生物处理装置、生物处理方法及程序与流程

本发明涉及生物处理装置、生物处理方法及程序。

背景技术

在对粪便等有机性废水进行处理的情况下，固液的分离使用mf(微滤)、uf(超滤)等膜分离成为主流。

作为膜分离装置，已知有具备壳体和收容于壳体内的多个管状过滤膜(中空纤维膜)，且一边使供给水在管状过滤膜的内侧循环一边对供给水进行过滤的方式的装置(例如，参照专利文献1)。在具备这样的膜分离装置而进行有机性废水的生物处理的生物处理装置中，透过管状过滤膜后的透过水被抽吸泵抽吸而例如贮存于贮存槽中后被适当利用。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-052338号公报

发明要解决的课题

然而，在使用了管状过滤膜的膜分离装置中，由于持续地进行过滤，因此在膜表面附着有微粒的结垢不断发展。在以往的生物处理装置中，透过水的流量因结垢的发展而减少，因此存在难以稳定地确保透过水的流量这一课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供即便在管状过滤膜上结垢发展了的情况下，也能够稳定地确保透过水的流量的生物处理装置、生物处理方法及程序。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一方案，生物处理装置具有：生物处理水槽，其对被处理水所含有的有机物进行处理；膜分离装置，其具有壳体和管状过滤膜，该管状过滤膜将所述壳体划分为被供给从所述生物处理水槽流出的供给水的浓缩侧空间和收容从所述供给水分离的透过水的透过侧空间，并且具有共聚有亲水性单体的单层结构；加压泵，其将所述供给水向所述浓缩侧空间供给；抽吸泵，其从所述透过侧空间抽吸所述透过水；背压调整装置，其调整所述透过侧空间的背压；送回线路，其将从所述膜分离装置排出的浓缩水向所述生物处理水槽送回；膜间差压计测装置，其计测所述浓缩侧空间与所述透过侧空间的膜间差压；以及控制装置，其基于所述膜间差压来对所述加压泵、所述抽吸泵及所述背压调整装置进行控制，所述控制装置具有：背压调整部，其在所述膜间差压增加到规定值以上的情况下，对所述背压调整装置进行控制来减少所述背压；以及设定变更部，其在到达了所述背压调整装置的调整范围的极限的情况下，对所述加压泵和所述抽吸泵中的至少一方进行控制来增加所述加压泵的加压力和所述抽吸泵的抽吸力中的至少一方，并且对所述背压调整装置进行控制来增加所述背压。

根据这样的结构，通过基于膜间差压来减少管状过滤膜的背压，从而即便在膜间差压因结垢而上升了的情况下，也能够使用背压调整装置的可动范围来调整透过水的流量。

另外，通过在到达了背压调整装置的可动范围的上限的情况下，增加加压力和抽吸力中的至少一方，并且增加背压，从而能够再次使用背压调整装置的可动范围来调整透过水的流量。

另外，通过管状过滤膜具有亲水性，从而即便在向浓缩侧空间供给的供给水的膜面流速低而供给水的压力为低压的情况下，也能够进行透过水的取水。

在上述生物处理装置中，可以是，所述设定变更部进行在增加所述加压泵的加压力而将该加压力控制到上限之后增加所述抽吸泵的抽吸力的控制。

根据这样的结构，通过增加加压泵的加压力来使膜面流速提高，能够产生管状过滤膜的清洗效果。

在上述生物处理装置中，可以是，所述控制装置具有在增加所述抽吸泵的抽吸力而将该抽吸力控制到上限之后进行所述管状过滤膜的清洗的清洗控制部。

根据这样的结构，通过进行管状过滤膜的清洗，能够再次减少加压力及抽吸力。另外，通过将加压力和抽吸力这两方控制到上限之后进行清洗，能够减少清洗次数。

在上述生物处理装置中，可以是，所述送回线路具有：分支线路，其向所述生物处理水槽与所述膜分离装置之间供给所述浓缩水；以及第二流量调整阀，其设置于所述分支线路的下游侧而调整在所述送回线路中流动的所述浓缩水的流量。

根据这样的结构，能够调整向生物处理水槽导入的浓缩水的流量。

根据本发明的第二方案，生物处理方法具有：加压工序，在该加压工序中，向具有共聚有亲水性单体的单层结构的管状过滤膜的一侧即浓缩侧空间加压供给从生物处理水槽流出的供给水；抽吸工序，在该抽吸工序中，从所述管状过滤膜的另一侧即透过侧空间抽吸所述透过水；送回工序，在该送回工序中，将从所述浓缩侧空间排出的浓缩水向所述生物处理水槽送回；背压调整工序，在该背压调整工序中，在所述浓缩侧空间与所述透过侧空间的膜间差压增加到规定值以上的情况下，减少所述透过侧空间的背压；以及设定变更工序，在该设定变更工序中，在到达了所述背压的调整范围的极限的情况下，增加所述供给水的加压力和所述透过水的抽吸力中的至少一方，并且增加所述背压。

根据本发明的第三方案，程序用于使生物处理装置的控制装置的计算机执行下述步骤，所述生物处理装置具备：生物处理水槽，其对被处理水所含有的有机物进行处理；膜分离装置，其具有壳体和管状过滤膜，该管状过滤膜将所述壳体划分为被供给从所述生物处理水槽流出的供给水的浓缩侧空间和收容从所述供给水分离的透过水的透过侧空间，并且具有共聚有亲水性单体的单层结构；加压泵，其将所述供给水向所述浓缩侧空间供给；抽吸泵，其从所述透过侧空间抽吸所述透过水；背压调整装置，其调整所述透过侧空间的背压；送回线路，其将从所述膜分离装置排出的浓缩水向所述生物处理水槽送回；以及膜间差压计测装置，其计测所述浓缩侧空间与所述透过侧空间的膜间差压，所述步骤包括：在所述膜间差压增加到规定值以上的情况下，对所述背压调整装置进行控制来减少所述背压；以及在到达了所述背压调整装置的调整范围的极限的情况下，对所述加压泵和所述抽吸泵中的至少一方进行控制来增加所述加压泵的加压力和所述抽吸泵的抽吸力中的至少一方，并且对所述背压调整装置进行控制来增加所述背压。

