WO2017098990A1 - 膜分離装置 - Google Patents

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WO2017098990A1
WO2017098990A1 PCT/JP2016/085763 JP2016085763W WO2017098990A1 WO 2017098990 A1 WO2017098990 A1 WO 2017098990A1 JP 2016085763 W JP2016085763 W JP 2016085763W WO 2017098990 A1 WO2017098990 A1 WO 2017098990A1
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gas
side space
gas supply
membrane
water
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PCT/JP2016/085763
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誠人 尾田
水谷　洋
寿生 萩本
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三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a membrane separation apparatus for treating organic wastewater such as human waste.
  • This application claims priority on December 11, 2015 based on Japanese Patent Application No. 2015-242328 for which it applied to Japan, and uses the content here.
  • the membrane separation device includes a casing, a filtration membrane that divides the casing into a concentrated side space to which raw water (treated water) is supplied, and a permeate side space in which permeated water separated from the raw water is accommodated.
  • MF microfiltration
  • UF ultrafiltration
  • a membrane separation apparatus generally uses a method of filtering while circulating raw water in the concentration side space (see, for example, Patent Document 1). The permeated water that has passed through the filtration membrane is sucked by a suction pump and stored in, for example, a storage tank and used as appropriate.
  • Organic wastewater such as human waste has a high sludge concentration (10,000 mg / liter to 15,000 mg / liter), so that foreign matters such as sludge adhere to or accumulate on the surface and pores of the filtration membrane. To do. As a result, FLUX (outflow amount) decreases, and chemical cleaning is performed as necessary. In order to suppress the deterioration of the filtration membrane, the chemical cleaning is generally performed while keeping the filtration membrane in an immersed state.
  • the present invention provides a membrane separation apparatus that can more reliably clean foreign substances deposited on a filtration membrane.
  • the membrane separation device has a casing, a single-layer structure in which a hydrophilic monomer is copolymerized, and the casing is provided with a concentrated side space to which treated water is supplied and the cover.
  • the foreign material adhering to the surface of the filtration membrane can be cleaned by the gas flow.
  • the filtration membrane has a single layer structure in which a hydrophilic monomer is copolymerized, the filtration membrane does not deteriorate even when the filtration membrane is in a non-immersed state. Therefore, the filtration membrane can be dried to facilitate separation of the separation target substance.
  • the membrane separation device may include a gas suction device that sucks the gas from the permeate side space.
  • the membrane separation apparatus may include a control device that controls the first gas supply device to vary the pressure in the concentration side space.
  • the filtration membrane vibrates by changing the pressure of the gas supplied to the concentration side space. Thereby, the peelability of the foreign material from the filtration membrane can be improved.
  • the membrane separation device may include a second gas supply device that supplies the gas to the permeate side space.
  • the foreign matter deposited on the filtration membrane from the concentration side space side is also blown away by the gas supplied from the permeation side space side of the filtration membrane.
  • the time required for cleaning can be shortened.
  • the membrane separation apparatus may include a control device that controls at least one of the first gas supply device and the second gas supply device to vary the pressure of at least one of the concentration side space and the permeation side space.
  • control device may control at least one of the first gas supply device and the second gas supply device based on a pressure difference between the concentration side space and the permeation side space.
  • the membrane separation device may include a spray device that adjusts the humidity of the gas supplied from the first gas supply device.
  • the humidity of the gas supplied to the concentration side space can be adjusted.
  • the foreign material adhering to a filtration membrane can be easily peeled off, and it can prevent that a filtration membrane dries excessively.
  • control device may control the spraying device based on humidity in the concentration side space.
  • the drying state of the filtration membrane can be appropriately maintained by controlling the spraying device based on the humidity of the gas in the concentration side space.
  • the membrane separation device may include a chemical spraying device for spraying chemicals to the gas supplied from the first gas supply device.
  • the cleaning effect can be further improved by using chemicals.
  • medical agent can be reduced by supplying a chemical
  • the filtration membrane has a single layer structure in which a hydrophilic monomer is copolymerized, the filtration membrane does not deteriorate even when the filtration membrane is in a non-immersed state. Therefore, the filtration membrane can be dried to facilitate separation of the separation target substance.
  • the water treatment system 10 of the present embodiment accommodates water to be treated W1 (first treated water, ie, organic wastewater containing human waste and septic tank sludge) supplied via a pipe 16.
  • first treated water ie, organic wastewater containing human waste and septic tank sludge
  • a biologically treated water tank for treating organic substances contained in the water to be treated W1 may be provided on the upstream side of the raw water tank 15.
  • the biological treatment water tank is a device that decomposes and removes BOD, nitrogen compounds, etc. in the liquid by the action of nitrifying bacteria and denitrifying bacteria, for example.
  • the membrane separation device 1 includes a plurality of membrane modules 2 and a cleaning device 5 that cleans the membrane modules 2.
  • the plurality of membrane modules 2 are arranged in parallel.
  • the membrane module 2 includes a casing 3 and a plurality of tubular filtration membranes 4 disposed inside the casing 3.
  • the membrane separation device 1 is a device that takes out the permeated water PW from the water to be treated W2 by using a method of filtering the water to be treated W2 while circulating it inside the filtration membrane 4.
  • the filtration membrane 4 partitions the casing 3 into a concentrated side space S to which the treated water W2 is supplied and a permeated side space P in which the permeated water PW separated from the treated water W2 is accommodated.
  • the cleaning device 5 controls the operation of the first gas supply device 11 that supplies a cleaning gas to each membrane module 2, the gas discharge unit 14 that discharges the gas, and the cleaning device 5. And a cleaning control device 6.
  • the first gas supply device 11 is a device that supplies gas to the concentration side space S of the membrane module 2.
  • the gas discharge unit 14 has a function of discharging gas from the concentration side space S.
  • the gas discharge unit 14 has a gas discharge pipe 14A.
  • the cleaning control device 6 controls the first gas supply device 11 based on the foreign matter detection unit 41 provided in the gas discharge pipe 14 ⁇ / b> A of the gas discharge unit 14 and a signal transmitted from the foreign matter detection unit 41. And have.
  • the raw water tank 15 and the membrane separation device 1 are connected via a raw water supply pipe 17.
  • a circulation pump 21 is provided in the raw water supply pipe 17.
  • the treated water W2 stored in the raw water tank 15 is supplied to the membrane separation device 1 while being pressurized by the circulation pump 21.
  • the raw water supply pipe 17 is provided with a raw water supply valve 27 that can stop the flow of the water to be treated W2 flowing through the raw water supply pipe 17.
  • the permeated water PW separated from the membrane separation device 1 is introduced into the permeated water pipe 18.
  • the permeated water pipe 18 is connected to the storage tank 20. That is, the permeate outlet 39 (see FIG. 2) of the membrane module 2 is connected to the permeate pipe 18.
  • a suction pump 22 is provided in the permeate water pipe 18.
  • the concentrated water W3 separated from the permeated water PW and discharged from the membrane separation device 1 is introduced into the raw water tank 15 through the circulation pipe 19. That is, the concentrated water discharge port 38 (see FIG. 2) of the membrane module 2 is connected to the circulation pipe 19 and the concentrated water W3 circulates through the pipe of the water treatment system 10.
  • the plurality of membrane modules 2 are arranged in parallel. Specifically, the raw water supply pipe 17, the permeate water pipe 18, and the circulation pipe 19 are connected to each membrane module 2.
  • the membrane module 2 includes a cylindrical casing 3 and a plurality of filtration membranes 4.
  • the casing 3 includes a cylindrical casing main body 3A, a first side wall 35 that closes the lower end of the casing main body 3A, a second side wall 36 that closes the upper end of the casing main body 3A, and an object to be processed formed on the casing main body 3A. It has a water inlet 37, a concentrated water outlet 38 formed in the casing body 3A, and a permeate outlet 39 formed in the casing body 3A.
  • the casing 3 includes a gas supply pipe 13 that introduces gas into the casing 3 and a gas discharge pipe 14 ⁇ / b> A that discharges gas from the inside of the casing 3.
  • the membrane module 2 includes a first partition wall 30 and a second partition wall 31 that divide the inside of the casing 3 into three spaces.
  • a plurality of insertion holes 32 are formed in the first partition wall 30 and the second partition wall 31.
  • the insertion hole 32 is a hole that penetrates the first partition wall 30 and the second partition wall 31 in the plate thickness direction.
  • the inner diameter of the insertion hole 32 is the same as or slightly larger than the outer diameter of the filtration membrane 4.
  • the first partition wall 30 is a plate-shaped member, and is fixed to the lower part inside the casing 3 (on the first side wall 35 side).
  • a space surrounded by the casing main body 3A, the first partition wall 30, and the first side wall 35 is a first header space S1.
  • the second partition wall 31 is a plate-shaped member, and is fixed above the inside of the casing 3 (on the second side wall 36 side).
  • a space surrounded by the casing body 3A, the second partition wall 31, and the second side wall 36 is a second header space S2.
  • a space surrounded by the casing main body 3A, the first partition wall 30 and the second partition wall 31 and on the outer peripheral side of the filtration membrane 4 is a permeation side space P.
  • the permeated water PW taken out from the plurality of filtration membranes 4 is discharged to the permeate side space P, and then introduced into the permeate water pipe 18 (see FIG. 1) via the permeate discharge port 39.
  • the treated water inlet 37 is an opening that allows the outside of the casing 3 to communicate with the first header space S1.
  • the treated water inlet 37 is formed in the casing body 3A.
  • the treated water introduction port 37 is provided between the first partition wall 30 and the first side wall 35 in the axial direction along the axis A of the casing 3.
  • the concentrated water discharge port 38 is an opening that allows communication between the outside of the casing 3 and the second header space S2.
  • the concentrated water discharge port 38 is formed in the casing body 3A.
  • the concentrated water discharge port 38 is provided between the second partition wall 31 and the second side wall 36 in the axial direction of the casing 3.
  • the permeated water discharge port 39 is an opening that allows communication between the outside of the casing 3 and the permeate side space P.
  • the permeated water discharge port 39 is formed in the casing body 3A.
  • the permeated water discharge port 39 is provided between the first partition wall 30 and the second partition wall 31 in the axial direction of the casing 3.
  • the concentration side space S is a space into which the water to be treated W is introduced, and includes a first header space S1, a filtration membrane inner space S3 that is a space on the inner peripheral side of the filtration membrane 4, and a second header space S2. It is.
  • the permeate side space P is a space in which the permeated water PW separated from the treated water W is accommodated.
