JP2002028460A - 膜分離装置の運転方法 - Google Patents
膜分離装置の運転方法Info
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Abstract
く低くなる膜分離装置の運転方法を提供する。 【解決手段】 複数の膜モジュール40A〜40Dを順
番に薬品洗浄する膜分離装置の運転方法において、薬品
洗浄後、膜モジュールを休止状態におく。他の膜モジュ
ールの膜透過差圧が許容値寸前となるまで交替させない
ようにすることにより、薬液洗浄頻度を著しく少なくす
る。
Description
膜分離装置、限外濾過(UF)膜分離装置、逆浸透(R
O)膜分離装置などの膜分離装置の運転方法に関する。
詳しくは洗浄工程を改良した膜分離装置の運転方法に関
する。
して、集水管の外周に分離膜を巻回したスパイラル型膜
モジュールがある。
構造を示す一部分解斜視図である。
メッシュスペーサ3を介して巻回されている。
開口が穿設されている。分離膜2は袋状のものであり、
その中央部が集水管1をくるんでいる。この袋状分離膜
2の内部にはメッシュスペーサ等よりなる流路材4が挿
入されており、この袋状分離膜(袋状膜)2の内部が透
過水流路となっている。
6とエンドリング7とが設けられ、その外周にブライン
シール8が周設されている。
士の間の原水流路に流入し、そのまま巻回体5の長手方
向に流れ、巻回体5の後端面から濃縮水として流出す
る。この原水流路を流れる間に水が袋状膜2を透過して
その内部に入り、集水管1内に流入し、該集水管1の後
端側からモジュール外に取り出される。
は、次のような解決すべき課題があった。 集水管1内の透過水流量を多くするためには該集水
管1を大径化する必要があるが、そのようにするとスパ
イラル型膜モジュールの径も大きくなってしまう。 袋状膜2内に透過してきた透過水は、該袋状膜2内
をスパイラル状に回りながら集水管1まで流れるため、
袋状膜2内の流通抵抗が大きい。しかも、袋状膜2内か
ら集水管1に流れ込む集水管スリット部付近での流通抵
抗も大きい。 原水流路を流れる原水流量は、下流側になるほど減
少する。(原水が濃縮される分だけ原水流量が減る。)
このため、原水流路下流域では原水流速が小さくなり、
汚れが付着し易くなる。
集水管が不要であり、透過水流通抵抗が小さいスパイラ
ル型膜モジュールとして、袋状膜をシャフトに巻回して
巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給され、透
過水が巻回体の他端面から取り出されるようにしたスパ
イラル型膜モジュールを特開平10−272342号等
にて提案している。
膜モジュールを示すものであり、図5(a)はスパイラ
ル型膜モジュールの袋状膜及び該袋状膜が巻き付けられ
るシャフトの斜視図、図5(b),(c)はそれぞれ図
5(a)のB−B線、C−C線に沿う断面図である。図
6はシャフトの周りに袋状膜を巻き付ける方法を示す断
面図、図7は巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視
図、図8はスパイラル型膜モジュールの側面図である。
ものであり、第1の辺部11、第2の辺部12、第3の
辺部13及び第4の辺部14を有している。この袋状膜
10は、長い一枚の分離膜フィルムを第2の辺部12の
部分で二つに折り返し、第1の辺部11及び第3の辺部
13において折り重なった分離膜フィルム同士を接着剤
等によって接着し、第4の辺部14の一部については接
着を行うことなく開放部とした袋状のものである。
にかけて袋状膜10の分離膜フィルム同士が接着されて
おらず、透過水流出用の開放部30となっている。ま
た、この第4の辺部14の該途中から第1の辺部11に
かけては、袋状膜10の分離膜フィルム同士が接着され
ており、透過水の流出を阻止する閉鎖部31となってい
る。
ばメッシュスペーサ等よりなる。)15が挿入配置され
ている。なお、袋状膜10としては、長い一枚のフィル
ムを第2の辺部12部分で二つに折り返したものに限ら
ず、二枚の分離膜フィルムを重ね合わせ、第1の辺部1
1、第2の辺部12、第3の辺部13及び第4の辺部1
4の一部を接着するようにしたものであっても良い。
6が付着されると共に他方の面には接着剤17,18が
付着され、この袋状膜10がシャフト20の周りに巻き
付けられる。接着剤16は第1の辺部11に沿って付着
され、接着剤17は第3の辺部13に沿って付着されて
いる。接着剤18は第4の辺部14の長手方向の前記途
中箇所から第3の辺部13にかけて、透過水流出用の開
放部30に沿って付着されている。
