JP2000061273A - 膜分離装置及びその膜洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜の閉塞を十分に防止して膜分離装置の長期
安定運転を可能にする膜分離装置及びその膜洗浄方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 この発明は、処理槽１内の被処理水３中
に浸漬される膜エレメント４ａに対し、複数の散気口を
通して放出されるガスを曝気することにより膜エレメン
ト４ａを洗浄する膜分離装置１０の膜洗浄方法におい
て、ガスを放出する散気口を少なくとも１回切り替える
ことを特徴とする。この場合、空気を放出する散気口が
切り替えられることにより、各散気口からガスの放出及
び停止が繰り返し行われる。このため、膜エレメント４
ａの膜表面に加えられる空気流及び水流の強度が頻繁に
変化する。また、空気を放出する散気口が切り替えられ
ることにより、曝気位置が変化し、膜エレメント４ａに
おける曝気が多い個所と曝気が少ない個所の位置が変化
し、水流の循環経路が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、膜分離装置及び
その膜洗浄方法に関し、より詳細には、処理槽内の被処
理水中に浸漬される膜エレメントにより被処理水をろ過
する膜分離装置及びその膜エレメントを洗浄する膜洗浄
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】膜分離法には、清澄な処理水が安定して
得られること、汚泥の濃縮ができること等の多くの利点
がある。このような膜分離法でも特に注目されている方
法として、浸漬膜法がある。この方法は、処理槽内に収
容された被処理水に膜エレメントを浸漬配置し、膜エレ
メントの膜が被処理水中の水だけを透過させるようにす
るものである。この場合、該ろ過水は膜の被処理水側に
圧力を加えたり、膜のろ過水側から吸引力を加えたりす
ることによって透過させられる。

【０００３】ところで、被処理水をろ過すると、被処理
水中の懸濁物質や高分子物質が膜面に残留し、次第に膜
面に付着又は濃縮して膜エレメントの透過性能を低下さ
せてしまう。

【０００４】そこで、例えば特公平４−７０９５８号公
報では、膜エレメントの下方に配設された複数本の散気
管の全部から一定流量の空気を同時に膜エレメントに曝
気することにより膜エレメントの洗浄を行う方法が開示
されている。これにより、空気流・水流のリフト作用や
撹拌作用によって膜面にせん断力が加えられ、固形物等
の付着防止が図られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た特公平４−７０９５８号公報に記載の膜分離装置にお
いては、一定流量の空気が常時散気管から放出される場
合に、膜面において空気及び水の流速の大きい部分と小
さい部分とが生じる場合がある。即ち、膜エレメントの
膜表面に対しその全体にわたって空気流及び水流が十分
に行き渡らない。また、一定流量の空気が放出されるの
で、膜エレメントの膜面に対して水流の向きがほぼ一定
となる。この結果、膜の閉塞が部分的に著しくなり、膜
の洗浄を早期にかつ頻繁に行う必要が生じ、膜分離装置
の長期安定運転が困難となる。

【０００６】そこで、この発明は、上記事情に鑑み、膜
面全体にわたる膜の閉塞を十分に防止して膜分離装置の
長期安定運転を可能にする膜分離装置及びその膜洗浄方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の膜洗浄方法は、処理槽内の被処理水中に
浸漬される膜エレメントに対し、複数の散気口を通して
放出されるガスを曝気することにより膜エレメントを洗
浄する膜分離装置の膜洗浄方法において、ガスを放出す
る散気口を切り替えることを特徴とする。この発明にお
いて、「切り替える」という場合、一部の散気口からは
ガスを放出したまま、残りの散気口からガスの放出を開
始することをも意味するものとする。

【０００８】この構成によれば、ガスを放出する散気口
が切り替えられることにより、各散気口からのガスの放
出及び停止が繰り返し行われる。このため、膜エレメン
トの膜表面に対して、空気流及び水流の強度が頻繁に変
化する。また、空気を放出する散気口が切り替えられる
ことにより、曝気位置が変化し、膜エレメントにおける
曝気が多い個所と曝気が少ない個所の位置が変化し、水
流の循環経路が変化する。

