JP5932272B2 - Membrane filtration device, operation method and damage detection device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、膜ろ過装置、運転方法及び損傷検出装置に関するものである。 Embodiments described herein relate generally to a membrane filtration device, an operation method, and a damage detection device.
水処理の分野では、ろ過膜を用いて水中の懸濁物質を膜ろ過する膜ろ過装置が広く用いられている。係る膜ろ過装置では、水中から懸濁物質を分離する膜ろ過工程を所定時間行った後、逆洗等の物理洗浄工程を行うことで、ろ過膜に付着した懸濁物質等のファウリング原因物質を除去している。この物理洗浄工程の実施により、ろ過性能を或る程度回復することが可能であるが、膜ろ過の時間とともに除去し難いファウリングが進行していくという問題がある。従来、この問題に対し、薬液を用いてろ過膜を洗浄する技術や、温水を用いてろ過膜を逆洗する技術が提案されている。 In the field of water treatment, a membrane filtration device for membrane filtration of suspended substances in water using a filtration membrane is widely used. In such a membrane filtration device, a membrane filtration step for separating suspended substances from water is performed for a predetermined time, and then a physical washing step such as backwashing is performed, thereby causing fouling-causing substances such as suspended substances attached to the filtration membrane. Has been removed. By performing this physical cleaning step, it is possible to recover the filtration performance to some extent, but there is a problem that fouling that is difficult to remove progresses with the time of membrane filtration. Conventionally, a technique for washing the filtration membrane using a chemical solution and a technique for backwashing the filtration membrane using hot water have been proposed for this problem.
また、上記のように、ろ過膜はろ過と物理洗浄を繰返して運用されるが、使用する年月とともに劣化し、損傷する危険性がある。そのため、従来、加圧気体を用いてろ過膜の損傷状態を検出する技術が提案されており、洗浄後等の工程において、水の流れを止めたタイミングで損傷検出を実施している。 In addition, as described above, the filtration membrane is operated by repeating filtration and physical cleaning, but there is a risk of deterioration and damage with the years of use. Therefore, conventionally, a technique for detecting a damaged state of a filtration membrane using a pressurized gas has been proposed, and damage detection is performed at a timing when the flow of water is stopped in a process such as after cleaning.
しかしながら、ろ過膜の洗浄に薬液を用いる従来技術では、環境負荷が高くなるとともに、薬液によりろ過膜が劣化しやすい等の問題がある。また、薬液に要するランニングコストが増加し、薬液に耐性のある材質の設備とするため設備費が高額となる。一方、ろ過膜の洗浄に温水を用いる従来技術では、環境負荷も少なく、ろ過膜の劣化への影響も少ないが、洗浄のための水量に応じ加熱のためのエネルギーが増加することから、さらなる効率化が望まれている。 However, the conventional technique using a chemical solution for cleaning the filtration membrane has problems such as an increase in environmental burden and the deterioration of the filtration membrane due to the chemical solution. In addition, the running cost required for the chemical solution is increased, and the equipment cost is high because the equipment is made of a material resistant to the chemical solution. On the other hand, the conventional technology that uses hot water for washing the filtration membrane has little environmental impact and little influence on the deterioration of the filtration membrane, but the energy for heating increases according to the amount of water for washing. Is desired.
また、ろ過膜の損傷検出は、上記したように膜ろ過工程及び物理洗浄工程とは異なるタイミングで且つ水の流れを止めた上で行われるため、損傷検出のための検出時間が処理効率に直接関わってくる。 Further, as described above, the damage detection of the filtration membrane is performed at a timing different from the membrane filtration step and the physical cleaning step and after the water flow is stopped, so that the detection time for damage detection is directly related to the processing efficiency. Be involved.
実施の形態の膜ろ過装置は、膜モジュールと、処理水タンクと、加熱手段と、処理水供給手段と、加圧空気供給手段と、損傷検出手段とを備える。膜モジュールは、内部を一次側領域と二次側領域とに区分するろ過膜を有し、一次側領域より供給された原水を前記ろ過膜により膜ろ過して二次側領域から処理水として排出する。処理水タンクは、膜モジュールから排出された処理水を貯水する。加熱手段は、処理水を所定温度に加熱する。処理水供給手段は、膜モジュールの二次側領域に配管で接続され、膜モジュールの洗浄時に、加熱手段により加熱された処理水を、配管を介して膜モジュールの二次側領域へ供給する。加圧空気供給手段は、膜モジュールの二次側領域への処理水の供給停止後、配管内に加圧空気を供給する。損傷検出手段は、加圧空気供給手段により供給された加圧空気の、膜モジュールの二次側領域から一次側領域への漏出量に基づき、ろ過膜の損傷を検出する。また、処理水供給手段は、膜モジュールの二次側領域に供給する処理水の流量を、膜ろ過時に排出された処理水の流量未満、且つ加圧空気によって5〜10秒で膜モジュールの二次側領域に圧送される流量とする。 The membrane filtration device according to the embodiment includes a membrane module, a treated water tank, a heating unit, a treated water supply unit, a pressurized air supply unit, and a damage detection unit. The membrane module has a filtration membrane that divides the interior into a primary side region and a secondary side region, and the raw water supplied from the primary side region is membrane-filtered by the filtration membrane and discharged as treated water from the secondary side region. To do. The treated water tank stores treated water discharged from the membrane module. The heating means heats the treated water to a predetermined temperature. The treated water supply means is connected to the secondary side region of the membrane module by piping, and supplies the treated water heated by the heating means to the secondary side region of the membrane module through the piping when the membrane module is cleaned. The pressurized air supply means supplies pressurized air into the pipe after stopping the supply of treated water to the secondary region of the membrane module. The damage detection means detects damage to the filtration membrane based on the leakage amount of the pressurized air supplied from the pressurized air supply means from the secondary side region to the primary side region of the membrane module. Further, the treated water supply means sets the flow rate of the treated water supplied to the secondary region of the membrane module to less than the flow rate of treated water discharged during membrane filtration , and the flow rate of the membrane module in 5 to 10 seconds with pressurized air. The flow rate is pumped to the secondary area .
