JP3521778B2 - 膜脱気装置の運転方法 - Google Patents

膜脱気装置の運転方法

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は膜脱気装置の運転方
法に係り、特に、装置の運転停止中における中空糸膜内
の凝縮水の発生を防止し、通水脱気工程再開時の装置の
立ち上りを速め、効率的な脱気処理を行う方法に関す
る。 【0002】 【従来の技術】食品、医薬・製薬用水の脱酸素水の製
造、ボイラー給水用の脱酸素水の製造、ビル・マンショ
ン用上水の赤水防止、電子産業向け超純水の脱酸素処
理、電力向けコンデンセートの脱酸素及び脱炭酸処理、
一般水処理、純水の脱炭酸処理など、幅広い分野におい
て、水中の溶存酸素(DO)や炭酸ガスの除去が必要と
されており、このための脱気手段として、近年、装置の
小型化、処理コストの低減等の利点から、外圧型中空糸
膜脱気装置が用いられるようになってきている。 【0003】外圧型中空糸膜脱気装置は、一般に、中空
糸膜をケーシング内に装填し、脱気処理される原水を中
空糸膜の外側に流し、中空糸膜の内部を減圧して、原水
中から中空糸膜の微小ポアを通過して中空糸膜内に抽気
される酸素、炭酸ガス、水蒸気等の気体を除去し、処理
水(脱気した水)を取り出す構成とされている。 【0004】以下に、図1を参照して外圧型中空糸膜脱
気装置における脱気処理方法を説明する。 【0005】通水脱気工程においては、弁V,V
開、給水ポンプPを作動させて、原水を原水タンク1
から膜脱気装置2に給水し、脱気処理水を処理水タンク
3に受ける。この膜脱気装置2は、弁Vを開としてス
イープガスとしてNガスを中空糸膜内に流すと共に、
水封式の真空ポンプPを起動させて中空糸膜内を真空
状態に保つことにより、中空糸膜の外側を流れる原水中
の溶存気体を抽気するものである。なお、図1中、V
は逆止弁、4は封水タンクである。また、Vは、装置
の運転開始時において、十分に脱気が行われていない処
理水を採水せずに、排水として排出するための排水弁で
ある。 【0006】特開平8−206407号公報において
は、このような外圧型中空糸膜脱気装置において、通水
脱気工程中に原水側から中空糸膜の内側に水が漏出し、
中空糸膜内に水滴が付着して脱気効率を低下させるとい
う問題を解決するために、中空糸膜内の滞留水を除去す
るための給気装置を設けることが記載されている。この
特開平8−206407号公報に記載される膜脱気装置
では、間欠的に中空糸膜内に給気を行うことで脈動を与
え、中空糸膜内の滞留水に給気圧力の衝撃を反復して加
えることでこの滞留水を効率的に除去する。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】このような外圧型中空
糸膜脱気装置は常時運転が継続されるものではなく、処
理水タンク3が満水状態の場合には、給水ポンプP
作動は停止し、脱気処理を停止する。また、夜間や週末
においても、運転は停止される。 【0008】しかし、このような運転停止後の運転再開
時において、脱気効率が悪く、十分な脱気処理水を得る
までの装置立ち上りに長時間を要するという問題があっ
た。 【0009】例えば、初期の運転では運転開始後数分で
DO=10μg/L以下の低DO濃度の処理水が得られ
る膜脱気装置であっても、長時間運転を停止して(例え
ば3時間以上停止)から起動させる運転方法を数回繰り
返すと、運転再開後、処理水中のDOの低下速度が非常
に遅い場合があり、通水再開時間40分経過しても処理
水のDOは20μg/L以上であり、DO=10μg/
L以下とするのに2時間も要する場合がある。 【0010】本発明は上記従来の問題点を解決し、外圧
型中空糸膜脱気装置の運転停止後、運転再開時の装置の
立ち上りを速め、効率的な脱気処理を行うことができる
膜脱気装置の運転方法を提供することを目的とする。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明の膜脱気装置の運
転方法は、中空糸膜内部が、該中空糸膜に接続された真
空ポンプにより減圧される外圧型中空糸膜脱気装置の運
転方法において、通水脱気工程を停止した後に該中空糸
膜内部に不活性ガスを供給する空解消工と、通水脱
気工程の再開前に該中空糸膜内に不活性ガスを供給して
前記真空ポンプで吸引する凝縮水除去工程とを設けたこ
とを特徴とする。 【0012】本発明者らは、外圧型中空糸膜脱気装置の
