JP2004057883A - Water cleaning method using external pressure type hollow fiber membrane module and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法及びその装置に関し、詳しくは、中空糸の膜面及びろ過層に付着・堆積する汚れを除去して、長期間にわたり浄水を得ることができる外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
河川水、かん水、海水及び廃水などの原水を処理する方法として、従来、中空糸型の精密ろ過膜(MF)、限外ろ過膜(UF)、ナノろ過膜(NF)などの中空糸膜を用いる方法が知られている。中空糸膜は、粒子の除去性能が高く、原水中の粒子をほぼ完全に除去することができるとともに、その運転操作が簡便であるため、原水の除濁や除菌の手段として、工業的に広く利用されている。具体的には、上水処理における砂ろ過の代替処理手段や、かん水や海水から逆浸透膜法にて淡水を得る際の前処理手段、廃水から不溶性の固形分を除去する手段などが、その代表的なものである。
【0003】
しかしながら、このような中空糸膜を用いた水処理装置において原水を通水すると、原水に含まれている懸濁物質や、微生物、可溶性の高分子有機物等の存在により、中空糸の膜面や、中空糸の束からなる空間(以下、「ろ過層」という)に汚れが付着・堆積し、ろ過抵抗が増加する。そのため、所定量のろ過水を得るためには、高い圧力で運転しなければならなくなり、水処理装置の運転に消費するエネルギーが増加するという問題がある。さらに、この汚染が進行すると、ろ過の継続が不能になるという問題がある。
【0004】
そこで、一定の間隔で又は装置が所定の圧力上昇を示した時点で、中空糸の膜面及びろ過層を、(1)ろ過処理された浄水によって逆圧洗浄する、(2)圧縮空気によって逆圧洗浄する(3)原水に圧縮空気を混ぜて供給し、付着物を振動剥離させる等といった物質的な膜面及びろ過層の洗浄方法が、単独で又は組み合わせて行われている(以下、逆洗という)。
【0005】
また、逆洗操作は、通常、処理水である浄水を用いて洗浄を行うので、逆洗時に多量の浄水を消費するため浄水の回収率が下がる、また、逆洗によって高濃度の懸濁物質を含む多量の排水が発生するためその逆洗排水の処理が必要となるという問題がある。
さらに、逆洗操作において圧縮空気を使用する場合には、中空糸膜の膜細孔内部に空気がたまり、処理性能が低下する。これを防ぐために、空気除去操作を行う必要があるが、空気除去操作を行うと逆洗時間が長くなるので、浄水を回収する運転時間が短くなり、結果として設備稼働率が低くなるという問題がある。
【0006】
この逆洗操作は、通常、数十分から数時間毎に実施される。しかし、長時間(数百時間から数千時間)の運転によって、今度は、逆洗では完全に除去できない物質が蓄積し、通水時の抵抗が大きくなるという問題点がある。
そのため、長時間の使用により通水時の膜面の差圧が大きくなった場合、通常のろ過・逆洗の繰り返しによる運転操作を停止し、酸やアルカリ、酸化剤などの高濃度の薬品を用いて洗浄を行い、蓄積した付着物を除去する方法(化薬又は薬洗という。以下、本明細書では薬洗と称する)を行う必要がある。
【0007】
一方、特開平7−275671号公報には、定期的に行われる逆圧洗浄液に薬剤を混ぜて洗浄する方法と、圧縮空気を混合した原水で洗浄する方法とを組み合わせることによって、より効果的な中空糸膜の洗浄することが記載されている。しかし、この場合に逆洗時に、薬剤を使用するため、薬品使用量が多くなる。圧縮空気と混合した原水を多量に用いるため、逆洗排水が多くなるという問題がある。また、原水の性状によっては、洗浄効果が不十分の場合もあるので、高濃度の薬品を用いる薬洗操作を約1000時間毎に実施する必要があるという問題もある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、中空糸膜の洗浄効果が高く、長期間にわたり膜面の差圧の上昇を抑制することができるので、高濃度の薬品による洗浄が不要となり、設備稼働率の向上が図れるとともに運転に消費するエネルギーも削減でき、また、浄水の消費量及び排水の発生量を低減することができるので、浄水の回収率を向上できる外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法は、外圧型中空糸膜モジュールの中空糸膜の外側から原水を導入し、その内側から浄水を得る通水工程と、該通水工程に続き、該モジュールのケーシング内にある濃縮された該原水を排出する第1逆洗工程とを含むことを特徴とする。さらに、該第1逆洗工程に続き、該モジュールの中空糸膜の内側から外側に薬液を流した後、膜表面に沿って下方に流し、この廃液を該ケーシング内から排出する膜面薬洗工程を含むこともできる。
【0010】
このように、通水工程において、モジュール内に残留した水中に固形分、コロイド物質、微生物などが濃縮するので、第1逆洗工程でこれを排水することによって、蓄積した固形分等をケーシング内から除去することができる。この時、洗浄のために浄水を使用せずに、固形分等を高濃度に含む原水のままで排出するので、浄水の回収率を向上することができる。また、ケーシング内はほぼ空の状態で水がないので、膜面薬洗工程で流した薬液は薄まらず、中空糸の膜面及びろ過層で高い洗浄効果を発揮することができる。加えて、薬液が希釈されないため、薬液の使用量も減少させることができる。
【0011】
また、別の形態として、本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法は、外圧型中空糸膜モジュールの中空糸膜の外側から原水を導入し、その内側から浄水を得る通水工程と、該通水工程に続き、該モジュールのケーシング内にある濃縮された該原水を排出する第1逆洗工程と、該第1逆洗工程に続き、該モジュールの中空糸膜の内側から外側に該浄水を流した後、この廃液を該ケーシング内から排出する第2逆洗工程とを含むことを特徴とする。
