JP3554296B2

JP3554296B2 - Filtration device using filtration separation membrane cartridge

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Publication number: JP3554296B2
Application number: JP2001217713A
Authority: JP
Inventors: 卓治小柳
Original assignee: 株式会社エステム
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: JP2003024752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば活性汚泥水槽から汚泥成分を除去して水を浄化するための水処理装置に浸漬し、汚水成分をろ過分離して処理水を抽出するために使用されるろ過分離膜カートリッジを用いたろ過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、汚水を効率的に処理するために活性汚泥を用いて、水を浄化する方法が広く実施されており、該活性汚泥を分離するためにろ過膜カートリッジを用いてろ過分離する方法が普及している。処理水質が汚泥の沈降性に影響されないので、維持管理が簡単になる等の大きなメリットがある。
【０００３】
このような活性汚泥を固液分離する装置に使用するろ過膜カートリッジについて、本出願人は、平板状のろ過分離膜カートリッジとして、特願2001-36292号において「水を浄化するための水処理槽に浸漬して使用され、非浄水成分を平膜単体でろ過分離して、透過水を抽出するためのろ過分離平膜カートリッジであって、前記平膜単体は、連続した微細気孔を有するＦＲＰ製の樹脂膜で構成されて、対向配置された二枚の平膜単体は、その間に、吸水ろ過時に該平膜単体の凹変形を防止する凹変形防止部材を介装させて、その周縁部が水密に保持された状態で一体化され、二枚の前記平膜単体の間の空間が透過水の通路を構成して、該通路に通じる排水口を備えていることを特徴とするろ過分離平膜カートリッジ。」の出願を行った。また、円筒状のろ過分離膜カートリッジとして、特願2001-113712 号において、「連続した微細気孔を有するＦＲＰ製の樹脂膜で構成された円筒状のカートリッジ本体の両端開口が、キャップにより水密保持して閉塞され、ユニット枠内に一本ずつ独立し、しかも縦配置して使用されることを特徴とするろ過分離円筒カートリッジ」の出願を行った。上記の各ろ過分離膜カートリッジは、後述するＦＲＰ製の樹脂をカートリッジ本体としたろ過分離膜カートリッジである。
【０００４】
カートリッジ本体が平膜構造のろ過分離膜カートリッジの構成及びろ過分離装置について、図１１ないし図１３を用いて説明する。図１１に示されるとおり、従来構成のろ過分離平膜カートリッジＫ' は、非浄水成分をろ過分離するＦＲＰ製の樹脂膜で成形されていて、所定間隔をおいて対向配置される二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂からなるカートリッジ本体Ａと、その上部に設けたパイプ挿入部１’に、接着剤を使用して水密を保持して取付けられた管路連結パイプＣ' と、上記二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂の間の透過水路４に介装されて、それらが、吸水ろ過時に凹変形するのを防止するために用いられる凹変形防止部材８' と、平膜カートリッジＫ' 内部を水密に保つための水密材９' とで構成されている。本発明に係るＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂は、硬化材を加えた液状のラジカル重合型熱硬化性樹脂と水とを混合したもの、即ち水相に樹脂粒子が分散したＯ／Ｗ型熱硬化性樹脂分散体を、強化材であるガラスチョップストランドマットと不織布の存在下、常温又は加熱下に硬化、乾燥して水を除去して得られる微細な連続気孔を有する樹脂製のろ過膜である。従って、ＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂は、透過方向の厚み及び強度と、ろ過するための均質な気孔とを有しており、膜形状を自身で保持できるので、対向配置された二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂の空間全てを透過水路４にすることができ、処理水の透過流量を充分に確保して、ろ過効率を高めることができるものである。
【０００５】
また、図１３に示されるとおり、従来構成のろ過装置においては、多数の平膜カートリッジＫ' は、まとめてユニット枠に縦積載して収容され、所定の方法で管路３１と連結され、水処理槽に浸漬されている。管路３１には、ろ過吸引ポンプＰが接続されており、それを用いて管路３１の管内を減圧し、各平膜カートリッジＫ' のカートリッジ本体Ａ内部に負圧をかけることにより、カートリッジ本体Ａ外部の汚水を吸引ろ過して、その内部に処理水を抽出し、管路３１を経由して水処理槽から処理水を排出させる装置が使用されていた。
【０００６】
このような膜分離ろ過装置においては、膜のろ過性能を維持し続けるために、平膜カートリッジの洗浄作業が不可欠なメンテナンスである。そのために、前記カートリッジ本体Ａの外部の付着物を物理的に掻落す作業と共に、前記ポンプＰを用いて処理水吸引時と逆方向の圧力をかけて、次亜塩素酸水をカートリッジ本体Ａ内部に給水してＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂を洗浄する「逆洗」という方法を用いることが一般的である（以下の説明において、この洗浄作業のことを「逆洗」と記す）。
【０００７】
上記の逆洗作業は、平膜カートリッジＫ’を積載したユニット枠を、水処理槽中から大気中に持ち上げる作業を省くために、通常、ユニット枠を水処理槽に浸漬した状態で行われる。吸引ろ過状態から逆洗状態への切替えは、ポンプＰの出力を減圧（負圧）から加圧（正圧）に切替えて、次亜塩素酸水を、管路３１を経由して、前記カートリッジ本体Ａの前記透過水路４中に流入させることによって行われ、ＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂は、次亜塩素酸水の正圧力によって、その薬液が、カートリッジ本体Ａの外部に透過することによって洗浄される。ところで、切替える直前まで吸引ろ過していた透過水路４中は、ろ過済みの残処理水が充満したままの状態である。従って、より良い洗浄効果を得るためには、透過水路４の全ての残処理水を、洗浄用の濃度を有する次亜塩素酸水に完全に置換しなければならず、そのためには、まず、透過水路４に滞留する残処理水を、カートリッジ本体Ａの外部に排出しなければならないので、次亜塩素酸水を注入するポンプＰの加圧出力を大きくする必要があり、また、逆洗の作業時間が長くなった。
【０００８】
そして、ポンプＰの加圧出力を大きくすると、二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂が外側に凸変形して、平膜カートリッジＫ’の耐久性や水密の信頼性を損う恐れがあるという問題があった。また、逆洗の作業時間を極力短縮して、速やかに作業を終えるためには、ポンプＰの加圧力を増すと共に、次亜塩素酸水の濃度が大きくなり、薬液の消費量が多くなるという問題も有していた。
【０００９】
また、従来構成のろ過膜分離装置においては、カートリッジ本体Ａの内部に抽出される処理水が、水処理槽から排出される管路３１は一系統であった。即ち、従来構成の平膜カートリッジＫ’においては、第１パイプ挿入部１と、そこに取付けられた管路連結パイプＣ’とは、一組のみが設けられているにすぎず、該管路連結パイプＣ’に連結する管路３１も、それに対応して一系統のみが設置されていた。従って、管路連結パイプＣ’と、それに係る管路３１周辺に、吸引ろ過に係る不測の問題が起こった時には、ろ過装置全体の稼動を停止して対処しなければならないという問題があった。更には、初めて平膜カートリッジＫ’を使用し、各平膜カートリッジＫ’をユニット枠に積載して水処理槽中に浸漬する時に、透過水路４内に残存する空気が浮力として作用し、その浸漬に時間を要するという問題をも有していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ろ過分離膜カートリッジにおいて、その膜体の洗浄を効率よく行える、信頼性の高い膜カートリッジを用いたろ過装置の提供を課題としている。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【課題を解決するための手段】
