JP2007245093A

JP2007245093A - 膜ろ過による水処理装置用ストレーナの自動洗浄方法

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Publication number: JP2007245093A
Application number: JP2006075492A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Mitsuzuka; 康史三塚
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: JP4834435B2

Abstract

【課題】従来より洗浄能力が優れた原水を用いたストレーナの自動洗浄を可能とし、もって膜ろ過による水処理装置のろ過性能の向上を図る。
【解決手段】原水ポンプ２３と膜モジュール２６との間にストレーナ２５を配設し、ストレーナの二次側水出口と膜モジュールとの間に開閉弁（ストレーナ出口弁）３１を設け、かつストレーナの洗浄排水ラインに開閉弁（洗浄排水弁）３２と絞り手段（オリフィス３３）とを設け、原水ポンプ２３の運転状態の下で膜ろ過工程の前または後に、ストレーナ出口弁３１を閉とした状態で、洗浄排水弁３２を開とし、少なくともストレーナ洗浄に必要な所定のポンプ圧力で、ストレーナ２５の一次側あるいは二次側から洗浄排水ラインに原水を通流してストレーナを洗浄する。
【選択図】図１

Description

この発明は、上水道、下水道、工業用水または廃水処理水など、原水中に含まれる汚濁物質をろ過膜により分離除去して浄化処理する、膜ろ過による水処理装置に用いられるストレーナの自動洗浄方法に関する。

被処理水中の汚濁物質を除去する方法として、ろ過用の膜モジュールを用いた水処理方法がよく知られている。この膜モジュールを用いた水処理においては、水処理運転の継続に伴い、膜の表面に汚濁物質の付着層が生じ、目詰まり、固形物による流路閉塞などのファウリングが起こり、膜モジュールのろ過性能が低下する。これらの原因による膜ろ過性能の低下は、膜モジュールを洗浄することによって回復することができる。

膜モジュールの洗浄方法には、物理洗浄と薬品洗浄がある。物理洗浄には、膜ろ過水を逆流させる逆圧水洗浄（逆洗）、膜の一次側での水流によるフラッシング、水に空気を混合して形成した銃弾状流（スラグ流）による膜の一次側でのエアーフラッシング、空気により膜を振動させるエアースクラビングなどがあり、物理的な作用によって付着物質を取り除いている。一方、薬品洗浄は物理洗浄では除去しきれない物質を薬品によって分解または溶解させて除去する洗浄方法で、膜のろ過能力をほぼ初期状態まで回復することができる。しかしながら、薬品洗浄はコストがかかることおよびその排水処理の観点から、できるだけ回数を少なくすることが望まれる。また、前記物理洗浄と化学的処理を組み合わせた方法として、近年、オゾン含有水またはオゾンガスを使用した洗浄方法も提案されている。

図４は、逆洗水を用いて膜モジュール（又は膜ろ過ユニット）の洗浄を行う従来の膜ろ過システムの一例のシステム系統図を示す。図４に示すシステムは膜モジュール４本からなる。原水タンク（又は原水槽）２に流入した原水１は、原水ポンプ３により原水供給弁５を通り、各膜モジュール６へと供給されて、ろ過処理される。なお、本例におけるろ過処理運転方式は、全量ろ過方式（デッドエンドろ過方式）を示し、ここで、運転ポンプ３の供給水量がろ過水量より多量な場合は、インバータでポンプ羽根車の回転数を落とし、流量を減らす。また、通常、前記原水槽には、図示しない取水ポンプから取水送水ラインを介して原水が送水されて貯液され、前記取水送水ライン上にはストレーナを配設して、このストレーナにより原水中の夾雑物を予め除去するようにしている。

ろ過された処理水１０は、ろ過水出口弁７を介して、通常は、図示しないろ過水の配水池へ送水される。処理水の一部は逆洗水として使用されるため、自動開閉弁９を介して逆洗水貯留槽１１へ送水される。この自動開閉弁９により、逆洗水貯留槽１１内の水位が、逆洗可能な水位となるように制御される。

ろ過工程後の逆洗工程において、逆洗水は、逆洗ポンプ１３により逆洗水供給弁１４を通り、膜モジュール６の二次側より一次側へと流されて排水ドレン弁１５より排水される。なお、前記逆洗工程以外の追加洗浄工程を、逆洗工程の所定回数後ごとに行なう場合もある。また、洗浄方法としては、逆洗工程を行わない場合もある。