に巻き付けることにより、重なり合った袋状膜10同士
は接着剤17,18の部分において水密的に接合され
る。これにより、袋状膜10,10同士の間には原水
(及び濃縮水)が流れる原水流路が構成される。接着剤
18が硬化することにより、巻回体の後端面には、内周
側に原水(濃縮水)の流出用の開放部が形成され、外周
側に原水流出阻止用の閉鎖部が形成される。
部30と透過水流出阻止用の閉鎖部31との境界部分か
ら、巻回体の後方に向ってフィン19が延設されてい
る。このフィン19は、例えば合成樹脂フィルム又はシ
ートよりなり、袋状膜10に対し接着等により接合され
るのが好ましい。
如く原水流路材(メッシュスペーサ)29を介して巻き
付けることにより、図7に示すように巻回体24が形成
される。この巻回体24の後端面からは、フィン19が
延出する。各袋状膜10の第4の辺部14において同一
箇所にフィン19を設けておくことにより、フィン19
は巻回体24の軸心から等半径位上に位置し、フィン1
9が重なり合うことによりフィン19がリング状の突出
部を形成することになる。このリング状の突出部内に円
筒状のソケット25の後端を挿入し、該ソケット25と
フィン19を接着剤等により接合する。なお、ソケット
25をフィン19に外嵌めしても良い。また、フィン1
9に沿って巻回体24の後端面に旋盤で切込み溝を付
け、該溝にソケット25の端部を埋め込むようにしても
良い。
接合することにより、巻回体24の後端面の外周側の透
過水流出領域とソケット25の内周側の濃縮水流出領域
とが区画される。
巻き付けるに際しては、図6に示すように、袋状膜10
同士の間に原水流路材(メッシュスペーサ)29を介在
させておく。これらのメッシュスペーサ29を介在させ
ることにより、原水流路が構成される。
後縁にそれぞれトップリング26及びエンドリング27
を合成樹脂モールド等により形成し、トップリング26
の外周にブラインシール28を周設する。
ュールにおいては、図8に示すように、巻回体24の前
端面から原水が袋状膜10同士の間の原水流路に流入す
る。この原水は、巻回体24の軸心線と略平行方向に原
水流路を流れ、巻回体24の後端のソケット25の内側
の端面から取り出される。そして、このように原水が原
水流路を流れる間に、水が袋状膜10内に透過し、透過
水は巻回体24の後端面のうちソケット25の外周側か
ら流出する。
は、透過水が袋状膜10内を巻回体24の軸心線と平行
方向に流れて後端面から取り出されるため、従来のスパ
イラル型膜モジュールに用いられていた集水管が不要で
ある。このため、袋状膜から集水管内に流れ込む際の流
通抵抗が無くなり、透過水流通抵抗が著しく小さくな
る。
袋状膜10の巻回方向の長さを大きくとることができ、
膜面積を大きくとることが可能である。袋状膜の巻回方
向の長さを大きくしても、透過水流通抵抗は増大せず、
透過水量を多くすることができる。
は、原水流路の出口部分をソケット25の内側だけに設
けており、原水流路の出口(最下流部)を絞った構成と
しているため、原水流路の下流側においても原水(濃縮
水)の流速が十分に大きなものとなり、原水流路下流域
における汚れの付着を防止することができる。なお、ソ
ケット25の内側の面積と外側の面積(接着剤18の辺
部14方向の長さ)は、このスパイラル型膜モジュール
の水回収率に応じて決めるのが好ましい。
っては、ソケット25をフィン19を用いて巻回体24
に接続しており、ソケット25と巻回体24との接続強
度が高い。そして、このソケット25によって原水の流
入側と濃縮水の流出側とが水密的に区画分離される。
より膜面に付着したSS成分の除去を短い間隔(例えば
数分〜数十分に1回)にて実施する逆洗と長い間隔(例
えば数日ないし数週間に1回)にて実施する薬品洗浄で
実施されている。
ジュールからは膜濾過水が得られないので、膜濾過水の
生産が中断しないようにするために、複数の膜モジュー
ルを並列に配置し、1個又は1グループの膜モジュール
を洗浄している間に他の膜モジュールで濾過水の生産を
行うようにした所謂メリーゴーランド方式の膜モジュー
ルの運転方法が行われることがある(特開平7−242
65号、同11−24265号、同11−70325
号)。
ド方式の運転スケジュールは、図4に示すように、1個
又は1グループの膜モジュールの洗浄が終ると次の1個
又は1グループの膜モジュールを洗浄するようにしてい
るため、洗浄の頻度が多い。膜モジュールの薬品洗浄
は、薬剤コストがかかると共に、排出される薬液は、廃
液処理が必要となる。
くし、効率良く膜濾過水を生産することができる膜分離
装置の運転方法を提供することを目的とする。
転方法は、複数の膜モジュールを備えてなる膜分離装置
