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3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、処理水槽内に貯水された処理水の一部を洗浄水として導入して貯水する洗浄水槽9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、通常の物理洗浄に所定の頻度で通常の洗浄水よりも高い温度の水を逆通水する温水洗浄と、前記温水洗浄後に、前記膜モジュールに原水を供給する原水すすぎとを組み合わせることを特徴とする。
【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3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、処理水槽内に貯水された処理水の一部を洗浄水として導入して貯水する洗浄水槽9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、通常の物理洗浄に所定の頻度で通常の洗浄水よりも高い温度の水を逆通水する温水洗浄と、前記温水洗浄後に、前記膜モジュールに原水を供給する原水すすぎとを組み合わせることを特徴とする。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平5−23553号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
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。
【0010】
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】
【0011】
(1)本発明に係る膜ろ過システムは、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、処理水槽内に貯水された処理水の一部を洗浄水として導入して貯水する洗浄水槽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、通常の物理洗浄に所定の頻度で通常の洗浄水よりも高い温度の水を逆通水する温水洗浄と、前記温水洗浄後に、前記膜モジュールに原水を供給する原水すすぎとを組み合わせることを特徴とする。
【0012】
(2)本実施形態に係る膜ろ過システムは、上記(1)において、温水洗浄を、次の(2-1)〜(2-5)の時点で実施することを特徴とする。
(2-1) 1回の物理洗浄による膜差圧の回復値が一定値になった時点。
(2-2) 複数回の物理洗浄による膜差圧の回復値が一定値になった時点。
(2-3) 前回の物理洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になった時点。
(2-4) 前回の温水洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になった時点。
(2-5) 予め設定した膜差圧になった時点。
【0013】
(3)本実施形態に係る膜ろ過システムは、上記(1)、(2)において、逆通水を複数回繰り返すことを特徴とする。
(4)本実施形態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】
【0014】
本発明によれば、通常の物理洗浄(逆圧水方式、逆圧空気方式等)に所定の頻度で通常の洗浄水よりも高い温度の水を逆通水する温水洗浄を組み合わせることで、膜差圧を大きく低減することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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、処理水槽4内に貯水された処理水の一部を洗浄水として導入して貯水する洗浄水槽9とを備えている。ここで、洗浄水槽9は、ヒータ10を備えている。
【0016】
図1中の71〜710は夫々配管を示し、8a〜8k及び8m,8nは夫々バルブを示す。配管71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72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73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74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75は配管74に接続された配管で、バルブ8が介装されている。配管76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77はコンプレッサ5に接続する配管76から分岐して配管72に接続する配管で、バルブ8iが介装されている。配管78は処理水槽4の底部と配管72とを接続する配管で、バルブ8kが介装されている。配管79は処理水槽4の下部側と洗浄水槽9の下部側とを接続する配管で、バルブ8mが介装されている。配管710は処理水槽9の底部と前記配管78とを接続する配管で、バルブ8nが介装されている。
【0017】
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、図2の通常のろ過システムを用いて説明する、下記の手順の(1)の逆圧水工程と(2)の原水すすぎ工程により実施する。なお、図2は、図1と比べ図1の点線で囲まれた領域が異なる。
【0018】
(1)逆圧水工程
バルブ8b,8d,8g,8i,8n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73か、あるいは膜モジュール2上部の原水側の配管74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76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。
【0019】
(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。このときコンプレッサ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。
【0020】
図1に示す膜ろ過システムにおけるろ過処理では、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。通常の洗浄は、図2と同様の手順で行われる。そして、ある程度の頻度で、以下の(3)、(4)の手順により洗浄水を温度調整した温水で洗浄を行う。
【0021】
(3)逆圧水工程
バルブ8b,8d,8g,8i,8jを閉め、バルブ8c,8k,8nが開いた状態でヒータ10により温度調整した洗浄水槽9内の処理水を、逆水洗ポンプ6で膜モジュール2の処理水側から供給する。なお、この時の逆圧温水の逆流量、時間、回数、温度、25℃に換算した補正洗浄前差圧、25℃に換算した洗浄後差圧及び回復差圧は、下記表1に示すとおりである。但し、表1には、温水を使用しない場合の逆圧水の場合の条件も夫々示している。
【表1】
【0022】
表1より、逆圧水による洗浄方法の場合は回復差圧が8kPa,11kPaであるが、本発明の逆温水による洗浄方法の場合は回復差圧が25kPaと膜差圧を大きく低減することができることが判明した。
【0023】
(4)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。このときコンプレッサ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。
【0024】
