JP2006231129A - 膜濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配管内へのエアの混入を防ぎ、エア混入に伴うエアロックや膜モジュールの破損等の不具合を解消することができる膜濾過装置を提供すること。
【解決手段】膜モジュール２に連なる水平なヘッダー管３，７，９，１０を排水管４に接続して成る膜濾過装置において、前記ヘッダー管３，７，９，１０の前記排水管４との接続部を立ち上げてトラップ部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を形成する。ここで、前記ヘッダー管３，７，９，１０の前記トラップ部Ｔ１〜Ｔ４の下部高さを水平部の上部高さよりも高くする。本発明によれば、ヘッダー管３，７，９，１０に設けられたバルブＶ１〜Ｖ４は常に満水状態下で開閉されることとなるため、バルブＶ１〜Ｖ４の開閉時に排水管４からエアがヘッダー管３，７，９，１０に流入することがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空糸膜等の膜モジュールによって原水を濾過処理するための膜濾過装置に関し、特に配管へのエアの混入を防ぐための配管構造に関するものである。

河川水等の原水を膜濾過処理して浄化する技術は公知であり、そのための装置も提案され、実用に供されている。

ところで、この種の膜濾過装置においては、運転と共に膜モジュールには目詰まりが生じて透過水量が経時的に低下するため、逆洗によって膜モジュールを定期的に清掃する必要があるが、この逆洗は次のようにしてなされる。

即ち、原水ポンプの駆動を停止して逆洗ポンプを駆動し、処理水を逆洗水として膜モジュールの処理水室に圧送して膜に付着した微粒子等を除去する。このとき、気泡を含む逆洗水が膜モジュールに圧送されると、気液混合流の作用によって膜が振動して破損し易いという問題が発生する。

そこで、逆洗水に含まれる気泡を除去する気泡除去手段として、垂直方向の配管を上方へ延ばし、その端部にエア抜き弁を設ける提案がなされている（特許文献１参照）。

他方、膜濾過装置には、例えば図３にその一部を示すように、不図示の膜モジュールに連なる水平なヘッダー管１０３を、垂直に立設された排水管１０４に接続して成るものがある。

特許第３３４９６４９号公報

しかしながら、図３に示すように、水平なヘッダー管１０３を垂直な排水管１０４に接続する構成を有する従来の膜濾過装置においては、ヘッダー管１０３に設けられたバルブＶを開閉すると、図４（図３のＢ部拡大詳細図）に示すように、排水管１０４からエアがヘッダー管１０３に流入して水に混入してしまう。このようにエアが水に混入すると、配管中にエアロックが発生して配管内の水の流れが阻害されたり、クロスフロー濾過時にエアが循環するために膜モジュールが常時エアスクラビング状態となって破損し易いという問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、配管内へのエアの混入を防ぎ、エア混入に伴うエアロックや膜モジュールの破損等の不具合を解消することができる膜濾過装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、膜モジュールに連なる水平なヘッダー管を排水管に接続して成る膜濾過装置において、前記ヘッダー管の前記排水管との接続部を立ち上げてトラップ部を形成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ヘッダー管の前記トラップ部の下部高さを水平部の上部高さよりも高くしたことを特徴とする。

本発明によれば、ヘッダー管の排水管との接続部に、上方に立ち上がるトラップ部を形成したため、ヘッダー管に設けられたバルブは常に満水状態下で開閉されることとなり、バルブの開閉時に排水管からエアがヘッダー管に流入して水に混入することがなく、エア混入に伴うエアロックや膜モジュールの破損等の不具合が発生することがない。この結果、膜濾過装置は、常に正常且つ安定的に運転され、膜モジュールの耐久性向上が図られる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る膜濾過装置の基本構成図、図２は図１のＡ部拡大詳細図である。

図１において、１は原水槽、２は膜モジュールであって、本実施の形態では、４つの膜モジュール２が並設されている。本実施の形態において並設される膜モジュール２の本数は２以上であれば特に限定されるものではない。尚、各膜モジュール２は、本実施の形態では、孔径φ０．３μｍ程度のポリスルホン製中空糸を１０００本束ねて構成されているが、本発明においては、通常の水処理に使用される膜モジュールの何れもが使用でき、精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜、ナノ濾過膜等の膜の種類、膜の素材或は膜モジュールの形式は特に限定されるものではない。

上記原水槽１から延びる原水ヘッダー管３は、上方へ立ち上がって前記膜モジュール２の上方を水平に延び、その端部は、垂直に立設された排水管４に接続され、その接続部の近傍にはバルブＶ１が設けられている。又、原水ヘッダー管３の前記原水槽１に近い部分には原水ポンプＰ１が設けられ、その下流には循環ポンプＰ２が設けられ、該循環ポンプＰ２の下流にはバルブＶ５が設けられている。尚、排水管４の上部は、原水ヘッダー管３との接続部よりも上方へ立ち上げられ、その端部にはエア抜き弁５が取り付けられている。