以下に添付図面を参照して、この発明に係る膜ろ過装置、運転方法及び損傷検出装置の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of a membrane filtration device, an operation method, and a damage detection device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態に係る膜ろ過装置の構成を模式的に示すブロック図である。同図に示すように、膜ろ過装置100は、原水タンク11と、原水ポンプ12と、膜モジュール13と、処理水タンク14と、流量計15と、逆洗ポンプ16と、温水洗浄ポンプ17と、温水ユニット18と、空気圧縮機19と、気体圧力計20と、気体流量計21とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the membrane filtration device according to this embodiment. As shown in the figure, the
原水タンク11は、図示しない供給源から供給された原水を貯水する。原水ポンプ12は、原水タンク11に貯水された原水を膜モジュール13へ供給する供給ポンプである。原水ポンプ12は、ろ過入口弁V1を介して、膜モジュール13の一次側領域に接続配管されている。
The
膜モジュール13は、内部を一次側領域と二次側領域とに区分けするろ過膜(図示せず)を有し、一次側領域より供給された原水をろ過膜により膜ろ過し、二次側領域から処理水として排出する。膜モジュール13の二次側領域には、ろ過出口弁V2が設置されており、当該ろ過出口弁V2と膜モジュール13の二次側領域とを接続する配管により、共用ラインL1が形成されている。膜モジュール13の二次側領域から排出された処理水は、共用ラインL1を流れ、ろ過出口弁V2を介して処理水タンク14に到達する。
The
また、膜モジュール13の一次側領域には、膜モジュール13内の保持液を、膜ろ過装置100の外部に排出するための排水弁V3が設けられている。また、膜モジュール13の一次側領域には、加圧空気を導入するためのエアスクラビング弁V7が設けられている。
A drain valve V <b> 3 for discharging the retentate in the
なお、膜モジュール13で用いるろ過膜は、精密ろ過膜、限外ろ過膜のような除濁用であり、モジュールタイプの加圧式でもよいし、吸引により膜分離する浸漬型でもよい。本実施形態では、加圧式の外圧型精密ろ過膜を用いた例について説明する。また、膜モジュール13内において、ろ過膜は、その一端を固定しない自由端で保持、又は、両端を固定し中間に十分な余裕を持たせた状態で保持されており、加圧空気の供給により揺動可能な状態にあるものとする。
The filtration membrane used in the
処理水タンク14は、膜モジュール13から共用ラインL1を介して排出された処理水を貯水する。流量計15は、共用ラインL1上に設けられており、当該共用ラインL1を流れる水の流量を測定する。なお、流量計15が測定する流量に基づき、後述する各工程の実施タイミングが、膜ろ過装置100で自動制御されるようにすることもできる。
The treated
逆洗ポンプ16は、逆洗弁V4を介して共用ラインL1に配管接続されており、当該共用ラインL1を通じて、処理水タンク14に貯水された処理水の一部を逆洗水として膜モジュール13の二次側領域に供給する。
The
温水洗浄ポンプ17は、処理水タンク14に貯水された処理水の一部を、温水ユニット18に供給する。温水ユニット18は、温水洗浄ポンプ17によって導かれた処理水を所定の温度に加熱する加熱装置である。また、温水ユニット18は、温水洗浄弁V5を介して共用ラインL1に配管接続されており、当該共用ラインL1を通じて、所定の温度に加熱した温水を膜モジュール13の二次側領域に供給する。
The warm
温水ユニット18は、例えば、温水洗浄ポンプ17によって導かれた処理水を一時貯水する温水タンクや、温水タンクに貯水された処理水を所定温度に加熱する加熱器等により構成され、所定温度に加熱した処理水を温水として保持する。また、膜ろ過装置100は、温水タンクを用いずに、温水洗浄ポンプ17と温水洗浄弁V5とを接続する配管を加熱する構成としてもよい。なお、図1では、逆洗弁V4から共用ラインL1に至る配管系と、温水洗浄弁V5から共用ラインL1に至る配管系とを共用する構成としているが、これに限らず、膜ろ過装置100に、共用ラインL1に至る配管系を個別に設ける構成としてもよい。
The
空気圧縮機19は、エアコンプレッサであって、加圧した空気を、減圧弁V6を介して膜モジュール13に供給する。ここで、減圧弁V6の出力側は、エアスクラビング弁V7を介して、膜モジュール13の一次側領域に接続配管されている。空気圧縮機19から供給された加圧空気は、エアスクラビング弁V7を介して膜モジュール13の一次側領域に導入される。また、減圧弁V6の出力側は、損傷検出弁V8を介して共用ラインL1に配管接続されており、当該共用ラインL1を通じて、空気圧縮機19から供給された加圧空気が、膜モジュール13の二次側領域に導入されるよう構成されている。
The
減圧弁V6の出力側と損傷検出弁V8との間の配管系には、気体圧力計20及び気体流量計21が設けられている。気体圧力計20は、空気圧縮機19から膜モジュール13の二次側領域に供給される加圧空気の圧力を測定する。また、気体流量計21は、空気圧縮機19から膜モジュール13の二次側領域に供給される加圧空気の流量を測定する。
A
なお、膜ろ過装置100は、図1に示した構成に限らないものとする。例えば、膜ろ過装置100の外部から原水が供給される場合には、上記膜ろ過装置100の構成から原水タンク11や原水ポンプ12を取り除いた構成としてもよい。また、膜ろ過装置100の外部から加圧空気が供給される場合には、上記膜ろ過装置100の構成から空気圧縮機19や減圧弁V6を取り除いた構成としてもよい。また、共用ラインL1に流れる水の流量を測定しないような場合には、上記膜ろ過装置100の構成から流量計15を取り除いた構成としてもよい。
In addition, the
次に、膜ろ過装置100の運転方法の一例について説明する。図2は、膜ろ過装置100の運転方法の手順を示すフローチャートである。同図に示すように、膜ろ過装置100の運転方法は、原水を膜ろ過する「膜ろ過工程」と、処理水により膜モジュール13の逆洗を行う「逆洗工程」と、温水と加圧空気とを併用し膜モジュール13の逆洗を行う「併用逆洗工程」と、ろ過膜の損傷検出を行う「損傷検出工程」とを含む。