  • each filtration membrane 4 is inserted into the insertion hole 32 of the first partition wall 30 and then fixed to the inner peripheral surface of the insertion hole 32.
  • a space between the inner peripheral surface of the insertion hole 32 and the outer peripheral surface of the filtration membrane 4 is sealed with a sealing material (not shown).
  • a sealing material a material that has an initial viscosity and hardens with time, such as an epoxy resin or a urethane resin, is preferable.
  • the second end of each filtration membrane 4 is fixed to the insertion hole 32 of the second partition wall 31 in the same manner as the first end of the filtration membrane 4.
  • the gas supply pipe 13 is connected to the first side wall 35 of the casing 3.
  • the gas supply pipe 13 is a pipe that connects the gas supply unit 12 of the first gas supply device 11 and the first header space S1.
  • the gas supply pipe 13 does not need to be provided on the first side wall 35 as long as the gas supply unit 12 and the first header space S1 can be connected.
  • the gas supply pipe 13 may be connected to the raw water supply pipe 17 or the treated water introduction port 37, and the gas may be supplied from the treated water introduction port 37.
  • the gas discharge pipe 14 ⁇ / b> A is connected to the second side wall 36 of the casing 3.
  • the gas discharge pipe 14A is a pipe that communicates the outside of the casing 3 and the second header space S2.
  • the gas discharge pipe 14 ⁇ / b> A does not need to be provided on the second side wall 36 as long as the outside of the casing 3 and the second header space S ⁇ b> 2 can be communicated with each other. Further, the gas discharge pipe 14 ⁇ / b> A may be connected to the circulation pipe 19 or the concentrated water discharge port 38, and the gas may be discharged from the concentrated water discharge port 38.
  • the first gas supply device 11 is a gas supply unit 12 (fan, blower) and a gas that supplies energy supplied by the gas supply unit 12 to the concentration side space S of the membrane module 2.
  • a supply pipe 13 and a gas supply valve 24 provided in the gas supply pipe 13 are provided.
  • a blower can be adopted as the gas supply unit 12.
  • the blower is a machine that has an impeller and an electric motor that rotationally drives the impeller, and gives energy to gas by the rotational movement of the impeller.
  • the gas supply unit 12 is not limited to a blower, and may be a compressor (compressor) or a cylinder.
  • the gas supplied by the gas supply unit 12 is a gas that does not affect the filtration membrane 4. Details of the filtration membrane 4 will be described later.
  • the gas supplied by the gas supply part 12 is inert gas, such as air and nitrogen gas, for example. When supplying nitrogen gas, nitrogen can be separated from air using a PSA (Pressure Swing Adsorption) apparatus.
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • the gas discharge unit 14 includes a gas discharge pipe 14A and a gas discharge valve 25 provided in the gas discharge pipe 14A.
  • the gas discharge part 14 does not need to have the shape of a pipe as long as it has a function of discharging gas from the concentration side space S.
  • an openable / closable lid may be provided on the wall of the casing 3.
  • the foreign matter detector 41 of the cleaning control device 6 is a sensor that detects whether or not foreign matter is contained in the gas G flowing through the gas discharge pipe 14A.
  • an infrared sensor can be employed as the foreign object detection unit 41.
  • the foreign matter detection unit 41 detects the number or concentration of foreign matter per unit time, and transmits a signal to the control device 7 when the gas G flowing through the gas discharge pipe 14A does not contain a predetermined amount of foreign matter. And the control apparatus 7 is set so that the 1st gas supply apparatus 11 may be stopped, if the signal transmitted from the foreign material detection part 41 is received.
  • the foreign matter detection unit 41 detects the number or concentration of the foreign matter and continuously transmits the detection result as a signal to the control device 7 every unit time, and the control device 7 that has received the detection results in the predetermined amount. It is good also as a structure which determines whether it became the state which does not contain this foreign material, and stops the 1st gas supply apparatus 11 based on the determination result.
  • the foreign object detection unit 41 may detect a foreign object using not only an infrared sensor but also a laser sensor, an acoustic sensor, a vibration sensor, or the like.
  • the control device 7 is set to stop the gas G supplied to the concentration side space S at the stage where the foreign matter is no longer contained in the gas G flowing through the gas discharge pipe 14A. Specifically, the control device 7 stops the gas supply unit 12, closes the gas supply valve 24 and the gas discharge valve 25, and stops the supply of the gas G to the concentration side space S. In addition, the control device 7 of the cleaning control device 6 that has received the cleaning start instruction signal from the instruction device 62 (for example, a switch) at the start of cleaning is set to supply the gas G to the concentration side space S. .
  • the control device 7 stops the circulation pump 21 and the suction pump 22, closes the raw water supply valve 27, opens a drain valve, which will be described later, and covers the filtration membrane inner space S3. After the non-immersed state where the treated water W2 does not exist, the drain valve is closed, the gas supply valve 24 and the gas discharge valve 25 are opened, the gas supply unit 12 is operated, and the gas G to the concentration side space S is opened. Start supplying.
  • the filtration membrane 4 has a cylindrical shape and is formed of a polymer filtration membrane having a single layer structure in which a hydrophilic monomer is copolymerized on a single main constituent material. That is, the filtration membrane 4 is formed of a single material as a main material. That the main material is formed of one kind of material means that one kind of resin occupies 50 mass% or more in the material (for example, resin) forming the filtration membrane 4. The fact that the main material is formed of one kind of material means that the nature of the one kind of material dominates the nature of the constituent material. Specifically, it means a material in which one kind of resin has 50 mass% to 99 mass%.
  • Main materials constituting the filtration membrane 4 include polyolefin resins such as vinyl chloride resin, polysulfone (PS), polyvinylidene fluoride (PVDF), and polyethylene (PE), polyacrylonitrile (PAN), and polyether sulfone.
  • polyolefin resins such as vinyl chloride resin, polysulfone (PS), polyvinylidene fluoride (PVDF), and polyethylene (PE), polyacrylonitrile (PAN), and polyether sulfone.
  • High molecular weight materials such as poly (vinyl alcohol), polyvinyl alcohol (PVA), and polyimide (PI) can be used.
  • a vinyl chloride resin is particularly preferable.
  • vinyl chloride resins include vinyl chloride homopolymer (vinyl chloride homopolymer), a copolymer of a monomer having an unsaturated bond copolymerizable with vinyl chloride monomer and vinyl chloride monomer, and vinyl chloride monomer in the polymer.
  • vinyl chloride resins include graft copolymers obtained by graft copolymerization, and (co) polymers composed of chlorinated vinyl chloride monomer units.
  • hydrophilic monomers examples include: (1) A cationic group-containing vinyl monomer such as an amino group, an ammonium group, a pyridyl group, an imino group or a betaine structure and / or a salt thereof, (2) Hydrophilic nonionic group-containing vinyl monomers such as hydroxyl groups, amide groups, ester structures, ether structures, (3) Anionic group-containing vinyl monomer such as carboxyl group, sulfonic acid group, phosphoric acid group and / or salt thereof, (4) Other monomers may be mentioned.
  • a cationic group-containing vinyl monomer such as an amino group, an ammonium group, a pyridyl group, an imino group or a betaine structure and / or a salt thereof
  • Hydrophilic nonionic group-containing vinyl monomers such as hydroxyl groups, amide groups, ester structures, ether structures
  • Anionic group-containing vinyl monomer such as carboxyl group, sulfonic acid group, phosphoric acid
  • the tube diameter of the filtration membrane 4 can be appropriately selected depending on the properties of the water to be treated W2. For example, when the amount of coarse fiber ⁇ is 200 mg / liter or less with respect to the water to be treated W2, the inner diameter of the filtration membrane 4 is 5 mm or less. When the coarse fiber amount ⁇ is larger than 200 mg / liter and smaller than 500 mg / liter, the inner diameter of the filtration membrane 4 is 5 mm-10 mm, and when the coarse fiber amount ⁇ is 500 mg / liter or more, the inner diameter of the filtration membrane 4 is 10 mm or more. It can be. By selecting the tube diameter, it is possible to suppress clogging of the filtration membrane 4 due to the coarse fibers.
  • the water to be treated W1 is stored in the raw water tank 15.
  • the treated water W discharged from the raw water tank 15 is fed into the membrane 4 of the membrane module 2 when supplied to the membrane separation device 1 via the circulation pump 21.
  • the permeation side space P in the casing 3 of the membrane module 2 becomes negative pressure by the operation of the suction pump 22.
  • the suction pump 22 sucks in a direction substantially orthogonal to the flow of the water to be treated W flowing through the filtration membrane 4 through the permeate discharge port 39.
  • the permeated water PW permeated from the filtration membrane 4 is stored in the storage tank 20 through the permeated water discharge port 39 and the permeated water pipe 18.
  • the concentrated water W3 discharged from the membrane separation device 1 is introduced into the raw water tank 15 except for excess sludge, and is processed again.
  • the foreign matter detection unit 41 detects the number or concentration of foreign matter, continuously transmits the detection result as an electrical signal to the control device 7 every unit time, and receives the control.
  • a case will be described as an example in which the apparatus 7 determines whether or not the predetermined amount of foreign matter is not included, and the first gas supply apparatus 11 is stopped based on the determination result.
  • the user operates the indicating device 62 to transmit a cleaning start instruction signal to the cleaning control device 6, so that the membrane separation device 1 ( The membrane module 2) can be cleaned.
  • the washing process of the membrane separation apparatus 1 of the present embodiment includes a raw water stopping process P1 for stopping the circulation of raw water, and a drying process for drying the filtration membrane 4 to bring the concentration side space S into a non-immersed state.
  • Step P2 the gas supply step P3 for operating the first gas supply device 11 to supply the gas G to the non-immersed concentrated side space S, and whether or not the discharged gas G contains foreign matter A foreign matter determination step P4 to be performed, and a gas stop step P5 to stop the supply of the gas G.
  • the control device 7 of the cleaning control device 6 stops the circulation pump 21 and the raw water supply valve 27. By making it a closed state, the to-be-processed water W2 is prevented from being supplied to the membrane separation apparatus 1.
  • the drying process P2 for example, when the control device 7 opens a drain valve (not shown) provided in the lower part of the casing 3, the water to be treated W2 remaining in the membrane module 2 is removed. That is, the non-immersed state where the water to be treated W2 does not exist in the filtration membrane inner space S3 is set.
  • the filtration membrane 4 is dried by leaving it for a certain period of time.