の運転方法であって、一部の膜モジュールの洗浄を行っ
ているときに他の膜モジュールで原水を濾過する定常濾
過運転を行う膜分離装置の運転方法において、この洗浄
の前及び/又は後に該一部の膜モジュールを休止状態と
することを特徴とするものである。
部の膜モジュールの洗浄を行っている間に他の膜モジュ
ールで膜濾過水を生産する運転方式のものにおいて、膜
モジュールの洗浄頻度が少なくなり、洗浄コストを大幅
に低下させることができる。
容差圧限界の範囲内においてなるべく長く濾過運転を継
続させるのが好ましい。
ジュールのリンスを行い、洗浄終了後は原水を膜モジュ
ール内に残留させて上記の休止状態とすることが好まし
い。
により、濾過水をリンス用水に用いる場合に比べ、用水
コストを低減でき、生産水の取得率も向上する。また、
原水を膜モジュール内に残留させておくことにより、運
転再開時の立ち上りを急速に行うことができる。
特開平10−272342号公報のスパイラル型膜モジ
ュール、即ち、袋状膜の内部に透過水流路材が配置さ
れ、袋状膜同士の間には原水流路材が配置されているス
パイラル型膜モジュールであって、該袋状膜は第1、第
2、第3及び第4の辺部を有した略方形であり、該第
1、第2及び第3の辺部は封じられ、該第4の辺部は一
部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、前記第4
の辺部と直交する第1の辺部をシャフトに当てて袋状膜
を巻回して巻回体とし、前記第4の辺部を該巻回体の後
端面に臨ませ、該第4の辺部に対向する第2の辺部を該
巻回体の前端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路
は、該第3の辺部の全体が封じられると共に、第4の辺
部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部
となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が
開放部となっているものに特に好適に適用できる。
は、繰り返し逆洗が施されても破損しにくく、また逆洗
が容易であり且つ逆洗により透過水量が回復し易い。
1μm以上例えば1〜100μm、特に2〜10μmと
りわけ2〜5μm程度のMF膜モジュールが好ましい。
孔径が1μm未満の膜は、透過水量が少ない。
工場排水などが例示されるが、これに限定されるもので
はない。
質などの除去すべき有機物質が含まれているときには、
無機凝集剤を添加してもよいが、通常は無機凝集剤の添
加は不要である。
について説明する。図1は本発明方法が適用される膜分
離装置の系統図である。
ュール40A,40B,40C,40Dが円筒状の耐圧
ベッセル50A,50B,50C,50D内に収容され
ている。ベッセル50A〜50Dの前端面の原水ポート
51A,51B,51C,51Dには、弁61A,61
B,61C,61Dを有した原水ライン60A,60
B,60C,60Dを介して集合原水ライン60が接続
されている。各弁61A〜61Dと原水ポート51A〜
51Dとの間の原水ライン60A〜60Dは、逆洗水取
出用の弁63A,63B,63C,63Dを介して逆洗
排水取出ライン62に接続されている。
濃縮水ポート52A,52B,52C,52Dには前記
ソケット25が内嵌している。この濃縮水ポート52A
〜52Dは、弁71A,71B,71C,71Dを介し
て濃縮水ライン70に接続されている。
に位置する透過水ポート53A,53B,53C,53
Dは、透過水ライン80A,80B,80C,80D、
タンク81A,81B,81C,81D及び弁82A,
82B,82C,82Dを介して集合透過水ライン83
に接続されている。また、タンク81A〜81Dと、弁
82A〜82Dとの間の透過水ライン80A〜80Dに
は、気体ライン84及び弁85A,85B,85C,8
5Dを介してコンプレッサ等の加圧空気源から空気が供
給可能とされている。
液で洗浄するために、2個の薬液タンク91,92が各
ベッセル50A〜50Dに接続されている。
配管93が接続されており、この配管93は弁93A,
93B,93C,93Dを介して各ベッセル50A〜5
0Dの濃縮水ポート52A〜52Dに接続されている。
配管98が接続されており、この配管98は弁98A,
98B,98C,98Dを介して各ベッセル50A〜5
0Dの原水ポート51A〜51Dに接続されている。
した後にリンス(すすぎ)を行うが、このリンス排水を
排出するために各ベッセル50A〜50Dの濃縮水ポー
ト52A〜52Dは弁94A,94B,94C,94D
を介してリンス排水排出ライン94に接続されている。
