CN101450286A

CN101450286A - 膜过滤装置及其控制方法

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Publication number: CN101450286A
Application number: CNA2008101846017A
Authority: CN
Inventors: 吉田郁子; 黑泽贤一郎; 武本刚; 阴山晃治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-08
Also published as: CN101450286B; JP2009136800A; JP4903117B2

Abstract

本发明的膜过滤装置，能够可靠地进行反洗、防止过滤效率的降低和膜过滤装置运转费的增加等，且能够稳定地充分确保过滤水量。本发明的膜过滤装置(S1)，其是在具有将分散剂和分散质分离的膜的多个过滤单元(A、B、C)中分别重复规定时间的过滤和规定次数的反洗，规定次数的反洗根据由于规定时间的过滤而蓄积在所述过滤单元(A、B、C)的所述分散质的程度而在每个所述过滤单元(A、B、C)上进行设定，这种膜过滤装置(S1)其特征在于，当所述过滤单元(A、B、C)的反洗开始时期重叠时，按照反洗次数少的顺序进行所述过滤单元的反洗。

Description

膜过滤装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种采用了膜组件的膜过滤装置及其控制方法，

背景技术

使用了膜的过滤是利用例如树脂、陶瓷等构成的膜将分散质和分散剂分离的单位操作。一般而言，从水中去除污浊物质的膜过滤装置能够调节过滤水量，同时，能够持续获得大致相同水质的过滤水。另一方面，膜过滤装置若长时间进行过滤，则在膜表面蓄积污浊物质，发生网眼堵塞。并且，膜的网眼堵塞还会引起过滤效率的降低和膜过滤装置的运转费增加等。从而，在膜过滤装置中就像大家所熟知的，要进行反洗以防止膜的网眼堵塞。

现有，作为重复过滤和反洗的膜过滤装置，已知的结构是根据蓄积在膜组件上的污浊物质的程度来控制反洗的时间间隔(反洗频率)(例如参照专利文献1)和控制每一次反洗时间的长短(例如参照专利文献2)等。

专利文献1：特开平11—319516号公报

专利文献2：特开平11—19485号公报

另一方面，在净水厂使用的以往的膜过滤装置，包括多个由多个膜组件构成的过滤单元，以谋求其大容量化。并且，该膜过滤装置中，在每个过滤单元上设置送入原水的过滤泵。也就是说，往各个过滤单元中分别送入原水，进行过滤。另外，反洗通过在全部过滤单元中共同使用的1台反洗泵和反洗鼓风机等的运转来进行。也就是说，在该膜过滤装置中，过滤能够在各过滤单元中独立地同时进行，而反洗只能在多个过滤单元的1个过滤单元中进行。

若在这种膜过滤装置中适用所述的控制反洗频率的结构(例如，参照专利文献1)，则由于蓄积的污浊物质的程度在各过滤单元中不同，因此在每个过滤单元上反洗频率有变动。从而，在该膜过滤装置中，存在的问题是过滤时间在每个过滤单元上有偏差。换言之，在该膜过滤装置中很难稳定地获得期望的过滤水量。

另外，在适用了所述的控制反洗时间长短的结构(例如参照专利文献2)的膜过滤装置中，过滤单元的数目越增加，除了进行反洗的过滤单元以外的过滤单元的待机时间(等待反洗的时间)就越长。其结果是在该膜过滤装置中很难充分确保过滤水量。

发明内容

为此，本发明的课题在于提供一种膜过滤装置及其控制方法，能够可靠地进行反洗、防止过滤效率的降低和膜过滤装置运转费的增加等，且能够比现有的膜过滤装置更稳定地充分确保过滤水量。