  • the control device 7 closes the drain valve. Since the filtration membrane 4 has a single layer structure in which hydrophilic monomers are copolymerized, the filtration membrane 4 maintains hydrophilicity. When the filtration membrane 4 is dried, a substance to be separated such as sludge is easily peeled off from the inner peripheral surface of the filtration membrane 4.
  • the control device 7 operates the first gas supply device 11 to supply the gas G to the first header space S1 of the membrane module 2, that is, the non-immersed concentrated space S. At this time, the control device 7 opens the gas supply valve 24 and the gas discharge valve 25. By supplying the gas G to the first header space S ⁇ b> 1, the gas G is introduced into the filtration membrane space S ⁇ b> 3 that is inside the filtration membrane 4. By introducing the gas G into the filtration membrane inner space S3, the separation target substance is blown away. The substance to be separated blown off is introduced into the second header space S2 and then discharged from the gas discharge pipe 14A.
  • the control device 7 of the cleaning control device 6 continuously receives the detection result from the foreign matter detector 41 as an electrical signal, and refers to this to the gas G flowing through the gas discharge pipe 14A by a predetermined amount. It is determined whether or not a foreign object is included. When the gas G contains a predetermined amount or more of foreign matter, the supply of the gas G is continued. When it is determined that the amount of foreign matter in the gas G is less than a predetermined amount or no foreign matter is included, the control device 7 switches the gas supply unit 12 of the first gas supply device 11 in the gas stop process P5. While stopping, the gas supply valve 24 and the gas discharge valve 25 are closed, the supply of the gas G to the concentration side space S is stopped, and a series of washing processes are completed.
  • the foreign matter adhering to the surface of the filtration membrane 4 can be cleaned by the flow of the gas G supplied from the first gas supply device 11. Moreover, even if the filtration membrane 4 is made into a non-immersion state by making the filtration membrane 4 into a single layer structure in which a hydrophilic monomer is copolymerized, the filtration membrane 4 does not deteriorate. Therefore, the filtration membrane 4 can be dried and the separation target substance can be easily peeled off.
  • the membrane module 2 in which the filtration membranes 4 are arranged in parallel is adopted as the membrane module 2.
  • the present invention is not limited to this.
  • the drying process P2 and the gas supply process P3 may be performed simultaneously. That is, after the control device 7 opens the drain valve to make the filtration membrane space S3 non-immersed, the control device 7 closes the drain valve, and then the control device 7 operates the first gas supply device 11 to concentrate.
  • the filtration membrane 4 may be dried while the gas G is supplied to the side space S.
  • the gas discharge unit 14 may be provided with a gas suction device (blower) that sucks the gas G.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a membrane module 2B according to a modification of the first embodiment of the present invention.
  • a plurality of filtration membranes 4 may be connected in series. That is, the first ends of the plurality of filtration membranes 4 and the second ends of the filtration membranes 4 are connected so that the plurality of filtration membranes 4 are connected in series. It is good also as a structure which has the connection member 43.
  • the plurality of filtration membranes 4 connected in series and the treated water introduction port 37 are directly connected by the tubular second connection member 44, and the plurality of filtration membranes 4 connected in series and the concentrated water are connected.
  • the discharge port 38 may be directly connected by a tubular third connection member 45.
  • the gas supply pipe 13 disposed on the first side wall 35 in FIG. 2 is connected to the treated water inlet 37 or the raw water supply pipe 17.
  • the gas discharge pipe 14 ⁇ / b> A disposed on the second side wall 36 in FIG. 2 is connected to the concentrated water discharge port 38 or the circulation pipe 19.
  • the filtration membrane of the membrane module 2 is not limited to a tubular shape.
  • the cleaning device 5 ⁇ / b> B of the membrane separation device 1 ⁇ / b> B of this embodiment includes a gas suction device 46 that sucks gas from the permeation side space P.
  • the gas suction device 46 includes a gas suction part 47 (fan), a gas suction pipe 48 for discharging the gas sucked by the gas suction part 47 to the outside of the casing 3, and a gas suction valve 49 provided in the gas suction pipe 48. And have.
  • the gas suction pipe 48 may be connected to the permeate water pipe 18 or the permeate water discharge port 39 to discharge gas from the permeate water discharge port.
  • the cleaning device 5B of the membrane separation device 1B of the present embodiment sucks the gas in the filtration membrane space S3 from the permeation side space P using the gas suction device 46.
  • the control device 7 operates the first gas supply device 11 to supply the gas G to the non-immersed concentrated side space S
  • the control device 7 opens the gas suction valve 49 and performs gas suction.
  • the part 47 is operated to suck the gas in the filtration membrane space S3 from the permeation side space P.
  • the flow rate of the supplied gas G is increased, and the flow of the gas G in the filtration membrane inner space S3 is made turbulent, so that the separation target substance such as sludge is made shorter from the inner peripheral surface of the filtration membrane 4.
  • the control device 7 stops the gas supply unit 12 and the gas suction unit 47 of the first gas supply device 11, and sets the gas supply valve 24, the gas discharge valve 25, and the gas suction valve 49. It closes and the supply of the gas G to the concentration side space S is stopped, and the suction of the gas in the filtration membrane space S3 is stopped.
  • the time required for the cleaning can be shortened by sucking the gas from the permeation side space P using the gas suction device 46.
  • the cleaning device 5C of the membrane separation device 1C of the present embodiment further includes a second gas supply device 23 that supplies gas to the permeation side space P.
  • the second gas supply device 23 is provided in a second gas supply unit 28 (fan, blower), a second gas supply pipe 29 that supplies gas to the permeation side space P of the membrane module 2, and a second gas supply pipe 29.
  • the second gas supply valve 33 is provided.
  • the cleaning device 5C of the membrane separation device 1C supplies gas to the concentration side space S using the first gas supply device 11 and permeates using the second gas supply device 23 in the gas supply process P3. Gas is supplied to the side space P. Specifically, when the control device 7 operates the first gas supply device 11 to supply the gas G to the non-immersed concentrated side space S, the control device 7 opens the second gas supply valve 33 and first The gas can be supplied also from the permeation side space P to the filtration membrane space S3 by operating the two gas supply unit 28.
  • the gas supplied by the second gas supply unit 28 is a gas that does not affect the filtration membrane 4 that is the same as or similar to the gas supplied by the gas supply unit 12.
  • the control device 7 stops the gas supply unit 12 and the second gas supply unit 28, closes the gas supply valve 24, the gas discharge valve 25, and the second gas supply valve 33, The supply of the gas G is stopped and the supply of the gas to the transmission side space P is stopped.
  • the foreign matter deposited on the inner peripheral surface of the filtration membrane 4 is also blown away by the gas supplied from the outer peripheral side of the filtration membrane 4.
  • the control device 7 operates the first gas supply device 11 and the second gas supply device 23 at the same time.
  • the control device 7 may be operated alternately every predetermined time.
  • the gas can be supplied only from the second gas supply device 23.
  • the control apparatus 7 may operate only the 2nd gas supply apparatus 23, and may perform the reverse washing
  • the cleaning device 5 ⁇ / b> D of the membrane separation device 1 ⁇ / b> D of the present embodiment includes a spray device 51 for adjusting the humidity of the gas supplied from the first gas supply device 11.
  • the spray device 51 includes a water tank 52 in which a liquid such as water is stored, a water pipe 53 that introduces water stored in the water tank 52 into the gas supply pipe 13, and water stored in the water tank 52.
  • It has a water pump 54 that is a pump to be sucked up, and a spray 63 that is disposed at the outlet of the water pipe 53 (the outlet that opens to the gas supply pipe 13) and sprays water in a mist form. Further, as the liquid stored in the water tank 52, a part of the permeated water stored in the storage tank 20 may be used.
  • the cleaning device 5D of the membrane separation device 1D supplies gas to the concentration side space S using the first gas supply device 11, and uses the spray device 51 to supply mist to the gas.
  • Spray Specifically, when the control device 7 operates the first gas supply device 11 to supply the gas G to the non-immersed concentrated side space S, the control device 7 operates the spray 63 of the spray device 51. Water is ejected in the form of a mist. Thereby, the humidity of gas rises.
  • the amount of mist to be sprayed can be determined by experiments conducted in advance. For example, the amount of mist may be determined using the relationship between the ease of peeling of foreign matter and the humidity of gas.
  • control device 7 stops the gas supply unit 12 and stops the spraying by the spray 63, and closes the gas supply valve 24 and the gas discharge valve 25 to adjust the humidity. Stop supplying G.
  • the humidity of the gas G supplied to the concentration side space S can be adjusted. Thereby, the foreign material adhering to the filtration membrane 4 can be easily peeled off, and the filtration membrane 4 can be prevented from being excessively dried.
  • the membrane separation apparatus 1F of 5th embodiment of this invention is demonstrated based on drawing.
  • the difference from the above-described third embodiment will be mainly described, and the description of the same parts will be omitted.
  • the cleaning device 5F of the present embodiment includes a differential pressure sensor 55 that measures a pressure difference between the concentration side space S and the permeation side space P.
  • the control device 7 of the present embodiment controls the first gas supply device 11 based on the pressure difference between the concentration side space S and the permeation side space P measured by the differential pressure sensor 55.
  • the differential pressure sensor 55 of the present embodiment measures the atmospheric pressure in the permeated water pipe 18 and the atmospheric pressure in the gas supply pipe 13 to calculate the atmospheric pressure difference between the concentrated side space S and the permeated side space P.
  • the place to be measured by the differential pressure sensor 55 is not limited to the inside of the permeated water pipe 18 and the gas supply pipe 13, but the pressure inside the casing 3 (see FIG. 2) may be directly measured.
  • the control device 7 of the present embodiment supplies gas to the concentration side space S when the pressure in the concentration side space S is lower than the pressure in the transmission side space P, and the pressure in the transmission side space P is When the pressure is lower than the atmospheric pressure, the first gas supply device 11 and the second gas supply device 23 are controlled so as to supply the gas to the transmission side space P. Thereby, the foreign material adhering to the filtration membrane 4 becomes easy to peel off because the filtration membrane 4 vibrates.
  • the detachability of foreign matters can be improved.
  • the membrane separation apparatus 1G of 6th embodiment of this invention is demonstrated based on drawing.
  • the differences from the above-described fourth embodiment will be mainly described, and the description of the same parts will be omitted.
  • the cleaning device 5G of the membrane separation apparatus 1G of the present embodiment has a humidity sensor 56 provided in the gas discharge pipe 14A.
