JP2012192321A - Energy-saving membrane filtration system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an energy saving membrane filtration system that can make effective use of thermal energy of a discharged hot cleaning water.SOLUTION: The energy-saving membrane filtration system includes: a membrane modules 41, 42 having a filtration membrane for filtering raw water; a water heater 6 for supplying hot water to the inside of the membrane modules to clean the filtration membrane; a reverse cleaning lines L6, L61, L62 provided between the water heater and the membrane modules; a hot water discharge lines L7, L71, L72 through which used hot water discharged from the membrane modules after cleaning flows; a thermo-electric converter 7 provided to exchange heat with the discharged hot water flowing through the hot water discharge lines, and for converting the thermal energy of the discharged hot water into electric energy; and cleaning equipment 8 actuated with the electric energy obtained by the thermo-electric converter, and for cleaning the filtration membrane.

Description

本発明の実施形態は、膜ろ過と洗浄を繰り返す運転サイクルにおいてエネルギーを有効利用する省エネルギー膜ろ過システムに関する。   Embodiments of the present invention relate to an energy saving membrane filtration system that effectively uses energy in an operation cycle in which membrane filtration and washing are repeated.

膜ろ過システムでは、薬品洗浄や膜交換に要する費用を抑制するために、膜の表面に所定の温度で膨張/収縮や親水/疎水の可逆的変化を起こす温度応答性化合物を付加させ、膜表面あるいは膜孔内の付着物(ファウリング原因物質)を温水で洗浄して除去するようにしている。   In the membrane filtration system, in order to reduce the cost required for chemical cleaning and membrane exchange, a temperature-responsive compound that causes expansion / contraction and reversible change of hydrophilicity / hydrophobicity at a predetermined temperature is added to the membrane surface, and the membrane surface is added. Or the deposit | attachment (fouling cause substance) in a membrane hole is removed by washing | cleaning with warm water.

このようなろ過膜の温水洗浄技術は、例えば特許文献1などに記載されている。従来の温水洗浄プロセスでは、膜モジュールの保温ならびに洗浄の開始から終了に至るまで、膜モジュール管を一定温度に保つために大量の温水が消費される。   Such a hot water washing technique for a filtration membrane is described in Patent Document 1, for example. In the conventional hot water cleaning process, a large amount of hot water is consumed in order to keep the membrane module tube at a constant temperature from the start to the end of the heat retention and cleaning of the membrane module.

特開2008−259945号公報JP 2008-259945 A

しかしながら、従来の膜ろ過システムにおいては、容器内に膜モジュール管の束を積み重ねて充填する多重構造としていることから、それらの膜モジュール管の数に比例して消費される温水の量が増加する。洗浄処理に使用された後の温排水は温度が50℃以下と低いために、加熱炉システムや蒸気タービンシステムなどから排出される高温の排水と同様に熱利用することが困難である。そのため、ヒートポンプで加温した大量の温水洗浄用水が一回の洗浄操作限りでその保有する熱エネルギーとともに系外に排出されてしまい、多量の熱エネルギーが無駄に棄てられている。   However, since the conventional membrane filtration system has a multiple structure in which bundles of membrane module tubes are stacked and filled in a container, the amount of hot water consumed is increased in proportion to the number of membrane module tubes. . Since the temperature of the hot waste water after being used for the cleaning treatment is as low as 50 ° C. or less, it is difficult to use heat similarly to the high temperature waste water discharged from the heating furnace system or the steam turbine system. Therefore, a large amount of hot water washing water heated by a heat pump is discharged out of the system together with the thermal energy held by the washing operation, and a large amount of heat energy is wasted.

本発明は、温水洗浄排水の保有する熱エネルギーを有効利用することができる省エネルギー膜ろ過システムを提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide an energy-saving membrane filtration system that can effectively use thermal energy held by warm water washing wastewater.

