JP2002370019A - 濾過装置及び濾過方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濾過膜の付着物の除去を低コストで行うこと
を可能とする濾過装置及び濾過方法を提供する。 【解決手段】 氷添加装置３０によって被処理水に氷の
粒子を添加するとともに、この被処理水を水流形成手段
２０によって流動させて氷の粒子を中空糸膜４０に接触
させるので、被処理水の濾過と同時に中空糸膜４０上の
付着物が除去できる。また、この氷の粒子は被処理水中
で徐々に溶解されて粒径が変化するので中空糸膜４０表
面の様々な大きさの細孔内の付着物も効率よく除去でき
る。更に、氷の粒子は最終的に溶解して水となるので、
付着物の除去後に被処理水から氷の粒子の回収や廃棄等
の処理を行う必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理水を濾過膜
で濾過する濾過装置及び濾過方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、濁質成分等の不純物を含む被
処理水を浄化する水浄化装置として、この被処理水を中
空糸膜等の濾過膜で濾過して不純物を除去する濾過装置
が知られている。このような濾過装置においては、濾過
時間が経過するに従って濾過膜の被処理水側にこの濾過
膜を透過できない懸濁物質の堆積や付着等が発生し、濾
過抵抗が増加して透過流束が低下する。

【０００３】このため、例えば、特開平６−２３８１３
５号公報等に開示されているように、一定時間毎に濾過
を止めて濾過水側から濾過膜に対して水を供給する、い
わゆる逆洗によってこの懸濁物質の除去を行い、また、
被処理水に鉱物微粒子、粉末活性炭、微少セルロース繊
維等の粒子を添加してこれらの粒子を濾過膜の表面に接
触させ、逆洗では除去できない付着物を除去することが
行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の濾過装置においては、付着物を除去すべく被処理水
に添加する粒子の回収や廃棄等の処理が必要とされ、濾
過のコストを高くしていた。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、濾過膜の付着物の除去を低コストで行うことを
可能とする濾過装置及び濾過方法を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る濾過装置
は、被処理水を濾過膜で濾過する濾過装置であって、被
処理水に氷の粒子を添加する氷添加手段と、氷の粒子が
濾過膜と接触するように被処理水を流動させる水流形成
手段と、を備えることを特徴とする。

【０００７】また、本発明に係る濾過方法は、濾過膜で
被処理水を濾過する濾過方法であって、被処理水に氷の
粒子を添加する氷添加工程と、氷の粒子が濾過膜と接触
するように被処理水を流動させる水流形成工程と、を含
むことを特徴とする。

【０００８】本発明の濾過装置及び濾過方法によれば、
被処理水中の氷の粒子が濾過膜上の付着物と接触するの
で、この付着物が濾過膜上から除去されつつ被処理水の
濾過がなされる。また、氷の粒子は被処理水中で徐々に
溶解されて粒径が変化するので、濾過膜表面の様々な大
きさの細孔内の付着物も効率よく除去される。また、氷
の粒子は最終的に溶解されて水となるので、付着物の除
去後に被処理水から氷の粒子の回収や廃棄等の処理を行
うことが不要とされる。

【０００９】ここで、水流形成手段は、被処理水を濾過
膜の表面に対して平行に流動させることが好ましい。

【００１０】濾過装置を、このようないわゆるクロスフ
ロー型とすることにより、被処理水中の氷の粒子が比較
的均一に濾過膜上の付着物に接触するとともに、濾過膜
上の付着物等がさらに水流によって剪断を受けるので、
付着物等の除去がより好適に行われる。

【００１１】また、濾過膜は中空糸膜であることが好ま
しい。濾過膜として中空糸膜を用いることにより、濾過
装置の容積当たりの濾過面積が容易に大きくされる。

【００１２】また、氷添加手段は、被処理水の温度に基
づいて、添加する氷の粒子の量を制御する温度制御手段
を備えることが好ましい。

【００１３】これにより、温度が０度近傍になると劣化
するおそれのある酢酸セルロース等の有機高分子化合物
を含む濾過膜を採用した場合でも、被処理水の温度を所
定温度以上に維持することが可能とされ、濾過膜の劣化
を抑制しつつ濾過及び付着物の除去が可能とされる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明に係る濾過装置及び濾過方法の好適な実施形態に
ついて詳細に説明する。

【００１５】図１は、本実施形態に係る濾過装置を示す
概略構成図である。この濾過装置１００は、懸濁物質等
を含む被処理水を中空糸膜（濾過膜）４０で濾過して清
澄な濾過水とする装置であって、ラインＬ７を介して流
入する被処理水を貯水する被処理水貯槽１と、被処理水
貯槽１からラインＬ１及びポンプ２を介して導入する被
処理水を中空糸膜４０で濾過する濾過部２０と、濾過部
２０で濾過された濾過水がラインＬ３を介して導入され
る濾過水貯槽６と、濾過部２０に対して氷の粒子を供給
する氷添加装置（氷添加手段）３０と、を備えている。