また、請求項１の発明は、連続した微細気孔を有するＦＲＰ製の樹脂膜で構成されたカートリッジ本体には、処理水の吸引を主機能とする第１パイプが、前記カートリッジ本体の内部空間である処理水の透過水路の上部に開口が配置された状態で挿入されていると共に、逆洗液の供給と残処理水の吸引とを主機能とする第２パイプが、前記透過水路の底部に開口が配置された状態で挿入された構成のろ過分離膜カートリッジを用いたろ過装置であって、前記第１パイプは、分岐管路とバルブを介してろ過吸引ポンプと大気中とに切替可能に接続されていると共に、前記第２パイプは、分岐管路とバルブを介して前記ろ過吸引ポンプと前記逆洗液槽とに切替可能に接続され、ろ過処理時には、前記ろ過吸引ポンプによりカートリッジ本体内の処理水を吸引すると共に、逆洗時には、前記第１パイプを大気中に連通させた状態で、前記第２パイプを介して前記透過水路内に前記逆洗液槽内の逆洗液を連続供給することを特徴としている。
【００１８】
請求項１の発明によれば、平膜カートリッジの逆洗作業においては、第１パイプと接続する分岐管路とバルブを介して、カートリッジ本体内部を大気と連通させ、第２パイプと接続する分岐管路とバルブを介して、カートリッジ本体の内部に吸引ポンプの負圧を及ぼすことによって、残処理水のほぼ全てを、カートリッジ本体の内部から排出することができる。それから、第２パイプと接続する分岐管路のバルブを切替えて、カートリッジ本体の内部に所定の加水圧力を有する逆洗液を供給し、透過水路の体積とほぼ等しい水量の所定濃度の逆洗液に置換した後に、第１パイプと接続する分岐管路のバルブを全て閉じて、カートリッジ本体の内部を水密にして逆洗液をカートリッジ本体の外部の汚水中に透過させ、洗浄することができるようになる。即ち、透過水路中を、ほぼ完全に逆洗液に置換できるので、それが透過水路中に均一に行渡り、少ない加圧力でも、充分かつ速やかに、逆洗操作ができるようになる。従って、カートリッジ本体が、ポンプの加圧力によって、凸変形するのを防止することができて、ろ過分離膜カートリッジの信頼性を高めることができる。必要最少の逆洗液量で洗浄できるので、逆洗液の管理が行い易くなる。
【００１９】
また、第１及び第２の各パイプと接続する各分岐管路と各バルブを介して、カートリッジ本体の内部に、吸引ポンプの負圧を及ぼして、その内部の処理液を吸引できるので、ろ過処理水量を多くしてろ過の効率を高めたり、或いは、第２パイプに連結された管路を、非常時の予備吸引用として使用し、ろ過装置の信頼性を高めることができる。更には、初めてろ過分離膜カートリッジを積載したユニット枠を水処理槽内に浸漬する時には、第１パイプと接続する分岐管路とバルブを介して、カートリッジ本体内部を大気と連通させ、第２パイプと接続する分岐管路とバルブを介して、カートリッジ本体内部に吸引ポンプの正圧を用いて給水することによって、カートリッジ内の空気が水と置換されて、その比重が大きくなるため、設置時における浮力が小さくなって、短時間内に設置可能になる。
【００２０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記逆洗液槽は、多数のＦＲＰ製カートリッジを浸漬させた汚水槽の水位面よりも上方に配置されて、そのヘッド圧により、カートリッジ本体内に逆洗液が供給可能になっていることを特徴としている。
【００２１】
請求項２の発明によれば、汚水槽に対して逆洗液槽内の逆洗液が所定のヘッド圧を有しているので、逆洗供給用のポンプを不用にすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下実施例を挙げて、本発明に係る平膜カートリッジＫの構成について詳細に説明する。本発明に係る平膜カートリッジＫは、従来構成の平膜カートリッジＫ’と異なり、管路連結パイプを２本有しているろ過分離膜カートリッジである。図１ないし図４に示されるとおり、平膜カートリッジＫは、縦長の長方形状をなして、従来構成同様に透過水路４を形成する前記二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂からなるカートリッジ本体Ａと、その上部に設けた第１及び第２の各パイプ挿入部１，２に、水密を保持して取付けられた第１及び第２の各分岐管路連結パイプＣ₁，Ｃ₂と、第２分岐管路連結パイプＣ₂との干渉を避けて上記二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂の間に介装された前記凹変形防止部材８と、二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂の外周縁の間に略方形に配置された前記水密材９とで構成されている。
【００２３】
また、第１及び第２の各パイプ挿入部１，２（図３参照）は、前記水密材９の上部の中程と隅部近傍との二ヵ所において切断され、第１及び第２の各分岐管路連結パイプＣ₁，Ｃ₂の外周の形状分が、カートリッジ本体Ａの上下方向に沿って切欠かれた部分に設けられている。
【００２４】
また、前記第１及び第２の各パイプ挿入部１，２に挿入された、第１及び第２の各分岐管路連結パイプＣ₁，Ｃ₂は、後述する第１及び第２の各分岐管路１１，１２に連結するためのパイプであって、カートリッジ本体Ａ内部に配置される部分が、短尺及び長尺なパイプである。言い換えると、第１及び第２の各分岐管路連結パイプＣ₁，Ｃ₂の下端の第１及び第２の各パイプ開口部５，６は、それぞれ、前記透過水路４の上部と、底部より僅かに上の個所とに、配置するように挿入されている。
【００２５】
凹変形防止部材８は、所定長の形状保持性を有する無数の糸状部材を不規則に絡み合せて部分接着させて、網状に成形した部材であり、各ＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂の内側面のほぼ全域に亘って、部分接着されている。また、一対のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂と、水密材９とは、接着剤を介して一体に接着されており、一対のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂と、水密材９とで形成される空間部が、透過水路４を構成しており、該透過水路４内に前記凹変形防止部材８が配置されている。
【００２６】
次に、本発明に係るろ過装置の構成について図５を用いて説明する。図５は、平膜カートリッジ及びろ過装置の使用状態を説明するための模式図であって、実際の平膜カートリッジの幅方向の位置関係を無視した図である。本発明に係るろ過装置は、従来構成のろ過装置と比較して、主に、管路の構成が異なっている。ユニット枠３３の上下面は、散気管（図示せず）から出る気泡が、各平膜カートリッジＫに回るように開口されており、ユニット枠３３の内側に設けたスリット（図示せず）に、複数枚の平膜カートリッジＫが挿入固定されている。そして、各々の平膜カートリッジＫの上部より突出する前記第１分岐管路連結パイプＣ₁の上端と、その上方に配置された第１分岐管路１１とが、チューブ３９を介して、各々所定の方法にて互いに連結されており、同様にして、前記第２分岐管路連結パイプＣ₂の上端と、その上方に配置された第２分岐管路１２とが、互いに連結されている。
【００２７】
第１分岐管路１１は、大気連通バルブ２１ａを介して、管路端部が大気中に連通している大気連通管部１１ａと、ろ過バルブ２１ｂを介して、前記ポンプＰが装着され、別水槽（図示せず）に連結するろ過管部１１ｂとに分岐している。大気連通バルブ２１ａ及びろ過バルブ２１ｂは、第１分岐管路１１を、大気連通管部１１ａ又はろ過管部１１ｂのいずれか一方のみに接続するように切替えるか、又は、両管部１１ａ，１１ｂを閉じるためのバルブである。
【００２８】
他方、第２分岐管路１２は、逆洗バルブ２２ｃを介して、水処理槽３５中の汚水の水位面１５よりも１ｍ程上方に配置された、次亜塩素酸水槽１４に連結する逆洗管部１２ｃと、ろ過バルブ２２ｄを介して、ろ過管部１１ｂと同様にポンプＰが装着されたろ過管部１２ｄとに分岐している。大気連通バルブ２１ａ及びろ過バルブ２２ｄは、第２分岐管路１２を、逆洗管部１２ｃ又はろ過管部１２ｄのいずれか一方にのみに接続するように切替えるか、又は、両管部１２ｃ，１２ｄを閉じるためのバルブである。また、ポンプＰは、ろ過管部１１ｂ及びろ過管部１２ｄにおいて共用されている。
【００２９】