Next, an example of the operation method of the
ここで、膜ろ過工程と逆洗工程とは交互に繰り返し実施される。膜ろ過工程から逆洗工程への移行は、通常、所定時間毎に行なわれるが、流量計15で測定される処理水の流量に基づき自動で行われるようにすることもできる。所定回数を実施後(又は所定時間の経過後)、併用逆洗工程が実施される。併用逆洗工程は第1工程と第2工程とを含み、この第2工程の実施と一体的に損傷検出工程が実施される。以下、図2に示した各工程について説明する。
Here, the membrane filtration step and the backwashing step are alternately repeated. The transition from the membrane filtration step to the backwashing step is usually performed every predetermined time, but may be automatically performed based on the flow rate of the treated water measured by the
<膜ろ過工程>
まず、図3を参照して、膜ろ過装置100の膜ろ過工程について説明する。ここで、図3は、膜ろ過装置100の膜ろ過工程を説明するための図であり、開状態の弁を白塗、閉状態の弁を黒塗で表している(以下、図4、図6及び図7も同様)。
<Membrane filtration process>
First, the membrane filtration step of the
膜ろ過工程では、図3に示すように、ろ過入口弁V1及びろ過出口弁V2を開とし、原水ポンプ12を動作させることで、原水タンク11内の原水を膜モジュール13の一次側領域に導入する。この時、他の弁は全て閉じた状態となっている。膜モジュール13に導入された原水は、ろ過膜により膜ろ過された後、処理水として処理水タンク14へ排出される。
In the membrane filtration step, as shown in FIG. 3, the raw water in the
膜ろ過工程の時間経過に伴い、ろ過膜の一次側領域面(以下、一次側表面という)に懸濁物質等のファウリング原因物質が付着し始めると、膜差圧が上昇しろ過能力が徐々に低下していく。そこで、所定のタイミングで逆洗工程を実施し、処理水による逆洗により膜モジュール13を洗浄する。
When the fouling-causing substances such as suspended substances begin to adhere to the primary side surface of the filtration membrane (hereinafter referred to as the primary side surface) with the passage of time in the membrane filtration process, the membrane differential pressure increases and the filtration capacity gradually increases. It will drop to. Therefore, a back washing process is performed at a predetermined timing, and the
<逆洗工程>
図4は、膜ろ過装置100の逆洗工程を説明するための図である。まず、原水ポンプ12の動作を停止し、ろ過入口弁V1及びろ過出口弁V2を閉じる。次いで、排水弁V3及び逆洗弁V4を開き、逆洗ポンプ16を動作させることで、処理水タンク14に貯水された処理水を、逆洗水として膜モジュール13の二次側領域から導入する。次いで、エアスクラビング弁V7を開とし、空気圧縮機19を運転状態とすることで、膜モジュール13の一次側領域から供給した加圧空気によりろ過膜を物理的に揺動させる、エアスクラビングを開始する。この逆洗水の導入より、ろ過膜の一次側表面に付着したファウリング原因物質が剥離され、排水弁V3を介して膜ろ過装置100の外部に排出される。また、加圧空気の供給により、ろ過膜を揺動させることで、当該ろ過膜からファウリング原因物質をより剥離しやすくすることができる。なお、本実施形態では、処理水の供給を開始した後、エアスクラビングを開始することとしたが、これに限らず、エアスクラビングを開始した後に処理水の供給を開始する形態としてもよいし、処理水の供給とエアスクラビングとを同時に開始する形態としてもよい。これにより、ろ過膜に付着したファウリング原因物質を或る程度除去することができる。
<Backwash process>
FIG. 4 is a diagram for explaining the backwashing process of the
ところで、ろ過膜表面の細孔構造等にろ過膜上のファウリング原因物質が捕捉されると、このファウリング原因物質を上記逆洗工程で容易に除去できないことが分かっている。例えば、膜ろ過工程の後に逆洗工程を実施することで、膜ろ過工程で上昇した膜差圧を或る程度低下(回復)させることが可能であるが、残留したファウリング原因物質が徐々に蓄積していくため、膜差圧の回復率も徐々に減少していく。 By the way, it is known that when the fouling-causing substance on the filtration membrane is captured by the pore structure or the like on the surface of the filtration membrane, the fouling-causing substance cannot be easily removed by the backwashing process. For example, by performing a backwash process after the membrane filtration process, it is possible to reduce (recover) the membrane differential pressure increased in the membrane filtration process to some extent, but the remaining fouling-causing substances gradually As it accumulates, the recovery rate of the membrane differential pressure also gradually decreases.
