JP2010149068A

JP2010149068A - 浸漬型膜分離装置の洗浄方法および洗浄装置

Info

Publication number: JP2010149068A
Application number: JP2008331657A
Authority: JP
Inventors: Tadao Shinkai; 忠雄新開; Tomokazu Kitano; 智一北野; Kazuo Nanri; 一生南里; Yasunobu Okajima; 康信岡島
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】膜面の付着物を確実に除去することができる浸漬型膜分離装置の洗浄方法および洗浄装置を提供する。
【解決手段】膜エレメント５内部に作用流体を供給して濾板１０の表面を覆って配置した濾過膜１１を撓ませ、散気流路を介して対向する膜エレメント５の濾過膜１１どうしを当接させて散気流路の遮断状態を形成し、遮断状態下で散気装置７から散気する気体をケーシング４内に所定量溜めて気溜りを形成し、その後に膜エレメント５内部の作用流体の吸引排出あるいは大気開放によって散気流路の開通状態を形成し、開通状態下で気溜りの気体を隣合う膜エレメント５の濾過膜の相互間を通して上方へ放出する。
【選択図】図１

Description

本発明は浸漬型膜分離装置の洗浄方法および洗浄装置に関し、濾過膜の膜面を洗浄する技術に係るものである。

従来、浸漬型膜分離装置には、例えば図５および図６に示すようなものがある。浸漬型膜分離装置１は反応槽２の内部に配置し、被処理液３に浸漬している。浸漬型膜分離装置１は、ケーシング４の上部内に複数の膜エレメント５を配置して膜モジュール６を形成しており、ケーシング４の下部内で膜モジュール６の下方に散気装置７を配置し、散気装置７にブロア７ａが接続している。ケーシング４は上端および下端が全面的に開放口８、９をなしている。

膜エレメント５の構成には種々のものがあり、例えば樹脂製の板状あるいはシート状をなす濾板１０の表裏の面のそれぞれに濾過膜１１を装着したものや、濾板１０を袋状の濾過膜１１の内部に挿入したもの等があり、濾板１０の表面と濾過膜１１の間または濾板１０の内部が透過液流路１２をなす。複数の膜エレメント５は上下方向に、かつその相互間に所定の間隙をあけて平行に配置しており、膜エレメント５の相互間に流路を形成している。透過液流路１２はチューブ１３を介して集水管１４に連通し、集水管１４は濾過ポンプ１５に接続している。

この構成により、浸漬型膜分離装置１の運転時には、ブロア７ａの稼動により散気装置７から空気を散気し、濾過ポンプ１５の稼動により膜エレメント５に膜間差圧を与える。散気装置７から噴出する空気はそのエアリフト作用により被処理液３中に固気液混相の上昇流を生起させる。この固気液混相の上昇流は膜エレメント５の相互間の流路を濾過膜の膜面に沿っていわゆるクロスフローで流れ、ケーシング４の開放口８から周囲の槽内領域に流れ出る。被処理液３が膜エレメント５の相互間の流路を流れる間に、膜エレメント５は膜間差圧を駆動圧力として被処理液３を濾過し、固気液混相の上昇流が濾過膜１１の膜面に掃流として作用し、膜面を洗浄する。

この膜面の洗浄方法には、例えば特許文献１に記載するものがある。この発明では、水注入ポンプによって円板型膜エレメントに水を注入することにより、円板型膜エレメントの各膜面を膨張させて各円板型膜エレメントの膜面とバッフルとの間の間隙を狭くして円板型膜エレメントと被処理水との相対回転及びばっ気による剪断力を大きくしている。

また、特許文献２は、管状濾過膜モジュールの上方に蓋体を開閉可能に設け、濾過休止工程で蓋体を閉じることによって管状濾過膜モジュールに供給する空気泡を閉じ込め、濾別成分除去工程で蓋体を開けることによって閉じ込めた空気泡を一気に流出させ、空気泡が管状濾過膜モジュールを一気に通過することにより入口に堆積した夾雑物を除去するとともに、管状濾過膜の内面に付着したケーク層も除去するものである。

また、特許文献３は、ポンプによる吸込み時には袋状膜モジュールを透過した膜透過水をポンプ内に引き入れ、ポンプによる吐出し時にはポンプ内の膜透過水のうちで一部の定められた量を処理水として取り出して残りを袋状膜モジュールに戻すものであり、袋状膜モジュールの袋状濾過膜体はその容積がポンプの吸込み・吐出しに同期して変化し、収縮・膨張を繰り返す。