上記構成のろ過装置においては、吸引ろ過処理時には、ろ過吸引ポンプＰを用いて第１及び第２の各分岐管路１１，１２の管内を減圧し、第１及び第２の各分岐管路連結パイプＣ₁，Ｃ₂を経由して各平膜カートリッジＫのカートリッジ本体Ａ内部に負圧をかけることにより、カートリッジ本体Ａ外部の汚水３４を吸引ろ過して、それぞれの管内に処理水を抽出し、水処理槽３５から処理水を排出させることが可能となる。また、同様に逆洗時には、前記次亜塩素酸水槽１４のヘッド圧を用いて、カートリッジ本体Ａ内部に加圧力を加え、次亜塩素酸水を注入することができる。各バルブの開閉を伴う詳細な上記ろ過装置の操作については、後述する。
【００３０】
次に、本発明に係る平膜カートリッジＫ及びろ過装置の下記「１．設置時」，「２．吸引ろ過時」，「３．逆洗準備時」及び「４．逆洗時」の各使用状態におけるろ過装置の操作方法について、図５ないし図１０を用いて詳細に説明する。逆洗の操作は、透過水路４中の残処理水１９を排水した（図７参照）後に、次亜塩素酸水１８を供給して（図８参照）、該次亜塩素酸水１８をカートリッジ本体Ａ外部に透過させて行われる（図９参照）。図６ないし図１０は、各使用時における平膜カートリッジＫとそれに接続する各管路に係る各水流路を模式的に示した図である。但し、カートリッジ本体Ａ及び各管路の内部の各水（気）流については、実線矢印で示し、汚水３４中の各水流は、破線矢印で示す。図９及び図１０については、カートリッジ本体Ａの内外部の境界部分における各水流の流出（入）個所を無視した図である。
【００３１】
〔１．設置時〕：
初めて平膜カートリッジＫを積載したユニット枠３３を、水処理槽３５内に浸漬する時には、予め、各平膜カートリッジＫの透過水路４中に水３７を給水した後に、水処理槽３５に浸漬すれば、平膜カートリッジＫの浮力によって、それらが汚水３４中を浮上するのを防止でき、ユニット枠３３の設置時間を短縮することができる。図６に示されるとおり、第１分岐管路１１においては、大気連通バルブ２１ａのみが開かれて、大気中に連通され、又、第２分岐管路１２においては、ろ過バルブ２２ｄのみが開かれている。そして、水３７をポンプＰの加圧力を用いて給水する。水３７は、第２分岐管路１２のろ過管部１２ｄから、第２分岐管路連結パイプＣ₂を経由して、透過水路４内を加圧し、透過水路４中の残存空気３８は、第１分岐管路連結パイプＣ₁を経由して、第１分岐管路１１の大気連通管部１１ａより排出される。カートリッジ本体Ａ内の残存空気３８が、水３７に置換されて、その比重が大きくなるため、設置時における浮力が小さくなって、短時間内に設置可能となる。
【００３２】
〔２．吸引ろ過時〕：
通常の吸引ろ過処理時には、第１分岐管路１１においては、ろ過バルブ２１ｂのみが開かれており、又、第２分岐管路１２においては、両バルブ２２ｃ，２２ｄが閉じられている。従ってポンプＰによる負圧力は、第１分岐管路１１のろ過管部１１ｂから、第１分岐管路連結パイプＣ₁を経由して、カートリッジ本体Ａ内に及び、従来構成の場合と同様に、カートリッジ本体Ａの内部が減圧されると、カートリッジ本体Ａの外部の汚水３４は吸引されて、汚成分は分離され、ろ過された処理水１６のみが、カートリッジ本体Ａの内部空間からなる透過水路４に至る（図３及び図５参照）。そして、処理水１６は、上記各管路１１ｂを経由して、水処理槽３５から排出される。
【００３３】
〔３．逆洗準備（残処理水排水）時〕：
逆洗時には、まず、透過水路４中に停滞する残処理水１９を、カートリッジ本体Ａの内部から排出する操作を行う。図７に示されるとおり、第１分岐管路１１においては、大気連通バルブ２１ａのみが開かれて、その管路端は大気１７中に連通されており、又、第２分岐管路１２においては、ろ過バルブ２２ｄのみが開かれている。従って、ポンプＰによる負圧力は、第２分岐管路１２のろ過管部１２ｄから、第２分岐管路連結パイプＣ₂を経由して、カートリッジ本体Ａの内部に及び、透過水路４中が減圧される。そうすると、該透過水路４中には、カートリッジ本体Ａ外部の汚水３４ではなく、第１分岐管路連結パイプＣ₁を経由して、第１分岐管路１１の大気連通管部１１ａに連通する大気１７が吸引される。即ち、透過水路４中の残処理水１９は、第１分岐管路連結パイプＣ₁を経由して、カートリッジ本体Ａ外部に排出され、大気圧を保持する大気１７に置換された状態となる。この時、ポンプＰの負圧力により、残処理水１９の排出水量に相当する体積分の大気１７が、透過水路４中に吸引されるのに従って、徐々に、大気１７より比重の大きい残処理水１９の水位は下がり、最終的には、透過水路４の底部に至る。平膜カートリッジＫにおいては、残処理水１９を排出するための第２分岐管路連結パイプＣ₂の第２パイプ開口部６が、透過水路４の底部に配置しているので、残処理水１９のほぼ全量を排出して、透過水路４全体の体積に相当する部分を、大気１７に置換することができる。
【００３４】
〔４-1．逆洗（次亜塩素酸水の供給）時〕：
残処理水１９を排水して、大気圧に保持された透過水路４中に、次亜塩素酸水槽１４中の次亜塩素酸水１８を、注入する操作について図５及び図８を用いて説明する。第１分岐管路１１においては、大気連通バルブ２１ａのみが開かれて、大気中に連通され、又、第２分岐管路１２においては、逆洗バルブ２２ｃのみが開かれている。従って、水処理槽３５の汚水の水位面１５よりも上方に配置されたヘッド圧により、所定の水圧力を有する次亜塩素酸水槽１４中の次亜塩素酸水１８は、第２分岐管路１２の逆洗管部１２ｃから、第２分岐管路連結パイプＣ₂を経由してカートリッジ本体Ａ内に供給され、その内部空間からなる透過水路４内を加圧する。このヘッド圧による加圧力は、大気圧よりも大きいので、透過水路４中の大気１７は、第１分岐管路連結パイプＣ₁を経由して、第１分岐管路１１の大気連通管部１１ａより排出され、透過水路４中の大気１７が、次亜塩素酸水１８に置換された状態となる。この時、第１分岐管路連結パイプＣ₁の第１パイプ開口部５は、透過水路４において上部に配置するように設けられているので、透過水路４の下部より徐々に水位が上昇する次亜塩素酸水１８に対して、それより上方に位置する大気１７の排出を、速やかに行うことができる。こうすることによって、予め、透過水路４の体積がわかっているので、平膜カートリッジＫの各透過水路４を満杯にするのに必要な次亜塩素酸水の液量が求められ、次亜塩素酸水槽１４中に保管されていた所定濃度の次亜塩素酸水を、確実で、しかも速やかに、カートリッジ本体Ａ内部に供給することができる。
【００３５】
〔４-2．逆洗（次亜塩素酸水透過）時〕：
次に、カートリッジ本体Ａ内部の前記次亜塩素酸水１８を、カートリッジ本体Ａ外部に透過させて、二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂を洗浄する操作を行う。図５及び図９に示されるとおり、第１分岐管路１１においては、両方のバルブ２１ａ，２１ｂが閉じられ、又、第２分岐管路１２においては、逆洗バルブ２２ｃのみが開かれ、透過水路４には、次亜塩素酸水１８が水密に保持されている。そして、ヘッド圧による所定の水圧力を有する次亜塩素酸水槽１４中の次亜塩素酸水１８は、その供給時と同様に、透過水路４の空間内を加圧する。次亜塩素酸水１８は、他に逃げ場がないので、カートリッジ本体Ａの外部に透過して、二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂の汚れた付着物３６を取り去り、汚水３４中に放出することができる。
【００３６】
このようにして、本発明に係る平膜カートリッジＫ及びろ過装置を使用して各バルブを開閉して、各管経路を切替えることによって、逆洗作業においては、残処理水１９のほぼ全てを、カートリッジ本体Ａ内部から排出した後に、透過水路４の体積とほぼ等しい水量の所定濃度の次亜塩素酸水１８に置換し、ヘッド圧による加水圧力を有する次亜塩素酸水１８をカートリッジ本体Ａ外部に透過させ、二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂を洗浄することができるようになる。即ち、透過水路４中を、ほぼ完全に次亜塩素酸水１８に置換えできるので、所定濃度の次亜塩素酸水１８が透過水路４中に均一に行渡り、従来構成のように、逆洗操作の加圧力を大きくする必要がなくなるので、ヘッド圧による加圧力でも、充分に逆洗操作ができるようになる。従って、カートリッジ本体Ａの二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂が、ポンプＰの加圧力によって、凸変形するのを防止することができて、平膜カートリッジＫの信頼性を高めることができる。
【００３７】
また、ポンプＰではなく、ヘッド圧を利用できるので、省エネルギー的である。更に、平膜カートリッジＫの積載枚数×透過水路４の体積と、カートリッジ本体Ａ外部に透過させるべき所定の次亜塩素酸水量を計算すれば、必要最少の次亜塩素酸水量が明かとなり、次亜塩素酸水の管理が行い易くなる。また、各置換作業は速やかに行うことができるので、従来構成のろ過装置による逆洗時間を大幅に短縮することができる。
【００３８】
