JP2014147919A - Membrane filtration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、膜ろ過システムに関し、特に、簡素な構成でろ過膜を効果的に逆洗可能な膜ろ過システムに関するものである。 The present invention relates to a membrane filtration system, and more particularly to a membrane filtration system capable of effectively backwashing a filtration membrane with a simple configuration.
一般に、上水処理システム、下水処理システム、工業用水処理システム、排水処理システム、海水淡水化システムなどの各種水処理システムにおいて被処理水中の汚濁物質を分離除去する方法として、膜ろ過を用いた水処理方法が知られている。 In general, water using membrane filtration is a method for separating and removing pollutants in water to be treated in various water treatment systems such as water treatment systems, sewage treatment systems, industrial water treatment systems, wastewater treatment systems, and seawater desalination systems. Processing methods are known.
ここで、膜ろ過を用いた水処理方法では、ろ過の継続に伴い、被処理水中の汚濁物質等がろ過膜に付着してろ過膜の目詰まり(ファウリング)が生じ、ろ過性能が低下(膜差圧が上昇)するため、定期的にろ過膜を逆流洗浄(以下「逆洗」という。)して目詰まりを解消する必要がある。 Here, in the water treatment method using membrane filtration, as filtration continues, contaminants in the water to be treated adhere to the filtration membrane, resulting in clogging (fouling) of the filtration membrane, resulting in a decrease in filtration performance ( Therefore, it is necessary to regularly clean the filtration membrane by backwashing (hereinafter referred to as “backwashing”) to eliminate clogging.
そのため、従来、ろ過膜を用いて被処理水をろ過する膜ろ過システムでは、定期的にろ過膜の二次側(ろ過水側)から一次側(被処理水側)へと逆洗水を通水することにより、ろ過膜の逆洗を行っている。具体的には、従来の膜ろ過システムでは、被処理水をろ過して得たろ過水等を逆洗水として使用し、逆洗ポンプを用いてろ過水をろ過膜に通水することにより、或いは、逆洗水槽に貯留したろ過水を空気等で加圧してろ過膜に通水することにより、ろ過膜の逆洗を行っている(例えば、特許文献1,2参照)。 Therefore, conventionally, in a membrane filtration system that filters treated water using a filtration membrane, backwash water is periodically passed from the secondary side (filtrated water side) of the filtration membrane to the primary side (treated water side). The filter membrane is backwashed with water. Specifically, in the conventional membrane filtration system, the filtered water obtained by filtering the water to be treated is used as backwash water, and the filtered water is passed through the filtration membrane using a backwash pump. Alternatively, the filtration membrane is backwashed by pressurizing the filtered water stored in the backwash water tank with air or the like and passing the filtrate through the filtration membrane (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
しかし、逆洗ポンプを使用して逆洗を行う膜ろ過システムや、逆洗水槽に貯留したろ過水を空気等で加圧して逆洗を行う膜ろ過システムでは、逆洗に使用する逆洗水(ろ過水等)を貯留しておくための逆洗水槽が必要であった。そのため、上記従来の膜ろ過システムには、逆洗水槽を不要として構成を簡素化するという点において改善の余地があった。 However, in membrane filtration systems that perform backwashing using a backwash pump or membrane filtration systems that perform backwashing by pressurizing the filtrate stored in the backwash water tank with air, etc., backwash water used for backwashing A backwash water tank for storing (filtered water, etc.) was required. Therefore, the conventional membrane filtration system has room for improvement in that the configuration is simplified by eliminating the need for a backwash water tank.
そこで、本発明者は、逆洗水槽を不要とすることを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、ろ過膜を収容している容器の容積、特に、容器内の、ろ過膜の二次側に位置する領域(以下「二次側領域」と称することがある。)の容積を調整することにより、ろ過膜の逆洗に必要な量のろ過水を二次側領域内に貯留し得るようにし、逆洗時には二次側領域内の水を空気等で加圧してろ過膜に通水することによりろ過膜の逆洗を行うことに着想した。このように、二次側領域内の水を使用して逆洗を実施すれば、逆洗水槽を不要とすることができる。 Then, this inventor earnestly examined for the purpose of making a backwash water tank unnecessary. And this inventor is the volume (henceforth a "secondary side area | region") of the capacity | capacitance of the container which accommodates the filtration membrane, especially the area | region located in the secondary side of the filtration membrane in a container. By adjusting the volume, it is possible to store the amount of filtered water necessary for backwashing the filtration membrane in the secondary side region. During backwashing, the water in the secondary side region is pressurized with air and filtered. The idea was to backwash the filtration membrane by passing water through the membrane. Thus, if backwashing is carried out using the water in the secondary region, a backwashing water tank can be dispensed with.