发明效果

根据本发明，通过基于膜间差压来减少管状过滤膜的背压，从而即便在膜间差压因结垢而上升了的情况下，也能够使用背压调整装置的可动范围来调整透过水的流量。

另外，通过在到达了背压调整装置的可动范围的上限的情况下，增加加压力和抽吸力中的至少一方，并且增加背压，从而能够再次使用背压调整装置的可动范围来调整透过水的流量。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的生物处理装置的简要结构图。

图2是本发明的第一实施方式的膜分离装置的简要剖视图。

图3是说明本发明的第一实施方式的生物处理方法的控制i的流程图。

图4是说明本发明的第一实施方式的生物处理方法的控制ii的流程图。

图5是说明本发明的第一实施方式的生物处理方法的控制iii的流程图。

图6是本发明的第一实施方式的变形例的膜分离装置的简要剖视图。

图7是本发明的第二实施方式的膜分离装置的简要立体图。

图8是本发明的第二实施方式的膜分离装置的简要剖视图。

图9是本发明的第二实施方式的加强构件的立体图。

图10是对本发明的第二实施方式的加强构件从加强构件的轴线方向进行观察的侧视图。

图11是本发明的第三实施方式的加强构件的立体图。

附图标记说明

1膜分离装置；2壳体；3管状过滤膜；4壳体主体；5第一圆锥部；6第二圆锥部；7供给水导入口；8浓缩水排出口；9透过水排出口；11生物处理水槽；12原水槽；13控制装置；13a背压调整部；13b设定变更部；13c清洗控制部；14膜间差压计测装置；15第一线路；16第二线路；17供给线路；18透过水线路；19送回线路；20贮存槽；21加压泵；22抽吸泵；23第一流量调整阀(背压调整装置)；24第二流量调整阀；25第一流量计；26第一压力计；27第二流量计；28第二压力计；29清洗装置；30第一隔壁；31第二隔壁；32插通孔；34加强构件；35筒状主体部；36支承部；37贯通孔；40虹吸截断器；43第三流量计；44第三压力计；45分支线路；46第一连接构件；48板状主体部；49膜插通孔；50膜分离装置单元；51框体；55缺口；59第二连接构件；60第三连接构件；100生物处理装置；p透过侧空间；pw透过水；s浓缩侧空间；s1第一集管空间；s2第二集管空间；s3过滤膜内空间；w1被处理水；w2，w3供给水；w4浓缩水。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

以下，参照附图来详细地说明本发明的第一实施方式的生物处理装置、生物处理方法及程序。

如图1所示，本实施方式的生物处理装置100具备：生物处理水槽11，其对被处理水w1(包含粪便、净化槽污泥的有机性废水)所包含的有机物进行处理；原水槽12，其收容从生物处理水槽11流出的供给水w2；膜分离装置1，其将从原水槽12供给的供给水w3分离为透过水pw和浓缩水w4；第一流量调整阀23(背压调整装置)，其调整透过水pw的流量(流路阻力)；贮存槽20，其贮存透过水pw；送回线路19，其将浓缩水w4向生物处理水槽11送回；以及控制装置13。

控制装置13对生物处理装置100的各部分进行控制而执行各种功能。控制装置13通过例如生物处理装置100所具备的cpu(centralprocessingunit、中央处理装置)从存储部读出程序并执行程序而构成。

如图2所示，膜分离装置1具有：壳体2；以及管状过滤膜3，其将壳体2划分为管状过滤膜3的一侧即浓缩侧空间s和管状过滤膜3的另一侧即透过侧空间p。向浓缩侧空间s供给供给水w3，在透过侧空间p收容从供给水w3分离出的透过水pw。

膜分离装置1是使用一边使供给水w3在多个管状过滤膜3的内侧循环一边对供给水w3进行过滤的方式来从供给水w3取出透过水pw的装置。

如图1所示，生物处理装置100具有：加压泵21，其将从原水槽12供给的供给水w3(从生物处理水槽11流出的供给水w2)加压并向膜分离装置1的浓缩侧空间s供给；以及抽吸泵22，其对膜分离装置1的透过侧空间p进行抽吸。

加压泵21具有通过转速控制来变更加压力而变更膜面流速(供给水w3在管状过滤膜3的内侧流动的速度)的功能。本实施方式的加压泵21的可动范围当以膜面流速换算时为0.15m/s至0.60m/s。、相对于本实施方式的管状过滤膜3的规格而言，不优选脱离该可动范围地使加压泵21运行。

抽吸泵22具有通过转速控制来变更从透过侧空间p进行抽吸的抽吸力的功能。本实施方式的抽吸泵22的下限频率为6hz，上限频率为60hz。由此，抽吸泵22能够任意地变更透过侧空间p的压力。

生物处理水槽11例如通过硝化细菌和脱氮细菌的作用而将液体中的bod、氮化合物等分解除去。经由第一线路15向生物处理水槽11供给被处理水w1。生物处理水槽11与原水槽12通过第二线路16连接。

原水槽12与膜分离装置1经由供给线路17连接。加压泵21设置于供给线路17。从原水槽12排出的供给水w3一边被加压泵21加压，一边向膜分离装置1的浓缩侧空间s供给。

在供给线路17中设置有第一流量计25和第一压力计26，所述第一流量计25计测在供给线路17中流动的供给水w3的流量，所述第一压力计26计测在供给线路17中流动的供给水w3的压力。

