JP2005169238A - 膜ろ過水処理装置の逆洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
ろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法において、薬液洗浄のタイミングとその使用薬剤の修理についての最適条件を効率よく決定し、ろ過膜の逆洗浄を行うこと。
【解決手段】
ろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法において、原水中あるいは逆洗浄水中に含まれる浮遊物質全量に対する有機性浮遊物質の割合を指標にして上記ろ過膜の逆洗浄条件を設定する。さらに、その指標と、原水中の濁度、逆洗浄水中の濁度および膜差圧の上昇値から選ばれる少なくとも一つを指標として組み合わせる。
【選択図】 図1
Description
そして、薬液洗浄を行っても、ろ過膜内部などの付着物が取り除けなくなり、膜間差圧が予め設定されている上限値を越えたままで回復しないときには、ろ過膜が劣化したと判断して、ろ過膜を交換することになる。
そこで、効率的な薬液洗浄のタイミングや使用する薬剤の種類や量等といったろ過膜の最適逆洗浄条件を予測し、決定する方法の提供が求められている。上記運転管理面からの問題を解決するために、例えば、分離膜モジュールにより原水を膜分離して、処理水を得るようにした膜処理装置において、分離膜モジュール間の膜間差圧を測定し、膜間差圧の上昇により処理水の流量を制御する技術が知られている(特許文献1を参照)。この技術はそれなりの目的を達成することができるが、しかしながら、その技術は、膜差圧の上昇から処理水量を制御し薬液洗浄の頻度を少なくするといったいわば事後的な対策であり、ろ過の前段階である原水の水質から膜洗浄の条件をあらかじめ予測し制御するものではない。
その点、特許文献2には「蛍光分析計により原水の懸濁物質を測定し、その測定値により水処理量を最適化し、物理洗浄回数、薬液洗浄回数、ろ過膜の交感回数を低減する」技術が開示され、特許文献3では「被処理水の濁度と膜透過流速から分離膜で除去した単位膜面積当たりの、不純物量を算出し」、「一定量の不純物を分離膜で除去する毎に物理洗浄、または薬液洗浄」を行う技術が開示されている。これら技術は被処理水に含まれる懸濁物質に着目し、工夫する技術であるものの、前者では懸濁物質の測定値から処理する水の量を最適化する技術であり、後者は懸濁物質を不純物として扱い、不純物の量を基にして洗浄時期を定める技術であり、両者とも懸濁物質の成分の検討にまで踏み込み、完成された技術ではない。これら技術は薬液洗浄回数の最適化という点では不十分であり、改善される余地が残されている。
上記知見等から、河川、湖沼や地下水等の原水を膜処理する場合に、原水あるいはろ過膜の逆洗浄水中に含まれる懸濁成分中の有機物の割合を指標として薬液洗浄の条件を予測し、決定、制御することが有効であることに気づき、さらに検討を重ね終に本発明を完成した。
請求項3に係る発明は、ろ過膜を備える水処理装置の逆洗浄方法において、上記請求項1記載の指標に、原水中の濁度、逆洗浄水中の濁度および膜差圧の上昇値から選ばれる少なくとも一つを指標として、この指標を上記指標と組み合わせることを特徴とするろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法である。ここで、原水中の濁度、逆洗浄水中の濁度および膜差圧の上昇値から選ばれる少なくとも一つを指標とするという意味は、原水中の濁度を指標としてもよいし、逆洗浄水中の濁度を指標としてもよいし、膜差圧の上昇値を指標としてもよいし、原水中の濁度と逆洗浄水中の濁度を指標としてもよいし、原水中の濁度と膜差圧の上昇値を指標としてもよいし、逆洗浄水中の濁度と膜差圧の上昇値を指標としてもよいし、原水中の濁度、逆洗浄水中の濁度および膜差圧の上昇値を指標としてもよいということをいう。そして、これらの指標を上記請求項1記載の指標と組合わせることを特徴とする発明が、請求項3に係る発明である。
請求項4に係る発明は、ろ過膜を備える水処理装置の逆洗浄方法において、請求項2記載の指標に原水中の濁度、逆洗浄水中の濁度および膜差圧の上昇値から選ばれる少なくとも一つを指標として、この指標を上記指標と組み合わせることを特徴とするろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法である。
請求項5に係る発明は、逆洗浄条件が、薬液洗浄時に用いる薬品の種類についての条件であることを特徴とする請求項1〜4から選ばれたいずれかに記載の水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法であり、請求項6に係る発明は、逆洗浄条件が、薬液洗浄の頻度と、さらに薬液洗浄時に用いる薬品の種類についての条件であることを特徴とする請求項1〜4から選ばれたいずれかに記載の水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法である。