上記システムにおいて、使用されるろ過膜は、濁質成分および細菌類を除去することのできる膜であり、通常、精密ろ過膜（ＭＦ膜）または限外ろ過膜（ＵＦ膜）が用いられる。水道で使用される精密ろ過膜としては、公称孔径が０．０１μｍより大きく１μｍ以下のものが用いられ、限外ろ過膜としては、公称孔径が０．０１μｍ以下で分画分子量１０００ダルトン程度のものが用いられる。

また、膜モジュールの形式は、中空糸状、スパイラル状、チューブラ状、平膜状等が用いられる。さらに、膜モジュールのろ過方式には、前記全量ろ過方式（デッドエンドろ過方式）とクロスフローろ過方式とが知られており、また、ろ過膜への通水方式には、外圧型と内圧型とが知られている。さらに、膜モジュールの構造には、原水を膜の一次側に注入する場合に、膜モジュール軸方向の集水部（エンドキャップ）を介して注入し、膜の二次側にろ過水を膜モジュール軸方向の両側または片側に送出するもの等、種々の方式があり、ニーズに応じて適宜選定される。

なお、膜の洗浄方法やろ過方式等については、下記の非特許文献１に記載されている。
厚生省生活衛生局水道環境部水道整備課監修，「水道における膜ろ過法Q＆A」，社団法人水道浄水プロセス協会平成７年２月２８日発行，ｐ．１１４−１１５およびｐ．１４２−１４３

上記のように、従来の膜ろ過による水処理装置においては、取水送水ライン上にストレーナを配設して、このストレーナにより原水中の夾雑物を予め除去するようにしているが、このストレーナ自体も適当な間隔で洗浄してストレーナの機能が維持できるようにする必要がある。ところが、このストレーナの洗浄方法に関して以下のような問題があった。

従来、取水ポンプでストレーナ洗浄を行っているので、ストレーナ洗浄に必要十分な圧力や流量が得られず、洗浄力が貧弱であり、早期にストレーナが機能低下する問題があった。また、この貧弱な洗浄力を補うために、ストレーナの内部メッシュ面をスチールワイヤーブラシ、スクレーパ等で掻き落す装置が付いているものがあるが、長期の使用ではワイヤーブラシやメッシュが折損して膜エレメントに侵入し、膜エレメントの損傷要因になる問題がある。

この発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、この発明の課題は、従来より洗浄能力が優れた原水を用いたストレーナの自動洗浄を可能とし、もって膜ろ過による水処理装置のろ過性能の向上を図ることにある。

前述の課題を解決するため、この発明は、原水を原水槽から原水ポンプによりろ過膜を有する膜モジュールに通流して、前記ろ過膜により浄化処理（膜ろ過）してろ過水を得る水処理装置であって、前記浄化処理の前段に夾雑物除去用のストレーナを備えた水処理装置におけるストレーナの自動洗浄方法において、前記原水ポンプと膜モジュールとの間にストレーナを配設し、前記ストレーナの二次側水出口と膜モジュールとの間に開閉弁（ストレーナ出口弁）を設け、かつ前記ストレーナの洗浄排水ラインに開閉弁（洗浄排水弁）と絞り手段とを設け、前記原水ポンプの運転状態の下で膜ろ過工程の前または後に、ストレーナ出口弁を閉とした状態で、前記洗浄排水弁を開とし、少なくともストレーナ洗浄に必要な所定のポンプ圧力で、ストレーナの一次側から原水を通流して洗浄排水ラインから洗浄排水を送出してストレーナをフラッシング洗浄することを特徴とする（請求項１）。

また、原水を原水槽から原水ポンプによりろ過膜を有する膜モジュールに通流して、前記ろ過膜により浄化処理（膜ろ過）してろ過水を得る水処理装置であって、前記浄化処理の前段に夾雑物除去用のストレーナを備えた水処理装置におけるストレーナの自動洗浄方法において、前記原水ポンプと膜モジュールとの間にストレーナを配設し、前記ストレーナの二次側水出口と膜モジュールとの間に開閉弁（ストレーナ出口弁）を設け、かつ前記ストレーナの洗浄排水ラインに開閉弁（洗浄排水弁）と絞り手段とを設け、前記原水ポンプの運転状態の下で膜ろ過工程の前または後に、ストレーナ出口弁を閉とした状態で、前記洗浄排水弁を開とし、少なくともストレーナ洗浄に必要な所定のポンプ圧力で、ストレーナの二次側から原水を通流して洗浄排水ラインから洗浄排水を送出してストレーナを逆流洗浄することを特徴とする（請求項２）。

