JP2002079065A - 自動膜破断検知装置を具備した浸漬型膜ろ過装置 - Google Patents

自動膜破断検知装置を具備した浸漬型膜ろ過装置

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JP2002079065A
JP2002079065A JP2000273463A JP2000273463A JP2002079065A JP 2002079065 A JP2002079065 A JP 2002079065A JP 2000273463 A JP2000273463 A JP 2000273463A JP 2000273463 A JP2000273463 A JP 2000273463A JP 2002079065 A JP2002079065 A JP 2002079065A
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fiber membrane
membrane
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water
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Yasushi Suda
康司 須田
Hiromitsu Obara
弘充 小原
Katsuyuki Sasaki
克之 佐々木
Naohide Matsumoto
直秀 松本
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Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い精度で、確実にかつ迅速に中空糸膜の破
断を検知できる自動膜破断検知装置を具備した水処理用
の浸漬型膜ろ過装置を得る。 【解決手段】 被処理水を入れた浸漬槽内にろ過水を得
る中空糸膜モジュールを配設し、前記中空糸膜モジュー
ルの下方に空気洗浄に用いる散気管を配設し、前記中空
糸膜の2次側及び散気管に空気洗浄時に空気を送る機構
を備え、前記中空糸膜の2次側に空気を通る導管に自動
膜破断検知装置を具備したことを特徴とする浸漬型膜ろ
過装置。自動破断検知装置が接点付圧力計であり、中空
糸膜モジュールが中空糸膜をすだれ状に張ったエレメン
トを集積して形成した平型中空糸膜モジュールで、中空
糸膜がポリエチレン中空糸膜であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水処理分野、特に
水道水処理に使用する浸漬型膜ろ過装置に関し、特に膜
の破断を自動的に検知することができる検知装置を具備
した浸漬型膜ろ過装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ろ過膜を配設した膜モジュールを用いて
懸濁物質を含有する被処理水からろ過水を得る水処理用
膜ろ過装置は、浄水製造分野、廃水処理分野、或いは食
品製造分野等で幅広い領域で利用されている。特に、ろ
過膜として多数本の中空糸膜からなる中空糸膜モジュー
ルを水槽内に浸漬して配設する形式の浸漬型膜ろ過装置
は、圧力を加える必要がないため、エネルギー消費が少
なく、圧力容器を用いる必要がなく、また平膜モジュー
ルを用いた膜ろ過装置に比較してろ過膜面積が大きくと
れるという利点があり、今後の水処理用膜ろ過装置の主
流をなす装置として注目を集めている。更に、外圧式中
空糸膜は、粗目のスクリーンを設置するだけですみ、ま
た、逆圧洗浄なしでエアスクラビング単独洗浄により十
分効果的に洗浄できるため、主流をなしつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】中空糸膜モジュールを
用いた水処理装置においては、膜面積を大きくとること
ができ、装置をコンパクト化できるという利点はあるも
のの、中空糸膜モジュールを構成する中空糸膜が一本で
も破断した際には、破断部より懸濁物質を含む被処理水
がろ過水中に混入してくるため、ろ過水の水質を急激に
悪化させるので、破断部を探し出して修復することが必
要である。水処理分野、特に高い水準の水質が要求され
る水道の分野においては、膜ろ過における破断は致命的
な欠陥である。そして、それを確実にかつ検知すること
は安定・安全なる水の供給において必要かつ不可欠であ
る。
【0004】従来、中空糸膜の破断は、図2に示すよう
に、高性能の濁度計あるいは微粒子計を使用して検知し
ていた。以下、図面により従来の膜破断検知装置を具備
