JP2014151225A - Filtration membrane module, and method for inspecting the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被処理液および活性汚泥を含む微生物含有液を、膜を用いて固液分離するろ過膜モジュールおよびその運転状態の検査方法に関する。 The present invention relates to a filtration membrane module for solid-liquid separation of a microorganism-containing liquid containing a liquid to be treated and activated sludge using a membrane, and a method for inspecting the operating state thereof.
膜分離法は、省エネルギー、省スペース、省力化および製品の品質向上などの特徴を有するため、適用分野を拡大しながら普及している技術である。膜分離法には、逆浸透、限外ろ過、精密ろ過などの方法がある。また、ろ過膜の形態には、中空糸膜、平膜、および管状膜などがあり、各分離対象物の性質や特徴に応じて使い分けられている。最近では環境保全の観点から、廃水処理にも膜分離技術を適用しようとする研究が進められている。 The membrane separation method is a technology that is widely used while expanding its application field because it has features such as energy saving, space saving, labor saving, and product quality improvement. Examples of membrane separation methods include reverse osmosis, ultrafiltration, and microfiltration. Further, the form of the filtration membrane includes a hollow fiber membrane, a flat membrane, a tubular membrane, and the like, which are properly used according to the properties and characteristics of each separation object. Recently, from the viewpoint of environmental conservation, research is being conducted to apply membrane separation technology to wastewater treatment.
廃水処理では、多くの場合、沈殿による固液分離を行っていたが、その代替として膜分離技術が実施できれば、高品位な処理水が得られるだけでなく、広大な沈殿池の省略あるいは縮小ができ、スペースメリットが非常に大きい。また、廃水処理では、活性汚泥と呼ばれる微生物により、廃水中の有機物を分解した後に、フロック化した汚泥と処理水を分離する活性汚泥処理プロセスが広く用いられているが、かかる活性汚泥処理プロセスで処理効率を上げるために活性汚泥を高濃度化すると、分解処理が進む一方で後段の沈殿池において汚泥の沈降性不良を生じる場合があり、水質の悪化を防止するための管理作業が煩雑である。しかし、沈殿分離の代替として膜分離技術を採用すれば、水質の悪化、スペース確保といった問題点を解決することができるため、膜分離技術が注目されている。 In wastewater treatment, solid-liquid separation by precipitation is often performed, but if membrane separation technology can be implemented as an alternative, not only high-quality treated water can be obtained, but a large sedimentation basin can be omitted or reduced. And the space merit is very large. In wastewater treatment, an activated sludge treatment process that separates flocked sludge and treated water after decomposing organic matter in the wastewater by microorganisms called activated sludge is widely used. When activated sludge is concentrated to increase the treatment efficiency, the decomposition process proceeds, but sludge sedimentation may occur in the subsequent sedimentation basin, and management work to prevent deterioration of water quality is complicated. . However, if membrane separation technology is adopted as an alternative to precipitation separation, problems such as deterioration of water quality and space securing can be solved, and membrane separation technology has attracted attention.
以上のような点から、活性汚泥を含む水槽内に、複数のろ過膜エレメントを集水チューブで接続したろ過膜モジュールを浸漬して、モジュールの透過側をポンプで吸引、あるいはサイホンなどのように水位差を利用して透過水を得る、浸漬タイプのろ過膜モジュールの研究が行われている。活性汚泥処理では通常、好気性の微生物を飼育するための曝気が行われており、この浸漬タイプは曝気により水槽内に形成される旋回流を利用して膜面の汚れをかきとりながら固液分離を行うことができ非常に低コストで運転が可能である。 From the above points, immerse a filtration membrane module in which a plurality of filtration membrane elements are connected with a collection tube in a water tank containing activated sludge, and suck the permeate side of the module with a pump or siphon, etc. Research on a submerged filtration membrane module that obtains permeated water using the difference in water level has been conducted. In activated sludge treatment, aeration is usually performed to keep aerobic microorganisms. This immersion type uses a swirl flow formed in the water tank by aeration to separate the solid and liquid while scraping the membrane surface. Can be operated at a very low cost.