更に、原水ヘッダー管３の水平部からは４本の原水枝管６が分岐しており、各原水枝管６は、前記各膜モジュール２の上部に各々接続されている。

他方、膜モジュール２の下方には、水平に延びる循環水ヘッダー管７が配されており、該循環水ヘッダー管７の一端は、前記排水管４に接続され、その接続部の近傍にはバルブＶ４が設けられている。又、循環水ヘッダー管７の他端は、前記原水ヘッダー管３の原水ポンプＰ１と循環ポンプＰ２の間に接続され、その途中にはバルブＶ６が設けられている。そして、循環水ヘッダー管７の水平部からは４本の循環水枝管８が分岐しており、各循環水枝管８は、前記各膜モジュール２の下部に各々接続されている。

更に、上記原水ヘッダー管３と循環水ヘッダー管７の各水平部の間には、上部処理水ヘッダー管９と下部処理水ヘッダー管１０が上下に２段に亘って水平に配されており、上部処理水ヘッダー管９と下部処理水ヘッダー管１０は、その各一端が前記排水管４にそれぞれ接続され、各接続部の近傍にはバルブＶ２，Ｖ３がそれぞれ設けられている。又、これらの上部処理水ヘッダー管９と下部処理水ヘッダー管１０の各端部同士は１本の処理水ヘッダー管１１に合流して処理水槽１２に接続され、処理水ヘッダー管１１の途中にはバルブＶ７が設けられている。そして、上部処理水ヘッダー管９と下部処理水ヘッダー管１０の各水平部からは各４本の処理水枝管１３，１４がそれぞれ分岐しており、各処理水枝管１３，１４は、前記各膜モジュール２の上下側部に各々接続されている。

又、前記処理水槽１２からは逆洗管１５が導出しており、この逆洗管１５は、前記処理水ヘッダー管１１に接続され、その途中には逆洗ポンプＰ３とバルブＶ８が設けられている。

次に、本発明の要旨について説明する。

本実施の形態においては、排水管４に接続された前記原水ヘッダー管３、上部処理水ヘッダー管９、下部処理水ヘッダー管１０及び循環水ヘッダー管７の排水管４への各接続部が図示のように立ち上げられることによってトラップ部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４がそれぞれ形成されている。

即ち、例えば原水ヘッダー管３について説明すると、図２に詳細に示すように、該原水ヘッダー管３の排水管４への接続部、より詳細には、バルブＶ１と排水管４の間の部分の一部が立ち上げられることによってトラップ部Ｔ１が形成されており、このトラップ部Ｔ１においては上段水平部３ａの下部高さｈ１は、原水ヘッダー管３の接続部を除く水平部３ｂの上部高ｈ２よりもΔｈ（＝ｈ１−ｈ２）だけ高く設定されている。

従って、バルブＶ１が閉じている場合には、原水（逆洗時には逆洗水）は、図２に斜線にて示す部分に溜り、トラップ部Ｔ１においてはΔｈの高さだけ原水（逆洗時には逆洗水）が他の部位よりも高い水位を示す。この結果、閉じ状態にあるバルブＶ１は常に満水状態下に置かれることとなる。

尚、以上は特に原水ヘッダー管３の排水管４への接続部構造について述べたが、図１に示すように、他の上部処理水ヘッダー管９、下部処理水ヘッダー管１０及び循環水ヘッダー管７の排水管４への各接続部も立ち上げられることによってトラップ部Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４がそれぞれ形成されており、各バルブＶ２，Ｖ３，Ｖ４が閉じられている状態において、これらのバルブＶ２，Ｖ３，Ｖ４は常に満水状態下に置かれている。

次に、以上の構成を有する膜濾過装置の作用について説明する。

通常運転時には、バルブＶ５，Ｖ６，Ｖ７が開かれ、他のバルブＶ１〜Ｖ４及びＶ８は閉じられた状態で原水ポンプＰ１と循環ポンプＰ２が駆動される。すると、原水槽１に貯留されている河川水等の原水は、原水ポンプＰ１と循環ポンプＰ２によって原水ヘッダー管３を膜モジュール２へ向かって圧送され、各原水枝管６から各膜モジュール２へと供給され、各膜モジュール２においては、原水の一部が膜を透過して不図示の処理水室に流入し、原水に含まれる濁りや鉄錆、細菌等が除去されて処理水として浄化される。

そして、各膜モジュール２において膜を透過して浄化された処理水は、上下の各処理水枝管１３，１４から上部処理水ヘッダー管９と下部処理水ヘッダー管１０へそれぞれ流れ、１本の処理水ヘッダー管１２において合流して処理水槽１２に向かって流れて該処理水槽１２に回収される。

他方、各膜モジュール２に供給された原水の残部は、循環水として循環水枝管８から循環水ヘッダー管７へと流れて原水ヘッダー管３へと戻され、各膜モジュール２に再度供給されて膜濾過処理に供される。

ところで、装置の運転と共に各膜モジュール２には膜に目詰まりが生じて透過水量が経時的に低下するため、逆洗によって膜を定期的に清掃する必要があるが、この逆洗は次のようにしてなされる。