さらに、前記請求項１または２に記載の膜ろ過による水処理装置用ストレーナの自動洗浄方法において、ストレーナ洗浄の際の原水流量制御は、原水ポンプのインバータによるＰＩＤ制御またはＰＩ制御によることを特徴とする（請求項３）。

さらに、前述の課題は、下記請求項４の発明によっても達成できる。即ち、原水を原水槽から原水ポンプによりろ過膜を有する膜モジュールに通流して、前記ろ過膜により浄化処理（膜ろ過）してろ過水を得る水処理装置であって、前記浄化処理の前段に夾雑物除去用のストレーナを備えた水処理装置におけるストレーナの自動洗浄方法において、取水ポンプから前記原水槽へ原水を送水する取水送水ライン上にストレーナを配設し、前記ストレーナの二次側水出口と前記原水槽との間に開閉弁（ストレーナ出口弁）を設け、かつ前記ストレーナの洗浄排水ラインに開閉弁（洗浄排水弁）と絞り手段とを設け、さらに前記原水槽と前記取水送水ライン上のストレーナと取水ポンプとの間の点とを接続し、ストレーナ洗浄専用ポンプを有する原水還流ラインを設け、前記取水ポンプを停止し、ストレーナ出口弁を閉とした状態で前記洗浄排水弁を開とし、前記ストレーナ洗浄専用ポンプを運転して、前記原水槽内の水を前記原水還流ラインを介してストレーナの一次側あるいは二次側から前記洗浄排水ラインに通流してストレーナを洗浄することを特徴とする（請求項４）。

また、前記請求項１ないし４のいずれか１項に記載の膜ろ過による水処理装置用ストレーナの自動洗浄方法において、前記前記絞り手段はオリフィスとする（請求項５）。

この発明によれば、原水ポンプ又はストレーナ洗浄専用ポンプとストレーナの洗浄排水ラインに設けた絞り手段とによって、ストレーナの洗浄に必要な圧力と流量が確保され、従来より洗浄能力が優れた原水を用いたストレーナの自動洗浄が可能となる。これにより、膜ろ過による水処理装置のろ過性能の向上を図ることができる。

本発明の実施形態について、図１ないし図３に基づき以下に述べる。図１は本発明の原水ポンプを用いた実施形態の要部を示す模式的系統図、図２は本発明のストレーナ洗浄専用ポンプを用いた実施形態の要部を示す模式的系統図、図３は図１の実施形態において、膜ろ過工程の後にストレーナ洗浄を行う制御手順を示す図（ａ図）、および膜ろ過工程の前にストレーナ洗浄を行う制御手順を示す図（ｂ図）である。なお、本発明はこの実施形態によって限定されるものではない。図１ないし図３において、同一機能部材には、同一符号を付して示す。

まず、図１の実施形態について述べる。図１において、２３は原水ポンプ、２４はインバータ、２５はストレーナ、２５ａはストレーナにおける一次側と二次側の仕切り、２６は膜モジュール、３１は開閉弁（ストレーナ出口弁）、３２は開閉弁（洗浄排水弁）、３３は絞り手段としてのオリフィスである。なお、図１において図示を省略している原水槽は、原水ポンプ２３の前段にある。

図１の実施形態によるストレーナ洗浄を行う制御手順は図３に示すとおりであり、膜ろ過工程の後にストレーナ洗浄を行う制御手順は図３（ａ）に、膜ろ過工程の前にストレーナ洗浄を行う制御手順は図３（ｂ）に示す。即ち、原水ポンプ２３の運転状態の下で膜ろ過工程の前または後に、ストレーナ出口弁３１を閉とした状態で、洗浄排水弁３２を開とし、少なくともストレーナ洗浄に必要な所定のポンプ圧力で、ストレーナ２５の一次側から洗浄排水ラインに原水を通流してストレーナをフラッシング洗浄する。なお、図１において、ストレーナ２５の二次側から洗浄排水ラインに原水を通流してストレーナを逆流洗浄することもできる。

図３の詳細について、前記フラッシング洗浄の場合についてさらに以下に述べる。図３（ａ）の上段の図は、通常ろ過運転の状態を示し、原水ポンプ２３はインバータ制御により、定流量ろ過に対する周波数で運転される。通常は、流量フィードバックによるＰＩＤ制御もしくはＰＩ制御により運転される。この状態では、開閉弁（洗浄排水弁）３２は閉鎖状態にある。