その際問題となるのが、何らかの要因で膜に損傷が生じ、透過水質が悪化した場合の、損傷した膜の特定方法で、浸漬しているろ過膜モジュールを水槽の外に取り出すか、または水槽内の活性汚泥を排出する必要があるため、モジュール内の膜を全数点検して特定するのに膨大な時間と労力がかかる、という問題点があった。このような問題を解決する手段として、内部に液流路と、外部から前記液流路内に液を導く複数の液流入口と、前記液流路内から外部に液を導く液流出口とが形成されている筐体を備えた集水装置であって、前記筐体に外部から前記液流路内を観察可能なのぞき窓が形成されていることを特徴とする集水装置を水槽の外に設け、ろ過膜モジュール内の個々のエレメントと集水装置を接続し、のぞき窓から透過水の状態を目視観察して破損膜の特定を行う方法が提案されている(特許文献1)。 At that time, the problem is that if the membrane is damaged for some reason and the permeated water quality deteriorates, the damaged membrane is identified, and the immersed membrane module is taken out of the water tank or the water tank. Because it is necessary to discharge the activated sludge inside, there is a problem that it takes a lot of time and labor to inspect and identify all the membranes in the module. As means for solving such problems, there are a liquid flow path inside, a plurality of liquid flow inlets for introducing liquid into the liquid flow path from the outside, and a liquid flow outlet for guiding liquid from the inside of the liquid flow path to the outside. A water collecting apparatus having a casing formed with a water collecting apparatus, wherein a peep window capable of observing the inside of the liquid channel from the outside is formed in the casing. There has been proposed a method in which an individual element in a filtration membrane module is connected to a water collecting device, and the state of permeate is visually observed from a viewing window to identify a damaged membrane (Patent Document 1).
しかし、特許文献1の方法は、水槽やろ過膜モジュールの状態を変えることなく破損膜を特定できるものであるが、常時このような複雑な形状の集水装置筐体および集水チューブの一部を水面上に設けておくため、集水装置内での透過水の滞留や日光の照射、およびそれらによって引き起こされる透過水中での微生物や藻の繁殖といった透過水質の悪化が避けられないことや、一つの集水装置に多数のエレメントを接続するため、集水装置内での透過水の流れが互いに干渉し、濁質を含む透過水を出しているエレメントを特定することが困難であるという問題点があった。
However, although the method of
本発明は、透過水の水質を確認するための部材を常時水面上に設けることによる透過水質の悪化を防止しつつ、簡易な操作で破損膜を迅速に特定することができる構造を有したろ過膜モジュール、およびそれを用いたろ過膜モジュールの検査方法を提供することを目的とする。 The present invention is a filtration having a structure capable of quickly identifying a damaged membrane by a simple operation while preventing deterioration of the permeated water quality by always providing a member for confirming the quality of the permeated water on the water surface. It aims at providing the inspection method of a membrane module and a filtration membrane module using the same.
上記課題を解決する本発明は、以下の特徴を備えるものである。 The present invention for solving the above-mentioned problems has the following features.
(1)複数のろ過膜エレメントと、複数の前記ろ過膜エレメントから得られる透過水を集水する集水管と、複数の前記ろ過膜エレメントのそれぞれと前記集水管とに連通する複数の集水チューブと、複数の前記ろ過膜エレメントの下部にあって、前記ろ過膜エレメントの表面に空気を供給する散気装置とを有するろ過膜モジュールであって、前記ろ過膜モジュールは、ろ過運転中は被処理液および活性汚泥を貯留した処理槽内に浸漬設置されており、かつ前記集水チューブの少なくとも一部が、ろ過運転を中断することなく水面上に引き上げ可能であることを特徴とするろ過膜モジュール。 (1) A plurality of filtration membrane elements, a water collection tube for collecting permeated water obtained from the plurality of filtration membrane elements, and a plurality of water collection tubes communicating with each of the plurality of filtration membrane elements and the water collection tube A filtration membrane module at the bottom of the plurality of filtration membrane elements and having an air diffuser for supplying air to the surface of the filtration membrane element, the filtration membrane module being treated during filtration operation A filtration membrane module, wherein the filtration membrane module is immersed in a treatment tank storing liquid and activated sludge, and at least a part of the water collecting tube can be pulled up on the water surface without interrupting the filtration operation. .
(2)前記集水チューブが透過水の流れ方向に伸縮可能な構造を有することを特徴とする(1)に記載のろ過膜モジュール。 (2) The filtration membrane module according to (1), wherein the water collection tube has a structure that can expand and contract in a flow direction of permeated water.