【0012】
上述したように、通水工程において固形分等が濃縮した原水を、浄水を導入する前に、第1逆洗工程でそのまま排水するので、浄水の回収率を向上することができる。また、第1逆洗工程によりケーシング内に水がなく、ほぼ空の状態であるので、中空糸が通水工程時の水圧から開放され、中空糸自体が動きやすく、物理的なゆれによる付着物の除去効果も加わり、少量の浄水でも膜面及びろ過層に付着した汚れを効果的に除去することができる。
【0013】
さらに、別の形態として、本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法は、外圧型中空糸膜モジュールの中空糸膜の外側から原水を導入し、その内側から浄水を得る通水工程と、該通水工程に続き、該モジュールのケーシング内にある濃縮された該原水を排出する第1逆洗工程と、該第1逆洗工程に続き、該モジュールの中空糸膜の内側から外側に薬液を流した後、この廃液を該ケーシング内から排出する膜面薬洗工程と、該膜面薬洗工程に続き、該モジュールの中空糸膜の内側から外側に該浄水を流した後、この廃液を該ケーシング内から排出する第2逆洗工程とを含むことを特徴とする。
【0014】
このように、膜面薬洗工程に続いて第2逆洗工程を行うことにより、中空糸内部の薬洗を洗浄に有効利用することができる。
【0015】
加えて、本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法は、上記外圧型中空糸膜モジュールのケーシング内に原水が導入された状態で、該ケーシング内に圧縮空気を混合した原水を導入した後、この廃液を該ケーシング内から排出する空気洗浄工程をさらに含むことができる。
【0016】
このように、ケーシング内に原水が充填された状態で、さらに圧縮空気を供給することにより、膜面及びろ過層に付着した汚れ、特に、除去しにくい粘着性付着物を強制的に剥離することができる。また、浄水の代わりに原水を使用するため、浄水の回収率の向上に寄与することができる。
【0017】
上記原水又は廃液の排出には、空気、特に圧縮空気を用いることが好ましい。これにより、短時間で原水又は廃液をケーシング内から排出することができる。また、本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法では、上記通水工程と第1逆洗工程を2回以上、好ましくは10〜50回繰り返した後、上記第1逆洗工程に続き、上記膜面薬洗工程又は上記第2逆洗工程を行うことができる。
【0018】
上記薬液としては、二種類以上の薬品を使用することが好ましい。また、上記薬液としては、次亜塩素酸ソーダ、水酸化ナトリウム、塩素、二酸化塩素、クエン酸、塩酸、硫酸、硝酸の水溶液又はこれらの混合水溶液を使用することが好ましい。さらに、上記外圧型中空糸膜モジュールの中空糸膜としては、精密ろ過膜、限外ろ過膜又はナノろ過膜を用いることが好ましい。さらにまた、上記原水としては、河川水、かん水、海水又は廃水を用いることができる。
【0019】
また、本発明は、別の側面として、浄水製造装置であって、外圧型中空糸膜モジュールと、該モジュールのケーシング内にある液を排出するための排水系統と、該モジュールの中空糸膜の内側に圧縮空気を供給するための第1空気供給系統とを含むことを特徴とする。
【0020】
本発明に係る浄水製造装置は、上記モジュールの中空糸膜の内側に薬液を供給するための薬液供給手段をさらに含むことができる。
また、本発明に係る浄水製造装置は、上記モジュールの中空糸膜の内側に浄水を流すための逆圧洗浄手段と、該逆圧洗浄手段に圧縮空気を供給するための第2空気供給系統とを含むことができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法の一実施の形態を説明するための概要図である。図1に示すように、ろ過処理前の河川水、かん水、海水又は廃水である原水1を貯蔵する原水タンク10は、原水管12を介して中空糸膜モジュール20とつながっている。原水管12には、原水ポンプ14と原水弁16が設けられている。また、原水管12は、原水弁16と中空糸膜モジュール20の間で、排水処理設備(図示せず)へとつながる排水管26と接続している。排水管26には、排水弁28が設けられている。
【0022】
中空糸膜モジュール20は、逆洗管32を介して逆洗タンク30とつながっている。逆洗管32には、逆洗弁34が設けられている。逆洗タンク30は、さらに浄水管42を介して浄水タンク40とつながっている。浄水管42には、浄水弁44が設けられている。また、逆洗管32は、中空糸膜モジュール20と逆洗弁34の間で、薬液タンク50へとつながる薬液配管52と接続している。薬液配管52には、薬液ポンプ54と薬液弁56が設けられている。さらに、圧縮空気供給設備(図示せず)からの配管として、第1空気配管61が中空糸膜モジュール20に、第2空気配管64が逆洗タンク30に、第3空気配管67が原水管12に接続されている。第1空気配管61、第2空気配管64及び第3空気配管67には、第1空気弁62、第2空気弁65及び第3空気弁68がそれぞれ設けられている。
【0023】
ここで、中空糸膜モジュール20についてさらに説明する。図2は、本発明に係る中空糸膜モジュールの一例を簡略化して示す断面図である。図2に示すように、中空糸膜モジュール20は、円筒状のケーシング24と、その内部中央に配置された中空糸膜22の数千本の束から構成されている。中空糸膜22としては、精密ろ過膜(MF)、限外ろ過膜(UF)又はナノろ過膜(NF)を用いることが好ましい。図2に示すように、原水管12は、中空糸膜22の外側の流路につながれている。一方、逆洗配管32及び第1空気配管61は、中空糸膜22の内側の流路につながれている。
【0024】
