JP2018015693A - Filtration apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、浄水場等で用いられる膜ろ過装置に関し、特にクロスフロー方式の膜ろ過装置に関する。 The present invention relates to a membrane filtration device used in a water purification plant or the like, and more particularly to a cross-flow membrane filtration device.
近年、浄水場等のろ過装置では、従来方式の緩速ろ過や急速ろ過に代えて、膜ろ過装置の導入が進んでいる。この膜ろ過装置は、セラミック膜、不織布フィルター等を用いて粗ろ過、精密ろ過を行うものであり、精密ろ過膜を使用する場合は従来の方式では十分に除去できなかったクリプトスポリジウムという原虫をほぼ100%除去できるという利点や、浄水場の敷地面積を大幅に節約できるという利点を有している。 In recent years, in filtration devices such as water purification plants, membrane filtration devices have been introduced in place of conventional slow filtration and rapid filtration. This membrane filtration device performs rough filtration and microfiltration using a ceramic membrane, non-woven fabric filter, etc. When using a microfiltration membrane, the protozoan called Cryptosporidium that could not be removed sufficiently by the conventional method is almost eliminated. It has the advantage that it can be removed 100%, and the site area of the water treatment plant can be saved significantly.
ところが、膜ろ過装置用のフィルターは高価である上に、逆洗の頻度が多く、いずれ逆洗によっても除去できない程ろ滓が付着して寿命が尽きるため、頻繁に交換せざるを得ず、ランニングコストが嵩むことが普及の大きな足かせとなっている。 However, the filter for the membrane filtration device is expensive, and the frequency of backwashing is high, and the filter cake is attached to the filter so that it cannot be removed by backwashing. Increased running costs are a major impediment to popularization.
そこで、一般的な中空糸膜によるろ過方法では、少しでもフィルターを長持ちさせるために、原水の全量をフィルターに通過させる全量ろ過方式にかえて、原水を中空糸膜の外面又は内面と平行に流すことで、フィルターの外面又は内面に堆積しようとするろ滓を除去するクロスフロー方式が広く用いられている。 Therefore, in order to make the filter last a little longer with a general hollow fiber membrane filtration method, the raw water is allowed to flow parallel to the outer surface or the inner surface of the hollow fiber membrane instead of the total amount filtration method in which the entire amount of raw water is passed through the filter. Therefore, a cross flow method for removing filter cake that is to be deposited on the outer surface or inner surface of the filter is widely used.
例えば、特許文献1の浄水装置では、浸漬型の膜ろ過装置において、原水を中空糸膜の外面に平行に流し、外面に堆積する微粒子やろ滓を剥離させることによって目詰まりを防止しながら一部をろ過膜の内側に透過させて固液分離を行うよう構成したクロスフロー方式が用いられている。
For example, in the water purification apparatus of
また、特許文献2では、多孔質セラミックフィルターを用いた加圧方式の膜ろ過装置にクロスフロー方式が用いられている。特許文献2のセラミックフィルターでは、ろ滓の付着料をさらに抑制するために、円筒状のフィルターの中心に設けた円筒状の空間から放射状に隙間を設けてろ過面積を広く取ることが提案されている。
Moreover, in
さらに、特許文献3では、フィルターに付着するろ滓の量を抑制するために、膜ろ過装置の上流側にサイクロンを設けて、予め原水中の固形分を除去する方法が提案されている。
Further,
しかし、特許文献2のろ過装置では、単位面積当たりのろ滓の付着料を抑制することはできるもののフィルター全体でのろ滓の付着料には変わりがなく、逆に、長時間連続してのろ過処理可能なことから、1度の逆洗で除去すべきろ滓の量は増加するという問題がある。
また、特許文献3のように膜ろ過装置とは別にサイクロンを設けることは、敷地面積や設備費が増大するという問題がある。
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ろ過膜装置に別途の装置を加えることなく、フィルターに付着するろ滓の量を抑制可能な膜ろ過装置の提供を目的とする。
However, in the filtration device of
Further, providing a cyclone separately from the membrane filtration device as in
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a membrane filtration device capable of suppressing the amount of filter cake attached to the filter without adding a separate device to the filtration membrane device. .
