JP4454922B2

JP4454922B2 - Control method of filtration apparatus using hollow fiber type separation membrane

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Publication number: JP4454922B2
Application number: JP2002297022A
Authority: JP
Inventors: 優仁木村; 正春渡辺; 友晴石井
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: JP2004130211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業用水、飲料用水などを造水する造水工程や、或は、生活排水、産業排水などの排水処理、および上下水道など比較的大量の液体を浄化処理する浄化工程のためなどに使用される中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
選択透過性を有する分離膜を用いた分離精製方法は、遠心分離、吸着、蒸留、抽出、及び凝集法などの他の精製方法と比較した場合、駆動力が圧力だけであるため操作が単純であり、また、装置がコンパクトであるため、省エネ、省スペース、及び維持管理などの点で種々のメリットがあり、このため、分離膜は多くの分野に応用され、例えば、分離膜を用いた分離精製方法として、注射液の製造、電子工業用水の製造、食品や飲料工業における用水処理、及び医薬・医療関係の用水処理などに用いられている。
【０００３】
このように選択透過性を有する分離膜は、その原水処理量が比較的中少量であり、付加価値の高いとされる液体に適用されているため、ランニングコスト等の点で大きな問題となることはなく、これまでは、基本的に使い捨てられてきた。
【０００４】
ところで、近年においては分離膜の使用用途が拡大し、特に、飲料水や生活排水、及び産業排水等の比較的付加価値の低いといえる液体を処理する必要性なども高まってきている。これらの液体は特に大量に処理することが多くなっているが、処理後の液体の価値が低いためランニングコストが高いという問題がある。従って、これらの液体を処理する場合にはランニングコストの大幅な削減が求められており、種々の分離膜の性能回復方法が検討されてきている。
【０００５】
逆浸透膜、限外濾過膜、微細多孔性膜などの分離膜を用いて継続的に大量の液体を処理する場合、これらの未処理の原液を直接分離膜で処理する場合があるが、一般的には、懸濁物質や溶解物質などが膜面に捕捉されて堆積、または付着して短期に閉塞するおそれがある。
従って、以下のように分離膜の負荷を低減させるようにしてコスト低減等に寄与するようにしている。
【０００６】
分離膜の負荷を低減させる方法としては、(1)砂濾過やカートリッジ型の粗濾過を分離膜の前段に設けて分離膜の負荷を低減する方法、(2)凝集剤や酸化剤を用いて原液中の懸濁物質や溶解物質の粒子径を大きくし、砂濾過やカートリッジ型粗濾過などの前段における懸濁物質や溶解物質の捕捉量を増やして分離膜の負荷を軽減する方法、(3)分離膜の表面に対して平行の向きに液体や気体の流れを作り、分離膜表面にせん断応力を与え、膜面捕捉物や堆積物を剥離することによって分離膜の負荷を低減する方法、(4)分離膜の二次側から一次側に液体や気体を逆流させて物理的に分離膜表面に付着した捕捉物質や堆積物質を排除することにより分離膜の負荷を低減させる方法、(5)洗剤、酸、またはアルカリなどの薬剤を用いて化学的に分離膜表面に付着した捕捉物や堆積物質を溶解して分離膜の汚染を除去する方法などがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、捕捉物は、分離膜の表面または内部に徐々に付着または堆積して、長期に渡る使用などの理由によって強固に付着して次第に蓄積し、分離膜の透過流速を不可逆に低下させる結果となっている。従って、分離膜の性能回復は一般的に困難となり、前述した(1)〜(4)の延命処理を行ったとしても、次第に回復率が大きく低下してしまうという問題が生じていた。
【０００８】
また、(5)の方法は、特開２００２−２８４５４号公報、又は特開２０００−２８８５４３号公報に開示されているように、分離膜の透水性能をある程度回復させることは可能であるが、この処理過程においては、濾過装置全体の運転を停止するか、または、濾過装置から分離膜を一旦外してオフラインで処理する必要があるため、装置を自動運転することが出来ず、効率的ではなかった。
更に、洗剤、酸、およびアルカリなどの洗浄廃液、およびリンス廃液の問題、分離膜の化学的浸襲により、分離膜物性が劣化するなどの問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、原水を大量に濾過処理する場合でも分離膜の濾過性能を常に高く維持するものであり、分離膜の性能回復の処理中において、濾過装置を連続して運転でき、装置の自動運転化が可能な分離膜を用いた濾過ユニットを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、原水流入口を有する濾過モジュール本体に２つの濾液流出口を設け、多数の中空糸膜を結束してＵ字型に屈曲させ、かつ、ポッティング材を介して開口側を結束封止した一方の濾過エレメントを前記濾過モジュール本体内の一側に屈曲側を濾過モジュール本体の内部側に向けて液密に固定し、この屈曲側同士を対向させて他方の濾過エレメントを濾過モジュール本体の他側に固定して前記濾液流出口にそれぞれの濾過エレメントの開口側を連通させ、前記濾液流出口の一方側を自動開閉弁で閉止した状態で、原水を原水流出口より供給して前記閉止側の濾過エレメントを圧力的無負荷状態にすると共に、開放側の濾液流出口に連通した濾過エレメントを濾過運転しながら前記閉止側の濾過エレメントを揺動させ、次いで、閉止側の濾液流出口を自動開閉弁を介して開放し、一方、開放側の濾液流出口を自動開閉弁を介して閉止することにより、他方の濾過エレメントを順次揺動させ、これを繰り返して濾過運転を継続しながら、膜の目詰まりを解消するようにした中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、濾過モジュール本体に設けた濾液流出口にそれぞれ複数個の濾過エレメントを並列して液密に固定した中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、閉止状態の濾液流出口を自動開閉弁を介して開放し、次いで、この濾液流出口より濾過エレメント側を逆洗するようにした中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法である。
【００１３】
以上の手段によって、濾過装置の運転を実質的に停止することなく、この膜洗浄によって透水性能回復を効率的に行うことが可能になり、濾過装置の運転を休止すること無くこの膜洗浄を行うようにした。
【００１４】
管路自動開閉手段により管路を切替える所定時期とは、原水水質または運用に応じて所定時間、もしくは濾過運転時に分離膜に生じる濾過差圧が所定値に、または所定変化量に達した時期であり、濾過効率と膜洗浄効果のバランスにより決めるようにした。
【００１５】
このように本発明は、洗剤、酸、またはアルカリなどの薬剤を用いて化学的に分離膜表面に付着した捕捉物や堆積物質を溶解して分離膜の汚染を除去する膜洗浄方法に着目し、この洗浄方法の欠点である濾過装置の運転休止によるロス、薬品廃液の処理問題、オフライン洗浄を行うために生じる濾過モジュール交換する際の煩雑作業などの問題解決を図ることができる。
【００１６】
また、大幅な分離膜の性能回復を回復する膜洗浄方法について鋭意検討を行った結果、選択透過性を有する分離膜における閉塞物質や堆積物質は酸、アルカリ、または洗剤などを用いなくても、分離膜の圧力的な無負荷状態を継続することにより、時間の経過と共にこれらの物質の拡散による駆動力によって次第に脱離ないしは剥離が進み、透水性能を回復させることが可能となる。
【００１７】
分離膜の回復は、分離膜が揺動状態にある場合に更に顕著になるため、中空糸型分離膜を用いて特に良好な結果を得るものとし、微細粒子が分離膜の内部にまで入り込むため、従来は酸、アルカリ、または洗剤などを用いなければ困難であった微細多孔性膜においても分離膜が閉塞しようとする初期の段階に圧力の無負荷状態を作ることによって効果的な回復を図るようにしている。
また、この膜洗浄は、一定期間の圧力的無負荷状態後にオンラインの逆洗を併用することにより、更に顕著なものとすることができる。
【００１８】
また、従来技術の問題点である膜洗浄時に濾過装置の運転を休止することにより生じるロスに加え、酸、アルカリ、及び洗剤などを用いて洗浄する際に予め代替の分離膜濾過モジュールを準備してオフラインで洗浄する煩雑さの回避、洗浄廃液の処理問題を解決するものとした。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明における中空糸型分離膜濾過モジュール及び濾過装置の好ましい制御方法の実施形態を図面に基づいて詳述する。
本発明は、選択透過性分離膜のうち、限外濾過膜や微細多孔性膜などによる濾過モジュールを用いて、特に、繰り返し逆洗を行うことによって長期間に渡り大量の液体を対象に処理を行うようにした。これらの限外濾過膜や微細多孔性膜の材質や形状に制限は無いが、膜の二次側から一次側に濾液や圧縮空気などの流体を所定時期に逆流させて膜の目詰まりを回復させる操作と複合させる組合せが容易であること、また、分離膜の圧力的無負荷状態において揺動すると相乗効果が高いことなどから、分離膜の形状としては、耐逆圧性の高い中空糸型が好ましく、材質的には揺動しやすい高分子材質ならいずれも適用できるが、揺動により容易に破損し難いポリプロピレンやポリエチレンなどのオレフィン系高分子が好ましい。
【００２０】
また、一般的な分離膜の材質であるポリスルフォンやセルロース系でも適用可能であり、これらの選択透過性分離膜を適宜一次側と二次側を短絡しないように組み立てたものを濾過エレメントとする。
【００２１】
本発明の実施形態としては、少なくとも１つ以上の原水流入口と複数の濾液流出口を有するハウジング内に、それぞれの濾液流出口に対して固有となる当該濾過エレメントを少なくとも２つ以上有する濾過モジュールと、その濾過モジュールの原水流入口と濾液流出口の何れか一方、又は双方に自動開閉弁などの管路自動開閉手段を組み合わせた濾過ユニットにおいて、所定時期に、一部の濾過エレメントが濾過運転もしくは逆洗運転の状態において、一部の濾過エレメントが休止状態になることで分離膜を圧力的無負荷状態にすることが可能な濾過ユニットとした。
【００２２】
この中空糸型分離膜は、最大孔径０．０１〜１０μｍの範囲にある微細多孔性膜であることが好ましい。
【００２３】
また、この濾過エレメントを複数収納した濾過モジュールを利用した濾過装置において、少なくとも１つ以上の原水流入口と複数の濾液流出口を設け、原水流入口、または濾液流出口の少なくとも一方の管路に管路自動開閉手段を具備するようにして同一濾過モジュール内において一部の濾過エレメントを運転状態に、他の濾過エレメントを分離膜の目詰まり回復を目的として休止状態にするようにしている。
【００２４】
このとき、休止状態の濾過エレメントに用いられている分離膜は圧力的無負荷状態となり、この休止状態の濾過エレメントを管路自動開閉手段を切替えることによって順次一部の濾過エレメントを休止状態にしている。
【００２５】
また、複数の濾過ユニットにより構成する濾過装置において、原水流入口および濾液流出口の少なくとも一方に設けた自動開閉手段を用い、濾過装置が運転状態に有っても膜の目詰まり回復を目的として一部濾過ユニットを休止状態にして、所定時期に管路自動開閉手段を切替えて一部濾過ユニットの休止部分を順次切替えるようにしてもよい。
【００２６】
更に、圧力的無負荷状態にして所定時間経過後に、濾液槽内に蓄積された濾液を濾過モジュールに逆流して、もしくは圧縮空気により逆洗を行うようにしたものである。
【００２７】
濾過モジュール内に収納する濾過エレメントは、多数本により構成される中空糸膜束をＵ次型に屈曲し、その中空糸膜束屈曲部と反対側を中空糸の開口を維持したまま固定した濾過エレメントを、中空糸膜固定部を濾過モジュール外観を構成するハウジング内の濾液流出口側として設ける以外にも、濾過ユニットを複数ユニット並列に連結し、原水流入口及び濾液流出口に自動操作弁などの管路自動開閉手段を設けて管路を切り替えることにより、一部の濾過ユニットを運転状態、一部の濾過ユニットを休止状態にする濾過装置とその制御方法を行う。
【００２８】
分離膜を圧力的無負荷状態にて揺動させるためには、前述したように複数の濾液流出口を有する濾過モジュールの方が好ましい。
【００２９】
【実施例】
以下、図を用いて本発明における中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法の実施例を説明する。
濾過モジュールに使用する中空糸型分離膜１としては、外形３６０μｍ、膜厚４０μｍ、及び最大孔径０．１μｍの延伸法により製膜したポリプロピレン製微細多孔質膜を用いて、約８ｍ^２の濾過エレメント４を作成した。
【００３０】
濾過に用いた原水としては、市水を逆浸透膜、イオン交換筒を通して得た比抵抗１Ｍオームの純水を孔径０．１μｍのセルロースアセテート製カートリッジ式精密フィルターで濾過した後、カオリン５０ｍｇ／リットル、フミン酸ナトリウム１００ｍｇ／リットルとなる様調整したものを使用した。
また、濾過装置の運転中の条件としては、休止中の濾過エレメントを除いた濾過エレメントの有効膜面積に対して、濾過モジュールの濾液流出口の流量を１ｍ^３／日・ｍ^２とした。また、逆洗は、２０分に一回所定量の濾過水を用いて１分間行った。
【００３１】
