JP2011189287A - 浄水膜ろ過監視制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水中の濁質分を分離除去する浄水膜ろ過監視制御システムにおいて、原水が供給される供給水槽1と、供給水槽に凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、供給水槽に活性炭を注入する活性炭注入装置8と、供給水槽の下流側に配置された,前処理水をろ過する膜モジュール11と、膜モジュールの下流側に配置された処理水槽と、膜モジュールに温水を供給する温水供給装置14と、原水の吸光度を計測する吸光度計5と、供給水槽から膜モジュールに供給される原水の電流を計測する電流計測計9と、流動計測計,凝集剤注入装置に電気的に接続され、電流計測計で計測されるオンラインの流動電流値を指標として、凝集剤注入装置からの凝集剤注入率を制御する制御部19を具備したことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(1)温水洗浄の導入(特許文献1)
物理洗浄(30分から1時間に1回)と薬品洗浄(半年〜1年に1回)の間に温水を用いて洗浄する工程(1日に1回)を用いることによって、極力薬品洗浄する期間を延長化する。膜細孔などに目詰まりしたファウリング物質は、温水での洗浄によりある程度剥離することが知られている。なお、膜ろ過処理水をヒートポンプによって25℃〜60℃まで加熱して温水を生成する。
微小で粘着性の高い懸濁物質を膜処理の前段である程度の大きさ(マイクロフロック)にしてから膜処理を実施する方法が知られている。この方法は、膜の細孔に目詰まりしにくい大きさまでフロックを成長させることで、物理洗浄で剥離しやすくすることを目的としている。
物理洗浄で剥離しない成分である有機物の低減を目的として粉末の活性炭注入を行う。ただし、この場合は、活性炭そのものが膜のファウリング成分になる可能性もあるため、上記(2)の凝集剤注入との併用が必須である。
図中の符番1は、原水が供給される供給水槽を示す。この供給水槽1に原水を供給する配管2aには、原水ポンプ3,ストレーナ4及び原水吸光度計5が介装されている。ここで、ストレーナ4は原水中の夾雑物を除去する機能を有し、原水吸光度計5は原水の吸光度を連続的に測定する機能を有する。供給水槽1には、pH調整剤注入設備6,凝集剤注入設備7及び活性炭注入設備8が接続され、pH調整剤,凝集剤及び活性炭が夫々注入できるようになっている。
(ろ過時)
原水は原水ポンプ3により供給水槽1に導かれる。供給水槽1に導かれる途中の配管2aではストレーナ4により原水中の夾雑物が取り除かれるとともに、原水吸光度計5により原水の吸光度が測定される。供給水槽1には、凝集剤注入設備7より凝集剤が注入され、活性炭注入設備8より活性炭が注入される。原水は、前処理ポンプ10により膜モジュール11へ導入され、膜モジュール11を透過した処理水は処理水槽12へ流入される。供給水槽1の下流側の配管2bでは流動電流計9により原水の流動電流値が測定され、処理水槽12の下流側の配管2eでは処理水吸光度計18により処理水の吸光度が連続的に測定される。
原水を連続して通水することによって、膜モジュール11の膜面に原水中のファウリング物質が堆積してろ過抵抗が増加し、膜差圧が高くなる。従って、膜差圧が所定の値を示した時点で、膜の2次側からろ過された処理水を供給する逆圧水洗浄をしたり、あるいはコンプレッサ13による圧縮空気を原水側から送る。更には、低頻度で膜の2次側から処理水を加温した温水を給湯装置14により供給する。給湯装置14からの温水は、例えば40〜80℃とする。
(実施例1)
図1を参照する。本実施例1は、電流計測計9で計測されるオンラインの流動電流値を指標として、膜モジュール11の上流側に配置された凝集剤注入装置7からの凝集剤注入率を常時変更しながら運転することを特徴としている。
