かるように、上ユニット１２を下ユニット１３に載置固定し、膜モジュール１４を枠体１６内に縦置き配置しているので、分解可搬型膜濾過装置１１の設置スペースは下ユニット１３の底面が占めるスペースとなり、設置スペースを最小化して膜濾過装置を構成することができる。なお、上ユニット１２を下ユニット１３に載置固定する際の固定手段は、上ユニット１２と下ユニット１３とをボルト止めする等の任意の固定手段を用いることができる。

分解可搬型膜濾過装置１１を分解して搬送する場合には、少なくとも図７に示す構成単位に分解するが、必要により上ユニット１２内及び下ユニット１３内に配置された構成部品、例えば、逆洗タンク２４、逆洗ポンプ３５、次亜注入装置４７、コンプレッサ４８等を取り外してもよい。上ユニット１２と下ユニット１３の分解は、上ユニット１２と下ユニット１３との固定手段を取り外すとともに、ユニオン継手４３を緩めて次亜ライン３０ａと次亜ライン３０ｂとを切り離せば、簡単に行うことができる。

次いて、本発明の他の実施形態である分解可搬型膜濾過装置６１について説明する。なお、説明にあたっては、前述した分解可搬型膜濾過装置１１と共通する部分には同一の符号を付して説明は省略し、構成等が異なる部分についてのみを説明する。

図１２に示すように、分解可搬型膜濾過装置６１は、前述の分解可搬型膜濾過装置１１と同様に、上ユニット６２と、下ユニット６３と、膜モジュール１４と制御盤１５とから成る。

上ユニット６２と下ユニット６３は枠体ユニットであり、上ユニット６２を下ユニット６３の上部に載置固定して枠体６４を構成する。本実施例でも、枠体６４（上ユニット６２、下ユニット６３）は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）のＬ型材を接合して製作しているが、枠体の素材はこれに限定されるものではない。

分解可搬型膜濾過装置６１と前述した分解可搬型膜濾過装置１１との差異は、分解可搬型膜濾過装置１１では、浄水ライン２５と排水ライン２８を上ユニット１３内に集約配置していたのに対し、分解可搬型膜濾過装置６１では、浄水ライン２５と排水ライン２８を下ユニット６３内に集約配置した点にある。

このため、上ユニット６２には、横配管ユニット１８と横配管ユニット１８に接続された接合部２０の他、逆洗タンク２４、横配管ユニット１８に接続された浄水ライン２５ａ、逆洗タンク流入ライン２６、逆洗ライン２７ａと逆洗ライン２７ｃ、膜モジュール１４に接続された排水ライン２８ａ、次亜注入部２９を介して横配管ユニット１８に次亜を注入する次亜ライン３０ａが配置されている。これらに加え、上ユニット６２には、コンプレッサ４８とエア供給ライン５０ａが配置されている。

また、下ユニット６３には、逆洗ポンプ３５と逆止弁３６と電動バルブ３７を設けた逆洗ライン２７ｂ、浄水ライン２５ｂ、排水ライン２８ｂ、逆止弁５７を設けたエア供給ライン５０ｂが配置されている。これらに加え、原水ライン４９には、分解可搬型膜濾過装置１１では膜濾過装置外に配置していた取水ポンプ６５を設けている。

図１２に示すように、分解可搬型膜濾過装置６１の浄水ライン２５、逆洗ライン２７、排水ライン２８、次亜ライン３０、エア供給ライン５０は、上ユニット６２と下ユニット６３との間で分離されている。従って、分解可搬型膜濾過装置６１の組立てに当たっては、上ユニット６２を下ユニット６３に載置固定した後、これらの分離されているラインを接続する必要がある。

すなわち、浄水ライン２５ａと浄水ライン２５ｂをユニオン継手６７で接合して浄水ライン２５を、逆洗ライン２７ａと逆洗ライン２７ｂをユニオン継手６８で、また、逆洗ライン２７ｂと逆洗ライン２７ｃをユニオン継手６９で接合して逆洗ライン２７を、排水ライン２８ａと排水ライン２８ｂをユニオン継手７０で接合して排水ライン２８を、次亜ライン３０ａと次亜ライン３０ｂをユニオン継手４３で接合して次亜ライン３０を、エア供給ライン５０ａとエア供給ライン５０ｂをユニオン継手７１で接合してエア供給ライン５０を構成する。

このように、ラインの接続にユニオン継手を使用しているため、前述したように、上側ソケットと下側ソケットとは対向した状態となって各配管接続における位置決めが容易となるだけでなく、上側ソケットと下側ソケットの接続と分離は、両者にまたがるユニオンナットを回すだけで簡単に行うことができる。なお、ラインの接続手段はユニオン継手に限られるものではなく、その他の任意の手段によることもできる。

また、図１２から明らかなように、分解可搬型膜濾過装置６１の全体的な構成は分解可搬型膜濾過装置１１の全体的な構成と同じであるため、分解可搬型膜濾過装置６１の運転方法と効果の説明は省略する。

次いで、以上のように構成した分解可搬型膜濾過装置６１の実装例を説明する。図１３に示すように、分解可搬型膜ろ過装置６１は、上ユニット６２と、下ユニット６３と、膜モジュール１４と、制御盤１５とから構成され、設置現場でこれらを組み立てて使用する。図１４には組立てた状態の分解可搬型膜濾過装置６１の正面図を、図１５には右側面図を、図１６には左側面図を、図１７には背面図を示すが、分解可搬型膜濾過装置１１と同様に、上ユニット６２を下ユニット６３に載置固定し、膜モジュール１４を枠体６４内に縦置き配置しているので、分解可搬型水処理装置６１の設置スペースは下ユニット６３の底面が占めるスペースとなり、設置スペースを最小化して膜濾過装置を構成することができる。