図１及び図２は、本発明における濾過モジュールの例を示している。図１は、本発明を実施するために必要最小限の４ａ、４ｂからなる濾過エレメント４を２つ内蔵した濾過モジュールを示している。濾過モジュール本体１０は、複数本の中空糸膜である分離膜１をＵ字型に屈曲させて濾過エレメント４とし、この濾過エレメント４を５ａ、５ｂからなる原水流入口５を備えた硬質塩化ビニル樹脂製円筒による保護筒３の片端に一束を、他端にもう一束をポリウレタン等のポッティング材２３ａにて対向させて結束封止した後、７ａ、７ｂからなる濾液流出口７をハウジング２２に液密に接続して濾過モジュール本体１０を形成する。
【００３２】
図２は、濾過エレメント４を複数用いて結束した実施形態を示したものであり、濾過エレメント４ａ、４ｂは、ハウジング２２に設けた鍔状のエレメント支持板８ａ、８ｂに予め液密に固定し、また、２５ａ、２５ｂからなる原水流入口２５を有するハウジング２３に対して濾過エレメント４ａ、４ｂのＵ字屈曲側を対向させて配置し、６ａ、６ｂからなる濾液収液室６を有する濾液流出口２７ａ、２７ｂを接合して濾過モジュール本体３０を構成し、この濾液流出口２７ａ、２７ｂの何れか一方又は両方の真近の管路には、後述する自動開閉手段となる濾液流出口弁を接続した。
【００３３】
図３、図１１は、濾過モジュール本体１０、３０を用いた濾過装置の回路図を示したものであり、その制御方法を説明する。図３における濾過装置本体２５は、本発明を実施するにあたり必要最小限の構成の濾過装置を示しており、図１に示した濾過モジュール本体１０を１基用いたものである。
濾過装置本体２５において、先ず、原水入口弁１２、排水弁１７、濾過モジュール出口弁１４ａ、１４ｂ及び逆洗弁１５を閉止とし、濾過水出口弁６４及び濾過水回収弁１６は逆洗水タンク２０の液位により開閉が選択される。つまり、逆洗水タンク２０において、後の逆洗工程に必要な水量が確保されていない場合は濾過水出口弁６４が閉止し、濾過水回収弁１６が開となり、また逆洗工程に必要な水量が確保できている場合は濾過水出口弁６４が開し、濾過水回収弁が閉止する。次に、原水ポンプ１１を起動し、原水入口弁１２及び濾過モジュール出口弁１４ａ、１４ｂを開すると、原水タンク９より濾過モジュール本体１０へ原水流入口５ａから原水が導水され、濾過エレメント４ａ及び４ｂにより濾過され、次いで、濾液収液室６ａ及び６ｂ、濾液流出口７ａ及び７ｂをそれぞれ通過し、濾過水出口、濾過水移送先に至るか、もしくは逆洗水タンク２０に貯留される。
【００３４】
このとき、濾過モジュール本体１０内を通過した濾液が濾液流出口７より流出開始した時点で一方の濾過モジュール出口弁１４ａを閉止し、濾過モジュール本体１０のおよそ半数の濾過能力を有する濾過エレメント４ａを圧力的無負荷状態として濾過を休止させるようにした。ここで圧力的無負荷状態とは、分離膜の原水側と濾液側とでは差圧がほとんどなく、一定の水圧下において、分離膜の表面や膜の肉厚部の孔に付着・残留している異物が、液体の圧力差ではなく濃度の差によって、膜の外方へ拡散し得る状態をいう。
【００３５】
次に、膜洗浄方法としては、所定時期に、原水入口弁１２、濾過水出口弁６４及び濾過水回収弁１６を閉止し、濾過モジュール出口弁１４ａを開とした後、逆洗ポンプ１８を起動し、逆洗弁１５及び排水弁１７を開とし逆洗タンク２０に蓄積した濾液を逆洗ポンプ１８により濾過モジュール本体１０内に逆流させ、濾過エレメント４ａ、４ｂの逆洗を行う。その後、モジュール本体内の原水は濾過モジュール本体１０に接続された排水弁１７を経て、排水タンク（図示しない）へ流出する。逆洗が終了したら逆洗ポンプ１８を停止し、逆洗弁１５、排水弁１７、濾過モジュール出口弁１４ａを閉止し、原水入口弁１２を開し、濾過水出口弁６４もしくは濾過水回収弁１６の何れかを逆洗水タンク２０の液位に応じて開する。これら濾過から洗浄の運転を１サイクルとし、濾過モジュール出口弁１４ａを開、濾過モジュール出口弁１４ｂを閉に切り替えて同様に運転サイクルを継続することによって、同一濾過モジュール本体１０内の濾過エレメント４ａ、４ｂのうち何れか一方を休止、残りの一方を運転状態とし、この運転サイクルを濾過エレメント４ａ、４ｂに対して交互に行うことにより実質的に連続運転が可能となる。
【００３６】
濾過モジュール出口弁１４ａを閉止し、濾過モジュール本体１０における半数（この場合、モジュール下方側）の濾過エレメント４ａを圧力的無負荷状態として濾過を休止させると、濾過エレメント４ａの分離膜１の表面や膜の肉厚部の孔に付着・残留している異物は、原則として異物濃度の濃い側から薄い側へ、すなわち原水側（原水流入口５ａ側）へ拡散することにより、膜の目詰まりが解消し、濾過性能が回復する。
【００３７】
一方、濾過モジュール出口弁１４ｂは、開放されたままであるので、他の半数（モジュール上方側）の濾過エレメント４ｂでは濾過運転が継続される。この濾過運転による濾過モジュール本体１０内の原水の流れより、圧力的無負荷状態に置かれている濾過モジュール本体１０の下方の濾過エレメント４ａの中空糸膜のポッティング面と反対側である非拘束側が揺動する。従って、本発明によれば、逆洗運転時を除き濾過モジュール本体１０で濾過作用が継続できると共に、圧力的無負荷状態に置かれている側の濾過エレメントが揺動することにより、異物が膜から振り落されて膜の回復は更に促進される。
【００３８】
また、圧力的無負荷状態によって、分離膜１の表面や肉厚部に浮き出た異物を逆洗ポンプ１８の運転によって勢い良く吹き飛ばすことにより膜の回復をより効率的に行うことができる。また、このとき圧力的無負荷状態によって膜の内側（濾過水側）に拡散した異物を、原水側に押し戻す作用も働いている。
【００３９】
この逆洗運転は、例えば、約２０分に１回行う等、休止・運転時間に比べて短い時間で行っても、濾過エレメント４ａ、４ｂの双方を同時に行うことができる。逆洗後には、上述したように再び濾過エレメント４ａを圧力的無負荷状態に、濾過エレメント４ｂでは濾過運転が再開される。このように、回復側の濾過エレメント４ａについて、圧力的無負荷状態と逆洗を繰り返すことにより、異物を浮かせて吹き飛ばす作用を波状的に分離膜１に与え、異物の除去・膜の回復を促進することができる。
なお、圧力的無負荷状態とする時間としては、例えば、２〜６時間、或は休止と運転との兼ね合いで数日〜数週間単位に行っても良く、処理原水の種類等に応じて適宜決定するようにすればよい。なお、図４は、図３や図１１の濾過装置の運転（制御）例を表したものであり、図５〜図１０は、図４の各運転モードにおける流体の流れを表したものである。
【００４０】
図１１は、図２に示した濾過モジュール本体３０を１基用いた濾過装置本体２６を示したものであり、図３の濾過装置本体２５と同様の制御方法によって制御を可能としている。
また、図１２において、ハウジング２４内に分離膜１を収納した分離膜濾過モジュール本体４０を複数並列するようにして構成した濾過装置本体２７を示した。濾過装置本体２７においては、前述の説明と同様にして濾過モジュール本体４０の濾過モジュール出口弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうち、何れかの１〜３個を閉止、残りの濾過モジュール出口弁を開放することによって、濾過モジュール本体４０内の濾過エレメント４ａ、４ｂ、４ｃ或は４ｄの何れかを交互に圧力的無負荷状態かつ揺動状態にすることができる。また、この濾過装置本体２７は、一方の濾過モジュール本体４０ａを逆洗運転状態としても、他方の濾過モジュール本体４０ｂは濾過運転を継続することができるので、装置本体として濾過作用を継続することができる。
【００４１】
図１４は、濾過モジュール３０を用いて、一部の濾過エレメントにて濾過運転をしながら、他の濾過エレメントにて逆洗運転が行えるように、濾過モジュール出口弁１４及び逆洗弁１５を各濾液流出口に対して設けた濾過装置の例を示したものである。この濾過装置における運転制御方法は、基本的には図１１の濾過装置と同様であるが、一部の濾過エレメントを濾過運転しながら、他の濾過エレメントにて逆洗運転するためには、原水ポンプ１１及び逆洗ポンプ１８を起動した状態で、原水入口弁１２、濾過モジュール出口弁１４ａ、逆洗弁１５ｂ及び排水弁１７を開とし、濾過水出口弁６４または濾過水回収弁１６は逆洗水タンク２０の液位により開閉が選択され、残りの弁は閉止することにより、濾過エレメント４ａは濾過運転を、また濾過エレメント４ｂは逆洗運転の状態となる。濾過エレメント４ｂを濾過運転に、また濾過エレメント４ａを逆洗状態にするには、前述の濾過モジュール出口弁１４ａを閉止して１４ｂを開し、また逆洗弁１５ｂを閉止して１５ａを開とすることで可能である。図１５は、図１４の濾過装置の運転（制御）例を表したものであり、図１６〜図２３は、図１５の各運転モードにおける流体の流れを表したものである。
【００４２】
なお、このように一つの濾過ユニットにて濾過運転と逆洗運転を同時に行う場合は、原水を供給しながら排水も行うため、一部の原水はそのまま排水される。しかし、一つの濾過ユニットにて濾過水の供給を絶やさずに運転することが可能である。
【００４３】
濾過装置本体の膜洗浄を行わない場合の運転をそれぞれ制御Ａ、Ｂ、濾過モジュール本体５０への流路開閉を切替えて各濾過モジュール本体の濾過と膜洗浄を一定時間毎に行なった場合を運転・停止エレメント数、及び運転・停止時間の違いに合わせてそれぞれ制御Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＦとし、図３における同一濾過モジュール本体１０に複数の濾過エレメント４ａ、４ｂを収納し、各濾過エレメント４ａ、４ｂ毎に濾過と膜洗浄を行なった運転を制御Ｇとし、図１１における濾過装置本体２６の運転をそれぞれ制御Ｈ、Ｉ、また、図１２における濾過装置本体２７の運転において、３時間間隔でバルブ１４ａ、１４ｃ、１４ｂ、１４ｄ、１４ａの順で閉止し、２０〜３０分間隔における逆洗時には開放した運転を制御Ｊ、６時間毎に１４ａと１４ｃか１４ｂと１４ｄを閉止し、２０〜３０分間隔の逆洗時に全てを開放した運転を制御Ｋとし、運転膜差圧が１００ＫＰａ以下に回復できなくなった時点の膜単位面積当たりの総濾過量を濾過モジュールの性能限界として下記の表に示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
いずれの場合も膜洗浄を行わない場合（Ａ、Ｂ）に比べて分離膜閉塞までの寿命は１３０〜２００％と大幅に延長した。
運転時間と休止時間の関係は、原水の水質により異なり、一義的に決定できないが、概ね休止時間は運転時間以上確保した方がよく、また、運転差圧が変化する変極点に達する以前、好ましくは７５％以内で休止するのが良い。
なお、膜単位面積当りの総濾過量は、サイクル休止時間、サイクル運転時間、逆洗条件及び膜の材質、孔径及び水質などにより決まる実験値で、絶対値ではなく相対値である。
【００４６】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、本発明によると、分離膜の膜洗浄を効果的に行って分離膜の濾過性能を常に高く維持でき、しかも、分離膜の膜洗浄時における濾過装置の運転を停止したり、或は分離膜を取外してオフラインで処理する必要がなく自動運転が可能な濾過ユニットであり、濾過モジュール本体の出口弁である自動開閉弁が開放された側の濾過エレメントで濾過運転を休止することなく継続して濾過することが可能となり、一方、圧力的無負荷状態の濾過エレメントが揺動することにより、圧力的無負荷状態の濾過エレメントの表面や膜の内面側の孔に付着している異物が原水側へ拡散して膜の目詰まりが解消し、膜の回復は、濾過運転を継続させながら、更に促進され、長期間にわたって使用可能な濾過装置の制御方法を提供することができる。
【００４７】
濾過ユニットの分離膜によって微細な懸濁物質を濾過でき、また、濾過装置の操作を単純にして装置全体をコンパクト化することができ、更に、ランニングコストを抑えることが可能な濾過ユニットである。
【００４８】
濾過装置の運転を停止することなく各濾過ユニットにおける濾過モジュール内の濾過エレメントの目詰まりを交互に回復させることができる濾過装置であり、また、膜洗浄を効果的に行って、濾過エレメントの目詰まり等から大きく性能回復させ、長期間に渡って濾過エレメントを使用することのできる濾過装置の制御方法である。
【００４９】
多数の濾過モジュールを用いて大量の原水を濾過処理した場合でも、濾過処理を継続しながら濾過モジュールの寿命を延ばすことが可能な濾過装置の制御方法である。
【００５０】
分離膜の表面や肉厚部に浮き出た異物を勢いよく吹き飛ばし、膜の回復をより効率的に行うことが可能となる。
【００５１】
同一の濾過モジュール内において、一部の濾過エレメントの逆洗運転を行いながら、他の一部の濾過エレメントにて濾過運転を継続することで、濾過装置の運転中に止めることなく濾液が得られる濾過装置の制御方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における分離膜濾過モジュールを示した断面図である。
【図２】本発明における分離膜濾過モジュールを示した断面図である。
【図３】濾過モジュールを用いた濾過装置の回路図を示した概略図である。
【図４】図３の濾過装置の運転モードを示す説明図である。
【図５】図４の運転モード(2)における流体の流れ説明図である。
【図６】図４の運転モード(3)における流体の流れ説明図である。
【図７】図４の運転モード(4)における流体の流れ説明図である。
【図８】図４の運転モード(5)における流体の流れ説明図である。
【図９】図４の運転モード(6)における流体の流れ説明図である。
【図１０】図４の運転モード(7)における流体の流れ説明図である。
【図１１】濾過モジュールを用いた濾過装置の回路図を示した概略図である。
【図１２】濾過モジュールを用いた濾過装置の回路図を示した概略図である。
【図１３】分離膜濾過モジュールの他の形態を示した断面図である。
【図１４】図２の濾過モジュールを用いた他の濾過装置の回路図を示した概略図である。
【図１５】図１４の濾過装置の運転モードを示す説明図である。
【図１６】図１５の運転モード(2)における流体の流れ説明図である。