運転停止後、運転再開時の脱気効率の低下の問題につい
て鋭意検討した結果、この原因は、運転停止中に中空糸
膜内に凝縮水が発生し、この凝縮水が中空糸膜内に存在
することで、脱気に関与する膜面積が低減し、中空糸膜
が脱気に有効に利用されなくなることにあることを知見
した。 【0013】即ち、従来においては、運転停止に当って
は、単に給水ポンプP及び真空ポンプPを停止する
のみであるため、図2(b)に示す如く、中空糸膜10
の内側は真空状態であり、中空糸膜10の外側の水に押
圧され中空糸膜10が内側へ膨出した状態となる。そし
て、この膨出部10Aにおいては、液相Lから中空糸膜
10内側へ水が浸出して凝縮水が溜まり易く、この凝縮
水が運転再開時の脱気を阻害する。運転を継続し、中空
糸膜内を真空ポンプで真空にすると共に、或いは更にス
イープガスを供給することにより、この凝縮水が押し出
されると共に、吸引除去され、脱気効率が回復してくる
が、この凝縮水の押し出しによる脱気効率の回復には、
長期間を要することとなる。 【0014】本発明では、運転停止に当って、中空糸膜
内に不活性ガスを供給して真空を解除し、その後装置を
完全停止するため、図2(a)に示す如く、中空糸膜1
0は正常な形状を維持することができ、凝縮水が溜まり
難い。また、運転停止期間中に、中空糸膜10内の不活
性ガスが液相L側へ移動して飽和溶存し、運転再開時に
は、この液相L側に移動した不活性ガスが再び中空糸膜
を透過して真空ポンプで吸気されることで膜のガス移動
量が増える。このため、運転停止中に中空糸膜内に凝縮
水が発生した場合でも、運転再開時に多量のガスが移動
することで、凝縮水を容易に除去することができるよう
になる。 【0015】更に、このように、運転停止中に中空糸膜
内を不活性ガス雰囲気とすることで、好気性菌の発生を
抑制するという効果も得られる。 【0016】 【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 【0017】図1は本発明の実施の形態を示す外圧型中
空糸膜脱気装置の系統図である。なお、図1では、不活
性ガスとしてNガスを用いる場合を例示するが、N
ガス以外の不活性ガス、例えば炭酸ガス、Heガス、N
eガス等を用いても良い。 【0018】この外圧型中空糸膜脱気装置において、通
水脱気工程においては、弁V,V開、弁V閉とし
て、原水タンク1の原水を給水ポンプPで膜脱気装置
2に供給し、真空ポンプPによる吸引で脱気処理し、
脱気処理水を処理水タンク3に受ける。なお、スィープ
ガスとしてNガスを流す場合には、弁Vを開とし
て、Nガスを供給する。 【0019】一般に、この通水脱気工程における中空糸
膜内の真空度は30〜100Torrとされる。 【0020】通水脱気工程を終了し、装置の運転を停止
するに当っては、給水ポンプPを停止し、弁V,V
を閉とすると共に、弁V開でNガスを中空糸膜内
に供給して、中空糸膜内の真空を解消する。この際、中
空糸膜内の真空が解消されれば良く、真空ポンプP
作動していても停止していても良い。真空ポンプP
停止した場合には、Nガスの供給は、最低、中空糸膜
内の気相側容積分でよく、Nガス供給量が少なくて足
りるという利点がある。 【0021】所定時間Nガスを供給して中空糸膜内の
真空を解除した後は、すべての弁を閉とし、ポンプ
,Pを停止して装置の運転を停止する。 【0022】これにより、前述の如く、中空糸膜の形状
が適正に維持され、運転停止期間中に中空糸膜内に凝縮
水が発生することが防止される。 【0023】運転停止後の運転再開に当っては、ポンプ
,Pを作動させて原水を膜脱気装置2に供給して
脱気を行うが、この運転再開初期に当っては、十分に脱
気が行われていない処理水が排出されるため、弁V
閉,弁V開として、このような水質の劣る処理水を
処理水タンク3に採水することなく、系外へ排出する。
そして、膜脱気装置2の脱気効率が十分に回復し、良好
な水質の処理水が得られるようになった後、弁V閉,
弁V開として処理水の採水を再開する。 【0024】本発明では、前述の如く、運転停止期間中
の中空糸膜内の凝縮水の発生が防止され、また、凝縮水
の発生があった場合でも、運転再開に当り、この凝縮水
が円滑に中空糸膜外へ排出されるため、装置の立ち上げ
時に、処理水を排水する期間を従来に比べて大幅に短縮
することができ、早期に処理水の採水を再開することが