図３（ａ）の下段の図は、ストレーナ洗浄運転の状態を示し、開閉弁（ストレーナ出口弁）３１を閉じた後、洗浄排水弁３２を開とする。この場合、原水ポンプ２３は停止せずに、ストレーナ洗浄用の周波数に変更する。この場合、ストレーナ洗浄用の流量制御は、ＰＩＤによる定流量制御とするか、ＰＩ制御もしくは固定操作量（ＭＶ固定値）とする。所定の設定時間、上記のストレーナ洗浄を継続した後、原水ポンプ２３を停止し、かつ洗浄排水弁３２を閉とする。上記停止および閉鎖は同時処理することが好ましく、これによりエア混入の防止を図ることができる。上記停止および閉鎖を確認後、次工程、例えば逆洗工程に移行する。

次に、図３（ｂ）の膜ろ過工程の前にストレーナ洗浄を行う制御手順について述べる。図３（ｂ）の上段の図はストレーナ洗浄運転の状態を示し、原水ポンプ２３を起動、洗浄排水弁３２を開とする。原水ポンプ２３はストレーナ洗浄用の周波数とする（この場合も、流量はＰＩＤによる定流量制御か、ＰＩ制御もしくはＭＶ固定値とする）。所定の設定時間、上記のストレーナ洗浄を継続した後、図３（ｂ）の下段の通常ろ過運転に移行する。

図３（ｂ）の下段の通常ろ過運転においては、原水ポンプ２３は停止せずに、ろ過流量（ＰＩＤ制御）用の周波数に変更する。また、ストレーナ出口弁３１を開とした後、洗浄排水弁３２を閉とし、そのまま通常ろ過運転に入る。

上記図１および図３に示した実施形態において、原水ポンプ２３は膜ろ過とストレーナ洗浄の両方の流量・圧力仕様に合うものを選定することが好ましい。ストレーナ排水口の口径やオリフィスを適正に設計することにより、必要な洗浄圧を得ることができる。必要なストレーナ洗浄圧は、通常、０．２〜０．３MPa程度であるが、膜ろ過圧は、２０〜８０kPa程度である。なお、絞り手段としてオリフィスを使用せずに、絞り調整用の弁を使用することもできる。

上記実施形態によれば、原水を用いてストレーナを洗浄することで、膜ろ過システムとして、回収率が向上する効果がある。また、原水ポンプをストレーナ洗浄と共有できる効果もある。さらに、ストレーナ洗浄を膜ろ過運転と連続して行なうので、ポンプ起動・停止頻度が少なくでき、ポンプ寿命を伸ばすことができる効果もある。

次に、図２について述べる。図２は、ストレーナ洗浄専用ポンプを用いた実施形態であり、２２は原水槽、２５はストレーナ、３０は取水送水ライン、３２は開閉弁（洗浄排水弁）、３３はオリフィス、３４は開閉弁（ストレーナ出口弁）、３６，３７は逆止弁、４０は取水ポンプ、４１はストレーナ洗浄専用ポンプ、５０は原水還流ラインである。なお、ストレーナの機種によっては、５０で示す原水還流ラインに代えて、５０ａで示す原水還流ラインとする。

上記図２に示す実施形態によれば、取水ポンプ４０を停止し、ストレーナ出口弁３４を閉とした状態で洗浄排水弁３２を開とし、ストレーナ洗浄専用ポンプ４１を運転して、原水槽３２内の水を原水還流ライン５０（又は５０ａ）を介してストレーナ２５の一次側あるいは二次側からに洗浄排水ラインに通流してストレーナ２５を洗浄することができる。上記ストレーナ洗浄専用ポンプ４１は、ストレーナ２５の必要な洗浄圧および流量に基づいて選定する。

図２の実施形態によっても、原水を用いてストレーナを洗浄することで、膜ろ過システムとして、回収率が向上する効果がある。

本発明の原水ポンプを用いた実施形態の要部を示す模式的系統図。本発明のストレーナ洗浄専用ポンプを用いた実施形態の要部を示す模式的系統図。図１の実施形態において、膜ろ過工程の後にストレーナ洗浄を行う制御手順を示す図（ａ図）、及び膜ろ過工程の前にストレーナ洗浄を行う制御手順を示す図（ｂ図）。逆洗水を用いて膜モジュールの洗浄を行う従来の膜ろ過システムの一例のシステム系統図。