为了解决所述课题，本发明的膜过滤装置及其控制方法，是在具有将分散剂和分散质分离的膜的多个过滤单元中分别重复规定时间的过滤和规定次数的反洗，规定次数的反洗根据由于规定时间的过滤而蓄积于所述过滤单元的所述分散质的程度而在每个所述过滤单元上进行设定，所述膜过滤装置的特征在于，在所述过滤单元的反洗开始时期重叠时，按照反洗次数少的顺序进行所述过滤单元的反洗。在该膜过滤装置及其控制方法中，防止了等待反洗的过滤单元的过滤开始时间的延迟。

发明效果

根据本发明，能够可靠地进行反洗、防止过滤效率的降低和膜过滤装置运转费的增加等，且能够稳定地充分确保过滤水量。

附图说明

图1是本发明的实施方式的膜过滤装置的构成说明图。

图2(a)是表示实施方式的膜过滤装置进行的过滤及反洗定时的时序图，(b)是表示作为比较例的膜过滤装置进行的过滤及反洗定时的时序图。

图3是表示本发明的实施方式的膜过滤装置进行的反洗工序的顺序的流程图。

图4是另一实施方式的膜过滤装置的构成说明图，是求出蓄积在膜组件上的污浊物质质量、运算反洗次数的膜过滤装置的图。

图中，1—原水，6—控制装置，7—膜组件，A—过滤单元，B—过滤单元，C—过滤单元，S1—膜过滤装置，S2—膜过滤装置。

具体实施方式

关于本发明的膜过滤装置的实施方式进行详细说明。这里参照的附图中，图1是实施方式的膜过滤装置的构成说明图。

如图1所示，本实施方式的膜过滤装置S1包括分别具有2个膜组件7的过滤单元A、过滤单元B及过滤单元C。并且，对这些过滤单元A、B、C分别设置过滤泵2a、过滤泵2b及过滤泵2c。这些过滤泵2a、2b、2c将原水1向过滤单元A、B、C的各膜组件7送入。

经过滤单元A、B、C的各膜组件7所得的过滤水贮存在过滤水槽15中。并且，随着原水1过滤的推进，而不断在各膜组件7的没有图示的膜的表面蓄积原水1中所含有的污浊物质。蓄积在该膜上的污浊物质经由以下说明的反洗定期清除。还有，这里的过滤水相当于权利要求书中所说的「分散剂」，污浊物质相当于「分散质」。

反洗是在经过了过滤时间t1(参照图2(a))之后按照后述顺序进行(参照图3)。反洗中使用的是贮存在过滤水槽15中的过滤水。也就是说，反洗通过利用反洗泵14将过滤水槽15的过滤水送入到过滤单元A、B、C的各膜组件7中而进行。此时，从反洗鼓风机3往各膜组件7中送入空气，与原水1接触一侧的没有图示的膜面被暴露在气泡中。其结果是蓄积在与原水接触的膜面上的污浊物质被去除，排出到废液箱8。

并且，反洗通过在整个过滤单元A、B、C中共同使用的1台反洗泵14及1台反洗鼓风机3的运转进行。也就是说，反洗只能够在过滤单元A、B、C中任意1个中进行，而不能在2个以上的过滤单元中同时进行。从而，在反洗泵14将过滤水槽15的过滤水送入到过滤单元A、B、C任意一个中时，针对每个过滤单元A、B、C设置的反洗阀13、13、13中的2个被关闭。另外，当反洗鼓风机3将空气送入到过滤单元A、B、C任意一个中时，针对每个过滤单元A、B、C设置的空气阀4、4、4中的2个被关闭。

这样的膜过滤装置S1具备控制装置6，该控制装置6以后述的规定定时及顺序控制过滤和反洗。该控制装置6分别向过滤泵2a、2b、2c输出指令信号，分别控制各过滤泵2a、2b、2c的起动及停止。也就是说，控制装置6通过对过滤泵2a、2b、2c输出指令信号而进行控制，该控制是以各过滤单元A、B、C上预定的规定的后述时间t1(参照图2(a))进行过滤之后，停止其过滤。