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、洗浄水槽9とを備えた膜ろ過システムにおいて、通常の物理洗浄(逆圧水方式)に定期的な頻度で通常の洗浄水よりも高い温度(40℃)の水を逆通水する温水洗浄を組み合わせることによって、膜差圧を大きく低減することができる。
【0025】
なお、上記実施形態は1回の温水洗浄の場合について述べたが、これに限らず、温水洗浄を複数回行ってもよい。下記表2は、温水洗浄の回数が2回(例1),6回(例2)の場合を、温水洗浄の回数が1回の場合と比較したものである。例1の場合は、1回の温水洗浄の場合の回復差圧が4kPaであるのに対し、2回の温水洗浄では回復差圧が7kPaとなった。また、例2の場合は、1回の温水洗浄の場合の回復差圧が3kPaであるのに対し、6回の温水洗浄では回復差圧が15kPaとなった。下記表2に示すように、温水洗浄を複数回行うことにより、1回温水洗浄する場合に比べて回復差圧を大きくできることが明らかになった。
【表2】
【0026】
また、上記実施形態では、通常の物理洗浄に逆通水する温水洗浄を組み合わせる場合について述べたが、これに限らない。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してもよい。図3及び図4は、夫々温水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)では温水洗浄時間が約3分頃、線(b)では温水洗浄時間が約4分頃から膜差圧が略一定になることが明らかである。また、図4において、線(a)では温水洗浄時間が約2分頃、線(b)では温水洗浄時間が約1分頃から膜差圧が略一定になることが明らかである。
【0027】
図5及び図6は、夫々温水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)では温水洗浄時間が約3分頃、線(b)では温水洗浄時間が約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。また、図6において、線(a)では温水洗浄時間が約2分頃、線(b)では温水洗浄時間が約1分頃から洗浄流量が略一定になることが明らかである。
【0028】
更に、上記実施形態では、下記のような場合に温水洗浄を実施してもよい。
(1)図7に示すように、1回の物理洗浄による膜差圧の回復値(ΔP)が一定値になった時点。
(2)図8に示すように、複数回の物理洗浄による膜差圧の回復値(ΔP)の和,即ち(ΔP1+ΔP2+…+ΔPn)が一定値になった時点。
(3)図9に示すように、前回の物理洗浄終了後から、膜差圧の上昇値(ΔP)が一定値になった時点。
(4)図10に示すように、前回の温水洗浄終了後から、膜差圧の上昇値(ΔP)が一定値になった時点。
(5)図11に示すように、予め設定した膜差圧になった時点。
【0029】
更には、上記実施形態では、図12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、最終的な膜差圧が一定の膜差圧(P1)にしてもよい。又、この他、図13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(P1)に対して若干傾斜するように調節してもよい。
【0030】
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わ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わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の一実施形態に係る膜ろ過システムの説明図を示す。
【図2】本発明に係る膜ろ過システムにおける物理洗浄の一例を説明するための図である。
【図3】本発明による温水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】本発明による温水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】本発明による温水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】本発明による温水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、1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8】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。
【図9】本発明の膜ろ過システムにおいて、前回の物理洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になる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10】本発明の膜ろ過システムにおいて、前回の温水洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になる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11】本発明の膜ろ過システムにおいて、予め設定した膜差圧になる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12】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。
【図13】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】
【0032】
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、71〜710…配管、8a〜8k,8m,8n…バルブ、9…洗浄水槽、10…ヒータ。
【技術分野】
【0001】
本発明は、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平5−23553号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
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。
【0010】
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】
【0011】
(1)本発明に係る膜ろ過システムは、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、処理水槽内に貯水された処理水の一部を洗浄水として導入して貯水する洗浄水槽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、通常の物理洗浄に所定の頻度で通常の洗浄水よりも高い温度の水を逆通水する温水洗浄と、前記温水洗浄後に、前記膜モジュールに原水を供給する原水すすぎとを組み合わせることを特徴とする。
【0012】
(2)本実施形態に係る膜ろ過システムは、上記(1)において、温水洗浄を、次の(2-1)〜(2-5)の時点で実施することを特徴とする。
(2-1) 1回の物理洗浄による膜差圧の回復値が一定値になった時点。
(2-2) 複数回の物理洗浄による膜差圧の回復値が一定値になった時点。
(2-3) 前回の物理洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になった時点。
(2-4) 前回の温水洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になった時点。
(2-5) 予め設定した膜差圧になった時点。
【0013】
