JP4882164B2 - 膜濾過装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の膜モジュールを備える膜濾過装置において、膜の逆洗機構を改善した膜濾過装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
脱塩用の逆浸透(RO)膜や、微量有機物を除去する用水処理、河川水や工業用水又は排水、或いは生物処理水等の固液分離処理に使用される限外濾過(UF)膜や精密濾過(MF)膜等の膜濾過装置では、原水を通水処理することにより、膜面に濁質等の汚染物が付着して膜の目詰まりによりフラックス(透過水量)が低下してくる。このため、定期的に原水の通水を停止し、膜透過水を膜モジュールの2次側(透過水側)から1次側(原水側)へ逆流させる逆洗を行って、フラックスを回復させる必要がある。
【0003】
従来の膜濾過装置では、この逆洗のための膜透過水を貯留する透過水槽と、この透過水槽内の透過水を膜モジュールの2次側に加圧逆流させるための逆洗ポンプが付設されている。また、これらの透過水槽や逆洗ポンプの管理、運転のための計器、その他の機器も必要とされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の膜濾過装置では、膜モジュールの逆洗のために透過水槽及び逆洗ポンプとこれに付随する機器が必要となり、これらの設備に要する設備費、動力費や維持管理費が高くつく。
【0005】
本発明は上記従来の問題点を解決し、膜モジュールの逆洗のための透過水槽及び逆洗ポンプ等の設備が不要であると共に、設備費や動力費、維持管理費が安価な膜濾過装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の膜濾過装置は、複数の膜モジュールを備える膜濾過装置において、逆洗を行う膜モジュールに、他の膜モジュールから得られる膜透過水を直接通液して逆洗するように通液路を切り替える通液路切替機構と、各膜モジュールに加圧空気を供給するためのコンプレッサ及び空気配管とを備え、逆洗を行う膜モジュールへの原水の導入を停止し、代りにコンプレッサからの加圧空気を該逆洗を行う膜モジュールの1次側に導入すると共に、他の膜モジュールの透過水を該逆洗を行う膜モジュールの2次側に導入して逆洗を行うか、或いは、逆洗を行う膜モジュールの2次側に加圧空気を供給し、逆洗水中に混合して気液混合流体で逆洗を行うように構成されている膜濾過装置であって、原水槽(7)に原水主配管(10)が接続され、この原水主配管(10)から原水枝配管が分岐しており、各原水枝配管の末端側が各膜モジュールの原水導入口に接続され、各原水枝配管に開閉バルブが設けられ、各膜モジュールの濃縮水流出口は、配管を介して三方バルブの流入ポートに接続され、該三方バルブはそれぞれ2個の流出ポートを備えており、そのうちの一方の流出ポートにそれぞれ濃縮水循環用の枝配管が接続され、これらの濃縮水枝配管は濃縮水主配管(40)に接続されており、前記三方バルブの他方の流出ポートにはそれぞれ逆洗排水排出用の枝配管の一端が接続され、該枝配管の他端は逆洗排水排出用の主配管(50)に接続されており、前記膜モジュールの透過水流出口には、それぞれ透過水取出用の枝配管の一端が接続されており、該枝配管の他端は透過水取出用の主配管(20)に接続されており、前記原水枝配管の各開閉バルブと各膜モジュールとの間の部分に対し空気枝配管の末端側が接続され、各空気枝配管の上流端側は空気主配管(60)に接続され、この空気主配管(60)はコンプレッサ(8)に接続されていることを特徴とする。
【0007】
かかる本発明の膜濾過装置では、通液路切替機構により、逆洗を行う膜モジュールに、他の膜モジュールから得られる膜透過水を直接通液して逆洗することができるため、逆洗のための透過水槽や逆洗ポンプ等の設備が不要となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の膜濾過装置の実施の形態を詳細に説明する。
【0009】
