JP2007160266A - 膜ろ過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膜ろ過装置において配設する自動弁及び配管数を減少させ装置本体のコストを低下させると共に、自動弁を減少させることで電気制御回路を簡略化し故障の発生率を低下させる。
【解決手段】原水をろ過する膜モジュール１０と、膜モジュール１０でろ過された浄水を貯水する逆洗水槽２と、膜モジュール１０と逆洗水槽２を連結し浄水を逆洗水槽２に送水する通路であると共に膜モジュール１０を洗浄するため逆洗水槽２に貯水されている浄水を膜モジュール１０に逆洗ポンプ２３にて送水する通路であり逆洗ポンプ２３が配設されている浄水逆洗管２１と、を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、膜モジュールを用いて原水をろ過する膜ろ過装置に関する。更に詳しくは、原水をろ過することにより懸濁物質等のファウリング物質が付着した膜モジュールを洗浄する機能を有する膜ろ過装置に関する。

近年、水源水質の悪化対応や維持管理の省力化に加え、クリプトスポリジウム等の原虫類への対応から精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜等の分離膜を用いた膜ろ過装置で原水をろ過し浄水とすることが下記特許文献に開示されている。

膜ろ過装置は、懸濁物質やクリプトスポリジウム等のファウリング物質を含む原水を一定の孔径の分離膜でろ過し、浄水を得る装置である。しかし、処理過程において、ろ過時間の経過と共に原水中に含まれているファウリング物質が分離膜外表面に付着し、若しくは分離膜表面に形成されている微孔に侵入し、次第に分離膜のろ過流束が低下するという問題点があり、そのため、圧搾空気を一次側（原水室側）から導入し分離膜を揺動する空気洗浄、及びろ過水を二次側（ろ過水室側）から逆流させて洗浄する液体逆流洗浄を数十分から数時間毎に行い、ろ過流束の回復を図っている。

従来の空気洗浄及び液体逆流洗浄の機能を有する装置のフロー図を図３に、この装置に配設されている自動弁およびポンプの稼動状態を図４に示す。この図に示す通り、原水をろ過するろ過工程においては、原水槽１００からの原水を一次側より膜モジュール１１０に流入させるため、原水管１０１に配設されている原水弁１０２を開くと共に原水ポンプ１０３を稼動させ、ろ過された浄水を逆洗水槽１２０に貯水するために浄水管１３１に配設されている浄水弁１３２を開き、逆洗水槽１２０に浄水管１３１を通して送水する。なお、この場合に膜モジュール１１０の二次側から流出する浄水が逆洗管１２１を通って逆洗水槽１２０に流入しないように逆洗弁１２２は閉じておくと共に、膜モジュール１１０の一次側から排水溝１５０に通じる排水管１５１に配設されている排水弁１５２及び一端が圧搾空気タンク１４０に連結している空洗管１４１に配設されている空洗弁１４２も閉じておく。

空気洗浄工程においては、膜モジュール１１０の一次側に空気を流入させるため、空洗弁１４２を開き圧搾空気タンク１４０の空気を膜モジュール１１０に導入し、分離膜１１０ａを揺動すると共に一次側の液体を流動させ、ファウリング物質を含有した一次側の滞留水を排水するために排水弁１５２を開く。この場合に、一次側の滞留水が原水槽１００へ流出しないように原水弁１０２を閉じると共に、空気洗浄中に水が分離膜を透過しないように浄水弁１３２及び逆洗弁１２２も閉じる。

また、液体逆流洗浄工程においては、膜モジュール１１０の二次側より浄水を逆に流入させるので、浄水管１３１とは異なる配管である一端が逆洗水槽１２０に連結している逆洗管１２１に配設されている逆洗弁１２２を開くと共に逆洗ポンプ１２３を稼動させ、逆洗水槽１２０に貯水されている浄水を膜モジュール１１０に送水し、洗浄によりファウリング物質を含有した膜モジュール１１０内の一次側に滞留している洗浄水を排水するため排水弁１５２を開く。この場合に洗浄水が浄水管１３１を通して逆洗槽１２０に流入しないように浄水弁１３２は閉じると共に、膜モジュール１１０の一次側に滞留している洗浄水が原水槽１００もしくは圧搾空気タンク１４０に流入しないように原水弁１０２、空洗弁１４２も閉じる。

以上の通り、空気洗浄及び液体逆流洗浄の機能を有する装置では、最低でも原水弁、浄水弁、逆洗弁、排水弁、空洗弁と５個の自動弁が配設されている。自動弁は高価であり且つ自動弁制御回路が必要となるため、自動弁の数が増加するほど装置が高価となり経済性が悪化するだけでなく、回路が複雑となり電気制御回路上の故障の原因にもなる虞があった。