また、ろ過吸引時においては、以下の効果が奏される。上述したろ過装置の吸引ろ過時の使用例としては、第１分岐管路１１のろ過管部１１ｂより、透過水路４中の透過水を吸引する方法について説明したが、第１分岐管路１１のろ過管部１１ｂと同じポンプが装着された第２分岐管路１２のろ過管部１２ｄを、吸引中の前記ろ過管部１１ｂに不測の問題が起きた時のための予備の管路として用いることも可能である。こうすることによって、ろ過装置全体の信頼性を高めることができる。また、第１及び第２の各分岐管路連結パイプＣ₁，Ｃ₂に接続された、第１及び第２の各分岐管路１１，１２の二系統の管路を使用して、両ろ過バルブ２１ｂ，２２ｄのみを開き、ポンプを用いて吸引すれば、ろ過処理する処理水１６の水量を二倍に増やすことができて、ろ過処理の効率を向上することができる。なお、本実施例については、二系統管路の例を示したが、同様にして、三系統以上の管路を付加することも可能である。
【００３９】
更に、初めて平膜カートリッジＫを積載したユニット枠３３を、水処理槽３５内に浸漬して設置する時には、各平膜カートリッジＫの透過水路４中の残存空気３８をカートリッジ本体Ａの外部に排出してから、水３７をカートリッジ本体Ａ内部に給水し、水処理槽３５に浸漬できるので、その比重が大きくなることにより、それらが汚水３４に浸漬される際の浮力か小さくなって、設置時間を短縮することができる。
【００４０】
本実施例は、「平膜カートリッジ」の場合について説明したが、本出願人が出願を行った「円筒カートリッジ」についても、同様に、第１及び第２の各分岐管路連結パイプを設けて、上述した効果を得ることができる。但し、平板で二枚のＦＲＰ平膜単体Ａ₁，Ａ₂を構成したカートリッジ本体Ａの方が、円筒形より、その形状剛性が小さいので、逆洗時の凸変形を防止する効果が、大きいと推察される。
【００４１】
また、本実施例は、次亜塩素酸水槽が所定のヘッド圧を有するように、水処理槽の汚泥水位より高い位置に設置した場合について述べたが、次亜塩素酸水槽の設置場所は限定されるものではなく、従来構成と同様にポンプを用いても、その加圧力が僅かでも透過水路４中の逆洗を行えるので、効果がある。
【００４２】
また、本実施例の第２分岐管路連結パイプＣ₂は、その下端の第２パイプ開口部６が、前記透過水路４の底部より僅かに上に配置するように、水密材９の上部隅部近傍の隙間に設けられた第２パイプ挿入部２から、長尺なパイプを挿入して取付けられた構成である。この構成によると、平膜カートリッジＫをユニット枠３３と共に水処理槽３５から持ち上げて、該パイプ挿入部２周辺を保守・点検する必要がある時には、それらを持ち上げる距離が少なくてもよいので好都合である。但し、第２分岐管路連結パイプの挿入部の位置を限定するものではなく、第２パイプ開口部６が、透過水路４の底部に配置される構成のものであれば、それだけでも構わない。また、第１分岐管路連結パイプＣ₁は、ＦＲＰ平膜単体に対して垂直となるように取付けて、水平配置することも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係るろ過装置は、平膜カートリッジの逆洗作業において、そのろ過装置の各バルブを開閉して、各管経路を切替えることにより、残処理水のほぼ全てを、カートリッジ本体内部から排出した後に、透過水路の体積とほぼ等しい水量の所定濃度の逆洗液に置換し、ヘッド圧による加水圧力を有する逆洗液をカートリッジ本体外部に透過させ、カートリッジ本体を洗浄するように構成してある。即ち、透過水路中を、ほぼ完全に逆洗液に置換えできるので、所定濃度の逆洗液が透過水路中に均一に行渡り、従来構成のように、逆洗操作の加圧力を大きくする必要がなくなるので、ヘッド圧による加圧力でも、充分に逆洗操作ができるようになる。従って、カートリッジ本体が、ポンプの加圧力によって、凸変形するのを防止することができて、平膜カートリッジＫの信頼性を高めることができる。また、ポンプＰではなく、ヘッド圧を利用することも可能あるので、省エネルギー的である。更に、必要最少の逆洗液で洗浄できるので、逆洗液の管理が行い易くなる。
【００４４】
また、第１及び第２の各パイプと接続する各分岐管路と各バルブを介して、カートリッジ本体の内部に、吸引ポンプの負圧を及ぼして、その内部の処理液を吸引できるので、ろ過処理水量を多くしてろ過の効率を高めたり、或いは、第２パイプに連結された管路を、非常時の予備吸引用として使用し、ろ過装置の信頼性を高めることができる。更には、初めてろ過分離膜カートリッジを積載したユニット枠を水処理槽内に浸漬する時には、第１パイプと接続する分岐管路とバルブを介して、カートリッジ本体内部を大気と連通させ、第２パイプと接続する分岐管路とバルブを介して、カートリッジ本体内部に吸引ポンプの正圧を用いて給水することによって、カートリッジ内の空気が水と置換されて、その比重が大きくなるため、設置時における浮力が小さくなって、短時間内に設置可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平膜カートリッジＫの分解斜視図である。
【図２】同じく斜視図である。
【図３】同じく縦断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】平膜カートリッジＫ及びろ過装置の使用状態を説明するための模式図である。
【図６】初めてユニット枠３３を水処理槽３５中に浸漬して設置する時の、平膜カートリッジＫ及びろ過装置の操作を説明するための模式図である。
【図７】逆洗するために残処理水１９を排水する時の、平膜カートリッジＫとそれに接続する管路に係る水流路を説明するための模式図である。
【図８】逆洗するために次亜塩素酸水１８を給水する時の、平膜カートリッジＫとそれに接続する管路に係る水流路を説明するための模式図である。
【図９】逆洗するために次亜塩素酸水１８を透過させる時の、平膜カートリッジＫとそれに接続する管路に係る水流路を説明するための模式図である。
【図１０】吸引ろ過時における平膜カートリッジＫとそれに接続する二系統管路に係る水流路を説明するための模式図である。
【図１１】従来構成の平膜カートリッジＫ’の分解斜視図である。
【図１２】同じく斜視図である。
【図１３】同じく縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ：カートリッジ本体
Ｃ₁：第１分岐管路連結パイプ（第１パイプ）
Ｃ₂：第２分岐管路連結パイプ（第２パイプ）
Ｋ：平膜カートリッジ（ろ過分離膜カートリッジ）
１：第１パイプ挿入部
２：第２パイプ挿入部
４：透過水路
５：第１パイプ開口部（開口）
６：第２パイプ開口部（開口）
１１：第１分岐管路
１１ａ：大気連通管部
１１ｂ：ろ過管部
１２：第２分岐管路
１２ｃ：逆洗管部
１２ｄ：ろ過管部
１４：次亜塩素酸水槽（逆洗液槽）
１５：汚水の水位面
１６：処理水
１７：大気
１８：次亜塩素酸水（逆洗液）
１９：残処理水
２１ａ：大気連通バルブ
２１ｂ：ろ過バルブ
２２ｃ：逆洗バルブ
２２ｄ：ろ過バルブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is used for, for example, immersing in a water treatment device for removing sludge components from an activated sludge water tank and purifying water, and filtering and separating the sewage components to extract treated water. It relates to a filtration device using a filtration separation membrane cartridge. .
[0002]
[Prior art]
For example, a method of purifying water by using activated sludge to efficiently treat sewage has been widely practiced, and a method of filtering and separating using a filtration membrane cartridge to separate the activated sludge has become widespread. ing. Since the quality of the treated water is not affected by the sedimentation of sludge, there is a great merit such as easy maintenance.
