JP2007190467A - 破断検出装置を有する膜ろ過装置及び膜破断検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各ろ過膜モジュールに設置が可能であり、フィルタに付着した粒子の抵抗値を測定することで微量な粒子を計測でき、膜破断を検出できる破断検出装置を有する膜ろ過装置及び膜破断検出方法する。
【解決手段】原水槽に配管１０を介して接続されたろ過膜モジュール１と、ろ過膜モジュール１に処理水管１１を介して接続されたポンプ３と、ポンプ３に接続された処理水槽と、処理水管１１もしくは処理水管１１から分岐された分岐管１２に取付けられ、通水管５内に抵抗測定用電極６と、通水管５内の抵抗測定用電極６の下流側に移動可能に設置された導電性フィルタ７と、抵抗測定用電極６と導電性フィルタ７間の抵抗値を測定する抵抗測定器１３で構成される破断検出装置２を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、膜ろ過による浄水処理設備において、膜ろ過水の水質管理，膜の更新時期の特定を目的とした、膜の損傷，破断を検出する破断検出装置を有する膜ろ過装置及び膜破断検出方法に関する。

現在の膜ろ過装置では、エアバブリング，逆洗、或いは薬品による洗浄処理などを用いて膜内部の細孔に付着した物質を除去し、ろ過モジュールに使用されている膜のメンテナンスを行っている。

このような洗浄処理を行っていても、使用経過とともに膜が劣化することは避けられなく、洗浄処理により膜は傷ついてしまう。膜が破断すると、破断の程度が軽微であっても、クリプトスポリジュームをはじめとする病原菌，溶解性有機物、或いは濁質が通過してしまうため、膜の損傷，破断は些細なものであっても、早急で正確な検出が必要となる。又、どの膜モジュールの損傷，破断かを迅速に特定できなければならない。

従来の膜破断検出方法としては、大別して直接法，間接法がある。〔特許文献１〕には直接法として、エアのリークテストによる浄水処理装置透過膜モジュール破断検知方法が開示されており、これは、中空糸条膜の外部から加圧気体を供給し、処理室に発生する気泡の有無を検知することで、中空糸膜の全長にわたる破断の有無を検出することができる。

〔特許文献２〕には、間接法として、高感度濁度計，パーティクルカウンタを用いた計測により検出する膜損傷検知装置が開示されており、これは、中空糸膜によるＵＦ膜もしくはＭＦ膜からなるろ過膜を有する膜ろ過装置に設けられた膜損傷検知装置において、膜ろ過水の流出側に濁度検出器を設置し、濁度検出器が所定値以上の値を所定時間以上計測した場合、前記膜ろ過装置のろ過膜の損傷もしくは破断の有無を判定する制御手段を備えたものである。

特開２００１−２６９５５１号公報 特開２０００−２７９７７０号公報

〔特許文献１〕に記載の直接法においては、通常運転を止めた上で検査を行うため、日常的に膜破断の検出を実施することは不可能であり、膜に破損が生じてから発見までのタイムラグが大きいという問題がある。また、〔特許文献２〕に記載の間接法においては、高感度濁度計，パーティクルカウンタ等の計測器のコスト面等を考慮すると設置する数に限界があり、各膜モジュール毎に取付けることができないため、膜破断は検出できてもどのモジュールかを特定するには至らないという問題がある。さらに、微量の濁度の変化を計測するためにはより高感度の計測器が必要であり、多くの計測器を取付けることはコスト的に困難である。

本発明の第１の目的は、各ろ過膜モジュールに設置が可能であり、フィルタに付着した粒子の抵抗値を測定することで微量な粒子を計測でき、膜破断を検出できる破断検出装置を有する膜ろ過装置及び膜破断検出方法にすることにある。

本発明の第２の目的は、微量の濁度であっても迅速でどの膜モジュールが膜破断しているかを特定できる破断検出装置を有する膜ろ過装置及び膜破断検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の膜ろ過装置は、ろ過膜モジュールに接続された処理水管もしくは処理水管から分岐された分岐管に取付けられ、通水管内に抵抗測定用電極と、該通水管内の抵抗測定用電極の下流側に移動可能に設置された導電性フィルタと、前記抵抗測定用電極と導電性フィルタ間の抵抗値を測定する抵抗測定器で構成される破断検出装置を備えたものである。