上記課題を解決するためになされた発明は、鉛直方向に延びる棒状孔からなるろ過室を備えたケーシングと、上端が閉じられた筒状をなし軸方向を鉛直方向にして前記ろ過室の内部に装填されるとともに外周面をろ過面とするろ過フィルターとを備え、前記ケーシングは、上端側に前記ろ過室の周壁と前記ろ過フィルターの間隙に連通する原水流入口を有するとともに、下端側に当該間隙に連通し、当該間隙を通過した原水からなる循環水を排出する循環水排出口、及び前記ろ過フィルターを通過したろ過水を排出するろ過水排出口を有する膜ろ過モジュールであって、前記ろ過室の周壁には、前記ろ過面を取り囲むようにらせん状の通水路が設けられていることを特徴とする。 The invention made in order to solve the above-mentioned problems is a casing provided with a filtration chamber composed of a rod-like hole extending in the vertical direction, a cylindrical shape with the upper end closed, and an axial direction in the vertical direction inside the filtration chamber. And the casing has a raw water inlet in communication with the peripheral wall of the filtration chamber and the gap between the filtration filters on the upper end side, and the gap on the lower end side. A membrane filtration module having a circulating water discharge port for discharging circulating water composed of raw water that has passed through the gap, and a filtered water discharge port for discharging filtered water that has passed through the filtration filter, wherein the filtration chamber A spiral water passage is provided on the peripheral wall so as to surround the filtration surface.
本発明の膜ろ過モジュールは、ろ過フィルターの外周面に設けられたろ過面を取り囲むようにして、ろ過室の周壁にらせん状の通水路が設けられているため、ろ過フィルターとろ過室周壁の間隙に流入した原水は、らせん状の通水路に流入して旋回しながら流下する。この原水の旋回による遠心力により、原水中の固形分がろ過面から遠ざかる方へ分離される。加えて、らせん状に旋回する水流と、ろ過フィルターのろ過面に沿って鉛直に流下する水流とが相俟って、ろ過フィルター表面に多様な水流を生ぜしめることができるため、ろ過面に付着したろ滓を効率的に除去することができる。
ここで、らせん状に旋回する原水自体にも遠心力が作用しており、回転の外側へ向かう流れと、その反作用により内側へ向かう流れによりテイラー渦やディーン渦が発生すると推察され、これらの渦が、ろ過フィルターに付着したろ滓の除去に大きな効果をあげていると考えられる。
Since the membrane filtration module of the present invention surrounds the filtration surface provided on the outer peripheral surface of the filtration filter and a spiral water passage is provided on the peripheral wall of the filtration chamber, the gap between the filtration filter and the peripheral wall of the filtration chamber is provided. The raw water that has flowed into the water flows into the spiral water passage and turns down. The solid content in the raw water is separated away from the filtration surface by the centrifugal force generated by the rotation of the raw water. In addition, the water flow that spirally swirls and the water flow that flows down vertically along the filtration surface of the filtration filter can generate various water flows on the surface of the filtration filter. The drought can be removed efficiently.
Here, centrifugal force is also acting on the raw water itself that spirally rotates, and it is assumed that Taylor vortex and Dean vortex are generated by the flow toward the outside of the rotation and the flow toward the inside due to the reaction. However, it is thought that it has a great effect on the removal of the filter cake adhering to the filtration filter.
前記ろ過室は、前記原水流入口と前記間隙を連通するホッパー状の原水溜まりを有することが好ましい。こうすることで、逆洗を行う際に、原水流入口側へ水を排出しやすい。 The filtration chamber preferably has a hopper-shaped raw water reservoir that communicates the raw water inlet and the gap. By doing so, when backwashing is performed, water is easily discharged to the raw water inlet side.
前記らせん状の通水路は、前記原水溜まりに始端を有することが好ましい。こうすることで、原水溜まりの通水路を助走路として原水を回転させることができるため、原水がろ過面に達した際に必要な回転速度を十分に確保することができる。 It is preferable that the spiral water passage has a starting end in the raw water reservoir. By carrying out like this, since raw water can be rotated by using the water passage of a raw water reservoir as a runway, the rotation speed required when raw water reaches the filtration surface can fully be secured.