図1,2は本発明の膜濾過装置の実施の形態を示す系統図であり、図1は濾過運転状態を示し、図2は逆洗運転状態を示している。
【0010】
なお、図1,2において、各バルブのうち、黒ぬりの部分は通液中(開弁)の部分を示し、白ヌキの部分は非通液中(閉弁)の部分を示す。
【0011】
この膜濾過装置は、原水槽7内の原水をポンプP1、原水主配管10及び原水枝配管11〜16を介して並列配置された膜モジュール1〜6に通液し、濃縮水を各濃縮水枝配管41〜46及び濃縮水主配管40を介して原水槽7に循環させ、透過水を透過水枝配管21〜26及び透過水主配管20を介して取り出すようにしたものである。各配管構成を詳細に説明すると次の通りである。
【0012】
原水槽7にポンプP1及び開閉バルブV10を介して原水主配管10が接続されている。なお、この原水主配管10内の原水に対し殺菌剤が薬注ポンプP2によって添加可能とされている。
【0013】
この原水主配管10から原水枝配管11〜16が分岐しており、各原水枝配管11〜16の末端側が膜モジュール1〜6の原水導入口に接続されている。各原水枝配管11〜16に開閉バルブV11〜V16が設けられている。
【0014】
膜モジュール1〜6の濃縮水流出口は、配管31〜36を介して三方バルブV31〜V36の流入ポートに接続されている。該三方バルブV31〜V36はそれぞれ2個の流出ポートを備えており、そのうちの一方の流出ポートにそれぞれ濃縮水循環用の枝配管41〜46が接続されている。
【0015】
これらの濃縮水枝配管41〜46は濃縮水主配管40に接続されている。この濃縮水主配管40に開閉バルブV40が設けられている。
【0016】
三方バルブV31〜V36の他方の流出ポートにはそれぞれ逆洗排水排出用の枝配管51〜56の一端が接続されている。該枝配管51〜56の他端は逆洗排水排出用の主配管50に接続されている。
【0017】
前記膜モジュール1〜6の透過水流出口には、それぞれ開閉弁V21〜V26を介して透過水取出用の枝配管21〜26の一端が接続されており、該枝配管21〜26の他端は透過水取出用の主配管20に接続されている。この主配管20に開閉バルブV20が設けられている。また、この透過水取出用の主配管20には、透過水中の残留塩素を測定する残留塩素計9Aと、濁度測定用の濁度計9Bとが設けられている。
【0018】
前記原水枝配管11〜16の各開閉バルブV11〜V16と各膜モジュール1〜6との間の部分に対し空気逆洗用の空気枝配管61〜66の末端側が接続されている。各空気枝配管61〜66の上流端側は開閉バルブV61〜V62を介して空気主配管60に接続されている。この空気主配管60は開閉バルブV60を介してコンプレッサ8に接続されている。
【0019】
この膜濾過装置では、各膜モジュール1〜6において原水の濾過を所定時間行った後、逆洗を行い、濾過工程と逆洗工程とを交互に繰り返し行う。逆洗工程においては、1本の膜モジュールに他の5本の膜モジュールの透過水を通液することにより、逆洗を行い、順次逆洗を行う膜モジュールを切り替える。
【0020】
まず、図1を参照して濾過工程を説明する。
【0021】
原水の濾過工程では、原水導入用のバルブV10,V11,V12,V13,V14,V15,V16と、透過水取出用のバルブV20,V21,V22,V23,V24,V25,V26を開とする。また、濃縮水循環用のバルブV40を開とするとともに、三方バルブV31,V32,V33,V34,V35,V36は膜モジュールの濃縮水流出口を濃縮水循環用枝配管41,42,43,44,45,46に連通させるように流路選択している。その他のバルブV60〜V66を閉としている。
【0022】
原水ポンプP1により、原水槽7の原水を原水導入用主配管10から各枝配管11,12,13,14,15,16を経て各膜モジュール1,2,3,4,5,6に導入する。膜モジュール1〜6の透過水は各々枝配管21,22,23,24,25,26から主配管20を経て取り出される。一方、濃縮水は各々配管31,41,配管32,42,配管33,43,配管34,44,配管35,45,配管36,46を経て主配管40より原水槽7へ循環される。なお、この濾過工程において、三方バルブV31,V32,V33,V34,V35,V36の流路選択を調整して濃縮水の一部を各々枝配管51,52,53,54,55,56及び主配管50を経て装置外へ排出しても良い。