ここで、図5は、膜ろ過工程と逆洗工程とを交互に実施した場合における膜差圧の変化例を示す図である。同図では、ろ過膜の膜差圧(kPa)を縦軸に、経過時間(繰り返し回数)を横軸に示している。なお、1回目〜3回目の各膜ろ過工程では、膜ろ過する単位時間あたりの水量を同一条件としている。 Here, FIG. 5 is a figure which shows the example of a change of the film | membrane differential pressure at the time of implementing a membrane filtration process and a backwash process alternately. In the figure, the membrane pressure difference (kPa) of the filtration membrane is shown on the vertical axis, and the elapsed time (number of repetitions) is shown on the horizontal axis. In the first to third membrane filtration steps, the amount of water per unit time for membrane filtration is the same condition.
図5に示すように、膜ろ過工程では経過時間に伴い、ろ過膜の一次側表面にファウリング原因物質が付着するため、膜差圧が徐々に上昇していく。そこで、逆洗工程を実施すると、ファウリング原因物質の除去により膜差圧が減少(回復)する。このとき、回復した膜差圧の値と、基準となる膜差圧P0との差ΔP(ΔP1〜ΔP3)が小さいほど、回復率が高いことになる。 As shown in FIG. 5, in the membrane filtration step, the fouling-causing substance adheres to the primary side surface of the filtration membrane with the passage of time, so that the membrane differential pressure gradually increases. Therefore, when the backwash process is performed, the film differential pressure is reduced (recovered) by removing the fouling-causing substances. At this time, the smaller the difference ΔP (ΔP1 to ΔP3) between the recovered membrane differential pressure value and the reference membrane differential pressure P0, the higher the recovery rate.
しかしながら、逆洗工程で残留したファウリング原因物質が蓄積していくため、逆洗工程を繰り返し実施したとしてもΔP1〜ΔP3の値は徐々に増加し、膜ろ過に必要な膜差圧も増加する。そこで、本実施形態の膜ろ過装置100では、ΔPが所定の閾値を超えた時、或いは所定時間経過後等、所定のタイミングで併用逆洗工程を実施することで、ろ過膜に捕捉されたファウリング原因物質の除去を行う。以下、併用逆洗工程について説明する。
However, since fouling-causing substances remaining in the backwashing process accumulate, even if the backwashing process is repeatedly performed, the values of ΔP1 to ΔP3 gradually increase and the membrane differential pressure required for membrane filtration also increases. . Therefore, in the
<併用逆洗工程>
併用逆洗工程は、ろ過膜の一次側表面に付着したファウリング原因物質の剥離を行う「第1工程」と、剥離したファウリング原因物質を除去する「第2工程」とを有する。なお、第1工程の実行に先駆けて、所定のタイミングで温水洗浄ポンプ17が一時的に運転状態とされることで、処理水タンク14の処理水が温水ユニット18に導入されているものとする。また、温水ユニット18では、導入された処理水を所定の温度まで加熱し、温水として保温しているものとする。ここで、温水の温度は、ろ過膜の耐温以下であれば特に問わず、例えば40〜60℃の範囲としてもよく、高温であるほど好ましい。
<Combination backwash process>
The combined backwashing step includes a “first step” for peeling off the fouling-causing substance adhering to the primary surface of the filtration membrane and a “second step” for removing the peeled fouling-causing substance. Prior to the execution of the first step, it is assumed that the treated water in the treated
まず、図6を用いて、併用逆洗工程の第1工程について説明する。ここで、図6は、併用逆洗工程の第1工程を説明するための図である。第1工程では、まず、排水弁V3及び温水洗浄弁V5を開(その他の弁は閉)とし、温水洗浄ポンプ17を運転状態(原水ポンプ12及び逆洗ポンプ16は停止状態)とすることで、所定温度に加熱した温水を、温水ユニット18から膜モジュール13の二次側領域に供給する。次いで、エアスクラビング弁V7を開とし、空気圧縮機19を運転状態とすることで、膜モジュール13の一次側領域から供給した加圧空気によりろ過膜を物理的に揺動させる、エアスクラビングを開始する。
First, the 1st process of a combined backwash process is demonstrated using FIG. Here, FIG. 6 is a figure for demonstrating the 1st process of a combined backwash process. In the first step, first, the drain valve V3 and the hot water washing valve V5 are opened (other valves are closed), and the hot
このように、第1工程では、温水によりろ過膜を暖めることで、ろ過膜に付着や捕捉されたファウリング原因物質を剥離しやすくする。また、加圧空気の供給により、ろ過膜を揺動させることで、当該ろ過膜からファウリング原因物質をより剥離しやすくすることができる。なお、本実施形態では、温水の供給を開始した後、エアスクラビングを開始することとしたが、これに限らず、エアスクラビングを開始した後に温水の供給を開始する形態としてもよいし、温水の供給とエアスクラビングとを同時に開始する形態としてもよい。また、温水ユニット18が膜モジュール13の二次側領域に供給する温水の流量は、膜ろ過工程時に膜モジュール13が排出した処理水の流量(膜ろ過流量)よりも少ないものとするが、多くても洗浄の機能を阻害することはない。