できる。 【0025】なお、この運転の再開に当っては、原水の
通水を行う前に、ポンプP停止、ポンプP作動、弁
,V,V閉、弁V開として、Nガスを中空
糸膜内に供給して真空ポンプPで吸引することによ
り、中空糸膜内の凝縮水を押し出して除去した後、原水
の通水を再開するため、より一層装置の立ち上りを速く
することができる。 【0026】 【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。なお、実施例及び比較例におい
て、DOの測定にはオービスフェア・ラボラトリーズ・
インコーポレイテッド社製DO計「MOCA3600」
を用いた。 【0027】実施例1〜4、比較例1図1に示す外圧型
中空糸膜脱気装置により、本発明の運転方法に従って、
脱気処理を行った。 【0028】なお、用いた膜脱気装置及び運転条件は次
の通りである。 使用膜 :セルガート(株)製 リキ・セル膜,直
径10インチ 使用本数 :3本直列 通水温度 :20℃ スィープガス:99.995%N 到達真空度 :60Torr 通水量 :25m/hr 【0029】即ち、通水脱気工程終了後、Nガスを3
0NL/minで1分間供給し、中空糸膜内の真空状態
を解消した後14時間運転を停止した。その後、凝縮水
除去工程を表1に示す通り実施例1〜3及び比較例1
変化させて、通水脱気処理を再開した。 【0030】その結果、処理水DOは、表2に示す通り
通水再開後、数分以内に10ppb以下で安定し、採水
を再開することができたが、特に凝縮水除去工程を行っ
た実施例1〜3ではDOが早期に低減した。 【0031】なお、表1において、○はバルブの開又は
ポンプの作動を示し、×はバルブの閉又はポンプの停止
を示す。 【0032】比較例3比較例1において、通水脱気
工程終了後、Nガスの供給を行わず、中空糸膜内の真
空を保ったまま14時間運転を停止した。その後、凝縮
水除去工程を表1に示す通り、比較例で変化させ
て、通水脱気処理を再開したところ、表2の通り、比較
例1では通水再開後40秒後に処理水のDOは最高18
0ppbに達し、20ppbを下回るまでに40分を要
した。さらに、処理水のDOが10ppbを下回るのに
100分を要し、長い立ち上げ運転を必要とした。同様
に、比較例2では処理水のDOが20ppbを下回るま
でに15分を要し、10ppbを下回るのに40分を要
した。 【0033】 【表1】【0034】 【表2】 【0035】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の膜脱気装置
の運転方法によれば、外圧型中空糸膜脱気装置の運転停
止中の中空糸膜内の凝縮水の発生を防止することがで
き、また、中空糸膜内に凝縮水が発生した場合であって
も、運転再開時においては、これを効率的に除去するこ
とができるため、運転再開後の装置の立ち上りを速めて
効率的な脱気処理を行える。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の膜脱気装置の運転方法の実施の形態を
示す外圧型中空糸膜脱気装置の系統図である。 【図2】運転停止中の中空糸膜の状態を示す模式的な断
面図であり、図2(a)は本発明方法の場合を示し、図
2(b)は従来法の場合を示す。 【符号の説明】 1 原水タンク 2 膜脱気装置 3 処理水タンク 4 封水タンク 10 中空糸膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 重明 東京都新宿区西新宿三丁目4番7号 栗 田工業株式会社 (56)参考文献 特開 平6−142464(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 19/00 - 19/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 中空糸膜内部が、該中空糸膜に接続され
    た真空ポンプにより減圧される外圧型中空糸膜脱気装置
    の運転方法において、 通水脱気工程を停止した後に該中空糸膜内部に不活性ガ
    スを供給する空解消工と、通水脱気工程の再開前に
    該中空糸膜内に不活性ガスを供給して前記真空ポンプで
    吸引する凝縮水除去工程とを設けたことを特徴とする膜
    脱気装置の運転方法。
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