【図１７】図１５の運転モード(3)における流体の流れ説明図である。
【図１８】図１５の運転モード(4)における流体の流れ説明図である。
【図１９】図１５の運転モード(5)における流体の流れ説明図である。
【図２０】図１５の運転モード(6)における流体の流れ説明図である。
【図２１】図１５の運転モード(7)における流体の流れ説明図である。
【図２２】図１５の運転モード(8)における流体の流れ説明図である。
【図２３】図１５の運転モード(9)における流体の流れ説明図である。
【符号の説明】
１中空糸膜型分離膜
４濾過エレメント
５原水流入口
７濾液流出口
１０濾過モジュール本体
１４自動開閉弁
２２ハウジング
２５濾過装置本体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention is for a desalination process for producing industrial water, drinking water, etc., or a purification process for purifying a relatively large amount of liquid such as domestic wastewater, industrial wastewater, and water and sewerage. Used forHollow fiber typeUsing a separation membraneFiltration deviceRelates to the control method.
[0002]
[Prior art]
  The separation and purification method using a separation membrane with selective permeability is simple in operation because the driving force is only pressure when compared with other purification methods such as centrifugation, adsorption, distillation, extraction, and aggregation. In addition, since the device is compact, there are various merits in terms of energy saving, space saving, maintenance and management. For this reason, separation membranes are applied in many fields, for example, separation using separation membranes. As a purification method, it is used for the production of injection solutions, the production of water for electronic industry, the treatment of water in the food and beverage industry, the treatment of pharmaceutical and medical water.
[0003]
  As described above, the separation membrane having selective permeability has a relatively small amount of raw water treatment, and is applied to a liquid with high added value. Therefore, it becomes a big problem in terms of running cost and the like. Rather, it has been basically disposable.
[0004]
  By the way, in recent years, the use of the separation membrane has been expanded, and in particular, there has been an increasing need for processing a liquid with relatively low added value, such as drinking water, domestic wastewater, and industrial wastewater. These liquids are often processed particularly in large quantities, but there is a problem that the running cost is high because the value of the liquid after the processing is low. Therefore, when these liquids are processed, a significant reduction in running cost is required, and various methods for recovering the performance of the separation membrane have been studied.
[0005]
  When a large amount of liquid is continuously processed using a separation membrane such as a reverse osmosis membrane, an ultrafiltration membrane, or a microporous membrane, these untreated stock solutions may be directly processed by a separation membrane. Specifically, there is a possibility that suspended substances, dissolved substances, etc. are trapped and deposited on the film surface, or clogged for a short time.
  Therefore, the load on the separation membrane is reduced as follows to contribute to cost reduction and the like.
[0006]
  As a method of reducing the load on the separation membrane, (1) a method of reducing the load on the separation membrane by providing sand filtration or cartridge-type rough filtration in front of the separation membrane, and (2) using a flocculant or an oxidizing agent A method to reduce the load on the separation membrane by increasing the particle size of suspended and dissolved substances in the stock solution and increasing the amount of suspended and dissolved substances captured in the previous stage, such as sand filtration and cartridge type coarse filtration, (3 ) A method of reducing the load on the separation membrane by creating a flow of liquid or gas in a direction parallel to the surface of the separation membrane, applying shear stress to the surface of the separation membrane, and peeling off the membrane surface traps and deposits, (4) A method of reducing the load on the separation membrane by removing the trapped substances and deposited substances physically adhering to the separation membrane surface by backflowing liquid or gas from the secondary side to the primary side of the separation membrane, (5 ) Use chemicals such as detergent, acid, or alkali to chemically separate the separation membrane surface. And a method by dissolving the scavenger and deposited substances wearing decontaminating separation membrane.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the trapped material gradually adheres or accumulates on the surface or inside of the separation membrane, and adheres and accumulates gradually due to reasons such as long-term use, resulting in irreversibly reducing the permeation flow rate of the separation membrane. It has become. Therefore, it is generally difficult to recover the performance of the separation membrane, and even if the life extension treatments (1) to (4) described above are performed, there is a problem that the recovery rate gradually decreases.
[0008]
  In addition, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-28454 or Japanese Patent Laid-Open No. 2000-288543, the method (5) can recover the water permeability of the separation membrane to some extent. In the treatment process, it is necessary to stop the operation of the entire filtration device, or to remove the separation membrane from the filtration device and perform the treatment offline, so the device cannot be operated automatically and is not efficient. .
  Furthermore, there have been problems such as cleaning waste liquids such as detergents, acids and alkalis and rinse waste liquids, and physical properties of the separation membrane deteriorated due to chemical infiltration of the separation membrane.
[0009]