符号の説明

２２：原水槽、２３：原水ポンプ、２４：インバータ、２５：ストレーナ、２５ａ：仕切り、２６：膜モジュール、３０：取水送水ライン、３１，３４：開閉弁（ストレーナ出口弁）、３２：開閉弁（洗浄排水弁）、３３：オリフィス、３６，３７：逆止弁、４０：取水ポンプ、４１：ストレーナ洗浄専用ポンプ、５０，５０ａ：原水還流ライン。

Claims

原水を原水槽から原水ポンプによりろ過膜を有する膜モジュールに通流して、前記ろ過膜により浄化処理（膜ろ過）してろ過水を得る水処理装置であって、前記浄化処理の前段に夾雑物除去用のストレーナを備えた水処理装置におけるストレーナの自動洗浄方法において、
前記原水ポンプと膜モジュールとの間にストレーナを配設し、前記ストレーナの二次側水出口と膜モジュールとの間に開閉弁（ストレーナ出口弁）を設け、かつ前記ストレーナの洗浄排水ラインに開閉弁（洗浄排水弁）と絞り手段とを設け、
前記原水ポンプの運転状態の下で膜ろ過工程の前または後に、ストレーナ出口弁を閉とした状態で、前記洗浄排水弁を開とし、少なくともストレーナ洗浄に必要な所定のポンプ圧力で、ストレーナの一次側から原水を通流して洗浄排水ラインから洗浄排水を送出してストレーナをフラッシング洗浄することを特徴とする膜ろ過による水処理装置用ストレーナの自動洗浄方法。
原水を原水槽から原水ポンプによりろ過膜を有する膜モジュールに通流して、前記ろ過膜により浄化処理（膜ろ過）してろ過水を得る水処理装置であって、前記浄化処理の前段に夾雑物除去用のストレーナを備えた水処理装置におけるストレーナの自動洗浄方法において、
前記原水ポンプと膜モジュールとの間にストレーナを配設し、前記ストレーナの二次側水出口と膜モジュールとの間に開閉弁（ストレーナ出口弁）を設け、かつ前記ストレーナの洗浄排水ラインに開閉弁（洗浄排水弁）と絞り手段とを設け、
前記原水ポンプの運転状態の下で膜ろ過工程の前または後に、ストレーナ出口弁を閉とした状態で、前記洗浄排水弁を開とし、少なくともストレーナ洗浄に必要な所定のポンプ圧力で、ストレーナの二次側から原水を通流して洗浄排水ラインから洗浄排水を送出してストレーナを逆流洗浄することを特徴とする膜ろ過による水処理装置用ストレーナの自動洗浄方法。
請求項１または２に記載の自動洗浄方法において、ストレーナ洗浄の際の原水流量制御は、原水ポンプのインバータによるＰＩＤ制御またはＰＩ制御によることを特徴とする膜ろ過による水処理装置用ストレーナの自動洗浄方法。
原水を原水槽から原水ポンプによりろ過膜を有する膜モジュールに通流して、前記ろ過膜により浄化処理（膜ろ過）してろ過水を得る水処理装置であって、前記浄化処理の前段に夾雑物除去用のストレーナを備えた水処理装置におけるストレーナの自動洗浄方法において、
取水ポンプから前記原水槽へ原水を送水する取水送水ライン上にストレーナを配設し、前記ストレーナの二次側水出口と前記原水槽との間に開閉弁（ストレーナ出口弁）を設け、かつ前記ストレーナの洗浄排水ラインに開閉弁（洗浄排水弁）と絞り手段とを設け、さらに前記原水槽と前記取水送水ライン上のストレーナと取水ポンプとの間の点とを接続し、ストレーナ洗浄専用ポンプを有する原水還流ラインを設け、
前記取水ポンプを停止し、ストレーナ出口弁を閉とした状態で前記洗浄排水弁を開とし、前記ストレーナ洗浄専用ポンプを運転して、前記原水槽内の水を前記原水還流ラインを介してストレーナの一次側あるいは二次側から前記洗浄排水ラインに通流してストレーナを洗浄することを特徴とする膜ろ過による水処理装置用ストレーナの自動洗浄方法。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の自動洗浄方法において、前記絞り手段はオリフィスとすることを特徴とする膜ろ過による水処理装置用ストレーナの自動洗浄方法。