本発明で言うろ過膜とは、一般的な膜であれば全て使用できるのであり、たとえば精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、ナノろ過膜(NF膜)、逆浸透膜(RO膜)などが使用可能である。これらの膜の中ではとくにMF膜あるいはUF膜が好適である。
また、上記膜を含む膜モジュールも特に制限されないのであるが、具体的には平膜型モジュール、スパイラル型モジュール、中空糸型モジュールなどが使用可能である。
上記ろ過膜を透過させて水処理するのであるが、本発明ではこの処理される水(原水)は、河川水、湖沼水、地下水などが好ましい。これら原水をそのまま使用してもよいが、前処理を施してもよい。たとえば、あらかじめ原水を放置して沈降物を除去する処理、あるいは凝集剤を加え、攪拌処理して、原水から汚濁物質などをある程度除去する処理を施し、その後に膜ろ過処理してもよい。
この原水中にはいろいろな種類の物質が溶解し、あるいは懸濁している。原水を一定量膜ろ過処理すると、ろ過膜に懸濁物などが堆積・残留し、ろ過膜は目詰まり、円滑な膜ろ過処理が行われなくなるので、ろ過膜に水洗浄などの物理洗浄を施してろ過膜を元の目詰まりのない状態に回復させ、再度このろ過膜を用いて原水を膜ろ過処理する。この操作を繰り返し行った後に、物理洗浄を施してもろ過膜を元の目詰まりのない状態に回復できなくなると、ろ過膜を薬液洗浄処理し、ろ過膜を元の目詰まりのない状態に回復させることになる。
上記、有機物に洗浄効果を示す薬液としては、一般的に使用できる薬液であれば特に制限されないのであるが、代表例としては次亜塩素酸ナトリウム溶液などが挙げられる。また、上記、無機物に洗浄効果を示す薬液としては、一般的に使用できる薬液であれば特に制限されないのであるが、代表的には硫酸、塩酸、シュウ酸、クエン酸などのような酸が挙げられる。
かくして、ある原水を膜ろ過処理したときの、最適なろ過膜の薬液洗浄条件が容易に決定され、効率的な薬液洗浄が行われることになり、膜差圧の変動が著しく安定した原水処理が可能となり、極めて好ましい効果をもたらすことができる。
さらに、圧力が急激に変化することがないように制御できるため、ろ過膜に対するダメージも最小限にすることができる。
図1に示される水処理装置は、原水を中空糸状の限外ろ過膜で膜分離する分離膜モジュールを備え、分離膜モジュールにより原水を膜分離して、処理水を得るようにした水処理装置である。
原水槽1に貯められた原水は、原水ポンプ2を介して、6本の膜モジュール3それぞれに送られる。原水は、限外ろ過膜により処理され、処理水槽4に送られる。30分〜1時間程度のろ過時間が経過すれば、水による逆洗浄が必要となる。水による逆洗浄は、膜透過水で行うのが一般的である。水による逆洗浄は、処理水槽4から逆洗浄水ポンプ5を介して膜モジュール3に送られ行われる。逆洗浄の速度は、ろ過速度の2〜3倍程度とされる。逆洗浄処理により発生する逆洗浄排水は逆洗浄水タンク10を経て、そのままもしくは何らかの処理がなされた後に排出される。
例えば、有機物の洗浄に効果のある次亜塩素酸ナトリウム溶液6と無機成分に効果のある硫酸8を利用できる。これらの薬品はそれぞれ次亜塩素酸ナトリウム送液ポンプ7と硫酸送液ポンプ9を介して膜モジュール逆洗浄に供される。なおこれらの薬品の濃度は、膜の耐薬品性からみて最適な範囲を選択する。例えば次亜塩素酸濃度は数百mg/L程度であり硫酸については1〜3%程度である。
この濁度、および上記VSS/SS値、およびその他の必要な情報を、制御部11に入力し、処理水量、原水透過時間、水による逆洗浄時間とその回数、薬液洗浄頻度と用いる薬品の種類などを制御し、効率的な水処理を行うことができる。
以下に実施例をあげて、本発明を説明する。本発明は、この実施例に何ら限定されない。
原水槽1に貯められた原水を、原水ポンプ2を介して、6本の膜モジュール3それぞれに約1.5m/dayで送った。原水は、限外ろ過膜により処理され、処理水槽4に送られた。1時間程度ろ過処理を続けた後、処理水槽4から逆洗浄水ポンプ5を介して膜モジュール3にろ過速度の約2.5倍の速度で膜透過水を送った。逆洗浄排水は逆洗浄水タンク10を経て、系外に排出した。
薬液洗浄の頻度および使用する薬品の種類を、原水のVSS/SS値および原水の濁度を指標として、表1および表2に記載したように設定し、ろ過膜の薬液洗浄を行い、水による逆洗浄では除去できなかったろ過膜に堆積・残量する成分の除去を図った。なお、ここで示している値は一例であるので、使用する膜の材質、原水の水質、ろ過条件を鑑みて、最適条件をフレキシブルに対応していくことができる。
本実施例では、有機物の洗浄に効果のある次亜塩素酸ナトリウム溶液6と無機成分に効果のある硫酸8を使用した。これらの薬品はそれぞれ次亜塩素酸ナトリウム溶液送液ポンプ7と硫酸送液ポンプ9を介して膜モジュール逆洗浄に供した。なお本実施例で使用する次亜塩素酸濃度は200mg/L程度、硫酸は2%程度であった。