このような構成によれば、先ず、通水工程を開始するため、原水弁16、逆洗弁34、浄水弁44を開き、排水弁28、薬液弁56、第1〜第3空気弁62、65、68を閉じる。そして、原水ポンプ14を起動して、通水工程を開始する。通水工程では、原水タンク10から原水1が、中空糸膜モジュール20の中空糸膜22の外側の流路へ導入される。中空糸膜22の外側の流路に導入された原水1は、中空糸膜22を通過して中空糸膜22の内側の流路に流れ、これにより、ろ過されて浄水4となる。浄水4は、逆洗配管32を通って逆洗タンク30に導入された後、さらに浄水管42を通って浄水タンク40へと送られる。このようにして、原水1から、不溶性の固形分(コロイドを含む)が除去された浄水4を製造することができる。
【0025】
次に、第1逆洗工程を開始するため、原水ポンプ14を停止させて、原水弁16、逆洗弁34、浄水弁44を閉じる。そして、排水弁28、第1空気弁62を開き、第1逆洗工程を開始する。第1逆洗工程では、重力とともに第1空気配管61から供給される圧縮空気6によって、中空糸膜モジュール20のケーシング24内に残っている原水1を、排水2として排水管26から排出する。これにより、原水1中に蓄積された固形分等を中空糸膜モジュール20から排出することができ、中空糸膜22の膜面差圧の上昇を抑制することができる。第1逆洗工程は、通水工程が15分〜2時間、好ましくは30分〜1時間実施される毎に定期的に行われる。
【0026】
ここでは、第1空気配管61から圧縮空気6を供給して、強制的に原水1を排出したが、圧縮空気6を供給せずに重力のみで原水1を排出しても良い。但し、圧縮空気6を使用することにより、短時間で原水1を排出することができる。また、図2では、圧縮空気6を中空糸膜22の内側にのみ供給しているが、中空糸膜22の内側と外側の両方に供給しても良い。これにより、より短時間で原水1を排出することができる。また、原水1とともに、中空糸膜22内に残る浄水4を排出しても良い。特に、後述する膜面薬洗工程を実施する場合は、原水1及び浄水4の両方の略全量を排出することが好ましい。
【0027】
次に、膜面薬洗工程を開始するため、排水弁28、第1空気弁62を閉じて、薬液弁56を開く。そして、薬液ポンプ54を起動して、膜面薬洗工程を開始する。薬液タンク50に貯蔵されている薬液5は、薬液配管52と逆洗配管32を通って中空糸膜モジュール20の中空糸膜22内側に導入される。ここで、第1逆洗工程で原水1を排出し、ケーシング22内はほぼ空の状態なので、薬液5は原水1等に希釈されることなく、中空糸膜22を通過して中空糸膜22の外側をつたい落ちる。よって、少量の薬液5でも、中空糸膜22の細孔内や外側表面に対して、高い洗浄効果を発揮することができる。
【0028】
中空糸膜22の洗浄が終了したら、薬液ポンプ54を停止させて、薬液弁56を閉じる。そして、排水弁28と第1空気弁62を開くことにより、重力と圧縮空気6によって、中空糸膜モジュール20のケーシング24下部に溜まった洗浄後の薬液5を、排水2として排水管26から排出する。この膜面薬洗工程により、中空糸膜22の膜面およびろ過層に付着した固形分等をより完全に除去することができるので、膜面差圧の上昇を効果的に抑制することができる。
【0029】
また、一般に、中空糸膜モジュールでは、ケーシング内の中空糸充填率が約35〜50%で、空間部が約50〜65%である。中空糸膜を薬液で洗浄する場合、従来は、空間部を薬液で充填する必要があった。一方、本発明に係る膜面薬洗工程では、中空糸膜モジュールのケーシング内の残っている原水等を抜くため、空間部で薬液が希釈されず、中空糸膜の内側に薬液を充填するだけで良い。したがって、本発明によれば、薬液の使用量を従来の約50%にすることができる。
【0030】
ここでも、第1空気配管61から圧縮空気6を供給して、強制的に薬液5を排出したが、圧縮空気6を供給せずに重力のみで薬液5を排出しても良い。但し、圧縮空気6を使用することにより、短時間で薬液5を排出することができる。また、図2では、圧縮空気6を中空糸膜22の内側にのみ供給しているが、中空糸膜22の内側と外側の両方に供給しても良い。これにより、より短時間で薬液5を排出することができる。膜面薬洗工程は、1回以上、好ましくは2〜10回以上、より好ましくは10〜50回の第1逆洗工程に対して、1回の割合で定期的に行われる。
【0031】
次に、第2逆洗工程を開始するため、第1空気弁62を閉じる。そして、逆洗弁34と第2空気弁65を開いて、第2逆洗工程を開始する。圧縮空気6が第2空気配管64を通って逆洗タンク30に供給されるため、逆洗タンク30に貯蔵されている浄水4は、逆洗配管32を通って中空糸膜モジュール20の中空糸膜22内側に導入される。中空糸膜モジュール20のケーシング22内は、前工程によりほぼ空の状態なので、中空糸自体が動きやすく、物理的なゆれによる付着物の除去効果も加わり、少量の浄水4でも、中空糸膜22の細孔内及び外側表面に対して、高い洗浄効果を発揮することができる。中空糸膜22を通過した浄水4は、中空糸膜22の外側をつたい落ち、排水管26から排出される。第2逆洗工程は、1回以上、好ましくは2〜10回以上、より好ましくは10〜50回の第1逆洗工程に対して1回の割合で定期的に行われる。
【0032】
次に、空気洗浄工程を開始するため、排水弁28、逆洗弁34、第2空気弁65を閉じる。そして、原水弁16を開き、原水ポンプ14を起動して、空気洗浄工程を開始する。先ず、原水1が原水管12を通って中空糸膜モジュール20の中空糸膜22の外側に導入される。そして、中空糸膜22の外側が原水1で充填された後、第3空気弁68を開くと、圧縮空気6が第3空気配管67を通って中空糸膜モジュール20の中空糸膜22の外側に供給される。圧縮空気6により、中空糸膜22に付着した固形分等の汚れ、特に、除去しにくい粘着性の物質を強制的に剥離することができ、高い洗浄効果を発揮することができる。中空糸膜22の洗浄が終了したら、原水タンク14を停止させ、原水弁16と第3空気弁68を閉じ、排水弁28と第1空気弁62を開いて、ケーシング24内の原水1を排水管26へ排出し、ケーシング24内を再び空の状態にする。空気洗浄工程は、1回以上、好ましくは2〜10回以上、より好ましくは10〜50回の第1逆洗工程に対して1回の割合で定期的に行われる。
