JP2004008934A

JP2004008934A - 膜分離装置の運転方法

Info

Publication number: JP2004008934A
Application number: JP2002166217A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamamura; 山村　晃一
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】膜表面のケーク層やゲル層の圧密化を防ぎ、長期間安定な膜ろ過性能を示す膜分離装置の簡単な運転方法を提供する。
【解決手段】膜ろ過工程を繰り返しのサイクル内に含み、膜ろ過水の流量をポンプのインバータで制御する膜分離装置の運転方法において、膜分離装置のろ過を一定流量で運転制御する際に、あらかじめ設定したインバータの周波数でポンプの回転数を制御後、比例制御および又は、積分制御及び又は、微分制御で膜ろ過水量を制御することを特徴とする膜分離装置の運転方法。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理に使用する膜分離装置の運転に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浄水処理、産業排水処理、下水処理などには、凝集沈殿・砂ろ過や沈降分離といった物理的固液分離法が行われてきた。この固液分離を膜分離で高度に処理する事が、処理水質、水質の安全性、管理の容易さなどから、近年注目されている。膜分離装置を安定に運転するには、例えば、膜ろ過工程と逆洗工程などを繰り返し行い、膜のろ過面もしくは細孔に付着した濁質などを除去することが行われている。
【０００３】
この濁質などの物質は、濁質濃度が高い場合には、膜表面のケーク層やゲル層として堆積してしまい、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）及びこれらの組み合わせのＰＩＤ制御方法などの流量制御のオーバーシュートによって、ケーク層やゲル層が圧密化等を起こす。その結果、ろ過水量が極端に低くなってしまったり、定流量のろ過時には、ろ過圧力が急上昇する問題があった。
【０００４】
特開平６−３１１４１号公報には、長期間安定で高い膜ろ過フラックスを維持する目的で、徐々に膜ろ過フラックスを増加させた後、一定値に制御する方法が開示されている。しかし、この方法では、目標流量までゆっくり設定値を上げて制御する事で、膜表面のケーク層やゲル層の圧密化を防ぎ、長期間安定な膜ろ過性能を示す運転方法が開示されているものの、短時間で目標流量まで制御出来ず、又、膜ろ過工程と逆洗工程を繰り返したり、膜ろ過工程のあとに膜ろ過を停止する工程を繰り返す様な工程では、制御が複雑になり、操作が煩雑になるといった問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、簡単な制御で、短時間に、目標の膜ろ過流束に膜ろ過水量や逆洗水量を制御する方法を提供するもので、膜ろ過水量制御による定常目標値へのオーバーシュートを極力抑制し、長期間安定した膜ろ過性能を維持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ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、膜ろ過工程を繰り返しのサイクル内に含み、膜ろ過水の流量をポンプのインバータで制御する膜分離装置の運転方法において、膜分離装置のろ過を一定流量で運転制御する際に、あらかじめ設定したインバータの周波数でポンプの回転数を制御後、比例制御および又は、積分制御および又は、微分制御で膜ろ過水量を制御することを特徴とする膜分離装置の運転方法が、膜ろ過装置の安定運転に極めて有効であることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【発明の実施の形態】
通常の流量制御には、比例制御（Ｐ制御）、積分制御（Ｉ制御）、微分制御（Ｄ制御）、もしくはこれらの制御方法の２つ以上を組み合わせたＰＩＤ制御が一般に行われている。このＰＩＤ制御を有効に行わせる為には、Ｐ制御、Ｉ制御、Ｄ制御のパラメータを最適化して、流量のオーバーシュートを小さくする必要がある。
