JP2006255708A - 中空糸膜の逆洗方法及び中空糸膜水処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】懸濁物質を含む原水を濾過モジュールのシェル内へ供給し、該シェル内に設置された中空糸膜を通水させて濾過処理を行う通水工程後に、中空糸膜の膜表面及び繊維層内の付着物を除去する中空糸膜の逆洗方法であって、濾過モジュールのシェル側に残った濃縮水をシェル外へ略全量排出するブロー逆洗工程を設け、該ブロー逆洗工程が、濾過モジュールのシェル側及びルーメン側の両方に空気の供給を受けることにより行われる。
【選択図】図1
Description
濾過モジュール10は、図6に示すように、筒状のシェル11内に両端部をそれぞれ仕切板12,13によって支持された多数の中空糸膜14が設置されている。シェル11の側面には、原水供給管P1が連結されてシェル11内に処理前の原水を供給する循環水入口15と、原水戻り配管P2が連結されてシェル11内から濃縮された原水を流出させる循環水出口16とが設けられている。また、筒状のシェル11の両端部には、中空糸膜14を通過した処理水の流出出口17,18が設けられている。
なお、中空糸膜14の内部に形成された中空糸膜内側の空間部は、一般的には「ルーメン」と呼ばれている。
このような逆洗運転は、以下に示す方法が知られており、通常は懸濁物質や中空糸膜14の特性などから判断して、たとえば数10分程度または数時間程度毎に通水運転と交互に実施されている。
(2)圧縮空気によって逆圧洗浄を行う。すなわち、圧縮空気をルーメン側からシェル側へ流して洗浄を行う。
(3)シェル側にエアバブリングを行うことにより、付着物を振動により剥離させる。すなわち、シェル側に液体及び空気の二相流を流して、付着物の洗浄を行う。
以下では、上述した(2)及び(3)を組み合わせた逆洗運転、すなわち「フラッシュ逆洗」と称する逆洗運転の実施例を図7及び図8に基づいて簡単に説明する。なお、図7は、従来の中空糸膜水処理装置における運転実施例として、横軸の運転時間と縦軸の膜間差圧との関係を示すグラフである。
ここで、フラッシュ逆洗運転時について簡単に説明すると、たとえば0.59MPa程度の圧縮空気をルーメン内に供給して加圧した後、大気開放して膜面を洗浄する。さらに、空気を供給しながら循環ポンプ5を運転して排水(原水)を流し、付着物を振動で剥離させる二相流洗浄を実施し、最後に水で洗い流す単相流洗浄を実施するという一連の操作をフラッシュ逆洗と称する。
たとえば石炭や重油等を燃料とする火力発電所における排水中には、懸濁物質が高濃度(概ね300ppm以上)で含まれている。このような排水の処理では、特に中空糸膜14の膜表面に形成されている細孔が閉塞しやすくなり、長期使用に伴い、処理水量の低下または通水動力の増加が問題となっている。これは、高濃度の懸濁物質が共存していることにより、逆洗(フラッシュ逆洗)の繰り返しにより膜表面の細孔が塞がれるためと考えられる。
請求項1に記載の中空糸膜の逆洗方法は、懸濁物質を含む原水を濾過モジュールのシェル内へ供給し、該シェル内に設置された中空糸膜を通水させて濾過処理を行う通水工程後に、前記中空糸膜の膜表面及び繊維層内の付着物を除去する中空糸膜の逆洗方法であって、前記濾過モジュールのシェル側に残った濃縮水をシェル外へ略全量排出するブロー逆洗工程を設け、該ブロー逆洗工程が、前記濾過モジュールのシェル側及びルーメン側の両方に空気の供給を受けることにより行われることを特徴とするものである。
また、ブロー逆洗工程においては、濾過モジュールのシェル側及びルーメン側の両方に空気の供給を受けるようにしたので、残った水を濾過モジュール外へ排水することができる。
この時、ルーメン内に供給された空気は、ルーメン内に残った水と共に汚れ成分を内側から外側へ押し流し、膜面の汚れを浮かせることができる。
また、シェル側に供給された空気は、排水を濾過モジュール外へ排出すると共に、膜面に浮き出た汚れ成分を掻き取るようにして流出させる。
前記濾過モジュールのシェル側に残った濃縮水を略全量シェル外へ排水するブロー逆洗排水経路を設け、該ブロー逆洗排水流路が、前記濾過モジュールのシェル側及びルーメン側の両方に空気の供給を受けることにより前記凝縮水を排水するものであることを特徴とするものである。