上ユニット６２を下ユニット６３に載置固定して分解可搬型膜濾過装置６１を組み立てる際には、上ユニット６２に配置された各ラインと下ユニット６３に配置された各ラインをユニオン継手で接合するだけであり、各ラインの位置調整を行うことなく装置内部の配管系を簡単に構成することができる。

また、分解可搬型膜濾過装置６１を分解して搬送する場合には、少なくとも図１３に示す構成単位に分解するが、必要により上ユニット６２内及び下ユニット６３内に配置された構成部品、例えば、逆洗タンク２４、逆洗ポンプ３５、次亜注入装置４７、コンプレッサ４８等を取り外してもよい。上ユニット６２と下ユニット６３の分解は、上ユニット６２と下ユニット６３との固定手段を取り外すとともに、ユニオン継手４３、６７、６８、６９、７０、７１を緩めて上ユニット６２内に配置されたラインと下ユニット６３内に配置されたラインとを切り離すことにより、上ユニット６２と下ユニット６３を簡単に分解することができる。

分解可搬型膜濾過装置６１では、原水ポンプ６５を含めて膜濾過装置の運転に必要な構成部品が全て枠体内に配置されているので、装置の管理が容易であるとともに、装置を設置する際には取水源内に取水ポンプを水没させる必要がなく、取水ラインの先端が取水源に投入できれば良いため、取水源の選択幅が大きい。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る分解可搬型膜濾過装置によれば、所要の浄水能力を有する膜濾過装置を小型に構成することができるとともに、搬送時には搬送が可能なユニット毎に分解が可能であり、また、設置現場での搬送したユニットの組立、配管等の位置調整を容易に行うことができるので、過疎化等により人口が減少した小規模集落の水道施設用の浄水装置としての利用価値は極めて大きいものがある。

１１、６１分解可搬型膜濾過装置
１２、６２上ユニット
１３、６３下ユニット
１４膜モジュール
１５制御盤
１６、６４枠体
１８横配管ユニット（上ユニット側）
１９横配管ユニット（下ユニット側）
２０、２１膜モジュール接合用の接続部
２２膜モジュール配置用の空間部
２４逆洗タンク
２５浄水ライン
２６逆洗タンク流入ライン
２７逆洗ライン
２８排水ライン
３０次亜ライン
４７次亜注入装置
４９原水ライン

Claims

フレームで形成した箱形状で、かつ一面を開放した状態の少なくとも２つの枠体ユニットと、前記枠体ユニットの長さ以上の長さを有する長尺状の膜モジュールと、前記枠体ユニット内に配置した膜濾過装置用の構成部品及び前記膜モジュール接合用の配管ユニットと、前記配管ユニットに設けた前記膜モジュール接合用の接続部と、開放した一面を対向配置した前記枠体ユニット同士を接続して構成した枠体と、前記接続部同士を対向配置して前記枠体を組立てた際に前記接続部間に形成された前記膜モジュール配置用の空間部とを備え、搬入時に運搬する際は、少なくとも個別の前記枠体ユニットと前記膜モジュール毎に人力で運搬可能に設けると共に、現場にて組み立てる際は、前記枠体ユニット同士を接合して前記枠体を構成し、この枠体内に形成された前記空間部に前記膜モジュールを着脱可能に設けたことを特徴とする分解可搬型膜濾過装置。
前記枠体ユニットは、上ユニットと下ユニットとから成り、下ユニットに上ユニットを載置固定して枠体を構成するとともに、上下ユニット内に設けた前記配管ユニットを横配管ユニットとし、この横配管ユニットのうち膜モジュール接合用の接続部が前記膜モジュール配置用の空間部を隔てて対向配置された請求項１に記載の分解可搬型膜濾過装置。
前記横配管ユニットに接続する浄水ラインと前記膜モジュールに接続する排水ラインを前記上ユニットに集約配置した請求項２に記載の分解可搬型膜濾過装置。
前記横配管ユニットに接続する浄水ラインと前記膜モジュールに接続する排水ラインを前記下ユニットに集約配管した請求項２に記載の分解可搬型膜濾過装置。
濾過処理する原水を膜モジュールに供給する原水流入ラインは、前記下ユニットに配置した横配管ユニットに接続した請求項２乃至４の何れか１項に記載の分解可搬型膜濾過装置。
前記膜濾過装置の構成部品は、少なくとも膜モジュール、逆洗タンク、逆洗ポンプ、コンプレッサ、制御盤である請求項１乃至５の何れか１項に記載の分解可搬型膜濾過装置。
フレームで形成した箱形状で、かつ一面を開放した状態の少なくとも２つの上ユニットと下ユニット内には、それぞれ横配管ユニットと膜濾過装置用の構成部品及び膜モジュール接合用の接続部を有する横配管ユニットを内蔵し、前記上ユニットと前記下ユニットを分離したそれぞれの高さは、長尺状の膜モジュールの長さ以下であり、搬入時に運搬する場合は、少なくとも前記上ユニットと前記下ユニットと前記膜モジュールとを分割した状態で人力で個別にそれぞれ運搬し、現場にて組立てる場合は、前記下ユニットに前記上ユニットを載置接合して枠体を構成し、さらに、前記上下ユニットに設けた前記接続部同士を対向させた状態で形成された空間部に長尺状の前記膜モジュールを横方向から搬入して前記接続部と前記膜モジュールの上下部を接続して組立てるようにしたことを特徴とする膜濾過装置の分解搬送・組立方法。