JP2001269549A

JP2001269549A - 膜ろ過装置

Info

Publication number: JP2001269549A
Application number: JP2000085592A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Miyanoshita; 友明宮ノ下; Makio Tamura; 真紀夫田村
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ろ過膜の効果的な逆洗を行う。【解決手段】膜ろ過装置２２の処理水室２２ｃの内部
には、ジェット逆洗水ノズル１３０が配置されており、
ここに高圧水供給装置４２から高圧水が供給される。そ
こで、ろ過体２２ａが内側からジェット逆洗水で洗浄さ
れる。またジェット逆洗水ノズル１３０は回転および昇
降可能となっており、ろ過体２２ａが順次部分的に洗浄
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハウジング内に原
水室と処理水室を仕切るろ過膜を収容し、原水室に原水
を供給し、処理水室から処理水を排出する膜ろ過装置、
特にろ過膜の洗浄の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、懸濁物質を分離するろ過装置
として、膜ろ過装置が知られており、河川水や井水など
を原水として上水や工業用水を製造する場合、あるいは
各種排水処理において懸濁物質を分離する場合に利用さ
れている。

【０００３】この膜ろ過装置は、利用する膜の種類によ
り、ＭＦ（マイクロフィルタ：精密ろ過）、ＵＦ（ウル
トラフィルタ：限外ろ過）、ＮＦ（ナノフィルタ：ナノ
ろ過）などがある。これらは、基本的に膜の孔径による
分類であり、孔径により除去できる固形物の粒径が決定
される。そして、要求水質などに応じて、適切な膜ろ過
装置が選択採用されている。

【０００４】このような膜ろ過装置において、運転を継
続すると、膜に捕捉される固形物が増加してきて、ろ過
を継続できなくなる。そこで、捕捉されている固形物を
洗浄除去する必要がある。通常の場合、透過水側から逆
洗水を逆流させて膜を逆洗することで、捕捉されていた
固形物を除去する逆洗操作を定期的に行い、膜を再生し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような逆
洗の際の流速は、それほど速くなく、十分な洗浄が行え
ない場合も多い。また、逆洗水量を多くすれば洗浄効果
は上がるが、逆洗排水がそれだけ多くなり、処理効率が
悪化するという問題がある。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、効果的な膜の洗浄が行える膜ろ過装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハウジング内
に原水室と処理水室を仕切るろ過膜を収容し、原水室に
原水を供給し、処理水室から処理水を排出する膜ろ過装
置であって、処理水室内に配置され、処理水室側から前
記ろ過膜にジェット逆洗水を吹き付けるジェット逆洗水
ノズルを有することを特徴とする。

【０００８】このように、本発明によれば、ジェット逆
洗水洗浄により、処理水室側からろ過膜にジェット逆洗
水を吹き付けることができる。そこで、強い水流で、効
果的なろ過膜の洗浄を行うことができる。

【０００９】また、前記処理水室はろ過膜の内部空間と
して形成され、前記原水室はろ過膜の外部空間として形
成される外圧型であることを特徴とする。外圧型の膜ろ
過装置にあっては、強い水流による逆洗が難しいが、本
発明により強い水流による洗浄が行える。

【００１０】また、前記ジェット逆洗水ノズルへの逆洗
水の供給圧力は０．５ＭＰａ以上とすることが効果的で
ある。

【００１１】また、前記ジェット逆洗水ノズルは、移動
可能であり、前記ろ過膜に対し、部分的に順次ジェット
逆洗水を吹き付けることが好適である。このように、ジ
ェット逆洗水洗浄ノズルを移動可能とし、部分的に順次
膜を洗浄することで、時間当たりの水量は少なくして効
果的な洗浄を行うことができる。また、水量が少なくて
よいため、装置全体をコンパクトにして、かつ全体とし
ての使用水量も少なくてよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１３】図１は、本実施形態の膜ろ過装置の全体構
成を示す図である。浅井戸１０内には、取水ポンプ１２
が配置されており、この取水ポンプ１２によって井水が
汲み上げられ、オートストレーナ１４で粗大固形物が除
去された後、原水槽１６に導入される。なお、原水は、
井水に限らず、河川水や浄水場、排水処理施設における
急速ろ過処理水など各種のものが採用できる。