又、膜破断検出方法は、ろ過膜モジュールの通常運転時は、ろ過膜モジュールに接続された処理水管もしくは処理水管から分岐された分岐管に取付けられた破断検出装置の導電性フィルタを下流側に移動させて粒子を蓄積し、逆洗時は前記破断検出装置の導電性フィルタを抵抗測定用電極側に移動させて抵抗測定器により前記抵抗測定用電極と導電性フィルタ間の抵抗値を測定し、コンピュータで測定された抵抗値と閾値を比較してろ過膜破損の有無を判断するものである。

本発明によれば、膜ろ過装置において、膜の損傷，破断を高精度で簡易に検知できる膜ろ過装置及び膜破断検出方法を提供でき、各膜モジュールに破断検出装置を取付けることで、素早く破断，損傷した膜の特定が可能となる。

以下、本発明の一実施例を図１から図６を用いて説明する。図１は、本実施例の膜ろ過装置の構成図である。

本実施例の膜ろ過装置は、図示しない原水槽に配管１０を介して接続されたろ過膜モジュール１と、ろ過膜モジュール１に処理水管１１により接続されたポンプ３と、処理水管１１から分岐された分岐管１２に接続された破断検出装置２と、破断検出装置２に接続されたコンピュータ４で構成される。

原水槽の原水は、ポンプ３により吸引されて配管１０を通り、ろ過膜モジュール１でろ過されてろ過水となり、処理水管１１から図示しない処理水槽に貯められる。処理水管
１１を通るろ過水の一部は、分岐管１２から破断検出装置２を通った後、再び処理水管
１１に戻される。

破断検出装置２は、図２に示す内部構成となっている。通水管５内には、通水用の通路を有する抵抗測定用電極６が設けられており、抵抗測定用電極６の下流側に粒子を通さない導電性フィルタ７が通水管５内を移動可能に設けられている。導電性フィルタ７は、通水管５内に設けられたストッパ８により停止され、下流側に流されないようになっている。

本実施例の膜破断検出は、図３に示す流れ図に示すフローにより処理される。ステップ２０では、通常運転、すなわち膜ろ過運転では、ろ過膜モジュール１でろ過されたろ過水は、ポンプ３により処理水槽に送られる。このとき、ろ過水の一部は分岐管１２を介して破断検出装置２に導かれる。ろ過水は、破断検出装置２内の抵抗測定用電極６の通路を通り、導電性フィルタ７を通過して処理水管１１と合流して処理水槽へと流れる。

導電性フィルタ７は、下流側のストッパ８に押し付けられた状態であり、ろ過膜の損傷によりろ過されずに流された粒子の一部が導電性フィルタ７の表面又は内部に付着して蓄積される。

通常運転が、設定された時間継続されると、ステップ２１で、処理水を逆方向に流して逆洗が開始されると、ステップ２２で、逆洗の水流により導電性フィルタ７は抵抗測定用電極６側に移動して抵抗測定用電極６と接触する。ステップ２３で、抵抗測定器１３により抵抗測定用電極６と導電性フィルタ７間に電流を流してそのときの抵抗を測定する。測定された抵抗値は、コンピュータ４に送信され、記録される。

ろ過膜の損傷等により導電性フィルタ７に粒子が付着している場合は、抵抗測定用電極６と導電性フィルタ７間に絶縁物である蓄積粒子９が介在するため、抵抗値はろ過膜の正常時より高くなる。

図４は、横軸にろ過時間を、縦軸に抵抗値をとってろ過膜の破断の状態による抵抗値の変化を示した図である。図４に示すように、ろ過膜に破断がなくてもろ過時間の経過とともに抵抗値は少し上昇する。これは、ろ過膜モジュール１の性能低下による粒子の漏洩であり、ろ過膜の損傷ではないと判断する。ろ過膜の破断が少なく、原水の濁度が低い場合は、抵抗値は、ろ過時間の経過とともに徐々に増大し、段階的に勾配が大きくなる直線状の変化をする。ろ過膜の破断が多く、原水濁度が高い場合は、抵抗値は、ろ過時間の経過とともに急減に増大した後、段階的に勾配が小さくなる直線状の変化をする。抵抗値には、膜破断を検知するために、実験的に求められた閾値があり、この閾値を超えたか否かでろ過膜モジュール１にろ過膜破断が生じているか否かを検知できるようになっている。

