JP4882164B2

JP4882164B2 - 膜濾過装置

Info

Publication number: JP4882164B2
Application number: JP2001159225A
Authority: JP
Inventors: 直樹松渓; 雅文岡本
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2021-05-28
Also published as: JP2002346348A

Description

【０００１】
【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Ｐ_１、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Ｐ_１及び開閉バルブＶ_１０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Ｐ_２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Ｖ_１１〜Ｖ_１６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Ｖ_３１〜Ｖ_３６の流入ポートに接続されている。該三方バルブＶ_３１〜Ｖ_３６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Ｖ_４０が設けられている。
【００１６】
三方バルブＶ_３１〜Ｖ_３６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Ｖ_２１〜Ｖ_２６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Ｖ_２０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Ｖ_１１〜Ｖ_１６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Ｖ_６１〜Ｖ_６２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Ｖ_６０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Ｖ_１０，Ｖ_１１，Ｖ_１２，Ｖ_１３，Ｖ_１４，Ｖ_１５，Ｖ_１６と、透過水取出用のバルブＶ_２０，Ｖ_２１，Ｖ_２２，Ｖ_２３，Ｖ_２４，Ｖ_２５，Ｖ_２６を開とする。また、濃縮水循環用のバルブＶ_４０を開とするとともに、三方バルブＶ_３１，Ｖ_３２，Ｖ_３３，Ｖ_３４，Ｖ_３５，Ｖ_３６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Ｖ_６０〜Ｖ_６６を閉としている。
【００２２】
原水ポンプＰ_１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Ｖ_３１，Ｖ_３２，Ｖ_３３，Ｖ_３４，Ｖ_３５，Ｖ_３６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Ｐ_２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Ｐ_１，薬注ポンプＰ_２を作動させたまま、まずバルブＶ_１１，Ｖ_２０を閉じ、バルブＶ_６０，Ｖ_６１を開とすると共に、三方バルブＶ_３１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Ｖ_２０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Ｖ_１２，Ｖ_６１を閉じ、バルブＶ_１１，Ｖ_６２を開とし、三方バルブＶ_３１を配管３１，４１の連通側へ戻すと共に、三方バルブＶ_３２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Ｖ_２０を設け、逆洗時には、このバルブＶ_２０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Ｖ_６２を開、バルブＶ_１２を閉、三方バルブＶ_３２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

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。