【００１４】原水槽１６内の原水は、原水ポンプ１８に
より、逆止弁２０を介し膜ろ過装置２２に供給される。
この膜ろ過装置２２は、圧力式の膜ろ過装置であり、ハ
ウジング２２ｄ内が、ろ過体２２ａによって、原水室２
２ｂと、処理水室２２ｃに仕切られている。そして、原
水は、原水室２２ｂに圧送され、ろ過体２２ａによって
懸濁物質が捕捉除去された処理水が処理水室２２ｃに得
られる。ろ過体２２ａは、平膜を円筒状としたエレメン
トで構成されており、これが複数本充填されており、原
水室２２ｂが外側、内部が処理水室２２ｃとなってお
り、外側から内側に向かってろ過が行われる。ろ過体２
２ａは、所定孔径の膜で構成され、例えばＭＦ（精密ろ
過膜）や、ＵＦ（限外ろ過膜）が採用される。

【００１５】なお、ろ過体２２ａのろ過膜には、平膜を
折り畳んだプリーツタイプのろ過膜エレメントや中空糸
膜など各種のろ過膜が利用できる。さらに、ろ過膜とし
ては、金属製膜の他酢酸セルロースなどの有機高分子膜
や、セラミック製膜などが採用できる。

【００１６】特に、金属製膜としては、金属繊維（例え
ばステンレス）のフェルトを積層し焼結した不繊布フィ
ルタが好適であり、例えば富士フィルター工業株式会社
製の富士メタルファイバー（商品名）などが採用でき
る。

【００１７】処理水室２２ｃに得られた処理水は、処理
水弁２４を介し、処理水槽２６に導入される。処理水槽
２６内の処理水は、通常の場合消毒処理等が施された後
配水される。

【００１８】また、処理水槽２６には、逆洗ポンプ２８
が接続されており、処理水を逆止弁３０を介し、膜ろ過
装置２２の処理水室２２ｃに供給できるようになってい
る。また、ろ過装置２２の原水室２２ｂの底部はホッバ
状に形成され、ここから排水を排水弁３２を介し排出で
きるようになっている。従って、処理水弁２４を閉じ、
排水弁３２を開いた状態で、逆洗ポンプ２８を駆動する
ことで、処理水がろ過体２２ａを処理水室２２ｃ側から
原水室２２ｂ側へと逆流し、ろ過体２２ａの逆洗を行う
ことができ、逆洗排水は排水弁３２を介し排出される。

【００１９】また、膜ろ過装置２２の処理水室２２ｃに
は、エアコンプレッサ３４が加圧空気弁３６を介し、接
続されている。このため、加圧空気弁３６を開くこと
で、エアコンプレッサ３４からの加圧空気を処理水室２
２ｃに導入することができる。特に、加圧空気を処理水
室２２ｃに急激に導入することで、ろ過体２２ａに圧力
変化の衝撃を与えるエアバンプを行うことができる。

【００２０】なお、膜ろ過装置２２の原水室２２ｂには
レベル計３８、空気抜き弁４０が接続されており、通水
開始時に原水レベルが所定位置に至るまで、空気抜き弁
４０を開き、原水の導入を容易にしている。

【００２１】そして、本実施形態の装置においては、各
ろ過体２２ａの内部にジェット逆洗水ノズルが配置され
ており、このジェット逆洗水ノズルには、高圧水供給装
置４２が接続されている。そこで、ジェット逆洗水ノズ
ルからジェット逆洗水をろ過膜に向けて噴射すること
で、ろ過膜の効果的な洗浄を行うことができる。高圧水
供給装置４２の水としては、処理水タンク２６内の処理
水が使用できるが、水道水などでもよい。

【００２２】図２にジェット逆洗水ノズルを設けた膜ろ
過装置２２の構成を示す。この例では、ろ過体２２ａを
１つだけ示している。また、ハウジング２２ｄの底部は
ホッパ状に描いてはいない。ハウジング２２ｄは、下部
ハウジング１０２と、キャップ１０４からなっている。
そして、下部ハウジング１０２の上端部には外周方向に
伸びるフランジ部１０６が設けられ、キャップ１０４の
下端部にはフランジ部１０８が設けられている。これら
フランジ部１０６、１０８の対向する部分には、パッキ
ング１１０が配置され、このパッキング１１０で分離板
１１２を挟んでいる。そして、フランジ部１０６、１０
８を貫通してボルト１１４が複数設けられ、このボルト
１１４によって、下部ハウジング１０２と、キャップ１
０４が分離板１１２を挟み込んだ形で締め付け固定され
ている。キャップ１０４の頂部には、処理水管１１６が
接続され、キャップ１０４内の空間から処理水が外部に
排出できるようになっている。