前記ろ過フィルターは、円筒形のセラミックフィルターからなることが好ましい。筒状のセラミック膜を蓮根状に集積したいわゆるモノリス型セラミックフィルターの場合は、外周面をろ過面とする場合、外周から中央付近の穴まで離れているため、原水がフィルター断面を通過する距離が長く非効率である。これに対し、セラミックフィルターを円筒形とすると、原水がフィルターの断面を通過する距離を短くできるため、ろ過と逆洗を効率的に行うことができ、ひいては、フィルターの寿命を延長することができる。また、ろ過フィルターを円筒形にすることで、製造、及び維持管理が容易なことから、メンテナンスコストや製造コストを抑制できる。 The filtration filter is preferably made of a cylindrical ceramic filter. In the case of a so-called monolithic ceramic filter in which cylindrical ceramic membranes are accumulated in the form of a lotus root, when the outer peripheral surface is used as a filtration surface, the distance through which the raw water passes through the filter cross section is away from the outer periphery to the hole near the center. Long and inefficient. On the other hand, when the ceramic filter is cylindrical, the distance that the raw water passes through the cross section of the filter can be shortened, so that filtration and backwashing can be performed efficiently, and thus the life of the filter can be extended. . Moreover, since the manufacturing and maintenance management is easy by making a filtration filter cylindrical, a maintenance cost and a manufacturing cost can be suppressed.
前記らせん状の通水路は、上端側が下端側より幅広に設けられていることが好ましい。ろ過フィルターの上端は袋小路になっていることから、逆洗時に逆流する水流や気流がこの袋小路部で圧が高くなり、ろ過フィルターは上端側ほど逆洗によるろ滓が除去されやすいため、上端側ほどろ滓の許容量が大きい。従って、上端側の通水路を大きくして、ろ過フィルターの上端側での原水の処理量を大きくすることで、効率よくろ過フィルターのろ過面全体を利用することができる。 It is preferable that the spiral water passage is provided wider at the upper end side than at the lower end side. Since the upper end of the filtration filter is a bag path, the water flow and airflow that flows back during backwashing increase the pressure in the bag path, and the filtration filter tends to remove filter cake from the backwash toward the upper end side. There is a large tolerance for unraveling. Therefore, the entire filtration surface of the filtration filter can be used efficiently by enlarging the water passage on the upper end side and increasing the amount of raw water treated on the upper end side of the filtration filter.
前記ケーシングは、一又は複数のかまぼこ状の凹部を備えた2つの半割部材を接合して形成されていることが好ましい。こうすることで、内面にらせん状の通水路を有する複雑な形状を備えたモジュール、及びケーシングを容易かつ同時に成形できるので経済的である。
特に、ケーシングに熱可塑性の硬質樹脂を使用することにより、モジュール及びケーシングの摩耗又は滅損は極めて僅少であり、30年以上の使用が可能である。
微粒子などにより通水路の損耗が危惧される場合は、通水路を金属メッキまたは蒸着によって補強することができる。
The casing is preferably formed by joining two half members each having one or more kamaboko-shaped concave portions. By doing so, it is economical because a module having a complicated shape having a spiral water passage on the inner surface and a casing can be easily and simultaneously molded.
In particular, by using a thermoplastic hard resin for the casing, the wear or destruction of the module and the casing is extremely small, and can be used for 30 years or more.