ステップ２４で、コンピュータ４に記録した抵抗値から、閾値との比較によりろ過膜破断の有無の診断が行われる。又、原水の濁度を計測することにより、抵抗値のトレンドによるろ過膜の破損状態等の演算を行うことができる。測定された抵抗値が閾値以上と判断された場合は、ステップ２５で、ろ過膜破断と診断し、ステップ２６で異常信号を出力し、記帳する。この異常信号によりろ過膜モジュール１の交換が行われ、再び通常運転が実施される。

ステップ２４で、測定された抵抗値が閾値未満と判断された場合は、ステップ２７で、正常信号を出力し、その時の抵抗値を記帳してステップ２０に戻る。

このように、破断検出装置を構成しているので、各ろ過膜モジュールに設置が可能であり、フィルタに付着した粒子の抵抗値を測定することで微量な粒子を計測でき、膜破断を検出できる膜ろ過装置の膜破断検出装置を提供できる。又、原水の濁度を計測することにより、抵抗値のトレンドによるろ過膜の破損状態等の演算を行うことができる。又、膜の洗浄毎に抵抗値測定を行うため、膜の劣化状態のトレンドが得られ、膜の性能，状態の把握が可能となる。又、破断検出装置を処理水管から分岐させて取付けているので、破断検出装置の小型化ができ、メンテナンスも容易にできる。

図５は、複数設置したろ過膜モジュール毎に、破断検出装置２を取付けた例を示している。この例では、ろ過膜モジュール毎に設置された破断検出装置２を１台のコンピュータ４に接続してろ過膜モジュール１毎の抵抗値を記録してろ過膜破断の診断を行っている。

このように、ろ過膜モジュール毎に破断検出装置を設置できるので、微量の濁度であっても迅速でどの膜モジュールが膜破断しているかを特定できる膜ろ過装置の膜破断検出装置を提供できる。

図６に示す例は、図１に示す実施例の変形例で、処理水管１１から分岐させないで、処理水管１１に破断検出装置２を取付けている。このように構成することにより、ろ過膜モジュールを通過した粒子の全てが破断検出装置の導電性フィルタに蓄積できるので、より確実なチェックが可能であり、またその検出速度も向上する。

本発明の一本実施例である膜ろ過装置の構成図である。 本実施例の破断検出装置の縦断面図である。 本実施例の膜破断検出の流れ図である。 ろ過時間に対する抵抗値の変化を示した図である。 本実施例の変形例であるろ過膜装置の構成図である。 本実施例の変形例であるろ過膜装置の構成図である。

符号の説明

１…ろ過膜モジュール、２…破断検出装置、３…ポンプ、４…コンピュータ、５…通水管、６…抵抗測定用電極、７…導電性フィルタ、８…ストッパ、９…蓄積粒子、１０…配管、１１…処理水管、１２…分岐管、１３…抵抗測定器。

Claims (5)

1. 原水槽に配管を介して接続されたろ過膜モジュールと、該ろ過膜モジュールに処理水管を介して接続されたポンプと、該ポンプに接続された処理水槽と、前記処理水管もしくは処理水管から分岐された分岐管に取付けられ、通水管内にある抵抗測定用電極と、該通水管内の抵抗測定用電極の下流側に移動可能に設置された導電性フィルタと、前記抵抗測定用電極と導電性フィルタ間の抵抗値を測定する抵抗測定器で構成される破断検出装置を備えた膜ろ過装置。
2. 前記ろ過膜モジュールが前記配管に並列して複数設置されるものであって、前記ろ過膜モジュール毎に対応して前記破断検出装置が設置されている請求項１に記載の膜ろ過装置。
3. 前記抵抗測定器での抵抗値の測定は、ろ過膜モジュールの逆洗時に行われるものであって、コンピュータで測定された抵抗値と閾値との比較によりろ過膜損傷の有無を判断する請求項１又は２に記載の膜ろ過装置。
4. ろ過膜モジュールの通常運転時は、ろ過膜モジュールに接続された処理水管もしくは処理水管から分岐された分岐管に取付けられた破断検出装置の導電性フィルタを下流側に移動させて粒子を蓄積し、逆洗時は前記破断検出装置の導電性フィルタを抵抗測定用電極側に移動させて抵抗測定器により前記抵抗測定用電極と導電性フィルタ間の抵抗値を測定し、コンピュータで測定された抵抗値と閾値を比較してろ過膜破損の有無を判断する膜破断検出方法。
5. 前記コンピュータで、測定された原水の濁度と測定された測定値のトレンドからろ過膜の破損状態等の演算を行う請求項４に記載の膜破断検出方法。
   

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