从膜分离装置1分离出的透过水pw被向透过水线路18导入。透过水线路18与贮存槽20连接。第一流量调整阀23及抽吸泵22设置于透过水线路18。本实施方式的第一流量调整阀23设置于抽吸泵22的下游侧，但不限于此。也可以将第一流量调整阀23设置于抽吸泵22的上游侧。

第一流量调整阀23作为调整在透过水线路18中流动的透过水pw的流路阻力来调整管状过滤膜3的透过侧空间p的背压的背压调整装置而发挥功能。例如，通过使第一流量调整阀23的开度为20％，从而透过侧空间p的背压变大，通过使第一流量调整阀23的开度为100％，从而透过侧空间p的背压变小。通过向减小第一流量调整阀23的开度的方向进行控制，能够增加透过侧空间p的背压。通过向增大第一流量调整阀23的开度的方向进行控制，能够减少透过侧空间p的背压。

透过水线路18中设置有第二流量计27和第二压力计28，所述第二流量计27计测在透过水线路18中流动的透过水pw的流量，所述第二压力计28计测在透过水线路18中流动的透过水pw的压力。

被分离出透过水pw后从膜分离装置1排出的浓缩水w4除了剩余污泥以外的全部量被向送回线路19导入，从而至少一部分被向生物处理水槽11送回。从生物处理水槽11流出的供给水w2经由原水槽12、膜分离装置1而向生物处理水槽11返回。即，从生物处理水槽11流出的供给水w2在构成生物处理装置100的线路中循环。

在送回线路19设置有虹吸截断器40。虹吸截断器40具有支管41和阀42。

在送回线路19上且在膜分离装置1与虹吸截断器40之间设置有对在送回线路19中流动的浓缩水w4的压力进行测定的第三压力计44。

送回线路19具有从送回线路19的中途分支而向原水槽12供给浓缩水w4的分支线路45。需要说明的是，无需一定设置原水槽12。在不设置原水槽12的情况下，分支线路45连接于生物处理水槽11与加压泵21之间的线路。

在送回线路19上且在比分支线路45的分支点d靠下游侧的位置设置有第二流量调整阀24及第三流量计43，所述第二流量调整阀24调整向生物处理水槽11供给的浓缩水w4的流量，所述第三流量计43计测向生物处理水槽11供给的浓缩水w4的流量。第三流量计43设置于第二流量调整阀24的下游侧(第二流量调整阀24与生物处理水槽11之间)。

压力计26、28、44及流量计25、27、43经由电信号线缆而与控制装置13连接。

第一压力计26、第二压力计28及第三压力计44作为对膜分离装置1的膜间差压进行计测的膜间差压计测装置14而发挥功能。控制装置13根据由第一压力计26计测出的供给水w3的压力、由第二压力计28计测出的透过水pw的压力、以及由第三压力计44计测出的浓缩水w4的压力，来算出膜分离装置1的膜间差压。

生物处理装置100具有进行膜分离装置1的管状过滤膜3的清洗的清洗装置29。清洗装置29可以是通过物理清洗来进行清洗的装置，也可以是通过药品清洗进行清洗的装置，还可以是通过这两方来进行清洗的装置。

物理清洗例如是采用反压清洗、洗刷、冲洗、滚球清洗等物理方法来进行清洗的清洗方式。药品清洗是使用酸、碱、氧化剂、洗涤剂等来进行清洗的清洗方式。

控制装置13基于透过水pw的流量、膜间差压、被处理水w1的流量等来对加压泵21、抽吸泵22、第一流量调整阀23、第二流量调整阀24及清洗装置29等进行控制。控制装置13具有：背压调整部13a，其基于透过水pw的流量和膜间差压来对第一流量调整阀23(背压调整装置)进行控制；设定变更部13b，其例如在第一流量调整阀23的可动范围达到极限时，进行加压泵21等的设定变更；以及清洗控制部13c，其对清洗装置29进行控制。

另外，控制装置13具有对向生物处理水槽11导入的浓缩水w4的流量进行调整的功能。控制装置13在由第三流量计43测定出的浓缩水w4的流量超过规定值的情况下，对第二流量调整阀24进行控制以使向生物处理水槽11导入的浓缩水w4的流量成为规定值以下。由此，一部分的浓缩水w4被向分支线路45导入。

接着，说明膜分离装置1的详细情况。

如图2所示，壳体2具有：壳体主体4；供给水导入口7，其形成于壳体主体4的下方；浓缩水排出口8，其形成于壳体主体4的上方；以及透过水排出口9，其形成于壳体主体4。

壳体主体4具有圆筒形状的圆筒部4a、对圆筒部4a的上端进行封闭的第一圆锥部5、以及对圆筒部4a的下端进行封闭的第二圆锥部6。第一圆锥部5形成为随着朝向上方而逐渐缩径的锥形状。第二圆锥部6形成为随着朝向下方而逐渐缩径的锥形状。

本实施方式的膜分离装置1成为从下方导入到管状过滤膜3的供给水w3在管状过滤膜3内朝向上方流动的结构。

膜分离装置1具备将壳体2的内部分割为三个空间的第一隔壁30和第二隔壁31。在第一隔壁30和第二隔壁31形成有多个插通孔32。插通孔32是沿着第一隔壁30及第二隔壁31的板厚方向贯穿的孔。插通孔32的内径比管状过滤膜3的外径稍大。

多个管状过滤膜3在壳体2的内部沿着轴线a方向(在本实施方式中为铅垂方向)延伸，一端与第一隔壁30连结，另一端与第二隔壁31连结。

第一隔壁30是形成为板形状的构件，且固定于壳体2的延伸方向的上方(第一圆锥部5侧)。由壳体主体4、第一隔壁30及第一圆锥部5包围的空间是第一集管空间s1。第一集管空间s1是壳体2的内部空间中的比第一隔壁30靠上方的空间。