When wear of the water passage is a concern due to fine particles, the water passage can be reinforced by metal plating or vapor deposition.
本発明は、上記いずれかの膜ろ過モジュールと、原水を貯留して前記膜ろ過モジュールを浸漬する浸漬槽と、前記原水流入口から排出された逆洗水を貯留する逆洗水集水槽と、前記循環水排出口から前記浸漬槽へ前記循環水を戻す循環ポンプと、前記ろ過水排出口からろ過水を吸引するろ過水吸引ポンプと、前記逆洗水集水槽から前記逆洗水を吸引する逆洗水吸引ポンプとを備え、前記原水流入口は、前記逆洗水集水槽の内部に連通し、前記逆洗水集水槽は、前記浸漬槽と連通する入水口を有し、前記入水口は、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より負圧になると前記入水口を開放するとともに、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より正圧になると前記入水口を閉塞する逆止弁を有し、前記ろ過水排出から逆洗用の流体を圧送する逆洗用流体圧送手段を備える膜ろ過装置を含む。
このように、入水口の逆止弁を、逆洗水集水槽の内部が浸漬槽の内部より正圧になると閉塞するよう設けたので、逆洗により原水流入口から逆洗水集水槽に流入した逆洗水が、浸漬槽へ流出することがないため、浸漬槽の原水が逆洗水により汚染することを防止できる。
また、入水口の逆止弁を、逆洗水集水槽の内部が浸漬槽の内部より負圧になると解放するよう設けたので、逆洗水集水槽に溜まった逆洗水を排出すべく、逆洗水吸引ポンプにより逆洗水(逆洗水)を吸引すると、逆洗水集水槽の内部が負圧になって、浸漬槽から逆洗水集水槽に原水が流入する。こうして、逆洗水は原水と略同等の水質に復帰するため、濁度の高い逆洗水がろ過フィルターへ流送されることを抑制でき、ひいては、ろ過フィルターにろ滓が付着することを抑制できる。
The present invention includes any one of the above membrane filtration modules, an immersion tank for storing raw water and immersing the membrane filtration module, a backwash water collection tank for storing backwash water discharged from the raw water inlet, A circulating pump that returns the circulating water from the circulating water discharge port to the immersion tank, a filtered water suction pump that sucks filtered water from the filtered water discharge port, and the backwash water from the backwash water collection tank A backwash water suction pump, the raw water inlet communicates with the interior of the backwash water collection tank, the backwash water collection tank has a water inlet that communicates with the immersion tank, and the water inlet Opens the water inlet when the backwash water collection tank has a negative pressure from the immersion tank and closes the water inlet when the backwash water collection tank has a positive pressure from the immersion tank. A reverse valve that has a check valve and pumps backwash fluid from the filtered water discharge. It includes a membrane filtration device comprising a use fluid pumping means.
In this way, since the check valve of the water inlet is provided to close when the inside of the backwash water collection tank becomes positive pressure from the inside of the immersion tank, it flows into the backwash water collection tank from the raw water inlet by backwashing. Since the backwashed water does not flow out into the immersion tank, the raw water in the immersion tank can be prevented from being contaminated by the backwash water.