うに配管93,98から分岐した配管95,105がタ
ンク91,92の上部に引き回され、この配管95,1
05に弁96,106が設けられている。これらの弁9
6,106は膜モジュールの薬品洗浄のときに必要に応
じ開とされる。ポンプ101,102も膜モジュールの
薬品洗浄のときに必要に応じ作動される。
は、いずれか1個の膜モジュールを薬品洗浄又は休止状
態とし、残りの3個の膜モジュールで定常濾過運転を行
う。
過運転状態にある場合、弁61A,71A,82Aは
開、弁63A,98A,93A,94A,85Aは閉と
される。原水は、ライン60,60Aからベッセル50
A内に流入し、膜モジュール40Aによって膜分離処理
される。透過水はポート53Aからライン80A,83
を介して取り出され、濃縮水はポート52Aからライン
70を介して取り出される。他の膜モジュールが定常濾
過運転状態とされる場合も、同様に原水、透過水及び濃
縮水が流れる。
バルにて膜モジュールの逆洗が行なわれる。膜モジュー
ル40Aを逆洗する場合、弁61A,98A,71A,
82A,93A,94Aは閉、弁63A,85Aは開と
される。これにより、加圧空気源からの空気圧がタンク
81Aに印加され、タンク81A内の透過水がポート5
3Aを介してベッセル50A内に逆流し、膜モジュール
40Aの透過水側(2次側)から原水又は濃縮水側(1
次側)に透過水が逆流し、膜モジュール40Aが逆洗さ
れる。なお、タンク81A内の透過水がすべて流出した
後は空気が膜モジュール40Aの2次側から1次側に流
れ、空気逆洗が行なわれる。
される。この透過水或いはさらに空気による逆洗は、短
いインターバル(例えば、数分ないし数十分に1回)の
割合で行なわれる。この逆洗は、定常濾過運転の一部と
して行なわれるものであり、当然ながら後述の薬品洗浄
とは異なる。
81A〜81Dに貯留させておき、透過水によって膜モ
ジュールを逆洗しているが、タンク81A〜81Dを省
略し、実質的に空気のみで逆洗するようにしてもよい。
の一部又は全量を原水として利用しても良い。
を所定インターバルで実施していても、膜モジュールの
膜透過差圧が次第に増大してくる。この膜透過差圧が許
容値に達する寸前となるタイミングにて膜モジュールを
薬品洗浄工程におき、それまで薬品洗浄状態又は休止状
態にあった膜モジュールを定常濾過運転工程に復帰させ
る。例えば、膜モジュール40Aを定常濾過運転から薬
品洗浄又は休止状態とし、入れ替わりに膜モジュール4
0Dを定常濾過運転に復帰させる。
態(S:スタンバイ)させる膜モジュールを順次に交替
させる。Fは定常濾過運転を示す。
(W)した休止状態(S)としている(W→S)が、ま
ず、休止状態とした後、薬品洗浄する(S→W)ように
してもよく、順次に休止状態、薬品洗浄及び休止状態と
する(S→W→S)ようにしてもよい。
モジュール40Aを薬品洗浄する場合を例にとって次に
説明する。
A,82Aは閉とされる。また、弁96も閉とされ、弁
106が開とされる。弁93A,98Aは開とされる。
ク91内の薬液が配管93からポート52Aを介して膜
モジュール40Aの1次側に供給される。膜モジュール
40Aの1次側を通り抜けた薬液は、ポート51Aから
配管105を介してタンク92に導入される。
膜モジュール40Aに薬液を流通した後、薬液の流れを
逆にしてタンク92内の薬液をタンク91側へ向って膜
モジュール40Aに流通させる。即ち、ポンプ101を
停止し、弁96を開とし、弁106を閉とし、ポンプ1
02を作動させる。これにより、タンク92側からタン
ク91側へ膜モジュール40Aの1次側流路内を薬液が
流通する。
2に流し再度タンク92からタンク91へ戻す往復動作
を必要に応じ複数回繰り返し、膜モジュール40Aの1
次側を薬液洗浄する。
側からタンク91へ戻った後、膜モジュール40Aをリ
ンス(すすぎ)する。この実施の形態では、リンス用水
として原水を用いる。即ち、このリンスを行うには、弁
98A,93Aを閉、弁61A,94Aを開とする。弁
63A,71A,82Aは閉のままである。これによ
り、原水がライン60,60A及びポート51Aを介し
て膜モジュール40Aの1次側に流通し、この1次側及
びベッセル50A内に残っていた洗浄用薬液がライン9
4を介して排出される。リンスに必要にして十分な量の
原水を流した後、弁94Aを閉とする。これにより、膜
モジュール40Aの薬液洗浄とリンスとが終了する。
膜モジュール40Aを休止状態(S)としている。即
ち、弁94Aを閉としたままベッセル50A内(及び膜
モジュール40Aの1次側)に原水を保有させておき、
次回の定常濾過運転復帰を待つ。定常濾過運転復帰に際
しては、弁82Aを開とするだけでよく、ベッセル内及