本発明に係る省エネルギー膜ろ過システムは、原水をろ過するろ過膜を有する膜モジュールと、前記膜モジュール内に温水を供給して前記ろ過膜を洗浄する温水器と、前記温水器から前記膜モジュールまでの間に設けられた逆洗浄ラインと、前記膜モジュールから排出される洗浄後の温排水が流れる温排水ラインと、前記温排水ライン内を流れる温排水と熱交換可能に設けられ、前記温排水が保有する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための熱電変換素子を有する熱電変換器と、前記熱電変換器で得られた電気エネルギーを利用して駆動され、前記ろ過膜を洗浄する洗浄機器と、を有することを特徴とする。   An energy saving membrane filtration system according to the present invention includes a membrane module having a filtration membrane for filtering raw water, a water heater for supplying warm water into the membrane module to wash the filtration membrane, and from the water heater to the membrane module. A reverse cleaning line provided between, a warm drainage line through which the warm drainage discharged from the membrane module flows, and a warm drainage flowing through the warm drainage line so as to be able to exchange heat, and the warm drainage A thermoelectric converter having a thermoelectric conversion element for converting the thermal energy possessed by the electric energy, a cleaning device that is driven using the electric energy obtained by the thermoelectric converter, and that cleans the filtration membrane; It is characterized by having.

本実施形態の省エネルギー膜ろ過システムを示す構成ブロック図。The block diagram which shows the energy saving membrane filtration system of this embodiment. 膜ろ過と洗浄の処理の繰り返しサイクルにおける圧力損失の変化を示す特性線図。The characteristic diagram which shows the change of the pressure loss in the repetition cycle of the process of a membrane filtration and a washing | cleaning.

以下に本発明を実施するための好ましい種々の形態を説明する。   Hereinafter, various preferred embodiments for carrying out the present invention will be described.

(1)本発明の実施形態に係る省エネルギー膜ろ過システムは、原水をろ過するろ過膜を有する膜モジュールと、前記膜モジュール内に温水を供給して前記ろ過膜を洗浄する温水器と、前記温水器から前記膜モジュールまでの間に設けられた逆洗浄ラインと、前記膜モジュールから排出される洗浄後の温排水が流れる温排水ラインと、前記温排水ライン内を流れる温排水と熱交換可能に設けられ、前記温排水が保有する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための熱電変換素子を有する熱電変換器と、前記熱電変換器で得られた電気エネルギーを利用して駆動され、前記ろ過膜を洗浄する洗浄機器と、を有することを特徴とする。   (1) An energy saving membrane filtration system according to an embodiment of the present invention includes a membrane module having a filtration membrane for filtering raw water, a water heater for supplying warm water into the membrane module to wash the filtration membrane, and the hot water Heat exchange is possible with the reverse cleaning line provided between the vessel and the membrane module, the warm drainage line through which the warm drainage discharged from the membrane module flows, and the warm drainage flowing through the thermal drainage line. A thermoelectric converter having a thermoelectric conversion element for converting the thermal energy held by the hot wastewater into electric energy, and driven by using the electric energy obtained by the thermoelectric converter, And a cleaning device for cleaning.

本実施形態によれば、従来では棄てられていた温水洗浄排水の熱エネルギーを電気エネルギーに変換して回収し、この回収エネルギーをエネルギー源としてろ過膜の洗浄機器を駆動させ、システムの運転において有効利用することができる。   According to this embodiment, the thermal energy of the hot water washing wastewater that has been discarded in the past is recovered by converting it into electric energy, and this collected energy is used as an energy source to drive the filtration membrane cleaning device, which is effective in system operation. Can be used.

(2)上記(1)の膜ろ過システムにおいて、洗浄機器は、熱電変換器で得られた電気エネルギーを利用して超音波を発振し、発振した超音波をろ過膜に伝播させてろ過膜を超音波洗浄する超音波発振器であることが好ましい。   (2) In the membrane filtration system of the above (1), the cleaning device oscillates ultrasonic waves using the electrical energy obtained by the thermoelectric converter, and propagates the oscillated ultrasonic waves to the filtration membrane to remove the filtration membrane. An ultrasonic oscillator for ultrasonic cleaning is preferable.