第二隔壁31是形成为板形状的构件，且固定于壳体2的延伸方向的下方(第二圆锥部6侧)。由壳体主体4、第二隔壁31及第二圆锥部6包围的空间是第二集管空间s2。第二集管空间s2是壳体2的内部空间中的比第二隔壁31靠下方的空间。

由壳体主体4、第一隔壁30及第二隔壁31包围且位于管状过滤膜3的外周侧的空间是透过侧空间p。从多个管状过滤膜3取出的透过水pw在被排出到透过侧空间p之后，经由透过水排出口9而被向透过水线路18导入。

供给水导入口7是将壳体2的外部与第二集管空间s2连通的开口。供给水导入口7形成于壳体主体4的第二圆锥部6。

浓缩水排出口8是将壳体2的外部与第一集管空间s1连通的开口。浓缩水排出口8形成于壳体主体4的第一圆锥部5。

透过水排出口9是将壳体2的外部与透过侧空间p连通的开口。透过水排出口9设置于壳体主体4的圆筒部4a的上部。

浓缩侧空间s是被导入供给水w3的空间，是第一集管空间s1、管状过滤膜3的内周侧的空间即过滤膜内空间s3、以及第二集管空间s2。

透过侧空间p是收容从供给水w3分离出的透过水pw的空间。

各个管状过滤膜3的一端穿过第一隔壁30的插通孔32并且固定于插通孔32的内周面。插通孔32的内周面与管状过滤膜3的外周面之间由密封件(未图示)密封。作为密封件，优选环氧树脂、聚氨酯树脂等在初期具有粘性且随时间而固化的材料。

各个管状过滤膜3的另一端通过与管状过滤膜3的一端同样的方法而固定于第二隔壁31的插通孔32。

管状过滤膜3形成为圆筒形状，具有在单一主要构成原料中共聚有亲水性单体的单层结构的高分子过滤膜。

即，高分子过滤膜的主要材料由一个种类的原料形成。主要材料由一个种类的原料形成是指在形成高分子过滤膜的原料(例如树脂)中，一个种类的树脂占50质量％以上。

另外，主要材料由一个种类的原料形成是指，该一个种类的原料的性质支配构成原料的性质。具体而言，是指一个种类的树脂具有50质量％-99质量％的原料。但是，在存在对该膜进行支承的支承体的情况下，该支承体可以是与上述高分子膜相同的材质，也可以是不同的材质。

作为构成高分子过滤膜的主要材料，可以使用氯乙烯系树脂、聚砜(ps)系、聚偏氟乙烯(pvdf)系、聚乙烯(pe)等聚烯烃系、聚丙烯腈(pan)系、聚醚砜系、聚乙烯醇(pva)系、聚酰亚胺(pi)系等高分子材料。

作为构成管状过滤膜3的主要材料，尤其优选氯乙烯系树脂。作为氯乙烯系树脂，可举出氯乙烯均聚物、具有能够与氯乙烯单体共聚的不饱和键的单体同氯乙烯单体共聚的共聚物、在聚合物中接枝共聚有氯乙烯单体的接枝共聚物、由上述的氯乙烯单体单元被氯化的物质构成的(共)聚合物等。

作为亲水性单体，例如可举出：

(1)氨基、铵基、吡啶基、亚氨基、甜菜碱结构等含阳离子性基的乙烯基单体和/或其盐；

(2)羟基、酰胺基、酯结构、醚结构等亲水性的含非离子性基的乙烯单体；

(3)羧基、磺酸基、磷酸基等含阴离子性基的乙烯单体和/或其盐；

(4)其他的单体等。

管状过滤膜3的管径可以根据供给水w3的性状等而适当选择，例如在对于供给水w3而言粗纤维量α为200mg/升以下的情况下，可以使管状过滤膜3的内径为5mm以下，在粗纤维量α大于200mg/升且小于500mg/升的情况下，可以使管状过滤膜3的内径为5mm-10mm，在粗纤维量α为500mg/升以上的情况下，可以使管状过滤膜3的内径为10mm以上。通过选择管径，能够抑制粗纤维部分所引起的管状过滤膜3的堵塞。

接着，说明本实施方式的生物处理装置100的作用。

粪便等被处理水w1在由未图示的前处理设备实施了前处理之后，经由第一线路15向生物处理水槽11输送。被处理水w1在生物处理水槽11中被处理。具体而言，被处理水w1所包含的有机性物质被微生物分解。

接下来，从生物处理水槽11流出的供给水w2在贮存于原水槽12之后，经由加压泵21向膜分离装置1供给。供给到膜分离装置1的供给水w3被向膜分离装置1的管状过滤膜3内送入。如后述那样由控制装置13对加压泵21的运转进行控制。

另一方面，膜分离装置1的壳体2内的透过侧空间p通过抽吸泵22的工作而成为负压。抽吸泵22通过透过水排出口9而向与在管状过滤膜3中流动的供给水w3的液流大致正交的方向进行抽吸。如后述那样由控制装置13对抽吸泵22的运转进行控制。从管状过滤膜3透过的透过水pw经由透过水排出口9及透过水线路18而贮存于贮存槽20。

从膜分离装置1排出的浓缩水w4(送回污泥)除了剩余污泥以外的全部量被向送回线路19导入。浓缩水w4的至少一部分被向生物处理水槽11送回而再次被进行处理。

接着，说明加压泵21、抽吸泵22及第一流量调整阀23的详细的控制方法即本实施方式的生物处理装置100的控制方法(生物处理方法)。本实施方式的生物处理装置100的控制装置13通过依次执行以下的控制i、控制ii及控制iii来进行生物处理装置100的控制、尤其是透过水pw的流量的控制。