特開平７−２４１５６２号公報

本発明は、かかる上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、膜ろ過装置において配設する自動弁を減少させ装置本体のコストを低下させること、自動弁を減少させることで電気制御回路を簡略化し故障の発生率を低下させること、及び配管数を減少させ製造コストの低減を図ることである。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る膜ろ過装置は、原水をろ過する膜モジュールと、該膜モジュールでろ過された浄水を貯水する逆洗水槽と、前記膜モジュールと前記逆洗水槽を連結し前記膜モジュールでろ過された浄水を前記逆洗水槽に送水する通路であると共に前記膜モジュールを洗浄するため前記逆洗水槽に貯水されている浄水を前記膜モジュールに逆洗ポンプにて送水する通路である逆洗ポンプが配設されている浄水逆洗管と、を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に係る膜ろ過装置は、請求項１に記載の膜ろ過装置において、前記浄水逆洗管に正逆両方向の計測が可能な流量計を配設したことを特徴とするものである。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１に係る膜ろ過装置は、ひとつの浄水逆洗管で、膜モジュールによりろ過された浄水を逆洗水槽に送水する通路と、膜モジュールを洗浄するために逆洗水槽に貯水されている浄水を膜モジュールに送水する通路とが共用されるので、従来の装置に比較して自動弁及び配管数を減少させることが可能となり膜ろ過装置を安価に製造することができる。

更に、自動弁を減少することで自動弁を制御している電気回路を簡略化することが可能となり、電気回路に起因する故障の発生率を低下させることができる。

これに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項２に係る膜ろ過装置は、浄水逆洗管に流量計を配設する場合に正逆方向に測定が可能な流量計を配設することにより、従来の装置に比較して流量計を１個減少させることが可能となり膜ろ過装置を更に安価に製造することができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示して説明する。ただし、この発明の範囲は、特に限定的記載がないかぎりは、この実施の形態に記載されている内容に限定する趣旨のものではない。

図１に、本発明である膜ろ過装置のフロー図を、図２に、図１に配設されている自動弁およびポンプの稼動状態説明図を示す。

本発明の膜ろ過装置１は空気洗浄及び液体逆流洗浄の機能を有し、膜モジュール１０と、逆洗水槽２と、膜モジュール１０と逆洗水槽２とを連結する逆洗ポンプ２３及び浄水逆洗弁２２が配設されている浄水逆洗管２１と、更に圧搾空気タンク３と、圧搾空気タンク３と膜モジュール１０を連結する空洗管３１と、原水槽４と、原水槽４と膜モジュール１０を連結する原水管４１と、排水溝５と、膜モジュール１０から排水溝５へ洗浄排水を流す排水管５１とを備えている。

分離膜１０ａは、一端側の開口部と他端側の封止部からなり表面に多数の微孔が設けられている中空糸膜を開口部側で複数本結合して結合部とし、結合部により原水室側の一次側と、ろ過水室側の二次側とに区分けされている外圧式中空糸膜である。原水槽４に貯水されている原水は、原水ポンプ４３により膜モジュール１０の一次側１１に流入し、ろ過された浄水は原水ポンプ４３の圧力で二次側１２より流出する。

逆洗水槽２は、膜モジュール１０でろ過された浄水を一端貯水すると共に、分離膜１０ａに付着しているファウリング物質を洗浄するための浄水を供給する水槽である。

膜モジュール１０の二次側１２と逆洗水槽２とを連結している浄水逆洗管２１は、膜モジュール１０よりに浄水逆洗弁２２が配設されていると共に、逆洗水槽２よりに逆洗ポンプ２３が配設されていて、その間には流量計２４と逆洗流量調整弁２５が配設されている。流量計２４は膜モジュール１０から逆洗水槽２側へ正方向に流す場合と、逆に逆洗水槽２から膜モジュール１０側へ逆方向に流す場合と、正逆両方向の流量の計測が出来るようになっている。なお、ここで用いる流量計２４は、正方向に水を流したときに流量が測定でき、逆方向に通水可能な流量計であっても良いが、電磁流量計や超音波流量計のように、正方向と逆方向の両方向ともに流量を測定できる流量計であることが好ましい。

圧搾空気タンク３は、膜モジュール１０を空気洗浄するための空気を圧縮して保管しているタンクであって、一端が膜モジュール１０の一次側１１に連結している空洗管３１の他端が連結していて、その空洗管３１には空洗弁３２が配設されている。

原水槽４は、原水を保管する水槽であって、原水弁４２と原水ポンプ４３が配設されている原水管４１によって、膜モジュール１０の一次側１１と連結している。

排水溝５は、膜モジュール１０を洗浄したファウリング物質を含有する膜モジュール１０内の一次側１１の滞留水を排水する溝であって、排水弁５２が配設されている排水管５１により膜モジュール１０の一次側１１から洗浄排水が流れ込む。