【0033】
最後に、再び、通水工程を開始するため、排水弁28と第1空気弁62を閉じて、原水弁16、逆洗弁34、浄水弁44を開く。そして、原水ポンプ14を起動することにより、通水工程を開始する。上述した第1逆洗工程、膜面薬洗工程、第2逆洗工程、及び空気洗浄工程により、中空糸膜22の膜面及びろ過層の付着物が除去されているので、膜面差圧が低下して、少ない消費エネルギーで浄水を製造することができる。
【0034】
具体的には、本発明によれば、浄水の使用量が低減されるので、原水に対する浄水の回収割合を約95〜98%までに、排水の発生割合を約2〜5%までに向上させることができる。一方、従来の浄水製造設備では、通常、原水に対する浄水の回収割合は約90〜95%で、排水の発生割合は約5〜10%である。したがって、本発明によれば、浄水の回収割合を約3〜5%増加させことができ、かつ排水の発生量を従来の約50〜60%にすることができる。
【0035】
なお、上記では、通水工程、第1逆洗工程、膜面薬洗工程、第2逆洗工程、空気洗浄工程、通水工程の順で説明したが、通水工程の後に第1逆洗工程を行う以外は、特に、この順番に限定されず、多くのバリエーションを採用することができる。例えば、通水工程、第1逆洗工程、通水工程の順を2回〜50回繰り返した後、膜面薬洗工程、第2逆洗工程又は空気洗浄工程を行うことや、空気洗浄工程の後に、膜面薬洗工程又は第2逆洗工程を行うことや、第2逆洗工程の後に、膜面薬洗工程を行うことや、膜面薬洗工程又は第2逆洗工程の後に、通水工程を行うこと等も採用することができる。
【0036】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、中空糸膜の洗浄効果が高く、長期間にわたり膜面の差圧の上昇を抑制することができるので、高濃度の薬品による洗浄が不要となり、設備稼働率の向上が図れるとともに運転に消費するエネルギーも削減でき、また、浄水の消費量及び排水の発生量を低減することができるので、浄水の回収率を向上できる外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法の一実施の形態を示す概要図である。
【図2】本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールの一例を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
1 原水
2 排水
3 浄水
5 薬液
6 圧縮空気
10 原水タンク
12 原水管
14 原水ポンプ
16 原水弁
20 中空糸膜モジュール
22 中空糸膜
24 ケーシング
26 排水管
28 排水弁
30 逆洗タンク
32 逆洗配管
34 逆洗弁
40 浄水タンク
42 浄水管
44 浄水弁
50 薬液タンク
52 薬液配管
54 薬液ポンプ
56 薬液弁
61 第1空気配管
62 第1空気弁
64 第2空気配管
65 第2空気弁
67 第3空気配管
68 第3空気弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing water purification using an external pressure type hollow fiber membrane module and an apparatus therefor, and more particularly, to remove dirt adhering and accumulating on a membrane surface and a filtration layer of a hollow fiber to obtain purified water for a long period of time. The present invention relates to a method and an apparatus for producing purified water using an external pressure type hollow fiber membrane module capable of producing water.
[0002]
[Prior art]
As a method for treating raw water such as river water, brackish water, seawater and wastewater, conventionally, hollow fiber membranes such as hollow fiber type microfiltration membrane (MF), ultrafiltration membrane (UF), and nanofiltration membrane (NF) have been used. The methods used are known. Hollow fiber membranes have high particle removal performance and can almost completely remove particles in raw water, and their operation is simple. Widely used. Specifically, alternative treatment means for sand filtration in tap water treatment, pretreatment means for obtaining fresh water from brackish water or seawater by a reverse osmosis membrane method, means for removing insoluble solids from wastewater, etc. It is typical.