この袋状濾過膜体の収縮・膨張に伴なって、袋状濾過膜体の膜面には付着汚泥層を振り払って除けようと慣性力が作用し、相対向する袋状膜モジュール間を流れる被処理水の流れによる剪断力が作用し、この袋状濾過膜体の収縮・膨張に伴なう慣性力と流れによる剪断力とにより、散気装置から散気する空気の作用によることなく、袋状濾過膜体の膜面に付着する汚泥層を連続的に濾過膜体全体にわたって除去する。
特許第３３８５８１４号特開２００３−４７８３０号特許第４０３８３６７号

ところで、図５に示すように、散気装置７から散気する空気が膜モジュール６の全体へ均一に行き渡らない場合がある。これは、散気に伴って生起する上昇流の偏り等を要因として起こり、上昇流の偏りは散気装置７の散気孔の閉塞、膜エレメント間隔の不均等、ケーシング４の形状、浸漬型膜分離装置１の配置形態、反応槽２の形状、構成要件の相互の位置関係、水深等に起因する。

そして、固気液混相の上昇流による掃流の作用が一部の膜エレメント５の膜面において不十分となり、膜面の清浄化を十分に行えないために、濾過膜１１が目詰まりして濾過膜上に固形分が堆積する。通常の散気に生じる固気液混相の上昇流によっては閉塞を解除することはできず、メンテナンスを必要とする。また、散気装置７から散気する空気が膜モジュール６の全体へ均一に行き渡ることを保障するためには、散気装置７から散気する空気量を増加させる必要があり、ブロア７ａの能力の増加が求められることになり、膜面清浄化のために散気量を一時的に増加させるための必要能力を考慮すると、ブロア７ａの能力のさらなる増加が必要となる。

本発明は上記した課題を解決するものであり、膜面の付着物を確実に除去することができる浸漬型膜分離装置の洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の浸漬型膜分離装置の洗浄方法は、板状又はシート状の膜支持材にその表面を覆って濾過膜を配置してなる複数の膜エレメントを、隣接する膜エレメントの濾過膜どうしを対向させて相互間に上下方向の散気流路を形成して配置し、複数の膜エレメントの側方周囲を取り囲む壁体を有し、膜エレメントの下方に散気装置を配置した浸漬型膜分離装置において、膜エレメント内部に作用流体を供給して濾過膜を撓ませ、散気流路を介して対向する膜エレメントの濾過膜どうしを当接させて散気流路の遮断状態を形成し、遮断状態下で散気装置から散気する気体を前記壁体に囲まれた内部に所定量溜めて気溜りを形成し、その後に膜エレメント内部の作用流体の吸引排出あるいは大気開放によって散気流路の遮断状態を解除して気溜りの気体を上方へ放出することを特徴とする。

また、本発明の浸漬型膜分離装置の洗浄方法において、膜エレメント内部に供給する作用流体が、濾過膜を透過した透過水、薬液、気体の少なくとも何れかであることを特徴とする。

本発明の浸漬型膜分離装置の洗浄装置は、板状又はシート状の膜支持材にその表面を覆って濾過膜を配置してなる複数の膜エレメントを、隣接する膜エレメントの濾過膜どうしを対向させて相互間に上下方向の散気流路を形成して配置し、複数の膜エレメントの側方周囲を取り囲む壁体を有し、膜エレメントの下方に散気装置を配置した浸漬型膜分離装置において、膜エレメント内部に作用流体を供給することで濾過膜を撓ませ、複数の膜エレメントの相互に対向する濾過膜どうしが当接して散気流路の遮断状態を形成する作用流体供給手段と、膜エレメント内部の作用流体を排出する作用流体排出手段とを備えることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、膜エレメント内部に作用流体を供給することで濾過膜どうしが密着して散気流路を遮断する遮断状態を形成する。この遮断状態下では、たとえ散気装置から噴出する気体が不均一に散気される場合にあっても、各膜エレメントの下方には均一な層厚をなして所定量の気溜りが形成される。

このため、散気流路の遮断状態を解除して膜エレメントの濾過膜の相互間を通して上方へ気体を放出すると、その気体量は、複数の膜エレメントの相互間に形成する各流路において均一となる。さらに、定常時の散気よりも多量の気体が大きな気泡として一度に膜エレメントの濾過膜の相互間を通過することで膜面清浄化が促進される。また、気泡の通過に伴って槽内の被処理液が散気流路内に一度に流入することでも膜面清浄化が促進される。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。先に図５および図６において説明した構成要素には同符号を付してその説明を省略する。
図１において、作用流体供給手段は、作用流体２１として膜エレメント５の濾過膜１１を透過した透過水を貯溜する作用流体貯溜槽２２を有する。作用流体２１は、透過水に限るものではなく、他の薬液や気体であっても良く、それらの少なくとも何れかである。

