JP2000279769A

JP2000279769A - 膜破損検知方法、その装置、および膜分離装置

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Publication number: JP2000279769A
Application number: JP11085738A
Authority: JP
Inventors: Torataro Minegishi; 寅太郎峯岸; Kenichiro Mizuno; 健一郎水野; Shohei Fukada; 尚平深田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】大型の膜ろ過装置であっても、原水中の微粒
子数が少ない場合であっても、中空糸膜の破損を確実に
かつ早期に検知することができる信頼性の高い中空糸膜
ろ過装置の膜破損検知方法、その装置、および膜分離装
置を提供することを目的とするものである。【解決手段】膜ろ過装置４を透過した透過水の濁度が
急激に変動した時、または透過水の濁度が予め定めた値
を越えた時に、膜ろ過装置４の透過側から膜ろ過装置４
に加圧空気を導入して、空気圧の低下によって、膜ろ過
装置４の中空糸膜の破損を検知する膜破損検知方法であ
り、さらに膜濃縮装置８を用いて、１次透過水を濃縮し
た２次濃縮水により、２次濃縮水の濁度の検出を容易と
した膜破損検知方法であり、その装置、および膜分離装
置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空糸膜ろ過装置
の膜破損検知方法、その装置、および膜分離装置に係
り、河川水、湖沼水、し尿水、下水、用水および排水等
の原水に含まれる懸濁物等をろ過する膜ろ過装置の膜破
損検知方法に関し、その装置、および膜破損検知装置を
備える膜分離装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上記原水の高度浄水処理では、
限外ろ過膜（ＵＦ膜）および精密ろ過膜（ＭＦ膜）と称
される中空糸膜による膜モジュールによって、水処理が
行われている。これらの膜の孔径は、０．００１μｍ〜
数μｍであり、連続的または定期的な洗浄が必要であ
り、通常クロス・フロー型や定期的に洗浄を行うデッド
エンド型の膜モジュールを用いて、濁度変動があったと
しても使用に耐え得るろ過速度に維持している。

【０００３】これらの孔径を有する中空糸膜ろ過には、
膜の外側から内側へ向かって原水をろ過する外圧型とそ
の反対の内圧型とがある。周知のように、上記の原水に
は、水を汚濁させる浮遊固形物である懸濁物（ＳＳ）が
含まれており、このＳＳには、洗浄で除去し易い無機物
を含むとともに、無機物以外に膜ろ過装置内にスライム
を生じさせ易い藻類、バクテリア（活性汚泥等）が大量
に含まれている。

【０００４】また、ＳＳには、前記物質の他に色度、マ
ンガン、鉄および微量有機物等の溶解性物質が含まれて
いる。現在、上記原水の処理は、一般に、ＳＳの除去に
対しては、（凝集沈殿→砂ろ過）、または（加圧浮
上→砂ろ過）の処理方式で処理され、原水に含まれる溶
解性物質の除去に対しては、活性炭処理方式等で処理さ
れている。

【０００５】膜ろ過装置には、従来の処理方式，と
比較した場合、以下のような特徴がある。１）溶解性物質以外の処理水の水量は、非常に良好であ
って、濁質および細菌類をほとんど除去することができ
る。２）河川等の原水をポリ塩化アルミニウム等の凝集剤を
添加することなく、無薬注で行える可能性を有してい
る。３）敷地面積が少なく、コンパクトで省スペース化が達
成できる。４）熱錬した技術を必要とすることなく、維持管理が優
れている。等の理由から実用化のための技術開発が精力的に行われ
ている。