図1を参照する。本実施例2は、膜モジュール11の前段で、凝集剤注入設備7より凝集剤を供給水槽1に供給するとともに、活性炭注入設備8より活性炭を供給水槽1に供給する例を示す。本実施例では、流動電流計9で計測されるオンラインの流動電流値を指標として、凝集剤注入設備7からの凝集剤注入率を常時変更しながら運転するとともに、原水吸光度計5の吸光度に基づいて活性炭注入率を制御している。即ち、凝集剤の注入だけではフロックしにくい、微小な有機物を活性炭により吸着させた後に凝集剤を添加することでマイクロフロック化し、物理洗浄で剥離できる大きさのファウリング成分に変化させている。
活性炭注入率=a×原水吸光度+b
ここで、符号a,bはパラメータであり、膜ろ過処理後の処理水吸光度計18による指示値および過去に実施した実験結果に基づいて調整することが可能である。
実施例2によれば、凝集剤及び活性炭の供給水槽1への供給により、供給実施例1と比べ膜差圧上昇をいっそう抑制できる。
前処理を実施しない場合(凝集剤も活性炭も注入しない場合)、物理洗浄によるファウリング成分の剥離率が高まる効果がある一方で、物理洗浄するまでの膜差圧上昇が大きくなることが懸念される。物理洗浄するまでの膜差圧上昇が大きいことは、ポンプ動力が増大することにもなるため、これらを考慮した上で薬品注入率を決定することが望ましい。
まず、前記予測値ΔP[Pa]は、下記[式1]により表される。ここで、[式1]の1項目中のRrは下記[式2]により表され、[式1]の2項目中のRirは下記[式3]により表される。
式中のパラメータα,β,K,n,yは、過去の運転実績データがある場合には、例えば最小二乗法により同定することができる。また、膜ろ過設備導入など運転実績データがない場合には、例えば図5(A),(B)に示す実験結果などにより決定することができる。ここで、図5(A)は、上記式(4)によるパラメータnが2のときのファウリング物質の堆積量と膜差圧との関係を示す特性図を示す。図5(B)は、時間と膜差圧との関係を示す特性図を示す。例えば、図5(B)中の傾きαはろ過抵抗を、傾きβは傾きαをマクロ的に見たもので、所定の原水のろ過圧力、ろ過量、ろ過差圧等を試験した定圧ろ過試験結果から得られる。
Pr(n)=(1−k1)Rr(n−1) …(6)
但し、k1は累積濁質量除去率を表し、0.0≦k1≦1.0である。この除去率k1は、以下の式(7),(8)で表される。
k1=exp(−h1/Qb)(但し、flag=1) …(7)
k1=0(但し、flag=0) …(8)
なお、flag(判定フラグ)が「1」とは物理洗浄中を示し、flagが「0」とは洗浄していないときを示す。また、式(7)中の符号Qbは物理洗浄流量[m3/h]、h1は調整パラメータを示す。図6は、h1=0.001時の逆洗流量と累積濁質除去率を示す特性図である。図6より、逆洗流量がある値(約2m3/h)以上になると、累積濁質除去率が1となることがわかる。
上記のように、式(2)〜(5)によりRr,Rirを求め、これらの値を式(1)に導入して膜差圧上昇の予測値ΔPを求める。
Claims (3)
- 水中の濁質分を分離除去する浄水膜ろ過監視制御システムにおいて、
原水が供給される供給水槽と、
この供給水槽に凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、
前記供給水槽に活性炭を注入する活性炭注入装置と、
前記供給水槽の下流側に配置された,前処理水をろ過する膜モジュールと、
この膜モジュールの下流側に配置された処理水槽と、
前記膜モジュールに温水を供給する温水供給装置と、
前記供給水槽に供給される原水の吸光度を計測する吸光度計と、
前記供給水槽から膜モジュールに供給される原水の電流を計測する電流計測計と、
前記流動計測計,凝集剤注入装置に夫々電気的に接続され,前記電流計測計で計測されるオンラインの流動電流値を指標として、凝集剤注入装置からの凝集剤注入率を制御する制御部とを具備したことを特徴とする浄水膜ろ過監視制御システム。 - 流動電流値の指標に加え、所定のタイミングで温水洗浄を実施することで得られる膜ファウリング成分の除去率を指標として凝集剤注入率を制御することを特徴とする請求項1記載の浄水膜ろ過監視制御システム。
- 前記供給水槽にpH調整剤を注入するpH調整剤注入設備を備えていることを特徴とする請求項1もしくは2記載の浄水膜ろ過監視制御システム。
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