  • the humidity sensor 56 has a function of measuring the humidity of the gas G flowing through the gas discharge pipe 14A. Since the humidity of the gas discharge pipe 14A is substantially equal to the humidity of the concentration side space S, the humidity of the concentration side space S can be grasped by measuring the humidity of the gas discharge pipe 14A.
  • the control device 7 of the present embodiment controls the spray device 51 based on the humidity of the gas G flowing through the gas discharge pipe 14 ⁇ / b> A measured by the humidity sensor 56.
  • the control device 7 may perform control to increase the amount of mist sprayed from the spray 63 of the spray device 51 when the humidity of the gas discharged from the casing 3 becomes lower than the first threshold value. it can.
  • the control apparatus 7 can perform control which reduces the quantity of the mist sprayed from the spray 63 of the spraying apparatus 51, when the humidity of the gas discharged
  • the humidity effective for the detachability of foreign matter and the dry state of the filtration membrane 4 can be kept properly.
  • the membrane separation apparatus 1G of the said embodiment was set as the structure which the humidity sensor 56 refers to the humidity of 14 A of gas exhaust pipes, it is not restricted to this.
  • the cleaning device 5H of the membrane separation device 1H of the present embodiment includes a chemical spraying device 57 that mixes chemical mist that is a mist-like chemical (medicine) into the gas supplied to the concentration side space S. ing.
  • the chemical spraying device 57 includes a chemical tank 58 for storing a liquid chemical, a chemical supply pipe 59 for supplying the chemical in the chemical tank 58 to the gas supply pipe 13, a chemical recovery pipe 61 for recovering the chemical together with the gas, and a chemical. And a spray 64 disposed at the outlet of the supply pipe 59 for spraying chemicals in a mist form.
  • the medicine supply pipe 59 is provided with a medicine pump 60 that is a pump for sucking up medicine stored in the medicine tank 58.
  • a device for spraying chemicals by a pressure difference such as an ejector, may be provided instead of the spray 64.
  • a pipe 59 is provided instead of the chemical pump 60.
  • a pipe 59 is provided. Is equipped with a flow meter and a flow control valve to adjust the amount of chemical spray.
  • medical agent is sprayed on gas using the chemical spraying apparatus 57.
  • FIG. Specifically, when the control device 7 operates the first gas supply device 11 to supply the gas G to the non-immersed concentrated side space S, the control device 7 operates the spray 64 of the chemical spray device 57.
  • the chemical is ejected in the form of a mist.
  • the control device 7 stops the gas supply unit 12 and stops the spraying by the spray 64, closes the gas supply valve 24 and the gas discharge valve 25, and contains the gas G containing chemicals. Stop supplying.
  • acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, citric acid, oxalic acid, alkalis such as caustic soda, oxidizing agents such as sodium hypochlorite, enzyme detergents such as florisil and surfactants, and neutral detergents may be used. it can.
  • the cleaning effect can be further improved by using chemicals.
  • medical agent can be reduced by supplying a chemical
  • the valve shown in the first to sixth embodiments is preferably an electromagnetic valve that opens and closes in response to an electrical signal.
  • the control device 7 causes the first gas supply device 11 and the second gas supply device 23, or the control device 7 to periodically change the flow rate of the gas supplied from the first gas supply device 11.
  • the blower of the gas suction device 46 may be operated intermittently or periodically.
  • at least one blower among the blowers such as the first gas supply device 11, the second gas supply device 23, or the gas suction device may be operated intermittently or periodically.
  • the filtration membrane has a single layer structure in which a hydrophilic monomer is copolymerized, the filtration membrane does not deteriorate even when the filtration membrane is in a non-immersed state. Therefore, the filtration membrane can be dried to facilitate separation of the separation target substance.

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Abstract

この膜分離装置（１）は、ケーシングと、親水性モノマーが共重合された単層構造を有し、ケーシングを被処理水（Ｗ２）が供給される濃縮側空間（Ｓ）と被処理水（Ｗ２）から分離される透過水（ＰＷ）が収容される透過側空間（Ｐ）とに区画する濾過膜と、非浸漬状態の濃縮側空間（Ｓ）にガスを供給する第一ガス供給装置（１１）と、濃縮側空間（Ｓ）からガスを排出するガス排出部（１４）と、を備える。

Description

膜分離装置
　本発明は、し尿などの有機性廃水を処理する膜分離装置に関する。
　本願は、２０１５年１２月１１日に、日本に出願された特願２０１５-２４２３２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　し尿などの有機性廃水を処理する場合、固液の分離にＭＦ（精密濾過）、ＵＦ（限外濾過）などの膜分離を用いることが主流となっている。
　膜分離装置としては、ケーシングと、ケーシングを原水（被処理水）が供給される濃縮側空間と、原水から分離される透過水が収容される透過側空間とに区画する濾過膜と、を備えた膜モジュールを用いるものが知られている。膜分離装置は、濃縮側空間に原水を循環させながら濾過する方式が一般的である（例えば、特許文献１参照）。濾過膜を透過した透過水は、吸引ポンプによって吸引されて、例えば、貯留槽に貯留されて適宜利用される。
　し尿などの有機性廃水は、汚泥濃度が高濃度（１０，０００ｍｇ／リットル－１５，０００ｍｇ／リットル）であるため、濾過膜の表面や細孔内に汚泥などの異物が付着したり堆積したりする。これにより、ＦＬＵＸ（流出量）が低下するため、必要に応じて、薬品洗浄を行っている。薬品洗浄は、濾過膜の劣化を抑制するために、濾過膜を浸漬状態に保ちながら行うことが一般的である。