【０００６】しかしながら、膜ろ過装置では、何等かの
原因により膜モジュールを構成する中空糸膜が破損（例
えば切断）した場合、原水の一部が透過水側にリークし
て、透過水が汚染されることになる。そのため、中空糸
膜の切断時の異常検知方法が種々検討されている。第１
の方法としては、膜ろ過装置の透過水ラインに試料中の
微粒子数を計測して濁度として換算する微粒子濁度計を
設置し、透過水の濁度量の増加によって判断する方法で
ある。また、第２の方法としては、透過水をさらに膜ろ
過し、２段目の膜における膜間差圧（ΔＰ）の上限界の
具合で評価する方法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の方法では、かなりの本数の中空糸膜が破損しなけれ
ば検知が不可能であり、特に、中空糸膜の場合には、糸
切れがあっても比較的早い時期に原水中の濁質により切
断面が閉塞し、濁質の透過水への流出が止まるため、こ
の第１の方法での判断は難しく、しかも測定誤差が大き
いという問題がある。また、第２の方法では、異常検知
を判断するまでに１〜２週間の時間を要するという問題
がある。すなわち、汚染した透過水が長期間送水される
ことになり、安全性に問題がある。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を克服すべ
く、鋭意研究の結果完成されたものであって、大型の膜
ろ過装置であっても、原水中の微粒子数が少ない場合で
あっても、中空糸膜の破損を確実にかつ早期に検知する
ことができる信頼性の高い中空糸膜ろ過装置の膜破損検
知方法、その装置および膜分離装置を提供することを目
的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みなされており、請求項１の発明では、膜ろ過装置の膜
破損検知方法において、膜ろ過装置を透過した透過水の
濁度が急激に変動した時、または透過水の濁度が予め定
めた値を越えた時に、前記膜ろ過装置の透過側から前記
膜ろ過装置に加圧空気を導入して、空気圧の低下によっ
て、前記膜ろ過装置の中空糸膜の破損を検知することを
特徴とする膜破損検知方法である。

【００１０】この発明では、膜ろ過装置を透過した透過
水の濁度が急激に変動した時、すなわち濁度の微分変化
量を観測して、膜ろ過装置を構成する膜モジュールの中
空糸膜の僅かな破損による濁質によって、修復される前
に膜破損を検出する膜破損検知方法であり、また、例え
ば、最悪の場合であっても、飲料水として許容される範
囲の上限の濁度であるか否かを判断して、膜ろ過装置に
加圧空気を導入して、破損があれば、短時間で空気圧が
急激に低下するのを検出する膜破損検知方法である。

【００１１】また、請求項２の発明は、膜ろ過装置の膜
破損検知方法において、被処理水を膜ろ過装置を透過し
た透過水を、膜濃縮装置でろ過して２次透過水と２次濃
縮水とに分離し、前記２次濃縮水の濁度が急激に変動し
た時、または２次濃縮水の濁度が予め定めた値を越えた
時、前記膜ろ過装置の透過側から加圧空気を導入して、
その空気圧の低下によって、前記膜ろ過装置の中空糸膜
の破損を検知することを特徴とする膜破損検知方法であ
る。

【００１２】この発明では、膜ろ過装置を透過した透過
水の濁度が急激に変動した時、すなわち濁度の微分変化
量を観測して、膜ろ過装置を構成する膜モジュールの中
空糸膜の僅かな破損による濁質によって、修復される前
に検出して、破損を検出する膜破損検知方法である。こ
の濁度を検出する試料が、膜濃縮装置からの２次濃縮水
を試料とするものであり、膜ろ過装置の１次透過水を、
さらに検出し易いように膜濃縮装置で濃縮して、濁度の
検出を容易とするものである。また、例えば、最悪の場
合であっても、飲料水として許容される範囲の上限の濁
度であるか否かを判断して、膜破損判定条件を満たした
場合、膜ろ過装置に加圧空気を導入して、膜ろ過装置に
膜破損があれば、膜ろ過装置の透過側の圧力が急激に低
下するので、その圧力低下を検出する膜破損検知方法で
ある。

【００１３】また、請求項３の発明は、前記膜ろ過装置
の透過側に、加圧空気として、２０〜３００ＫＰａの空
気圧を導入することを特徴とする請求項１または２に記
載の膜破損検知方法である。

【００１４】この発明では、使用する中空糸膜の許容ろ
過圧力以下の空気圧を膜内側から導入した後、膜内側に
設置した圧力計の経時変化を測定することにより、膜破
損を確実に検知するものであり、膜ろ過装置の透過側
に、２０〜３００ＫＰａの空気圧を加えて中空糸膜の破
損の有無を検出するもであり、例えば２０ＫＰａ以下で
あると、破損の検出が不可能であり、３００ＫＰａ以上
であると、膜を破損する恐れがあり、２０〜３００ＫＰ
ａの範囲が好ましい。なお、使用する中空糸膜の性質に
よって、許容される空気圧の範囲は異なる。