In this way, in the first step, the fouling-causing substance attached or trapped on the filtration membrane is easily peeled off by warming the filtration membrane with warm water. Further, the fouling-causing substance can be more easily separated from the filtration membrane by swinging the filtration membrane by supplying pressurized air. In this embodiment, the air scrubbing is started after the hot water supply is started. However, the present invention is not limited to this, and the hot water supply may be started after the air scrubbing is started. It is good also as a form which starts supply and air scrubbing simultaneously. Moreover, although the flow rate of the warm water supplied to the secondary region of the
次に、図7を用いて、併用逆洗工程の第2工程について説明する。ここで、図7は、併用逆洗工程の第2工程を説明するための図である。第2工程では、まず、エアスクラビング弁V7を閉とすることで、ろ過膜の揺動を停止する。次いで、温水洗浄弁V5を閉とし、温水洗浄ポンプ17を停止状態とすることで、膜モジュール13への温水供給を停止する。このとき、共用ラインL1では、ろ過出口弁V2、逆洗弁V4、温水洗浄弁V5及び損傷検出弁V8が閉となり、膜モジュール13の二次側領域との間で閉ざされるため、第1工程で供給されていた温水が残留した状態となる。
Next, the 2nd process of a combined backwash process is demonstrated using FIG. Here, FIG. 7 is a figure for demonstrating the 2nd process of a combined backwash process. In the second step, first, the air scrubbing valve V7 is closed to stop the oscillation of the filtration membrane. Next, the hot water supply to the
そして、損傷検出弁V8を開とすることで、空気圧縮機19から供給される加圧空気により、共用ラインL1内に残留した温水を、膜モジュール13の二次側領域へ一気に圧送する。この圧送により、ろ過膜の一次側表面のファウリング原因物質が剥離し、排水弁V3を介して膜ろ過装置100の外部に排出される。
Then, by opening the damage detection valve V8, the hot water remaining in the common line L1 is pumped to the secondary region of the
ここで、第2工程時に供給する加圧空気の圧力は、膜ろ過工程での膜差圧以上の圧力であることが好ましく、ろ過膜の耐圧以下である必要がある。具体的には、耐圧300kPaの膜では、250kPa程度が好ましい。また、加圧空気により膜モジュール13の二次側領域へ圧送する温水の分量は、上記した圧力の下、圧送に5〜10秒程度を要する分量が好ましく、この条件を満たす長さ/径で共用ラインL1が構成されることが好ましい。なお、加圧空気の供給は、続く損傷検出工程での損傷検出に用いるため、共用ラインL1内の温水を圧送した後も、所定時間継続させるものとする。
Here, the pressure of the pressurized air supplied in the second step is preferably a pressure equal to or higher than the membrane differential pressure in the membrane filtration step, and needs to be equal to or lower than the pressure resistance of the filtration membrane. Specifically, about 250 kPa is preferable for a film having a withstand voltage of 300 kPa. Further, the amount of hot water pumped to the secondary region of the
このように、併用逆洗工程では、第1工程において、ファウリング原因物質が剥離し易い状態とし、第2工程において、加圧空気により押し出された温水の水勢を用いて、ファウリング原因物質の除去を行うため、上述した逆洗工程よりも効果的にファウリング原因物質をろ過膜から除去することができる。これにより、例えば、図4に示した3回目の逆洗工程の後、4回目の膜ろ過工程を実施し、併用逆洗工程を実施したとすると、図8に示すように、膜差圧P0と同等の値まで膜差圧を回復させることが可能となる。 Thus, in the combined backwashing step, in the first step, the fouling-causing substance is easily peeled off, and in the second step, the fouling-causing substance is generated using the hot water pressure pushed out by the pressurized air. Since the removal is performed, the fouling-causing substance can be removed from the filtration membrane more effectively than the backwashing process described above. Thus, for example, if the fourth membrane filtration step is performed after the third backwash step shown in FIG. 4 and the combined backwash step is performed, as shown in FIG. It is possible to recover the membrane differential pressure to a value equivalent to.