以下作用について、説明する。まず、原水をろ過するろ過工程においては、原水槽４に貯水されている原水を膜モジュール１０の一次側１１に流入させるために原水管４１に配設されている原水弁４２を開くと共に、原水ポンプ４３を稼動させる。また、膜モジュール１０によりろ過された浄水は浄水逆洗管２１を通して逆洗水槽２に貯水するため、浄水逆洗管２１に配設されている浄水逆洗弁２２を開く。このとき逆洗水槽２に流入する浄水の流量は、浄水逆洗管２１に配設されている正逆両方向に計測できる流量計２４により計測することが可能となる。また、逆洗ポンプ２３を停止状態にすることで、浄水を膜モジュール１０側から逆洗水槽２側へ正方向に流動させることが可能となる。なお、圧搾空気タンク３及び排水溝５へ原水が流出しないように空洗弁３２及び排水弁５２は閉じる。

次いで、空気洗浄工程においては、一端が圧搾空気タンク３に連結している空洗管３１に配設されている空洗弁３２を開くことで、膜モジュール１０の一次側１１に空気を流入させ中空糸膜を揺動して洗浄する。この場合に、膜モジュール１０の一次側１１の滞留水を排水溝５に排水するため排水管５１に配設されている排水弁５２を開き、膜モジュール１０の一次側１１の滞留水が原水槽４へ流出しないように原水弁４２は閉じる。

また、液体逆流洗浄工程においては、逆洗水槽２に貯水されている浄水を膜モジュール１０の二次側１２より流入させるため浄水逆洗弁２２を開き、併せて逆洗ポンプ２３を稼動させる。このときに膜モジュール１０に流入する浄水の流量は、浄水逆洗管２１に配設されている正逆両方向に計測できる流量計２４により計測することが可能になると共に、流量の調整は浄水逆洗管２１に配設されている逆洗流量調整弁２５で調整することが可能となる。また、膜モジュール１０内の一次側１１の滞留水が圧搾空気タンク３及び原水槽４へ流出しないように空洗弁３２及び原水弁４２は閉じる。

以上の通り、膜モジュール１０から逆洗水槽２に浄水を送水する通路と分離膜１０ａに付着しているファウリング物質を洗浄するために逆洗水槽２から膜モジュール１０に送水する通路とを共用しひとつの浄水逆洗管２１とすることが可能となるので、膜ろ過装置１に配設する自動弁及び配管数を減少させることが可能となり膜ろ過装置１を安価に製造することが可能となり、これに伴い自動弁を制御する自動弁制御回路を簡略化することができるので、それに起因する故障を減少させることも可能となる。

更に、浄水逆洗管２１に正逆両方向を計測することが可能な流量計２４を配設することにより、流量計２４も共用することが可能となり膜ろ過装置１に配設する流量計を減少することが可能となる。

なお、本実施例において、浄水逆洗弁２２が配設されている場合について説明したが、浄水逆洗弁２２は削除して実施することも可能である。浄水逆洗弁２２を削除した場合、空気洗浄中に膜モジュール１０の一次側１１と二次側１２の圧力差により水が分離膜１０ａを透過することがある。二次側から一次側に水が透過すれば水の回収率が低下するがその水量が小さければ問題にはならない。また、一次側から二次側に水が透過すればファウリング物質が分離膜１０ａに付着するが液体逆流洗浄により洗浄できるので問題にはならない。特に、膜モジュール１０の一次側１１と二次側１２の圧力差が小さく、空気洗浄工程中に水が分離膜１０ａを透過しない場合には、浄水逆洗弁２２を削除することが好適である。

本発明の実施例１に係る膜ろ過装置のフロー図 図１における自動弁の開閉及びポンプの稼動状態説明図 従来例に係る膜ろ過装置のフロー図 図３における自動弁の開閉及びポンプの稼動状態説明図

符号の説明

１ 膜ろ過装置
２ 逆洗水槽
３ 圧搾空気タンク
４ 原水槽
５ 排水溝
１０ 膜モジュール
１０ａ 分離膜
１１ 一次側
１２ 二次側
２１，３１，４１，５１ 配管
２２，３２，４２，５２ 自動弁
２３，４３ ポンプ
２４ 流量計

Claims (2)

1. 原水をろ過する膜モジュールと、該膜モジュールでろ過された浄水を貯水する逆洗水槽と、前記膜モジュールと前記逆洗水槽を連結し前記膜モジュールでろ過された浄水を前記逆洗水槽に送水する通路であると共に前記膜モジュールを洗浄するため前記逆洗水槽に貯水されている浄水を前記膜モジュールに逆洗ポンプにて送水する通路であり逆洗ポンプが配設されている浄水逆洗管と、を備えることを特徴とする膜ろ過装置。
2. 請求項１に記載の膜ろ過装置おいて、
   前記浄水逆洗管に正逆両方向の計測が可能な流量計を配設したことを特徴とする膜ろ過装置。

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