[0003]
However, when raw water is passed in a water treatment apparatus using such a hollow fiber membrane, suspended membranes and microorganisms contained in the raw water, the presence of microorganisms, soluble high-molecular organic substances, and the like cause the hollow fiber membrane surface and In addition, dirt adheres and accumulates in a space formed of bundles of hollow fibers (hereinafter, referred to as a “filtration layer”), and the filtration resistance increases. Therefore, in order to obtain a predetermined amount of filtered water, it is necessary to operate at a high pressure, and there is a problem that energy consumed for operating the water treatment device increases. Further, as this contamination progresses, there is a problem that continuation of filtration becomes impossible.
[0004]
Therefore, at regular intervals or when the apparatus exhibits a predetermined pressure rise, the membrane surface and the filtration layer of the hollow fiber are back-washed with (1) purified water subjected to filtration treatment, and (2) reversely washed with compressed air. (3) A method of cleaning a material membrane surface and a filtration layer, such as mixing and supplying compressed air to raw water to vibrate and separate attached matter, is performed alone or in combination (hereinafter, reverse). Washing).
[0005]
In addition, since the backwashing operation is usually performed using purified water, which is treated water, a large amount of purified water is consumed at the time of backwashing, thereby lowering the recovery rate of the purified water. There is a problem in that a large amount of wastewater containing the wastewater is generated, so that the backwash wastewater needs to be treated.
Further, when compressed air is used in the backwashing operation, air accumulates inside the pores of the hollow fiber membrane, and the processing performance is reduced. In order to prevent this, it is necessary to perform an air removal operation.However, performing the air removal operation increases the backwashing time, shortening the operation time for recovering purified water, and consequently reducing the equipment operation rate. is there.
[0006]
This backwashing operation is usually performed every tens of minutes to every several hours. However, there is a problem in that, due to the operation for a long time (several hundred hours to several thousand hours), substances that cannot be completely removed by backwashing are accumulated, and the resistance when flowing water increases.
