JP2003230820A - モノリス型セラミック膜の運転・逆洗方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】逆洗時における剥離ケーキ層のセル内への残留
を確実に防止でき、圧縮空気量を減らすことによりラン
ニングコストを低減でき、逆洗後の水張り工程が不要で
下部配管径を小さくできるモノリス型セラミック膜の運
転・逆洗方法を提供する。 【解決手段】モノリス型セラミック膜１を垂直に設置
し、入口面２を上面とした下向流でセル３内に原水を供
給してデッドエンド方式のろ過運転を行う。逆洗時には
加圧された逆洗水を外周側から供給してケーキ層５をセ
ル３の内壁面から剥離させたうえ、原水をろ過運転時と
同一方向からセル３内に供給して剥離ケーキ層７を出口
面４側に排出する。モノリス型セラミック膜１を横向き
に設置し、横向流でろ過を行うこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水場などにおい
て用いられるモノリス型セラミック膜の運転・逆洗方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モノリス型セラミック膜は、多孔質セラ
ミックよりなる円柱状の本体の内部にセルと呼ばれる多
数の貫通孔を平行に設け、各セルの内壁面に緻密な膜面
を形成したレンコン状のろ過膜である。この形式のモノ
リス型セラミック膜は、小径のセルを多数本形成するこ
とによって体積あたりの有効膜面積を大きく取ることが
でき、また機械的強度が大きいためにろ過圧を高く設定
することができ、優れたろ過能力を備えたものである。

【０００３】このため、モノリス型セラミック膜は地方
の簡易浄水場などにおいては広く普及しており、さらに
中・大都市部の浄水場にも適用され始めている。ところ
が都市部の浄水場の水源は上流部の開発、流域部の都市
化などの影響によって汚濁・悪化している場合が多いた
め、地方の簡易水道に比較して原水中の汚濁物質量が多
い傾向にある。従って堆積したケーキ層を効率よく排出
する技術が必要となる。

【０００４】一般にモノリス型セラミック膜は、たとえ
ば本出願人の特許第２７０９０２６号に示されるように
垂直に設置され、上向流方式で使用されるのが普通であ
る。図６、図７は従来のモノリス型セラミック膜の運転
方法を説明する断面図であり、モノリス型セラミック膜
１の下側の端面を入口面２として原水を打ち込む。原水
は各セル３の内壁面に形成されたろ過膜によりろ過さ
れ、膜ろ過水はモノリス型セラミック膜１の外周側から
取り出される。

【０００５】浄水場においてはデッドエンドろ過が行わ
れるのが普通であり、モノリス型セラミック膜１の出口
面４はバルブにより実質的に封鎖されているため、セル
３内の原水の流速は入口面２ではたとえば２ｃｍ/ｓｅ
ｃであるが、出口面４付近では０ｃｍ/ｓｅｃとなる。
その結果、セル３内の出口面４に近い部分からケーキ層
５が成長し、入口面２に向かって伸びて行く。

【０００６】このようにケーキ層５が成長すると膜ろ過
性能が低下するため、逆洗が必要となる。逆洗時には加
圧された逆洗水をモノリス型セラミック膜１の外周側か
ら供給してケーキ層５をセル３の内壁面から剥離させた
うえ、図示しないバルブを開いて上方の出口面４から圧
縮空気圧を加える。その結果、剥離ケーキ層７は棒状に
なって入口面２から下方に排出される。

【０００７】このように剥離ケーキ層７を下方に排出す
ることが自然であることが、上向流方式のろ過運転を行
う一つの理由である。ところが上記した従来のモノリス
型セラミック膜の運転・逆洗方法には、次のような問題
があった。

【０００８】第１に、出口面４側から成長したケーキ層
５は、せっかく成長したケーキ層の一部が圧縮空気によ
り、破砕されてしまうことがある。このため、逆洗水の
固液分離操作がしにくくなってしまうことがある。

【０００９】第２に、剥離ケーキ層７を完全に排出させ
るためには圧縮空気を十分に供給しなければならず、空
気使用量が増加し、特に大規模処理場に適用する場合に
はその設備コストが高くなる原因となる。

