JPH10156147A - 液体処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 並列運転されている分離膜型液体処理ユニッ
トのうちのいずれかが自動的に運転停止した際に、残り
のユニットが正常に運転できるように、原液の供給圧力
を簡便に調節できる手段を備えた液体処理装置を提供す
る。 【解決手段】 本装置１０は、一台の送水ポンプにより
供給された原水を水処理ユニットの並列運転により膜濾
過して処理水を得る装置である。本装置は、原水を送水
する送水ポンプ１４と、分離膜モジュールを有し、送水
ポンプの吐出側の吐出管１６から分岐した複数本の送水
管１８にそれぞれ接続された水処理ユニット２０と、各
水処理ユニットへの送水をそれぞれ個別にかつ自動的に
停止する自動遮断弁２２とを備える。更に、原水逃がし
管２８が送水ポンプと自動遮断弁との間の吐出管又は送
水管から分岐して設けられ、原水逃がし管には、原水圧
力が弁の作動圧力を超えたときに作動する逃がし弁３０
又は圧力調節弁３２が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、濾過エレメントと
して少なくとも１個の分離膜モジュールを有する液体処
理ユニットを並列通液運転して、原液の膜濾過により処
理液を得るようにした液体処理装置に関し、更に詳細に
は、並列通液運転中のいずれかの液体処理ユニットが緊
急停止したとき、残りの液体処理ユニットが正常に運転
できるようにした液体処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体、例えば湖沼水、河川水等の表流
水、或いは井水等の地下水等の水を原水とし、原水から
産業用水、上水などを得ようとする場合、濾過エレメン
トとして分離膜モジュールを備えた水処理装置を使用
し、原水を濾過して原水中の不溶解性物質及び溶解性物
質を分離した処理水（透過水）を得て、それを所望の産
業用水、或いは上水とすることが多い。ここで、分離膜
とは、原水（原液）中の不溶解性物質及び溶解性物質を
分離できる、精密濾過膜、限外濾過膜、或いは逆浸透膜
等の分離膜を言い、分離膜モジュールとは分離膜をモジ
ュール化したものを言う。分離膜の単位膜面積当たりの
処理水量は、その膜の構造、膜質等により一定の数値に
定まっているので、大流量の原水を膜濾過する場合に
は、原水を送水する一台の送水ポンプに対して、原水の
処理水量に応じて、必要個数の分離膜モジュールを並列
配置した水処理装置を構成し、それら分離膜モジュール
を並列通水運転することにより、更には、複数個の分離
膜モジュールをそれぞれ備えたユニットを必要個数並列
配置した水処理装置を構成し、それらユニットを並列通
水運転することにより、所要の処理水量を得ている。更
には、一台の送水ポンプ毎に設けられたそのような水処
理装置の複数を並列配置し、それら水処理装置を並列通
水運転することもある。本明細書では、以下、濾過エレ
メントとして少なくとも１個の分離膜モジュールを有す
るユニットを、分離膜モジュール１個のものも含めて、
便宜上、液体処理ユニットあるいは水処理ユニットと呼
ぶことにする。

