JP4525857B1 - 水処理システムの前処理装置及び前処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1μm以上、10μm未満の平均孔径を有する濾過膜を用いた第1の膜濾過手段と精密濾過膜又は限外濾過膜を用いた第2の膜濾過手段を有することを特徴とする水処理システム用の前処理装置、及びこの前処理装置により行うことができる前処理方法。
【選択図】 図1
Description
d=4Bγ/P
1)MF膜又はUF膜による処理により、原水中の微細粒子まで除去され濁質の十分な除去が行われるので、凝集剤の添加が不要である。従って、水処理システムのランニングコストの低下にもつながる。
2)逆浸透膜濾過等の前処理を、MF膜又はUF膜のみで行う場合に比べて、同じ処理量を達成するために必要な濾過膜の総面積を低減できる。その結果、水処理システムの装置全体を小型にすることができ、設備費の低減、設置面積の低減を図ることができる。
図3は、濁度0.1NTUの海水を、膜面積36m2、平均孔径0.1μm(100nm)のUF膜で濾過したときの濾過時間と濾過流束との関係(図3中の実線で表す。)及び濾過時間と差圧との関係(図3中の破線で表す。)を示すグラフである。作動圧は50kPaである。図4は、海水を、先ず膜面積7m2、平均孔径2μmのLF膜で濾過し、その流出水を膜面積36m2、平均孔径0.1μm(100nm)のUF膜で濾過したときの濾過時間と濾過流束との関係(図4中の実線で表す。)及び濾過時間と差圧との関係(図4中の破線で表す。)を示す。作動圧は50kPaである。なお、単位NTU(比濁計濁度単位)とは、ホルマジンを標準液として散乱光を測定した場合の測定単位であるホルマジン濁度を表す。精製水1リットルに1mgのホルマジンを溶かしたもののNTUは1度である。なお、海水の濾過を行う前に、イソプロパノールを濾過膜に通液する処理を行っている。以下に示す実験においても同じである。
図5は、平均孔径5μmのLF膜(LF−A)及び平均孔径3μmのLF膜(LF−B)(いずれも膜厚50μm)を用いて、澱粉粒子を50ppm添加した純水を、50kPaの作動圧で濾過したときの濾過時間と濾過流束の関係を示すグラフである。いずれも濾過流束は濾過時間とともに低下して行くが、濾過時間15分程度でも10m/dを超える濾過流束が得られている。この実験結果より、平均孔径3μm、5μmのLF膜も、前記の平均孔径2μmのLF膜と同様、単位膜面積当たりの高い処理流量(流束)が得られ、逆浸透膜濾過の前処理に使用できることが示されている。
図6は、平均孔径2μmのLF膜からなる外径2.3mm/内径1.1mm/長さ20cmのLF膜を用いて、平均粒径12μmのシリカ粒子を50ppm添加した純水を、50kPaの作動圧で濾過したときの濾過時間と濾過流束の関係を示すグラフである。濾過時間15分及び30分で、水による通液逆洗を行い、濾過時間45分で薬液洗浄を行っている。通液逆洗及び薬液洗浄の条件は、以下の通りである。
通液逆洗: 90kPa、1分間
薬液洗浄:NaOH(1%)+NaClO(200ppm)、1時間
図7は、実験データ3と同じ条件にて濾過を行い、濾過時間15分で、実験データ3と同じ条件での通液逆洗を行い、さらに、濾過時間30分、45分、60分、75分(図7中で白抜矢印で示したとき)で、実験データ3と同じ条件での通液逆洗を行うと同時に超音波の印加をした場合の、濾過時間と濾過流束の関係を示すグラフである。超音波の印加の条件は50kHz、100W、30秒である。
海水(舞洲海水:プランクトン2ppm、TEP4ppm、有機濁質1ppm、無機濁質3ppmを含む海水を平均的な処理水と想定している。)を、以下に示す濾過システム1、2又は3で、50kPaの作動圧で濾過した。図8は、このときの濾過時間と濾過流束の関係を示すグラフであり、図9は、濾過の積算流量と濾過流束の関係を示すグラフである。
濾過システム1:親水性MF膜のみによる濾過(LF膜による前処理なし。)