した水処理用浸漬型膜ろ過装置の一例を説明する。図2
はその1例の模式的説明図であり、1は、その内部に中
空糸膜モジュール3を配設し、被処理水2のろ過処理を
行う膜浸漬槽(ろ過槽)である。このろ過槽1には、浄
水を得る場合には河川からの原水を、廃水処理を行う場
合には、都市廃水、工場廃水、食品廃水等を導入管(図
示省略)により導入する。中空糸膜モジュール3による
ろ過処理は、槽外に設けたろ過用ポンプ又は膜ろ過水槽
8との水位差により、中空糸膜モジュール3内部を吸引
することにより行っていた。
【0005】そして、従来は、ろ過時に、洗浄用ブロワ
4を停止し、散気管5への空気供給配管6の弁7(V
1)を閉じ、膜ろ過水槽8への膜ろ過水送液配管(集水
管)9の弁10(V3)を開き、膜ろ過水の濁度を高感
度濁度計(TUIR)11によって常時計測していた。
なお、16はエアフィルタである。
【0006】しかしながら、濁度計、微粒子計などの水
質測定計器による検知は、モジュール個数が増えるにつ
れて発見精度が鈍る、また、計器のメンテナンスが不十
分な場合、誤差が生じやすい、さらに、原水が極端にき
れいな場合、濁度計等では検知不可能であるという問題
点があった。
【0007】本発明は、膜破断検知装置として、発見精
度が劣り、中空糸膜の微小な破断が検知不可能な濁度計
や微粒子計を使用することなく、それでいて前記水質測
定器を使用した場合よりも高い精度で、確実にかつ迅速
に中空糸膜の破断を検知できる自動膜検知装置を具備し
た水処理用の浸漬型膜ろ過装置を得ることを課題とする
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題により、発見精度が劣り、中空糸膜の微小な破断が検
知不可能な濁度計や微粒子計を使用することなく、それ
でいて前記水質測定器を使用した場合よりも高い精度
で、確実にかつ迅速に中空糸膜の破断を検知できる自動
膜破断検知装置を備えた浸漬型膜ろ過装置の機構につい
て種々検討した。そして、濁度計や微粒子計などの水質
測定計器が水処理分野で技術的、水質的に問題となるの
は、その検知精度が鈍いことによるものであることを知
見した。そして、膜破断検知装置でも接点付圧力計を使
用すると、中空糸膜の破断による処理水の微小な汚染
を、確実にかつ迅速に検知することができることに着目
して、本発明に到達した。
【0009】すなわち、本発明は、下記の手段により前
記の課題を解決した。 (1)被処理水を入れた浸漬槽内にろ過水を得る中空糸
膜モジュールを配設し、前記中空糸膜モジュールの下方
に空気洗浄に用いる散気管を配設し、前記中空糸膜の2
次側及び散気管に空気洗浄時に空気を送る機構を備え、
前記中空糸膜の2次側に空気を通る導管に自動膜破断検
知装置を具備したことを特徴とする浸漬型膜ろ過装置。 (2)前記中空糸膜の自動破断検出装置が接点付圧力計
であることを特徴とする前記(1)記載の浸漬型膜ろ過
装置。 (3)前記中空糸膜モジュールが、中空糸膜をすだれ状
に張ったエレメントを集積して形成したことを特徴とす
る前記(1)記載の浸漬型膜ろ過装置。 (4)前記中空糸膜がポリエチレン中空糸膜であること
を特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1項記載の
浸漬型膜ろ過装置。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施態様を図面
に基づいて詳細に説明する 図1は、本発明の自動膜破断検知装置を具備した水処理
用の浸漬型膜ろ過装置の構成及び動作を示す概略図であ
る。なお、図2で示した部分と同一部分は同一符号を用
いて示す。図1中1は、その内部に中空糸膜モジュール
3を配設し、被処理水2のろ過処理を行う膜浸漬槽(ろ
過槽)である。このろ過槽1には、浄水を得る場合には
河川よりの原水を、廃水処理を行う場合には、都市廃
水、工場廃水、食品廃水等を導入管(図示省略)により
導入する。中空糸膜モジュール3によるろ過処理は、槽
外に設けたろ過用ポンプ又は膜ろ過水槽8との水位差に
より、中空糸膜モジュール3内部を吸引することにより
行う。この際、本発明の自動膜破断検出装置である接点
付圧力計12への空気配管15は、弁13(V2)と弁
14(V4)を閉じることにより、被処理水の浸漬型膜
ろ過装置の操業ラインから遮断されるようになされる。
【0011】中空糸膜モジュール3は、被処理水2のろ
過処理を実質的に行う中空糸膜が複数本配設されたもの
である。そして中空糸膜としては、親水化処理を施した