本実施形態によれば、電力消費量が比較的小さい超音波発振器を利用して大きな膜洗浄効果が得られる。超音波発振器は、小型で高性能の製品が低価格で入手容易に市販されるようになってきており、他の洗浄機器類(例えば噴霧ノズル等)と比べて消費電力が少ないことから、温水洗浄のような低温度の温排水(50℃以下、通常35〜50℃程度)から回収される小さいエネルギーを有効に利用することができる。とくに薬剤を使用しない温水洗浄に超音波洗浄を組み合わせることで、環境負荷がかからないという利点がある。なお、超音波洗浄において留意すべき点は、超音波発振器の振動子から発振される超音波がろ過膜に効率よく伝播されるように対象物に振動子を取り付けることにあるが、超音波を伝播する伝達媒体として温水は適しており、その点でも温水洗浄と超音波洗浄とを組み合わせることは大きなメリットがある。   According to this embodiment, a large film cleaning effect can be obtained by using an ultrasonic oscillator that consumes relatively little power. Ultrasonic oscillators are small, high-performance products that are readily available at low prices, and consume less power than other cleaning equipment (eg, spray nozzles). Small energy recovered from low temperature hot waste water (50 ° C. or less, usually about 35-50 ° C.) such as washing can be used effectively. In particular, combining ultrasonic cleaning with warm water cleaning that does not use chemicals has the advantage of not burdening the environment. It should be noted that in ultrasonic cleaning, the vibrator is attached to the object so that the ultrasonic wave oscillated from the vibrator of the ultrasonic oscillator is efficiently propagated to the filtration membrane. Hot water is suitable as a transmission medium for propagation, and there is a great merit in combining hot water cleaning and ultrasonic cleaning in that respect.

(3)上記(1)または(2)の膜ろ過システムにおいて、複数の前記膜モジュールを並列に接続してなる膜モジュール群と、前記膜モジュール群によりろ過処理された処理水を貯留する処理水槽と、前記処理水槽から前記温水器まで設けられた処理水供給ラインと、前記温水器に取り付けられ、前記処理水槽から前記処理水供給ラインを通って供給される処理水を加熱する電気ヒータと、をさらに有することが好ましい。   (3) In the membrane filtration system according to (1) or (2), a membrane module group formed by connecting a plurality of membrane modules in parallel, and a treated water tank for storing treated water filtered by the membrane module group A treated water supply line provided from the treated water tank to the water heater, an electric heater attached to the water heater and heating the treated water supplied from the treated water tank through the treated water supply line, It is preferable to further have.

膜モジュールの設置数が数十から数百に及ぶ大規模の膜ろ過システムでは、1つ1つの膜モジュールの温排水から回収できるエネルギー量は小さいが、それらの集合体である膜モジュール群から得られる回収エネルギー量は合計すると総量としてかなり大きなものとなるので、比較的定格容量の大きい電気機器のエネルギー補給源となりうる可能性がある。少なくとも太陽電池などの他の電気エネルギー生成源と本実施形態のエネルギー回収システムとを組み合わせて実機に適用することは可能である。このように本実施形態によれば、回収した電気エネルギーを温水洗浄用温水器の電気ヒータに利用することも可能になる。   In a large-scale membrane filtration system with several tens to several hundreds of membrane modules installed, the amount of energy that can be recovered from the warm drainage of each membrane module is small, but it can be obtained from the membrane module group that is an assembly of them. Since the total amount of collected energy is considerably large as a total amount, there is a possibility that it can serve as an energy supply source for electrical equipment having a relatively large rated capacity. It is possible to apply at least another electric energy generation source such as a solar cell and the energy recovery system of the present embodiment to an actual machine. As described above, according to the present embodiment, the recovered electrical energy can be used for the electric heater of the hot water heater.

以下、添付の図面を参照して本発明を実施するための好ましい形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に示すように、本実施形態の省エネルギー膜ろ過システム1は、原水槽2、ポンプP1、ストレーナ3、ろ過膜を有する複数の膜モジュール41,42、処理水槽5、温水器6、熱電変換器7、超音波発振器8、気体供給装置9および図示しない制御器、センサ、ポンプ、バルブ類を備えている。   As shown in FIG. 1, the energy saving membrane filtration system 1 of this embodiment includes a raw water tank 2, a pump P1, a strainer 3, a plurality of membrane modules 41 and 42 having filtration membranes, a treated water tank 5, a water heater 6, and a thermoelectric conversion. And a controller 7, an ultrasonic oscillator 8, a gas supply device 9, a controller (not shown), a sensor, a pump, and valves.