【０００９】また、この発明の膜分離装置は、処理槽内
の被処理水中に浸漬される膜エレメントにより被処理水
をろ過する膜分離装置において、膜エレメントを洗浄す
るためのガスを放出する少なくとも１個の散気口を有す
る複数本の散気管と、複数本の散気管にガスを供給する
ガス供給源と、複数本の散気管のそれぞれにガスを供給
しかつ停止させる複数の弁と、膜エレメントの膜洗浄中
に、ガスを放出する散気口を少なくとも１回切り替える
よう複数の弁のそれぞれの開閉を制御する制御手段とを
備えることを特徴とする。この構成の膜分離装置によれ
ば、上記膜洗浄方法を有効に実施することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に、この発明の実
施形態について詳細に説明する。

【００１１】図１は、この発明の膜分離装置の好適な実
施形態を示す概略断面図である。図１に示すように、膜
分離装置１０は、処理槽１を備えており、この処理槽１
内には、被処理水３が収容されている。被処理水３は、
被処理水流入ライン２を通して処理槽１内に流入される
ようになっている。被処理水３には、膜モジュール４が
浸漬されている。膜モジュール４は、膜エレメント４ａ
としての複数枚の平膜エレメントで構成され、膜エレメ
ント４ａは、図２に示すように、所定間隔を置いて積層
されている。膜エレメント４ａとしては、平膜エレメン
トの代わりに中空糸膜やチューブラ膜の浸漬膜を用いる
こともできる。また、これらの浸漬膜の種類としては限
外ろ過膜、精密ろ過膜等のいずれも使用することができ
る。

【００１２】各膜エレメント４ａには集水管（図示せ
ず）が接続され、該各集水管に膜エレメント４ａの膜を
透過した水がろ過水として集められるようになってい
る。各集水管はライン５に接続されている。そして該ラ
イン５に接続された吸引ポンプ６によって膜エレメント
４ａ内に負圧が発生させられ、ろ過水が吸引される。

【００１３】図２に示すように、膜モジュール４の下方
には、複数本（例えば３本）の散気管７、８、９が水平
方向に並設され、散気管７、８、９は、膜エレメント４
ａの積層方向に延びており、各散気管７、８、９は、下
方に延びる複数の散気ノズル７ａ、８ａ、９ａを有して
いる。各散気ノズル７ａ，８ａ，９ａには、空気を散気
しかつ放出するための散気口が形成されている。散気管
７，８，９からはそれぞれガス供給ライン１１、１２、
１３が延びており、これらガス供給ライン１１、１２、
１３にはそれぞれ、散気管７、８、９にガスを供給しか
つ停止させるための自動弁１４、１５、１６が設けられ
ている。ガス供給ライン１１、１２、１３は、合流ライ
ン１８を介して、ガス供給源としてのブロワ１９に接続
されている。なお、図１に示すように、膜エレメント４
ａの側方には、各散気ノズル７ａ，８ａ，９ａの散気口
から放出された空気により発生する水流を処理槽１内で
循環させるための仕切板２３が配設されている。

【００１４】また、膜分離装置１０には、制御装置２１
が設けられており、この制御装置２１は、膜エレメント
４ａの膜洗浄中に、空気を放出する散気口を少なくとも
１回切り替えるよう自動弁１４，１５，１６のそれぞれ
の開閉を制御すると共に、ブロワ１９から空気を供給さ
せるものである。この場合、制御装置２１は、自動弁１
４，１５，１６の開閉を指示する自動弁開閉指示装置１
７を介して自動弁１４，１５，１６のそれぞれの開閉を
制御する。また、制御装置２１は、ガス流量指示装置２
０を介してブロワ１９からの空気の流量を制御する。

【００１５】次に、前述した構成の膜分離装置１０にお
ける膜エレメント４ａの洗浄方法について図３及び図４
を参照して説明する。

【００１６】図３は、膜エレメント４ａの膜洗浄方法の
一連の洗浄状態を示す概略図、図４は、図３に示す一連
の洗浄状態に対応する自動弁１４、１５、１６のオン・
オフ状態を示すタイムチャートである。