特開２０１３－０５２３３８号公報
　しかしながら、薬品洗浄によって濾過膜を洗浄した場合においても、十分に異物が除去できず、ＦＬＵＸの回復が困難な場合がある。また、薬品のコストが高い、薬品の調整や、洗浄に必要な時間も多い、といった課題もある。
　本発明は、濾過膜に堆積した異物をより確実に洗浄することができる膜分離装置を提供する。
　本発明の第一の態様によれば、膜分離装置は、ケーシングと、親水性モノマーが共重合された単層構造を有し、前記ケーシングを被処理水が供給される濃縮側空間と前記被処理水から分離される透過水が収容される透過側空間とに区画する濾過膜と、非浸漬状態の前記濃縮側空間にガスを供給する第一ガス供給装置と、前記濃縮側空間から前記ガスを排出するガス排出部と、を備える。
　このような構成によれば、濾過膜の表面に付着する異物をガスの流れによって洗浄することができる。
　また、濾過膜を親水性モノマーが共重合された単層構造とすることによって、濾過膜を非浸漬状態にした場合においても濾過膜が劣化することがない。よって、濾過膜を乾燥させて、分離対象物質を剥がれやすくすることができる。
　上記膜分離装置において、前記透過側空間から前記ガスを吸引するガス吸引装置を備えてよい。
　このような構成によれば、ガス吸引装置を用いて透過側空間からガスを吸引することによって、供給されるガスの流速を高められるため、洗浄に要する時間を短縮することができる。
　上記膜分離装置において、前記第一ガス供給装置を制御して前記濃縮側空間の圧力を変動させる制御装置を備えてよい。
　このような構成によれば、濃縮側空間に供給されるガスの圧力を変動させることによって濾過膜が振動する。これにより、濾過膜からの異物の剥離性を向上させることができる。
　上記膜分離装置において、前記透過側空間に前記ガスを供給する第二ガス供給装置を備えてよい。
　このような構成によれば、濃縮側空間側から濾過膜に堆積した異物が濾過膜の透過側空間側から供給されるガスによっても吹き飛ばされる。これにより、洗浄に要する時間を短縮することができる。
　上記膜分離装置において、前記第一ガス供給装置と前記第二ガス供給装置の少なくとも一方を制御して前記濃縮側空間と前記透過側空間の少なくとも一方の圧力を変動させる制御装置を備えてよい。
　上記膜分離装置において、前記制御装置は、前記濃縮側空間と前記透過側空間の圧力差に基づいて前記第一ガス供給装置と前記第二ガス供給装置の少なくとも一方を制御してよい。
　このような構成によれば、濃縮側空間と透過側空間の圧力差に基づいてガスの供給を制御することによって、異物の剥離性を向上させることができる。
　上記膜分離装置において、前記第一ガス供給装置から供給される前記ガスの湿度を調整する噴霧装置を備えてよい。
　このような構成によれば、濃縮側空間に供給されるガスの湿度を調整することができる。これにより、濾過膜に付着する異物を剥がれやすくしたり、濾過膜が過度に乾燥することを防止することができる。
　上記膜分離装置において、前記制御装置は、前記濃縮側空間の湿度に基づいて前記噴霧装置を制御してよい。
　このような構成によれば、濃縮側空間のガスの湿度に基づいて、噴霧装置を制御することによって、濾過膜の乾燥状態を適切に保つことができる。
　上記膜分離装置において、前記第一ガス供給装置から供給される前記ガスに薬品を噴霧する薬品噴霧装置を備えてよい。
　このような構成によれば、薬品を使用することにより、洗浄効果をより向上させることができる。また、薬品をミスト状にして供給することによって、薬品の使用量を低減することができる。
　本発明によれば、濾過膜の表面に付着する異物をガスの流れによって洗浄することができる。また、濾過膜を親水性モノマーが共重合された単層構造とすることによって、濾過膜を非浸漬状態にした場合においても濾過膜が劣化することがない。よって、濾過膜を乾燥させて、分離対象物質を剥がれやすくすることができる。
本発明の第一実施形態の水処理システムの概略構成図である。 本発明の第一実施形態の膜モジュールの概略断面図である。 本発明の第一実施形態の膜分離装置の洗浄方法を説明するフローチャートである。 本発明の第一実施形態の変形例の膜モジュールの概略断面図である。 本発明の第二実施形態の水処理システムの概略構成図である。 本発明の第三実施形態の水処理システムの概略構成図である。 本発明の第四実施形態の水処理システムの概略構成図である。 本発明の第五実施形態の水処理システムの概略構成図である。 本発明の第六実施形態の水処理システムの概略構成図である。 本発明の第七実施形態の水処理システムの概略構成図である。
〔第一実施形態〕
　以下、本発明の第一実施形態の膜分離装置を有する水処理システムについて図面を参照して詳細に説明する。
　図１に示すように、本実施形態の水処理システム１０は、配管１６を介して供給される被処理水Ｗ１（第一被処理水、即ち、し尿、浄化槽汚泥を含む有機性廃水）が収容される原水槽１５と、原水槽１５から供給される被処理水Ｗ２（第二被処理水、即ち、原水）を透過水ＰＷと濃縮水Ｗ３とに分離する膜分離装置１と、を備えている。
　原水槽１５の上流側には、被処理水Ｗ１に含まれる有機物を処理する生物処理水槽を設けてもよい。生物処理水槽は、例えば、硝化菌と脱窒菌の作用により液中のＢＯＤ、窒素化合物等を分解除去する装置である。
　膜分離装置１は、複数の膜モジュール２と、膜モジュール２を洗浄する洗浄装置５と、を備えている。複数の膜モジュール２は、並列に配列されている。
　図２に示すように、膜モジュール２は、ケーシング３と、ケーシング３の内部に配置された複数の管状の濾過膜４とを有している。膜分離装置１は、濾過膜４の内側に被処理水Ｗ２を循環させながら濾過する方式を用い、被処理水Ｗ２から透過水ＰＷを取り出す装置である。
　濾過膜４は、ケーシング３を、被処理水Ｗ２が供給される濃縮側空間Ｓと、被処理水Ｗ２から分離される透過水ＰＷが収容される透過側空間Ｐとに区画する。
　図１に示すように、洗浄装置５は、各々の膜モジュール２に洗浄用のガスを供給する第一ガス供給装置１１と、ガスを排出するガス排出部１４と、洗浄装置５の動作を制御する洗浄制御装置６と、を有している。
　第一ガス供給装置１１は、膜モジュール２の濃縮側空間Ｓにガスを供給する装置である。
　ガス排出部１４は、濃縮側空間Ｓからガスを排出する機能を有する。ガス排出部１４は、ガス排出配管１４Ａを有している。
　洗浄制御装置６は、ガス排出部１４のガス排出配管１４Ａに設けられた異物検出部４１と、異物検出部４１から送信される信号に基づいて、第一ガス供給装置１１を制御する制御装置７と、を有している。
　原水槽１５と膜分離装置１とは原水供給配管１７を介して接続されている。原水供給配管１７には、循環ポンプ２１が設けられている。原水槽１５に貯留された被処理水Ｗ２は、循環ポンプ２１によって加圧されながら、膜分離装置１に供給される。原水供給配管１７には、原水供給配管１７を流れる被処理水Ｗ２の流れを止めることができる原水供給バルブ２７が設けられている。
　膜分離装置１から分離される透過水ＰＷは、透過水配管１８に導入される。透過水配管１８は、貯留槽２０に接続されている。即ち、膜モジュール２の透過水排出口３９（図２参照）は、透過水配管１８に接続されている。透過水配管１８には、吸引ポンプ２２が設けられている。
　透過水ＰＷが分離されて膜分離装置１から排出される濃縮水Ｗ３は、循環配管１９を介して原水槽１５に導入される。即ち、膜モジュール２の濃縮水排出口３８（図２参照）は、循環配管１９に接続されて、濃縮水Ｗ３は水処理システム１０の配管を循環する。
　上述したように、複数の膜モジュール２は、並列に配列されている。具体的には、原水供給配管１７、透過水配管１８、及び循環配管１９は、各々の膜モジュール２に接続されている。
　図２に示すように、膜モジュール２は、円筒形状のケーシング３と、複数の濾過膜４と、を備えている。
　ケーシング３は、円筒形状をなすケーシング本体３Ａと、ケーシング本体３Ａの下端を閉鎖する第一側壁３５と、ケーシング本体３Ａの上端を閉鎖する第二側壁３６と、ケーシング本体３Ａに形成された被処理水導入口３７と、ケーシング本体３Ａに形成された濃縮水排出口３８と、ケーシング本体３Ａに形成された透過水排出口３９と、を有している。
　ケーシング３は、ケーシング３の内部にガスを導入するガス供給配管１３と、ケーシング３の内部からガスを排出するガス排出配管１４Ａと、を有している。
　膜モジュール２は、ケーシング３の内部を３つの空間に分割する、第一隔壁３０と第二隔壁３１と、を備えている。第一隔壁３０と第二隔壁３１には、複数の挿通孔３２が形成されている。挿通孔３２は、第一隔壁３０及び第二隔壁３１の板厚方向に貫通する孔である。挿通孔３２の内径は、濾過膜４の外径と同じ又は当該外径よりもやや大きい。
　第一隔壁３０は、板形状をなす部材であり、ケーシング３の内部の下方（第一側壁３５の側）に固定されている。ケーシング本体３Ａと、第一隔壁３０と、第一側壁３５とによって囲まれる空間は、第一ヘッダ空間Ｓ１である。
　第二隔壁３１は、板形状をなす部材であり、ケーシング３の内部の上方（第二側壁３６の側）に固定されている。ケーシング本体３Ａと、第二隔壁３１と、第二側壁３６とによって囲まれる空間は、第二ヘッダ空間Ｓ２である。
　ケーシング本体３Ａと、第一隔壁３０と、第二隔壁３１とによって囲まれ、かつ、濾過膜４の外周側の空間は、透過側空間Ｐである。複数の濾過膜４から取り出された透過水ＰＷは、透過側空間Ｐに排出された後、透過水排出口３９を介して透過水配管１８（図１参照）に導入される。
　被処理水導入口３７は、ケーシング３の外部と第一ヘッダ空間Ｓ１とを連通させる開口である。被処理水導入口３７は、ケーシング本体３Ａに形成されている。被処理水導入口３７は、ケーシング３の軸線Ａに沿う軸線方向における、第一隔壁３０と、第一側壁３５との間に設けられている。
　濃縮水排出口３８は、ケーシング３の外部と第二ヘッダ空間Ｓ２とを連通させる開口である。濃縮水排出口３８は、ケーシング本体３Ａに形成されている。濃縮水排出口３８は、ケーシング３の軸線方向における、第二隔壁３１と、第二側壁３６との間に設けられている。
　透過水排出口３９は、ケーシング３の外部と透過側空間Ｐとを連通させる開口である。
　透過水排出口３９は、ケーシング本体３Ａに形成されている。透過水排出口３９は、ケーシング３の軸線方向における、第一隔壁３０と、第二隔壁３１との間に設けられている。
　濃縮側空間Ｓは、被処理水Ｗが導入される空間であり、第一ヘッダ空間Ｓ１、濾過膜４の内周側の空間である濾過膜内空間Ｓ３、及び第二ヘッダ空間Ｓ２からなる空間である。
　透過側空間Ｐは、被処理水Ｗから分離された透過水ＰＷが収容される空間である。
　各々の濾過膜４の第一端は、第一隔壁３０の挿通孔３２に挿通された上で、挿通孔３２の内周面に固定されている。挿通孔３２の内周面と濾過膜４の外周面との間は、シール材（図示せず）によってシールされている。シール材としては、エポキシ樹脂やウレタン樹脂など、初期に粘性を持ち、経時的に硬化する材料が好ましい。
　各々の濾過膜４の第二端は、濾過膜４の第一端と同様の方法で第二隔壁３１の挿通孔３２に固定されている。
　ガス供給配管１３は、ケーシング３の第一側壁３５に接続されている。ガス供給配管１３は、第一ガス供給装置１１のガス供給部１２と第一ヘッダ空間Ｓ１とを接続する配管である。ガス供給配管１３は、ガス供給部１２と第一ヘッダ空間Ｓ１とを接続することができれば、第一側壁３５に設ける必要はない。
　また、ガス供給配管１３を原水供給配管１７または被処理水導入口３７に接続し、被処理水導入口３７からガスを供給しても良い。
　ガス排出配管１４Ａは、ケーシング３の第二側壁３６に接続されている。ガス排出配管１４Ａは、ケーシング３の外部と第二ヘッダ空間Ｓ２とを連通する配管である。ガス排出配管１４Ａは、ケーシング３の外部と第二ヘッダ空間Ｓ２とを連通することができれば、第二側壁３６に設ける必要はない。