省エネルギー膜ろ過システム1の全体は、図示しない制御器により常時監視され、設定されたプロセス条件に従って定常運転され、大きな外乱が入ってきた場合であっても設定されたプロセス条件から大きく外れないように各部の動作が制御されて非定常状態から定常状態に戻され、図2に示すように定期的に及び/又は必要に応じて随時に膜モジュール内のろ過膜が温水洗浄されるようになっている。   The entire energy-saving membrane filtration system 1 is constantly monitored by a controller (not shown), is constantly operated according to the set process conditions, and does not greatly deviate from the set process conditions even when a large disturbance enters. The operation of each part is controlled to return from the unsteady state to the steady state, and the filtration membrane in the membrane module is washed with hot water periodically and / or as needed as shown in FIG. Yes.

原水槽2は、下水処理、食品排水処理、薬品排水処理等において懸濁物質(水溶性有機物)を多量に含む排水(原水)を受け入れ、一時的に貯留しておくための貯槽タンクである。原水槽2の上方には図示しない凝集剤添加ホッパーが設けられ、凝集剤添加ホッパーから凝集剤が原水槽2内の原水に投入添加されるようになっている。原水槽2の底部には図示しないドレイン管が取り付けられ、凝集・沈殿した沈殿物が定期的に及び/又は随時に原水槽2から排出されるようになっている。   The raw water tank 2 is a storage tank for receiving and temporarily storing wastewater (raw water) containing a large amount of suspended solids (water-soluble organic matter) in sewage treatment, food wastewater treatment, chemical wastewater treatment, and the like. A flocculant addition hopper (not shown) is provided above the raw water tank 2, and the flocculant is added to the raw water in the raw water tank 2 from the flocculant addition hopper. A drain pipe (not shown) is attached to the bottom of the raw water tank 2 so that the aggregated / precipitated sediment is discharged from the raw water tank 2 periodically and / or as needed.

原水槽2の出口は原水供給ラインL1に接続されている。原水供給ラインL1はポンプP1の吸込口に接続されている。ポンプP1の吐出口はストレーナ3の入口に接続されている。ストレーナ3の出口は前処理水供給ラインL2に接続され、前処理水供給ラインL2は2つのラインL21,L22に分岐している。2つの分岐ラインL21,L22は第1及び第2の膜モジュール41,42にそれぞれ接続されている。   The outlet of the raw water tank 2 is connected to the raw water supply line L1. The raw water supply line L1 is connected to the suction port of the pump P1. The discharge port of the pump P1 is connected to the inlet of the strainer 3. The outlet of the strainer 3 is connected to the pretreatment water supply line L2, and the pretreatment water supply line L2 is branched into two lines L21 and L22. The two branch lines L21 and L22 are connected to the first and second membrane modules 41 and 42, respectively.

ストレーナ3は、原水に含まれる固形分(砂粒子、金属粒子、プラスチック片など)を分離除去するための前処理装置である。本実施形態ではストレーナを前処理装置に用いたが、前処理装置はこれのみに限定されるものではなく他の前処理装置として砂ろ過器などを用いてもよい。   The strainer 3 is a pretreatment device for separating and removing solid contents (sand particles, metal particles, plastic pieces, etc.) contained in the raw water. In this embodiment, the strainer is used as the pretreatment device, but the pretreatment device is not limited to this, and a sand filter or the like may be used as another pretreatment device.

膜モジュール41,42は、多数の中空チューブ状のろ過膜を束ねた膜モジュールを内蔵している。第1及び第2の膜モジュール41,42は、ローテーション処理または同時並列処理するように運転制御されるものである。ローテーション運転では、図2に示すように第1及び第2の膜モジュール41,42の間でろ過と洗浄を交互に行う。同時並列運転では、第1及び第2の膜モジュール41,42において同時にろ過処理し、同時に膜を逆洗浄する。膜モジュール41,42の各々には透過水送水ラインL31,L32および逆洗浄ラインL61,L62がそれぞれ接続されている。   The membrane modules 41 and 42 contain a membrane module in which a number of hollow tubular filtration membranes are bundled. The first and second membrane modules 41 and 42 are controlled to perform rotation processing or simultaneous parallel processing. In the rotation operation, filtration and cleaning are alternately performed between the first and second membrane modules 41 and 42 as shown in FIG. In the simultaneous parallel operation, the first and second membrane modules 41 and 42 are simultaneously filtered, and the membrane is back-washed at the same time. Permeate water supply lines L31 and L32 and backwash lines L61 and L62 are connected to the membrane modules 41 and 42, respectively.