(3)前記(1)または(2)に記載のろ過膜モジュールを用いて、被処理液および活性汚泥を貯留した処理槽内でろ過膜エレメントによるろ過運転を行う際に、前記集水チューブを前記処理槽内水面上に引き上げて直接目視することによって、ろ過膜エレメントの異常有無を確認するろ過膜モジュールの検査方法。 (3) When performing the filtration operation with the filtration membrane element in the treatment tank storing the liquid to be treated and the activated sludge using the filtration membrane module according to (1) or (2), the water collecting tube is used. A method for inspecting a filtration membrane module, wherein the presence or absence of an abnormality in the filtration membrane element is confirmed by pulling it up onto the water surface in the treatment tank and directly observing it.
本発明によって、簡便な操作にて各々の集水チューブ内の透過水の状態を確認することができるので、異常発生時に損傷膜を迅速かつ確実に特定できる。また透過水の状態確認時以外は集水チューブが活性汚泥中に浸漬されており、かつ透過水の滞留部を持たないため、透過水の水質悪化を防止することができる。 According to the present invention, since the state of the permeated water in each water collecting tube can be confirmed by a simple operation, the damaged membrane can be quickly and reliably specified when an abnormality occurs. Moreover, since the water collection tube is immersed in the activated sludge except when the state of the permeated water is confirmed and does not have the permeated water retention portion, it is possible to prevent the quality of the permeated water from deteriorating.
以下、本発明に係るろ過膜モジュールを、図1に示す実施態様に基づいて説明する。 Hereinafter, the filtration membrane module according to the present invention will be described based on the embodiment shown in FIG.
図1に示すろ過膜モジュール2は、被処理液を膜ろ過して透過水を得るために設置される複数のろ過膜エレメント1と、ろ過膜エレメント1から得られる透過水を集水する集水管4と、複数のろ過膜エレメント1のそれぞれと集水管4とに連通する複数の集水チューブ3と、複数のろ過膜エレメント1の下部にあって、ろ過膜エレメント1の表面に空気を供給する散気装置6と、ろ過膜モジュール2を被処理液に浸漬するための処理槽7と、ろ過膜モジュール2の下流側に設けられ集水管4に接続された、透過水を系外に取り出すための送水配管5を有している。
A
そして、本発明においては、上記のような構成で通常被処理液に浸漬されているろ過膜モジュール2のうち、集水チューブ3を、その一部または全部を垂直方向に、被処理液の水面上まで引き上げることが可能であり、以下、この形態に基づいて本発明を説明する。
And in this invention, the
本発明においては、ろ過膜モジュール2を上記のような構成とし、ろ過運転中にろ過膜モジュール2からの透過水に濁度上昇等の異常が発見された際には、ろ過運転を継続した状態で集水チューブ3および集水管4を、少なくとも集水チューブ3の一部が被処理液の水面上に出るように引き上げ、水面上に引き上げられた集水チューブ3の内部を通過する各ろ過膜エレメント1からの透過水を観察し、破損したろ過膜エレメント1を特定して封止等の対処を取ることができる。
In the present invention, the
この時、図1に示すように集水管4は垂直方向に移動可能な構造とし、集水チューブ3とともに被処理液の水面上に出るように引き上げられても良いし、図2に示すように集水管4は固定されて被処理液中に浸漬したままとし、集水チューブ3のみが被処理液の水面上に出るようにしても構わない。
At this time, as shown in FIG. 1, the
このような装置構成および手順をとることで、必要な時にどのろ過膜エレメント1に異常が生じているのかを的確かつ迅速に判別することができ、従来の破損したろ過膜エレメント1の特定に多大な時間と労力がかかるという問題を解決できる。
By adopting such an apparatus configuration and procedure, it is possible to accurately and quickly determine which
また通常集水チューブ3および集水管4は活性汚泥を含む被処理液の中に浸漬した状態であるため、直射日光が遮られ、光合成による藻の繁殖およびそれによる透過水質の悪化を防止することができる。
Moreover, since the normal
さらに集水チューブ3および集水管4はチューブと管という単純な構成で、透過水が滞留する部分を持たないため、滞留した透過水の腐敗、微生物の繁殖およびそれによる透過水質の悪化を防止することができる。