作用流体供給手段は、一端が作用流体貯溜槽２２に連通して他端が集水管１４に連通する作用流体供給管２３を有し、作用流体供給管２３の途中には作用流体貯溜槽２２の側から順次に注入ポンプ２４、圧力調整弁２５、圧力計２６、作用流体用開閉弁２７を介装している。作用流体が液体の場合は水頭差による注入でもよい。作用流体が気体の場合は、コンプレッサー等で圧縮した気体を注入してもよい。

集水管１４には濾過ポンプ１５の上流側に透過水用開閉弁２８を介装しており、濾過ポンプ１５より下流側の送水管２９が分岐して作用流体貯溜槽２２に連通している。本実施の形態において流路開通手段は濾過ポンプ１５を兼用するが、濾過ポンプ１５は別途の吸引ポンプを用いてもよく、水頭差を利用した排出管であってもよい。また、作用流体が気体である場合には、集水管１４の途中に大気開放管（図示省略）および大気開放弁（図示省略）を設けることも可能である。

以下、上記した構成における作用を説明する。
濾過運転
図１は浸漬型膜分離装置の濾過運転状態を示している。濾過運転は、作用流体用開閉弁２７を閉栓し、注入ポンプ２４を停止し、透過水用開閉弁２８を開栓し、ブロア７ａおよび濾過ポンプ１５を稼動させて行う。この濾過運転では透過水の一部を作用流体として作用流体貯溜槽２２に貯溜する。濾過運転は、先に図５において説明したものと同様であり、他の作用はここでは説明を省略する。

ところで、先にも述べたように、散気装置７から散気する空気が膜モジュール６の全体へ均一に行き渡らない場合や、濾過膜面に汚泥等の固形分が堆積する場合があり、図１は散気が偏った状態を示している。このように、散気が偏り、固気液混相の上昇流による掃流の作用が一部の膜エレメント５の膜面において不十分となり、膜面の清浄化を十分に行えないと、濾過膜１１が目詰まりすることがあり、濾過膜面に堆積した固形分は固気液混相の上昇流によっては除去することはできず、メンテナンスを必要とする。このため本実施の形態では以下の運転を行う。
散気流路遮断
図２に示すように、ブロア７ａおよび濾過ポンプ１５を停止させ、透過水用開閉弁２８を閉栓する。その後に、作用流体用開閉弁２７を開栓し、注入ポンプ２４を稼動させる。作用流体貯溜槽２２に貯溜した透過水を作用流体２１として注入ポンプ２４で供給し、作用流体供給管２３を通して膜エレメント５の内部に注入する。このとき、作用流体２１は圧力調整弁２５で圧力を調整しながら注入し、注入圧力が圧力調整弁２５の設定圧力、例えば２０ｋＰａとなった後も注入ポンプ２４の運転を継続する。

このように、膜エレメント５の内部に作用流体を供給して加圧することで、濾板１０の表面を覆って配置した濾過膜１１を外側へ撓ませ、散気流路を介して対向する膜エレメント２の濾過膜１１どうしを当接させ、濾過膜どうしが密着して散気流路を遮断する遮断状態を形成する。この遮断状態は散気流路を完全に遮断する必要がなく、散気装置７から散気する気体量に対して散気流路を通過する気体量が少なくなればよく、相対向する膜エレメント２の間において散気流路の一部に開放部が残存してもよい。
気溜り形成
図３に示すように、圧力計２６が設定圧力値となった時点で、ブロア７ａを稼動させる。遮断状態下で濾過膜１１どうしが当接することにより散気装置７から散気する気体が散気流路を通過することを抑制し、ケーシング４の内部で膜エレメント５の下方領域に滞留して所定量の気溜りを形成する。

この遮断状態下では、たとえ散気装置７から噴出する空気が不均一に散気される場合にあっても、各膜エレメント５の下方には均一な層厚をなして所定空気量の気溜りが形成される。

気溜りを形成する領域はケーシング４の内部であって複数の膜エレメント５の濾過膜１１どうしが当接する位置よりも下方領域であり、気溜りの空気層が所定の層厚となるまで散気装置７を稼動させる。気溜りの空気量は、膜面清浄化を実現するために必要な量であり、散気装置７が通常において単位時間当たりに散気する空気量以上の多量の空気を一度に放出するのに必要な空気量であり、散気装置７のブロア７ａの運転時間をタイマー制御するなどして任意に設定する。
散気流路開通・膜面洗浄
図４に示すように、所定空気量の気溜りを形成した後に、ブロア７ａを停止して散気装置７の散気運転を停止する。その後に、透過水用開閉弁２８を開栓し、作用流体用開閉弁２７を閉栓し、注入ポンプ２４を停止し、濾過ポンプ１５を稼動させ、膜エレメント５の内部の作用流体２１を吸引排出して膜エレメント５の内圧を除圧し、散気流路の遮断状態を解除して開通状態となす。あるいは、先に述べたように、大気開放弁を設ける場合には膜エレメント５の内部を大気開放することによって散気流路の開通状態を形成する。