また、ブロー逆洗排水経路は、濾過モジュールのシェル側及びルーメン側の両方に空気の供給を受けることにより濃縮水を排水するようにしたので、濾過モジュール内に残った水を濾過モジュール外へ排水することができる。
この時、ルーメン内に供給された空気は、ルーメン内に残った水と共に汚れ成分を内側から外側へ押し流し、膜面の汚れを浮かせることができる。
また、シェル側に供給された空気は、排水を濾過モジュール外へ排出すると共に、膜面に浮き出た汚れ成分を掻き取るようにして流出させる。
請求項1の発明によれば、濾過モジュールのシェル側に残った濃縮水をシェル外へ排出するブロー逆洗工程を設け、該ブロー逆洗工程が、前記濾過モジュールのシェル側及びルーメン側の両方に空気の供給を受けることにより行われる中空糸膜の逆洗方法としたので、中空糸膜の性能維持や耐久性にとって好ましくないフラッシュ逆洗の回数を最小限にして、中空糸膜に付着した汚れ成分を効率よく除去することができるようになり、中空糸膜の性能を確保して耐久性を向上させるという顕著な効果が得られる。なお、フラッシュ逆洗の実施は、ブロー逆洗工程を所定回(たとえば5〜20回程度)実施した後に1回行う程度でよい。
中空糸膜水処理装置は、図2に示すように、循環槽3、循環ポンプ5及び濾過モジュール10を具備して構成される。
ここで処理対象とする原水は、懸濁物質を含む水であれば特に制限されることはないが、特に、原水に含まれる懸濁物質濃度が300ppm以上の高濃度となる場合に適している。具体的な原水例としては、用水、電力排水、下水及び産業排水(たとえば化学工業、製鉄業、食品製造業、製紙・繊維産業など)などのように多岐にわたっている。
なお、処理過程において懸濁物質が発生する例としては、たとえばpHを上げて水酸化物を析出させるような場合などがある。
なお、排水供給管路P1には、循環槽3内の排水を濾過モジュール10へ送水する循環ポンプ5が設けられている。
シェル11の側面には、循環水入口15及び循環水出口16がそれぞれ仕切板12,13の内側近傍に開口して設けられている。一方の循環水入口15には、シェル11内に処理前の排水を供給する排水供給管P1が連結されている。他方の循環水出口16には、シェル11内から未処理の排水を流出させる排水戻り配管P2が連結されている。また、筒状のシェル11の両端部には、中空糸膜14を通過した処理水の流出出口17,18が設けられており、共に処理水管路P3が連結されている。
なお、処理水管路P3には、次工程へ供給する処理水の流量を制御するため、流量制御弁4が設けられている。
なお、排水戻り管路P2には、濃縮排水管路P4の分岐点より下流側となる位置に、すなわち分岐点より循環槽3側に開閉弁7を設けてある。
循環槽3内の排水は、循環ポンプ5の運転により排水供給管路P1を通って濾過モジュール10へ供給される。濾過モジュール10のシェル11内に供給された排水は、循環水入口15から循環水出口16へ流れていく過程において、懸濁物質を除く水分が中空糸膜14を透過して中空糸膜内側の中間部(ルーメン)へ流れ込む。この処理水(浄水)は、ルーメン内を流れて処理水の流出出口17,18に至り、さらに、流出出口17,18に連結された処理水管路P3を通って次工程へと導かれる。なお、処理水の流量は、処理水管路P3に設けられた流量制御弁4の開度制御により適宜調整される。
このブロー逆洗運転は、通水運転の継続により中空糸膜14の表面や繊維層内に付着して残った排水中の懸濁物質(以下、「汚れ成分」と呼ぶ)を除去するための運転である。この場合、循環ポンプ5は停止され、比較的圧力の低い圧縮空気(たとえば0.98MPa程度)を排水供給管路P1及び処理水管路P3から濾過モジュール10内へ供給するのが好ましい。
なお、排水供給管路P1及び処理水管路P3においては、図示省略の開閉弁等により圧縮空気が循環槽3側及び処理水供給側へ流出しないようにしておく。
なお、シェル11内に供給された圧縮空気は、残留排水を押し出し流出する過程において、中空糸膜14をゆらすことにより表面から汚れ成分を掻き取るように除去して流出させる機能も有している。
こうして繊維層内の汚れ成分はルーメン側からシェル側へ押し出され、また、表面に付着している汚れ成分は浮き上がるようにして剥離するので、シェル内を流れる残留排水の流れによって容易に除去することができる。
フラッシュ逆洗運転では、ブロー逆洗に続きシェル11に排水を供給して水張りをする。この状態で、上述したブロー逆洗運転時よりも高圧な圧縮空気、たとえば0.59MPa程度の圧縮空気をルーメン内に供給して加圧した後、大気開放して中空糸膜14の膜内部及び膜面を洗浄する。