[0003]
Regarding a filtration membrane cartridge used in such an apparatus for solid-liquid separation of activated sludge, the present applicant has filed a patent application No. 2001-36292 entitled "Water treatment tank for purifying water" as a flat filtration membrane cartridge. A flat membrane cartridge for filtering and separating non-purified water components with a flat membrane alone and extracting permeated water, wherein the flat membrane alone is made of FRP having continuous fine pores. The two flat membranes, which are opposed to each other, are provided with a concave deformation preventing member for preventing the flat membranes from being deformed at the time of water absorption and filtration. A filtration separation plate which is integrated in a watertight state, wherein a space between the two flat membranes alone constitutes a passage for permeated water, and has a drain port communicating with the passage. Application for membrane cartridge. " Japanese Patent Application No. 2001-113712 describes a cylindrical filtration / separation membrane cartridge, which states that "both ends of a cylindrical cartridge body composed of an FRP resin membrane having continuous fine pores are kept watertight by caps. , The filter cartridge is characterized in that it is closed and closed one by one in the unit frame, and is used vertically. Each of the above-mentioned filtration / separation membrane cartridges is a filtration / separation membrane cartridge in which an FRP resin described later is used as a cartridge body.
[0004]
The configuration of the filtration / separation membrane cartridge having a flat membrane structure and the filtration / separation device will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 11, the conventional filtration / separation flat membrane cartridge K ′ is formed of an FRP resin membrane that filters and separates non-water-purified components, and two FRPs that are opposed to each other at a predetermined interval. Flat membrane simple substance A ₁ , A _Two And a pipe connecting pipe C 'attached to the pipe insertion portion 1' provided at the upper portion thereof while maintaining watertightness with an adhesive, and the two FRP flat membranes A ₁ , A _Two And a watertightness member 8 'for preventing the water from being concavely deformed during water absorption and filtration, and a watertightness for keeping the inside of the flat membrane cartridge K' watertight. 9 '. FRP flat membrane simple substance A according to the present invention ₁ , A _Two Is a mixture of a liquid radical polymerization type thermosetting resin to which a curing material is added and water, that is, an O / W type thermosetting resin dispersion in which resin particles are dispersed in an aqueous phase, and a glass as a reinforcing material. It is a resin filtration membrane having fine continuous pores obtained by curing and drying at room temperature or under heating in the presence of a chop strand mat and a nonwoven fabric to remove water. Therefore, FRP flat membrane simple substance A ₁ , A _Two Has a thickness and strength in the transmission direction, and uniform pores for filtration, and can maintain the membrane shape by itself. ₁ , A _Two Can be used as the permeated water passage 4, and the permeation flow rate of the treated water can be sufficiently ensured to increase the filtration efficiency.
[0005]
Further, as shown in FIG. 13, in the filtration device having the conventional configuration, a large number of flat membrane cartridges K ′ are collectively housed in a unit frame by being vertically stacked, connected to the pipeline 31 by a predetermined method, and It is immersed in the processing tank. A filtration / suction pump P is connected to the pipe 31. The pressure in the pipe of the pipe 31 is reduced by using the pump, and a negative pressure is applied to the inside of the cartridge body A of each flat membrane cartridge K ′. A device that suction-filters sewage outside A, extracts treated water therein, and discharges treated water from a water treatment tank via a pipe 31 has been used.
[0006]
In such a membrane separation and filtration device, in order to maintain the filtration performance of the membrane, the cleaning operation of the flat membrane cartridge is indispensable maintenance. For this purpose, the pump P is used to physically scrape off the extraneous matter outside the cartridge body A, and the pump P is used to apply a pressure in a direction opposite to that at the time of suction of the treated water, thereby causing the hypochlorous acid water to flow inside the cartridge body A. Water to FRP flat membrane simple substance A ₁ , A _Two It is common to use a method called "backwashing" for washing (hereinafter, this washing operation is referred to as "backwashing").
[0007]
In the above-mentioned backwashing operation, the unit frame loaded with the flat membrane cartridge K 'is held from the water treatment tank to the atmosphere. Chi In order to omit the raising operation, the unit frame is usually immersed in a water treatment tank. To switch from the suction filtration state to the backwashing state, the output of the pump P is switched from reduced pressure (negative pressure) to pressurized (positive pressure), and hypochlorous acid water is passed through the line 31 to the cartridge. This is carried out by flowing into the permeation channel 4 of the main body A, and the FRP flat membrane unit A ₁ , A _Two Is washed by permeating the chemical solution to the outside of the cartridge body A by the positive pressure of hypochlorous acid water. By the way, the permeated water channel 4 that has been subjected to suction filtration until immediately before the switching is in a state of being filled with filtered residual treated water. Therefore, in order to obtain a better cleaning effect, all the remaining treated water in the permeate channel 4 must be completely replaced with a hypochlorous acid solution having a concentration for cleaning. Since the residual treated water staying in the permeate channel 4 must be discharged to the outside of the cartridge body A, it is necessary to increase the pressurized output of the pump P for injecting hypochlorous acid water, The working time has become longer.
[0008]
When the pressure output of the pump P is increased, two FRP flat membranes A ₁ , A _Two However, there is a problem in that the convex shape may be deformed outward and the durability and reliability of watertightness of the flat membrane cartridge K ′ may be impaired. In addition, in order to shorten the backwashing operation time as much as possible and finish the operation promptly, the pressure of the pump P is increased, the concentration of hypochlorous acid water is increased, and the consumption of the chemical solution is increased. There were also problems.
[0009]
Moreover, in the filtration membrane separation device of the conventional configuration, the pipeline 31 through which the treated water extracted into the cartridge main body A is discharged from the water treatment tank is one system. That is, in the flat membrane cartridge K 'having the conventional configuration, only one set of the first pipe insertion portion 1 and the pipeline connection pipe C' attached thereto is provided. The pipeline 31 connected to the connection pipe C 'was also provided with only one system corresponding to it. Therefore, when an unforeseen problem related to suction filtration occurs around the pipe connecting pipe C ′ and the surrounding pipe 31, there is a problem that the operation of the entire filtering apparatus must be stopped to cope with the problem. Furthermore, when the flat membrane cartridges K ′ are used for the first time, and each flat membrane cartridge K ′ is loaded on the unit frame and immersed in the water treatment tank, the air remaining in the permeation water channel 4 acts as buoyancy. There was also a problem that time was required for immersion.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a highly reliable filtration and separation membrane cartridge capable of efficiently cleaning its membrane. The task is to provide a filtration device using a membrane cartridge. .
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[Means for Solving the Problems]
Claims 1 The invention of In a cartridge main body composed of an FRP resin film having continuous fine pores, a first pipe whose main function is suction of treated water is provided above a permeated water passage of treated water which is an internal space of the cartridge main body. While being inserted in a state where the opening is arranged, a second pipe having a main function of supplying the backwashing liquid and suctioning the remaining treated water is inserted in a state where the opening is arranged in the bottom of the permeation water channel. Configuration A filtration device using a filtration separation membrane cartridge, wherein the first pipe is switchably connected to a filtration suction pump and the atmosphere via a branch pipe and a valve, and the second pipe is The filter suction pump and the backwash liquid tank are switchably connected to each other via a branch pipe and a valve.During filtration, the filtration suction pump sucks the treated water in the cartridge body, and at the time of backwash, The backwash liquid in the backwash liquid tank is continuously supplied into the permeated water channel through the second pipe while the first pipe is communicated with the atmosphere.
[0018]
Claim 1 According to the invention, in the backwashing operation of the flat membrane cartridge, the inside of the cartridge body is communicated with the atmosphere via the branch pipe and the branch pipe connected to the first pipe, and the branch pipe connected to the second pipe is connected to the branch pipe. By applying a negative pressure of the suction pump to the inside of the cartridge main body via the valve, almost all of the remaining treated water can be discharged from the inside of the cartridge main body. Then, the valve of the branch pipe connected to the second pipe is switched to supply a backwashing liquid having a predetermined water supply pressure to the inside of the cartridge body, and a backwashing liquid of a predetermined concentration having a water amount substantially equal to the volume of the permeate water path. After the replacement, the valves of the branch pipes connected to the first pipe are all closed to make the inside of the cartridge body watertight so that the backwash liquid can be permeated into the sewage outside the cartridge body to be washed. become. That is, since the backwashing liquid can be almost completely replaced in the permeation channel by the backwashing solution, the backwashing solution can be uniformly distributed in the permeation channel, and the backwashing operation can be performed sufficiently and promptly with a small pressing force. Therefore, the cartridge body can be prevented from being deformed convexly by the pressure of the pump, and the reliability of the filtration separation membrane cartridge can be improved. Since the washing can be performed with the minimum necessary amount of the back washing liquid, the back washing liquid can be easily managed.