In addition, since the check valve of the water inlet is provided so that it is released when the inside of the backwash water collection tank becomes negative pressure from the inside of the immersion tank, in order to discharge the backwash water accumulated in the backwash water collection tank, When backwashing water (backwashing water) is sucked by the backwashing water suction pump, the inside of the backwashing water collection tank becomes negative pressure, and raw water flows from the immersion tank into the backwashing water collection tank. In this way, since the backwash water returns to a quality almost the same as that of the raw water, it is possible to prevent the backwash water with high turbidity from being sent to the filtration filter, and thus to prevent the filter cake from adhering to the filtration filter. it can.
以上説明したように、本発明の膜ろ過モジュール、及び膜ろ過装置によれば、ろ過フィルターにろ滓が付着することを抑制できる。 As described above, according to the membrane filtration module and the membrane filtration device of the present invention, it is possible to suppress the filter cake from adhering to the filtration filter.
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳述する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る膜ろ過モジュール10を示している。膜ろ過モジュール10は、図1に示したように、ケーシング1と、フィルターユニット2とを主に備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a
ケーシング1は、樹脂により、図2に示すように、一対の半割円筒状部材1A、1Bを接合して上下両端が開口した円筒状に形成され、軸方向に貫通する棒状孔からなるろ過室11が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
ろ過室11は、図1に示すように、上端に、原水溜まり12を備え、原水溜まり12は、上下方向の中間地点から下方に向かうにつれ徐々に周壁が縮径するホッパー状部12aを備えている。ろ過室11は、原水溜まり12の下側に連続して直円柱状のフィルター収容部13を備えている。
As shown in FIG. 1, the
ろ過室11の周壁には、ホッパー状部12aの上端を始点14aとするらせん状の通水路14が設けられている。通水路14は、フィルター収容部13における上端側が下端側より幅広に設けられている。
On the peripheral wall of the
また、ケーシング1の上端縁には、図2に示すように、1対の突辺15,15が設けられている。突辺15,15には、フィルターユニット2を固定するピン3を挿通するためのピン孔15aが設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, a pair of projecting
フィルターユニット2は、図4に示すように、セラミックフィルター21、上部ソケット22、及び下部ソケット23からなる。セラミックフィルター21は、図3に示すように、両端が開口した円筒状をなし、外周面がろ過面21aを構成する。セラミックフィルター21の材質としては、原水の性質や、ろ過水に求められる水質等に合わせて公知の材料を適宜に用いることがきる。また、セラミックフィルター21に代えて、公知の有機質膜や不織布を用いることができる。
セラミックフィルター21は、円筒形をなすことから、押出しにより容易に製造できるため、製造コストを低減できる。
As shown in FIG. 4, the
Since the
上部ソケット22は、樹脂により、図5に示すように、中実の略円柱状部材に成形され、セラミックフィルター21の上端に嵌着されてセラミックフィルター21の上部開口を塞いでいる。上部ソケット22は、一対の突辺22a,22aに、ケーシング1へ固定するためのピン3を挿通するピン孔22b,22bを備えている。
As shown in FIG. 5, the
下部ソケット23は、樹脂製の中空円筒状部材からなり、セラミックフィルター21の下端に嵌着されている。下部ソケット23の貫通孔23aは、セラミックフィルター21の内部に連通しており、貫通孔23aの下端がろ過水排出口10bを構成する。
上部ソケット22、及び下部ソケット23は、溶着、又は接着剤によりセラミックフィルター21に接合されている。下部ソケット23は、図1に示すように、コネクター41により、ろ過水吸引管42に連結される。符号23bは、Oリングである。
The
The
膜ろ過モジュール10は、図1に示すように、ケーシング1のろ過室11にフィルターユニット2を装填することにより形成される。フィルターユニット2は、図6に示したように、ホイール状の支持部材7により、上部ソケット22がケーシング1の中心にくるよう支持しながら、ピン3をピン孔15a、22bに差し込んで抜け止め片3aでピン3を固定する。支持部材7の開口部が膜ろ過モジュール10の原水流入口10aを構成する。
The
フィルターユニット2をケーシング1に収容すると、セラミックフィルター21は、フィルター収容部13に収容され、セラミックフィルター21のろ過面21aは、らせん状の通水路14に囲繞される。本実施形態では、フィルター収容部13の周壁13cとセラミックフィルター21のろ過面21aの間隙13a(図1(b)の寸法a)は、約3mmに形成されている。
When the