ポリエチレン製中空糸膜、ポリプロピレン製中空糸膜、
ポリアクリロニトリル製中空糸膜、ポリスルホン製中空
糸膜、エチレン−ビニルアルコール共重合体製中空糸膜
等を用いることができる。しかしながら、ポリエチレン
中空糸膜は、引張破断強度(g/本)が≧250、引張
破断伸度(%)が≧30と、ポリスルホン膜のそれぞれ
30g/本、35〜40%、及びポリプロピレン膜の8
0g/本、150%に比べてしなやかでかつ強度がある
点で、本明細書中において後に述べる膜を動揺させて洗
浄するエアスクランビング洗浄にとって、特に好ましい
中空糸膜といえる。
【0012】中空糸膜モジュール3の形態としては、2
本の集水プレート間にすだれ状に柔軟、強靱なポリエチ
レン中空糸膜を張り、一つのエレメントを構成し、この
エレメントを集積してモジュールとする。集積するエレ
メント数により膜モジュールの膜面積が決まる。特にす
だれ型モジュールは、中空糸膜がその両端のみ別々の集
水プレートに固定されているので、膜1本1本の動きの
自由度が大きく、エアスクラビング等で自由に動くこと
ができ、高濁度原水を処理しても、膜と膜との間に泥が
溜まる膜間閉塞を生じない。そのため、膜ろ過装置の前
段に数百ミクロンオーダの細かいストレーナが必要な
く、メンテナンスが簡単である。そして、上記のような
平型中空糸膜モジュールであることにより、散気管から
のバブリング(エアスクランビング)により効率よく中
空糸膜の洗浄を行うことができるので、極めて好まし
い。
【0013】中空糸膜モジュール3は、中空糸膜束の一
端又は両端が開口して膜ろ過水送液管(集水管)9に結
合されており、その集水管9がろ過用ポンプ(図示省
略)又は膜ろ過水槽8との水位差による吸引により中空
糸膜によるろ過が行われたろ過水は、弁10(V3)及
び高感度濁計(TUIR)11を経てろ過水貯槽8へと
導入される。
【0014】このように、膜ろ過水槽8には、高感度濁
度計(TUIR)により水質管理されたろ過水が導入さ
れるが、中空糸膜モジュール3の洗浄時には逆洗水を一
切使用しないことが本発明の浸漬型膜ろ過装置の一つの
特徴である。すなわち、洗浄方式としてエアスクラビン
グ単独洗浄、移動散気方式を採用しており、洗浄が均一
で洗浄に必要な空気量が少なくて済む。洗浄の頻度は2
0〜60分毎に1回1分程度で自動的に行う。この方式
は、従来の洗浄方式と異なり、逆洗を行わないため、処
理水を用いることが無いため非常に効率的となり、また
逆洗による欠点を解消できる。そして、エアスクラビン
グ、すなわち、中空糸膜を動揺させて洗浄するために、
通常中空糸膜モジュール3の下方に、散気管5を配設す
る。
【0015】このようにして、浸漬型膜ろ過装置の空気
洗浄時に、その空気を膜の2次側、すなわち、中空糸膜
の中空部に同時に送り込み、破断を検知する。具体的操
作としては、中空糸膜モジュール3の空気洗浄時に、先
ず膜ろ過水送液配管(集水管)9の弁10(V3)を閉
じ、エアフィルタ16を具備した洗浄用ブロワ4を運転
開始し、弁7(V1)、13(V2)及び14(V4)
を開き、散気管5と中空糸膜モジュール3内部に空気を
送り込む。そして、一定時間(30〜90秒程度)経過
後、弁14(V4)を閉じる。このとき、空気配管15
と膜モジュール3には30kPa程度の空気圧が負荷さ
れている。そして、接点付圧力計(PIA)12による
圧力の読取り値が、1分間で10%以上低下した場合
は、中空糸膜に空気漏れがあるとして、警報音を発する
ように構成することにより、膜破断を確認できるように
なされている。
【0016】すなわち、本発明の水処理用の浸漬型膜ろ
過装置の自動膜破断検知方式は、下記のような構成及び
機能からなるものである。 (1)浸漬型膜ろ過装置の空気洗浄時に、その空気を膜
の2次側に同時に送り込み、破断を検知する。 (2)破断検知には、空気圧力の低下度合を決定因子と
する。 (3)空気洗浄は一定サイクルで周期的に行われるため
に定期的に破断のチェックができる。 (4)破断検知用の空気は洗浄用のブロワからの空気を
併用する。
【0017】本発明の浸漬型ろ過装置に組み込まれた自
動膜破断検知装置は、上記のような構成及び機能を有す
るので、膜の2次側に空気を送ることで破断時には圧力
が低下し、破断のチェックが可能となり、モジュール数
が多い場合でも対応が可能である。また、チェック用の
空気は洗浄用のブロワを併用しているため、特別な装置
は不要である。
【0018】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではない。