ここで、ろ過膜としては、例えば図6にその一部を切り欠いて示すような、被処理水が流入する蓮根状の通水孔31を有するモノリス型のセラミック膜30が使用されることがある。そして、蓮根状の通水孔31を有するモノリス型のセラミック膜30では、例えば通水孔31に流入した被処理水が各通水孔31の表面に位置する分離層(図示せず)でろ過され、ろ過水が外周面32から流出する。
Here, as the filtration membrane, for example, a monolithic
しかし、モノリス型のセラミック膜のような、両端面間に亘って延在する通水孔と、通水孔の表面に位置する分離層とを有する柱状のろ過膜を用いた膜ろ過システムにおいてろ過膜の逆洗に必要な量のろ過水を二次側領域内に確保し、二次側領域内のろ過水を空気等で加圧して逆洗を行うことについて本発明者が更に検討を進めた結果、通水孔内を一次側とする柱状のろ過膜を用いた膜ろ過システムでは、以下の問題が生じることが明らかとなった。
即ち、図7(a)に示すように、通水孔91と分離層とを有する柱状のろ過膜92を、ろ過膜92と略等しい長さの内部空間を有する容器93の内部に収容し、通水孔91の延在方向が設置面に対して略鉛直になるように縦置きすると、二次側領域94内のろ過水を空気等で加圧して逆洗を行った際に、図7(b)に示すように経時的に二次側領域94内のろ過水の水位が低下するため、ろ過膜92の上部を十分に洗浄することができないという問題が生じることが明らかとなった。
However, in a membrane filtration system using a columnar filtration membrane having a water passage extending between both end faces, such as a monolithic ceramic membrane, and a separation layer located on the surface of the water passage. The present inventor has further investigated the fact that the amount of filtered water necessary for backwashing of the membrane is secured in the secondary region, and the filtered water in the secondary region is pressurized with air or the like for backwashing. As a result, it became clear that the following problems occur in the membrane filtration system using the columnar filtration membrane with the inside of the water passage hole as the primary side.
That is, as shown in FIG. 7 (a), a
そこで、本発明は、通水孔と、通水孔の表面に位置する分離層とを有する柱状のろ過膜を用いた膜ろ過システムであって、簡素な構成でろ過膜を効果的に逆洗可能な膜ろ過システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a membrane filtration system using a columnar filtration membrane having a water passage hole and a separation layer located on the surface of the water passage hole, and effectively backwashes the filtration membrane with a simple configuration. The object is to provide a possible membrane filtration system.
この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の膜ろ過システムは、両端面間で軸線方向に延在する通水孔および当該通水孔の周囲に位置する分離層を有する柱状のろ過膜と、内部空間に前記ろ過膜が収容された容器とを有し、前記ろ過膜の前記通水孔内に供給した被処理水を前記分離層でろ過してろ過水を得るろ過装置を備える膜ろ過システムであって、前記ろ過膜を収容した容器は、ろ過膜の軸線を略鉛直方向に向けて設置され、前記容器の前記内部空間は、前記被処理水が流れる一次側領域と、前記ろ過水が流れる二次側領域とに区分され、加圧ガスを用いて前記二次側領域内に存在するろ過水を加圧し、加圧したろ過水を前記一次側領域へ流入させることにより前記ろ過膜を逆洗する逆洗機構と、前記ろ過膜の上端面と前記内部空間の上端面との間に配設された、前記内部空間よりも小径のスペーサーとを更に備えることを特徴とする。このように、二次側領域内に存在するろ過水を加圧ガスで加圧して逆洗に使用すれば、逆洗水槽を不要として膜ろ過システムの構成を簡素化することができる。また、内部空間よりも小径のスペーサーをろ過膜の上部に設ければ、加圧ガスを用いて逆洗を行った場合であっても、二次側領域内ではスペーサーの周囲の部分から水位が低下する。従って、逆洗初期にはろ過膜の周囲にろ過水が存在する状態でろ過膜を逆洗することができるので、ろ過膜全体を効果的に逆洗することができる。
なお、本発明において、「略鉛直方向」には、本発明の効果が得られる範囲内で鉛直方向に対して傾斜した方向、例えば、鉛直方向に対する角度が15°以下の方向も含まれる。そして、本発明において「ろ過膜の軸線を略鉛直方向に向けて設置する」には、ろ過膜の軸線が鉛直方向に沿って延びるように設置することと、本発明の効果が得られる範囲内でろ過膜の軸線が鉛直方向に対して例えば15°以下の角度で傾斜して延びるように設置することとが含まれる。
An object of the present invention is to advantageously solve the above-described problem, and the membrane filtration system of the present invention is provided with a water passage hole extending in the axial direction between both end faces and around the water passage hole. A columnar filtration membrane having a separation layer, and a container in which the filtration membrane is accommodated in an internal space, and the treated water supplied into the water passage holes of the filtration membrane is filtered through the separation layer. A membrane filtration system comprising a filtration device for obtaining filtered water, wherein the container containing the filtration membrane is installed with the axis of the filtration membrane oriented in a substantially vertical direction, and the internal space of the vessel is the water to be treated Is divided into a primary side region through which the filtered water flows and a secondary side region through which the filtered water flows, pressurizing the filtered water present in the secondary side region using a pressurized gas, Backwashing mechanism for backwashing the filtration membrane by flowing