次に、膜ろ過モジュール10を用いた膜ろ過装置100について説明する。膜ろ過装置100は、例えば、浄水場において用いられ、河川から取水されて沈砂池や着水井を経て粗く処理された表流水、又は粗く処理された後薬品混和地で凝集剤と混和された水を処理するために用いられる。膜ろ過装置100は、図7、図8に示すように、複数の膜ろ過モジュール10と、浸漬槽20と、逆洗水集水槽30と、ろ過水吸引ポンプ40と、循環ポンプ50と、逆洗水吸引ポンプ60とを主に備えている。
Next, the
浸漬槽20は、鋼板、又はコンクリートにより直方体に形成され、内部に処理対象となる原水W1が満たされる。浸漬槽20の底面には、複数の膜ろ過モジュール10,10,…が、垂設されている。膜ろ過モジュール10は、浸漬槽20の水深の半分ほどの深さまで原水W1に浸漬されている。
The
膜ろ過モジュール10,…の上方には、2個の直方体状の逆洗水集水槽30が設けられている。逆洗水集水槽30は、底面31に複数の貫通孔31a,31a,…が設けられており、貫通孔31aに膜ろ過モジュール10の上端部が挿入され、原水流入口10aは、逆洗水集水槽30の内部に連通している。
Two rectangular parallelepiped backwash
逆洗水集水槽30は、1つの側壁に矩形の貫通孔32aと、貫通孔32aを塞ぐ矩形の入水板(逆止弁)32bとからなる入水口32を備えており、浸漬槽20から原水W1が流入するよう構成されている。入水板32bは、貫通孔32aよりも一回り大きく、かつ逆洗水集水槽30の内側に設けられており、金輪32cにより貫通孔32aの上縁に回動可能に連結されている。かかる構成により、入水板32bは逆洗水集水槽30の内部が浸漬槽20の内部より負圧になると貫通孔32aを開放し、逆洗水集水槽30の浸漬槽20の内部より正圧になると貫通孔32aを閉塞する。また、逆洗水集水槽30の入水口32と対向する側壁には、逆洗水吸引ポンプ60により逆洗水W4を排出する排出口62が設けられている。
The backwash
また、図外には、ろ過水排出口10bから逆洗用の空気G1を圧送するコンプレッサー(逆洗用流体圧送手段)が設けられている。逆洗水集水槽30は、図9に示すように、上方の開口部33を塞ぐ蓋34を備え、蓋34には、逆洗時に、原水流入口10aから排出される空気G1を逃がすための空気穴34aが設けられている。
Further, outside the figure, a compressor (backwashing fluid pumping means) for pumping backwashing air G1 from the
次に、本実施形態に係る膜ろ過装置100の使用方法、及び各構成による作用効果について説明する。
膜ろ過装置100を用いて原水のろ過を行うには、ろ過水吸引ポンプ40を用いて、膜ろ過モジュール10のろ過水排出口10bからろ過水W3を吸引する。これと並行して、膜ろ過モジュール10の循環水排出口10cから循環水W2を吸引する。ここで、膜ろ過モジュール10は、浸漬槽20に貯留された原水W1に深く浸漬されているため、ろ過面21aに水頭圧がかかり、ろ過水吸引ポンプ40の吸引力を抑制できる。本実施形態では、上部ソケットの全長を15cm以上とすることで、ろ過面21aに加わる水圧を最低限確保して、ろ過水吸引ポンプ40の負担を軽減している。
Next, a method of using the
In order to filter the raw water using the
ろ過水排出口10bからろ過水W3を吸引し、循環水排出口10cから循環水W2を吸引すると、逆洗水集水槽30に貯留された原水W1が、原水流入口10aから膜ろ過モジュール10内へ流入する。すると、逆洗水集水槽30の内部は、浸漬槽20の内部に対し負圧になる。入水板32bは、貫通孔32aより一回り大きく、かつ逆洗水集水槽30の内側に設けられているので、浸漬槽20に貯留された原水W1が入水板32bを押し開いて、逆洗水集水槽30内部へ流入する。こうして、浸漬槽20内部の原水が、逆洗水集水槽30を介して膜ろ過モジュール10へ流送される。
When the filtered water W3 is sucked from the filtered
膜ろ過モジュール10内部へ流入した原水W1は、ろ過室11上端の原水溜まり12に流入する。このように、ろ過室11の開口部に原水溜まり12を設けたので、原水W1を続く間隙13aに円滑に流すことができる。また、原水溜まり12の周壁12cには、らせん状の通水路14が設けられているので、原水溜まり12に流入した原水W1は、原水溜まりから旋回運動を開始する。
The raw water W1 that has flowed into the
原水溜まり12は、下方に向けて徐々に縮径するホッパー状部12aを備えており、下方に向けて断面積が狭くなるため、原水W1は下るにつれ流速を増しながら、下方に連続するフィルター収容部13の周壁13cとセラミックフィルター21のろ過面21aの間隙13aに流入する。間隙13aに流入した原水W1は、図1に示すように、らせん状の通水路14に流入して旋回しながら流下し、あるいは、ろ過面21aに沿って流下する。
The
間隙13a、及び通水路14を流下する原水W1の一部は、流下するうちに徐々にセラミックフィルター21の周壁を通過して、セラミックフィルター21の内部へ侵入してろ過水W3となる。セラミックフィルター21の内部に浸透しなかった原水W1は、循環水W2となって、循環ポンプ50により、浸漬槽20に戻される。
A part of the raw water W1 flowing down the
らせん状の通水路14に沿って旋回する原水W1は、図1(b)に示すように、遠心力により内包する固形物P1をろ過面から離間する方向へ分離させる。ろ過面21aに沿って流れる原水W1は、らせん状の通水路14を旋回する原水W1の影響を受けて、図1(c)に示すように、ろ過面21aの周方向に流走し、クロスフローの効果を発揮しながらろ過面21aに付着したろ滓P2を剥離させる。
この場合は、円筒形の表面でクロスフローの効果があることが大きな特徴である。
As shown in FIG. 1B, the raw water W1 swirling along the
In this case, a great feature is that there is a cross flow effect on the cylindrical surface.