  The present invention has been developed to solve the above problems, and the object of the present invention is to maintain the filtration performance of the separation membrane at a high level even when a large amount of raw water is filtered. An object of the present invention is to provide a filtration unit using a separation membrane in which the filtration device can be continuously operated during the performance recovery process, and the device can be automatically operated.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention according to claim 1MouthHaveTwo filtration outlets are provided in the filtration module body, a number of hollow fiber membranes are bound and bent into a U shape, and one of the filtration elements whose opening side is bound and sealed via a potting material is the filtration module. The bent side is fixed to one side of the main body in a liquid-tight manner toward the inner side of the filtration module body, and the other filtration element is fixed to the other side of the filtration module body with the bent sides facing each other. The outlet side of each filter element is connected to the outlet, and one side of the filtrate outlet is closed by an automatic on-off valve, and raw water is supplied from the raw water outlet to pressure-load the closed filter element. The filter element on the closed side is swung while the filter element communicating with the filtrate outlet on the open side is filtered, and then the filtrate outlet on the closed side is connected via an automatic opening / closing valve. Open, while closing the filtrate outlet on the open side via an automatic on-off valve, the other filtration element is swung sequentially, and this operation is repeated to eliminate clogging of the membrane. For controlling filtration device using hollow fiber type separation membraneIt is.
[0011]
  The invention according to claim 2Control method for a filtration device using a hollow fiber type separation membrane in which a plurality of filtration elements are fixed in parallel with each other at the filtrate outlet provided in the filtration module bodyIt is.
[0012]
  The invention according to claim 3Control method for a filtration apparatus using a hollow fiber type separation membrane in which a filtrate outlet in a closed state is opened through an automatic open / close valve, and then the filtration element side is back-washed from the filtrate outletIt is.
[0013]
  By the above means, it is possible to efficiently recover the water permeability by this membrane cleaning without substantially stopping the operation of the filtration device, and this membrane cleaning is performed without stopping the operation of the filtration device. I did.
[0014]
tubeThe predetermined time when the pipeline is switched by the automatic path opening / closing means is the time when the filtration differential pressure generated in the separation membrane during the filtration operation reaches a predetermined value or a predetermined amount of change according to the raw water quality or operation. It was determined by the balance between filtration efficiency and membrane cleaning effect.
[0015]
  As described above, the present invention focuses on a membrane cleaning method that removes contamination of a separation membrane by dissolving a trapped substance or a deposited substance chemically attached to the surface of the separation membrane using a chemical such as a detergent, an acid, or an alkali. Thus, it is possible to solve problems such as loss due to the suspension of the filtration apparatus, the problem of treatment of chemical waste liquid, and the troublesome work when exchanging the filtration module that occurs to perform off-line cleaning, which are disadvantages of this cleaning method.
[0016]
  In addition, as a result of intensive studies on a membrane cleaning method that recovers a significant performance recovery of the separation membrane, the clogging material and the deposited material in the separation membrane having selective permeability can be used without using acid, alkali, or detergent. By continuing the pressure-free state of the separation membrane, detachment or separation gradually proceeds with the driving force due to the diffusion of these substances with the passage of time, and the water permeability can be recovered.
[0017]
  Since the recovery of the separation membrane becomes more prominent when the separation membrane is in an oscillating state, particularly good results are obtained using the hollow fiber type separation membrane, and fine particles enter the inside of the separation membrane. Even in the case of a microporous membrane, which has conventionally been difficult without the use of acids, alkalis, or detergents, effective recovery is achieved by creating an unloaded state of pressure at the initial stage where the separation membrane tends to block. I am doing so.
  In addition, this membrane cleaning can be made more remarkable by using an on-line back-washing in combination after a pressure-free state for a certain period.
[0018]
  In addition to the loss caused by stopping the operation of the filtration device during membrane cleaning, which is a problem of the prior art, an alternative separation membrane filtration module is prepared in advance when cleaning with acid, alkali, detergent, etc. Therefore, it is possible to avoid the trouble of washing off-line and solve the problem of washing waste liquid.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Below, in the present inventionHollow fiber typePreferred separation membrane filtration module and filtration deviceControl methodEmbodiments will be described in detail with reference to the drawings.
  The present invention uses a filtration module such as an ultrafiltration membrane or a microporous membrane among the selectively permeable separation membranes, particularly for treating a large amount of liquid over a long period of time by repeatedly performing backwashing. I did it. There is no restriction on the material and shape of these ultrafiltration membranes and microporous membranes, but fluid clogging such as filtrate and compressed air flows back from the secondary side to the primary side of the membrane at a predetermined time to restore clogging of the membrane. As the shape of the separation membrane is a hollow fiber type with high reverse pressure resistance, the combination with the operation to be performed is easy and the synergistic effect is high when the separation membrane is swung in the pressure-free state. Any material can be used as long as it is easily oscillated as a material, but olefin polymers such as polypropylene and polyethylene which are not easily damaged by oscillating are preferable.