本实施方式的膜分离装置1包括具有共聚有亲水性单体的单层结构的管状过滤膜3，根据具有亲水功能的材料特性而能够进行低流量(膜面流速：0.15m/s～0.60m/s)、低压(供给水w3的压力：0.1mpa以下)下的透过水pw的取水。生物处理装置100的控制装置13进行运用该特性且考虑到管状过滤膜3的结垢的发展的控制。

〔控制i〕

如图3所示，使用本实施方式的生物处理装置100的生物处理方法的控制i具有运转工序s11、膜间差压判定工序s12、背压调整工序s13及调整范围判定工序s14，以便调整透过水pw的流量。

运转工序s11是通过进行运转条件的设定来进行加压泵21、抽吸泵22及第一流量调整阀23的控制的工序。运转工序s11具有对加压泵21进行控制而向膜分离装置1加压供给供给水的加压工序s11a、对抽吸泵22进行控制而从膜分离装置1的透过侧空间p抽吸透过水pw的抽吸工序s11b、将第一流量调整阀23的开度设定为20％的开度设定工序s11c、以及将浓缩水w4向生物处理水槽11送回的送回工序s11d。

运转条件可以基于生物处理装置100的规格等而适当决定。在加压工序s11a中，控制装置13基于从第一流量计25接收到的供给水w3的流量的值，以使膜面流速成为0.15m/s的方式对加压泵21进行控制。在抽吸工序s11b中，控制装置13以使抽吸泵22在6hz至20hz的低频率区域运行的方式对抽吸泵22进行控制。在开度设定工序s11c中，控制装置13以使开度成为20％的方式对第一流量调整阀23进行控制。另外，通过上述的控制，将浓缩水w4经由送回线路19向生物处理水槽11送回(送回工序s11d)。

通过以上的设定，供给水w3成为低流量，透过水pw被以低压力抽吸。另外，通过减小第一流量调整阀23的开度，flux(透过水pw的流出量)被控制在满足计划值的范围。

膜间差压判定工序s12是判定膜分离装置1的膜间差压是否为第一规定值以上的工序。在膜间差压判定工序s12中，控制装置13判定由膜间差压计测装置14(第一压力计26、第二压力计28、第三压力计44)计测出的膜间差压是否到达了第一规定值以上。即，控制装置13判定膜间差压是否伴随管状过滤膜3上的结垢的发展而上升，以满足透过水pw的流量计划值。

在该判定的结果是判定为膜间差压比第一规定值小的情况下(在s12中为否)，继续进行加压、抽吸。即，在判定为结垢的发展处于允许范围内的情况下，不使运转条件变化而继续进行运转。

另外，在判定为膜间差压为规定值以上的情况下(在s12中为是)，执行背压调整工序s13。在背压调整工序s13中，控制装置13的背压调整部13a逐渐打开第一流量调整阀23而减少透过侧空间p的背压。即，通过增大第一流量调整阀23的开度来确保透过水pw的流量。

调整范围判定工序s14是如下工序：判定第一流量调整阀23(背压调整装置)的调整范围是否到达了极限(100％)，以满足透过水pw的流量计划值。在调整范围判定工序s14中，控制装置13判定作为背压调整装置而发挥功能的第一流量调整阀23的调整范围(可动范围)是否到达了上限(开度100％)。在该判定的结果是判定为第一流量调整阀23的调整范围未到达极限的情况下(在s14中为否)，进行继续逐渐打开第一流量调整阀23的控制。

另一方面，在判定为第一流量调整阀23的调整范围到达了极限的情况下(在s14中为是)，可预料透过水pw的流量不会进一步增加，因此进入控制ii。

〔控制ii〕

如图4所示，生物处理方法的控制ii具有第一设定变更工序s21、第一膜间差压判定工序s22、第一背压调整工序s23、第一调整范围判定工序s24、第二设定变更工序s25、第二膜间差压判定工序s26、第二背压调整工序s27及第二调整范围判定工序s28，以满足透过水pw的流量计划值。

第一设定变更工序s21是在控制i的调整范围判定工序s14中第一流量调整阀23的调整范围到达了极限的情况下进行运转条件的设定变更的工序。在第一设定变更工序s21中，控制装置13以使膜面流速成为0.30m/s的方式进行加压泵21的设定变更。即，增加加压泵21的加压力。不进行抽吸泵22的设定变更。

通过增加加压泵21的加压力，从而膜面流速及供给水w3的流量增加，膜表面的清洗效果变大。另外，通过供给水w3的压力的增加，从而透过水pw的流量增加。

控制装置13以使开度为初始设定的值即20％的方式对第一流量调整阀23进行控制。由此，透过水pw的流出量被控制在满足计划值的范围。

在第一膜间差压判定工序s22中，控制装置13判定由膜间差压计测装置14计测出的膜间差压是否到达了第二规定值(比第一规定值高的膜间差压)以上。

在该判定的结果是判定为膜间差压比第二规定值小的情况下(在s22中为否)，继续进行加压、抽吸。

另外，在判定为膜间差压为第二规定值以上的情况下(在s22中为是)，执行第一背压调整工序s23。控制装置13的背压调整部13a逐渐打开第一流量调整阀23而减少透过侧空间p的背压。

在第一调整范围判定工序s24中，控制装置13判定第一流量调整阀23的调整范围是否到达了极限(100％)。在该判定的结果是判定为第一流量调整阀23的调整范围未到达极限的情况下，进行继续逐渐打开第一流量调整阀23的控制。

另一方面，在判定为第一流量调整阀23的调整范围到达了极限的情况下，可预料透过水pw的流量不会进一步增加，因此进行加压泵21的设定变更。

第二设定变更工序s25是在第一流量调整阀23的调整范围到达了极限的情况下再次进行运转条件的设定变更的工序。在第二设定变更工序s25中，控制装置13以使膜面流速成为0.60m/s的方式进行加压泵21的设定变更。即，控制装置13以使由加压泵21供给的供给水w3成为大流量的方式进行设定变更。