另外，控制装置6向反洗泵14及反洗鼓风机3输出指令信号，控制反洗泵14及反洗鼓风机3的起动及停止。也就是说，控制装置6通过对反洗泵14及反洗鼓风机3输出指令信号而进行控制，该控制是在对各过滤单元A、B、C分别进行反洗后停止其反洗。并且，控制装置6的控制是关闭在过滤单元A、B、C中不进行反洗的2个过滤单元上分别设置的反洗阀13、13及空气阀4、4，同时打开在过滤单元A、B、C中进行反洗的1个过滤单元上设置的反洗阀13及空气阀4。

另外，控制装置6进行以下运算，即对应于分别蓄积在过滤单元A、B、C上的污浊物质的量，在各过滤单元A、B、C上进行几次以后述规定时间t2(参照图2(a))进行的反洗单位。还有，这里的反洗单位相当于权利要求书中所说的「规定次数的反洗」。更详细地说明，在各过滤单元A、B、C以后述时间t1(参照图2(a))进行了1次过滤时，为了去除经该过滤而蓄积在各过滤单元A、B、C(膜组件7的没有图示的膜)上的污浊物质，使膜清洁到该膜过滤装置S1所要求的程度而进行反洗，如后所述运算反洗次数n_A、n_B、n_C(以下，没有特定过滤单元的反洗次数有时只称为「n」)。该反洗次数n_A、n_B、n_C相当于权利要求书中所说的「规定次数」。

顺便说一下，反洗单位例如能够按照以通常的输出运转反洗泵14及反洗鼓风机3时的运转时间来规定。并且，该反洗单位优选是规定在进行1次反洗而从过滤单元A、B、C上去除的污浊物质的量小于以时间t1进行了1次过滤时蓄积的污浊物质的量这样的范围内。

另外，控制装置6控制反洗泵14、反洗鼓风机3、反洗阀13及空气阀4，以使在过滤单元A、B、C的反洗开始时期重叠时按照反洗次数n少的顺序反洗各过滤单元A、B、C。顺便说一下，本实施方式的控制装置6的控制是在反洗次数n相同时，按照运算了反洗次数n的顺序(按照运算时间早的顺序)进行反洗。

另外，本实施方式的控制装置6，其构成是如下运算所述反洗次数n。

控制装置6首先利用分别在各过滤单元A、B、C的原水1的流入侧设置的压力计5a、5b、5c，在每个过滤单元A、B、C上检测各过滤单元A、B、C的原水1侧的压力、也就是膜组件7的没有图示的膜的原水1侧的压力(P1)。另外，控制装置6利用分别在各过滤单元A、B、C的过滤水流出侧设置的压力计12a、12b、12c，在每个过滤单元A、B、C上检测各过滤单元A、B、C的过滤水侧的压力、也就是膜组件7的没有图示的膜的过滤水侧的压力(P2)。

并且，控制装置6将根据检测出的压力P1、P2求出的膜差压(P1—P2)除以以1次反洗单位进行反洗而恢复的膜差压Pd，将求出的值[(P1—P2)/Pd]的小数点以下进位，从而在每个过滤单元A、B、C中求出反洗次数n_A、n_B、n_C。还有，按照将[(P1—P2)/Pd]的小数点以下进位而求出的反洗次数n进行反洗的膜过滤装置S1，与例如按照删除小数点以下而求出的反洗次数进行反洗的装置相比，能够更可靠地去除蓄积在膜上的污浊物质。

接下来，关于本实施方式的膜过滤装置S1的动作进行说明，且关于膜过滤装置S1的控制方法进行说明。这里参照的图2(a)是表示实施方式的膜过滤装置进行的过滤及反洗定时的时序图、图2(b)是表示作为比较例的膜过滤装置进行的过滤及反洗定时的时序图。图3是表示实施方式的膜过滤装置进行的反洗工序的顺序的流程图。