【０００３】ここで、図２を参照しつつ、並列配置した
複数個の、それぞれ少なくとも１個の分離膜モジュール
を有する水処理ユニットをクロスフロー方式濾過型で並
列通水運転する従来の水処理装置の構成を説明する。従
来の水処理装置は、図２に示すように、原水タンク１２
から原水を水処理ユニット２０に送水する１台の送水ポ
ンプ１４と、送水ポンプ１４の吐出側に接続された吐出
管１６から分岐した複数本（図２では３本のみ図示）の
送水管１８Ａ、Ｂ、Ｃと、送水管１８Ａ、Ｂ、Ｃにそれ
ぞれ接続され、クロスフロー方式で並列通水運転される
水処理ユニット２０Ａ、Ｂ、Ｃとを備えている。一般
に、このような大規模な水処理装置は、種々の自動制御
回路を備えた遠隔監視方式、いわゆる無人自動運転方式
で運転されている。そこで、各送水管１８Ａ、Ｂ、Ｃに
それぞれ自動遮断弁２２Ａ、Ｂ、Ｃを設けて、ある水処
理ユニット２０を緊急に停止する必要のある時に、個別
的に、自動的にかつ即時的に送水管１８を遮断して、そ
の水処理ユニット２０の運転を停止すると共にその水処
理ユニット２０を他の水処理ユニットから隔離するよう
になっている。例えば、分離膜モジュールの膜破断やそ
の他の理由により、水処理ユニット２０Ａから濾過水と
して流出する処理水の水質が所定の水質より低下した場
合などに、自動遮断弁２２Ａは、送水管１８Ａを自動的
にかつ即時的に遮断してその水処理ユニット２０Ａの運
転を停止し、水処理装置から出る処理水の水質を維持す
るようになっている。尚、各水処理ユニット２０の処理
水の水質は、各水処理ユニットの処理水管にそれぞれ設
けられた水質計（図示せず）により測定され、それに連
動して自動遮断弁２２が動作する。また、処理水は各水
処理ユニット２０Ａ、Ｂ、Ｃから処理水管２４を介して
外部に送水され、濃縮水は各水処理ユニット２０Ａ、
Ｂ、Ｃから濃縮水管２６を介して原水タンク１２に戻っ
たり、又は外部に排出されたりする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、送水ポンプ
に使用されているような大容量の水ポンプ、特に遠心ポ
ンプは、ポンプの吐出量が減少すると、ポンプ吐出圧が
上昇するという流量・圧力特性を示す。そこで、図２に
示した従来の水処理装置では、自動遮断弁２２のいずれ
かが作動して、水処理装置への原水の流入量が減少し、
送水ポンプの吐出量が低下せざるを得なくなった時、送
水ポンプ１４の吐出圧が、通常の運転圧力より上昇し、
各水処理ユニット２０での原水供給圧力が水処理ユニッ
トに設けられた分離膜モジュールの許容圧力を超えるこ
とがある。その結果、分離膜の濾過性が悪化したり、或
いは分離膜モジュールの原水側から処理水側に原水が漏
水したりして、処理水の水質が低下し、そのため、自動
遮断弁２２が作動して、残りの水処理ユニット２０が、
次々に、緊急停止することになる。或いは、分離膜モジ
ュールの許容圧力以上の原水圧力の上昇により、水処理
ユニットが損傷するような事態を招くことになる。

【０００５】無人自動運転方式を維持しつつ、これを解
決するには、例えば分離膜モジュールの許容圧力を高く
したり、或いは自動遮断弁の作動を検知し、それに連動
するポンプインバータ制御によりポンプの回転数を減少
させてポンプ吐出量を低下させる方法もある。しかし、
これらの方法は、コストが嵩んだり、或いは電気設備及
び計装設備が複雑になって、却ってトラブルが発生した
りして、実用化の点で必ずしも満足できるものでなかっ
た。

【０００６】そこで、本発明は、並列通水（通液）運転
されている複数個の分離膜型液体処理ユニットのうちの
いずれかが自動的に運転停止した際に、残りのユニット
が正常な状態で運転できるように、原水（原液）の供給
圧力を簡便にしかも確実に調節できる手段を備えた水処
理装置、すなわち液体処理装置を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る液体処理装置は、原液を送液する送液
ポンプと、送液ポンプの吐出側に接続した吐出管から分
岐した複数本の送液管にそれぞれ接続され、濾過エレメ
ントとして少なくとも１個の分離膜モジュールを有する
液体処理ユニットと、各液体処理ユニットへの送液をそ
れぞれ個別的にかつ自動的に停止する自動遮断弁とを備
え、一台の送液ポンプにより供給された原液を液体処理
ユニットの並列通液運転により膜濾過して処理液を得る
液体処理装置において、送液ポンプと自動遮断弁との間
の吐出管又は送液管から分岐して設けられ、送液ポンプ
により送液される原液の一部を液体処理ユニット外に送
液する原液逃がし管と、原液逃がし管に設けられた逃が
し弁又は圧力調節弁とを備え、液体処理ユニットへの原
液供給圧力が上昇して弁の作動圧力になったときに、弁
が作動して原液を原液逃がし管を介して液体処理ユニッ
ト外に流出させ、液体処理ユニットへの原液供給圧力を
低下させるようにしたことを特徴としている。