処理水槽5は、第1及び第2の膜モジュール41,42からろ過膜を透過した透過水を透過水送水ラインL31,L32を介して受け入れ、一時的に貯留し、図示しない後工程の設備にラインL4を介して透過水を送り出し、また、透過水の一部をラインL5を介して温水器6に送り、温水器6で加熱して温水洗浄水とされるようにしている。   The treated water tank 5 receives the permeated water that has passed through the filtration membrane from the first and second membrane modules 41 and 42 through the permeated water supply lines L31 and L32, temporarily stores them, and is used as a post-process facility (not shown). Permeated water is sent out via the line L4, and a part of the permeated water is sent to the hot water heater 6 via the line L5 and heated by the hot water heater 6 to be used as hot water washing water.

温水器6は、処理水槽5から送られてきた透過水を加熱する電気ヒータ61を有し、加熱された温水を逆洗浄ラインL61,L62を介して膜モジュール41,42の各々に図示しないポンプ駆動により送水し、ろ過膜を逆洗浄するものである。電気ヒータ61は、処理水槽5内の水が60℃以上(好ましくは60〜70℃)に加熱する抵抗加熱方式の電気加熱機器である。膜モジュール41,42の各々には逆洗浄水排出ラインL71,L72が接続され、ろ過膜を逆洗浄した後の温排水が熱電変換器7に排出されるようになっている。   The water heater 6 has an electric heater 61 that heats the permeated water sent from the treated water tank 5, and the heated hot water is pumped to the membrane modules 41 and 42 via backwash lines L 61 and L 62. Water is supplied by driving, and the filtration membrane is back-washed. The electric heater 61 is a resistance heating type electric heating device that heats the water in the treated water tank 5 to 60 ° C. or higher (preferably 60 to 70 ° C.). Backwash water discharge lines L71 and L72 are connected to the membrane modules 41 and 42, respectively, and the warm waste water after backwashing the filtration membrane is discharged to the thermoelectric converter 7.

熱電変換器7は、ビスマス・テルル系の熱電変換素子および充放電回路を有し、逆洗浄水排出ラインL71,L72から導入される温排水(50℃以下)が保有する顕熱を利用して熱電変換して電気エネルギーを生成し、生成した電気を充放電回路に充電し、必要に応じて随時放電する機能を有するものである。   The thermoelectric converter 7 has a bismuth-tellurium-based thermoelectric conversion element and a charge / discharge circuit, and utilizes sensible heat held by hot drainage (50 ° C. or less) introduced from the backwash water discharge lines L71 and L72. It has a function of generating electric energy by thermoelectric conversion, charging the generated electricity in a charge / discharge circuit, and discharging it as needed.

超音波発振器8は、膜モジュール41,42内のろ過膜に超音波が伝播されるように取り付けられた超音波振動子を有している。超音波発振器8の電源回路は熱電変換器7に接続されている。   The ultrasonic oscillator 8 has an ultrasonic transducer attached so that ultrasonic waves are propagated to the filtration membranes in the membrane modules 41 and 42. The power circuit of the ultrasonic oscillator 8 is connected to the thermoelectric converter 7.

気体供給装置9は、膜の逆洗浄時に膜モジュール41,42内に気体を吹き込むものである。   The gas supply device 9 blows gas into the membrane modules 41 and 42 when the membrane is back cleaned.

次に温水洗浄の対象となりうる種々のろ過膜について説明する。   Next, various filter membranes that can be subjected to hot water cleaning will be described.

