説明

膜ろ過システム

【課題】短時間の洗浄を複数回洗浄することによって、より効果的に膜差圧を低減することができることを課題とする。
【解決手段】原水を一時的に貯水する原水槽1と、原水をろ過する膜モジュール2と、原水槽の原水を膜モジュールに供給する原水ポンプ3と、膜モジュールでろ過された処理水を貯水する処理水槽4と、膜モジュール内に加圧空気を供給するコンプレッサ5と、処理水を洗浄水として膜モジュールに供給する逆洗水ポンプ6とを備えた膜ろ過システムであり、膜モジュールの洗浄工程において、所定の膜差圧となるまで膜モジュール2を複数回洗浄することを特徴とする膜ろ過システム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば表流水・地下水などの淡水、雨水貯水,産業廃水,下水等の汚水、バラスト水等の海水の水処理に適した膜ろ過システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、水処理分野において、原水(例えば、表流水,地下水等の淡水、雨水貯水,産業廃水,下水等の汚水、バラスト水等の海水)をろ過して、生活用水、工業用水、農業用水を得る方法として、例えば、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜が用いられている。
【0003】
膜は、原水中の微生物、藻類、粘土等の固形分に対して高い分離性能を有しており、水処理分野での適用が拡大している。近年では、膜の素材として親水性材料を用いるのが一般的である。また、疎水性材料を用いる場合でも、膜面を重クロム酸カリの硫酸溶液等で親水化処理することで、ろ過性能を向上させることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
しかしながら、膜は、継続的に原水を通水することによって、膜外表面や膜孔内に原水中の溶質が堆積してろ過抵抗が増加し、ろ過性能が低下することがある。
【0005】
そこで、このような膜ろ過システムでは、予め設定された周期、あるいは膜が所定の差圧上昇を示した時点で、ろ過した処理水や圧縮空気等による物理洗浄を行い、膜外表面や膜孔内の付着物のうち、可逆的なものを取り除いている。
【0006】
一方、膜外表面や膜孔内には、このような物理洗浄で除去し難い付着物が徐々に蓄積するため、膜差圧が予め設定されている上限値を越えた時点で、膜ろ過処理を停止して薬品洗浄を行い、物理洗浄で除去できなかった付着物を除去している。
【0007】
そして、薬品洗浄を行っても、膜表面や内部等の付着物が取り除けなくなり、膜差圧の回復が認められなくなった場合、あるいは、膜の使用期間がある一定期間を超えた場合には、膜が寿命に達したと判断して交換を行っている。
【特許文献1】特開平5−23553号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
このような膜ろ過システムでは、薬品洗浄、ろ過膜の交換等を行なうごとに、膜ろ過処理を停止しなければならない。このことから、薬品洗浄の頻度やろ過膜の交換頻度をなるべく少なくし、膜ろ過システムの稼働率を高くするとともに、薬品洗浄や膜交換に要するコストを低減する必要がある。
【0009】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、処理水量を多くしてシステム稼働率を高くするとともに、薬品洗浄や膜交換に要する費用を低減させ、トータルのランニングコストを低減することができる膜ろ過システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
(1)本発明に係る膜ろ過システムは、請求項1記載のように、原水を一時的に貯水する原水槽と、原水をろ過する膜モジュールと、原水槽の原水を膜モジュールに供給する原水ポンプと、膜モジュールでろ過された処理水を貯水する処理水槽と、膜モジュール内に加圧空気を供給するコンプレッサと、処理水を洗浄水として膜モジュールに供給する逆洗水ポンプとを備えた膜ろ過システムであり、膜モジュールの洗浄工程において、所定の膜差圧となるまで膜モジュールを複数回洗浄することを特徴とする。
【0011】