【０００８】本発明の液体処理装置は、各液体処理ユニ
ットがそれぞれ１個の分離膜モジュールのみを備えてい
ても良く、また、それぞれ個数が同じ複数個の分離膜モ
ジュールを備えていても良く、また、各液体処理ユニッ
ト毎に分離膜モジュールの個数が個々別々でも良い。ま
た、濾過方式は、デッドエンド方式の全量濾過型でも、
或いはクロスフロー方式でも良く、また原液供給方式
は、一定流量供給方式でも、その他の供給方式でも良
い。また、送液ポンプは、その形式を問わず、遠心ポン
プでも、斜流ポンプでも、軸流ポンプでも良く、また容
積形ポンプにも適用できる。尚、本発明でいう原液は、
代表的には水であるが、必ずしも水に限るものではな
く、広く、膜濾過により処理できる被処理液体を意味す
る。液体処理ユニットへの送液をそれぞれ個別的にかつ
自動的に停止する自動遮断弁は、必ずしも送液管に設け
る必要はなく、各液体処理ユニットに内蔵されていても
良い。本発明で、原液逃がし管を介して液体処理ユニッ
ト外に流出させる流量は、自動遮断弁が作動した液体処
理ユニットへの原液供給量に等しい流量である。原液逃
がし管は、原液の流出量に対応した管径と本数を有し、
送液ポンプと自動遮断弁との間の吐出管又は送液管から
分岐していて、例えば送液ポンプの吸い込み側或いは原
液タンク等に接続されている。逃がし弁及び圧力調節弁
は、弁の一次側の原液圧力が上昇して弁の作動圧力にな
ったときに、弁が開になって弁の一次側から二次側に原
液を流して一次側の原液圧力を弁の作動圧力に低下さ
せ、その後、自動遮断弁が作動した液体処理ユニットが
正常に運転できるようになって該ユニットへの原液の供
給を再開し、これによって弁の一次側の原液圧力が送液
ポンプの通常の運転圧力に低下して弁の作動圧力以下に
なったときに、弁が閉になる。弁の一次側の原液圧力
は、弁の上流側の原液逃がし管内の原液圧力であって、
従って液体処理ユニットへの原液供給圧力にほぼ等し
い。

【０００９】本発明で使用する逃がし弁は、弁の一次側
の原液圧力が弁の作動圧力を超えたときに作動して、逃
がし弁の一次側から二次側に所定流量の原液を流し、一
次側の原液圧力を所定圧力にまで低下させるようにした
既知の逃がし弁である。本発明では、逃がし弁が作動す
る作動圧力は、送液ポンプの通常の運転圧力（通常、分
離膜モジュールの常用運転圧力に等しい）以上で、かつ
分離膜モジュールの許容圧力を超えない圧力の範囲に設
定される。通常、機器或いは装置の安全弁として使用さ
れている弁と同じ形式の逃がし弁、例えば、実施例で説
明するようなコイルバネ式の逃がし弁は、圧力に対する
弁の感応性が高いので、弁の一次側の原液圧力が作動圧
力に達した時に、弁が瞬時的に作動して開になり弁の一
次側の原液圧力を低下させ、運転中の液体処理ユニット
を保護する。従って、本発明では、そのような圧力に対
する感応性の高い逃がし弁を使用するのが好ましい。
尚、逃がし弁の構造及び原液逃がし管の接続先によっ
て、二次側の原液圧力が背圧として逃がし弁に作用する
場合もある。このときには、逃がし弁の作動圧力は、逃
がし弁の二次側に背圧が作用しないときに弁が作動する
作動圧力と二次側の原水圧力との和になる。例えば、原
液逃がし管の接続先が送液ポンプの吸い込み側である場
合には、吸い込み側の原液圧力が背圧として逃がし弁の
二次側に作用する。そこで、本発明で言う作動圧力は、
二次側の原液圧力が背圧として逃がし弁の二次側に作用
する時には、逃がし弁の二次側に背圧が作用しないとき
に弁が作動する作動圧力と二次側の原水圧力との和とす
る。但し、通常、原液逃がし管の接続先は、原液タンク
の上部等で大気開放になっている場合が多いので、二次
側の背圧は無視できる。