この散気流路の開通状態下では、膜モジュール６の全域に対応する膜エレメント５の下方領域に所定層厚で滞留していた気溜りの空気が一気に隣合う膜エレメント５の濾過膜１１の相互間を通過して上方へ浮上し、放出される。

このため、散気流路をなす濾過膜１１の相互間を通して上方へ放出する空気の散気量は、膜モジュール６の複数の膜エレメント５の相互間に形成する各散気流路において均一となる。さらに、定常時の散気よりも多量の空気が大きな気泡として一度に膜エレメント５の濾過膜１１の相互間を通過することで膜面清浄化が促進される。

従来においては、散気装置７から散気する空気が膜モジュール６の全体へ均一に行き渡ることを保障するためにブロア７ａの能力の増加が求められ、あるいは膜面清浄化のために散気量を一時的に増加させるための能力がブロア７ａに必要であった。

しかしながら、本実施の形態では、遮断状態下で散気装置から散気する空気をケーシング４の内部で膜エレメント５の下方領域の全域に所定層厚で滞留させて気溜りを形成し、開通状態下で気溜りの空気を隣合う膜エレメント５の濾過膜１１の相互間を通して上方へ放出することで、通常の散気に必要な容量のブロア７ａを用いて均一な散気と一時的な散気量の増加を実現できる。

本実施の形態ではケーシング４は膜エレメント５から独立した別体をなすが、ケーシング４は本実施の形態に限るものではなく、種々の形態を採用できる。例えば、複数の膜エレメント５の側辺部を一体的に固定する固定部材を設け、この固定部材で複数の膜エレメントの側方周囲を取り囲む壁体を形成することも可能である。また、膜エレメント５の側端に壁体の一部をなす凸部を設け、複数の膜エレメント５が凸部で相互に当接することにより複数の膜エレメントの側方周囲を取り囲む壁体を形成することも可能である。

本発明の実施の形態における浸漬型膜分離装置を示し、（ａ）は濾過運転状態を示す模式図、（ｂ）は平面図同実施の形態における散気流路遮断状態を示し、（ａ）は濾過運転状態を示す模式図、（ｂ）は平面図同実施の形態における気溜り形成状態を示す模式図同実施の形態における散気流路開通・膜面洗浄状態を示す模式図従来の浸漬型膜分離装置を示す模式図膜エレメントを示す模式図

符号の説明

１浸漬型膜分離装置
２反応槽
３被処理液
４ケーシング
５膜エレメント
６膜モジュール
７散気装置
７ａブロア
８開放口
９開口
１０濾板
１１濾過膜
１２透過液流路
１３チューブ
１４集水管
１５濾過ポンプ
２１作用流体
２２作用流体貯溜槽
２３作用流体供給管
２４注入ポンプ
２５圧力調整弁
２６圧力計
２７作用流体用開閉弁
２８透過水用開閉弁
２９送水管

Claims

板状又はシート状の膜支持材にその表面を覆って濾過膜を配置してなる複数の膜エレメントを、隣接する膜エレメントの濾過膜どうしを対向させて相互間に上下方向の散気流路を形成して配置し、複数の膜エレメントの側方周囲を取り囲む壁体を有し、膜エレメントの下方に散気装置を配置した浸漬型膜分離装置において、膜エレメント内部に作用流体を供給して濾過膜を撓ませ、散気流路を介して対向する膜エレメントの濾過膜どうしを当接させて散気流路の遮断状態を形成し、遮断状態下で散気装置から散気する気体を前記壁体に囲まれた内部に所定量溜めて気溜りを形成し、その後に膜エレメント内部の作用流体の吸引排出あるいは大気開放によって散気流路の遮断状態を解除して気溜りの気体を上方へ放出することを特徴とする浸漬型膜分離装置の洗浄方法。
膜エレメント内部に供給する作用流体が、濾過膜を透過した透過水、薬液、気体の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１に記載の浸漬型膜分離装置の洗浄方法。
板状又はシート状の膜支持材にその表面を覆って濾過膜を配置してなる複数の膜エレメントを、隣接する膜エレメントの濾過膜どうしを対向させて相互間に上下方向の散気流路を形成して配置し、複数の膜エレメントの側方周囲を取り囲む壁体を有し、膜エレメントの下方に散気装置を配置した浸漬型膜分離装置において、膜エレメント内部に作用流体を供給することで濾過膜を撓ませ、複数の膜エレメントの相互に対向する濾過膜どうしが当接して散気流路の遮断状態を形成する作用流体供給手段と、膜エレメント内部の作用流体を排出する作用流体排出手段とを備えることを特徴とする浸漬型膜分離装置の洗浄装置。