【0019】実施例1 図1に示す浸漬型膜ろ過装置を用いて原水のろ過を行っ
た。この装置は、ろ過面積が78.4m2 の中空糸膜モ
ジュール1ケを有するものである。ろ過時、洗浄時等の
操作条件を次に示す。 リーク検査時におけるリーク探査開始後の接点付圧力計
での計測値の時間に対する変化を第1表に示す。第1表
では新品の中空糸膜モジュールを使用した時期での計測
値とリークが生じた中空糸膜モジュールについての計測
値とを対比して示した。リーク検査時においてはその間
空気の再注入はなかった。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、中空糸膜の2次側、す
なわち、中空部の空気圧を接点付圧力計で測定するの
で、圧力の低下により中空糸膜の微小な破断も高い感度
で検出することができる。しかも、膜モジュールの空気
洗浄は一定サイクルで周期的に行われるため、浸漬型膜
ろ過装置の操業を中断することなく、定期的に中空糸膜
の破断のチェックができる。しかも、濁度計や微粒子計
などの水質測定計器による検知と違って、薬品洗浄後の
清水(浄水)での性能試験の場合においても破断の検知
が可能であるため、膜の破断が致命的な悪影響を及ぼす
水道分野において、特に大きな効果を発揮する。更に、
通常中空糸膜モジュールは、数万本の中空糸膜で構成さ
れているため、1本や2本の中空糸膜が破断しても、従
来のろ過水濁度では検知できなかったのに較べて、本発
明の接点付圧力計による膜破断検知方法では、微小な破
断も検出できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の浸漬型膜ろ過装置の一実施例を示すフ
ローシートである。
【図2】従来の浸漬型膜ろ過装置の一例を示すフローシ
ートである。
【符号の説明】
1 膜浸漬槽(ろ過槽) 2 被処理水 3 中空糸膜モジュール 4 洗浄用ブロワ 5 散気管 6 空気供給管 7,10,13,14 弁 8 膜ろ過水槽 9 膜ろ過水送液配管(集水管) 11 高感度濁度計(TUIR) 12 接点付圧力計(PIA) 15 空気配管 16 エアフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 克之 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 松本 直秀 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 4D006 GA02 HA02 HA03 JA03A KC14 KE06P MA01 MC22 MC23 MC39 MC62 PB04 PB08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理水を入れた浸漬槽内にろ過水を得
    る中空糸膜モジュールを配設し、前記中空糸膜モジュー
    ルの下方に空気洗浄に用いる散気管を配設し、前記中空
    糸膜の2次側及び散気管に空気洗浄時に空気を送る機構
    を備え、前記中空糸膜の2次側に空気を通る導管に自動
    膜破断検知装置を具備したことを特徴とする浸漬型膜ろ
    過装置。
  2. 【請求項2】 前記中空糸膜の自動破断検知装置が接点
    付圧力計であることを特徴とする請求項1記載の浸漬型
    膜ろ過装置。
  3. 【請求項3】 前記中空糸膜モジュールが、中空糸膜を
    すだれ状に張ったエレメントを集積して形成したことを
    特徴とする請求項1記載の浸漬型膜ろ過装置。
  4. 【請求項4】 前記中空糸膜がポリエチレン中空糸膜で
    あることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載
    の浸漬型膜ろ過装置。
JP2000273463A 2000-09-08 2000-09-08 自動膜破断検知装置を具備した浸漬型膜ろ過装置 Pending JP2002079065A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101045263B1 (ko) 2009-04-23 2011-06-29 주식회사 대우엔텍 막여과 정수처리시스템용 유지관리 안정성 향상을 위한 제어장치 및 방법
CN106268330A (zh) * 2016-09-21 2017-01-04 山东膜源水净化科技有限公司 一种多孔进水管的超滤膜组件

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