本实施方式的膜过滤装置S1中如图1所示，过滤泵2a、2b、2c分别根据从控制装置6发出的指令信号，将原水1送入各过滤单元A、B、C的膜组件7上，从而开始过滤。然后，在该膜过滤装置S1中如所述，随着在各过滤单元A、B、C中的过滤的推进，从各过滤单元A、B、C流出的过滤水贮存在过滤水槽15中，另一方面，不断在各膜组件7的没有图示的膜上蓄积原水1所含有的污浊物质。

并且，如图2(a)所示，在各过滤单元A、B、C以预定的规定时间t1进行了过滤之后，控制装置6(参照图1)控制所述反洗泵14、反洗鼓风机3、反洗阀13及空气阀4(参照图1)，以按照反洗次数n少的顺序反洗各过滤单元A、B、C的每一个。顺便说一下，在此如图2(a)所示，过滤单元A、B、C的反洗开始时期相互重叠，假设控制装置6运算的情况是过滤单元A的反洗次数n_A为2次，过滤单元B的反洗次数n_B为1次，过滤单元C的反洗次数n_C为3次。

也就是说，控制装置6控制所述反洗泵14、反洗鼓风机3、反洗阀13及空气阀4(参照图1)，以使在各过滤单元A、B、C进行了时间t1过滤之后，最初是进行时间(t2)的过滤单元B的反洗，结束该过滤单元B的反洗之后，进行时间(t2×2)的过滤单元A的反洗，结束该过滤单元A的反洗之后，进行时间(t2×3)的过滤单元C的反洗。

然后，在各过滤单元A、B、C分别结束反洗之后，进行时间t1的下一次过滤，同时在该过滤结束之后，进行下一次反洗。顺便说一下，下一次反洗中由于过滤单元A、B、C的反洗开始时期不重叠，因此在各过滤单元A、B、C中经过过滤的时间t1后，马上进行下一次反洗。还有，在此参照图2(a)所示，假设的情况是过滤单元A的下一次反洗次数n_A为1次，过滤单元B的下一次反洗次数n_B为2次，过滤单元C的下一次反洗次数n_C为1次。

另外，控制装置6除了3个过滤单元A、B、C反洗开始时期相互重叠的情况以外，还在过滤单元A、B、C中任意2个重叠的情况下进行控制，以使按照反洗次数n少的顺序分别反洗过滤单元。顺便说一下，如图2(a)的右侧所示，在此是过滤单元B及过滤单元C的反洗开始时期相互重叠，反洗次数n_C为1次的过滤单元C比反洗次数n_B为2次的过滤单元B先进行反洗。还有，关于图2(b)比较例的时序图，在说明了控制装置6进行的反洗工序顺序之后进行说明。

接下来，关于膜过滤装置S1的控制装置6进行的反洗工序顺序主要参照图3进行说明。

膜过滤装置S1起动，从而控制装置6如图3所示，开始过滤单元A、B、C的所述反洗次数n_A、n_B、n_C的运算(步骤S1)。然后，控制装置6对过滤单元A、B、C中的至少1个(A、B及/或C)是否到达了反洗开始时期进行判定(步骤S2)。并且，当判定没有到达反洗开始时期时(步骤S2的“否”)时，控制装置6返回步骤S1，继续反洗次数n_A、n_B、n_C的运算。在此所谓没有到达反洗开始时期，意思是在各过滤单元A、B、C中其过滤时间t1没有结束的情况。

另一方面，当判定过滤单元A、B、C中的至少1个(A、B及/或C)到达了反洗开始时期时(步骤S2的“是”)，控制装置6对过滤单元A、B、C中2个以上的过滤单元是否到达了反洗开始时期进行判断(步骤S3)。并且，当控制装置6判定2个以上的过滤单元到达了反洗开始时期时(步骤S3的“是”)、也就是如图2(a)所示当过滤单元A、B、C中的2个以上的过滤单元反洗开始时期相互重叠时，从反洗次数少的过滤单元开始轮流进行反洗(步骤S4)，当判定2个以上的过滤单元没有到达反洗开始时期时(步骤S3的“否”)、也就是如图2(a)所示当只有过滤单元A、B、C中任意1个过滤单元达到了反洗开始时期时，控制装置6进行控制按照运算的反洗次数n反洗过滤单元(步骤S5)。并且，该膜过滤装置S1的控制装置6中重复这样的步骤S1～S5，在过滤后进行反洗。