【００１５】また、請求項４の発明は、被処理水を膜ろ
過装置からの透過水から該膜ろ過装置の膜の破損を検出
する膜破損検知装置であって、前記膜ろ過装置から導出
される透過水を２次透過水と２次濃縮水とに分離する膜
濃縮装置と、前記２次濃縮水中の微粒子数を計測して濁
度として換算する濁度計測手段と、前記膜ろ過装置の透
過側から加圧空気を導入する加圧手段と、前記膜ろ過装
置の透過側の圧力を計測するための圧力計測手段と、前
記濁度計測手段により求められた前記２次透過水の濁度
の急激な変動、または濁度が予め定めた値を越えたこと
を検出し、前記加圧手段を作動させるとともに、前記圧
力計測手段によって、前記膜ろ過装置の透過側の圧力を
計測して、前記膜ろ過装置の中空糸膜の破損を検出する
制御装置と、を備えることを特徴とする膜破損検知装置
である。

【００１６】この発明では、濁度計測手段によって、２
次濃縮水の微粒子数を計測して濁度として算出し、制御
装置には制御手段と演算手段とが備えられているので、
濁度が前記２次透過水の濁度の急激な変動、または濁度
が予め定めた値を越えたことを検出して、この膜破損判
定条件を満たした場合、加圧手段を作動させて、膜ろ過
装置の透過側から加圧空気を導入して、その加圧空気に
よる圧力を圧力計測手段で検出して、膜ろ過装置の中空
糸膜の破損を検出する。

【００１７】また、請求項５の発明は、前記制御装置
が、前記濁度計測手段と前記加圧手段と前記圧力計測手
段とからの出力が入力され、前記２次透過水の濁度が急
激な変動したか、または濁度が予め定めた値を越えたか
による前記膜ろ過装置の膜破損判定条件を満たした場
合、前記加圧手段を作動させ、前記加圧手段による加圧
空気圧値Ｐａと前記圧力計測手段によって計測された実
際の空気圧値Ｐｂとを監視して、実際の空気圧値Ｐｂが
加圧空気圧値Ｐａより低下した際、前記膜ろ過装置の中
空糸膜に破損が発生したと判断して、前記膜ろ過装置の
膜の破損を表示または報知する機能を備えることを特徴
とする請求項４に記載の膜破損検知装置である。

【００１８】この発明では、濁度計測手段によって、２
次濃縮水の微粒子数を計測して濁度として算出し、制御
装置には制御手段と演算手段とが備えられているので、
濁度が前記２次透過水の濁度の急激な変動、または濁度
が予め定めた値を越えたことを検出して膜破損判定条
件、例えば短時間で加圧空気圧値Ｐａ≦空気圧値Ｐｂの
条件となった場合に、膜ろ過装置の中空糸膜に破損が発
生したものと判断する。

【００１９】また、請求項６の発明は、被処理水をろ過
して透過水を得る膜ろ過装置に、前記膜ろ過装置の透過
水を膜濃縮装置に導入して、２次透過水と２次濃縮水と
に分離し、該２次濃縮水を前記膜ろ過装置の前段に返送
するとともに、該２次透過水を次工程に送水する膜分離
装置であって、前記２次濃縮水を前記膜ろ過装置の前段
に返送する過程で、前記２次濃縮水中の微粒子数を計測
して濁度を算出する濁度検出手段と、前記膜ろ過装置の
透過側から該膜ろ過装置内に加圧空気を導入する加圧手
段と、前記膜ろ過装置の透過側の圧力を測定する圧力計
測手段と、前記濁度計測手段からの出力によって、前記
２次濃縮水の濁度が急激に変動したか、または前記２次
濃縮水の濁度が予め定めた設定値を越えたかによる前記
膜ろ過装置の膜破損判定条件を満たした場合、前記加圧
手段を作動させて、前記圧力計測手段からの出力を監視
して、その出力の低下によって、前記膜ろ過装置の中空
糸膜の破損を検出する制御装置と、を備えることを特徴
とする膜分離装置である。