For this reason, when the pressure difference on the membrane surface during water passage becomes large due to long-term use, the operation operation by repeating normal filtration and backwashing is stopped, and high-concentration chemicals such as acids, alkalis, and oxidizing agents are removed. It is necessary to carry out a method of removing the accumulated deposits by carrying out washing (hereinafter referred to as chemical washing or chemical washing; hereinafter, referred to as chemical washing in this specification).
[0007]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-275671 discloses a more effective method by combining a method of cleaning by mixing a medicine with a back pressure cleaning liquid that is regularly performed and a method of cleaning with raw water mixed with compressed air. It describes that the hollow fiber membrane is washed. However, in this case, a chemical is used at the time of back washing, so that the amount of chemical used increases. Since a large amount of raw water mixed with compressed air is used, there is a problem that backwash drainage increases. Further, depending on the properties of the raw water, the cleaning effect may be insufficient. Therefore, there is a problem that a chemical cleaning operation using a high-concentration chemical needs to be performed about every 1000 hours.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, the present invention has a high cleaning effect on a hollow fiber membrane and can suppress an increase in the differential pressure on the membrane surface for a long period of time. The external pressure type hollow fiber membrane module which can improve the purification rate of purified water can be improved because the energy consumption for operation can be reduced as well as the consumption of purified water and the amount of generated wastewater can be reduced. It is an object of the present invention to provide a method for producing purified water and an apparatus therefor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the method for producing water purification using the external pressure type hollow fiber membrane module according to the present invention, raw water is introduced from outside the hollow fiber membrane of the external pressure type hollow fiber membrane module, and purified water is obtained from the inside. It is characterized by including a water passing step, and a first backwashing step of discharging the concentrated raw water in the casing of the module following the water passing step. Further, following the first backwashing step, a chemical solution flows from the inside to the outside of the hollow fiber membrane of the module, and then flows downward along the membrane surface, and the waste liquid is discharged from the casing. A step can also be included.
[0010]
As described above, since solids, colloidal substances, microorganisms, and the like are concentrated in the water remaining in the module in the water passing step, the accumulated solids and the like are removed from the casing by draining them in the first backwashing step. Can be removed from At this time, since the raw water containing a high concentration of solids and the like is discharged as it is without using purified water for washing, the recovery rate of purified water can be improved. Further, since the inside of the casing is almost empty and has no water, the chemical solution flowing in the membrane washing step is not diluted, and a high washing effect can be exerted on the membrane surface of the hollow fiber and the filtration layer. In addition, since the liquid medicine is not diluted, the used amount of the liquid medicine can be reduced.
[0011]
Further, as another form, the water purification method using the external pressure type hollow fiber membrane module according to the present invention is a method of introducing raw water from outside the hollow fiber membrane of the external pressure type hollow fiber membrane module and obtaining purified water from the inside. A first backwashing step of discharging the concentrated raw water in the casing of the module following the water step and the water passing step; and an inner side of the hollow fiber membrane of the module following the first backwashing step. And a second backwashing step of discharging the waste liquid from inside the casing after flowing the purified water out of the casing.
[0012]
As described above, since the raw water in which the solid content and the like are concentrated in the water passing step is drained as it is in the first backwashing step before introducing the purified water, the recovery rate of the purified water can be improved. Further, since the casing is almost empty without water in the first backwashing step, the hollow fiber is released from the water pressure at the time of the water passing step, the hollow fiber itself is easy to move, and the deposit due to physical shaking is formed. The dirt attached to the membrane surface and the filtration layer can be effectively removed even with a small amount of purified water.
[0013]
Furthermore, as another form, the water purification method using the external pressure type hollow fiber membrane module according to the present invention is a method for introducing raw water from outside the hollow fiber membrane of the external pressure type hollow fiber membrane module and obtaining purified water from the inside. A first backwashing step of discharging the concentrated raw water in the casing of the module following the water step and the water passing step; and an inner side of the hollow fiber membrane of the module following the first backwashing step. After flowing the chemical solution from the outside to the outside, the waste water is discharged from the inside of the casing, and following the membrane cleaning process, the purified water is flowed from the inside to the outside of the hollow fiber membrane of the module. Thereafter, a second backwashing step of discharging the waste liquid from the casing is included.
[0014]
In this manner, by performing the second backwashing step after the membrane surface washing step, the inside of the hollow fiber can be effectively used for washing.
[0015]
In addition, the method for producing purified water using the external pressure type hollow fiber membrane module according to the present invention is characterized in that, in a state where the raw water is introduced into the casing of the external pressure type hollow fiber membrane module, the raw water mixed with the compressed air in the casing. After the introduction, the air washing step of discharging the waste liquid from the inside of the casing may be further included.