【００１７】この実施形態は、空気を放出する散気管
７，８，９を予め決められた順序で切り替え、各散気管
７、８、９の散気口から放出される空気を膜エレメント
４ａの膜表面に曝気することにより洗浄するものであ
る。以下、この洗浄方法について具体的に説明する。

【００１８】まず、制御装置２１により、自動弁開閉指
示装置１７を介して自動弁１４、１５又は１６の開閉が
制御され、自動弁１５及び１６を閉じた状態で、自動弁
１４が開かれる（図３（ａ）参照）。このとき、制御装
置２１によりガス流量指示装置２０及びガス流量調整装
置２２を介してブロワ１９が制御され、ブロワ１９から
一定流量の空気が合流ライン１８に導入される。導入さ
れた空気は、ガス供給ライン１１を選択的に通過し、ガ
ス供給ライン１１から散気管７に送られる。そして、図
３（ａ）に示すように、空気は散気ノズル７ａの散気口
から散気・放出されて上昇し、膜エレメント４ａに曝気
され、この空気流及び、この空気流に伴って発生する水
流により膜エレメント４ａが洗浄される。ブロワ１９は
以後オン状態としておく。

【００１９】ここで、自動弁７の開時間長、即ち散気管
７からの空気放出時間長は６０分以内、好ましくは１５
分以内で適宜選択され、例えば５分である。６０分以内
とするのは、６０分を越えると、曝気されない他の膜エ
レメント４ａの膜が閉塞する傾向があるからである。

【００２０】次いで、制御装置２１により自動弁１４が
閉じられ、自動弁１５が開かれる。即ち、自動弁１４か
ら自動弁１５への切替えが行われる。このとき、ブロワ
１９により供給された空気は、ガス供給ライン１２を選
択的に通過し、散気管８に送られる。そして、図３
（ｂ）に示すように、空気は散気ノズル８ａの散気口か
ら散気・放出されて上昇し、このとき、空気を放出する
散気口が切り替えられることになる。そして、膜エレメ
ント４ａが曝気され、空気流及び水流による膜エレメン
ト４ａの洗浄が行われる。ここで、自動弁１５の開時間
長は、自動弁１４の開時間長と同様の時間であり、自動
弁１４から自動弁１５への切替えは、自動弁１４を閉じ
た直後に行う。

【００２１】その後、制御装置２１により自動弁１５が
閉じられ、自動弁１６が開かれる（図４（ｃ）参照）。
即ち、自動弁１５から自動弁１６への切替えが行われ
る。このとき、ブロワ１９によって供給された空気は、
ガス供給ライン１３を選択的に通過し、散気管９に送ら
れる。そして、図３（ｃ）に示すように、空気は、散気
ノズル９ａの散気口から散気・放出されて上昇し、この
とき、空気を放出する散気口が切り替えられることにな
る。そして、膜エレメント４ａが曝気され、空気流及び
水流による膜エレメント４ａの洗浄が行われる。ここ
で、自動弁１６の開時間長は、自動弁１５の開時間長と
同様の時間であり、自動弁１６への切替えは、自動弁１
５を閉じた直後に行う。

【００２２】次いで、自動弁１６から自動弁１４に切り
替えて散気管７の散気口を通して空気を放出し、以後、
自動弁１５、１６、１４、１５、１６、…と順次切り替
えて空気を放出する。このとき、各散気管７、８、９の
散気口から放出される１回当たりの空気放出時間長、即
ち自動弁１４、１５又は１６の１回あたりの開時間長は
互いに同じ時間とする。