　また、ガス排出配管１４Ａを循環配管１９または濃縮水排出口３８に接続し、濃縮水排出口３８からガスを排出しても良い。
　図１に示すように、第一ガス供給装置１１は、ガス供給部１２（ファン、送風機）と、ガス供給部１２によってエネルギーが与えられたガスを膜モジュール２の濃縮側空間Ｓに供給するガス供給配管１３と、ガス供給配管１３に設けられたガス供給バルブ２４と、を有している。
　ガス供給部１２としては、送風機を採用することができる。送風機は、羽根車と、羽根車を回転駆動する電動機と、を有し、羽根車の回転運動によってガスにエネルギーを与える機械である。ガス供給部１２は、送風機に限ることはなく、圧縮機（コンプレッサ）や、ボンベでもよい。
　ガス供給部１２によって供給されるガスは、濾過膜４に影響を与えないガスである。濾過膜４の詳細については、後述する。
　ガス供給部１２によって供給されるガスは、例えば、空気や、窒素ガスなどの不活性ガスである。窒素ガスを供給する場合は、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：圧力変動吸着）装置を用いて、空気から窒素を分離することができる。
　ガス排出部１４は、ガス排出配管１４Ａと、ガス排出配管１４Ａに設けられたガス排出バルブ２５と、を有している。ガス排出部１４は、濃縮側空間Ｓからガスを排出する機能があれば、配管の形状を有する必要はない。例えば、ケーシング３の壁に開閉自在の蓋を設けてもよい。
　洗浄制御装置６の異物検出部４１は、ガス排出配管１４Ａを流れるガスＧに、異物が含まれるか否かを検出するセンサである。異物検出部４１としては、例えば、赤外線センサを採用することができる。異物検出部４１は、単位時間当たりの異物の数または濃度を検出して、ガス排出配管１４Ａを流れるガスＧに所定量の異物が含まれない状態となった場合に制御装置７へ信号を送信し、制御装置７は、異物検出部４１から送信された信号を受信すると、第一ガス供給装置１１を停止するように設定されている。
　または、異物検出部４１は、上記異物の数または濃度を検出して、単位時間毎に連続的に当該検出結果を制御装置７へ信号として送信し、これを受信した制御装置７が上記所定量の異物が含まれない状態となったか否かを判定し、その判定結果に基づいて第一ガス供給装置１１を停止する構成としてもよい。
　異物検出部４１は、赤外線センサに限らず、レーザーセンサ、音響センサ、振動センサなどを用いて異物を検出してもよい。
　制御装置７は、ガス排出配管１４Ａを流れるガスＧに異物が含まれなくなった段階で、濃縮側空間Ｓに供給されるガスＧを停止するように設定されている。具体的には、制御装置７は、ガス供給部１２を停止するとともに、ガス供給バルブ２４とガス排出バルブ２５を閉じて、濃縮側空間ＳへのガスＧの供給を停止する。
　なお、洗浄開始の際、指示装置６２（例えば、スイッチ）から洗浄開始の指示信号を受けた洗浄制御装置６の制御装置７が、濃縮側空間ＳにガスＧを供給するように設定されている。具体的には、制御装置７は、指示信号を受けたことにより、循環ポンプ２１及び吸引ポンプ２２を停止し、原水供給バルブ２７を閉じ、後述のドレインバルブを開いて濾過膜内空間Ｓ３に被処理水Ｗ２が存在しない非浸漬状態とした後、当該ドレインバルブを閉じ、そして、ガス供給バルブ２４とガス排出バルブ２５を開き、ガス供給部１２を動作させて濃縮側空間ＳへのガスＧの供給を開始する。
　濾過膜４は、円筒形状をなし、単一主要構成素材に親水性モノマーが共重合された単層構造の高分子濾過膜によって形成されている。
　即ち、濾過膜４は、主要材料が１種類の素材によって形成されている。主要材料が１種類の素材によって形成されているということは、濾過膜４を形成する素材（例えば、樹脂）において、１種類の樹脂が５０質量％以上を占めていることを意味する。
　また、主要材料が１種類の素材によって形成されているということは、その１種類の素材の性質が構成素材の性質を支配していることを意味する。具体的には、１種類の樹脂が５０質量％－９９質量％を有する素材を意味する。
　濾過膜４を構成する主要材料としては、塩化ビニル系樹脂、ポリスルホン（ＰＳ）系、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）系、ポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ポリエーテルスルフォン系、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系、ポリイミド（ＰＩ）系などの高分子材料を用いることができる。
　濾過膜４を構成する主要材料としては、特に塩化ビニル系樹脂が好ましい。塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニル単独重合体（塩化ビニルホモポリマー）、塩化ビニルモノマーと共重合可能な不飽和結合を有するモノマーと塩化ビニルモノマーとの共重合体、重合体に塩化ビニルモノマーをグラフト共重合したグラフト共重合体、これらの塩化ビニルモノマー単位が塩素化されたものからなる（共）重合体などが挙げられる。
　親水性モノマーとしては、例えば、
（１）アミノ基、アンモニウム基、ピリジル基、イミノ基、ベタイン構造などのカチオン性基含有ビニルモノマー及び／又はその塩、
（２）水酸基、アミド基、エステル構造、エーテル構造などの親水性の非イオン性基含有ビニルモノマー、
（３）カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などのアニオン性基含有ビニルモノマー及び／又はその塩、
（４）その他のモノマー等が挙げられる。
　濾過膜４の管径は、被処理水Ｗ２の性状等によって適宜選択することができ、例えば被処理水Ｗ２について粗繊維量αが２００ｍｇ／リットル以下の場合は、濾過膜４の内径を５ｍｍ以下、粗繊維量αが２００ｍｇ／リットルより大きく５００ｍｇ／リットルより小さい場合は、濾過膜４の内径を５ｍｍ－１０ｍｍ、粗繊維量αが５００ｍｇ／リットル以上の場合は、濾過膜４の内径を１０ｍｍ以上とすることができる。
　管径を選択する事によって、粗繊維分による濾過膜４の閉塞を抑制することができる。
　次に、本実施形態の水処理システム１０の作用について説明する。
　まず、被処理水Ｗ１は、原水槽１５に貯留される。原水槽１５から排出された被処理水Ｗは、循環ポンプ２１を介して膜分離装置１に供給されると、膜モジュール２の濾過膜４内に送り込まれる。一方、膜モジュール２のケーシング３内における透過側空間Ｐは吸引ポンプ２２の作動により、負圧となる。吸引ポンプ２２は、透過水排出口３９を通して濾過膜４を流れる被処理水Ｗの流れに対して略直交する方向に吸引する。濾過膜４から透過された透過水ＰＷは、透過水排出口３９及び透過水配管１８を介して貯留槽２０に貯留される。
　膜分離装置１から排出される濃縮水Ｗ３は、余剰汚泥を除いて原水槽１５に導入されて、再度、処理が行われる。
　次に、本実施形態の膜分離装置１の洗浄工程について説明する。ここでは、異物検出部４１は、上述のように、異物の数または濃度を検出して、単位時間毎に連続的に当該検出結果を制御装置７へ電気信号として送信し、これを受信した制御装置７が上記所定量の異物が含まれない状態となったか否かを判定し、その判定結果に基づいて第一ガス供給装置１１を停止する構成の場合を例として説明する。使用者は、膜モジュール２の機能が低下した場合や、定期的な検査時において、上記指示装置６２を操作することで洗浄開始の指示信号を洗浄制御装置６に発信し、膜分離装置１（膜モジュール２）を洗浄することができる。
　洗浄工程を自動的に開始する為の他の例として、タイマにより濾過運転時間を設定して、定期的に洗浄工程を開始する制御、膜透過水量と吸引圧力により、洗浄工程を開始する制御を行うことが可能である。
　図３に示すように、本実施形態の膜分離装置１の洗浄工程は、原水の循環を停止させる原水停止工程Ｐ１と、濾過膜４を乾燥させて濃縮側空間Ｓを非浸漬状態とする乾燥工程Ｐ２と、第一ガス供給装置１１を作動させて非浸漬状態の濃縮側空間ＳにガスＧを供給するガス供給工程Ｐ３と、排出されるガスＧに異物が含まれているか否かを判定する異物判定工程Ｐ４と、ガスＧの供給を停止するガス停止工程Ｐ５と、を有している。
　原水停止工程Ｐ１では、使用者が指示装置６２を動作させることで発信した洗浄開始の指示信号を受信した洗浄制御装置６の制御装置７が、循環ポンプ２１を停止するとともに、原水供給バルブ２７を閉状態とすることによって、膜分離装置１に被処理水Ｗ２が供給されないようにする。
　乾燥工程Ｐ２では、例えば、ケーシング３の下部に設けられているドレンバルブ（図示せず）を、制御装置７が開けることによって、膜モジュール２内に残された被処理水Ｗ２を抜く。即ち、濾過膜内空間Ｓ３に被処理水Ｗ２が存在しない非浸漬状態にする。
　次いで、一定時間放置することによって、濾過膜４を乾燥させる。
このとき、制御装置７は当該ドレンバルブを閉じる。濾過膜４が、親水性モノマーが共重合された単層構造を有することによって、濾過膜４は親水性を保つ。
　濾過膜４が乾燥することによって、汚泥などの分離対象物質が濾過膜４の内周面から剥がれやすくなる。
　ガス供給工程Ｐ３では、制御装置７が第一ガス供給装置１１を作動させて、膜モジュール２の第一ヘッダ空間Ｓ１、即ち、非浸漬状態の濃縮側空間ＳにガスＧを供給する。この際、ガス供給バルブ２４及びガス排出バルブ２５は、制御装置７が開状態とする。第一ヘッダ空間Ｓ１にガスＧが供給されることによって、ガスＧは、濾過膜４の内部である濾過膜内空間Ｓ３に導入される。ガスＧが濾過膜内空間Ｓ３に導入されることによって、分離対象物質は吹き飛ばされる。吹き飛ばされた分離対象物質は、第二ヘッダ空間Ｓ２に導入された後、ガス排出配管１４Ａより排出される。
　異物判定工程Ｐ４では、洗浄制御装置６の制御装置７が、異物検出部４１から検出結果を連続的に電気信号として受信し、これを参照して、ガス排出配管１４Ａを流れるガスＧに所定量の異物が含まれているか否かを判定する。
　ガスＧに所定量以上の異物が含まれている場合は、ガスＧの供給を続行する。
　ガスＧ中の異物が所定量より少なくなった又は異物が含まれていないと判断された場合は、ガス停止工程Ｐ５にて、制御装置７は、第一ガス供給装置１１のガス供給部１２を停止するとともに、ガス供給バルブ２４とガス排出バルブ２５を閉じて、濃縮側空間ＳへのガスＧの供給を停止し、一連の洗浄工程を終了する。
　上記実施形態によれば、濾過膜４の表面に付着する異物を第一ガス供給装置１１から供給されるガスＧの流れによって洗浄することができる。
　また、濾過膜４を親水性モノマーが共重合された単層構造とすることによって、濾過膜４を非浸漬状態にした場合においても濾過膜４が劣化することがない。よって、濾過膜４を乾燥させて、分離対象物質を剥がれやすくすることができる。
　なお、上記実施形態では、膜モジュール２として、濾過膜４を並列に配列した膜モジュール２を採用したがこれに限ることはない。
　また、乾燥工程Ｐ２とガス供給工程Ｐ３は同時に行ってもよい。すなわち、制御装置７がドレインバルブを開いて濾過膜内空間Ｓ３を非浸漬状態とした後、制御装置７がドレインバルブを閉じ、その後、制御装置７が第一ガス供給装置１１を作動させて濃縮側空間ＳにガスＧを供給しつつ、濾過膜４を乾燥させてもよい。
　また、ガス排出部１４にガスＧを吸引するガス吸引装置（送風機）を備えてもよい。このような構成によれば、ガス吸引装置を用いてガス排出部１４からガスＧを吸引することによって、供給されるガスＧの流速を高めることで、濾過膜４の内周面から汚泥などの分離対象物質をより短時間で効果的に剥がすことができ、洗浄に要する時間を短縮することができる。
　さらに、次のような変形例としてもよい。