このような圧縮空気を用いた逆圧洗浄(加圧フラッシュ)を行った後には、排水供給管路P1に圧縮空気(たとえば0.59MPa程度)を供給しながら循環ポンプ5を運転して排水(原水)を循環させ、循環排水及び循環排水中の圧縮空気(気泡)により汚れ成分の付着物を振動で剥離させる。このような循環排水の水流及び圧縮空気の気泡よりなる二相流で中空糸膜14の洗浄を行う二相流洗浄を実施した後、最後に圧縮空気の供給を停止して循環排水のみで洗い流す単相流洗浄を実施する。
このようなフラッシュ逆洗運転を行うと、加圧フラッシュによりルーメン内の処理水は圧縮空気に押し出されてシェル側へ流出し、その際、中空糸膜14の表面及び繊維層に付着している汚れ成分が押し出されるようにして除去される。この汚れ成分は、圧縮空気及び処理水と共に循環ポンプ5の運転でシェル内に供給される排水と合流し、中空糸膜14の外表面側を流れる気液の二相流と共に流れる。このため、中空糸膜14に付着している汚れ成分はエアバブリングによっても除去され、排水戻り管路P2を通って循環槽3へ回収される。
なお、このようなフラッシュ洗浄運転が終了した後には、通水運転に戻る。
中空糸膜水処理装置の運転を開始すると、最初に第1回目の通水運転ST1が開始され、所定時間(たとえば15分)継続される。この後、通水運転ST1を停止して第1回目のブロー逆洗運転SB1を開始し、所定の操作を行った後終了する。
この結果、第1回目の通水・逆洗運転サイクルC1が完了する。
すなわち、ブロー逆洗運転を中心とした逆洗を実施し、フラッシュ逆洗運転の頻度を下げるという逆洗運転方法を採用することにより、高濃度の懸濁物質を含む排水を処理した中空糸膜14の汚れ成分を確実に除去し、しかも耐久性を低下させることもない。
上述した構成の中空糸膜水処理装置及び中空糸膜の逆洗方法により、下記の条件で運転試験を実施した。
1.排水(原水)SS濃度:2000mg/lit.
2.循環槽SS濃度 :7000〜10000mg/lit.
3.排水SS濃度 :10000〜15000mg/lit.
この結果、フラッシュ逆洗運転の頻度をブロー逆洗運転の1/6(すなわち、図1におけるn=6)として、連続運転に伴う膜間差圧上昇がないこと、そして、フラッシュ逆洗の繰り返しによる膜表面の細孔の閉塞に伴う処理水量の低下または通水動力の増加を抑制できた。なお、フラッシュ逆洗のみを実施する従来例と比較して、約5倍の長期使用が可能であることを確認した。
また、フラッシュ逆洗運転の頻度は、排水SS濃度、懸濁物質の種類や性質等の各種条件により異なるが、一般的には概ね5〜20回のブロー逆洗運転に1回が好ましいことも確認できた。
3 循環槽
4 流量制御弁
5 循環ポンプ
6 制御弁
10 濾過モジュール
11 シェル
14 中空糸膜
P1 原水(排水)供給管路
P2 原水(排水)戻り管路
P3 処理水管路
P4 濃縮排水管路
Claims (4)
- 懸濁物質を含む原水を濾過モジュールのシェル内へ供給し、該シェル内に設置された中空糸膜を通水させて濾過処理を行う通水工程後に、前記中空糸膜の膜表面及び繊維層内の付着物を除去する中空糸膜の逆洗方法であって、
前記濾過モジュールのシェル側に残った濃縮水をシェル外へ略全量排出するブロー逆洗工程を設け、該ブロー逆洗工程が、前記濾過モジュールのシェル側及びルーメン側の両方に空気の供給を受けることにより行われることを特徴とする中空糸膜の逆洗方法。 - 通水工程及び前記ブロー逆洗工程を所定回数繰り返した後にフラッシュ逆洗工程を1回行うことを特徴とする請求項1に記載の中空糸膜の逆洗方法。
- 懸濁物質を含む原水が、シェル内部に設置された中空糸膜を通水することにより濾過処理される濾過モジュールを具備してなる中空糸膜水処理装置において、
前記濾過モジュールのシェル側に残った濃縮水をシェル外へ略全量排水するブロー逆洗排水経路を設け、該ブロー逆洗排水経路が、前記濾過モジュールのシェル側及びルーメン側の両方に空気の供給を受けることにより前記濃縮水を排水するものであることを特徴とする中空糸膜水処理装置。 - 前記ブロー逆洗排水経路が、濃縮排水管路に連結されていることを特徴とする請求項3記載の中空糸膜水処理装置。
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