Furthermore, since the
集水チューブ3は、ろ過膜エレメント1からの透過水を集水管4に送ることができれば特に制限されるものではないが、チューブ内の透過水状態を観察する観点から、透明もしくは半透明の塩化ビニルやポリウレタン等の樹脂製であることが好ましい。また上記の通り、処理槽7内を上下に移動するため、水面上に引き上げるのに十分な長さを持つことが必要であるが、通常水面下に存在している状態を考慮し、蛇腹構造やチューブの長さ方向に伸縮性を持つ樹脂の適用等、透過水の流れ方向に伸縮可能な構造を有するものとすることがより好ましい。特に、蛇腹構造の場合は、伸縮時にろ過膜エレメント1との接続部に過度な物理的負荷をかけず、よって上記接続部の破損や脱落といった問題を生じることなく伸縮可能なため、さらに好ましい。
The
集水管4は集水チューブ3および送水配管5との接続口を持っていれば特に制限されるものではなく、ポリエチレンや塩化ビニル、ポリプロピレン等の樹脂製のもの、ステンレス等の鋼管が必要に応じて組み合わされて用いられるが、透過水の滞留を防止する観点からは、図3に示すように円管8に、送水配管接続口9および集水チューブ接続口10を必要数設けた構成のものが好ましい。
The water collecting
ろ過膜エレメント1上に配置されるろ過膜は、被処理液からの透過水の分離ができれば特に制限されるものではなく、ポリエチレンやポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンなどの樹脂からなるものが好ましく用いられる。
The filtration membrane disposed on the
送水配管5は透過水を所定の位置まで導くことができれば特に制限されるものではなく、ポリエチレンや塩化ビニル、ポリプロピレン等の樹脂製のもの、ステンレス等の鋼管が必要に応じて組み合わされて用いられる。
The
散気装置6は、ろ過膜エレメント1の表面を洗浄するための空気を適切に各ろ過膜エレメント1に送ることができれば特に制限されるものではなく、ポリエチレンや塩化ビニル、ポリプロピレン等の樹脂製のもの、EPDM等のラバーを用いたもの、ステンレス等の鋼管が必要に応じて組み合わされて用いられる。
The
処理槽7は被処理液を貯え、ろ過膜モジュール2を被処理液に浸漬することができれば特に制限されるものではなく、コンクリート槽、繊維強化プラスチック槽などが好ましく用いられる。また、処理槽7の内部が複数に分割されていても構わないし、複数に分割されている槽のうち一部をろ過膜エレメントを浸漬する槽として、他方を脱窒槽として利用し、被処理液を互いの分割されている槽間で循環されるようにしていてもよい。
The treatment tank 7 is not particularly limited as long as it can store the liquid to be treated and the
被処理液は、下水やし尿等の生活廃水や、各種工場や製造プロセスから排出される産業廃水が挙げられるが、それに限定されるものではない。また活性汚泥は、それらの廃水中で曝気および/または撹拌することによって繁殖し、廃水の浄化能力を持つ微生物の集合体である。 Examples of the liquid to be treated include domestic wastewater such as sewage and human waste, and industrial wastewater discharged from various factories and manufacturing processes, but are not limited thereto. Activated sludge is an aggregate of microorganisms that propagate by aeration and / or stirring in their wastewater and have the ability to purify wastewater.
(実施例1)
ろ過膜エレメント1が模擬的な欠陥を有するようにするために予め膜面に2mm径の穴を3ヶ所空けたろ過膜エレメント1×1枚を含む、ろ過膜モジュール2(ろ過膜エレメント1×100枚、集水チューブ3×100本、集水管4×1本)を、長さ2m×幅2.5m×水深3mの処理槽7内に設置し、集水管4の一方を送水配管5に接続し、活性汚泥を槽内に満たしてろ過膜モジュールを浸漬させた状態で、ろ過運転を開始した。その際集水管4は図3に示す形状のものを使用し、チェーンブロックにて水面上に引き上げ可能な構造とした。
Example 1
A filtration membrane module 2 (
運転開始後直ちに、送水配管5の末端から出る透過水中に活性汚泥様の浮遊物質が認められたため、運転を継続した状態で、集水管4の全部および集水チューブ3の一部が水面上に出るまで、集水管4をチェーンブロックで引き上げた。
Immediately after the start of operation, activated sludge-like suspended solids were found in the permeated water exiting from the end of the
集水管4および集水チューブ3の外部を流水で洗い、各集水チューブ3を観察したところ、1本の集水チューブ3で内部を流れる透過水に濁りが認められ、該チューブをピンチコックで閉止した。その5分後に送水配管5の末端から出る透過水を確認したところ、浮遊物質や濁りは認められず、集水チューブ3の観察によって破損したろ過膜エレメント1を的確に特定できていることが示された。透過水中に浮遊物質を確認してから、破損したろ過膜エレメント1を特定・閉止し、透過水の良好な状態を確認するまでに要した時間は15分だった。
The outside of the
その後1ヶ月間そのままの状態で運転を続け、再度送水配管5の末端から出る透過水を確認したが、浮遊物質や濁りは認められなかった。