また、第2工程での加圧空気の供給により、共用ラインL1内に残留した温水を用いてファウリング原因物質を除去することができるため、温水ユニット18から供給される温水のみでファウリング原因物質の除去(逆洗)を行った場合と比較し、使用する温水の水量を減少させることができる。また、これにより、温水化に必要なエネルギーを低減することができる。
Moreover, since the fouling-causing substance can be removed by using the hot water remaining in the common line L1 by supplying pressurized air in the second step, the cause of fouling is caused only by the hot water supplied from the
<損傷検出工程>
続く、損傷検出工程では、上記第2工程で空気圧縮機19から膜モジュール13の二次側領域に加圧空気が供給されている間に、気体圧力計20と気体流量計21とによって膜モジュール13に供給された空気の圧力(空気圧)と流量(空気流量)とを測定する。空気圧と空気流量の変化が安定した時、ろ過膜が損傷していれば、この損傷した部分を通って二次側領域から一次側領域に空気が漏出する。
<Damage detection process>
In the subsequent damage detection step, while the pressurized air is being supplied from the
ここで、図9は、膜ろ過装置100の損傷検出処理例を示すグラフである。同図では、空気流量(1/min)を縦軸に、空気圧(kPa)を横軸に示している。同図において、一点鎖線で示すグラフは、損傷が生じたろ過膜での空気圧−空気流量特性を示しており、損傷した部分を通って二次側領域から一次側領域に空気が漏出するため、加圧空気の空気圧に応じて、空気流量が流れる。また、実線で示すグラフは、損傷が生じていないろ過膜での空気圧−空気流量特性を示しており、二次側領域から一次側領域へ漏出する空気は、損傷が生じたろ過膜の特性と比べて極めて少量となる。このため、膜モジュール13に供給した加圧空気の空気圧と空気流量との関係から、膜モジュール13の二次側領域から一次側領域へ漏出した空気量の程度に基づき、膜モジュール13(ろ過膜)に損傷が生じているか否かを判定することができる。
Here, FIG. 9 is a graph showing an example of damage detection processing of the
なお、本実施形態では、膜モジュール13の二次側領域から一次側領域へ漏出した空気量を、加圧空気の空気圧−空気流量特性から特定する構成としたが、これに限らず、膜モジュール13の一次側領域に漏出した気泡を検知する等の他の方法を用いて、漏出した空気量を特定する形態としてもよい。
In the present embodiment, the amount of air leaked from the secondary region to the primary region of the
損傷検出工程において、膜モジュール13の損傷が検出されない場合には、損傷検出弁V8を閉とするとともに、空気圧縮機19を停止状態とし、膜モジュール13の一次側領域の水を、排水弁V3を介して外部に排出した後、上記膜ろ過工程に再び戻る。なお、損傷検出工程において、膜モジュール13の損傷が検出された場合には、当該膜モジュール13を新たな膜モジュール13へと交換し、上記膜ろ過工程に再び戻るものとする。
If damage to the
膜ろ過装置100では、図2に示した膜ろ過工程、逆洗工程及び併用逆洗工程(損傷検出工程)が、所定の順序やタイミングで実施されるよう自動制御されている。例えば、膜ろ過工程22分→逆洗工程40秒を繰り返し実施し、1日に一回、逆洗工程の代わりに、併用逆洗工程の第1工程を2分実施した後、第2工程(損傷検出工程)を実施し、ろ過膜の損傷が検出されない場合、膜ろ過工程22分→逆洗工程40秒の繰り返しに戻るローテーションとしてもよい。また、併用逆洗工程(損傷検出工程)の実施頻度は、原水の水質や運転方法に応じて適宜設定可能であるとするが、例えば、浄水処理においては1日に1回程度の頻度で効果を発揮できる。
In the
以上のように、本実施形態によれば、上記した併用逆洗工程の実施により、ろ過膜の一次側に付着したファウリング原因物質の除去を、効率的に行うことができる。また、第1工程時に供給する温水流量を膜ろ過流量より小さくし、第2工程時は配管内に残留した温水を空気圧で押し出し洗浄効果を発揮することで、使用する温水量を低減できるため、温水化に係るエネルギー効率を向上させることができる。また、加圧空気による膜モジュール13の洗浄時(第2工程時)に、ろ過膜の損傷検出を合わせて実施することで、膜モジュール13の洗浄及び損傷検出を同時に行うことができるため、膜ろ過工程以外の時間を短縮でき、膜ろ過装置100の処理効率を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the fouling-causing substance adhering to the primary side of the filtration membrane can be efficiently removed by performing the combined back washing step. In addition, since the hot water flow rate supplied at the first step is smaller than the membrane filtration flow rate, and the hot water remaining in the pipe is pushed out by air pressure at the second step to exert a cleaning effect, the amount of hot water to be used can be reduced. Energy efficiency related to warming can be improved. In addition, since the
また、ろ過膜の洗浄に温水(処理水)を用いるため、薬液を用いて洗浄する場合と比較し、ランニングコストや設備費を低減することができる。また、ろ過膜の洗浄に温水(処理水)を用いるため、環境負荷を低減することができ、ろ過膜の劣化への影響も低減することができる。 Moreover, since warm water (treated water) is used for washing the filtration membrane, running costs and equipment costs can be reduced as compared with the case of washing with a chemical solution. Moreover, since warm water (treated water) is used for washing the filtration membrane, the environmental load can be reduced, and the influence on the deterioration of the filtration membrane can also be reduced.