into the side region, and It disposed between the upper end surface and the upper end surface of the inner space of the filtration membrane, and further comprising a small diameter spacer than the internal space. Thus, if the filtered water which exists in a secondary side area | region is pressurized with pressurized gas and used for backwashing, the structure of a membrane filtration system can be simplified by making a backwash water tank unnecessary. In addition, if a spacer having a smaller diameter than the internal space is provided on the upper part of the filtration membrane, even when backwashing is performed using a pressurized gas, the water level starts from the portion around the spacer in the secondary region. descend. Therefore, at the initial stage of backwashing, the filtration membrane can be backwashed in the presence of filtrate water around the filtration membrane, so that the entire filtration membrane can be backwashed effectively.
In the present invention, the “substantially vertical direction” includes a direction inclined with respect to the vertical direction within a range in which the effect of the present invention is obtained, for example, a direction having an angle of 15 ° or less with respect to the vertical direction. And, in the present invention, “install the filtration membrane with the axis of the membrane oriented substantially vertically” means that the membrane is installed so that the axis of the membrane extends along the vertical direction, and within the range where the effects of the invention can be obtained. And installing so that the axis of the filtration membrane extends at an angle of, for example, 15 ° or less with respect to the vertical direction.
ここで、本発明の膜ろ過システムは、前記逆洗機構が、前記加圧したろ過水を複数回に分けて前記一次側領域へ流入させ、且つ、少なくとも一回目の前記一次側領域への流入量を、前記スペーサーの外周面と、当該スペーサーに対向する前記容器の内周面との間に存在するろ過水量以下とすることが好ましい。加圧したろ過水を複数回に分けて一次側領域に流入させ、且つ、少なくとも一回目の流入量をスペーサーと容器の内周面との間に存在するろ過水量以下とすれば、二次側領域内のろ過水の水位が一回目の通水時にろ過膜の上端位置まで低下することがない。従って、ろ過膜の外周面に対して均一に圧力をかけた状態でろ過水を複数回通水させ、ろ過膜全体をより効果的に逆洗することができる。 Here, in the membrane filtration system of the present invention, the backwash mechanism causes the pressurized filtered water to flow into the primary region in a plurality of times and to flow into the primary region at least for the first time. The amount is preferably equal to or less than the amount of filtered water present between the outer peripheral surface of the spacer and the inner peripheral surface of the container facing the spacer. If the pressurized filtered water is divided into a plurality of times and allowed to flow into the primary region, and at least the first inflow is less than the amount of filtered water existing between the spacer and the inner peripheral surface of the container, the secondary side The water level of the filtered water in the region does not drop to the upper end position of the filtration membrane during the first water flow. Therefore, the filtered water can be passed through the filter membrane a plurality of times in a state where the pressure is uniformly applied to the outer peripheral surface of the filter membrane, and the entire filter membrane can be backwashed more effectively.
そして、本発明の膜ろ過システムは、前記スペーサーが、前記ろ過膜側のスペーサー端部よりも外径が小さい縮径部を有することが好ましい。スペーサーに縮径部を設ければ、スペーサーの外周面と、スペーサーに対向する容器の内周面との間に存在するろ過水の量を増加させて、ろ過膜全体を更に効果的に逆洗することができる。 In the membrane filtration system of the present invention, it is preferable that the spacer has a reduced diameter portion whose outer diameter is smaller than a spacer end portion on the filtration membrane side. If a reduced diameter part is provided in the spacer, the amount of filtered water existing between the outer peripheral surface of the spacer and the inner peripheral surface of the container facing the spacer is increased, and the entire filtration membrane is backwashed more effectively. can do.