び膜モジュール1次側が原水で満たされているので直ち
に定常濾過運転が開始する。
態とを組み合せておくことにより、定常濾過運転の継続
時間が長くなり、運転コストが安価となる。即ち、図4
の従来例にあっては薬液洗浄後、直ちに定常濾過運転に
復帰するので、薬液洗浄頻度が高く、薬品コスト、廃薬
液処理コストが高い。これに対し、図2では薬液洗浄頻
度が少なくなり、薬品コスト及び廃薬液処理コストが格
段に安くなる。
の従来例の場合とにおける膜透過差圧の経時変化の模式
図である(なお、頻繁に行われる透過水逆洗又は空気逆
洗による膜透過差圧の回復と、この逆洗同士の間の膜透
過差圧の経時的上昇については図示を省略してい
る。)。
するので、膜透過差圧は低レベルを維持するが、上記の
通り、コスト高である。本発明例では、膜透過差圧が許
容上限近くに達するまで薬品洗浄を行わないので、相当
のコスト削減が可能である。
ュール40A〜40Dをシャフト軸心方向が上下方向と
なるように縦置きするのが好ましい。
の外周側に透過水流出部を配置し、ソケット25の内側
に濃縮水流出部を配置しているが、逆にソケット25の
内側を透過水流出部とし、ソケット25の外周側を濃縮
水流出部とするように構成しても良い。
外の膜モジュールを備えた膜分離装置の洗浄にも適用で
きる。また、膜モジュールを2基、3基又は5基以上並
列に設けてもよい。
の薬品洗浄の頻度を著しく少なくし、洗浄コストを著し
く低減することができる。
す通水系統図である。
の斜視図、(b)図は(a)図のB−B線に沿う断面
図、(c)図は(a)図のC−C線に沿う断面図であ
る。
き付け方法を示す断面図である。
合関係を示す斜視図である。
る。
一部分解斜視図である。
ュール 50A,50B,50C,50D ベッセル 60,60A,60B,60C,60D 原水ライン 62 逆洗排水取出ライン 70 濃縮水ライン 80A,80B,80C,80D 透過水ライン 81A,81B,81C,81D 透過水タンク 84 気体ライン 91,92 薬液タンク 94 リンス排水排出ライン 101,102 ポンプ
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の膜モジュールを備えてなる膜分離
装置の運転方法であって、 一部の膜モジュールの洗浄を行っているときに他の膜モ
ジュールで原水を濾過する定常濾過運転を行う膜分離装
置の運転方法において、 この洗浄の前及び/又は後に該一部の膜モジュールを休
止状態とすることを特徴とする膜分離装置の運転方法。 - 【請求項2】 請求項1において、前記休止状態の時間
を、前記定常濾過運転中の膜モジュールの膜透過差圧が
許容差圧に達するまでの範囲内とすることを特徴とする
膜分離装置の運転方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、上記の洗浄工
程の後期に原水で膜モジュールのリンスを行い、洗浄終
了後は原水を膜モジュール内に残留させて上記の休止状
態とすることを特徴とする膜分離装置の運転方法。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
て、該膜モジュールは、袋状膜の内部に透過水流路材が
配置され、袋状膜同士の間には原水流路材が配置されて
いるスパイラル型膜モジュールであって、 該袋状膜は第1、第2、第3及び第4の辺部を有した略
方形であり、該第1、第2及び第3の辺部は封じられ、
該第4の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっ
ており、 前記第4の辺部と直交する第1の辺部をシャフトに当て
て袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第4の辺部を該巻
回体の後端面に臨ませ、該第4の辺部に対向する第2の
辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、 該袋状膜同士の間の原水流路は、該第3の辺部の全体が
封じられると共に、第4の辺部にあっては前記袋状膜の
開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋
状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっているスパイ
ラル型膜モジュールであることを特徴とする膜分離装置
の運転方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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