[0019]
In addition, since the negative pressure of the suction pump can be applied to the inside of the cartridge main body through each branch pipe line connected to each of the first and second pipes and each valve, and the processing liquid inside can be suctioned, the filtration can be performed. It is possible to increase the efficiency of filtration by increasing the amount of treated water, or to use the pipeline connected to the second pipe for preliminary suction in an emergency, thereby improving the reliability of the filtration device. Further, when the unit frame loaded with the filtration / separation membrane cartridge is immersed in the water treatment tank for the first time, the inside of the cartridge body is communicated with the atmosphere via the branch pipe line connected to the first pipe and the valve, and the second pipe By supplying water to the inside of the cartridge body using the positive pressure of the suction pump through the branch pipe line and the valve connected to the air, the air in the cartridge is replaced with water, and the specific gravity increases. The buoyancy is reduced, and it can be installed in a short time.
[0020]
Claims 2 The invention of claim 1 In the invention described in the above, the backwash liquid tank is disposed above a water level surface of a sewage tank in which a number of FRP cartridges are immersed, and the head pressure thereof can supply the backwash liquid into the cartridge body. It is characterized by being.
[0021]
Claim 2 According to the invention of Since the backwash liquid in the backwash liquid tank has a predetermined head pressure with respect to the sewage tank, The pump for backwash supply can be dispensed with.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the flat membrane cartridge K according to the present invention will be described in detail with reference to examples. The flat membrane cartridge K according to the present invention is different from the conventional flat membrane cartridge K ′ in that it is a filtration separation membrane cartridge having two pipe connecting pipes. As shown in FIGS. 1 to 4, the flat membrane cartridge K has a vertically long rectangular shape, and forms the permeated water passage 4 in the same manner as the conventional configuration. ₁ , A _Two And a first and second branch pipe connecting pipes C which are attached to the first and second pipe insertion portions 1 and 2 provided thereon in a watertight manner. ₁ , C _Two And the second branch pipe connecting pipe C _Two To avoid interference with the two FRP flat membranes A ₁ , A _Two The concave deformation preventing member 8 interposed between the two FRP flat membranes A ₁ , A _Two And the watertight material 9 disposed in a substantially square shape between the outer peripheral edges of the watertight material.
[0023]
Further, the first and second pipe insertion portions 1 and 2 (see FIG. 3) are cut at two places in the middle of the upper portion of the watertight material 9 and near the corner, and the first and second pipe insertion portions 1 and 2 are cut. Branch pipe connecting pipe C ₁ , C _Two Is provided in a portion of the cartridge main body A cut out along the vertical direction.
[0024]
Also, the first and second branch pipe connecting pipes C inserted into the first and second pipe insertion sections 1 and 2 respectively. ₁ , C _Two Is a pipe for connecting to first and second branch pipes 11 and 12, which will be described later, and a portion disposed inside the cartridge body A is a short and long pipe. In other words, the first and second branch conduit connecting pipes C ₁ , C _Two The first and second pipe openings 5, 6 at the lower end of are respectively inserted in the upper part of the permeate channel 4 and at a position slightly above the bottom part.
[0025]
The concave deformation preventing member 8 is a member formed by meshing a myriad of thread-like members having a predetermined length of shape retention and irregularly entangled and partially adhered to each other. ₁ , A _Two Is partially adhered over almost the entire inner surface of the. A pair of FRP flat membranes A ₁ , A _Two And the watertight material 9 are bonded together via an adhesive, and a pair of FRP flat membranes A ₁ , A _Two And a space formed by the watertight material 9 constitutes the permeate channel 4, and the concave deformation preventing member 8 is arranged in the permeate channel 4.
[0026]
Next, the configuration of the filtration device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the use state of the flat membrane cartridge and the filtration device, and is a view in which the actual positional relationship of the flat membrane cartridge in the width direction is ignored. The filtration device according to the present invention is different from the conventional filtration device mainly in the configuration of the pipeline. The upper and lower surfaces of the unit frame 33 are opened so that air bubbles coming out of a diffuser tube (not shown) are turned around each flat membrane cartridge K. A slit (not shown) provided inside the unit frame 33 A plurality of flat membrane cartridges K are inserted and fixed. The first branch pipe connecting pipes C projecting from the upper part of each flat membrane cartridge K ₁ Is connected to each other by a predetermined method via a tube 39. Similarly, the second branch pipe connecting pipe C _Two And the second branch line 12 arranged above the upper end are connected to each other.
[0027]
The first branch pipe 11 is provided with an air communication pipe 11a whose pipe end communicates with the atmosphere via an air communication valve 21a and the pump P via a filtration valve 21b. It branches into a filtration tube part 11b connected to a water tank (not shown). The atmosphere communication valve 21a and the filtration valve 21b switch the first branch pipe line 11 so as to be connected to only one of the atmosphere communication pipe section 11a and the filtration pipe section 11b, or switch both the pipe sections 11a and 11b. It is a valve for closing.
[0028]
On the other hand, the second branch pipe 12 is connected to the hypochlorous acid water tank 14 which is disposed about 1 m above the water level 15 of the sewage in the water treatment tank 35 via the backwash valve 22c. It branches into a pipe section 12c and a filtration pipe section 12d to which a pump P is mounted, similarly to the filtration pipe section 11b, via a filtration valve 22d. The atmosphere communication valve 21a and the filtration valve 22d switch the second branch pipe 12 so as to be connected to only one of the backwash pipe section 12c and the filtration pipe section 12d, or both the pipe sections 12c and 12d. Is a valve for closing. Further, the pump P is shared by the filtration tube unit 11b and the filtration tube unit 12d.
[0029]
In the filtration device having the above-described configuration, the pressure inside the first and second branch pipes 11 and 12 is reduced using the filtration suction pump P during the suction filtration process, and the first and second branch pipes are connected. Pipe C ₁ , C _Two By applying a negative pressure to the inside of the cartridge body A of each flat membrane cartridge K through the filter, the sewage 34 outside the cartridge body A is suction-filtered, and the treated water is extracted into each pipe. It becomes possible to discharge the treated water. Similarly, at the time of backwashing, the head pressure of the hypochlorous acid water tank 14 can be used to apply a pressure to the inside of the cartridge body A to inject the hypochlorous acid water. The detailed operation of the above-mentioned filtration device involving opening and closing of each valve will be described later.
[0030]
Next, use of the flat membrane cartridge K and the filtration device according to the present invention in the following “1. At the time of installation”, “2. At the time of suction filtration”, “3. At the time of backwash preparation”, and “4. The operation method of the filtration device in the state will be described in detail with reference to FIGS. In the backwashing operation, after the residual treated water 19 in the permeate channel 4 is drained (see FIG. 7), the hypochlorous acid solution 18 is supplied (see FIG. 8), and the hypochlorous acid solution 18 is supplied to the cartridge. This is performed by transmitting the light to the outside of the main body A (see FIG. 9). FIG. 6 to FIG. 10 are diagrams schematically showing the flat membrane cartridge K and the respective water flow paths related to the respective pipelines connected thereto at the time of use. However, each water (air) flow inside the cartridge body A and each pipe line is indicated by a solid line arrow, and each water flow in the wastewater 34 is indicated by a broken line arrow. 9 and 10 are diagrams ignoring outflow (ingress) locations of the respective water flows at the boundary between the inside and the outside of the cartridge main body A.
[0031]
[1. At the time of installation):
When the unit frame 33 on which the flat membrane cartridge K is loaded for the first time is immersed in the water treatment tank 35, the water 37 is supplied to the permeation channel 4 of each flat membrane cartridge K in advance and then immersed in the water treatment tank 35. For example, by the buoyancy of the flat membrane cartridges K, they can be prevented from floating in the wastewater 34, and the installation time of the unit frame 33 can be reduced. As shown in FIG. 6, in the first branch line 11, only the atmosphere communication valve 21 a is opened to communicate with the atmosphere, and in the second branch line 12, only the filtration valve 22 d is opened. ing. Then, the water 37 is supplied using the pressure of the pump P. The water 37 flows from the filtration pipe section 12d of the second branch pipe 12 to the second branch pipe connecting pipe C. _Two And pressurizes the inside of the permeate channel 4, and the residual air 38 in the permeate channel 4 is separated from the first branch pipe connecting pipe C ₁ And is discharged from the atmosphere communication pipe portion 11a of the first branch pipe line 11. The remaining air 38 in the cartridge main body A is replaced by water 37 and its specific gravity increases, so that the buoyancy at the time of installation is reduced and the installation can be performed in a short time.