(2)また、本発明に係る膜ろ過システムは、上記(1)において、所定の期間に対する膜差圧の上昇率が一定となるまで膜モジュールを複数回洗浄することを特徴とする。
(3)更に、本発明に係る膜ろ過システムは、上記(1)又は(2)において、洗浄する回数の上限値を予め設定することを特徴とする。
(4)更には、本発明に係る膜ろ過システムは、上記(1)〜(3)において、逆通水する時間は逆通水時の膜差圧あるいは流量を計測して、いずれかの値の傾きが一定になる時間により決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、短時間の洗浄を複数回洗浄することによって、より効果的に膜差圧を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の膜ろ過システムの実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る膜ろ過システムの一実施形態を示す構成図である。
膜ろ過システムは、図示しない導水ポンプによって導かれた原水を一時的に貯水する原水槽1と、原水をろ過する,例えば中空糸型の膜モジュール2と、原水槽1の原水を膜モジュールに供給する原水ポンプ3と、膜モジュール2でろ過された処理水を貯水する処理水槽4と、膜モジュール2内に加圧空気を供給するコンプレッサ5と、処理水を洗浄水として膜モジュール2に供給する逆洗水ポンプ6とを備えている。
【0014】
図1中の7〜7は夫々配管を示し、8a〜8kは夫々バルブを示す。配管7は原水槽1の下部側と膜モジュール2の底部を結ぶ配管で、バルブ8a,8bが介装されている。配管7は膜モジュール2の上部と処理水槽4の上部を接続する配管で、バルブ8c,8dが介装されている。配管7は膜モジュール2の底部に接続された配管で、バルブ8eが介装されている。配管7は膜モジュール2の上部側に接続された配管で、バルブ8fが介装されている。配管7は配管7に接続された配管で、バルブ8が介装されている。配管7はコンプレッサ5と膜モジュール2の下部側を接続する配管で、バルブ8hが介装されている。配管7はコンプレッサ5に接続する配管7から分岐して配管7に接続する配管で、バルブ8iが介装されている。配管7は処理水槽4の底部と配管7とを接続する配管で、バルブ8kが介装されている。
【0015】
図1の膜ろ過システムの作用は、次の通りである。
同膜ろ過システムにおいて、原水は図示しない導水ポンプによって原水槽1へ導かれている。そして、原水ポンプ3の加圧によって膜モジュール2に原水が導入され、膜モジュール2を透過した処理水は処理水槽4に貯留される。通常の洗浄は、下記の手順の(1)の逆圧水工程と(2)の原水すすぎ工程を所定の膜差圧となるまで複数回繰り返すことにより実施する。
【0016】
(1)逆圧水工程
バルブ8b,8d,8g,8iを閉め、バルブ8c,8j,8kが開いた状態で処理水槽4内の処理水を逆洗水ポンプ6により膜モジュール2の処理水側から逆流させ、膜モジュール2の下部の原水側の配管7か、あるいは膜モジュール2上部の原水側の配管7から排出する。このとき、コンプレッサ5によって膜モジュール2の配管7の原水側から加圧空気を流して膜モジュール2を揺動させる。
【0017】
(2)原水すすぎ工程
バルブ8a,8b及び膜モジュール2の上部のバルブ8fを開け、原水ポンプ3を起動し、膜モジュール2のすすぎを行う。このとき、すすぎ水は原水槽1へ循環しても構わない。また、コンプレッサ5から加圧空気を流したままの方がより効果的にすすぎを行うことができるが、電力費を削減するために加圧空気を停止しても構わない。
【0018】
上記実施形態によれば、原水槽1と、膜モジュール2と、原水ポンプ3と、処理水槽4と、コンプレッサ5と、逆洗水ポンプ6とを備えた膜ろ過システムにおいて、膜モジュール2の短時間洗浄を膜差圧が所定の圧(P)になるまで複数回繰り返すことにより、図2に示すようにより効果的に膜差圧を低減することができる。
【0019】
なお、上記実施形態では、膜モジュール2を膜差圧が所定圧になるまで複数回短時間洗浄を行う場合について述べたが、これに限定されない。例えば、所定の期間に対する膜差圧の上昇率が一定となるまで複数回洗浄してもよいし、洗浄する回数の上限値を予め設定してもよい。また、逆通水する時間を、逆通水時の膜差圧あるいは流量を計測して、いずれかの値の傾きが一定になる時間により決定してもよい。