ここで、発明者は、原水W1の流速等が一定の条件を満たす場合、通水路14と間隙13aからなる空間を流送する原水W1は、水自体が遠心力によって旋回の外側(旋回の中心から遠い側)へ押し出され、また、その反作用により外側から内側へ押し戻されて、図1(b)に矢印で示すように、テイラー渦やディーン渦が発生し、これが、ろ滓が効率よく剥離され一因であると推察している。
Here, when the flow rate of the raw water W1 satisfies a certain condition, the inventor has the raw water W1 that flows in the space formed by the
分離された固形物P1、及びろ過面から剥離されたろ滓P2は、間隙13aを流下する原水W1に運ばれて循環水W2とともに循環水排出口10cから排出されて浸漬槽20へ戻される。
The separated solid P1 and the filter cake P2 peeled off from the filtration surface are transported to the raw water W1 flowing down the
逆洗を行う場合は、不図示のコンプレッサーを駆動して、ろ過水排出口10bから膜ろ過モジュール10内部へ空気G1を圧送する。膜ろ過モジュール10の内部へ圧送された空気G1は、下部ソケット23の貫通孔23aを通ってセラミックフィルター21の内部へ侵入し、セラミックフィルター21の周壁を通って間隙13aへ噴出する。セラミックフィルター21の内部に貯留されていたろ過水W3も空気G1により圧力を受け、空気G1とともにセラミックフィルター21の周壁を通って逆洗水W4となり、間隙13aへと噴出する。こうして、ろ過面21aに付着したろ滓P2が剥がれて、逆洗水W4、及び空気G1とともに原水流入口10aから逆洗水集水槽30内へ排出される。逆洗水集水槽30へ排出された空気G1は、図11に示すように、空気穴34aから外部へ放出される。
この際、ろ過室11の開口部に原水溜まり12を設けたので、逆洗水W4を排出しやすい。
When backwashing is performed, a compressor (not shown) is driven to pump air G1 from the
At this time, since the
また、セラミックフィルター21は、上端が閉塞されて袋小路になっていることから、空気G1、及び逆洗水W4の圧力が上部側程高くなりろ過面21aのろ滓P2は上部側程剥がれやすい。そこで、本実施形態では、ろ過面21aを囲繞する通水路14のうち上部側を幅広とし、水量を増やして流速を小さくすることでセラミックフィルター21がろ過する原水W1の量が上側ほど多くなるように構成している。こうすることで、ろ滓P2の除去しにくい下部にろ滓が溜まることを抑制できるため、セラミックフィルター21の寿命を伸長できる。
Moreover, since the upper end of the
逆洗水集水槽30へ逆洗水W4が排出されると、逆洗水集水槽30の内部が浸漬槽20の内部よりも正圧になり、逆洗水W4は入水板32bを内側から押圧して入水口32を閉塞するため、浸漬槽20へ流入することがない。
When the backwash water W4 is discharged to the backwash
逆洗が終了したら、直ちに逆洗水吸引ポンプ60を駆動して、逆洗水W4により汚れた原水W1を排出口62(図11参照)から排出する。すると、逆洗水集水槽30の内部が浸漬槽20の内部より負圧になるため、浸漬槽20から入水口32を介して、逆洗水集水槽30へ原水W1が流入する。逆洗水吸引ポンプ60を十分な時間駆動することにより、逆洗水集水槽30の原水W1は、浸漬槽20の原水W1に近い清浄度に復帰する。
When the backwashing is completed, the backwashing
上述したように、膜ろ過モジュール10は、原水W1中の固形物を遠心力により固形物P1をろ過面21aから遠ざかる方へ分離するため、ろ過面に沿って流れる原水W1を清浄にし、ひいてはろ過面21aに付着するろ滓P2の量を減じることができる。加えて、原水W1が旋回する流れ(遠心力やクロスフロー)や渦によって効果的にろ滓P2を除去するため、セラミックフィルター21の寿命を延長することができる。
As described above, the
セラミックフィルター21を交換する際には、抜け止め片3aを外してピン3を引抜き、古いフィルターユニット2を引き抜いて、新しいフィルターユニット2を差し込む。
When exchanging the
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態において、第1実施形態と共通する部材は同一符号を付して説明を省略する。
図12は、本発明の第2実施形態に係る膜ろ過モジュールのケーシング201を示している。ケーシング201は、図12(a)に示した一端部用ブロック201A、中間部用ブロック201B、及び他端部用ブロック201Cを、図12(b)に示すように、適宜に組み合わせて形成する。ブロック201A、201B、201Cは、それぞれ樹脂を射出成型して形成される。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
FIG. 12 shows a
一端部用ブロック201Aは、板状部材の他側(図12(a)の右側)面に、上下方向に延びるかまぼこ状の凹条11Aが複数(一例で10本)列設されている。凹条11Aは、第1実施形態のろ過室11の一側の半分と同形状に設けられている。