根据如以上那样的膜过滤装置S1及其控制方法，达到以下的作用效果。

该膜过滤装置S1如所述，从反洗次数n少的过滤单元开始轮流进行反洗。与之相对，考察如图2(b)所示的比较例的膜过滤装置，比较例是例如按照反洗次数n多的顺序、也就是按照过滤单元C(反洗次数n_C：3次)、过滤单元A(反洗次数n_A：2次)、过滤单元B(反洗次数n_B：1次)的顺序进行反洗。

作为该比较例的膜过滤装置，是从反洗次数n多的过滤单元C开始轮流进行反洗，从而，在过滤单元C反洗过程中待机的过滤单元A、B的过滤开始时间延迟。并且，尽管没有图示，但是紧接着该开始的过滤进行的、夹着反洗的过滤的反复也延迟。像这样过滤延迟的倾向随着过滤单元数目越多越显著。

与之相对，如图2(a)所示，本实施方式的膜过滤装置S1是从反洗次数n少的过滤单元开始轮流进行反洗，因此，到其他过滤单元进行反洗之前的待机时间比图2(b)所示比较例的膜过滤装置短。

另外，本实施方式的膜过滤装置S1是以预定的规定时间t1进行过滤，因此与变化反洗频率的现有膜过滤装置(例如，参照专利文献1)不同，过滤水量稳定。

因而，根据本实施方式的膜过滤装置S1及其控制方法，能够可靠地进行反洗、防止过滤效率下降和膜过滤装置运转费增加等，同时能够充分确保过滤水量稳定。

还有，本发明并不限定所述实施方式，可以各种方式实施。

所述实施方式的构成是控制装置6根据膜差压运算反洗次数n，不过，本发明也可以用膜差压以外的参数运算反洗次数n。这里参照的图4是另一实施方式的膜过滤装置的构成说明图，是求出蓄积在膜组件上的污浊物质质量、运算反洗次数的膜过滤装置的图。还有，这里的另一实施方式，关于与所述实施方式相同的构成要素附以相同符号，省略其详细说明。

如图4所示，另一实施方式的膜过滤装置S2，具备混浊度计16和在3个过滤单元A、B、C每个过滤单元上设置的流量计17a、17b、17c，混浊度计16是测量向过滤泵2供给的原水1的混浊度，将其信号向控制装置6输出，流量计17a、17b、17c测量从过滤单元A、B、C分别排出的过滤水流量、将其信号向控制装置6输出。

该膜过滤装置S2中采用的构成是，除了控制装置6根据蓄积在过滤单元A、B、C上的污浊物质质量，运算过滤单元A、B、C各自的反洗次数n_A、n_B、n_C以外，还与所述实施方式的膜过滤装置S1(参照图1、图2(a)及图3)同样，反复进行过滤及反洗。因而，在此只关于膜过滤装置S2的控制装置6的反洗次数n_A、n_B、n_C的运算进行说明。

膜过滤装置S2的控制装置6利用混浊度计16检测向过滤泵2供给的原水1的混浊度。顺便说一句，本实施方式中的混浊度F(mg/L)是将1L原水中含有的污浊物质质量换算成高岭土的质量测量出的，本实施方式中的混浊度计16以散射光测量法为依据。还有，混浊度计16并不限定于此，也可以取代高岭土混浊度标准，而采用聚苯乙烯混浊度标准和尿蛋白(ホルマジン)混浊度标准等，另外，还可代替散射光测量法，而以积分球式测量法和粒子检测法、表面散射光测量法等其他测量法为依据。