温水洗浄プロセスでは洗浄効果を高めるために、ろ過膜の表面に所定の温度で膨張/収縮や親水/疎水の可逆的変化を起こす温度応答性化合物を付加させ、温度応答性化合物を温水と接触させて可逆的変化を起こさせることにより、膜の細孔を拡張させ、細孔内や細孔周辺に付着したファウリング原因物質が離脱しやすいようにしている。   In the warm water washing process, in order to enhance the washing effect, a temperature responsive compound that causes expansion / contraction or reversible change of hydrophilicity / hydrophobicity at a predetermined temperature is added to the surface of the filtration membrane, and the temperature responsive compound is brought into contact with warm water. By causing a reversible change, the pores of the membrane are expanded so that the fouling-causing substances attached in and around the pores are easily detached.

このような機能性ろ過膜には、精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、逆浸透膜(NF膜又はRO膜)などが用いられる。MF膜として例えばPTFE系のMF1,MF2(製品番号)、UF膜として例えばアセテートセルロース系のUF100,UF30(製品番号)、NF膜として例えばサルフォネイトポリサルフォン系のNTR7410(製品番号),NTR7430(製品番号),NTR7450(製品番号)およびポリエチルサルフォン系のPES10(製品番号)が用いられる。   As such a functional filtration membrane, a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), a reverse osmosis membrane (NF membrane or RO membrane) and the like are used. For example, PTFE type MF1, MF2 (product number) as the MF membrane, acetate cellulose type UF100 and UF30 (product number) as the UF membrane, and sulfonated polysulfone type NTR7410 (product number), NTR7430 (product) No.), NTR7450 (product number) and polyethylsulfone PES10 (product number) are used.

次にろ過プロセスを説明する。   Next, the filtration process will be described.

膜処理の前段プロセスの処理水を原水として膜ろ過システムへ供給する。膜供給ポンプP1より供給された原水は、ストレーナ3を経由して供給ラインL2を通流し、各膜モジュール41,42へ供給される。膜モジュール41,42で分離された処理水は、透過水ラインL3を通り、処理水槽5へ送られる。処理水槽5に貯留された処理水は、処理水供給ラインL4を通ってさらに次工程の処理槽(図示せず)に送られる。ここまでは定常運転時の膜ろ過プロセスである。   The treated water from the previous stage of membrane treatment is supplied to the membrane filtration system as raw water. The raw water supplied from the membrane supply pump P1 flows through the supply line L2 via the strainer 3, and is supplied to the membrane modules 41 and 42. The treated water separated by the membrane modules 41 and 42 is sent to the treated water tank 5 through the permeated water line L3. The treated water stored in the treated water tank 5 is further sent to the treatment tank (not shown) of the next process through the treated water supply line L4. The process so far is the membrane filtration process during steady operation.

次に洗浄プロセスを説明する。   Next, the cleaning process will be described.

所定のろ過時間経過後、または膜モジュール41,42の膜が固形物や溶質などの付着により閉塞した場合、すなわちファウリングが発生した場合に、温水洗浄を実施する。温水洗浄プロセスでは、先ず処理水をヒータ61で加温し、逆洗浄水ラインL61,L62を介して透過側からろ過膜に温水を送る。さらに気体供給装置9の透過側から気体供給ラインL14を通ってエアを送り、温水洗浄を行う。   After a predetermined filtration time has elapsed, or when the membranes of the membrane modules 41 and 42 are clogged due to adhesion of solids or solutes, that is, when fouling has occurred, hot water cleaning is performed. In the warm water cleaning process, first, the treated water is heated by the heater 61, and the warm water is sent from the permeate side to the filtration membrane via the reverse cleaning water lines L61 and L62. Further, air is sent from the permeate side of the gas supply device 9 through the gas supply line L14 to perform hot water cleaning.

膜モジュール管を所定の温度にするため、温水を用いて加温する。膜モジュール管から溢れる温水は、排水管から排水されるが、この間の熱交換器11にて排水から余熱エネルギーを回収し、電気エネルギーへ変換させる。その後、生成した電気エネルギーを利用して超音波発生器8から超音波を発振し、温水洗浄と同時並行にろ過膜を超音波洗浄を行う。   In order to bring the membrane module tube to a predetermined temperature, it is heated using warm water. The hot water overflowing from the membrane module pipe is drained from the drain pipe, and the remaining heat energy is recovered from the drainage by the heat exchanger 11 during this period and converted into electric energy. Thereafter, ultrasonic waves are oscillated from the ultrasonic generator 8 using the generated electrical energy, and the filtration membrane is subjected to ultrasonic cleaning in parallel with the hot water cleaning.