[0016]
In this way, by supplying compressed air while the casing is filled with raw water, dirt attached to the membrane surface and the filtration layer, particularly, sticky deposits that are difficult to remove, are forcibly removed. Can be. In addition, since raw water is used instead of purified water, it can contribute to an improvement in the recovery rate of purified water.
[0017]
It is preferable to use air, especially compressed air, for discharging the raw water or waste liquid. Thereby, the raw water or the waste liquid can be discharged from the casing in a short time. Further, in the water purification method using the external pressure type hollow fiber membrane module according to the present invention, after repeating the water passing step and the first backwashing step two or more times, preferably 10 to 50 times, the first backwashing step is repeated. Subsequent to the step, the film surface chemical washing step or the second backwashing step can be performed.
[0018]
It is preferable to use two or more types of chemicals as the chemical. In addition, as the chemical, it is preferable to use an aqueous solution of sodium hypochlorite, sodium hydroxide, chlorine, chlorine dioxide, citric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or a mixed aqueous solution thereof. Furthermore, it is preferable to use a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, or a nanofiltration membrane as the hollow fiber membrane of the external pressure type hollow fiber membrane module. Furthermore, as the raw water, river water, brackish water, seawater or wastewater can be used.
[0019]
Further, as another aspect, the present invention relates to a water purification production device, comprising an external pressure type hollow fiber membrane module, a drainage system for discharging a liquid in a casing of the module, and a hollow fiber membrane of the module. A first air supply system for supplying compressed air to the inside.
[0020]
The water purification production device according to the present invention may further include a chemical solution supply unit for supplying a chemical solution inside the hollow fiber membrane of the module.
Further, the water purification apparatus according to the present invention includes a back pressure cleaning means for flowing purified water inside the hollow fiber membrane of the module, and a second air supply system for supplying compressed air to the back pressure cleaning means. Can be included.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a water purification production method using an external pressure type hollow fiber membrane module according to the present invention. As shown in FIG. 1, a raw water tank 10 that stores raw water 1 that is river water, brackish water, seawater, or wastewater before filtration is connected to a hollow
[0022]
The hollow
[0023]
Here, the hollow
[0024]
According to such a configuration, first, in order to start the water passing step, the raw water valve 16, the backwash valve 34, and the water purification valve 44 are opened, and the drain valve 28, the chemical
[0025]
Next, in order to start the first backwashing step, the raw water pump 14 is stopped, and the raw water valve 16, the backwash valve 34, and the water purification valve 44 are closed. Then, the drain valve 28 and the first air valve 62 are opened to start the first backwashing step. In the first backwashing step, the raw water 1 remaining in the casing 24 of the hollow
[0026]
Here, the compressed air 6 is supplied from the
[0027]
Next, in order to start the membrane cleaning process, the drain valve 28 and the first air valve 62 are closed, and the chemical
[0028]
When the cleaning of the hollow fiber membrane 22 is completed, the chemical solution pump 54 is stopped, and the
[0029]
Generally, in the hollow fiber membrane module, the hollow fiber filling rate in the casing is about 35 to 50%, and the space is about 50 to 65%. Conventionally, when the hollow fiber membrane is washed with a chemical, it has been necessary to fill the space with a chemical. On the other hand, in the membrane surface chemical washing step according to the present invention, since the raw water or the like remaining in the casing of the hollow fiber membrane module is drained, the chemical solution is not diluted in the space, and only the inside of the hollow fiber membrane is filled with the chemical solution. Is good. Therefore, according to the present invention, the used amount of the chemical can be reduced to about 50% of the conventional amount.
[0030]
Also in this case, the compressed air 6 is supplied from the
[0031]
Next, the first air valve 62 is closed to start the second backwashing step. Then, the backwash valve 34 and the second air valve 65 are opened to start the second backwash process. Since the compressed air 6 is supplied to the
[0032]
Next, the drain valve 28, the backwash valve 34, and the second air valve 65 are closed to start the air cleaning process. Then, the raw water valve 16 is opened, the raw water pump 14 is started, and the air cleaning process is started. First, the raw water 1 is introduced through the
[0033]
Finally, the drain valve 28 and the first air valve 62 are closed, and the raw water valve 16, the backwash valve 34, and the water purification valve 44 are opened in order to start the water passing step again. Then, by starting the raw water pump 14, the water passing step is started. Since the adhering matter on the membrane surface of the hollow fiber membrane 22 and the filtration layer has been removed by the above-described first backwashing step, membrane washing step, second backwashing step, and air washing step, the membrane surface pressure difference And purified water can be produced with less energy consumption.