この最適なパラメータを求めるには、ポンプの回転数等をステップ状に変化させて、流量変化の応答特性からパラメータを求める限界感度法といった方法が古くから知られている。しかしながら、この限界感度法で実際の膜ろ過装置のパラメータを決定するには、煩雑で有り、たとえ、最適なパラメータが決定出来ても、流量のオーバーシュートが起こり易いといった問題がある。
【０００８】
本発明の運転方法では、予め粗方の目標値での流量制御ができているポンプの回転数を制御しているインバータ周波数を求め、ポンプ起動時や流量設定変化時にこのインバータ周波数で所定時間制御後、通常良く行われるＰＩＤ制御に切り替える事によって、流量制御のオーバーシュートを小さくする事が可能となる。
【０００９】
特に膜ろ過装置の流量制御では、ろ過流量が、目標値をオーバーシュートすると、ろ過圧力が上昇し、膜表面のケーク層やゲル層を圧密化させ、安定運転に支障をきたす場合が有り、注意深い膜ろ過水量の制御が必要で有る。
通常の膜ろ過装置の運転方法では、膜ろ過工程とは別に、逆圧洗浄工程やろ過一時停止などの工程を繰り返しサイクルに含んでいる。それ故に、膜ろ過の流量制御がこれらの工程の切り替え毎に行われ、設定流量ゼロから一定流量へ制御することが頻繁に行われる。
【００１０】
本発明の運転方法は、このような繰り返しサイクルを行う膜ろ過の運転方法に対し極めて有効である。
本発明でいう膜とは、精密ろ過膜、限外ろ過膜、逆浸透膜などの固液分離膜の事である。
また、膜分離装置としては、加圧膜ろ過装置もしくは陰圧膜ろ過装置、内圧膜ろ過装置、外圧膜ろ過装置、浸漬型膜ろ過装置などのいずれであっても良い。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を以下に説明するが、それによって本発明が限定されることはない。
【００１２】
【実施例１】
膜ろ過装置としては、浸漬型膜ろ過装置を用いた。
使用した膜は、精密ろ過膜で、ＰＩＤ制御には、三菱電機（株）社製、商品名「メルセックＡ」シリーズのシーケンサのＰＩＤ命令を使用した。
予め、粗方の流量制御性を得る為に、試行錯誤法でＰＩＤパラメータを決定した。目標の膜ろ過流量を１５００Ｌ毎時として１分間運転し、ポンプの回転数を制御しているインバータ周波数を読むと２９．１Ｈｚであった。
ここで、初期の３秒間、この周波数でポンプを起動後、通常のＰＩＤ制御に切り替えて、流量の変化を測定した。この時の瞬時の最大流量は、１８３６Ｌ毎時であり、この最大流量と設定値の差は、設定値の２２％であった。流量の経時変化のグラフを図１に示す。
【００１３】
【実施例２】
実施例１と同じ膜ろ過装置で、初期の５秒間、インバータ周波数を２９．１Ｈｚに保持してポンプを起動後、通常のＰＩＤ制御に切り替えて、流量の変化を測定した。この時の瞬時の最大流量は、１６５０Ｌ毎時であり、この最大流量と設定値の差は、設定値の１０％であった。流量の経時変化のグラフを図１に示す。
【００１４】
【実施例３】
実施例１と同じ膜ろ過装置で、初期の１０秒間、インバータ周波数を２９．１Ｈｚに保持してポンプを起動後、通常のＰＩＤ制御に切り替えて、流量の変化を測定した。この時の瞬時の最大流量は、１５１７Ｌ毎時であり、この最大流量と設定値の差は、設定値の１％であった。流量の経時変化のグラフを図１に示す。
【００１５】
【比較例１】
実施例１と同じ膜ろ過装置で、通常のＰＩＤ制御を初期から行い、流量の変化を測定した。この時の瞬時の最大流量は、２０１０Ｌ毎時であり、この最大流量と設定値の差は、設定値の３４％であった。流量の経時変化のグラフを図１に示す。
【００１６】
【発明の効果】
本発明による膜分離装置の運転方法は、膜ろ過流量のオーバーシュートを極めて少なく制御できる、ケーク層やゲル層などの圧密化を防止し、膜ろ過装置の長期の安定運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１〜実施例３、比較例１の膜ろ過流量の経時変化のグラフである。

Claims

膜ろ過工程を繰り返しのサイクル内に含み、膜ろ過水の流量をポンプのインバータで制御する膜分離装置の運転方法において、膜分離装置のろ過を一定流量で運転制御する際に、あらかじめ設定したインバータの周波数でポンプの回転数を制御後、比例制御および又は、積分制御および又は、微分制御で膜ろ過水量を制御することを特徴とする膜分離装置の運転方法。