【００２３】分離板１１２の中央部分には、ろ過体２２
ａが固定されている。この例では、ろ過体２２ａは円筒
状で、内部空間が処理水室２２ｃを構成している。そし
て、このろ過体２２ａの内部空間がキャップ１０４の内
部空間に連通して、ここも処理水室２２ｃを形成してい
る。ろ過体２２ａは、ろ過膜１２２を有しており、ろ過
体２２ａの上端部は分離板１１２にネジ止めされてい
る。また、ろ過膜１２２の外側の空間が原水室２２ｂを
構成している。

【００２４】そして、ろ過体２２ａの内部空間（処理水
室２２ｃ）には、ジェット逆洗水ノズル１３０が配置さ
れている。このジェット逆洗水ノズル１３０には、上方
に向けてまっすぐ伸びる配管１３２が接続され、この配
管１３２の上端は、キャップ１０４を貫通して外部上方
に伸びている。なお、ろ過体２２ａが複数ある場合に
は、キャップ１０４内部で複数の配管１３２を接続して
１本だけを上方に伸ばすことが好適である。

【００２５】この配管１３２には、高圧水供給装置４２
が接続されている。従って、高圧水供給装置４２からの
高圧水が配管１３２を介し、ジェット逆洗水ノズル１３
０に供給され、ここから噴射される。

【００２６】さらに、配管１３２のキャップ１０４の外
部上方には、昇降機１４０が設けられている。この昇降
機１４０は、配管１３２に接触して、配管１３２を昇降
させる。例えば、ゴムの円板の円周を配管１３２と接触
させておき、円板の回転により配管１３２を昇降する。
昇降機１４０の構成は、配管１３２を昇降できればどの
ような構成でもよく、ピニオンラックなど各種の構成を
採用することができる。なお、配管１３２がキャップ１
０４に挿入されている部分には、シール材１４２が配置
されている。

【００２７】また、本例のジェット逆洗ノズル１３０
は、図３に示すように、円盤状の構成を有している。す
なわち、配管１３２が円盤１３４の中心に回動自在に接
続されている。そして、この円盤１３４には、配管１３
２に連通する水通路１３６が設けられており、円盤１３
４の周縁部の開口１３８に連通している。なお、図にお
いては、水通路１３６、開口１３８をそれぞれ１つだけ
示したが複数設けることも好適である。

【００２８】そして、開口１３８付近の水通路１３６
は、半径方向に向くのではなくて、接線方向に傾いてい
る。例えば、半径方向に対し、４０°程度傾ける。従っ
て、配管１３２から供給される逆洗水は、開口１３８か
ら斜め後の方向に噴射され、これによってジェット逆洗
ノズル１３０が回転する。このため、ジェット逆洗ノズ
ル１３０からのジェット逆洗水は、ろ過体２２ａの内部
からろ過膜１２２に対し、水平面内で移動しながら噴射
されることになる。

【００２９】さらに、配管１３２を昇降することができ
るため、ジェット逆洗ノズル１３０が垂直方向に移動す
る。これによって、ろ過体２２ａの内部の全面にジェッ
ト逆洗水を部分的に順次噴射することができる。

【００３０】このように、本実施形態によれば、ろ過体
２２ａ内部の処理水室２２ｃにジェット逆洗ノズル１３
０を配置した。そこで、ろ過膜１２２に対し部分的に強
い水流による逆洗が行える。従って、ろ過膜１２２につ
いての効果的な洗浄が行える。なお、ジェット逆洗水に
よる洗浄に先立って、膜ろ過装置２２のハウジング２２
ｄ内の水を排出しておくことで、ジェット逆洗水をろ過
膜に対し高速で吹き付けることができる。

【００３１】また、上述の例では、ジェット逆洗ノズル
１３０を噴射水流の反作用によって回転させた。しか
し、ジェット逆洗ノズル１３０は配管１３２に固定して
おき、配管１３２を回転させてもよい。さらに、回転お
よび昇降の両方を行わずその一方のみを行ってもよい。