另外，这里的控制装置6利用流量计17a、17b、17c检测在每个过滤单元A、B、C上流出的过滤水流量Qi(L/分钟)。

并且，控制装置6根据检测的混浊度F(mg/L)、从各过滤单元A、B、C流出的过滤水流量Qi(L/分钟)及各过滤单元A、B、C的过滤时间ti(分钟)，运算下式(1)所示的蓄积在各过滤单元A、B、C上的污浊物质质量Mi(mg)。

污浊物质的质量：Mi＝F×Qi×ti (1)

(其中，式(1)中，F、Qi及ti与所述相同含义。)

并且，控制装置6将用所述式(1)中求出的污浊物质质量(Mi)除以以1次反洗单位进行反洗而从各过滤单元A、B、C上去除的污浊物质质量Md，将所得的值(Mi/Md)的小数点以下进位，从而在每个过滤单元A、B、C上求出反洗次数n_A、n_B、n_C。

顺便说一句，以1次反洗单位从各过滤单元A、B、C上去除的污浊物质质量Md，能够预先通过以1次反洗单位试验性进行反洗来设定。

这样的膜过滤装置S2除了实现与所述实施方式的膜过滤装置S1同样的作用效果以外，还实现以下的作用效果，即由于根据蓄积在各过滤单元A、B、C上的污浊物质质量求出各反洗次数n_A、n_B、n_C，因此，与所述的用膜差压求出反洗次数n_A、n_B、n_C的膜过滤装置S1相比，能够在反洗时更可靠地去除蓄积在各过滤单元A、B、C上的污浊物质。

另外，所述实施方式的膜过滤装置S1中，配备了分别具有2个膜组件7的3个过滤单元A、B、C，不过，本发明既可以是膜组件为3个以上，也可以是过滤单元为4个以上。

另外，所述实施方式的膜过滤装置S1中，假设膜组件7是具备中空线膜的模组件，不过，本发明并不限定于此，也可以取代中空线膜而采用具备螺旋膜、圆筒膜、平膜等其他膜的膜组件7。

另外，所述实施方式的膜过滤装置S1是假设在净水厂使用，不过，本发明也可以在制造药品的工业领域等中使用。

另外，所述实施方式的膜过滤装置S1是按照反洗次数n_A、n_B、n_C少的顺序轮流进行过滤单元A、B、C的轮流反洗，不过，本发明也可以按照所述[(P1—P2)/Pd]小的顺序轮流进行反洗，同时，与所述实施方式同样，将[(P1—P2)/Pd]的小数点以下进位而求出反洗次数n。

Claims

1.一种膜过滤装置的控制方法，是在具有将分散剂和分散质分离的膜的多个过滤单元中分别重复规定时间的过滤和规定次数的反洗，规定次数的反洗根据由于规定时间的过滤而蓄积于所述过滤单元的所述分散质的程度而在每个所述过滤单元上进行设定，所述膜过滤装置的控制方法的特征在于，

在所述过滤单元的反洗开始时期重叠时，按照反洗次数少的顺序进行所述过滤单元的反洗。

2.根据权利要求1所述的膜过滤装置的控制方法，其特征在于，

所述反洗次数根据所述过滤单元的膜差压来设定。

3.根据权利要求1所述的膜过滤装置的控制方法，其特征在于，

所述反洗次数根据蓄积于所述过滤单元的所述分散质的质量来设定。

4.一种膜过滤装置，包括：具有将分散剂和分散质分离的膜的多个过滤单元；控制装置，其控制成在所述过滤单元中分别重复规定时间的过滤和规定次数的反洗，规定次数的反洗根据由于规定时间的过滤而蓄积于所述过滤单元的所述分散质的程度而在每个所述过滤单元上进行设定，所述膜过滤装置的特征在于，

所述控制装置在所述过滤单元的反洗开始时期重叠时，按照反洗次数少的顺序进行所述过滤单元的反洗。