【００１６】この濾過部２０は、円筒形状をなす中空糸
膜４０が多数束ねられてケースに収納された中空糸膜モ
ジュール４と、ポンプ３を備えラインＬ１を介して導入
する被処理水を中空糸膜モジュール４内の中空糸膜４０
の一方の解放端側から中空糸膜４０の内側に導入すると
共に、中空糸膜４０の他方の解放端側から排出される未
濾過の被処理水をまた回収してポンプ３に戻すように構
成された循環ラインＬ２と、を備え、被処理水が中空糸
膜４０の内側表面に対して平行に流動する、いわゆるク
ロスフロー型の水流形成手段を形成する構成になされて
いる。

【００１７】中空糸膜モジュール４には、バルブ１１を
備え中空糸膜４０の内側から外側に通過し濾過された濾
過水を濾過水貯槽６へ送るラインＬ３と、ポンプ５を備
え濾過水貯槽６の濾過水を再び中空糸膜４０の外側に供
給するラインＬ４と、バルブ８を備え後述する逆洗排水
を外部に排出するラインＬ８と、が接続されており、こ
の濾過部２０は、所定間隔毎に逆洗水として濾過水が中
空糸膜４０の外側から内側に供給される、いわゆる逆洗
によってその内側表面に堆積した懸濁物質を除去すると
共に、除去された懸濁物質等を高濃度に含む逆洗排水を
外部に排出可能な構成となされている。

【００１８】また、中空糸膜４０は、酢酸セルロース製
の限外濾過膜（ＵＦ膜）を内径約１ｍｍの筒状に成形し
てなるものであり、濾過膜としてこのような中空糸膜４
０を採用することにより中空糸膜モジュール４の単位体
積当たりの濾過面積が容易に大きくされている。

【００１９】氷添加装置３０は、氷の粒子を製造する製
氷装置９と、ポンプ１０を備え製造された氷の粒子を循
環ラインＬ２に送るラインＬ５と、循環ラインＬ２内の
被処理水の温度を測定すると共にこの温度に基づいて被
処理水の温度が設定値以下にならないようにポンプ１０
を制御して氷の粒子の供給量を調節する温度制御装置
（温度制御手段）７と、を備えている。

【００２０】この製氷装置９は、冷媒により冷却された
縦型円筒の内表面に水を導入して数ミリ程度の厚さの氷
を形成させ、これを適宜掻取器で掻取ることによって、
粒子状の氷を製造するいわゆるフレーク型の製氷装置で
ある。なお、添加する氷の粒子の粒径は、中空糸膜４０
の内径以下、すなわち１ｍｍ以下とすることが好まし
い。

【００２１】つぎに、本実施形態の濾過装置１００の作
用について具体的に説明する。

【００２２】まず、被処理水貯槽１の被処理水をポンプ
２の駆動によりラインＬ１を介して循環ラインＬ２に送
ると共に、ポンプ３の駆動により循環ラインＬ２の被処
理水を中空糸膜モジュール４に対してクロスフロー供給
する。これにより、被処理水内の懸濁物質等の不純物は
中空糸膜４０を透過できずに中空糸膜４０の内側に保持
される一方、水分は中空糸膜４０を透過し濾過されて排
出され濾過水貯槽６に貯水される。

【００２３】そして、このような濾過を所定時間行う
と、徐々に中空糸膜４０の内側表面に懸濁物質等の堆積
が起こって中空糸膜４０の濾過抵抗が増加して透過流束
が低下する。

【００２４】そこで、中空糸膜４０前後の差圧等を測定
することにより濾過抵抗を監視し、これが所定値以上に
なった場合、ポンプ２を停止すると共にバルブ１１を閉
めて濾過を中止すると共に、バルブ８を解放してポンプ
５を駆動する。これによって、濾過水による中空糸膜４
０の逆洗がなされ、中空糸膜４０の内面に堆積した懸濁
物質等が剥離されてラインＬ８を介して排出され、中空
糸膜４０の濾過抵抗が低下して透過流束が回復する。

【００２５】このような逆洗を所定時間行った後、バル
ブ８を閉めると共にポンプ５の駆動を止め、再びポンプ
２を駆動すると共にバルブ１１を開けて被処理水の濾過
を再開する。

【００２６】そして、しばらくこのような濾過と逆洗を
繰り返して行うと、中空糸膜４０の内側表面に、逆洗で
は剥離されにくい付着物の付着量が増加し、逆洗しても
濾過抵抗が低下せず透過流束が回復しにくくなる。

【００２７】そこで、逆洗しても中空糸膜４０の濾過抵
抗が所定値よりも低くならない場合、濾過中に氷添加装
置３０から被処理水に対して氷の粒子を添加する。

【００２８】これにより、被処理水の濾過と同時に、添
加された氷の粒子が濾過部２０内の被処理水の流れによ
って中空糸膜４０上に付着した付着物と接触するので、
この付着物が中空糸膜４０上から除去される。これによ
って、中空糸膜４０の濾過抵抗が低下して透過流束が回
復される。