另外，控制装置13以使开度成为初始设定的值即20％的方式对第一流量调整阀23进行控制。由此，透过水pw的流出量被控制在满足计划值的范围。

以下，与第一膜间差压判定工序s22、第一背压调整工序s23及第一调整范围判定工序s24同样地，执行第二膜间差压判定工序s26、第二背压调整工序s27及第二调整范围判定工序s28。

在第二调整范围判定工序s28中判定为第一流量调整阀23的调整范围到达了极限的情况下，可预料透过水pw的流量不会进一步增加，因此进入控制iii。

另外，尤其是，在控制ii中，浓缩水w4伴随供给水w3的增加而增加，因此控制装置13基于由第三流量计43计测出的浓缩水w4的流量来对第二流量调整阀24进行控制。由此，向生物处理水槽11导入的浓缩水w4的流量得到调整。

〔控制iii〕

如图5所示，生物处理方法的控制iii具有设定变更工序s31、膜间差压判定工序s32、背压调整工序s33、调整范围判定工序s34及清洗工序s35，以满足透过水pw的流量计划值。

设定变更工序s31是在控制ii的第二调整范围判定工序s28中第一流量调整阀23的调整范围到达了极限的情况下进行运转条件的设定变更的工序。

在设定变更工序s31中，控制装置13以使抽吸泵22以20hz至40hz运行的方式进行抽吸泵22的设定变更。不进行加压泵21的设定变更。通过由抽吸泵22抽吸的抽吸力的增加，透过水pw的流量增加。

控制装置13以使开度成为初始设定的值即20％的方式对第一流量调整阀23进行控制。由此，透过水pw的流出量被控制在满足计划值的范围。

在膜间差压判定工序s32中，控制装置13判定由膜间差压计测装置14计测出的膜间差压是否到达了第三规定值(比第二规定值高的膜间差压)以上。

在该判定的结果是判定为膜间差压比第三规定值小的情况下(在s32中为否)，继续进行加压、抽吸。

另外，在判定为膜间差压为第三规定值以上的情况下(在s32中为是)，控制装置13执行背压调整工序s33。背压调整工序s33是如下工序：在膜间差压增加到第三规定值以上的情况下，减少透过侧空间p的背压，并且增加抽吸泵22的抽吸力。

背压调整工序s33具有调整第一流量调整阀的工序s33a和调整抽吸泵的工序s33b。

在调整第一流量调整阀的工序s33a中，控制装置13的背压调整部13a逐渐打开第一流量调整阀23而减少透过侧空间p的背压。在调整抽吸泵的工序s33b中，控制装置13逐渐增加抽吸泵22的抽吸力。即，控制装置13使抽吸泵22的频率从40hz起逐渐增加。

调整范围判定工序s34是判定是否抽吸泵22到达了最大频率并且第一流量调整阀23的调整范围到达了极限的工序。

在调整范围判定工序s34中，控制装置13判定第一流量调整阀23的调整范围及抽吸泵22的调整范围是否到达了极限。在该判定的结果是判定为未到达调整范围的极限的情况下，进行逐渐打开第一流量调整阀23并且继续增加抽吸泵22的抽吸力的控制。

另一方面，在判定为第一流量调整阀23及抽吸泵22的调整范围到达了极限的情况下，可预料透过水pw的流量不会进一步增加，因此进行管状过滤膜3的清洗。

在清洗工序s35中，控制装置13的清洗控制部13c对清洗装置29进行控制而进行管状过滤膜3的清洗。

在清洗工序s35后由控制装置13判定为膜间差压恢复了的情况下，返回控制i。

根据上述实施方式，基于膜间差压来减少管状过滤膜3的背压，由此即便在膜间差压因结垢而上升了的情况下，也能够使用第一流量调整阀23(背压调整装置)的可动范围来调整透过水pw的流量。

另外，在到达了第一流量调整阀23的调整范围的极限的情况下，增加加压力，并且增加背压(关闭第一流量调整阀23)，由此能够再次使用第一流量调整阀23的可动范围来调整透过水pw的流量。

另外，管状过滤膜3具有亲水性，由此向浓缩侧空间s供给的供给水w3的膜面流速低，即便在供给水w3的压力为低压的情况下也能够进行透过水pw的取水。

另外，一并使用加压泵21和抽吸泵22来进行控制，由此能够调整向生物处理水槽11送回的浓缩水w4的污泥浓度(浓缩倍率)。在增大污泥浓度的情况下，增大抽吸力，减小加压力。在减小污泥浓度的情况下，减小抽吸力，增大加压力。

另外，在控制ii中，通过增加加压泵21的加压力并将该加压力控制到上限来增加加压泵21的加压力而使膜面流速提高，由此能够产生管状过滤膜3的清洗效果。

另外，在控制iii中，在增加抽吸泵22的抽吸力而将该抽吸力控制到上限之后，进行管状过滤膜3的清洗，由此能够再次减少加压力及抽吸力。另外，通过在将加压力和抽吸力这两方控制到上限之后进行清洗，能够减少清洗次数。

另外，本实施方式的生物处理装置100能够降低膜面流速，因此能够减少循环流量。由此，能够减少加压泵21的动力。另外，通过循环水的流量变少，能够使配管小径化。

另外，通过根据供给水w3的粗纤维量来选定管状过滤膜3的内径，能够抑制管状过滤膜3被粗纤维部分所堵塞。

另外，通过使壳体2的上部及下部为锥形状，能够防止在集管空间s1、s2堆积粗纤维物等或者粗纤维物等成为粒状。即，在壳体2为圆筒形状的情况下，端部的角部成为死空间，但通过使壳体2的上部及下部为锥形状，能够消除死空间，抑制粗纤维物等的滞留。