【００２３】このように、空気を放出する散気管を１本
ずつ順次切り替えることにより、各散気管７，８，９の
散気口から空気の放出及び停止が繰り返し行われる。こ
のため、膜エレメント４ａの膜表面に加えられる空気流
及び水流の強度が頻繁に変化する。また、空気が供給さ
れる散気管が切り替えられることにより、曝気位置が変
化し、膜エレメント４ａにおける曝気が多い個所と曝気
が少ない個所の位置が変化し、水流の循環経路が変化す
る。このため、従来であれば十分に水流が行き渡ってい
ない膜面に対しても洗浄効果が得られることになる。特
に、膜エレメント４ａの曝気が少ない個所では水流が逆
向き、即ち下向きに流れることがある。以上の作用によ
り、膜エレメント４ａの膜面への固形物の付着を効果的
に防止することができ、膜面に付着した固形物について
は効果的に剥離することができ、従来は３ヶ月程度であ
った膜エレメントの洗浄間隔を６ヶ月以上まで延ばすこ
とが可能となる。

【００２４】なお、散気管７、８、９の散気口から空気
を放出している間は、膜エレメント４ａの膜面への固形
物の付着や膜面に付着した固形物の十分な剥離を図る観
点から、ガス流量調整手段としてのガス流量調整装置２
２により空気の流量を変化させることが好ましい。ガス
流量調整装置２２及びガス流量調整装置２２としては、
インバータ又は減速機等が用いられる。この場合、各散
気管７、８、９の散気口から放出される１時間当たりの
空気の総供給量は一定とする。なお、ガス流量調整手段
としては、ガス流量調整装置２２に代えて、流量調整弁
として機能する自動弁１４，１５，１６を用いてもよ
い。

【００２５】次に、膜エレメント４ａの洗浄方法の第２
の実施形態について説明する。

【００２６】この実施形態は、各自動弁１４、１５、１
６の１回あたりの開時間長、即ち各散気管７，８，９の
散気口から放出される１回当たりの空気放出時間長をラ
ンダムに決定される時間間隔とする点で第１実施形態と
異なる。この場合、制御装置２１としては、乱数発生機
能を有するものが用いられる。各自動弁１４、１５、１
６の１回あたりの開時間長は、制御装置２１により乱数
処理を行って決定する。

【００２７】この場合、各自動弁１４、１５、１６の１
回あたりの開時間長と乱数値とを予め対応させておき、
乱数処理で得られた乱数値に応じた開時間長で、自動弁
１４、１５又は１６を開く方法が考えられる。なお、自
動弁１４、１５又は１６の１回あたりの開時間長は６０
分以内、好ましくは１５分以内である。

【００２８】次に、膜エレメント４ａの洗浄方法の第３
の実施形態について説明する。

【００２９】この実施形態は、開状態の自動弁１４、１
５、１６をランダムな順序で開く、即ち、空気を放出す
る散気管７、８、９をランダムな順序で切り替えるよう
にした点で第２実施形態と異なる。ここで、自動弁１
４、１５、１６を開く順序は、制御装置２１により乱数
処理を行って決定する。

【００３０】この場合、開状態の自動弁１４，１５又は
１６と乱数値とを予め対応させておき、乱数処理で得ら
れた乱数値に応じた自動弁１４、１５又は１６を開くこ
とにより自動弁１４、１５、１６を開くようにする方法
が考えられる。なお、自動弁１４、１５、１６の１回あ
たりの開時間長は６０分以内、好ましくは１５分以内の
一定時間又はランダムに決定される時間とする。

【００３１】次に、膜エレメント４ａの洗浄方法の第４
の実施形態について説明する。図５は、自動弁１４、１
５、１６のオン・オフ状態を示すタイムチャートであ
る。

【００３２】この実施形態は、自動弁１４、１５又は１
６をランダムに開くと共に、各自動弁１４、１５又は１
６の１回あたりの開時間長をランダムに決定される時間
とする点で第３実施形態と異なる。即ち、この実施形態
は、空気を放出する散気管７、８、９をランダムに切り
替えると共に、各散気管７、８、９の１回あたりの空気
放出時間長をランダムに決定される時間とする点で第３
実施形態と異なる。この実施形態においては、図５
（ａ）〜（ｃ）に示すように、２つの自動弁が同時に開
かれてもよく、自動弁が一つも開かないようにしてもよ
い。但し、自動弁が一つも開かない時間長は、膜エレメ
ント４ａの膜閉塞を起こさないよう１０分以下とする必
要がある。