本発明によれば、通水孔と、通水孔の表面に位置する分離層とを有する柱状のろ過膜を用いた膜ろ過システムであって、簡素な構成でろ過膜を効果的に逆洗可能な膜ろ過システムを提供することができる。 According to the present invention, there is provided a membrane filtration system using a columnar filtration membrane having a water passage hole and a separation layer located on the surface of the water passage hole, and effectively backwashes the filtration membrane with a simple configuration. A possible membrane filtration system can be provided.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において同一の符号を付したものは、同一の構成要素を示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, what attached | subjected the same code | symbol in each figure shall show the same component.
本発明の膜ろ過システムは、特に限定されることなく、上水処理、下水処理、工業用水処理、排水処理、海水淡水化などの各種水処理において被処理水中の汚濁物質を分離除去する際に用いることができる。 The membrane filtration system of the present invention is not particularly limited, when separating and removing pollutants in the water to be treated in various water treatments such as clean water treatment, sewage treatment, industrial water treatment, wastewater treatment, seawater desalination, etc. Can be used.
ここで、図1に、本発明の膜ろ過システムの一例の概略構成を示す。図1に示す膜ろ過システム100は、被処理水を貯留する被処理水槽10と、容器20の内部にろ過膜30を収容してなるろ過装置とを備えている。そして、この膜ろ過システム100では、被処理水槽10中の被処理水をろ過装置のろ過膜30でろ過してろ過水を得る。
Here, in FIG. 1, schematic structure of an example of the membrane filtration system of this invention is shown. A
被処理水槽10は、被処理水ライン11を介してろ過装置の容器20の下部と接続されている。そして、被処理水槽10内に貯留された被処理水は、被処理水ライン11に設けられた被処理水ポンプ12を用いて容器20内へと送水され、ろ過膜30でろ過される。
なお、被処理水ライン11の、被処理水ポンプ12と容器20との間には、被処理水弁13が設けられている。また、被処理水ライン11の、被処理水弁13と容器20との間からは、逆洗排水ライン70が分岐して延びている。そして、逆洗排水ライン70には、逆洗排水弁71が設けられている。
The treated
A treated
容器20は、円筒状の容器本体の下端部を2枚の仕切り板22,23で液密に閉止し、容器本体の上端部を2枚の仕切り板25,26で液密に閉止したものである。ここで、仕切り板22と仕切り板23との間には第1共通流路24が形成されている。また、仕切り板25と仕切り板26との間には第2共通流路27が形成されている。そして、第1共通流路24には被処理水ライン11が接続されており、第2共通流路27にはエアーブロー用加圧空気ライン80および水張りライン82が接続されている。また、容器本体の上部には、ろ過水ライン50が接続されている。
なお、ろ過水ライン50には、ろ過水弁51が設けられており、エアーブロー用加圧空気ライン80には、エアーブロー用加圧空気弁81が設けられており、水張りライン82には、水張り弁83が設けられている。更に、ろ過水ライン50の、容器20とろ過水弁51との間からは、逆洗用加圧空気ライン60が分岐して延びており、逆洗用加圧空気ライン60には、逆洗用加圧空気弁61が設けられている。
The
The
そして、容器20は、容器20の軸線が鉛直方向と平行になるように設置されている。また、容器20の内部空間21(仕切り板22と仕切り板25との間の空間)には、図示例では3本のろ過膜30が収容されている。より具体的には、内部空間21には、3本のろ過膜30と、各ろ過膜30の上部に液密に取り付けられたスペーサー40とが収容されている。
なお、本発明の膜ろ過システムでは、容器としては、ろ過膜を液密に収容可能な任意の容器を用いることができる。また、本発明の膜ろ過システムでは、容器は、軸線が鉛直方向に対して傾斜するように設置してもよい。
The
In the membrane filtration system of the present invention, any container that can accommodate the filtration membrane in a liquid-tight manner can be used as the container. Moreover, in the membrane filtration system of this invention, you may install a container so that an axis line may incline with respect to a perpendicular direction.