温水洗浄/超音波洗浄の相乗作用により、膜モジュール管の洗浄効率が高まり、温水洗浄時間が短縮される。その結果、エネルギー消費時間の短縮化と使用温水量の低減化とが実現され、所望の省エネルギー効果が得られる。   The synergistic action of hot water cleaning / ultrasonic cleaning increases the cleaning efficiency of the membrane module tube and shortens the hot water cleaning time. As a result, shortening of energy consumption time and reduction of the amount of hot water used are realized, and a desired energy saving effect is obtained.

本実施形態の効果を説明する。   The effect of this embodiment will be described.

排水中に残された熱エネルギーを回収し、電気エネルギーへ変換することが可能である。回収された電気エネルギーを利用して超音波発振器を駆動させ、温水洗浄と併せて超音波洗浄を施すことができるという利点がある。   It is possible to recover the thermal energy left in the wastewater and convert it into electrical energy. There is an advantage that ultrasonic cleaning can be performed together with hot water cleaning by driving the ultrasonic oscillator using the collected electrical energy.

本実施形態では、先ず洗浄後に排出される大量の温水から熱エネルギーを回収し、回収した熱エネルギーを電気エネルギーへ変換させる。このようにして回収した電気エネルギーを利用して超音波を発生させる。発生した超音波を膜モジュール内のろ過膜に照射することで、温水洗浄のみに比べて洗浄効率が大幅に向上する。このように加温に関する熱エネルギーおよび洗浄に使用する温水の量を削減することができ、省エネルギー化を図ることができる。   In this embodiment, first, thermal energy is recovered from a large amount of hot water discharged after cleaning, and the recovered thermal energy is converted into electrical energy. Ultrasonic waves are generated using the electrical energy thus recovered. By irradiating the generated ultrasonic wave to the filtration membrane in the membrane module, the cleaning efficiency is greatly improved as compared with hot water cleaning alone. Thus, the heat energy related to heating and the amount of hot water used for cleaning can be reduced, and energy saving can be achieved.

本実施形態によれば、電力消費量が比較的小さい超音波発振器を利用して大きな膜洗浄効果が得られる。超音波発振器は、小型で高性能の製品が低価格で入手容易に市販されるようになってきており、他の洗浄機器類(例えば噴霧ノズル等)と比べて消費電力が少ないことから、温水洗浄のような低温度の温排水(50℃以下、通常35〜50℃程度)から回収される小さいエネルギーを有効に利用することができる。とくに薬剤を使用しない温水洗浄に超音波洗浄を組み合わせることで、環境負荷がかからないという利点がある。なお、超音波洗浄において留意すべき点は、超音波発振器の振動子から発振される超音波がろ過膜に効率よく伝播されるように対象物に振動子を取り付けることにあるが、超音波を伝播する伝達媒体として温水は適しており、その点でも温水洗浄と超音波洗浄とを組み合わせることは大きなメリットがある。   According to this embodiment, a large film cleaning effect can be obtained by using an ultrasonic oscillator that consumes relatively little power. Ultrasonic oscillators are small, high-performance products that are readily available at low prices, and consume less power than other cleaning equipment (eg, spray nozzles). Small energy recovered from low temperature hot waste water (50 ° C. or less, usually about 35-50 ° C.) such as washing can be used effectively. In particular, combining ultrasonic cleaning with warm water cleaning that does not use chemicals has the advantage of not burdening the environment. It should be noted that in ultrasonic cleaning, the vibrator is attached to the object so that the ultrasonic wave oscillated from the vibrator of the ultrasonic oscillator is efficiently propagated to the filtration membrane. Hot water is suitable as a transmission medium for propagation, and there is a great merit in combining hot water cleaning and ultrasonic cleaning in that respect.