[0020]
  Moreover, it is applicable also to the polysulfone and cellulose type which are the material of a general separation membrane, and what assembled these selectively permeable separation membranes so that a primary side and a secondary side may not be short-circuited suitably is used as a filtration element. .
[0021]
  As an embodiment of the present invention, a filtration module having at least two or more filtration elements unique to each filtrate outlet in a housing having at least one raw water inlet and a plurality of filtrate outlets. And a filtration unit in which one or both of the raw water inlet and the filtrate outlet of the filtration module are combined with an automatic pipe opening / closing means such as an automatic opening / closing valve, and at a predetermined time, some filtration elements are filtered. Or it was set as the filtration unit which can make a separation membrane into a pressure no-load state because a part of filtration element will be in a dormant state in the state of backwashing operation.
[0022]
  thisHollow fiber typeSeparation membraneThe mostA microporous membrane having a large pore diameter in the range of 0.01 to 10 μm is preferred.
[0023]
  Further, in a filtration device using a filtration module containing a plurality of filtration elements, at least one raw water inlet and a plurality of filtrate outlets are provided, and at least one of the raw water inlet and the filtrate outlet is provided in a pipe line. In order to provide automatic pipe opening / closing means, a part of the filtering elements in the same filtering module are in an operating state and the other filtering elements are in a resting state for the purpose of recovering clogging of the separation membrane.
[0024]
  At this time, the separation membrane used in the dormant filter element is in a pressure-free state, and the filter element in the dormant state is sequentially put into a dormant state by switching the automatic line opening / closing means. Yes.
[0025]
  In addition, in a filtration apparatus constituted by a plurality of filtration units, an automatic opening / closing means provided at at least one of the raw water inlet and the filtrate outlet is used to recover clogging of the membrane even when the filtration apparatus is in an operating state. It is also possible to place the partial filtration units in a dormant state, switch the automatic line opening / closing means at a predetermined time, and sequentially switch the pause portions of the partial filtration units.
[0026]
  Furthermore, after a predetermined time has passed in the pressure-unloaded state, the filtrate accumulated in the filtrate tank is caused to flow back to the filtration module or backwashed with compressed air.
[0027]
FilterThe filtration element housed in the excess module is a filtration in which a hollow fiber membrane bundle constituted by a large number is bent into a U-type, and the opposite side of the bent portion of the hollow fiber membrane bundle is fixed while maintaining the opening of the hollow fiber In addition to providing the element with the hollow fiber membrane fixing part on the filtrate outlet side in the housing that constitutes the appearance of the filtration module, a plurality of filtration units are connected in parallel, and automatic operation valves are connected to the raw water inlet and the filtrate outlet. A filtration device and a control method thereof are provided for switching some of the filtration units to be in an operating state and a part of the filtration units to be in a dormant state by providing automatic pipe line opening / closing means.Yeah.
[0028]
  In order to oscillate the separation membrane in a pressure-free state, a filtration module having a plurality of filtrate outlets is preferred as described above.Yes.
[0029]
【Example】
  Hereinafter, in the present invention using the drawingsHollow fiber typeUsing a separation membraneTaroExcess equipmentofControl methodofExamples will be described.
  As the hollow fiber type separation membrane 1 used for the filtration module, a polypropylene microporous membrane formed by a stretching method having an outer diameter of 360 μm, a film thickness of 40 μm, and a maximum pore diameter of 0.1 μm is used.²The filter element 4 was prepared.
[0030]
  The raw water used for the filtration was filtered with a 1M ohm pure water obtained by passing city water through a reverse osmosis membrane and an ion exchange tube with a cartridge type precision filter made of cellulose acetate having a pore size of 0.1 μm, and then kaolin 50 mg / liter. What was adjusted so that it might become 100 mg / liter of sodium humate was used.
  Further, as a condition during operation of the filtration apparatus, the flow rate at the filtrate outlet of the filtration module is 1 m with respect to the effective membrane area of the filtration element excluding the filtration element that is not in operation.³/ Day ・ m²It was. Moreover, backwashing was performed for 1 minute using a predetermined amount of filtered water once every 20 minutes.
[0031]
  1 and 2 show the filtration module according to the present invention.ExampleIs shown. FIG. 1 shows a filtration module including two filtration elements 4 consisting of the minimum 4a and 4b necessary for carrying out the present invention.ing.The filtration module main body 10 is a rigid vinyl chloride provided with a raw water inlet 5 composed of 5a and 5b by bending a separation membrane 1 which is a plurality of hollow fiber membranes into a U-shape to form a filtration element 4. One bundle at one end of the protective cylinder 3 made of a resin cylinder and the other bundle at the other end are opposed and sealed by a potting material 23a such as polyurethane, and then the filtrate outlet 7 including 7a and 7b is connected to the housing 22. The filtration module body 10 is formed in a liquid-tight manner.
[0032]
  FIG. 2 shows the filter element 4MultipleIn this embodiment, the