【００２９】この時、濾過部２０が、いわゆるクロスフ
ロー型とされているため、被処理水中の氷の粒子が比較
的均一に中空糸膜４０上の付着物に接触するとともに、
中空糸膜４０上の付着物がさらに水流によって剪断を受
け、付着物等の除去がより好適に行われる。

【００３０】この氷の粒子は被処理水中で徐々に溶解さ
れて粒径が変化するので、中空糸膜４０表面の様々な大
きさの細孔内の付着物が効率よく除去される。この氷の
粒子は最終的に溶解されて水となるので、付着物の除去
後に被処理水から氷の粒子の回収や廃棄等の処理を行う
必要が不要とされている。

【００３１】更に、このような氷の粒子を添加しつつ被
処理水の濾過をする際には、温度制御装置７によって被
処理水の温度が設定温度以上に維持される。このため、
温度が０℃以下になると劣化するおそれがある本実施形
態のような酢酸セルロース等の有機高分子化合物を含む
中空糸膜４０が採用されても、中空糸膜４０の劣化が抑
制されつつ濾過及び付着物の除去が可能とされている。
本実施形態のように酢酸セルロース等の有機高分子化合
物を含む中空糸膜４０が採用される場合、被処理水の設
定温度を２〜３℃程度とすることが好ましい。

【００３２】なお、本発明に係る濾過装置及び濾過方法
は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変
形態様をとることが可能である。

【００３３】例えば、上記実施形態では、フレーク型製
氷装置を採用しているが氷の粒子を製造可能であればこ
れに限られず、チューブ型やシェル型等、他の製氷装置
でも構わない。

【００３４】また、上記実施形態では、中空糸膜４０の
内側から外側に向かって被処理水を濾過しているがこれ
に限られず、中空糸膜４０の外側から内側に向けて被処
理水を濾過しても構わない。また、中空糸膜４０も、酢
酸セルロース型に限らず種々のものが利用できる。

【００３５】また、上記実施形態では、濾過膜として中
空糸膜４０を採用しているがこれに限られず、例えば、
平面濾過膜等でも構わない。

【００３６】また、上記実施形態では、被処理水の温度
が所定温度以下にならないように氷の粒子の添加量を制
御する温度制御装置７を備えているが、これに限られ
ず、例えば、低温でも劣化しない無機材料からなる濾過
膜等を用いた場合には、温度制御装置７を備えなくても
よい。

【００３７】また、上記実施形態では、濾過部２０を、
濾過膜の表面に対して平行に被処理水が流動されるいわ
ゆるクロスフロー型に構成しているが、これに限られ
ず、例えば、濾過膜の表面に平行な被処理水の流れがほ
とんど形成されない、いわゆるデッドエンド型等の濾過
部でも構わない。この場合は、例えば、被処理水を濾過
膜に向けて流動させるべく、濾過膜近傍に攪拌翼等を設
置するのが好ましい。

【００３８】また、上記実施形態では、濁質成分を含む
被処理水に氷の粒子を添加しているがこれに限られず、
濾過膜の被処理水側に清浄な濾過水や水道水等を導入
し、これらに氷の粒子を添加しても構わないのは言うま
でもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る濾過
装置及び濾過方法においては、被処理水に氷の粒子を添
加するとともに、この被処理水を流動させて氷の粒子を
濾過膜に接触させるので、被処理水の濾過と同時に濾過
膜上の付着物を濾過膜から除去できる。また、この氷の
粒子は被処理水中で徐々に溶解されて粒径が変化するの
で濾過膜表面の様々な大きさの細孔内の付着物も効率よ
く除去できる。更に、氷の粒子は最終的に溶解して水と
なるので、付着物の除去後に被処理水から氷の粒子の回
収や廃棄等の処理を行う必要がない。

【００４０】これによって、濾過膜の付着物の除去を低
コストで行うことを可能とする濾過装置及び濾過方法が
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る濾過装置を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

７…温度制御装置（温度制御手段）、２０…濾過部（水
流形成手段）、３０…氷添加装置（氷添加手段）、４０
…中空糸膜（濾過膜）、１００…濾過装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水を濾過膜で濾過する濾過装置で
   あって、 前記被処理水に氷の粒子を添加する氷添加手段と、 前記氷の粒子が前記濾過膜と接触するように前記被処理
   水を流動させる水流形成手段と、 を備えることを特徴とする濾過装置。
2. 【請求項２】 前記水流形成手段は、前記被処理水を前
   記濾過膜の表面に対して平行に流動させることを特徴と
   する、請求項１に記載の濾過装置。
3. 【請求項３】 前記濾過膜は中空糸膜であることを特徴
   とする、請求項１又は２に記載の濾過装置。
4. 【請求項４】 前記氷添加手段は、前記被処理水の温度
   に基づいて添加する氷の粒子の量を制御する温度制御手
   段を備えることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一
   項に記載の濾過装置。
5. 【請求項５】 濾過膜で被処理水を濾過する濾過方法で
   あって、 前記被処理水に氷の粒子を添加する氷添加工程と、 前記氷の粒子が前記濾過膜と接触するように前記被処理
   水を流動させる水流形成工程と、 を含むことを特徴とする濾過方法。