ここで、ろ過膜30としては、柱状で、且つ、両端面間で軸線方向に延在する通水孔と当該通水孔の周囲に位置する分離層とを有するろ過膜を用いることができる。具体的には、ろ過膜30としては、特に限定されることなく、図6に示すようなセラミックろ過膜を用いることができる。
Here, as the
図6に示すろ過膜30は、円柱状で、両端面間に亘って軸線方向に延在する複数の通水孔31と、通水孔31の表面に位置する分離層(図示せず)とを有するモノリス型のセラミックろ過膜である。そして、ろ過膜30では、通水孔31に流入した被処理水が、各通水孔31の表面に位置する分離層でろ過されて外周面32から流出する。
なお、ろ過膜30は、図示例では、ろ過膜30の軸線が鉛直方向と平行になるように設置されている。即ち、膜ろ過システム100では、ろ過膜30およびろ過膜30を収容した容器20は、ろ過膜30の軸線が鉛直方向と平行になるように設置されている。因みに、本発明の膜ろ過システムでは、ろ過膜は、軸線が鉛直方向に対して傾斜するように設置してもよい。
A
In the illustrated example, the
スペーサー40は、ろ過膜30の上端面と、容器20の内部空間21の上端面(図示例では仕切り板25)との間に配設されている。また、スペーサー40の外径は、容器20の内径、即ち内部空間21の直径よりも小さい。なお、スペーサー40は、ろ過膜30とは異なり、非透水部材である。
The
そして、スペーサー40は、図2(a)に軸線方向に沿う断面を示すように、筒状で、ろ過膜30に接続される大径部41と、大径部41の上側(ろ過膜30とは反対側)に位置して外径および内径が上側に向かって漸減するテーパー部42と、テーパー部42の上側に位置する小径部43とを備えている。即ち、スペーサー40は、ろ過膜30側のスペーサー端部(大径部41)よりも外径が小さい縮径部(テーパー部42および小径部43)を有している。
As shown in FIG. 2A, the
ここで、図2(a)に示すように、スペーサー40とろ過膜30との接続は、特に限定されることなく、スペーサー40の大径部41の内周面に形成した段差にパッキン45を配置し、スペーサー40に対してろ過膜30を圧入することにより行うことができる。具体的には、スペーサー40の大径部41の内周面の下端側にパッキン45の厚さよりも小さい段差を形成し、当該段差に、ろ過膜30の端面の外周縁部およびろ過膜30の外周面上端部を覆う略環状のパッキン45を配置した状態でろ過膜30をスペーサー40の大径部41に圧入することにより、ろ過膜30の通水孔31内とスペーサー40内とを連通させつつ、スペーサー40とろ過膜30とを液密に接続することができる。なお、図2(a)に示すように、パッキン45の、ろ過膜30の外周面およびスペーサー40の大径部41の内周面と接触する部分には、シール性を向上するための環状凸部を形成してもよい。
Here, as shown in FIG. 2A, the connection between the
また、図2(a)に示すように、スペーサー40と仕切り板25との接続は、特に限定されることなく、スペーサー40の小径部43の外周面に形成した環状凹部44にOリング46を配置し、仕切り板25に形成した孔に小径部43を圧入することにより行うことができる。このように、Oリング46を配置した状態で仕切り板25の孔に小径部43を圧入することにより、スペーサー40内と第2共通流路27内とを連通させつつ、スペーサー40と仕切り板25とを液密に接続することができる。
Further, as shown in FIG. 2A, the connection between the
なお、容器20の下端側に位置する仕切り板22と、ろ過膜30との接続は、特に限定されることなく、図2(b)に示すように、仕切り板22に形成した孔の周囲に段差を形成し、当該段差に、ろ過膜30の端面の外周縁部およびろ過膜30の外周面下端部を覆う略環状のパッキン47を配置した状態でろ過膜30を段差上に戴置することにより行うことができる。このように、パッキン47を配置した状態で仕切り板22の孔の上にろ過膜30を戴置することにより、ろ過膜30の通水孔31内と第1共通流路24内とを連通させつつ、ろ過膜30と仕切り板22とを液密に接続することができる。
In addition, the connection between the
即ち、互いに液密に接続されたろ過膜30およびスペーサー40は、仕切り板22および仕切り板25に対して液密に接続されている。そのため、ろ過膜30の通水孔31に被処理水を通水してろ過を行う場合、容器20の内部空間21は、ろ過膜30およびスペーサー40により、被処理水が流れる一次側領域(通水孔31内およびスペーサー40内)と、ろ過水が流れる二次側領域(ろ過膜30の分離層よりも容器20の内周面側に位置する部分)とに区分される。
That is, the
そして、この膜ろ過システム100では、被処理水をろ過してろ過水を得る場合には、図1に示すように、被処理水弁13およびろ過水弁51を開き、逆洗用加圧空気弁61、逆洗排水弁71、エアーブロー用加圧空気弁81および水張り弁83を閉じた状態で被処理水ポンプ12を運転する。そして、被処理水ライン11および第1共通流路24を介してろ過膜30の通水孔31内に流入した被処理水をろ過膜30の分離層(図示せず)でろ過する。なお、分離層でろ過されてろ過膜30の外周面から流出したろ過水は、容器20内の二次側領域を流れ、ろ過水ライン50から流出する。