Thereafter, the operation was continued as it was for one month, and the permeated water coming out from the end of the
(比較例1)
集水管4の代わりに、図4に示す集水装置4’を水面上に固定して設置し、それ以外は全て実施例1と同じ条件で、ろ過運転を開始した。ここで集水装置4’は、直方体の箱8’に送水配管接続口9’および集水チューブ接続口10’を必要数設け、さらに箱上部に開閉可能なのぞき窓11を設けた装置であり、のぞき窓11から箱8’内に流入する透過水を観察することができる。
(Comparative Example 1)
In place of the
運転開始後直ちに、送水配管5の末端から出る透過水中に活性汚泥様の浮遊物質が認められたため、運転を継続した状態で、集水装置4’ののぞき窓11を開けて、各集水チューブ3からの透過水を観察したところ、集水装置4’内の一部で透過水に濁りが認められたが、それがどの集水チューブ3から流入してきているのか判別できなかった。そのため、濁りが認められる付近の集水チューブ3を3本ずつ交互にピンチコックで閉止し、その5分後に送水配管5の末端から出る透過水を確認する、という作業を3回繰り返し、それぞれの透過水質から破損したろ過膜エレメント1を特定して閉止することができた。透過水中に浮遊物質を確認してから、破損したろ過膜エレメント1を特定・閉止し、透過水の良好な状態を確認するまでに要した時間は23分だった。
Immediately after the start of operation, activated sludge-like suspended matter was found in the permeate flowing out from the end of the
その後1ヶ月間そのままの状態で運転を続け、再度集水装置4’や送水配管5の末端から出る透過水を確認したところ、集水チューブ3のうち水面上にある部分、および集水装置4’内のコーナー部分に緑藻の繁殖が認められ、透過水にも緑藻由来とみられる緑色の浮遊物質が認められた。
Thereafter, the operation was continued for one month, and when the permeated water exiting from the ends of the
(比較例2)
集水管4がろ過膜エレメント1の近傍に固定され、水面上に出せない構造とした以外は実施例1と同じ装置および条件で、ろ過運転を開始した。
(Comparative Example 2)
The filtration operation was started under the same apparatus and conditions as in Example 1 except that the
運転開始後直ちに、送水配管5の末端から出る透過水中に活性汚泥様の浮遊物質が認められたため、ろ過運転を停止し、処理槽7内の活性汚泥を、集水管4および集水チューブ3が水面上に出るまで5m3程度抜き取り、仮設タンク(図示しない)に貯留した。その上で、集水管4および集水チューブ3の外部を流水で洗い、各集水チューブ3を観察したところ、1本のチューブで内壁に活性汚泥様物質の付着が認められ、該チューブをピンチコックで閉止した。その後、仮設タンクの活性汚泥を処理槽7に戻し、ろ過運転を再開させ、5分後に送水配管5の末端から出る透過水を確認したところ、浮遊物質や濁りは認めらなかった。透過水中に浮遊物質を確認してから、破損膜エレメントを特定・閉止し、透過水の良好な状態を確認するまでに要した時間は65分だった。
Immediately after the start of operation, activated sludge-like suspended solids were found in the permeate flowing out from the end of the
その後1ヶ月間そのままの状態で運転を続け、再度送水配管5の末端から出る透過水を確認したが、浮遊物質や濁りは認められなかった。
Thereafter, the operation was continued as it was for one month, and the permeated water coming out from the end of the
本発明のろ過膜モジュールおよび検査方法は、下水処理等の分野において万一の膜破損にも簡便かつ迅速に対応でき、安定運転可能なろ過膜モジュールおよびその検査方法として好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The filtration membrane module and the inspection method of the present invention can be used easily as a filtration membrane module capable of stable operation and an inspection method thereof that can easily and quickly cope with a membrane breakage in the field of sewage treatment. .
1:ろ過膜エレメント
2:ろ過膜モジュール
3:集水チューブ
4:集水管
4’:集水装置
5:送水配管
6:散気装置
7:処理槽
8:円管
8’:箱
9、9’:送水配管接続口
10、10’:集水チューブ接続口
11:のぞき窓
1: Filtration membrane element 2: Filtration membrane module 3: Water collection tube 4: Water collection tube 4 ': Water collection device 5: Water supply pipe 6: Air diffuser 7: Treatment tank 8: Circular pipe 8':
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