(3)本実施形態に係る膜ろ過システムは、上記(1)、(2)において、逆通水を複数回繰り返すことを特徴とする。
(4)本実施形態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】
【0014】
本発明によれば、通常の物理洗浄(逆圧水方式、逆圧空気方式等)に所定の頻度で通常の洗浄水よりも高い温度の水を逆通水する温水洗浄を組み合わせることで、膜差圧を大きく低減することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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、処理水槽4内に貯水された処理水の一部を洗浄水として導入して貯水する洗浄水槽9とを備えている。ここで、洗浄水槽9は、ヒータ10を備えている。
【0016】
図1中の71〜710は夫々配管を示し、8a〜8k及び8m,8nは夫々バルブを示す。配管71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72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73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74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75は配管74に接続された配管で、バルブ8が介装されている。配管76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77はコンプレッサ5に接続する配管76から分岐して配管72に接続する配管で、バルブ8iが介装されている。配管78は処理水槽4の底部と配管72とを接続する配管で、バルブ8kが介装されている。配管79は処理水槽4の下部側と洗浄水槽9の下部側とを接続する配管で、バルブ8mが介装されている。配管710は処理水槽9の底部と前記配管78とを接続する配管で、バルブ8nが介装されている。
【0017】
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、図2の通常のろ過システムを用いて説明する、下記の手順の(1)の逆圧水工程と(2)の原水すすぎ工程により実施する。なお、図2は、図1と比べ図1の点線で囲まれた領域が異なる。
【0018】
(1)逆圧水工程
バルブ8b,8d,8g,8i,8n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73か、あるいは膜モジュール2上部の原水側の配管74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76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。
【0019】
(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。このときコンプレッサ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。
【0020】
図1に示す膜ろ過システムにおけるろ過処理では、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。通常の洗浄は、図2と同様の手順で行われる。そして、ある程度の頻度で、以下の(3)、(4)の手順により洗浄水を温度調整した温水で洗浄を行う。
【0021】
(3)逆圧水工程
バルブ8b,8d,8g,8i,8jを閉め、バルブ8c,8k,8nが開いた状態でヒータ10により温度調整した洗浄水槽9内の処理水を、逆水洗ポンプ6で膜モジュール2の処理水側から供給する。なお、この時の逆圧温水の逆流量、時間、回数、温度、25℃に換算した補正洗浄前差圧、25℃に換算した洗浄後差圧及び回復差圧は、下記表1に示すとおりである。但し、表1には、温水を使用しない場合の逆圧水の場合の条件も夫々示している。
【表1】
【0022】
表1より、逆圧水による洗浄方法の場合は回復差圧が8kPa,11kPaであるが、本発明の逆温水による洗浄方法の場合は回復差圧が25kPaと膜差圧を大きく低減することができることが判明した。
【0023】
(4)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。このときコンプレッサ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。
【0024】
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、洗浄水槽9とを備えた膜ろ過システムにおいて、通常の物理洗浄(逆圧水方式)に定期的な頻度で通常の洗浄水よりも高い温度(40℃)の水を逆通水する温水洗浄を組み合わせることによって、膜差圧を大きく低減することができる。
【0025】
なお、上記実施形態は1回の温水洗浄の場合について述べたが、これに限らず、温水洗浄を複数回行ってもよい。下記表2は、温水洗浄の回数が2回(例1),6回(例2)の場合を、温水洗浄の回数が1回の場合と比較したものである。例1の場合は、1回の温水洗浄の場合の回復差圧が4kPaであるのに対し、2回の温水洗浄では回復差圧が7kPaとなった。また、例2の場合は、1回の温水洗浄の場合の回復差圧が3kPaであるのに対し、6回の温水洗浄では回復差圧が15kPaとなった。下記表2に示すように、温水洗浄を複数回行うことにより、1回温水洗浄する場合に比べて回復差圧を大きくできることが明らかになった。
【表2】
【0026】
また、上記実施形態では、通常の物理洗浄に逆通水する温水洗浄を組み合わせる場合について述べたが、これに限らない。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してもよい。図3及び図4は、夫々温水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)では温水洗浄時間が約3分頃、線(b)では温水洗浄時間が約4分頃から膜差圧が略一定になることが明らかである。また、図4において、線(a)では温水洗浄時間が約2分頃、線(b)では温水洗浄時間が約1分頃から膜差圧が略一定になることが明らかである。
【0027】
図5及び図6は、夫々温水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)では温水洗浄時間が約3分頃、線(b)では温水洗浄時間が約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。また、図6において、線(a)では温水洗浄時間が約2分頃、線(b)では温水洗浄時間が約1分頃から洗浄流量が略一定になることが明らかである。
【0028】
更に、上記実施形態では、下記のような場合に温水洗浄を実施してもよい。
(1)図7に示すように、1回の物理洗浄による膜差圧の回復値(ΔP)が一定値になった時点。
(2)図8に示すように、複数回の物理洗浄による膜差圧の回復値(ΔP)の和,即ち(ΔP1+ΔP2+…+ΔPn)が一定値になった時点。
(3)図9に示すように、前回の物理洗浄終了後から、膜差圧の上昇値(ΔP)が一定値になった時点。
(4)図10に示すように、前回の温水洗浄終了後から、膜差圧の上昇値(ΔP)が一定値になった時点。
(5)図11に示すように、予め設定した膜差圧になった時点。
【0029】
更には、上記実施形態では、図12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、最終的な膜差圧が一定の膜差圧(P1)にしてもよい。又、この他、図13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(P1)に対して若干傾斜するように調節してもよい。