【００１０】本発明で使用する圧力調節弁は、弁の一次
側の原液圧力を測定し、その測定圧力が弁の作動圧力を
超えたとき、原液を弁の一次側から二次側に流して一次
側の圧力を作動圧力に維持するようにした既知の圧力調
節弁である。本発明では、圧力調節弁が作動する作動圧
力は、送液ポンプの通常の運転圧力以上で、かつ分離膜
モジュールの許容圧力を超えない圧力の範囲に設定され
る。圧力調節弁の弁体を駆動して、一次側から二次側に
流れる原液の流量を調整し、一次側の圧力を作動圧力に
調節する弁体の駆動機構は、例えば、ダイアフラム式で
も、アクチュエータ式でも良い。圧力調節弁にフィード
バック制御回路を設け、一次側の原液圧力測定値に基づ
いて、一次側の原液圧力を作動圧力にフィードバック制
御するようにしても良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。なお、以下の例では本発明を水処理に適用した
例について説明する。実施例 本実施例は、図２に示した水処理装置に本発明を適用し
た例で、図１は本実施例の水処理装置（液体処理装置）
の構成を示すフローシートである。本実施例の水処理装
置１０は、図２に示した従来の水処理装置の構成に加え
て、更に、図１に示すように、吐出管１６から分岐し
て、原水を原水タンク１２に戻す原水逃がし管２８と、
原水逃がし管２８に設けられた逃がし弁３０とからなる
原水圧力上昇防止機構を備えていて、水処理ユニット２
０Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかの緊急停止時に、残りの水処理
ユニット２０に送水する原水の圧力が逃がし弁３０の作
動圧力以上に上昇しないようになっている。

【００１２】逃がし弁３０は、自動遮断弁２２のいずれ
かが作動して、１台の水処理ユニット２０を停止させ、
吐出管１６の原水圧力が逃がし弁３０の作動圧力にまで
上昇した時、停止した水処理ユニットに流入する原水流
入量に等しい流量の原水を原水逃がし管２８を介して吐
出管１６から原水タンク１２に逃がし、吐出管１６の原
水圧力を逃がし弁３０の作動圧力と等しい圧力に低下さ
せる、既知の機構の逃がし弁である。逃がし弁３０が作
動する作動圧力は、前述のごとく、送水ポンプ１４の通
常の運転圧力以上で、かつ水処理ユニット２０の分離膜
モジュールの許容圧力を超えない圧力の範囲に設定され
ている。逃がし弁３０は、例えば、逃がし弁の一次側か
ら二次側に原水を流過させるポートと、ポートを開閉す
る弁体と、所定のバネ圧力で弁体をポートに対して押圧
してポートを閉にしているバネ（コイルバネ等）とを備
え、逃がし弁の一次側の原水圧力と二次側の原水圧力の
差がバネの押圧力を超えた時に、弁体がポートから離隔
してポートが開き、原水を一次側から二次側に流過させ
て、一次側の原水圧力を低下させるようにしている。本
実施例では、原水逃がし管２８が原水タンク１２の上部
で大気開放されているので、二次側の原水圧力は、大気
圧か或いは大気圧に近い圧力であって、一次側に比べて
低いので、実用的には二次側の原水圧力を無視できる。
本実施例で逃がし弁３０として使用した弁は、株式会社
ベン製のサーキット弁又は一次圧力調整弁と言われるも
のである。

【００１３】また、逃がし弁３０に代えて、図１（ａ）
に示すように、原水逃がし管２８に圧力調節弁３２を設
けても良い。圧力調節弁３２は、その圧力計３４が直接
原水逃がし管２８の一次側の原水圧力を測定し、弁の二
次側の原水圧力とは無関係に、測定値が弁の作動圧力よ
り高いときに作動して、一次側の原水圧力を作動圧力以
下に維持する。本実施例で、圧力調節弁３２が作動する
作動圧力は、送水ポンプ１４の通常の運転圧力以上で、
かつ水処理ユニット２０の分離膜モジュールの許容圧力
を超えない圧力の範囲に設定されている。