本発明によれば、温水洗浄プロセスで加温済みの排水から熱エネルギーを回収し、回収された熱エネルギーを電気エネルギーへ変換させることで、得られた電気エネルギーで超音波発生器に給電し、温水と併せて膜洗浄を行うことで、洗浄効率を高めることができる。   According to the present invention, heat energy is recovered from waste water that has been heated in the hot water cleaning process, and the recovered heat energy is converted into electric energy, thereby supplying the ultrasonic generator with the obtained electric energy, Washing efficiency can be increased by performing membrane cleaning together with warm water.

1…膜ろ過システム、2…原水槽、3…ストレーナ、
41,42…膜モジュール、
5…処理水槽、6…温水器、61…電気ヒータ、
7…熱電変換器、8…超音波発振器(洗浄機器)、9…気体供給装置、
P1…ポンプ、
L5…処理水供給ライン、
L6,L61,L62…逆洗浄ライン、
L7,L71,L72…温排水ライン。
1 ... membrane filtration system, 2 ... raw water tank, 3 ... strainer,
41, 42 ... Membrane module,
5 ... treated water tank, 6 ... water heater, 61 ... electric heater,
7 ... Thermoelectric converter, 8 ... Ultrasonic oscillator (cleaning device), 9 ... Gas supply device,
P1 ... pump,
L5 ... treated water supply line,
L6, L61, L62 ... Backwash line,
L7, L71, L72 ... Warm drainage line.

Claims (3)

原水をろ過するろ過膜を有する膜モジュールと、
前記膜モジュール内に温水を供給して前記ろ過膜を洗浄する温水器と、
前記温水器から前記膜モジュールまでの間に設けられた逆洗浄ラインと、
前記膜モジュールから排出される洗浄後の温排水が流れる温排水ラインと、
前記温排水ライン内を流れる温排水と熱交換可能に設けられ、前記温排水が保有する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための熱電変換素子を有する熱電変換器と、
前記熱電変換器で得られた電気エネルギーを利用して駆動され、前記ろ過膜を洗浄する洗浄機器と、
を有することを特徴とする省エネルギー膜ろ過システム。
A membrane module having a filtration membrane for filtering raw water;
A water heater for supplying warm water into the membrane module to wash the filtration membrane;
A backwash line provided between the water heater and the membrane module;
A warm drainage line through which the washed warm drainage discharged from the membrane module flows;
A thermoelectric converter having a thermoelectric conversion element that is provided so as to be capable of exchanging heat with the warm drainage flowing in the warm drainage line, and that converts the thermal energy held by the warm drainage into electrical energy;
A cleaning device that is driven using the electrical energy obtained by the thermoelectric converter and cleans the filtration membrane;
An energy saving membrane filtration system characterized by comprising:
前記洗浄機器は、前記熱電変換器で得られた電気エネルギーを利用して超音波を発振し、発振した超音波を前記ろ過膜に伝播させて前記ろ過膜を超音波洗浄する超音波発振器であることを特徴とする請求項1記載の省エネルギー膜ろ過システム。   The cleaning device is an ultrasonic oscillator that oscillates an ultrasonic wave using electrical energy obtained by the thermoelectric converter, and propagates the oscillated ultrasonic wave to the filtration membrane to ultrasonically clean the filtration membrane. The energy saving membrane filtration system according to claim 1. 複数の前記膜モジュールを並列に接続してなる膜モジュール群と、
前記膜モジュール群によりろ過処理された処理水を貯留する処理水槽と、
前記処理水槽から前記温水器まで設けられた処理水供給ラインと、
前記温水器に取り付けられ、前記処理水槽から前記処理水供給ラインを通って供給される処理水を加熱する電気ヒータと、
をさらに有することを特徴とする請求項1または2のいずれか1項記載の省エネルギー膜ろ過システム。
A group of membrane modules formed by connecting a plurality of the membrane modules in parallel;
A treated water tank for storing treated water filtered by the membrane module group;
A treated water supply line provided from the treated water tank to the water heater;
An electric heater attached to the water heater for heating the treated water supplied from the treated water tank through the treated water supply line;
The energy-saving membrane filtration system according to claim 1, further comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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