【0030】
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わ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わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の一実施形態に係る膜ろ過システムの説明図を示す。
【図2】本発明に係る膜ろ過システムにおける物理洗浄の一例を説明するための図である。
【図3】本発明による温水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】本発明による温水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】本発明による温水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】本発明による温水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、1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8】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。
【図9】本発明の膜ろ過システムにおいて、前回の物理洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になる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10】本発明の膜ろ過システムにおいて、前回の温水洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になる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11】本発明の膜ろ過システムにおいて、予め設定した膜差圧になる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12】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。
【図13】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】
【0032】
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、71〜710…配管、8a〜8k,8m,8n…バルブ、9…洗浄水槽、10…ヒータ。
【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、処理水槽内に貯水された処理水の一部を洗浄水として導入して貯水する洗浄水槽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、通常の物理洗浄に所定の頻度で通常の洗浄水よりも高い温度の水を逆通水する温水洗浄と、前記温水洗浄後に、前記膜モジュールに原水を供給する原水すすぎとを組み合わせることを特徴とする膜ろ過システム。
【請求項2】
前記温水洗浄は、1回の物理洗浄による膜差圧の回復値が一定値になった時点で実施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】
前記温水洗浄は、複数回の物理洗浄による膜差圧の回復値が一定値になった時点で実施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4】
前記温水洗浄は、前回の物理洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になった時点で実施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5】
前記温水洗浄は、前回の温水洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になった時点で実施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6】
前記温水洗浄は、予め設定した膜差圧になった時点で実施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7】
逆通水を複数回繰り返すことを特徴とする請求項1乃至6いずれか記載の膜ろ過システム。
【請求項8】
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7いずれか記載の膜ろ過システム。
【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、処理水槽内に貯水された処理水の一部を洗浄水として導入して貯水する洗浄水槽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、通常の物理洗浄に所定の頻度で通常の洗浄水よりも高い温度の水を逆通水する温水洗浄と、前記温水洗浄後に、前記膜モジュールに原水を供給する原水すすぎとを組み合わせることを特徴とする膜ろ過システム。
【請求項2】
前記温水洗浄は、1回の物理洗浄による膜差圧の回復値が一定値になった時点で実施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】
前記温水洗浄は、複数回の物理洗浄による膜差圧の回復値が一定値になった時点で実施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4】
前記温水洗浄は、前回の物理洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になった時点で実施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5】
前記温水洗浄は、前回の温水洗浄終了後から、膜差圧の上昇値が一定値になった時点で実施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6】
前記温水洗浄は、予め設定した膜差圧になった時点で実施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7】
逆通水を複数回繰り返すことを特徴とする請求項1乃至6いずれか記載の膜ろ過システム。
【請求項8】
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7いずれか記載の膜ろ過システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−31245(P2011−31245A)
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−254723(P2010−254723)
【出願日】平成22年11月15日(2010.11.15)
【分割の表示】特願2007−135686(P2007−135686)の分割
【原出願日】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)】
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月15日(2010.11.15)
【分割の表示】特願2007−135686(P2007−135686)の分割
【原出願日】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)】
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