[0034]
Specifically, according to the present invention, since the amount of purified water used is reduced, the recovery ratio of purified water to raw water is increased to about 95 to 98%, and the generation rate of wastewater is increased to about 2 to 5%. be able to. On the other hand, in the conventional water purification equipment, the recovery ratio of purified water to raw water is usually about 90 to 95%, and the generation rate of wastewater is about 5 to 10%. Therefore, according to the present invention, the recovery rate of purified water can be increased by about 3 to 5%, and the amount of generated wastewater can be reduced to about 50 to 60% of the conventional amount.
[0035]
In the above description, the water-passing step, the first backwashing step, the membrane cleaning step, the second backwashing step, the air cleaning step, and the water-passing step are described in this order. Except for performing the steps, the order is not particularly limited, and many variations can be adopted. For example, after repeating the order of the water-passing step, the first back-washing step, and the water-passing step twice to 50 times, performing a membrane surface chemical washing step, a second back-washing step or an air washing step, or an air washing step After, to perform the membrane cleaning step or the second backwashing step, and after the second backwashing step, to perform the membrane cleaning step, or after the membrane cleaning step or the second backwashing step Performing a water-passing step can also be adopted.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the cleaning effect of the hollow fiber membrane is high, and it is possible to suppress the rise in the differential pressure of the membrane surface for a long period of time. The external pressure type hollow fiber membrane module which can improve the purification rate of purified water can be improved because the energy consumption for operation can be reduced as well as the consumption of purified water and the amount of generated wastewater can be reduced. A method for producing purified water and an apparatus therefor can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a water purification method using an external pressure type hollow fiber membrane module according to the present invention.
FIG. 2 is a simplified cross-sectional view showing an example of an external pressure type hollow fiber membrane module according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw water 2 Drainage 3 Purified water 5 Chemical solution 6 Compressed air 10
Claims (14)
該通水工程に続き、該モジュールのケーシング内にある濃縮された該原水を排出する第1逆洗工程と
を含むことを特徴とする外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法。A water passing step of introducing raw water from the outside of the hollow fiber membrane of the external pressure type hollow fiber membrane module and obtaining purified water from the inside,
A method for producing purified water using an external pressure type hollow fiber membrane module, comprising: a first backwashing step of discharging the concentrated raw water in the casing of the module following the water passing step.
該通水工程に続き、該モジュールのケーシング内にある濃縮された該原水を排出する第1逆洗工程と、
該第1逆洗工程に続き、該モジュールの中空糸膜の内側から外側に薬液を流した後、この廃液を該ケーシング内から排出する膜面薬洗工程と
を含むことを特徴とする外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法。A water passing step of introducing raw water from the outside of the hollow fiber membrane of the external pressure type hollow fiber membrane module and obtaining purified water from the inside,
A first backwashing step of discharging the concentrated raw water in the casing of the module following the water passing step;
After the first backwashing step, after flowing a chemical solution from the inside to the outside of the hollow fiber membrane of the module, a membrane surface washing step of discharging the waste liquid from inside the casing. A water purification method using a hollow fiber membrane module.
該通水工程に続き、該モジュールのケーシング内にある濃縮された該原水を排出する第1逆洗工程と、
該第1逆洗工程に続き、該モジュールの中空糸膜の内側から外側に該浄水を流した後、この廃液を該ケーシング内から排出する第2逆洗工程と
を含むことを特徴とする外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法。A water passing step of introducing raw water from the outside of the hollow fiber membrane of the external pressure type hollow fiber membrane module and obtaining purified water from the inside,
A first backwashing step of discharging the concentrated raw water in the casing of the module following the water passing step;
A second backwashing step of flowing the purified water from the inside to the outside of the hollow fiber membrane of the module after the first backwashing step, and then discharging the waste liquid from the inside of the casing. Water purification method using a hollow fiber membrane module.
該通水工程に続き、該モジュールのケーシング内にある濃縮された該原水を排出する第1逆洗工程と、
該第1逆洗工程に続き、該モジュールの中空糸膜の内側から外側に薬液を流した後、この廃液を該ケーシング内から排出する膜面薬洗工程と、
該膜面薬洗工程に続き、該モジュールの中空糸膜の内側から外側に該浄水を流した後、この廃液を該ケーシング内から排出する第2逆洗工程と
を含むことを特徴とする外圧型中空糸膜モジュールを用いた浄水製造方法。A water passing step of introducing raw water from the outside of the hollow fiber membrane of the external pressure type hollow fiber membrane module and obtaining purified water from the inside,
A first backwashing step of discharging the concentrated raw water in the casing of the module following the water passing step;
Following the first backwashing step, after flowing a chemical solution from the inside to the outside of the hollow fiber membrane of the module, a membrane surface washing step of discharging the waste liquid from the inside of the casing;
A second back washing step of flowing the purified water from the inside to the outside of the hollow fiber membrane of the module following the membrane washing step, and then discharging the waste liquid from the casing. Water purification method using a hollow fiber membrane module.
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