【００３２】

【実施例】図１に示す装置において、以下のような条件
で実験を行った。

【００３３】（１）原水：浅井戸、ｐＨ７．０〜７．
５、濁度０．５〜１．５度、水温１５〜２０℃ （２）前処理：オートストレーナ；目開き２００μｍ（３）処理水量：約５００ｍ^３／ｄ（４）装置仕様：膜ろ過装置、直径φ２５０ｍｍ×高さ
Ｈ１，５００ｍｍ×２塔、エレメント本数３本／塔（ろ
過面積２．４ｍ^２／塔）（５）エレメント仕様：外径６０ｍｍ、内径５０ｍｍ×
長さＬ１１，０００ｍｍ、膜面積０．８ｍ^２／本（６）ろ過体の仕様：プリーツ式平膜、公称孔径３μ
ｍ、外圧タイプ、ステンレス製（７）ろ過方式：全量ろ過、処理速度（フラックス）１
０５ｍｍ／ｄ、運転圧力０．５ＭＰａ以下、ハウジング
耐圧１ＭＰａ（８）洗浄方式：エアバンプおよび水逆洗をＬＶ（線速
度）１００ｍ／ｈで２分間行い、ハウジング内の逆洗水
を抜いた後、ジェット逆洗水洗浄を水圧２ＭＰａ（１〜
５ＭＰａ）、水量０．１２Ｌ／分にて５分間行う。（９）ジェット逆洗水洗浄の詳細条件・ろ過膜の内側面積：φ５ｃｍ×π×１００ｃｍ＝１，
５７０ｃｍ^２・ノズルのタイプ：フラットタイプ・スプレー角度：４０°（放射方向に対する角度）、膜
までの距離：２ｃｍ、静止時の噴射面積１．７ｃｍ^２、
ノズル回転数３．３回／分、ノズル昇降速度１．３ｃｍ
／秒・膜面積洗浄速度５．２ｃｍ^２／秒・必要洗浄時間１，５７０ｃｍ^２÷５．２ｃｍ^２＝３０
０秒＝５分・エレメント１本、についてのジェット逆洗水洗浄１回
当たりの水量：０．１２Ｌ／分×５分＝０．６Ｌ／回

【００３４】このように、ジェット逆洗水洗浄の使用水
量はかなり少ない。そして、このようなジェット逆洗水
洗浄を実施することで、膜の洗浄効果が上がり、長期に
渡って、ろ過膜の再生が十分に行えた。今回の実験で
は、通常の水逆洗の水量を変更しなかったが、水逆洗の
水量を減少し、トータルの逆洗水量を減少することも可
能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ジェット逆洗水洗浄により、強い水流で、効果的なろ過
膜の洗浄を行うことができる。特に、ジェット逆洗水ノ
ズルが移動可能であり、部分的に順次膜を洗浄するた
め、時間当たりの水量は少なく、装置がコンパクトでか
つ使用水量も少なくてよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る装置の全体構成を示す図であ
る。

【図２】ジェット逆洗水ノズルを含む膜ろ過装置の構
成を示す図である。

【図３】ジェット逆洗水ノズルの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１６原水槽、１８原水ポンプ、２２膜ろ過装置、
２２ａろ過体、２２ｂ原水室、２２ｃ処理水室、
２６処理水槽、２８逆洗ポンプ、４２高圧水供給装
置、１２２ろ過膜、１３０ジェット逆洗水ノズル。

フロントページの続きＦターム(参考） 3B201 AA46 AB53 BB22 BB32 BB34 BB43 BB46 BB55 BB62 BB90 BB92 4D006 GA06 GA07 HA19 HA28 HA72 HA95 JA34A KA02 KA72 KB14 KB30 KC03 KC13 KC14 KE01P KE02P KE06R KE07P KE15P KE16P KE21P KE24Q KE28P KE30P MA01 MA03 MA22 MA40 MC02 MC03 MC18 PA01 PB04 PB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング内に原水室と処理水室を仕切
るろ過膜を収容し、原水室に原水を供給し、処理水室か
ら処理水を排出する膜ろ過装置であって、処理水室内に配置され、処理水室側から前記ろ過膜にジ
ェット逆洗水を吹き付けるジェット逆洗水ノズルを有す
ることを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記処理水室はろ過膜の内部空間として形成され、前記
原水室はろ過膜の外部空間として形成される外圧型であ
ることを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の装置におい
て、前記ジェット逆洗水ノズルへの逆洗水の供給圧力は０．
５ＭＰａ以上とすることを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１つに記載の装
置において、前記ジェット逆洗水ノズルは、移動可能であり、前記ろ
過膜に対し、部分的に順次ジェット逆洗水を吹き付ける
ことを特徴とする膜ろ過装置。