【００２０】この発明では、膜ろ過装置を備えた膜分離
装置を、例えば上水施設に利用する場合に重要な設備と
し、膜ろ過装置に膜濃縮装置を備えるとともに、濁度検
出手段、加圧手段、圧力計測手段、および制御装置を備
えることによって、膜ろ過装置の破損を容易にかつ確実
に認識することができるようになり、例えば飲料水とし
ての安全性を極めて高いものとすることができる膜破損
検知方法、その装置、および膜破損検知装置を備える膜
分離装置である。

【００２１】上記のように、本発明は、膜ろ過装置の膜
破損を早期に検知できるとともに、また、濁度検出手段
としては、例えば微粒子濁度計を用い、微粒子濁度計内
のセルの汚れ等により微粒子濁度計の値が変動した場合
であっても、膜ろ過装置に空気圧を導入した試験によっ
て、その要因が膜破損であるか否かを確実に精度良く検
知することができるものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る膜
分離装置の一実施形態の処理系統を示す図であり、図２
は、膜破損検出手順を説明するための系統図である。図
３は、本発明に係る膜分離装置に備えられる膜破損検知
装置の一実施形態を示す図である。

【００２３】図１において、膜分離装置と膜ろ過装置の
膜破損検知方法とを説明するとともに、その装置を説明
する。同図において、１は原水タンク、２は送水ポン
プ、３は配管、４は中空糸膜による膜モジュールが組み
込まれた膜ろ過装置、５は第１の返送配管、６は１次透
過水送水配管、７は圧力計（ＰＩと図示）、８は膜濃縮
装置、９は微粒子濁度計（ＤＩと図示）、１０は第２の
返送配管、１１は送水配管、１２はコンプレッサ、１３
は圧力計７とコンプレッサ１２とからなる圧力保持試験
手段である。

【００２４】本実施形態の膜分離装置は、膜ろ過装置と
膜破損検知装置とから構成されている。先ず、膜ろ過装
置４について説明すると、原水、例えば河川水、湖沼
水、し尿水、下水、用水および排水等を原水タンク１に
貯留して、この原水タンク１から原水を送水ポンプ２で
加圧送水して膜ろ過装置４の膜でろ過し、不純物を殆ど
含まない１次透過水と懸濁物を濃厚ないし浮遊している
１次濃縮水とに分離する装置である。膜ろ過装置４で使
用されている膜モジュールの中空糸膜は、所定の透過水
を流出させるのに必要な種類の膜、例えば精密ろ過膜、
限外ろ過膜等が使用されている。

【００２５】膜破損検知装置は、膜ろ過装置４からの透
過水が供給される膜濃縮装置８と、膜濃縮装置８による
濃縮水の微粒子によって濁度を検出する微粒子濁度計９
と、圧力保持試験手段１３等とで構成され、圧力保持試
験手段１３は、濁度が急激に変動した場合や所定の濁度
に達した場合に、膜ろ過装置４の透過水側から加圧空気
によって、膜を加圧するためのコンプレッサ１２と、加
圧空気の圧力を計測する圧力計７とからなる。

【００２６】本実施形態の膜分離装置による水処理につ
いて、図１を参照して説明する。原水タンク１の原水
は、送水ポンプ２で加圧されて配管３を通して、膜ろ過
装置４に送られて、１次透過水と１次濃縮水とに分離さ
れる。膜ろ過装置４の透過水出口から透過水は、１次透
過水送水配管６、送水配管１１を経て次の工程へと送水
される。膜ろ過装置４の濃縮水出口から送出される濃縮
水は、第１の返送配管５を通して原水タンク１へと返送
される。１次透過水送水配管６を経て送水される１次透
過水は、その一部または全部が膜濃縮装置８に送り込ま
れて、２次透過水と２次濃縮水とに分離される。２次濃
縮水は、第２の返送配管１０を通して、原水タンク１に
送り込まれる。２次透過水は、１次透過水と混合させ
て、送水配管１１から次の工程へと送水される。膜濃縮
装置８の濃縮水出口から流出する２次濃縮水は、第２の
返送配管１０を経て原水タンク１に返送される。その過
程で、第２の返送配管１０に設けられた微粒子濁度計９
によって、２次濃縮水の濁度が計測される。微粒子濁度
計９では、２次濃縮水の濁度を計測することで、１次透
過水の濁度を推定することができる。微粒子濁度計９で
使用される濁度計としては、例えばａ）透過光方式、
ｂ）散乱光方式、ｃ）積分球方式、またはｄ）表面散乱
光方式等の光電光度法による濁度計を使用することが好
ましい。