なお、上記では被処理水をデッドエンドろ過する場合について説明したが、この膜ろ過システム100では、被処理水をクロスフローろ過してもよい。
And in this
In addition, although the case where the to-be-processed water was dead-end filtered was demonstrated above, in this
ここで、被処理水のろ過を継続すると、被処理水中の汚濁物質等がろ過膜に付着してろ過膜の目詰まりが生じ、ろ過性能が低下する。そこで、この膜ろ過システム100では、所定時間毎に、或いは、ろ過膜30の差圧が所定値以上まで上昇した際に、被処理水弁13、ろ過水弁51、逆洗用加圧空気ライン60、逆洗用加圧空気弁61、逆洗排水ライン70、逆洗排水弁71およびエアーブロー用加圧空気弁81を逆洗機構として使用して、ろ過膜30を逆洗する。なお、逆洗時の各弁やポンプの動作は、図示しない制御装置を用いて制御することができる。
Here, if filtration of water to be treated is continued, contaminants and the like in the water to be treated adhere to the filtration membrane, resulting in clogging of the filtration membrane, resulting in a reduction in filtration performance. Therefore, in this
具体的には、最初に、図3(a)に示すように、被処理水ポンプ12を停止し、被処理水弁13、ろ過水弁51、逆洗排水弁71、エアーブロー用加圧空気弁81および水張り弁83を閉じた状態で逆洗用加圧空気弁61を開き、加圧ガスとしての逆洗用加圧空気を用いて容器20の二次側領域内に存在するろ過水を加圧する。
次に、図3(b),(c)に示すように、逆洗排水弁71を開き、二次側領域内の加圧したろ過水をろ過膜30の通水孔31(一次側領域)内へ流入させて、ろ過膜30を逆洗する。
なお、二次側領域内のろ過水を用いた逆洗が終了した後は、任意に、逆洗用加圧空気弁61を閉じ、エアーブロー用加圧空気弁81を開いてエアーブロー用加圧空気をろ過膜30の通水孔31内に流し、通水孔31内をエアーブロー用加圧空気で更に洗浄してもよい。因みに、エアーブロー用加圧空気を用いたろ過膜30の洗浄が終了した後は、例えば、逆洗排水弁71およびエアーブロー用加圧空気弁81を閉じ、被処理水弁13および水張り弁83を開いた状態で被処理水ポンプ12を運転させ、一次側領域内の空気を水張りライン82から抜いて一次側領域に被処理水を満たしてから被処理水のろ過を再開することができる。
Specifically, first, as shown in FIG. 3A, the treated
Next, as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c), the
In addition, after the backwashing using the filtered water in the secondary region is completed, the backwashing pressurized
ここで、この膜ろ過システム100では、ろ過膜30の逆洗に使用するろ過水を貯留する逆洗水槽が設けられておらず、容器20の近傍に配置された逆洗用加圧空気ライン60を介して逆洗用加圧空気を供給することにより、実質的に容器20の二次側領域内に存在するろ過水のみを使用してろ過膜30を逆洗している。因みに、二次側領域内に存在するろ過水のみを使用してろ過膜を十分に逆洗する観点からは、二次側領域の容積は、ろ過膜面積1m2当たり0.5L以上確保することが好ましく、2L以上確保することが更に好ましい。
なお、本発明において、「実質的に容器の二次側領域内に存在するろ過水のみを使用してろ過膜を逆洗する」とは、逆洗水槽を設けることなく、二次側領域内に存在する水と、逆洗用加圧空気を供給する際に不可避的に二次側領域内に流入するろ過水ライン中のろ過水とを用いてろ過膜を逆洗することを指す。
Here, in this
In the present invention, the phrase “backwash the filtration membrane using only the filtrate water substantially present in the secondary region of the container” means that the secondary region is not provided with a backwash water tank. This means that the filtration membrane is backwashed using water present in the water and filtered water in the filtrate line that inevitably flows into the secondary region when supplying pressurized air for backwashing.