另外，在生物处理水槽11处于比膜分离装置1低的位置的情况下，在加压泵21停止时，膜分离装置1的内部的液体因虹吸效应而也包括透过水pw在内其全部量被抽出。在透过水pw被抽出了的情况下，抽吸泵22徒劳地继续运行直到再次填充透过水pw，因此成为故障的原因。本实施方式的生物处理装置100通过在送回线路19设置虹吸截断器40，能够防止装置停止时的虹吸效应所引起的液体的抽出。

需要说明的是，在上述实施方式中，采用在送回线路19设置虹吸截断器40的结构，但不限定于此。例如，也可以采用在送回线路19设置压力释放罐的结构。

另外，在上述实施方式中，进行在控制ii中增加加压泵21的加压力之后在控制iii中增加抽吸泵22的抽吸力的控制，但顺序不限定于此。例如，也可以在控制i之后进行控制iii的增加抽吸泵22的抽吸力的控制，且在控制iii之后进行控制ii。

另外，也可以交替或同时地进行增加加压泵21的加压力的控制和增加抽吸泵22的抽吸力的控制。

即，可以采用在控制i中第一流量调整阀23的调整装置到达了极限之后对加压泵和抽吸泵中的至少一方进行控制的结构。

另外，在上述实施方式中，在控制iii的背压调整工序s33中使抽吸泵22的抽吸力增加到抽吸泵22的调整范围的上限，但也可以与控制ii的加压泵21的控制同样地，分两个阶段增加抽吸力。

另外，在上述实施方式中，作为调整透过侧空间p的背压的背压调整装置而使用了第一流量调整阀23，但不限定于此。例如，也可以使膜分离装置1的下游侧的线路向上方延伸并且设置多个释放阀，且通过使透过水pw的水压变化来使透过侧空间p的背压变化。

另外，在上述实施方式中，作为膜分离装置1，采用了将管状过滤膜3并联排列的膜分离装置1，但不限定于此。例如，也可以如图6所示那样，将多个管状过滤膜3串联连接。即，也可以采用具有多个u字状的第一连接构件46的结构，该多个u字状的第一连接构件46以使多个管状过滤膜3串联连接的方式连接多个管状过滤膜3的一端彼此及管状过滤膜3的另一端彼此。

此时，也可以利用管状的第二连接构件59将串联连接的多个管状过滤膜3与流出水导入口直接连接，并且利用管状的第三连接构件60将串联连接的多个管状过滤膜3与浓缩水排出口8直接连接。在该情况下，也可以不设置第一集管空间s1及第二集管空间s2。另外，也可以不设置第一圆锥部5和第二圆锥部6等而变更壳体2的结构。

另外，上述实施方式的膜分离装置1是从下方导入到管状过滤膜3的供给水w3在管状过滤膜3内朝向下方流动的结构，但不限定于此。也可以采用在壳体2的下部设置浓缩水排出口8且使供给水w3在管状过滤膜3内朝向下方流动的结构。

需要说明的是，也可以将用于实现控制部装置的全部或一部分的功能的程序记录于计算机可读取的记录介质，并使计算机系统读入记录于该记录介质的程序并执行该程序，由此进行各部分的处理。需要说明的是，此处所述的“计算机系统”包括os、周边设备等硬件。另外，“计算机系统”若是利用www系统的情况，则也包括主页提供环境(或者显示环境)。

另外，“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、rom、cd-rom等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。另外，上述程序也可以是用于实现前述的功能中的一部分的程序，还可以是能够通过与已经记录于计算机系统的程序的组合来实现前述的功能的程序。

〔第二实施方式〕

以下，基于附图来说明本发明的第二实施方式的生物处理装置。需要说明的是，在本实施方式中，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行叙述，对同样的部分省略其说明。本实施方式与第一实施方式的不同点在于，在第一实施方式的生物处理装置100中采用图7所示的膜分离装置单元50。

如图7所示，在本实施方式的膜分离装置单元50中，多个膜分离装置1b横向地配置于膜分离装置单元50的框体51内。即，膜分离装置1的圆筒形状的壳体2的轴线a(参照图8)与第一实施方式不同，沿着水平方向延伸。

如图8所示，膜分离装置1b具备圆筒形状的壳体2、多个管状过滤膜3、以及对管状过滤膜3进行加强的加强构件34。

本实施方式的膜分离装置1b具备对各个管状过滤膜3进行加强的加强构件34。加强构件34是从外周侧覆盖各个管状过滤膜3的筒状的构件。管状过滤膜3穿过加强构件34的内周侧。

如图9所示，加强构件34具有配置于管状过滤膜3的外周侧的筒状主体部35、设置于筒状主体部35的内周面35a的多个支承部36、以及形成于筒状主体部35的多个贯通孔37。

筒状主体部35形成为圆筒状。如图10所示，筒状主体部35的内径(内周面35a的直径)比管状过滤膜3的外径大。在筒状主体部35的内周面35a与管状过滤膜3的外周面之间形成有间隙g。当使管状过滤膜3的外径例如为5mm时，筒状主体部35的内径例如可以设为7mm。在该情况下，筒状主体部35的内周面35a与管状过滤膜3的外周面之间的间隙g为2mm。筒状主体部35形成为使该筒状主体部35与管状过滤膜3之间的间隙g成为恒定。

筒状主体部35的长度和第一隔壁30与第二隔壁31之间的间隔相同。即，筒状主体部35的长度与向透过侧空间p露出的管状过滤膜3的长度相同。

筒状主体部35例如可以由钛、铝等轻量的金属、聚缩醛树脂等塑料形成。筒状主体部35的板厚优选在不损害加强构件34的强度的范围内尽量薄。

支承部36是沿着筒状主体部35的轴线方向da(延伸方向)延伸的突起。支承部36在筒状主体部35的周向上隔开间隔地形成有多个(在本实施方式中为8个)。各个支承部36的高度和筒状主体部35的内周面35a与管状过滤膜3的外周面之间的间隙g的宽度大致相同。