filter elements

4a and 4b are fixed in advance to the bowl-shaped

element support plates

8a and 8b provided in the housing 22 in a liquid-tight manner, and are formed of 25a and 25b. The U-shaped bent side of the

filtration elements

4a and 4b is arranged opposite to the housing 23 having the water inlet 25, and the

filtrate outlets

27a and 27b having the filtrate collection chamber 6 composed of 6a and 6b are joined and filtered. A module main body 30 was configured, and a filtrate outlet valve serving as an automatic opening / closing means described later was connected to one or both of the

filtrate outlets

27a and 27b.
[0033]
3 and 11 show circuit diagrams of a filtration device using the filtration module

main bodies

10 and 30, and a control method thereof will be described. The filtration device main body 25 in FIG. 3 shows a filtration device having a minimum configuration necessary for carrying out the present invention, and uses one filtration module main body 10 shown in FIG.
In the filtration device main body 25, first, the raw water inlet valve 12, the drain valve 17, the filtration

module outlet valves

14a and 14b, and the backwash valve 15 are closed, and the filtrate water outlet valve 64 and the filtrate water recovery valve 16 are backwash water tanks 20. Opening and closing is selected according to the liquid level. That is, in the backwash water tank 20, when the amount of water necessary for the subsequent backwash process is not secured, the filtrate outlet valve 64 is closed, the filtrate recovery valve 16 is opened, and the backwash process is necessary. When the amount of water is secured, the filtrate outlet valve 64 is opened and the filtrate recovery valve is closed. Next, when the raw water pump 11 is started and the raw water inlet valve 12 and the filtration

module outlet valves

14a and 14b are opened, raw water is introduced from the raw water inlet 5a to the filtration module body 10 from the raw water tank 9, and the