【0023】
なお、膜モジュール1〜6に導入される原水には、薬注ポンプP2により次亜塩素酸塩等の殺菌剤が注入されている。
【0024】
次に、図2を参照して膜モジュール1を膜モジュール2〜6の透過水で逆洗する逆洗工程を説明する。
【0025】
膜モジュール1の逆洗を行うには、図2に示す如く、原水ポンプP1,薬注ポンプP2を作動させたまま、まずバルブV11,V20を閉じ、バルブV60,V61を開とすると共に、三方バルブV31を配管31,51が連通されるように流路選択する。次いで、コンプレッサ8を起動する。
【0026】
これにより、膜モジュール1への原水の導入は停止され、代りにコンプレッサ8からの加圧空気が集合配管60及び枝配管61を経て膜モジュール1の1次側に導入される。
【0027】
膜モジュール2〜6では濾過工程と同様に原水が導入され、濃縮水が原水槽7に循環されるが、枝配管22〜26からの膜モジュール2〜6の透過水は、バルブV20が閉となることにより、各々枝配管22,23,24,25,26から枝配管21を介して膜モジュール1の2次側に導入される。
【0028】
膜モジュール1では、2次側に導入された膜モジュール2〜6の透過水が膜を透過する際に、膜面に付着した汚染物を剥離すると共に、配管61から膜の1次側に導入された加圧空気が膜モジュール内を高速で通過することによる剥離効果が重畳する。即ち、逆洗水と加圧空気とが混ざり合って、気液界面が急激に移動するようになり、付着汚染物に対し強力な剪断力が加えられ、付着汚染物が十分に剥離される。この剥離物を含んだ膜モジュール1の逆洗排水は配管51,50を経て装置外へ排出される。
【0029】
このようにして、膜モジュール1の逆洗後、膜モジュール2に膜モジュール1及び膜モジュール3〜6の透過水を通液して膜モジュール2の逆洗を行う。この場合には、図2の状態からバルブV12,V61を閉じ、バルブV11,V62を開とし、三方バルブV31を配管31,41の連通側へ戻すと共に、三方バルブV32を配管32,52の連通側へ切り替える。このようにして、膜モジュール2への原水の導入を停止し、代りにコンプレッサ8からの加圧空気を膜モジュール2の1次側に導入すると共に、膜モジュール1及び膜モジュール3〜6の透過水を膜モジュール2の2次側に導入して膜モジュール2を逆洗し、逆洗排水を配管52,50を経て装置外に排出する。
【0030】
膜モジュール3〜6についても同様の流路切り替えを行うことにより、順次逆洗を行うことができる。
【0031】
このような逆洗を各膜モジュールについて行った後は、図1の状態に戻して濾過工程を再開する。
【0032】
上記の一連のバルブによる流路切り替えは、人手を要することなく、自動制御により行うことができ、予め設定したタイムスケジュールに従って各膜モジュールの逆洗と濾過工程を行うようにすれば良い。
【0033】
この実施の形態では、各膜モジュールからの膜透過水を集めて取り出す主配管20に開閉バルブV20を設け、逆洗時には、このバルブV20を閉じて逆洗対象の膜モジュールにその他の膜モジュールの透過水を逆流させることにより逆洗を行えるため、逆洗のための透過水槽や逆洗ポンプ等の設備が不要となり、特にポンプについては、原水ポンプと薬注ポンプのみで運転が可能となる。
【0034】
なお、図2においては、膜モジュール1〜6のうちの1本の膜モジュール1についてのみ逆洗を行い、その他の膜モジュール2〜6の透過水を膜モジュール1に逆流させているが、2本或いはそれ以上の膜モジュールについて同時に逆洗を行っても良い。例えば図2において、更にバルブV62を開、バルブV12を閉、三方バルブV32を配管32,52の連通側に流路選択することにより、膜モジュール3〜6の透過水を膜モジュール1,2の2次側に逆流させて、膜モジュール1,2を同時に逆洗しても良い。