【００１０】第３に、剥離ケーキ層７を完全に排出させ
るためには圧縮空気速度を充分に大きくしなければなら
ず、そのためにモノリス型セラミック膜１の下部配管を
大きくしなければならず、特に大規模処理場に適用する
場合にはその設備コストが高くなる原因となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、逆洗時における固形化した剥離ケー
キ層のセル内から確実に排出でき、逆洗後の水張り工程
が不要であり、圧縮空気量を減らすことによりランニン
グコストを低減でき、設備コストの削減を図ることがで
きるうえに、固形化した剥離ケーキ層を安定して排出す
ることにより、固液分離操作が容易に行え後工程処理の
負荷を軽くすることが出来るモノリス型セラミック膜の
運転・逆洗方法を提供するためになされたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、モノリス型セラミック膜の入口
面からセル内に原水を供給しデッドエンド方式のろ過運
転を行い、セル内にケーキ層が堆積したときに加圧され
た逆洗水を外周側から供給してケーキ層をセルの内壁面
から剥離させたうえ、原水をろ過運転時と同一方向から
セル内に供給して剥離ケーキ層を出口側に排出すること
を特徴とするものである。

【００１３】なお、モノリス型セラミック膜を垂直に設
置し、入口面を上面とした下向流でろ過を行う方法、ま
たはモノリス型セラミック膜を横向きに設置し、横向流
でろ過を行う方法を取ることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図１を参照しつつ、本発明
の実施形態を示す。図１において、１は従来と同様のモ
ノリス型セラミック膜であり、ここでは直径１８０ｍ、
全長１０００ミリ、有効膜面積１５ｍ²、膜面の細孔径
が０．１μｍのアルミナ製のものが用いられている。こ
の実施形態では従来とは異なり、原水の入口面２がモノ
リス型セラミック膜１の上方とされ、原水は下向流とし
てセル３内に供給される。

【００１５】実際にはモノリス型セラミック膜１は図２
に示されるようなケーシング１０の内部に収納されてお
り、図示されない下部のバルブを閉じたうえ原水ポンプ
１１による打ち込みが行われる。このようにして下向流
によるデッドエンドろ過が行われ、膜ろ過水はモノリス
型セラミック膜１の外周側から取り出される。ろ過運転
を継続すると、図１に示すようにセル３内に次第にケー
キ層５が成長する。ケーキ層５は下側の出口面５に近い
部分から上方の入口面２に向かって伸びて行く。

【００１６】ケーキ層５の成長によって膜ろ過性能が低
下してきた際には、原水の打ち込みを停止し、ケーシン
グ１０の下部のバルブを開いたうえ、加圧された逆洗水
をモノリス型セラミック膜１の外周側から供給する。逆
洗水としては通常は膜ろ過水が用いられる。これにより
膜面に逆方向に水圧が作用し、従来と同様にケーキ層５
をセル３の内壁面から剥離させることができる。

【００１７】その後、逆洗水の供給を停止し、再び上方
の入口面２からセル３内に原水を下向流で供給する。ケ
ーシング１０の下部のバルブが開かれているため原水は
セル３内をスムーズに流下し、剥離ケーキ層７を下側の
出口面４から流出させる。

【００１８】ここで注目すべきは剥離ケーキ層７の移動
距離である。すなわち本発明では従来とは逆に、ケーキ
層５の成長が著しい出口面４側に剥離ケーキ層７を排出
するため、剥離ケーキ層７がセル３内を移動する距離が
短くなり、排出が容易となる。このため従来のように剥
離ケーキ層７の排出のために圧縮空気を用いる必要がな
く、原水の打ち込みのみによって剥離ケーキ層７を下方
に排出できる。

【００１９】このように本発明によれば圧縮空気を用い
る必要がないため、逆洗完了時にはモノリス型セラミッ
ク膜１の内部はすでに逆洗水で満たされている。したが
って従来のように改めて水張りを行う必要がなく、直ち
にろ過運転を再開できる。また従来はセル３内に通す圧
縮空気量を確保するために下部配管を大きくする必要が
あったが、本発明では下部配管を特別に太くする必要は
なくなり、特に大規模処理場に適用する場合にはその設
備コスト削減効果が大きい。

【００２０】また、剥離ケーキ層が固形化したまま排出
されるため固液分離操作が容易で後工程処理の負荷を低
減させることができる。

【００２１】なお、上記の実施形態ではモノリス型セラ
ミック膜１を垂直に設置し、入口面２を上面とした下向
流でろ過を行うようにしたが、図３に示すようにモノリ
ス型セラミック膜１を横向きに設置し、横向流でろ過を
行わせるようにしてもよい。この場合には剥離ケーキ層
７を側方に排出することとなるが、特に支障はない。た
だし上向流でろ過を行うと本発明では上方に剥離ケーキ
層７を排出することとなり、その処理が容易ではないの
で好ましくない。