【００２７】膜ろ過装置４の透過水出口に接続された一
次透過水送水配管６には、コンプレッサ１２が設置さ
れ、コンプレッサ１２から加圧空気が、膜ろ過装置４の
透過水側に供給されるようになされている。さらに、一
次透過水送水配管６には、圧力計７が設けられている。
圧力計７は、コンプレッサ１２から加圧空気が１次透過
水送水配管６を経て膜ろ過装置４の透過水側に供給され
た際に、１次透過水送水配管６内の圧力を計測するよう
になされている。

【００２８】上記のように本実施形態の膜分離装置で
は、膜ろ過装置４からの１次透過水を膜濃縮装置８で濃
縮して、膜濃縮装置８からの２次濃縮水中の微粒子を微
粒子濁度計９によって計測して、２次濃縮水の濁度を検
出している。濁度の度合いによって、圧力保持試験手段
１３を作動させて、膜の破損の有無を検出している。

【００２９】次に、本実施形態の膜破損検知方法につい
て詳細に説明する。本実施形態の膜破損検知方法では、
膜ろ過装置４の膜の破損検出の感度を高めるために、膜
ろ過装置４からの透過水を膜濃縮装置８によって濃縮し
て濁度の検出を行っている。膜濃縮装置８からの２次濃
縮水の濁度は、微粒子濁度計９によって検出されてお
り、計測された濁度が急激に変動した時、または２次濃
縮水の濁度が予め定めた値を越えた時に、コンプレッサ
１２を作動させて、膜ろ過装置４の透過水側から加圧空
気を供給する。その時の１次透過水送水配管６の内圧を
圧力計７で計測して、圧力計７の測定値が加圧空気の圧
力より低い場合、膜ろ過装置４の中空糸膜に破損が生じ
たものと判断することができる。このように、膜ろ過装
置４の透過水を、膜濃縮装置８で濃縮して、２次濃縮水
の濁度を検出することで、膜ろ過装置４の膜の破損を検
出するようになされている。

【００３０】続いて、図２を参照して、圧力保持試験手
段１３による膜破損検出について、詳細に説明する。圧
力保持試験手段１３は、空気を加圧するためのコンプレ
ッサ１２と、膜ろ過装置４の中空糸膜の内側の圧力を測
定する圧力計７とを備えている。圧力試験方法を実施す
る前に、一旦膜ろ過装置４を停止させ、電動弁１６およ
び電動弁１８を閉じ、電動弁１７を開の状態にする。コ
ンプレッサ１２を起動させて、圧力調節弁１４によっ
て、加圧空気の圧力を所定の圧力に設定し、その加圧空
気を除菌フィルタ１５および開の状態である電動弁１９
を通して膜ろ過装置の中空糸膜の内側へ導入される。中
空糸膜内の透過水は、加圧空気により押し出されて電動
弁１７から第１の返送配管５を通って原水タンク１へ戻
される。一定時間経過後、電動弁１９を閉じて、中空糸
膜の内側、例えば一次透過水送水配管６の圧力経時変化
を圧力計７で測定する。ここで、膜ろ過装置４の膜が正
常な場合、すなわち膜が破損していない場合、空気圧は
低下することなく、ほぼ一定に保持されている。その場
合は、所定の時間まで測定して破損無しと判断して、電
動弁１８を開とし、一次透過水送水配管６内の空気圧を
解放した後、膜ろ過装置４の通水運転を再開する。膜ろ
過装置４の膜が正常な場合、すなわち膜が破損していな
い場合には、空気圧は低下することなくほぼ一定の圧力
に保持されている、しかし、膜が破損した場合は、空気
圧が時間とともに徐々に低下することになる。また、中
空糸膜の内側から導入する空気圧力は、膜の耐久性およ
び許容ろ過圧力を考慮して、１０〜５００ＫＰａであれ
ばよい。特に、好ましくは２０〜３００ＫＰａである。