需要说明的是，本实施方式的加强构件34具有8个支承部36，但只要能够对管状过滤膜3进行支承就不限于此。为了更大地确保筒状主体部35与管状过滤膜3之间的空间、即排出透过水pw的空间，优选使支承部36的数量为3个等而使其尽量少。

另外，在上述实施方式中，支承部36沿着筒状主体部35的轴线方向da连续地形成，但不限于此。支承部36能够不填埋筒状主体部35与管状过滤膜3之间的空间而尽量确保该空间，并同时对管状过滤膜3进行支承即可。例如，支承部36也可以沿着轴线方向da断续地形成。另外，也可以采用通过彼此分开的多个支承突起对管状过滤膜3进行点支承的结构。

贯通孔37是将筒状主体部35的外周侧与筒状主体部35的内周侧连通的开口。多个贯通孔37规则(均匀)地配置于筒状主体部35的外表面的整面。贯通孔37优选在不损害加强构件34的强度的范围内尽量多地形成。筒状主体部35的周向上的贯通孔37的位置优选与支承部36不同。

根据上述实施方式，将膜分离装置1b横置，即以使壳体2沿着水平方向延伸的方式配置，由此即便在配置多个膜分离装置1b的情况下，也能够容易进行膜分离装置1b的更换。由此，能够容易进行包括多个膜分离装置1b的膜分离装置单元50的维护。

另外，通过由加强构件34对多个管状过滤膜3进行加强，从而即便在采用管状过滤膜3沿着水平方向延伸的配置的情况下，也能够防止管状过滤膜3挠曲。

另外，借助加强构件34的支承部36在加强构件34的内周面35a与管状过滤膜3的外周面之间形成间隙g，由此能够不阻碍从管状过滤膜3透过的透过水pw的流动地将管状过滤膜3支承为不挠曲。

另外，在将膜分离装置纵置的情况下，管状过滤膜3的一端与另一端的压头差(阻力)变大。通过将膜分离装置1b横置，从而与将膜分离装置纵置的情况相比，压头差变小，能够减小flux(流出量)分布。

另外，通过将膜分离装置1b横置，容易将多个膜分离装置1b彼此串联地连接。即便在将构成膜分离装置单元50的多个膜分离装置1b的排列方法设为串联的情况下，也容易应对。

需要说明的是，在上述实施方式中，使加强构件34的长度和第一隔壁30与第二隔壁31之间的间隔相同，但不限于此。例如，也可以使加强构件34的长度比第一隔壁30与第二隔壁31之间的间隔长而将加强构件34穿过第一隔壁30及第二隔壁31的插通孔32。通过采用这样的实施方式，能够进一步减少向管状过滤膜3施加的负担。

另外，加强构件34也可以采用形成为筒状且以与管状过滤膜3接触的方式配置于管状过滤膜3的外周侧的网眼状的网状结构体。网状结构体例如可以采用通过将多个线状的塑料彼此组合成格子状而形成的塑料管。

作为该线状的塑料的代替物，例如也可以采用由不锈钢等金属形成的线材。另外，也可以采用由乙烯树脂等覆盖的线材。

另外，多个线状的塑料的组合方式不限于格子状，也可以将多个线状的塑料编成六边形。

〔第三实施方式〕

以下，基于附图来说明本发明的第三实施方式的膜分离装置所使用的加强构件。需要说明的是，在本实施方式中，以与上述的第二实施方式的不同点为中心进行叙述，对同样的部分省略其说明。本实施方式与第二实施方式的不同点在于，不仅在第一实施方式的生物处理装置100中采用图7所示的膜分离装置单元50，而且代替膜分离装置单元50的加强构件34而采用图11的加强构件34c。

如图11所示，本实施方式的加强构件34c具有形成为圆形板状的板状主体部48和形成于板状主体部48的多个膜插通孔49。在多个膜插通孔49分别穿过有管状过滤膜3。加强构件34c在壳体2的轴线方向da上隔开间隔地设置有三个。

加强构件34c的板状主体部48的外周面48a与壳体2的内周面抵接。加强构件34c通过加强构件34c的下部与壳体2的内周面抵接而被支承。加强构件34c的下部的外周面48a作为对加强构件34c进行支承的加强构件支承部而发挥功能。另外，希望例如在加强构件34c的一部分存在缺口55，以使透过水pw在透过侧空间p内流通。

根据上述实施方式，由加强构件34c将多个管状过滤膜3机械连结。由此，即便管状过滤膜3采用沿着水平方向延伸的配置的情况下，也能够防止管状过滤膜3发生挠曲。

另外，本实施方式的加强构件34c仅在延伸方向的三个点对管状过滤膜3进行支承，因此能够更加使透过水pw透过。

需要说明的是，上述实施方式的加强构件34c以加强构件34c的外周面48a与壳体2的内周面抵接，但不限于此。即，只要加强构件34c由壳体2的内周面支承，就可以是加强构件34c的上部不与壳体2的内周面抵接。另外，也可以是例如多边形状等外周的一部分与壳体2抵接的形状。

另外，加强构件34c的数量不限于三个，可以根据管状过滤膜3的强度而适当增减。

以上，针对本发明的实施方式说明了详细情况，但在不脱离本发明的技术思想的范围内能够施加各种变更。

例如，关于管状过滤膜3的根数，图2等中示出了5根管状过滤膜3，但管状过滤膜3的根数不限于此。

在控制ii、控制iii中控制装置13将第一流量调整阀23的开度再次设定为初始值20％，但不限于初始值，也可以再次设定为例如30％等在调整范围内从极限值起发生了变化的值。

另外，也可以将第一实施方式的变形例所示的结构适用于第二实施方式、第三实施方式。