【００２２】上記のようにモノリス型セラミック膜１を
水平設置することはあまり例を見ないが、大規模な浄水
処理場では多数本のモノリス型セラミック膜１を上下多
段に配置して膜面積を稼ぎ、処理場の単位面積当たりの
処理水量を増加させるうえで効果がある。

【００２３】

【実施例】直径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、有効膜面
積０．４８ｍ²、膜面の細孔径が０．１μｍのアルミナ
製のモノリス型セラミック膜を用い、図４に示した従来
法と図１に示した本発明法とによって、浄水場の原水の
膜ろ過実験を４３日間にわたり行った。なお、原水はあ
らかじめ凝集剤を添加した同一のものを使用した。

【００２４】閉塞性を確認するため高流束において両方
のモノリス型セラミック膜の補正膜差圧（２５℃）の変
化を測定したところ、図４に示すように実験開始時には
ともに１０ｋＰａであった。しかし４０日経過後におい
ては、従来法による運転を行ったものは補正膜差圧が７
５ｋＰａにまで上昇したのに対し、本発明法による運転
を行ったものは７５ｋＰａで同等であった。これは、逆
洗時における圧縮空気を無くしたとしても膜ろ過性能に
は影響がないことを示している。

【００２５】また実験開始８日目に逆洗排出汚泥量を測
定したところ、本発明では圧縮空気を使用していないに
もかかわらず、図５に示すように逆洗排出汚泥量はほと
んど変わらなかった。しかし双方のモノリス型セラミッ
ク膜からの逆洗排出汚泥を目開き１ｍｍの篩にかけたと
ころ、図示のように本発明による場合の方が篩上分が多
くなり、固形のままケーキ層がうまく排出されているこ
とが確認できた。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のモノリ
ス型セラミック膜の運転・逆洗方法は、セル内にケーキ
層が堆積したときに加圧された逆洗水を外周側から供給
してケーキ層をセルの内壁面から剥離させたうえ、原水
をろ過運転時と同一方向からセル内に供給して剥離ケー
キ層を出口側に排出するようにしたものである。本発明
の方法によれば、圧縮空気を使用せずに原水により剥離
ケーキ層を出口側に排出するため、ランニングコストを
低減できるうえ、逆洗後の水張り工程が不要であり、下
部配管径を小さくできるため設備コストの削減を図るこ
とができる。また、剥離ケーキ層を固形化したまま排出
することができるため、後処理においてもその負荷を軽
減できるなど多くの利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の工程を示すセラミック膜の
断面図である。

【図２】本発明の実施形態の装置イメージ図である。

【図３】他の実施形態を示すセラミック膜の断面図であ
る。

【図４】実施例における補正膜差圧の変化を示すグラフ
である。

【図５】実施例における逆洗排出汚泥量を示すグラフで
ある。

【図６】従来工程を示すセラミック膜の断面図である。

【図７】従来の装置イメージ図である。

【符号の説明】

１ モノリス型セラミック膜、２ 入口面、３ セル、
４ 出口面、５ ケーキ層、６ 出口面、７ 剥離ケー
キ層、１０ ケーシング、１１ 原水ポンプ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA22 JA02A JA02C JA25Z JA39Z JA53Z KA03 KA12 KA72 KC03 KC13 KD08 MA02 MA22 MB02 MC03 MC03X PA01 PA05 PB04 PB05 PC80

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モノリス型セラミック膜の入口面からセ
   ル内に原水を供給してデッドエンド方式のろ過運転を行
   い、セル内にケーキ層が堆積したときに加圧された逆洗
   水を外周側から供給してケーキ層をセルの内壁面から剥
   離させたうえ、原水をろ過運転時と同一方向からセル内
   に供給して剥離ケーキ層を出口側に排出することを特徴
   とするモノリス型セラミック膜の運転・逆洗方法。
2. 【請求項２】 モノリス型セラミック膜を垂直に設置
   し、入口面を上面とした下向流でろ過を行う請求項１記
   載のモノリス型セラミック膜の運転・逆洗方法。
3. 【請求項３】 モノリス型セラミック膜を横向きに設置
   し、横向流でろ過を行う請求項１記載のモノリス型セラ
   ミック膜の運転・逆洗方法。