filtration elements

4a and 4b. Then, the filtrate passes through the

filtrate collection chambers

6a and 6b and the

filtrate outlets

7a and 7b, respectively, and reaches the filtrate outlet, the filtrate destination, or is stored in the backwash water tank 20.
[0034]
At this time, when the filtrate that has passed through the filtration module body 10 starts to flow out from the filtrate outlet 7, one of the filtration module outlet valves 14 a is closed, and the filtration element 4 a having approximately half the filtration capacity of the filtration module body 10 is provided. Filtration was paused as a pressure unloaded condition. Here, the pressure-unloaded condition means that there is almost no differential pressure between the raw water side and the filtrate side of the separation membrane, and it adheres and remains on the surface of the separation membrane and the pores in the thick part of the membrane under a constant water pressure. This refers to a state in which foreign substances can diffuse out of the film due to a difference in concentration, not a pressure difference in liquid.
[0035]
Next, as a membrane cleaning method, the raw water inlet valve 12, the filtrate outlet valve 64 and the filtrate recovery valve 16 are closed at a predetermined time, the filtration module outlet valve 14a is opened, and the backwash pump 18 is started. Then, the backwash valve 15 and the drain valve 17 are opened, and the filtrate accumulated in the backwash tank 20 is caused to flow back into the filter module body 10 by the backwash pump 18 to perform backwashing of the

filter elements

4a and 4b. Thereafter, the raw water in the module body flows out to the drain tank (not shown) through the drain valve 17 connected to the filtration module body 10. When the backwashing is completed, the backwash pump 18 is stopped, the backwash valve 15, the drain valve 17, and the filtration module outlet valve 14a are closed, the raw water inlet valve 12 is opened, the filtrate outlet valve 64 or the filtrate recovery valve 16 is opened. Is opened according to the liquid level of the backwash water tank 20. The filtration to washing operation is set as one cycle, the filtration module outlet valve 14a is opened, the filtration module outlet valve 14b is switched to the closed state, and the operation cycle is continued in the same manner. Either one of 4b is paused and the other one is in an operating state, and this operation cycle is alternately performed on the

filtration elements

4a and 4b, thereby enabling substantially continuous operation.
[0036]
  When the filtration module outlet valve 14a is closed and half of the filtration module main body 10 (in this case, the module lower side) of the filtration elements 4a is placed in a pressure-free state to stop the filtration, the surface of the separation membrane 1 of the filtration element 4a Foreign matter adhering to or remaining in the pores in the thick part of the membrane is, as a general rule, diffused from the side where the foreign matter concentration is high to the side where it is thin, that is, from the raw water side (raw water inlet 5a side). Eliminates and restores filtration performance.
[0037]
  On the other hand, since the filtration module outlet valve 14b remains open, the filtration operation is continued in the other half (the module upper side) of the filtration elements 4b. From the flow of raw water in the filtration module main body 10 by this filtration operation, the unconstrained side opposite to the potting surface of the hollow fiber membrane of the filtration element 4a below the filtration module main body 10 placed in a pressure-unloaded state is Swing. Therefore, according to the present invention, the filtration function can be continued in the filtration module main body 10 except during the backwash operation, and the filtration element on the side placed in the pressure-unloaded state is swung so that the foreign matter is removed from the membrane. The film recovery is further promoted by being shaken off.
[0038]
  In addition, the membrane can be recovered more efficiently by blowing off the foreign matter floating on the surface and thick part of the separation membrane 1 by the operation of the backwash pump 18 in a pressure-unloaded state. At this time, the action of pushing back the foreign matter diffused inside the membrane (filtered water side) due to the pressure-free state to the raw water side also works.
[0039]
  Even if this backwashing operation is carried out in a time shorter than the rest / operation time, for example, once every about 20 minutes, both the

filtration elements

4a and 4b can be carried out simultaneously. After the back washing, as described above, the filtration element 4a is again brought into the pressure-unloaded state, and the filtration operation is resumed in the filtration element 4b. In this way, the recovery-side filter element 4a is repeatedly subjected to a pressure-unloaded state and backwashing, thereby giving the separation membrane 1 a wave-like action of floating and blowing off foreign matter, and promoting foreign matter removal and membrane recovery. can do.
  In addition, as a time which makes it a pressure no load state, for example, it may carry out for several days-several weeks in balance with a stop and an operation | movement, and it is suitably according to the kind etc. of process raw water. It may be determined. 4 shows an example of operation (control) of the filtration device of FIG. 3 or FIG. 11, and FIG. 5 to FIG. 10 show the flow of fluid in each operation mode of FIG. .
[0040]
  FIG. 11 shows a filtering apparatus body 26 using one filtering module body 30 shown in FIG. 2, and control is possible by the same control method as that of the filtering apparatus body 25 of FIG.
  Further, FIG. 12 shows a filtration device main body 27 configured such that a plurality of separation membrane filtration module main bodies 40 in which the separation membrane 1 is housed in the housing 24 are arranged in parallel. In the filtration device main body 27, the filtration module of the filtration module main body 40 in the same manner as described above.OutOne to three of the

mouth valves

14a, 14b, 14c, 14d are closed, and the remaining filtration modulesOutBy opening the mouth valve, any one of the

filtration elements

4a, 4b, 4c or 4d in the filtration module main body 40 can be alternately brought into a pressure-free state and a swinging state. Moreover, since this filtration apparatus main body 27 can continue the filtration operation of the other filtration module main body 40b even if the one filtration module main body 40a is in the backwash operation state, the filtration operation as the apparatus main body can be continued. it can.
[0041]
  Figure14The filtration module outlet valve 14 and the backwash valve 15 are connected to each filtrate flow so that the backwash operation can be performed with other filter elements while performing the filter operation with some filter elements. The example of the filtration apparatus provided with respect to the exit is shown. The operation control method in this filtration device is basically the same as that of the filtration device of FIG. 11, but in order to backwash operation with other filtration elements while performing filtration operation of some filtration elements, raw water With the pump 11 and the backwash pump 18 activated, the raw water inlet valve 12, the filtration module outlet valve 14a, the backwash valve 15b, and the drain valve 17 are opened, and the filtrate outlet valve 64 or the filtrate recovery valve 16 is backwashed. Opening / closing is selected according to the liquid level of the water tank 20, and the remaining valves are closed, so that the filtering element 4a is in a filtering operation and the filtering element 4b is in a backwashing operation state. In order to place the filter element 4b in the filtration operation and to put the filter element 4a in the backwash state, the aforementioned filter module outlet valve 14a is closed and 14b is opened, and the backwash valve 15b is closed and 15a is opened. Is possible. Figure15The figure14It shows an example of operation (control) of the filtration device of16~ Figure23The figure15The flow of the fluid in each operation mode is represented.
[0042]
  In addition, when performing a filtration operation and a backwash operation at the same time with one filtration unit as described above, since the drainage is performed while supplying the raw water, a part of the raw water is drained as it is. However, it is possible to operate without stopping the supply of filtrate water with one filtration unit.
[0043]
  Filtration device bodyWhen the membrane cleaning is not performed, each of the filtration modules is controlled by switching the opening and closing of the flow paths to the control modules A and B and the filtration module body 50, respectively.the body'sWhen filtration and membrane cleaning are performed at regular intervals, control C, D, E, and F are set according to the number of operation / stop elements and the difference in operation / stop time.The figureA plurality of

filtration elements

4a and 4b are accommodated in the same filtration module body 10 in FIG. 3, and the operation in which filtration and membrane cleaning are performed for each

filtration element

4a and 4b is set as control G, and the operation of the filtration apparatus body 26 in FIG. In the operation of the control devices H and I and the filter main body 27 in FIG. 12, the

valves

14a, 14c, 14b, 14d, and 14a are closed in this order at intervals of 3 hours, and are opened at the time of backwashing at intervals of 20 to 30 minutes. Control is J, and 14a and 14c or 14b and 14d are closed every 6 hours, and the operation that opens all at the time of backwashing at intervals of 20 to 30 minutes is set as control K, and the operating film differential pressure cannot be recovered to 100 KPa or less. The total filtration amount per unit membrane area at the time is shown in the following table as the performance limit of the filtration module.
[0044]
[Table 1]