[0032]
[2. At suction filtration]:
In a normal suction filtration process, only the filtration valve 21b is opened in the first branch line 11, and both valves 22c and 22d are closed in the second branch line 12. Therefore, the negative pressure generated by the pump P is supplied from the filtration pipe portion 11b of the first branch pipe 11 to the first branch pipe connecting pipe C. ₁ When the inside of the cartridge main body A is depressurized as in the case of the conventional configuration, the sewage 34 outside the cartridge main body A is sucked, and the dirty components are separated, Only the filtered treated water 16 reaches the permeate channel 4 formed by the internal space of the cartridge body A (see FIGS. 3 and 5). Then, the treated water 16 is discharged from the water treatment tank 35 via each of the pipes 11b.
[0033]
[3. During backwash preparation (residual wastewater drainage)]:
At the time of backwashing, first, an operation of discharging the remaining treated water 19 stagnating in the permeated water channel 4 from the inside of the cartridge body A is performed. As shown in FIG. 7, in the first branch line 11, only the atmosphere communication valve 21 a is opened, the end of the line is communicated with the atmosphere 17, and in the second branch line 12, , Only the filtration valve 22d is open. Therefore, the negative pressure generated by the pump P is transmitted from the filtration pipe section 12d of the second branch pipe 12 to the second branch pipe connecting pipe C. _Two , The pressure inside the cartridge body A is reduced. Then, in the permeated water channel 4, not the wastewater 34 outside the cartridge body A, but the first branch pipe connecting pipe C ₁ , The atmosphere 17 communicating with the atmosphere communication pipe portion 11a of the first branch pipe line 11 is sucked. That is, the remaining treated water 19 in the permeated water channel 4 is supplied to the first branch pipe connecting pipe C ₁ And is discharged to the outside of the cartridge main body A, and is replaced with the atmosphere 17 which maintains the atmospheric pressure. At this time, due to the negative pressure of the pump P, as the volume of the atmosphere 17 corresponding to the amount of discharged water of the residual treated water 19 is sucked into the permeation water channel 4, the residual treated water having a specific gravity larger than that of the atmosphere 17 is gradually increased. The water level at 19 drops and eventually reaches the bottom of the permeate channel 4. In the flat membrane cartridge K, the second branch pipe connecting pipe C for discharging the remaining treated water 19 _Two Since the second pipe opening 6 is disposed at the bottom of the permeate channel 4, almost all of the remaining treated water 19 is discharged, and a portion corresponding to the entire volume of the permeate channel 4 is replaced with the atmosphere 17. be able to.
[0034]
[4-1. Backwash (supply of hypochlorous acid water)]:
An operation of draining the remaining treated water 19 and injecting the hypochlorous acid water 18 in the hypochlorous acid water tank 14 into the permeate channel 4 maintained at the atmospheric pressure will be described with reference to FIGS. 5 and 8. I do. In the first branch line 11, only the atmosphere communication valve 21a is opened to communicate with the atmosphere, and in the second branch line 12, only the backwash valve 22c is opened. Therefore, the hypochlorous acid water 18 in the hypochlorous acid water tank 14 having a predetermined water pressure is supplied to the second branch pipe by the head pressure disposed above the water level 15 of the sewage of the water treatment tank 35. 12 from the backwash pipe section 12c to the second branch pipe connecting pipe C _Two Is supplied into the cartridge main body A through the inner space, and pressurizes the inside of the permeated water channel 4 including the internal space. Since the pressure by the head pressure is higher than the atmospheric pressure, the atmosphere 17 in the permeate channel 4 is connected to the first branch pipe connecting pipe C ₁ Through the atmosphere communication pipe portion 11a of the first branch pipe line 11, and the atmosphere 17 in the permeated water passage 4 is replaced with hypochlorous acid water 18. At this time, the first branch pipe connecting pipe C ₁ The first pipe opening 5 is provided so as to be disposed in the upper part of the permeate channel 4, so that the hypochlorous acid water 18 whose water level gradually rises from the lower part of the permeate channel 4, Can be promptly discharged. In this way, since the volume of the permeate channel 4 is known in advance, the amount of hypochlorous acid water required to fill each permeate channel 4 of the flat membrane cartridge K is determined, and the hypochlorite solution is determined. The hypochlorous acid solution having a predetermined concentration stored in the acid water tank 14 can be reliably and promptly supplied into the cartridge body A.
[0035]
[4-2. Backwashing (permeated with hypochlorous acid)]:
Next, the hypochlorous acid water 18 inside the cartridge body A is permeated to the outside of the cartridge body A, and the two FRP flat membranes A ₁ , A _Two Is performed. As shown in FIGS. 5 and 9, in the first branch line 11, both valves 21 a and 21 b are closed, and in the second branch line 12, only the backwash valve 22 c is opened to allow the permeation. In the water channel 4, hypochlorous acid water 18 is kept watertight. Then, the hypochlorous acid water 18 in the hypochlorous acid water tank 14 having a predetermined water pressure due to the head pressure pressurizes the space of the permeated water passage 4 in the same manner as when the water is supplied. The hypochlorous acid water 18 permeates outside the cartridge body A because there is no other escape place, and the two FRP flat membranes A alone ₁ , A _Two Can be removed and released into the sewage.
[0036]
In this way, by using the flat membrane cartridge K and the filtration device according to the present invention to open and close each valve and switch each pipe route, in the backwashing operation, almost all of the remaining treated water 19 is removed. After being discharged from the inside of the cartridge main body A, the hypochlorous acid water 18 having a water concentration substantially equal to the volume of the permeate channel 4 and having a predetermined concentration is replaced with the hypochlorous acid water 18 having a water supply pressure by the head pressure. Through two FRP flat membranes A ₁ , A _Two Can be washed. In other words, since the permeated water channel 4 can be almost completely replaced with the hypochlorous acid water 18, the predetermined concentration of hypochlorous acid water 18 uniformly spreads in the permeated water channel 4, and the backwashing is performed as in the conventional configuration. Since there is no need to increase the pressing force of the operation, the backwashing operation can be sufficiently performed even with the pressing force due to the head pressure. Therefore, the two FRP flat membranes A alone of the cartridge body A ₁ , A _Two However, it is possible to prevent the convex deformation due to the pressing force of the pump P, and to improve the reliability of the flat membrane cartridge K.
[0037]
In addition, since the head pressure can be used instead of the pump P, energy is saved. Further, if the number of loaded flat membrane cartridges K × the volume of the permeate channel 4 and the predetermined amount of hypochlorous acid water to be permeated to the outside of the cartridge body A are calculated, the necessary minimum amount of hypochlorous acid water becomes clear. It becomes easy to manage chlorite water. In addition, since each replacement operation can be performed promptly, the backwashing time by the conventional filtration device can be greatly reduced.
[0038]
At the time of filtration suction, the following effects are exerted. As an example of use of the above-mentioned filtration device at the time of suction filtration, a method of sucking the permeated water in the permeated water channel 4 from the filtration pipe portion 11b of the first branch pipe 11 has been described. Using the filtration pipe section 12d of the second branch pipe 12 to which the same pump as that of the filtration pipe section 11b is mounted as a spare pipeline in the event that an unexpected problem occurs in the filtration pipe section 11b during suction. Is also possible. By doing so, the reliability of the entire filtering device can be improved. In addition, the first and second branch pipe connecting pipes C ₁ , C _Two By using two lines of the first and second branch lines 11 and 12 connected to the filter, only the two filtration valves 21b and 22d are opened, and if suction is performed using a pump, the filtration process is performed. The amount of the treated water 16 can be doubled, and the efficiency of the filtration treatment can be improved. Note that, in the present embodiment, an example of a two-system pipeline has been described, but three or more pipelines can be added in the same manner.
[0039]
Further, when the unit frame 33 on which the flat membrane cartridge K is loaded for the first time is immersed and installed in the water treatment tank 35, the residual air 38 in the permeated water passage 4 of each flat membrane cartridge K is discharged to the outside of the cartridge body A. After that, the water 37 can be supplied into the cartridge body A and immersed in the water treatment tank 35, so that the specific gravity increases, so that the buoyancy when they are immersed in the sewage 34 decreases, and the installation time increases. Can be shortened.