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加等を行うことができる。また、上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the said embodiment was shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The above embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, additions, and the like can be made without departing from the scope of the invention. Moreover, the said embodiment and its deformation | transformation are included in the range of the invention, the summary, and the invention described in the claim, and its equal range.
例えば、上記実施形態では、処理水を所定温度まで加熱した温水を用いて、ろ過膜の一次側表面に捕捉されたファウリング原因物質を剥離する形態としたが、これに限らず、加熱していない処理水を用いて上記併用逆洗工程を実施する形態としてもよい。この場合、図1に示した温水ユニット18において、温水洗浄ポンプ17からの処理水を膜モジュール13の二次側領域にそのまま供給することで、加熱していない処理水を用いて上記併用逆洗工程を実施することができる。また、他の構成例の膜ろ過装置100aとして、図10に示すように、図1に示した膜ろ過装置100の構成から、温水洗浄ポンプ17、温水ユニット18及び温水洗浄弁V5を取り除いた構成としてもよい。この構成例の膜ろ過装置100aにおいては、逆洗ポンプ16が供給する処理水を用いて上記第1工程を実施することで、続く第2工程では共用ラインL1に残留した処理水を膜モジュール13の二次側領域に圧送することができる。
For example, in the above embodiment, the hot water obtained by heating the treated water to a predetermined temperature is used to peel off the fouling-causing substance trapped on the primary side surface of the filtration membrane. It is good also as a form which implements the said combined backwashing process using the treated water which is not. In this case, in the
なお、併用逆洗工程で処理水を用いる場合、温水を用いた場合と比較し、ファウリング原因物質が剥離しにくいため、併用逆洗工程での第1工程の実施時間を温水使用時よりも長くすることが好ましい。また、この場合においても、膜モジュール13の二次側領域に供給する処理水の流量は、膜ろ過工程時に膜モジュール13が排出した処理水の流量(膜ろ過流量)よりも少ないものとするが、多くても洗浄の機能を阻害することはない。
In addition, when treated water is used in the combined backwashing process, the fouling-causing substance is less likely to be peeled off than in the case of using warm water. It is preferable to make it longer. Also in this case, the flow rate of the treated water supplied to the secondary region of the
また、上記実施形態では、膜モジュール13のエアスクラビング及び共用ラインL1に残留した温水の圧送に係る加圧空気の供給を、同一の空気圧縮機19を用いて実現する形態としたが、これに限らず、用途毎に空気圧縮機19を設ける構成としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the form which implement | achieves supply of the pressurized air which concerns on the air scrubbing of the
また、上記実施形態では、併用逆洗工程(第1工程)において、加圧空気の供給によりろ過膜を揺動するエアスクラビングを実施する構成としたが、これに限らず、エアスクラビングを行わない形態としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which implements the air scrubbing which rocks a filtration membrane by supply of pressurized air in a combined backwashing process (1st process), not only this but air scrubbing is not performed. It is good also as a form.
100、100a 膜ろ過装置
11 原水タンク
12 原水ポンプ
13 膜モジュール
14 処理水タンク
15 流量計
16 逆洗ポンプ
17 温水洗浄ポンプ
18 温水ユニット
19 空気圧縮機
20 気体圧力計
21 気体流量計
V1 ろ過入口弁
V2 ろ過出口弁
V3 排水弁
V4 逆洗弁
V5 温水洗浄弁
V6 減圧弁
V7 エアスクラビング弁
V8 損傷検出弁
100, 100a
Claims (8)
前記膜モジュールから排出された処理水を貯水する処理水タンクと、
処理水を所定温度に加熱する加熱手段と、
前記膜モジュールの二次側領域に配管で接続され、前記膜モジュールの洗浄時に、前記加熱手段により加熱された処理水を、前記配管を介して前記膜モジュールの二次側領域へ供給する処理水供給手段と、
前記膜モジュールの二次側領域への処理水の供給停止後、前記配管内に加圧空気を供給する加圧空気供給手段と、
前記加圧空気供給手段により供給された前記加圧空気の、前記膜モジュールの二次側領域から一次側領域への漏出量に基づき、前記ろ過膜の損傷を検出する損傷検出手段と、を備え、
前記処理水供給手段は、前記膜モジュールの二次側領域に供給する処理水の流量を、前記膜ろ過時に排出された処理水の流量未満、且つ前記加圧空気によって5〜10秒で前記膜モジュールの二次側領域に圧送される流量とする膜ろ過装置。 A membrane having a filtration membrane that divides the interior into a primary side region and a secondary side region, and membrane-filtering the raw water supplied from the primary side region through the filtration membrane and discharging it as treated water from the secondary side region Module,
A treated water tank for storing treated water discharged from the membrane module;
Heating means for heating the treated water to a predetermined temperature;
Treated water connected to the secondary region of the membrane module by piping and supplying the treated water heated by the heating means to the secondary region of the membrane module through the piping when the membrane module is cleaned Supply means;
After stopping the supply of treated water to the secondary region of the membrane module, pressurized air supply means for supplying pressurized air into the pipe,
Of the pressurized air the compressed air supplied by the supply means, based on the amount of leakage into the primary side area from the secondary side area of the membrane module, and a damage detecting means for detecting damage to the filtration membrane ,
The treated water supply means is configured such that the flow rate of treated water supplied to the secondary region of the membrane module is less than the flow rate of treated water discharged at the time of the membrane filtration and is 5 to 10 seconds by the pressurized air. A membrane filtration device with a flow rate that is pumped to the secondary region of the module .