【００１４】本実施例では、水処理ユニット２０Ａ、
Ｂ、Ｃのいずれかの緊急停止時、例えば水処理ユニット
２０Ａの分離膜が破断して処理水の水質が所定レベルよ
り低下し、自動遮断弁２２Ａが自動的に閉となり、送水
ポンプ１４の吐出圧が上昇したとき、上述の原水圧力の
上昇防止機構を備えることにより、逃がし弁３０が作動
して所定の流量を原水逃がし管２８を介して送水ポンプ
１４の吐出側から原水タンク１２に返す。これにより、
水処理ユニット２０Ａの緊急停止時、送水ポンプ１４の
吐出圧が上昇して、水処理ユニット２０Ｂ、Ｃに設けら
れた分離膜モジュールの許容圧力を超えるようなことが
生じない。よって、残りの水処理ユニット２０Ｂ、Ｃの
処理水の水質が、原水側から処理水側にへの原水の漏水
等により低下し、そのために水処理ユニット２０Ｂ、Ｃ
の運転も停止せざるを得なくなったり、或いは水処理ユ
ニット２０Ｂ、Ｃが損傷したりする、従来の水処理装置
で生じていた問題を防止することができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の構成によれば、原水（原液）圧
力上昇防止機構として、逃がし弁又は圧力調節弁を備え
た原液逃がし管を吐出管又は送液管から分岐することに
より、並列通液運転のいずれかの液体処理ユニットの緊
急停止時、送液ポンプの吐出圧が上昇して液体処理ユニ
ットに設けられた分離膜モジュールの許容圧力を超えな
いようにしている。これにより、本発明は、停止した液
体処理ユニット以外の運転中の液体処理ユニットへの原
液供給圧力が分離膜モジュールの許容圧力を超えないの
で、それら液体処理ユニットの処理液の液質が、原液側
から処理液側への原液の液漏れ等により低下し、そのた
めにそれら液体処理ユニットの運転を停止せざるを得な
くなったり、或いは液体処理ユニットが損傷したりする
ことを防止している。よって、残りの液体処理ユニット
は正常に運転できる。更に、本発明の液体処理装置で設
ける原液圧力上昇防止機構は、圧力に対する感応性が高
く、液体処理ユニットへの原液供給圧力の上昇に対して
瞬時的に対応し、しかも極く簡便な機構なので、誤動作
がなく、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る液体処理装置の実施例１の
構成を示すフローシート、及び図１（ａ）は実施例の１
の一部改変例の構成を示すフローシートである。

【図２】従来の水処理装置の構成を示すフローシートで
ある。

【符号の説明】

１０ 本発明に係る水処理装置の実施例 １２ 原水タンク １４ 送水ポンプ １６ 吐出管 １８ 送水管 ２０ 水処理ユニット ２２ 自動遮断弁 ２４ 処理水管 ２６ 濃縮水管 ２８ 原水逃がし管 ３０ 逃がし弁 ３２ 圧力調節弁 ３４ 圧力計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原液を送液する送液ポンプと、送液ポン
   プの吐出側に接続した吐出管から分岐した複数本の送液
   管にそれぞれ接続され、濾過エレメントとして少なくと
   も１個の分離膜モジュールを有する液体処理ユニット
   と、各液体処理ユニットへの送液をそれぞれ個別的にか
   つ自動的に停止する自動遮断弁とを備え、一台の送液ポ
   ンプにより供給された原液を液体処理ユニットの並列通
   液運転により膜濾過して処理液を得る液体処理装置にお
   いて、 送液ポンプと自動遮断弁との間の吐出管又は送液管から
   分岐して設けられ、送液ポンプにより送液される原液の
   一部を液体処理ユニット外に送液する原液逃がし管と、 原液逃がし管に設けられた逃がし弁又は圧力調節弁とを
   備え、 液体処理ユニットへの原液供給圧力が上昇して弁の作動
   圧力になったときに、弁が作動して原液を原液逃がし管
   を介して液体処理ユニット外に流出させ、液体処理ユニ
   ットへの原液供給圧力を低下させるようにしたことを特
   徴とする液体処理装置。