このグラフに示すように、本制御方法を用いれば、膜差圧の変動が少ないように逆洗浄処理条件を設定し、制御することが可能となり、水処理薬液洗浄の最適条件決めが可能であることがわかった。また、原水水質が変化した場合でも本制御方法を用いれば、薬液洗浄の最適条件決めが可能であることがわかった。さらに、膜自体についても圧力が急激に変化することがないように制御できるため、膜に対するダメージも最小限にすることができる。
(1)ろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法において、原水中に含まれる浮遊物質全量に対する有機性浮遊物質の割合を指標にして上記ろ過膜の逆洗浄条件を設定することを特徴とするろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法。
(2)ろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法において、逆洗浄水中に含まれる浮遊物質全量に対する有機性浮遊物質の割合を指標にして上記ろ過膜の逆洗浄条件を設定することを特徴とするろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法。
(3)ろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法において、上記(1)記載の指標に、原水中の濁度、逆洗浄水中の濁度および膜差圧の上昇値から選ばれる少なくとも一つを指標として組み合わせることを特徴とするろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法。
(4)ろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法において、上記(2)記載の指標に原水中の濁度、逆洗浄水中の濁度および膜差圧の上昇値から選ばれる少なくとも一つを指標として組み合わせでることを特徴とするろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法。
(5)逆洗浄条件が、薬液洗浄時に用いる薬品の種類についての条件であることを特徴とする上記(1)〜(4)から選ばれたいずれかに記載のろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法。
(6)逆洗浄条件が、薬液洗浄の頻度と用いる薬品の種類についての条件であることを特徴とする上記(1)〜(4)から選ばれたいずれかに記載のろ過膜を備える水処理装置を用いる水処理方法。
原水ポンプ
膜モジュール
処理水槽
逆洗浄水ポンプ
次亜塩素酸ナトリウム溶液タンク
次亜塩素酸ナトリウム溶液送液ポンプ
硫酸タンク
硫酸送液ポンプ
逆洗浄水タンク
制御部
Claims (6)
- ろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法において、原水中に含まれる浮遊物質全量に対する有機性浮遊物質の割合を指標にして上記ろ過膜の逆洗浄条件を設定することを特徴とするろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法。
- ろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法において、逆洗浄水中に含まれる浮遊物質全量に対する有機性浮遊物質の割合を指標にして上記ろ過膜の逆洗浄条件を設定することを特徴とするろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法。
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- ろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法において、請求項2記載の指標に、原水中の濁度、逆洗浄水中の濁度および膜差圧の上昇値から選ばれる少なくとも一つを指標として組み合わせることを特徴とするろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法。
- 逆洗浄条件が、薬液洗浄時に用いる薬品の種類についての条件であることを特徴とする請求項1〜4から選ばれたいずれかに記載のろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法。
- 逆洗浄条件が、薬液洗浄の頻度と用いる薬品の種類についての条件であることを特徴とする請求項1〜4から選ばれたいずれかに記載のろ過膜を備える水処理装置内のろ過膜の逆洗浄方法。
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