【００３１】なお、膜濃縮装置８の膜モジュールに使用
されている膜は、膜ろ過装置４に使用されている膜と孔
径の同じ膜、あるいはそれより多少孔径の大きな膜を使
用するが、特別の事情の無い限り、同じ種類の膜を使用
する方が膜破損の検知の確実性の向上、点検および保守
作業の都合等から望ましい。

【００３２】上記のように、原水は、膜ろ過装置４に送
られ、そこで透過水と濃縮水とに分離され、濃縮水は、
第１の返送配管５により原水タンク１へ戻され、再度ろ
過される。透過水は、１次透過水送水配管６を通ってそ
の一部が膜濃縮装置８に送られ、２次透過水と２次濃縮
水とに分離される。そして、この２次膜縮水の一部もし
くは全量が微粒子濁度計９に導かれて濁度が測定され、
その後、第２の返送配管１０に戻される。一方、膜ろ過
装置４の透過水の大部分は、２次透過水と共に配管１１
を通ってそのまま次の工程に送水される。２次濃縮水
は、第２の返送配管１０を経て原水タンク１へ戻され
る。なお、膜ろ過装置４の膜に破損がなければ、２次濃
縮水を膜ろ過装置４の透過水に合流させてもよい。

【００３３】さらに、本発明の膜分離装置は、例えば、
図３に示したように、微粒子濁度計９、圧力計７、コン
プレッサ１２等が制御装置２０で制御されている。微粒
子濁度計９からの出力は、制御装置２０に入力されてい
る。制御装置２０は、微粒子濁度計９の出力によって、
２次濃縮水の濁度が、膜破損判定条件を満たしているか
否かを判断しており、２次透過水の濁度が急激な変動し
たか、または濁度が予め定めた値を越えたかによって、
コンプレッサ１２を作動させるか否かを判断している。
膜破損判定条件を満たした場合、コンプレッサ１２を作
動させるための制御信号を送信して、コンプレッサ１２
を作動させる。圧力計７からの出力信号が制御装置２０
に入力され、コンプレッサ１２による加圧空気圧値Ｐａ
と圧力計７によって計測された空気圧値Ｐｂとを監視し
て、空気圧値Ｐｂが加圧空気圧値Ｐａと同一である場合
は、膜ろ過装置４の中空糸膜に破損が発生していないと
判断し、空気圧値Ｐｂが加圧空気圧値Ｐａより低下した
場合、膜ろ過装置４の中空糸膜に破損が発生したと判断
する。制御装置２０には、表示装置または報知機能が備
えられており、膜ろ過装置４の膜に破損があると判断さ
れた場合、この表示装置または報知機能によって、膜の
破損を認識して、膜ろ過装置４の膜モジュールを交換す
ることができ、短期間で膜ろ過装置４の膜の破損を検出
することができるとともに、膜ろ過装置４の保守点検が
容易となる。従って、河川等の原水を膜ろ過装置で処理
して、安全性が高いので、飲料水として利用することが
可能となる。

【００３４】なお、制御装置２０は、図２に示した電動
弁１５〜１８、圧力調整弁１４を制御することができ
る。膜破損判定条件を満たした場合、コンプレッサ１２
を作動させるに際し、電動弁１６，１８を遮断し、電動
弁１７，１９を解放して、コンプレッサ１２を作動する
ように制御する。所定時間加圧空気を供給した後、電動
弁１９を閉じて、１次透過水送水配管６内の圧力を圧力
計７で計測する。また、膜ろ過装置４に異常がないと判
断された場合には、コンプレッサ１２の作動を停止し
て、電動弁１８を解放し、１次透過水を次工程へと送水
するように制御する。

【００３５】

【実施例】本発明に係る膜分離装置における膜ろ過装置
の中空糸膜の破損検知方法およびその装置の実施例を以
下に示す。なお、以下の実施例により、本発明に限定を
加えるものではない。