【００３３】この発明の膜分離装置は、前述した種々の
実施形態に限定されるものではない。例えば、膜分離装
置１０に用いる散気管７、８、９の数は、３本に限定さ
れず、複数本である限り、２本でもよく、４本以上でも
よい。この場合、散気管の本数に対応して自動弁が設け
られる。

【００３４】更に、この発明の膜洗浄方法は、生物反応
装置、汚泥分離装置及び微粒子分離装置などに使用され
る膜の洗浄に有効に利用することが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の膜分離装
置及びその膜洗浄方法によれば、膜エレメントの膜表面
に加えられるガス流及び水流の強度が頻繁に変化するた
め、膜面への固形物の付着を十分に防止でき、また、膜
面に付着した固形物については効果的に剥離することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の膜分離装置の一実施形態を示す概略
断面図である。

【図２】図１の膜エレメントと、散気管との配置関係を
示す斜視図である。

【図３】この発明の膜洗浄方法の一連の洗浄状態を示す
概略図である。

【図４】図３に示す一連の洗浄状態に対応する自動弁の
オン・オフ状態を示すタイムチャートである。

【図５】他の膜洗浄方法における一連の洗浄状態に対応
する自動弁のオン・オフ状態を示すタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１…処理槽、３…被処理水、４ａ…膜エレメント、７，
８，９…散気管、１０…膜分離装置、１４，１５，１６
…自動弁（弁）、１９…ブロワ（ガス供給源）、２１…
制御装置（制御手段）、２２…ガス流量調整装置（ガス
流量調整手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA42 HA93 JA31A KA43 KC02 KC14 KE01Q KE22Q KE24Q KE28Q MA01 MA02 MA03 PA01 PB02 PB08 PC62 PC67

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽内の被処理水中に浸漬される膜エ
   レメントに対し、複数の散気口を通して放出されるガス
   を曝気することにより前記膜エレメントを洗浄する膜分
   離装置の膜洗浄方法において、前記ガスを放出する前記
   散気口を少なくとも１回切り替えることを特徴とする膜
   分離装置の膜洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記散気口を少なくとも１個有する散気
   管を前記処理槽に複数本設け、前記ガスが供給される前
   記散気管を切り替えることにより前記ガスを放出する前
   記散気口を切り替えることを特徴とする請求項１に記載
   の膜分離装置の膜洗浄方法。
3. 【請求項３】 前記ガスを放出する前記散気口を予め決
   められた規則的な順序で切り替えることを特徴とする請
   求項１又は２に記載の膜分離装置の膜洗浄方法。
4. 【請求項４】 前記散気口のそれぞれから放出される１
   回当たりのガス放出時間長が互いに同じ時間であること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜分
   離装置の膜洗浄方法。
5. 【請求項５】 前記散気口のそれぞれからガスを放出し
   ている間、放出すべきガスの流量を変化させることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜分離装
   置の膜洗浄方法。
6. 【請求項６】 処理槽内の被処理水中に浸漬される膜エ
   レメントにより前記被処理水をろ過する膜分離装置にお
   いて、 前記膜エレメントを洗浄するためのガスを放出する少な
   くとも１個の散気口を有する複数本の散気管と、 前記複数本の散気管にガスを供給するガス供給源と、 前記複数本の散気管のそれぞれにガスを供給しかつ停止
   させる複数の弁と、 前記膜エレメントの膜洗浄中に、前記ガスを放出する前
   記散気口を少なくとも１回切り替えるよう前記複数の弁
   のそれぞれの開閉を制御する制御手段と、を備えること
   を特徴とする膜分離装置。
7. 【請求項７】 前記散気口から放出すべきガスの流量を
   調整するガス流量調整手段を備えることを特徴とする請
   求項６に記載の膜分離装置。