前記加圧空気供給手段が供給した加圧空気の流量を測定する流量測定手段と、
を備え、
前記損傷検出手段は、前記圧力測定手段により測定された前記圧力及び前記流量測定手段により測定された前記流量に基づいて、前記ろ過膜の損傷を検出する請求項1に記載の膜ろ過装置。 Pressure measuring means for measuring the pressure of the pressurized air supplied by the pressurized air supply means;
Flow rate measuring means for measuring the flow rate of pressurized air supplied by the pressurized air supply means;
With
The membrane filtration device according to claim 1, wherein the damage detection unit detects damage of the filtration membrane based on the pressure measured by the pressure measurement unit and the flow rate measured by the flow rate measurement unit.
前記膜モジュールの洗浄時に、前記加熱手段により加熱された処理水を、前記膜モジュールの二次側領域に接続された配管を介して当該二次側領域へ供給する処理水供給工程と、
前記膜モジュールの二次側領域への処理水の供給停止後、前記配管内に加圧空気を供給する加圧空気供給工程と、
前記加圧空気供給工程で供給された前記加圧空気の、前記膜モジュールの二次側領域から一次側領域への漏出量に基づき、前記ろ過膜の損傷を検出する損傷検出工程と、を含み、
前記処理水供給工程は、前記膜モジュールの二次側領域に供給する処理水の流量を、前記膜ろ過時に排出された処理水の流量未満、且つ前記加圧空気によって5〜10秒で前記膜モジュールの二次側領域に圧送される流量とする膜ろ過装置の運転方法。 A membrane having a filtration membrane that divides the interior into a primary side region and a secondary side region, and membrane-filtering the raw water supplied from the primary side region through the filtration membrane and discharging it as treated water from the secondary side region A membrane filtration apparatus comprising a module, a treated water tank for storing treated water discharged from the membrane module, and a heating means for heating the treated water to a predetermined temperature,
A treated water supply step of supplying treated water heated by the heating means to the secondary side region via a pipe connected to the secondary side region of the membrane module when cleaning the membrane module;
After the supply of treated water to the secondary region of the membrane module is stopped, a pressurized air supply step for supplying pressurized air into the pipe,
Of the pressurized air supply step the pressurized air supplied by Based on the leakage amount to the primary side area from the secondary side area of the membrane module includes a damage detection step of detecting damage to the filtration membrane ,
In the treated water supply step, the flow rate of treated water supplied to the secondary region of the membrane module is less than the flow rate of treated water discharged at the time of the membrane filtration and is 5 to 10 seconds by the pressurized air. The operation method of the membrane filtration apparatus which makes the flow volume pumped to the secondary area of a module .
加熱手段により加熱された処理水を前記膜モジュールの二次側領域に供給して前記膜モジュールを逆洗した後に、この逆洗に用いられた配管内に加圧空気を供給し、当該配管内に残留した前記逆洗時の処理水を、前記膜モジュールの二次側領域へ圧送する加圧空気供給手段と、
前記加圧空気供給手段により供給された前記加圧空気の、前記膜モジュールの二次側領域から一次側領域への漏出量に基づき、前記ろ過膜の損傷を検出する損傷検出手段と、を備え、
前記膜モジュールの二次側領域に供給する処理水の流量を、前記膜ろ過時に排出された処理水の流量未満、且つ前記加圧空気によって5〜10秒で前記膜モジュールの二次側領域に圧送される流量とする損傷検出装置。 A membrane having a filtration membrane that divides the interior into a primary side region and a secondary side region, and membrane-filtering the raw water supplied from the primary side region through the filtration membrane and discharging it as treated water from the secondary side region A module damage detection device,
After supplying the treated water heated by the heating means to the secondary region of the membrane module and backwashing the membrane module, supply pressurized air into the pipe used for backwashing, Pressurized air supply means for pressure-feeding the treated water remaining in the backwash to the secondary region of the membrane module;
Of the pressurized air the compressed air supplied by the supply means, based on the amount of leakage into the primary side area from the secondary side area of the membrane module, and a damage detecting means for detecting damage to the filtration membrane ,
The flow rate of the treated water supplied to the secondary side region of the membrane module is less than the flow rate of the treated water discharged during the membrane filtration , and the secondary side region of the membrane module in 5 to 10 seconds by the pressurized air. Damage detection device with flow rate to be pumped .
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