従って、この膜ろ過システム100では、逆洗水槽を不要として膜ろ過システム100の構成を簡素化することができるが、図3(b),(c)に示すように、この膜ろ過システム100では、逆洗を開始すると、逆洗開始直後(例えば、逆洗開始から1秒以内)に容器20の二次側領域内に空気(加圧ガス)が流入する。そして、二次側領域内の空気が流入した部分では、順次、通水孔31(一次側領域)内にろ過水が流れなくなる。
Therefore, in this
しかしながら、この膜ろ過システム100では、ろ過膜30の上部にスペーサー40を配設しているので、逆洗の開始直後に空気が二次側領域内に流れ込んでも、二次側領域内の水位がスペーサー40の周囲の部分から低下する。そのため、膜ろ過システム100では、逆洗開始直後の二次側領域内のろ過水の水位を所定の時間だけろ過膜30の上端位置よりも鉛直方向上方に位置させ、ろ過膜30全体を均一かつ効果的に逆洗することができる。
However, in this
また、この膜ろ過システム100では、スペーサー40が、テーパー部42および小径部43よりなる縮径部を有しているので、スペーサー40の外径を軸線方向に一定とした場合と比較して、スペーサー40の半径方向外側に位置する内部空間21の体積を増加させることができる。従って、スペーサー40の外周面と、スペーサー40に対向する容器20の内周面との間に存在するろ過水の量を増加させ、二次側領域内のろ過水の水位がろ過膜30の上端位置よりも鉛直方向上方に位置する時間を長くして、ろ過膜30全体を更に効果的に逆洗することができる。
Further, in this
更に、この膜ろ過システム100では、二次側領域内に逆洗用加圧空気が流入する位置(即ち、図示例ではろ過水ライン50と容器20との接続位置)が、容器20の上部であり、且つ、スペーサー40に対向している。従って、逆洗用加圧空気が流入する位置を容器20の下部にした場合と比較して、二次側領域内での空気の流れにより通水孔31内へのろ過水(逆洗水)の流れが邪魔されることがない。また、逆洗用加圧空気が流入する位置をろ過膜30の外周面に対向させた場合と比較して、ろ過膜30の外周面への空気の吹き付けにより通水孔31内へのろ過水(逆洗水)の流入が邪魔されることがない。
Furthermore, in this
なお、加圧したろ過水を一度に通水孔31(一次側領域)内へと流入させた場合、ろ過膜30内での目詰まりの度合いの分布などに起因して、通水孔31内で目詰まりの原因物質(閉塞物質)が均一に剥離しない場合がある。
そこで、膜ろ過システム100では、ろ過膜全体をより効果的に逆洗する観点から、加圧したろ過水を複数回に分けて通水孔31(一次側領域)に流入させることが好ましく、少なくとも一回目の流入量をスペーサー40と容器20の内周面との間に存在するろ過水量以下とすることが更に好ましい。ろ過水を複数回に分けて通水孔31に流入させれば、一度目のろ過水の流入では剥離しなかった閉塞物質を二度目以降のろ過水の流入で剥離させることができるからである。また、一回目の流入量をスペーサー40と容器20の内周面との間に存在するろ過水量以下とすれば、二次側領域内のろ過水の水位が一回目の通水時にろ過膜30の上端位置(図3(b)に示す位置)まで低下することがない。従って、ろ過膜30の外周面に対して均一に圧力をかけた状態でろ過水を2回以上通水させ、ろ過膜全体をより効果的に逆洗することができるからである。
因みに、加圧したろ過水は、例えば、制御装置を用いて逆洗排水弁71の開閉を制御することにより、或いは、逆洗排水弁71の開閉をタイマー制御することにより、複数回に分けて通水孔31に流入させることができる。
When pressurized filtered water is allowed to flow into the water passage hole 31 (primary side region) at a time, the inside of the
Therefore, in the
Incidentally, the pressurized filtered water is divided into a plurality of times, for example, by controlling the opening / closing of the
以上、一例を用いて本発明の膜ろ過システムについて説明したが、本発明の膜ろ過システムは、上記一例に限定されることはなく、本発明の膜ろ過システムには、適宜変更を加えることができる。 As mentioned above, although the membrane filtration system of this invention was demonstrated using an example, the membrane filtration system of this invention is not limited to the said example, A change may be suitably added to the membrane filtration system of this invention. it can.