即ち、逆洗に際しては、原水ポンプＰ１と循環ポンプＰ２の駆動を停止するとともに、バルブＶ５，Ｖ６，Ｖ７を閉じ、バルブＶ１，Ｖ４，Ｖ８を開いて逆洗ポンプＰ３を駆動する。このとき、開かれるバルブＶ１，Ｖ４は、前述のように満水状態下にあるため、これらを開いても、排水管４からのエアがバルブＶ１，Ｖ４を通過して原水ヘッダー管３及び循環水ヘッダー管７に流入することがなく、これらの原水ヘッダー管３及び循環水ヘッダー管７内の水にエアが混入することがない。

而して、前述のように逆洗ポンプＰ３が駆動されると、処理水槽１２内に貯留された処理水が逆洗管１５を通って処理水ヘッダー管１１へと送られるが、本実施の形態では、逆洗管１５を流れる処理水（逆洗水）には次亜塩素酸ソーダ等の塩素剤が添加されて処理水が殺菌・消毒される。

処理水ヘッダー管１１へと送られた処理水は、上部処理水ヘッダー管９と下部処理水ヘッダー管１０から各処理水枝管１３，１４をそれぞれ通って各膜モジュール２の処理水室へと圧送され、膜を逆透過し、膜に付着した微粒子等を除去して膜の目詰まりを防ぐ。そして、各膜モジュール２において膜を逆透過した処理水（逆洗排水）は、不図示の原水室へと流入し、その一部は原水室から原水枝管６を通って原水ヘッダー管３へと流れ、残りは原水室から循環水枝管８を通って循環水ヘッダー管７へと流れ、これらはバルブＶ１，Ｖ４をそれぞれ通過して排水管４へと流れて外部に排出される。

以上の逆洗に際してバルブＶ１，Ｖ４を開いても、これらのバルブＶ１，Ｖ４は、前述のように満水状態下にあるため、排水管４からのエアがこれらのバルブＶ１，Ｖ４を通過して原水ヘッダー管３及び循環水ヘッダー管７に流入することがなく、これらの原水ヘッダー管３及び循環水ヘッダー管７内の水にエアが混入することがない。このため、配管中にエアロックが発生して配管内の水の流れが阻害されたり、気泡を含む逆洗水が膜モジュール２に圧送されることに伴う気液混合流の作用によって膜が振動して破損するような不具合が発生することがなく、膜濾過装置は、常に正常且つ安定的に運転され、膜モジュール２の耐久性向上が図られる。

ところで、以上は特に逆洗時の効果について説明したが、通水準備に際しても同様の効果が得られる。

即ち、通水準備に際してはバルブＶ１〜Ｖ４が開閉されるが、これらのバルブＶ１〜Ｖ４が設けられた原水ヘッダー管３、上部及び下部処理水ヘッダー管９，１０及び循環水ヘッダー管７の排水管４への接続部にはトラップ部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４がそれぞれ形成されているため、バルブＶ１〜Ｖ４を閉じると、各トラップ部Ｔ１〜Ｔ４には図２に示す高さΔｈだけ水が溜められ、従って、バルブＶ１〜Ｖ４は満水状態下で閉状態を維持する。そして、次にバルブＶ１〜Ｖ４を開くときには、これらのバルブＶ１〜Ｖ４は常に満水状態下で開かれるため、前述のように排水管４からエアーが各ヘッダー管３，７，９，１０に流入することがなく、水へのエアの混入が確実に防がれ、エア混入に伴う種々の不具合の発生が効果的に防がれる。この結果、通常運転時においても、膜濾過装置は、常に正常且つ安定的に運転され、膜モジュール２の耐久性向上が図られる。

本発明は、膜モジュールに連なる水平なヘッダー管を垂直な排水管に接続して成る膜濾過装置全般に亘って適用可能である。

本発明に係る膜濾過装置の基本構成図である。 図１のＡ部拡大詳細図である。 従来の膜濾過装置の配管の一部を示す図である。 図３のＢ部拡大詳細図である。

符号の説明

１ 原水槽
２ 膜モジュール
３ 原水ヘッダー管
４ 排水管
５ エア抜き弁
６ 原水枝管
７ 循環水ヘッダー管
８ 循環水枝管
９ 上部処理水ヘッダー管
１０ 下部処理水ヘッダー管
１１ 処理水ヘッダー管
１２ 処理水槽
１３，１４ 処理水枝管
１５ 逆洗管
Ｐ１ 原水ポンプ
Ｐ２ 循環ポンプ
Ｐ３ 逆洗ポンプ
Ｔ１〜Ｔ４ トラップ部
Ｖ１〜Ｖ８ バルブ

Claims (2)

1. 膜モジュールに連なる水平なヘッダー管を排水管に接続して成る膜濾過装置において、
   前記ヘッダー管の前記排水管との接続部を立ち上げてトラップ部を形成したことを特徴とする膜濾過装置。
2. 前記ヘッダー管の前記トラップ部の下部高さを水平部の上部高さよりも高くしたことを特徴とする請求項１記載の膜濾過装置。

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