【0035】
なお、逆洗を行っていない膜モジュールからの透過水を、逆洗対象の膜モジュールの2次側に十分な逆洗流速で加圧供給するためには、膜濾過装置に設けられた膜モジュールがいずれも同等の仕様の場合、1本当たりの逆洗対象の膜モジュールに対して、2本以上の膜モジュールから透過水を逆流させることが望ましい。ただし、過度に多量の透過水を逆流させることは、膜の破損等を引き起こすおそれがあることから、(逆洗対象の膜モジュールの本数):(逆洗対象の膜モジュールに透過水を供給する膜モジュールの本数)=1:2〜5の範囲であることが好ましい。
【0036】
図1,2の膜濾過装置は本発明の膜濾過装置の実施の形態の一例であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。例えば、図1,2では逆洗効果を高めるために、逆洗時にコンプレッサからの加圧空気を膜の1次側に供給しているが、この加圧空気は、膜の2次側に供給し、逆洗水中に混合して気液混合流体で逆洗を行うようにしても良い。
【0037】
このような本発明の膜濾過装置は、特に各種水処理に用いられる固液分離用のUF膜分離装置又はMF膜分離装置、或いは脱塩用のRO膜分離装置に好適である。
【0038】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の膜濾過装置は、通液路切替機構によって通液方向を選択することにより、逆洗を行う膜モジュールに、他の膜モジュールから得られる膜透過水を直接通液して逆洗することができる。このため、逆洗のための透過水槽や逆洗ポンプ等の設備が不要となる。また、逆洗のための設備費、動力費、維持管理費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る膜濾過装置の濾過工程を示す系統図である。
【図2】図1の膜濾過装置の逆洗工程を示す系統図である。
【符号の説明】
1,2,3,4,5,6 膜モジュール
7 原水槽
8 コンプレッサ
9A 残留塩素計
9B 濁度計
Claims (1)
- 複数の膜モジュールを備える膜濾過装置において、逆洗を行う膜モジュールに、他の膜モジュールから得られる膜透過水を直接通液して逆洗するように通液路を切り替える通液路切替機構と、各膜モジュールに加圧空気を供給するためのコンプレッサ及び空気配管とを備え、
逆洗を行う膜モジュールへの原水の導入を停止し、代りにコンプレッサからの加圧空気を該逆洗を行う膜モジュールの1次側に導入すると共に、他の膜モジュールの透過水を該逆洗を行う膜モジュールの2次側に導入して逆洗を行うか、或いは、逆洗を行う膜モジュールの2次側に加圧空気を供給し、逆洗水中に混合して気液混合流体で逆洗を行うように構成されている膜濾過装置であって、
原水槽(7)に原水主配管(10)が接続され、この原水主配管(10)から原水枝配管が分岐しており、各原水枝配管の末端側が各膜モジュールの原水導入口に接続され、各原水枝配管に開閉バルブが設けられ、各膜モジュールの濃縮水流出口は、配管を介して三方バルブの流入ポートに接続され、該三方バルブはそれぞれ2個の流出ポートを備えており、そのうちの一方の流出ポートにそれぞれ濃縮水循環用の枝配管が接続され、これらの濃縮水枝配管は濃縮水主配管(40)に接続されており、前記三方バルブの他方の流出ポートにはそれぞれ逆洗排水排出用の枝配管の一端が接続され、該枝配管の他端は逆洗排水排出用の主配管(50)に接続されており、前記膜モジュールの透過水流出口には、それぞれ透過水取出用の枝配管の一端が接続されており、該枝配管の他端は透過水取出用の主配管(20)に接続されており、前記原水枝配管の各開閉バルブと各膜モジュールとの間の部分に対し空気枝配管の末端側が接続され、各空気枝配管の上流端側は空気主配管(60)に接続され、この空気主配管(60)はコンプレッサ(8)に接続されていることを特徴とする膜濾過装置。
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