濾過システム2:疎水性LF膜による濾過の後、親水性MF膜による濾過
濾過システム3:親水性LF膜による濾過の後、親水性MF膜による濾過
・疎水性LF膜:(ポアフロンTB−2311200:商品名)
外径2.3mm/内径1.1mm/長さ20cm、平均孔径2.0μmの中空糸膜
材質:疎水性PTFE膜(親水化加工は施していない)
・親水性LF膜:(ポアフロンWTB−2311200:商品名)
外径2.3mm/内径1.1mm/長さ20cm、平均孔径2.0μmの中空糸膜
材質:親水性PTFE膜(PTFE膜をビニルアルコールで表面架橋したもの。)
・親水性MF膜:(ポアフロンWTB−2311/005:商品名)
外径2.3mm/内径1.1mm/長さ20cm、平均孔径は0.1μmの中空糸膜
材質:親水性PTFE膜(PTFE膜をビニルアルコールで表面架橋したもの。)
1)LF膜による前処理を行わず、親水性MF膜のみで処理を行った場合は、処理流量(流束)の経時的低下が大きい。MF膜が被処理液中の濁質やTEP等の有機性粒子により目詰まりするためと思われる。
2)疎水性LF膜による前処理を行った後、親水性MF膜で処理を行った場合は、処理流量(流束)の経時的低下は、親水性MF膜のみで処理を行った場合や親水性LF膜による前処理を行った後親水性MF膜で処理を行った場合と比べて、非常に小さく、このシステムにより長時間にわたり継続的濾過が可能であることが示されている。疎水性LF膜により被処理液中のTEP等の有機性粒子が効率よく捕捉され、LF膜を流出したTEP等の有機性粒子によるMF膜の目詰まりが低減されているためと思われる。
3)親水性LF膜による前処理を行った後、親水性MF膜で処理を行った場合、処理流量(流束)の経時的低下は、親水性MF膜のみで処理を行った場合よりは抑制されているものの、疎水性LF膜による前処理を行った後、親水性MF膜で処理を行った場合と比べて、かなり大きい。親水性LF膜による被処理液中のTEP等の有機性粒子の捕捉は、疎水性LF膜によるTEP等の有機性粒子の捕捉より小さく、LF膜を流出したTEP等の有機性粒子によるMF膜の目詰まりが比較的大きいためと思われる。
2 筺体
3 原水側
4 濾過水取出し部
5 中空糸膜
11、12、13、14、15、16 配管
21、22 超音波振動子
23 超音波発振器
P1、P2、P3、P4、P5、P6 ポンプ
B1 B2 バルブ
Claims (4)
- 1μm以上、10μm未満の平均孔径を有する濾過膜を用いた第1の膜濾過手段、及び、精密濾過膜又は限外濾過膜を用いた第2の膜濾過手段を有し、前記1μm以上、10μm未満の平均孔径を有する濾過膜が、親水化加工を施していないポリテトラフルオロエチレン膜であり、かつ、前記精密濾過膜又は限外濾過膜が、親水性高分子膜である又は親水化加工を施した疎水性高分子膜であることを特徴とする水処理システム用の前処理装置。
- 1μm以上、10μm未満の平均孔径を有する前記濾過膜が、2μm以上、5μm以下の平均孔径を有する濾過膜であることを特徴とする請求項1に記載の水処理システム用の前処理装置。
- 前記水処理システムが逆浸透膜濾過手段を備えた淡水化処理システムであることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の水処理システム用の前処理装置。
- 原水を、1μm以上、10μm未満の平均孔径を有する濾過膜により濾過する粗濾過工程、及び粗濾過工程の濾過水を、精密濾過膜又は限外濾過膜により濾過する精濾過工程を有し、前記1μm以上、10μm未満の平均孔径を有する濾過膜が、親水化加工を施していないポリテトラフルオロエチレン膜であり、かつ、前記精密濾過膜又は限外濾過膜が、親水性高分子膜である又は親水化加工を施した疎水性高分子膜であることを特徴とする水処理システムにおける前処理方法。
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