具体的には、上記一例の膜ろ過システム100では、スペーサーとして、筒状で、縮径部(テーパー部42および小径部43)を有するスペーサー40を用いたが、本発明の膜ろ過システムでは、図4に示すように、スペーサー40Aは、縮径部を有していなくてもよく、また、中実体であってもよい。なお、スペーサー40Aが中実体の場合には、ろ過膜30の上側の端面はスペーサー40Aで閉止されるので、ろ過水はデッドエンドろ過される。
Specifically, in the
また、上記一例の膜ろ過システム100では柱状のろ過膜30を3本用いたが、本発明の膜ろ過システムでは、使用するろ過膜の本数は3本に限定されることはなく、1本であってもよいし、複数本であってもよい。なお、例えば複数本のろ過膜を容器内に配置する場合には、容器の形状および容器内でのろ過膜の配置位置は任意の形状および位置とすることができる。具体的には、複数本のろ過膜は、直方体状の容器中に、平面視一直線上に位置するように配置してもよいし、円筒状の容器中に、平面視円周線上または平面視放射線上に位置するように配置してもよい。更に、本発明の膜ろ過システムでは、二次側領域内に薬品を添加するラインを設けて薬品添加逆洗(CEB:Chemical Enhanced Backwash)を実施してもよい。
Moreover, in the
更に、上記一例の膜ろ過システム100では一つの容器20内に複数本の柱状のろ過膜30を収容したが、本発明の膜ろ過システムでは、図5に示すように、1本のろ過膜を収容した容器20を複数個設けてもよい。なお、逆洗水槽を設置し、逆洗用加圧空気を用いて逆洗水槽内の水を加圧して逆洗を行うと、1本のろ過膜を収容した容器を複数個設けた膜ろ過システムでは、配管内の圧力損失等に起因して全てのろ過膜を均一に洗浄することができず、容器間でろ過膜の洗浄度合いに差が生じることがある。しかし、本発明に従う膜ろ過システム100Aでは、逆洗用加圧空気を流入させる位置(逆洗用加圧空気ライン60)が容器20に近く、且つ、実質的に各容器の二次側領域内のろ過水のみを使用して逆洗を行うので、各容器20内のろ過膜を均一に逆洗することができる。
Furthermore, in the
本発明によれば、通水孔と、通水孔の表面に位置する分離層とを有する柱状のろ過膜を用いた膜ろ過システムであって、簡素な構成でろ過膜を効果的に逆洗可能な膜ろ過システムを提供することができる。 According to the present invention, there is provided a membrane filtration system using a columnar filtration membrane having a water passage hole and a separation layer located on the surface of the water passage hole, and effectively backwashes the filtration membrane with a simple configuration. A possible membrane filtration system can be provided.
10 被処理水槽
11 被処理水ライン
12 被処理水ポンプ
13 被処理水弁
20 容器
21 内部空間
22,23 仕切り板
24 第1共通流路
25,26 仕切り板
27 第2共通流路
30 ろ過膜(セラミック膜)
31 通水孔
32 外周面
40 スペーサー
41 大径部
42 テーパー部
43 小径部
44 環状凹部
45 パッキン
46 Oリング
47 パッキン
50 ろ過水ライン
51 ろ過水弁
60 逆洗用加圧空気ライン
61 逆洗用加圧空気弁
70 逆洗排水ライン
71 逆洗排水弁
80 エアーブロー用加圧空気ライン
81 エアーブロー用加圧空気弁
82 水張りライン
83 水張り弁
91 通水孔
92 ろ過膜
93 容器
94 二次側領域
100 膜ろ過システム
40A スペーサー
100A 膜ろ過システム
10 treated water tank 11 treated
31
Claims (3)
前記ろ過膜を収容した容器は、ろ過膜の軸線を略鉛直方向に向けて設置され、
前記容器の前記内部空間は、前記被処理水が流れる一次側領域と、前記ろ過水が流れる二次側領域とに区分され、
加圧ガスを用いて前記二次側領域内に存在するろ過水を加圧し、加圧したろ過水を前記一次側領域へ流入させることにより前記ろ過膜を逆洗する逆洗機構と、
前記ろ過膜の上端面と前記内部空間の上端面との間に配設された、前記内部空間よりも小径のスペーサーと、
を更に備えることを特徴とする、膜ろ過システム。 A columnar filtration membrane having a water passage hole extending in the axial direction between both end faces and a separation layer positioned around the water passage hole, and a container in which the filtration membrane is housed in an internal space, A membrane filtration system comprising a filtration device that obtains filtered water by filtering the treated water supplied into the water passage holes of the filtration membrane through the separation layer,
The container containing the filtration membrane is installed with the axis of the filtration membrane oriented in a substantially vertical direction,
The internal space of the container is divided into a primary side region through which the treated water flows and a secondary side region through which the filtered water flows,
Backwashing mechanism for backwashing the filtration membrane by pressurizing the filtered water present in the secondary region using a pressurized gas, and allowing the filtered water to flow into the primary region;
A spacer having a smaller diameter than the internal space, disposed between the upper end surface of the filtration membrane and the upper end surface of the internal space,
A membrane filtration system, further comprising:
The membrane filtration system according to claim 1 or 2, wherein the spacer has a reduced diameter portion whose outer diameter is smaller than the spacer end portion on the filtration membrane side.
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