　図４は、本発明の第一実施形態の変形例の膜モジュール２Ｂの概略断面図である。図４に示すように、複数の濾過膜４を直列に接続してもよい。即ち、複数の濾過膜４の第一端同士、及び濾過膜４の第二端同士、を複数の濾過膜４が直列的に接続されるように接続する複数のＵ字状の管状の第一接続部材４３を有する構成としてもよい。
　このとき、直列に接続された複数の濾過膜４と被処理水導入口３７とを管状の第二接続部材４４で直接的に接続するとともに、直列に接続された複数の濾過膜４と濃縮水排出口３８とを管状の第三接続部材４５で直接的に接続してもよい。この場合、図２で第一側壁３５に配置されたガス供給配管１３は、被処理水導入口３７または原水供給配管１７に接続する。また、図２で第二側壁３６に配置されたガス排出配管１４Ａは、濃縮水排出口３８または循環配管１９に接続する。
　また、第一側壁３５と第二側壁３６をなくすなど、ケーシング３の構成を変更してもよい。
　膜モジュール２の濾過膜は管状に限ることはない。例えば、平面状の濾過膜を用いて、ケーシング３を濃縮側空間Ｓと透過側空間Ｐとに区画する膜モジュール２の採用も可能である。
〔第二実施形態〕
　以下、本発明の第二実施形態の膜分離装置１Ｂを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図５に示すように、本実施形態の膜分離装置１Ｂの洗浄装置５Ｂは、透過側空間Ｐからガスを吸引するガス吸引装置４６を備えている。
　ガス吸引装置４６は、ガス吸引部４７（ファン）と、ガス吸引部４７によって吸引されたガスをケーシング３の外部に排出するガス吸引配管４８と、ガス吸引配管４８に設けられたガス吸引バルブ４９と、を有している。
　ガス吸引配管４８は、透過水配管１８もしくは透過水排出口３９に接続し、透過水排出口からガスを排出してもよい。
　本実施形態の膜分離装置１Ｂの洗浄装置５Ｂは、ガス供給工程Ｐ３において、ガス吸引装置４６を用いて透過側空間Ｐから濾過膜内空間Ｓ３のガスを吸引する。具体的には、制御装置７が、第一ガス供給装置１１を作動させて、非浸漬状態の濃縮側空間ＳにガスＧを供給する際、制御装置７はガス吸引バルブ４９を開けるとともにガス吸引部４７を動作させて、透過側空間Ｐから濾過膜内空間Ｓ３のガスを吸引する。
　これにより、供給されるガスＧの流速を高め、また、ろ過膜内空間Ｓ３のガスＧの流れを乱流とすることで、濾過膜４の内周面から汚泥などの分離対象物質をより短時間で効果的に剥がすと共に、濾過膜に付着した汚泥などの分離対象物質を乾燥させて、続く薬品洗浄などの処理における洗出し効果を高めることができる。
　なお、ガス停止工程Ｐ５においては、制御装置７は、第一ガス供給装置１１のガス供給部１２及びガス吸引部４７を停止するとともに、ガス供給バルブ２４とガス排出バルブ２５とガス吸引バルブ４９を閉じて、濃縮側空間ＳへのガスＧの供給を停止するとともに濾過膜内空間Ｓ３のガスの吸引を停止する。
　上記実施形態によれば、ガス吸引装置４６を用いて透過側空間Ｐからガスを吸引することによって、洗浄に要する時間を短縮することができる。
〔第三実施形態〕
　以下、本発明の第三実施形態の膜分離装置１Ｃを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図６に示すように、本実施形態の膜分離装置１Ｃの洗浄装置５Ｃは、透過側空間Ｐにガスを供給する第二ガス供給装置２３をさらに備えている。第二ガス供給装置２３は、第二ガス供給部２８（ファン、送風機）と、ガスを膜モジュール２の透過側空間Ｐに供給する第二ガス供給配管２９と、第二ガス供給配管２９に設けられた第二ガス供給バルブ３３と、を有している。
　本実施形態の膜分離装置１Ｃの洗浄装置５Ｃは、ガス供給工程Ｐ３において、第一ガス供給装置１１を用いて濃縮側空間Ｓにガスを供給するとともに、第二ガス供給装置２３を用いて透過側空間Ｐにガスを供給する。具体的には、制御装置７が、第一ガス供給装置１１を作動させて非浸漬状態の濃縮側空間ＳにガスＧを供給する際、制御装置７は第二ガス供給バルブ３３を開けるとともに第二ガス供給部２８を動作させて、透過側空間Ｐから濾過膜内空間Ｓ３へもガスを供給することができる。第二ガス供給部２８により供給されるガスは、ガス供給部１２によって供給されるガスと同じまたは同様の濾過膜４に影響を与えないガスである。
　なお、ガス停止工程Ｐ５においては、制御装置７は、ガス供給部１２及び第二ガス供給部２８を停止するとともに、ガス供給バルブ２４とガス排出バルブ２５と第二ガス供給バルブ３３を閉じて、ガスＧの供給を停止するとともに透過側空間Ｐへのガスの供給を停止する。
　上記実施形態によれば、濾過膜４の内周面に堆積した異物が濾過膜４の外周側から供給されるガスによっても吹き飛ばされる。これにより、濾過膜４の内周面から汚泥などの分離対象物質をより短時間で効果的に剥がすことができ、よって、洗浄に要する時間を短縮することができる。
　ここでは制御装置７は、第一ガス供給装置１１と第二ガス供給装置２３を同時に作動させているが、所定時間毎に交互に作動させてもよい。
　また、異物の堆積状況によっては、第二ガス供給装置２３からのみガスを供給することもできる。
　また、制御装置７が、第二ガス供給装置２３のみを作動させ、第一実施形態の膜分離装置１の逆洗浄を行ってもよい。
〔第四実施形態〕
　以下、本発明の第四実施形態の膜分離装置１Ｄを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図７に示すように、本実施形態の膜分離装置１Ｄの洗浄装置５Ｄは、第一ガス供給装置１１から供給されるガスの湿度を調整するための噴霧装置５１を備えている。
　噴霧装置５１は、水などの液体が貯留されている水タンク５２と、水タンク５２に貯留されている水をガス供給配管１３に導入する水配管５３と、水タンク５２に貯留された水を吸い上げるポンプである水ポンプ５４と、水配管５３の出口（ガス供給配管１３に開口する出口）に配置され、水をミスト状にして噴霧するためのスプレー６３と、を有している。
　また、水タンク５２に貯留される液体には、貯留槽２０に貯留された透過水の一部を用いてもよい。
　本実施形態の膜分離装置１Ｄの洗浄装置５Ｄは、ガス供給工程Ｐ３において、第一ガス供給装置１１を用いて濃縮側空間Ｓにガスを供給するとともに、噴霧装置５１を用いてガスにミストを噴霧する。具体的には、制御装置７が、第一ガス供給装置１１を作動させて非浸漬状態の濃縮側空間ＳにガスＧを供給する際、制御装置７は噴霧装置５１のスプレー６３を動作させてミスト状に水を噴出する。これにより、ガスの湿度が上昇する。
　噴霧するミストの量は、事前に行う実験などによって決定することができる。例えば、異物の剥がれやすさとガスの湿度との関係を用いて、ミストの量を決定してよい。また、濾過膜４の過度の乾燥を防ぐためにミストを噴霧してもよい。
　なお、ガス停止工程Ｐ５においては、制御装置７は、ガス供給部１２を停止かつ上記スプレー６３による噴霧を停止するとともに、ガス供給バルブ２４とガス排出バルブ２５とを閉じて、湿度調整されたガスＧの供給を停止する。
　上記実施形態によれば、濃縮側空間Ｓに供給されるガスＧの湿度を調整することができる。これにより、濾過膜４に付着する異物を剥がれやすくしたり、濾過膜４が過度に乾燥することを防止することができる。
〔第五実施形態〕
　以下、本発明の第五実施形態の膜分離装置１Ｆを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第三実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図８に示すように、本実施形態の洗浄装置５Ｆは、濃縮側空間Ｓと透過側空間Ｐの圧力差を測定する差圧センサ５５を有している。本実施形態の制御装置７は、差圧センサ５５によって測定された濃縮側空間Ｓと透過側空間Ｐの圧力差に基づいて第一ガス供給装置１１を制御する。
　本実施形態の差圧センサ５５は、透過水配管１８内の気圧と、ガス供給配管１３内の気圧を測定して濃縮側空間Ｓと透過側空間Ｐの気圧差を算出する。差圧センサ５５によって測定する場所は、透過水配管１８内、ガス供給配管１３内に限ることはなく、ケーシング３（図２参照）の内部の気圧を直接的に測定してもよい。
　本実施形態の制御装置７は、濃縮側空間Ｓの気圧が透過側空間Ｐの気圧よりも低い場合に、濃縮側空間Ｓにガスを供給し、透過側空間Ｐの気圧が濃縮側空間Ｓの気圧よりも低い場合に、透過側空間Ｐにガスを供給するように、第一ガス供給装置１１及び第二ガス供給装置２３を制御する。これにより、濾過膜４が振動するなどして濾過膜４に付着する異物が剥がれやすくなる。
　上記実施形態によれば、濃縮側空間Ｓと透過側空間Ｐの気圧差に基づいてガスの供給を制御することによって、異物の剥離性を向上させることができる。
〔第六実施形態〕
　以下、本発明の第六実施形態の膜分離装置１Ｇを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第四実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図９に示すように、本実施形態の膜分離装置１Ｇの洗浄装置５Ｇは、ガス排出配管１４Ａに設けられた湿度センサ５６を有している。湿度センサ５６はガス排出配管１４Ａを流れるガスＧの湿度を測定する機能を有している。ガス排出配管１４Ａの湿度は、濃縮側空間Ｓの湿度と略同等であるため、ガス排出配管１４Ａの湿度を測定することによって、濃縮側空間Ｓの湿度を把握することができる。
　本実施形態の制御装置７は、湿度センサ５６によって測定されたガス排出配管１４Ａを流れるガスＧの湿度に基づいて噴霧装置５１を制御する。
　例えば、制御装置７は、ケーシング３から排出されるガスの湿度が第一の閾値よりも低くなった場合に、噴霧装置５１のスプレー６３から噴霧されるミストの量を増量する制御を行うことができる。また、制御装置７は、ケーシング３から排出されるガスの湿度が第二の閾値よりも高くなった場合に、噴霧装置５１のスプレー６３から噴霧されるミストの量を減量する制御を行うことができる。
　上記実施形態によれば、濃縮側空間のＳの湿度に基づいて、噴霧装置５１から噴霧されるミストの量を調整することによって、異物の剥離性に効果的な湿度や濾過膜４の乾燥状態を適切に保つことができる。
　なお、上記実施形態の膜分離装置１Ｇは、湿度センサ５６がガス排出配管１４Ａの湿度を参照する構成としたが、これに限ることはない。例えば、ケーシング３内に湿度センサを配置して、濃縮側空間Ｓの湿度を直接的に測定する構成としてもよい。
〔第七実施形態〕
　以下、本発明の第七実施形態の膜分離装置１Ｈを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図１０に示すように、本実施形態の膜分離装置１Ｈの洗浄装置５Ｈは、濃縮側空間Ｓ供給されるガスに霧状の薬品（薬剤）である薬品ミストを混合する薬品噴霧装置５７を備えている。
　薬品噴霧装置５７は、液状の薬品を貯留する薬品タンク５８と、薬品タンク５８内の薬品をガス供給配管１３に供給する薬品供給配管５９と、ガスと共に薬品を回収する薬品回収配管６１と、薬品供給配管５９の出口に配置され、薬品をミスト状にして噴霧するためのスプレー６４と、を有している。また、薬品供給配管５９には、薬品タンク５８に貯留された薬品を吸い上げるポンプである薬品ポンプ６０が設けられている。
　または、薬品をミスト状に噴霧することが可能な装置として、スプレー６４の代わりに、イゼクターなど、圧力差により薬品を噴霧する装置を設けることもでき、この場合薬品ポンプ６０の代わりに、配管５９に流量計と流量調節弁を設けて薬品の噴霧量を調節する。
　そして、ガス供給工程Ｐ３において、第一ガス供給装置１１を用いて濃縮側空間Ｓにガスを供給するとともに、薬品噴霧装置５７を用いてガスに薬品を噴霧する。具体的には、制御装置７が、第一ガス供給装置１１を作動させて非浸漬状態の濃縮側空間ＳにガスＧを供給する際、制御装置７は薬品噴霧装置５７のスプレー６４を動作させてミスト状に薬品を噴出する。