[0040]
In the present embodiment, the case of the “flat membrane cartridge” has been described. However, the “cylindrical cartridge” filed by the present applicant is similarly provided with the first and second branch pipe connecting pipes. Thus, the above-described effects can be obtained. However, two flat FRP membranes A alone ₁ , A _Two It is presumed that the cartridge body A having the above configuration has a smaller shape rigidity than the cylindrical shape, and therefore has a greater effect of preventing convex deformation during backwashing.
[0041]
Further, in this embodiment, the case where the hypochlorous acid water tank is installed at a position higher than the sludge water level of the water treatment tank so as to have a predetermined head pressure has been described. However, even if a pump is used similarly to the conventional configuration, the backwash in the permeated water passage 4 can be performed even with a small pressure, which is effective.
[0042]
In addition, the second branch pipe connecting pipe C of the present embodiment _Two The second pipe insertion portion 2 provided in the gap near the upper corner of the watertight material 9 so that the second pipe opening 6 at the lower end thereof is located slightly above the bottom of the permeate channel 4. And a long pipe is inserted and attached. According to this configuration, the flat membrane cartridge K is held together with the unit frame 33 from the water treatment tank 35. Chi When it is necessary to carry out maintenance and inspection around the pipe insertion section 2, Chi This is convenient because the distance to be raised may be small. However, the position of the insertion portion of the second branch pipe connection pipe is not limited, and only the second pipe opening 6 may be provided as long as it is configured to be disposed at the bottom of the permeated water channel 4. In addition, the first branch pipe connecting pipe C ₁ Can be mounted vertically to the FRP flat membrane alone and arranged horizontally.
[0043]
【The invention's effect】
The present invention Filtration device according to In the backwashing operation of the flat membrane cartridge, by opening and closing each valve of the filtration device and switching each pipe route, almost all of the remaining treated water is discharged from the inside of the cartridge body, and then the volume of the permeated water channel is reduced. It is configured to replace the backwash liquid with a predetermined concentration of a water amount substantially equal to the above, and to allow the backwash liquid having a hydrostatic pressure caused by the head pressure to permeate the outside of the cartridge body to wash the cartridge body. That is, since the backwashing liquid can be almost completely replaced with the backwashing liquid in the permeation passage, the backwashing liquid having a predetermined concentration uniformly spreads in the permeation passage, and it is necessary to increase the pressure of the backwashing operation as in the conventional configuration. As a result, the backwashing operation can be sufficiently performed even with the pressing force of the head pressure. Therefore, the cartridge body can be prevented from being deformed convexly by the pressure of the pump, and the reliability of the flat membrane cartridge K can be improved. Further, since it is possible to use the head pressure instead of the pump P, it is possible to save energy. Further, since the washing can be performed with the minimum necessary amount of the backwashing liquid, the backwashing liquid can be easily managed.
[0044]
In addition, since the negative pressure of the suction pump can be applied to the inside of the cartridge main body through each branch pipe line connected to each of the first and second pipes and each valve, and the processing liquid inside can be suctioned, the filtration can be performed. It is possible to increase the efficiency of filtration by increasing the amount of treated water, or to use the pipeline connected to the second pipe for preliminary suction in an emergency, thereby improving the reliability of the filtration device. Further, when the unit frame loaded with the filtration / separation membrane cartridge is immersed in the water treatment tank for the first time, the inside of the cartridge body is communicated with the atmosphere via the branch pipe line connected to the first pipe and the valve, and the second pipe By supplying water to the inside of the cartridge body using the positive pressure of the suction pump through the branch pipe line and the valve connected to the air, the air in the cartridge is replaced with water, and the specific gravity increases. The buoyancy is reduced, and it can be installed in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a flat membrane cartridge K.
FIG. 2 is a perspective view of the same.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the same.
FIG. 4 is a sectional view taken along line XX in FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a use state of a flat membrane cartridge K and a filtration device.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the operation of the flat membrane cartridge K and the filtration device when the unit frame 33 is immersed and installed in the water treatment tank 35 for the first time.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a water flow path relating to a flat membrane cartridge K and a pipe line connected thereto when the residual treated water 19 is drained for back washing.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a water flow path relating to a flat membrane cartridge K and a pipeline connected thereto when supplying hypochlorous acid water 18 for backwashing.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a flat membrane cartridge K and a water flow path relating to a pipeline connected thereto when permeating hypochlorous acid water 18 for backwashing.
FIG. 10 is a schematic diagram for describing a flat membrane cartridge K and a water flow path related to a two-system pipeline connected to the flat membrane cartridge K during suction filtration.
FIG. 11 is an exploded perspective view of a conventional flat membrane cartridge K ′.
FIG. 12 is a perspective view of the same.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the same.
[Explanation of symbols]
A: Cartridge body
C ₁ : First branch pipe connecting pipe (first pipe)
C _Two : Second branch pipe connecting pipe (second pipe)
K: Flat membrane cartridge (filtration separation membrane cartridge)
1: First pipe insertion part
2: Second pipe insertion part
4: Permeate channel
5: First pipe opening (opening)
6: second pipe opening (opening)
11: 1st branch pipeline
11a: Atmospheric communication pipe section
11b: Filtration tube part
12: Second branch pipeline
12c: Backwash pipe section
12d: filtration tube section
14: hypochlorous acid water tank (backwash liquid tank)
15: Water level of sewage
16: Treated water
17: Atmosphere
18: hypochlorous acid aqueous solution (backwash liquid)
19: Residual treated water
21a: Atmospheric communication valve
21b: Filtration valve
22c: Backwash valve
22d: Filtration valve

Claims

連続した微細気孔を有するＦＲＰ製の樹脂膜で構成されたカートリッジ本体には、処理水の吸引を主機能とする第１パイプが、前記カートリッジ本体の内部空間である処理水の透過水路の上部に開口が配置された状態で挿入されていると共に、逆洗液の供給と残処理水の吸引とを主機能とする第２パイプが、前記透過水路の底部に開口が配置された状態で挿入された構成のろ過分離膜カートリッジを用いたろ過装置であって、
前記第１パイプは、分岐管路とバルブを介してろ過吸引ポンプと大気中とに切替可能に接続されていると共に、前記第２パイプは、分岐管路とバルブを介して前記ろ過吸引ポンプと逆洗液槽とに切替可能に接続され、
ろ過処理時には、前記ろ過吸引ポンプによりカートリッジ本体内の処理水を吸引すると共に、逆洗時には、前記第１パイプを大気中に連通させた状態で、前記第２パイプを介して前記透過水路内に前記逆洗液槽内の逆洗液を連続供給することを特徴とするろ過分離膜カートリッジを用いたろ過装置。 In a cartridge main body composed of an FRP resin film having continuous fine pores, a first pipe whose main function is suction of treated water is provided above a permeated water passage of treated water which is an internal space of the cartridge main body. While being inserted in a state where the opening is arranged, a second pipe having a main function of supplying the backwashing liquid and suctioning the remaining treated water is inserted in a state where the opening is arranged in the bottom of the permeation water channel. A filtration device using a filtration separation membrane cartridge having a configuration ,
The first pipe is switchably connected to a filtration suction pump and the atmosphere via a branch pipe and a valve, and the second pipe is connected to the filtration suction pump via a branch pipe and a valve. It is switchably connected to the backwash liquid tank,
At the time of filtration processing, the filtered suction pump sucks the treated water in the cartridge body, and at the time of backwashing, the first pipe is communicated with the atmosphere, and the permeated water passage is passed through the second pipe. A filtration apparatus using a filtration separation membrane cartridge, wherein the backwash liquid in the backwash liquid tank is continuously supplied.

前記逆洗液槽は、多数のろ過分離膜カートリッジを浸漬させた水処理槽の水位面よりも上方に配置されて、そのヘッド圧により、カートリッジ本体内に逆洗液が供給可能になっていることを特徴とする請求項１に記載のろ過分離膜カートリッジを用いたろ過装置。The backwash liquid tank is disposed above a water level of a water treatment tank in which a number of filtration / separation membrane cartridges are immersed, and the head pressure thereof enables the backwash liquid to be supplied into the cartridge body. A filtration device using the filtration separation membrane cartridge according to claim 1 .