【００３６】本実施例として、図１の膜分離装置に示し
たフローに従って、河川水を原水として処理した。膜ろ
過装置４の膜としては、分画分子量１３，０００の限外
ろ過膜（旭化成社製、ＬＧＶ−５２１０型、膜面積４１
ｍ²）が用いられた。膜濃縮装置８の膜としては、公称
孔径０．２μｍの精密ろ過膜（ＵＳフィルター社製、Ｍ
１ＯＣ型、膜面積１５ｍ²）を用いて行った。また、微
粒子濁度計９としては、新三国機械製のＭＩＬＰＡ−Ｉ
（感度０．１μｍ以上）を用いた。

【００３７】その運転結果が、図４，５に図示されてお
り、図４は、微粒子濁度計９における濁度を運転経過日
数に対してプロットして図示したグラフであり、時間Ｔ
₁において、濁度の急激な上昇を検出し、圧力保持試験
手段１３によって膜ろ過装置の膜破損の有無の試験を実
施した。

【００３８】その時の圧力保持試験手段１３による結果
が、図５に示されている。図５では、約１００ＫＰａの
空気圧を中空糸膜の内側に導入した場合の圧力計７の経
時変化が示されている。同図に見られるように、圧力
は、１分間ほぼ一定に保たれていることから、濁度の上
昇は、膜破損によるものではなく微粒子濁度計９の測定
誤差もしくは微粒子濁度計９内のセルの汚れに起困して
いるものと判定した。

【００３９】一方、本実施例において、通水運転を行っ
たところ、図６に示したように微粒子濁度計９で得られ
た濁度がある時間Ｔ₂において急激に上昇した。時間Ｔ
₂において、圧力保持試験手段１３を用いて試験を実施
した。その結果が図７に示されている。図７から明らか
なように、約１００ＫＰａの空気圧を中空糸膜の内側に
導入した場合の圧力計７の経時変化が認められた。同図
に示されているように、圧力計７が測定した圧力は、測
定を開始して１分後に約８０ＫＰａまで低下している。
このことから膜ろ過装置４の膜が破損したものと判定し
た。膜ろ過装置４の膜を確認したところ、明らかに膜の
破損が認められた。このように、本実施例から明らかな
ように、膜の破損が短時間で検出できることが明らかに
なった。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、膜
ろ過装置の中空糸膜の破損を確実かつ短期間で検知する
ことができる利点がある。しかも、膜ろ過装置の膜の破
損検知が熟練した技術を必要とせず、比較的容易に検知
することができる膜破損検知方法であり、維持管理性に
優れている。さらに、膜の破損を検出した場合、膜の破
損が制御装置に表示または報知されるので、直ちに膜モ
ジュールの交換が可能であって、膜ろ過装置の維持管理
性に優れている。

【００４１】また、本発明によれば、膜ろ過装置に膜濃
縮装置を設置することにより、１次透過水を濃縮して検
出するので、大容量の原水を処理する膜ろ過装置であっ
ても正確に膜ろ過装置の膜破損を検知することが可能で
ある。

【００４２】また、本発明によれば、膜ろ過装置の膜破
損が極めて短時間に検出することができるので、安全性
が極めて高い飲料水を供給することができる。

【００４３】また、本発明によれば、膜ろ過装置の膜の
破損を透過水を供給したまま連続的に検出することが可
能であるので、膜ろ過水による飲料水を安定的に供給す
ることが可能であり、飲料水の大量供給をも可能にする
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の処理系統を示す図であ
る。