　なお、ガス停止工程Ｐ５においては、制御装置７は、ガス供給部１２を停止かつ上記スプレー６４による噴霧を停止するとともに、ガス供給バルブ２４とガス排出バルブ２５とを閉じて、薬品を含むガスＧの供給を停止する。
　薬品は、塩酸、硫酸、クエン酸、シュウ酸などの酸、苛性ソーダなどのアルカリ、次亜塩素酸ソーダなどの酸化剤、フロリジルや、界面活性剤などの酵素洗剤や中性洗剤を採用することができる。
　上記実施形態によれば、薬品を使用することにより、洗浄効果をより向上させることができる。また、薬品をミスト状にして供給することによって、薬品の使用量を低減することができる。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
　例えば、濾過膜４の本数に関して、図２などには５本の濾過膜４を示したが、濾過膜４の本数はこれに限ることはない。
　電気的制御を行うため、第一乃至第六実施形態にて示すバルブは、電気信号を受けて開閉動作をする電磁バルブであることが望ましい。
　また、ガス供給工程Ｐ３において、制御装置７は、第一ガス供給装置１１から供給されるガスの流量が周期的に変化するように、第一ガス供給装置１１や第二ガス供給装置２３、またはガス吸引装置４６の送風機を間欠的に、または、周期的に強弱をつけて作動させてもよい。または、第一ガス供給装置１１、第二ガス供給装置２３、またはガス吸引装置などの送風機のうち、少なくとも１つの送風機を間欠的に、または、周期的に強弱をつけて作動させてもよい。これにより、濃縮側空間Ｓの圧力が変動する。濃縮側空間Ｓの圧力が変動することによって濾過膜４が振動し、濾過膜４に付着する異物の剥離がさらに促進される。
　本発明によれば、濾過膜の表面に付着する異物をガスの流れによって洗浄することができる。また、濾過膜を親水性モノマーが共重合された単層構造とすることによって、濾過膜を非浸漬状態にした場合においても濾過膜が劣化することがない。よって、濾過膜を乾燥させて、分離対象物質を剥がれやすくすることができる。
　１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｆ，１Ｇ　膜分離装置
　２　膜モジュール
　３　ケーシング
　４　濾過膜
　５，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｆ，５Ｇ　洗浄装置
　６　洗浄制御装置
　７　制御装置
　１０　水処理システム
　１１　第一ガス供給装置
　１２　ガス供給部
　１３　ガス供給配管
　１４　ガス排出部
　１４Ａ　ガス排出配管
　１５　原水槽
　１７　原水供給配管
　１８　透過水配管
　１９　循環配管
　２０　貯留槽
　２１　循環ポンプ
　２２　吸引ポンプ
　２３　第二ガス供給装置
　２４　ガス供給バルブ
　２５　ガス排出バルブ
　２７　原水供給バルブ
　２８　第二ガス供給部
　２９　第二ガス供給配管
　３０　第一隔壁
　３１　第二隔壁
　３３　第二ガス供給バルブ
　３５　第一側壁
　３６　第二側壁
　３７　被処理水導入口
　３８　濃縮水排出口
　３９　透過水排出口
　４１　異物検出部
　４３　第一接続部材
　４４　第二接続部材
　４５　第三接続部材
　４６　ガス吸引装置
　４７　ガス吸引部
　４８　ガス吸引配管
　４９　ガス吸引バルブ
　５１　噴霧装置
　５２　水タンク
　５３　水配管
　５４　水ポンプ
　５５　差圧センサ
　５６　湿度センサ
　５７　薬品噴霧装置
　５８　薬品タンク
　５９　薬品供給配管
　６０　薬品ポンプ
　６１　薬品回収配管
　６２　指示装置（スイッチ）
　６３　スプレー
　６４　スプレー
　Ｐ　透過側空間
　ＰＷ　透過水
　Ｓ１　第一ヘッダ空間
　Ｓ２　第二ヘッダ空間
　Ｓ３　濾過膜内空間
　Ｓ　濃縮側空間
　Ｗ１，Ｗ２　被処理水
　Ｗ３　濃縮水

Claims (9)

  1. 　ケーシングと、
    　親水性モノマーが共重合された単層構造を有し、前記ケーシングを被処理水が供給される濃縮側空間と前記被処理水から分離される透過水が収容される透過側空間とに区画する濾過膜と、
    　非浸漬状態の前記濃縮側空間にガスを供給する第一ガス供給装置と、
    　前記濃縮側空間から前記ガスを排出するガス排出部と、を備える膜分離装置。
  2. 　前記透過側空間から前記ガスを吸引するガス吸引装置を備える請求項１に記載の膜分離装置。
  3. 　前記第一ガス供給装置を制御して前記濃縮側空間の圧力を変動させる制御装置を備える請求項１又は請求項２に記載の膜分離装置。
  4. 　前記透過側空間に前記ガスを供給する第二ガス供給装置を備える請求項１又は請求項２に記載の膜分離装置。
  5. 　前記第一ガス供給装置と前記第二ガス供給装置の少なくとも一方を制御して前記濃縮側空間と前記透過側空間の少なくとも一方の圧力を変動させる制御装置を備える請求項４に記載の膜分離装置。
  6. 　前記制御装置は、前記濃縮側空間と前記透過側空間の圧力差に基づいて前記第一ガス供給装置と前記第二ガス供給装置の少なくとも一方を制御する請求項５に記載の膜分離装置。
  7. 　前記第一ガス供給装置から供給される前記ガスの湿度を調整する噴霧装置を備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の膜分離装置。
  8. 　前記濃縮側空間の湿度に基づいて前記噴霧装置を制御する制御装置を備える請求項７に記載の膜分離装置。
  9. 　前記第一ガス供給装置から供給される前記ガスに薬品を噴霧する薬品噴霧装置を備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の膜分離装置。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019059241A1 (ja) 2017-09-25 2019-03-28 富士フイルム株式会社 濾過装置、濾過システム及び濾過方法
JP2020040050A (ja) * 2018-09-13 2020-03-19 オルガノ株式会社 膜ろ過方法および膜ろ過装置
TWI723389B (zh) * 2019-05-03 2021-04-01 中原大學 淨水裝置及淨水設備
CN110559865B (zh) * 2019-08-14 2022-02-25 浙江理工大学 一种超滤膜污染或膜损伤的修复方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07171330A (ja) * 1993-09-17 1995-07-11 L'air Liquide 膜によるガス状水素化物またはガス状水素化物の混合物の分離方法
JPH10202272A (ja) * 1997-01-23 1998-08-04 Nkk Corp 膜分離処理装置、同装置によるフッ化物含有水の処理方法
JP2007152285A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Kurita Water Ind Ltd 液処理方法及び装置
JP2007296500A (ja) * 2006-05-08 2007-11-15 Toray Ind Inc 膜分離装置及び膜ろ過方法
WO2011004786A1 (ja) * 2009-07-06 2011-01-13 積水化学工業株式会社 高分子水処理膜
JP2011161417A (ja) * 2010-02-15 2011-08-25 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd 中空糸膜モジュール、水処理装置及び水処理方法
JP2012205971A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Nippon Steel Engineering Co Ltd 二酸化炭素ガス分離システム
JP2014061486A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Kubota Corp 水処理方法および水処理システム
JP2014147900A (ja) * 2013-02-01 2014-08-21 Mitsubishi Rayon Co Ltd 多孔質膜の製造方法および製造装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2639642C (en) * 1996-12-20 2013-01-15 Siemens Water Technologies Corp. Scouring method
JP3323812B2 (ja) * 1998-07-16 2002-09-09 日本碍子株式会社 膜面に形成されたファウリング層の除去方法
JP2004057883A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法及びその装置
US20090049983A1 (en) * 2007-08-22 2009-02-26 Flair Corporation, A Delaware Corporation Energy management system for membrane separation device
CN101259379B (zh) * 2007-12-13 2011-07-20 上海交通大学 用于中空纤维气液膜接触器的清洗方法
JP5431474B2 (ja) * 2009-06-26 2014-03-05 旭化成ケミカルズ株式会社 ろ過方法及び膜ろ過装置
JP5960401B2 (ja) 2011-09-02 2016-08-02 積水化学工業株式会社 水処理装置及び水処理方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07171330A (ja) * 1993-09-17 1995-07-11 L'air Liquide 膜によるガス状水素化物またはガス状水素化物の混合物の分離方法
JPH10202272A (ja) * 1997-01-23 1998-08-04 Nkk Corp 膜分離処理装置、同装置によるフッ化物含有水の処理方法
JP2007152285A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Kurita Water Ind Ltd 液処理方法及び装置
JP2007296500A (ja) * 2006-05-08 2007-11-15 Toray Ind Inc 膜分離装置及び膜ろ過方法
WO2011004786A1 (ja) * 2009-07-06 2011-01-13 積水化学工業株式会社 高分子水処理膜
JP2011161417A (ja) * 2010-02-15 2011-08-25 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd 中空糸膜モジュール、水処理装置及び水処理方法
JP2012205971A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Nippon Steel Engineering Co Ltd 二酸化炭素ガス分離システム
JP2014061486A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Kubota Corp 水処理方法および水処理システム
JP2014147900A (ja) * 2013-02-01 2014-08-21 Mitsubishi Rayon Co Ltd 多孔質膜の製造方法および製造装置

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