【0020】
図3及び図4は、夫々洗浄時間と逆通水時の膜差圧との関係を示す特性図であり、夫々膜モジュールに使用されている中空糸の材質が異なる。なお、図3において、線(a),(c)では洗浄時間が5分頃で、線(b)では洗浄時間3分頃から膜差圧が略一定になることが明らかである。また、図4において、線(a)では洗浄時間が約2分頃、線(b)では洗浄時間が約5分頃、線(c)では洗浄時間が約4分頃から膜差圧が略一定になることが明らかである。
【0021】
図5及び図6は、夫々洗浄時間と逆通水時の洗浄流量との関係を示す特性図であり、夫々膜モジュールに使用されている中空糸の材質が異なる。図5は図3と同様な膜モジュールのデータであり、図6は図4と同様な膜モジュールのデータである。なお、図5において、線(a),(c)では洗浄時間が5分頃、線(b)では洗浄時間3分頃から洗浄流量が略一定になることが明らかである。また、図6において、線(a)では洗浄時間が約2分頃、線(b)では洗浄時間が約5分頃、線(c)は洗浄時間4分頃から洗浄流量が略一定になることが明らかである。
【0022】
上記実施形態では、図2に示すように物理洗浄を複数回行なって膜差圧をΔP1,ΔP2,ΔP3,ΔPkと下げて一定の膜差圧(P)にした。しかし、これに限らず、図7に示すように、物理洗浄を複数回行なって膜差圧をΔP1,ΔP2,ΔP3,ΔPkと下げ、最終的な膜差圧が一定の膜差圧(P)に対し若干傾斜するように調節してもよい。
【0023】
上述した他、本発明では、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の実施形態に係る膜ろ過システムの説明図を示す。
【図2】図1の膜ろ過システムにおいて、複数回の物理洗浄を行なった場合の経過時間と膜差圧との関係を示す特性図である。
【図3】本発明による洗浄時間と逆通水時の膜差圧との関係を示す特性図である。
【図4】本発明による洗浄時間と逆通水時の膜差圧との関係を示す特性図である。
【図5】本発明による洗浄時間と逆通水時の洗浄流量との関係を示す特性図である。
【図6】本発明による洗浄時間と逆通水時の洗浄流量との関係を示す特性図である。
【図7】本発明の膜ろ過システムにおいて、複数回の物理洗浄を行なった場合の経過時間と膜差圧との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【0025】
1…原水槽、2…原水ポンプ、3…膜モジュール、4…処理水槽、5…コンプレッサ、6…逆洗水ポンプ、7〜7…配管、8a〜8k…バルブ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
原水を一時的に貯水する原水槽と、原水をろ過する膜モジュールと、原水槽の原水を膜モジュールに供給する原水ポンプと、膜モジュールでろ過された処理水を貯水する処理水槽と、膜モジュール内に加圧空気を供給するコンプレッサと、処理水を洗浄水として膜モジュールに供給する逆洗水ポンプとを備えた膜ろ過システムであり、
膜モジュールの洗浄工程において、所定の膜差圧となるまで膜モジュールを複数回洗浄することを特徴とする膜ろ過システム。
【請求項2】
所定の期間に対する膜差圧の上昇率が一定となるまで膜モジュールを複数回洗浄することを特徴とする請求項1記載の膜ろ過システム。
【請求項3】
洗浄する回数の上限値を予め設定することを特徴とする請求項1又は2記載の膜ろ過システム。
【請求項4】
逆通水する時間は逆通水時の膜差圧あるいは流量を計測して、いずれかの値の傾きが一定になる時間により決定することを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載の膜ろ過システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2008−289958(P2008−289958A)
【公開日】平成20年12月4日(2008.12.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−135685(P2007−135685)
【出願日】平成19年5月22日(2007.5.22)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】