【図２】本発明における膜破損検出手順を説明するため
の系統図である。

【図３】本発明における膜分離装置の膜破損検出を説明
する制御系を含めた図である。

【図４】本実施例における微粒子濁度計により得られた
データを運転経過日数に対して図示したグラフである。

【図５】本実施列において得られた圧力保持試験結果を
示す図である。

【図６】本実施例における微粒子濁皮計により得られた
デー夕を運転経過日数に対して図示したグラフである。

【図７】本実施例において得られた圧力保持試験結果を
示す図である。

【符号の説明】

１原水タンク２送水ポンプ３配管４膜ろ過装置５第１の返送配管６１次透過水送水配管７圧力計８膜濃縮装置９微粒子濁度計１０第２の返送配管１１送水配管１２コンプレッサ１３圧力保持試験手段１４圧力調節弁１５除菌フィルタ１６〜１９電動弁２０制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深田尚平東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA01 JA51A JA52A JA55A JA71 KA52 KA55 KA56 KE08P KE13Q KE24Q LA03 MA01 MA22 PA01 PB02 PB04 PB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜ろ過装置の膜破損検知方法において、
膜ろ過装置を透過した透過水の濁度が急激に変動した
時、または透過水の濁度が予め定めた値を越えた時に、
前記膜ろ過装置の透過側から前記膜ろ過装置に加圧空気
を導入して、空気圧の低下によって、前記膜ろ過装置の
中空糸膜の破損を検知することを特徴とする膜破損検知
方法。
【請求項２】膜ろ過装置の膜破損検知方法において、
被処理水を膜ろ過装置を透過した透過水を、膜濃縮装置
でろ過して２次透過水と２次濃縮水とに分離し、前記２
次濃縮水の濁度が急激に変動した時、または２次濃縮水
の濁度が予め定めた値を越えた時、前記膜ろ過装置の透
過側から加圧空気を導入して、その空気圧の低下によっ
て、前記膜ろ過装置の中空糸膜の破損を検知することを
特徴とする膜破損検知方法。
【請求項３】前記膜ろ過装置の透過側に、加圧空気と
して、２０〜３００ＫＰａの空気圧を導入することを特
徴とする請求項１または２に記載の膜破損検知方法。
【請求項４】被処理水を膜ろ過装置からの透過水から
該膜ろ過装置の膜の破損を検出する膜破損検知装置であ
って、前記膜ろ過装置から導出される透過水を２次透過水と２
次濃縮水とに分離する膜濃縮装置と、前記２次濃縮水中の微粒子数を計測して濁度として換算
する濁度計測手段と、前記膜ろ過装置の透過側から加圧空気を導入する加圧手
段と、前記膜ろ過装置の透過側の圧力を計測するための圧力計
測手段と、前記濁度計測手段により求められた前記２次透過水の濁
度の急激な変動、または濁度が予め定めた値を越えたこ
とを検出し、前記加圧手段を作動させるとともに、前記
圧力計測手段によって、前記加圧空気の圧力を計測し
て、前記膜ろ過装置の中空糸膜の破損を検出する制御装
置と、を備えることを特徴とする膜破損検知装置。
【請求項５】前記制御装置が、前記濁度計測手段と前
記加圧手段と前記圧力計測手段とからの出力が入力さ
れ、前記２次透過水の濁度が急激な変動したか、または
濁度が予め定めた値を越えたかによる前記膜ろ過装置の
膜破損判定条件を満たした場合、前記加圧手段を作動さ
せ、前記加圧手段による加圧空気圧値Ｐａと前記圧力計
測手段によって計測された実際の空気圧値Ｐｂとを監視
して、実際の空気圧値Ｐｂが加圧空気圧値Ｐａより低下
した際、前記膜ろ過装置の中空糸膜に破損が発生したと
判断して、前記膜ろ過装置の膜の破損を表示または報知
する機能を備えることを特徴とする請求項４に記載の膜
破損検知装置。
【請求項６】被処理水をろ過して透過水を得る膜ろ過
装置に、前記膜ろ過装置の透過水を膜濃縮装置に導入し
て、２次透過水と２次濃縮水とに分離し、該２次濃縮水
を前記膜ろ過装置の前段に返送するとともに、該２次透
過水を次工程に送水する膜分離装置であって、前記２次濃縮水を前記膜ろ過装置の前段に返送する過程
で、前記２次濃縮水中の微粒子数を計測して濁度を算出
する濁度検出手段と、前記膜ろ過装置の透過側から該膜ろ過装置内に加圧空気
を導入する加圧手段と、前記膜ろ過装置の透過側の圧力を測定する圧力計測手段
と、前記濁度計測手段からの出力によって、前記２次濃縮水
の濁度が急激に変動したか、または前記２次濃縮水の濁
度が予め定めた設定値を越えたかによる前記膜ろ過装置
の膜破損判定条件を満たした場合、前記加圧手段を作動
させて、前記圧力計測手段からの出力を監視して、その
出力の低下によって、前記膜ろ過装置の中空糸膜の破損
を検出する制御装置と、を備えることを特徴とする膜分離装置。