[0045]
  In either case, the life until the separation membrane was blocked was greatly extended to 130 to 200%, compared with the case where the membrane was not washed (A, B).
  The relationship between operating time and downtime varies depending on the quality of raw water and cannot be determined uniquely.However, it is generally better to secure the downtime longer than the operating time, and preferably before reaching the inflection point where the operating differential pressure changes. It is better to pause within 75%.
  The total filtration amount per unit area of the membrane is an experimental value determined by cycle rest time, cycle operation time, backwash conditions, membrane material, pore diameter, water quality, and the like, and is a relative value, not an absolute value.
[0046]
【The invention's effect】
  As is clear from the above,BookAccording to the invention, it is possible to effectively maintain the filtration performance of the separation membrane by effectively performing the membrane cleaning of the separation membrane, and to stop the operation of the filtration device during the membrane cleaning of the separation membrane, or to remove the separation membrane. It is a filtration unit that can be operated automatically without the need for offline processing,It is possible to continuously filter without stopping the filtration operation with the filter element on the side where the automatic open / close valve, which is the outlet valve of the filter module body, is opened, while the filter element in the pressure-unloaded state oscillates. As a result, foreign matter adhering to the surface of the filtration element under pressure and the inner surface of the membrane diffuses to the raw water side and the clogging of the membrane is resolved. It is possible to provide a method for controlling a filtration device that is further promoted and can be used for a long period of time.
[0047]
FilterIt is a filtration unit that can filter fine suspended solids by the separation membrane of the excess unit, can simplify the operation of the filtration device, make the entire device compact, and can reduce running costs.
[0048]
FilterA filtration device capable of alternately recovering clogging of the filtration element in the filtration module in each filtration unit without stopping the operation of the excess device, and,filmThis is a method for controlling a filtration device that can effectively perform washing, greatly recover performance from clogging of the filtration element, and can use the filtration element for a long period of time.
[0049]
ManyEven when a large amount of raw water is filtered using a number of filtration modules, the filtration device control method can extend the life of the filtration module while continuing the filtration process.
[0050]
MinIt is possible to perform the recovery of the film more efficiently by blowing off the foreign matter floating on the surface and the thick part of the separation film.
[0051]
sameIn one filtration module, the filtrate can be obtained without stopping during the operation of the filtration device by continuing the filtration operation with some of the other filter elements while performing the backwash operation of some of the filter elements. It is the control method of a filtration apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a separation membrane filtration module according to the present invention.LeIt is sectional drawing shown.
FIG. 2 is a separation membrane filtration module according to the present invention.LeIt is sectional drawing shown.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a circuit diagram of a filtration device using a filtration module.
4 is an explanatory view showing an operation mode of the filtration device of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (2) of FIG.
6 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (3) of FIG.
7 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (4) of FIG. 4. FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (5) of FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (6) of FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (7) of FIG.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a circuit diagram of a filtration device using a filtration module.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a circuit diagram of a filtration device using a filtration module.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another embodiment of the separation membrane filtration module.
FIG. 14It is the schematic which showed the circuit diagram of the other filtration apparatus using the filtration module of FIG.
FIG. 15It is explanatory drawing which shows the operation mode of the filtration apparatus of FIG.
FIG. 16FIG. 16 is a flow explanatory diagram of the fluid in the operation mode (2) of FIG. 15.
FIG. 17FIG. 16 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (3) of FIG. 15.
FIG. 18FIG. 16 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (4) of FIG. 15.
FIG. 19FIG. 16 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (5) of FIG. 15.
FIG. 20FIG. 16 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (6) of FIG. 15.
FIG. 21FIG. 16 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (7) of FIG. 15.
FIG. 22FIG. 16 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (8) of FIG. 15.
FIG. 23FIG. 16 is an explanatory diagram of fluid flow in the operation mode (9) of FIG. 15.
[Explanation of symbols]
  1Hollow fiber membrane typeSeparation membrane
  4 Filtration element
  5 Raw water inlet
  7 Filtrate outlet
  10 Filtration module body
  14Automatic open / close valve
  22 Housing
  25 Filtration device body

Claims

原水流入口を有する濾過モジュール本体に２つの濾液流出口を設け、多数の中空糸膜を結束してＵ字型に屈曲させ、かつ、ポッティング材を介して開口側を結束封止した一方の濾過エレメントを前記濾過モジュール本体内の一側に屈曲側を濾過モジュール本体の内部側に向けて液密に固定し、この屈曲側同士を対向させて他方の濾過エレメントを濾過モジュール本体の他側に固定して前記濾液流出口にそれぞれの濾過エレメントの開口側を連通させ、前記濾液流出口の一方側を自動開閉弁で閉止した状態で、原水を原水流出口より供給して前記閉止側の濾過エレメントを圧力的無負荷状態にすると共に、開放側の濾液流出口に連通した濾過エレメントを濾過運転しながら前記閉止側の濾過エレメントを揺動させ、次いで、閉止側の濾液流出口を自動開閉弁を介して開放し、一方、開放側の濾液流出口を自動開閉弁を介して閉止することにより、他方の濾過エレメントを順次揺動させ、これを繰り返して濾過運転を継続しながら、膜の目詰まりを解消するようにしたことを特徴とする中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法。 Two filtrate outlet provided on the filtration module body having a water inlet port, is bent in a U-shape by bundling a plurality of hollow fiber membranes, and while filtration of the opening side sealed bundling sealed through the potting material The element is liquid-tightly fixed to one side of the filter module body with the bent side facing the inner side of the filter module body, and the other filter element is fixed to the other side of the filter module body with the bent sides facing each other. Then, the filtration element on the closed side is supplied with raw water from the raw water outlet with one side of the filtrate outlet closed by an automatic on-off valve. The filter element on the closed side is swung while the filter element communicating with the filtrate outlet on the open side is being filtered, and then the filtrate outlet on the closed side. While opening through the automatic on-off valve, on the other hand, by closing the filtrate outlet on the open side through the automatic on-off valve, the other filtration element is swung sequentially, and while repeating the filtration operation, A method for controlling a filtration device using a hollow fiber type separation membrane, wherein clogging of the membrane is eliminated .

前記濾過モジュール本体に設けた濾液流出口にそれぞれ複数個の濾過エレメントを並列して液密に固定した請求項１に記載の中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法。 The control method of the filtration apparatus using the hollow fiber type | mold separation membrane of Claim 1 which fixed the several filtration element in parallel and liquid-tight respectively to the filtrate outlet provided in the said filtration module main body .

前記閉止状態の濾液流出口を自動開閉弁を介して開放し、次いで、この濾液流出口より濾過エレメント側を逆洗するようにした請求項１又は２に記載の中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法。 The hollow fiber type separation membrane according to claim 1 or 2, wherein the closed filtrate outlet is opened through an automatic on-off valve, and then the filtration element side is back-washed from the filtrate outlet. Control method of filtration device .