中間部用ブロック201Bは、板状部材の一側(図12(a)の左側)面に、第1実施形態のろ過室11の他側の半分と同形状をなす凹条11Bが列設され、他側の面に、凹条11Aが列設されている。他端部用ブロック201Cは、他側の面に、凹条11Bが列設されている。
The one-
The
図12(b)に示すように、一端部用ブロック201Aと、他端部用ブロック201Cを接合すると、ろ過室11を複数列備えたケーシング201が形成される。一端部用ブロック201Aと他端部用ブロック201Cの間に中間部用ブロック201Bを1個、又は複数個挟むことで、ろ過室11を複数列に配したケーシング201を形成できる。ブロック201A,201B,201Cには、互いに接合する際に、位置ずれを防止する嵌合用の凹部と突起(いずれも不図示)が設けられている。
As shown in FIG. 12B, when the one
ケーシング201のろ過室11には、第1実施形態のフィルターユニット2を装填して膜ろ過モジュールとすることができ、この膜ろ過モジュールを第1実施形態の膜ろ過モジュール10と入れ替えて膜ろ過装置を形成し、膜ろ過装置100と同様に用いることができる。
The
第2実施形態に係るケーシング201は、複雑な形状を有するろ過室11を簡易に多数のモジュールを形成することができるため、膜ろ過モジュールの製造コストを大幅に低減できる。
Since the
本発明は、上記の実施形態に限られず、例えば、ろ過フィルターは、筒状であれば、セラミックフィルターに限らず、有機質膜、不織布等公知のフィルターを筒状に形成したものを用いることができる。逆洗水吸引ポンプは、バルブの切り替えにより、ろ過水吸引ポンプポンプと兼用してもよい。逆洗用流体圧送手段は、ガスポンベを用いてもよいし、逆洗用の気体として空気ではなく、二酸化炭素等他の気体を用いてもよい。逆洗用流体圧送手段として、液体ポンプを用いて、水等、液体を逆走するようにしてもよい。ろ過モジュールのケーシングは、樹脂に限らず、金属や木材、セラミックスの他、公知の材料を適宜に用いることができ、2つ割でなく、3つ割以上に分割してもよく、分割せずに形成してもよい。また、上記のろ過モジュールは、浸漬方式ではなく、いわゆる加圧式で用いてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, as long as the filtration filter is cylindrical, the filter is not limited to a ceramic filter, and a known filter such as an organic film or a nonwoven fabric can be used. . The backwash water suction pump may also be used as the filtered water suction pump pump by switching valves. The backwashing fluid pressure sending means may use a gas pump, or may use other gas such as carbon dioxide instead of air as the backwashing gas. As the backwashing fluid pressure feeding means, a liquid such as water may be run backward using a liquid pump. The casing of the filtration module is not limited to resin, but can use known materials as appropriate in addition to metal, wood, and ceramics, and may be divided into not less than 30% but more than 30%. You may form in. Moreover, you may use said filtration module not what is called an immersion system but what is called a pressurization type.
100 膜ろ過装置
10 膜ろ過モジュール
1 ケーシング
1A,1B 半割状部材
11 ろ過室(棒状孔)
11A,11B,11C かまぼこ状の凹部
21 セラミックフィルター(ろ過フィルター)
21a ろ過面
11c ろ過室の周壁
12 原水溜まり
13a 間隙
10a 原水流入口
10b ろ過水排出口
10c循環水排出口
14 通水路
14a 始端
201 ケーシング
201A,201B,201C ブロック(半割状部材)
20 浸漬槽
30 逆洗水集水槽
40 ろ過水吸引ポンプ
50 循環ポンプ
60 逆洗水吸引ポンプ
32 入水口
32b 入水板
W1 原水
W2 循環水
W3 ろ過水
W4 逆洗水
DESCRIPTION OF
11A, 11B, 11C Kamaboko-shaped
21a Filtration surface
20
上記課題を解決するためになされた発明は、原水を貯留した浸漬槽に浸漬して用いられ、鉛直方向に延びる棒状孔からなるろ過室を備えたケーシングと、上端が閉じられた筒状をなし軸方向を鉛直方向にして前記ろ過室の内部に装填されるとともに外周面をろ過面とする膜ろ過式のろ過フィルターとを備え、前記ケーシングは、上端側に前記ろ過室の周壁と前記ろ過フィルターの間隙に連通する原水流入口を有するとともに、下端側に当該間隙に連通し、当該間隙を通過した原水からなる循環水を排出する循環水排出口、及び前記ろ過フィルターを通過したろ過水を排出するろ過水排出口を有する膜ろ過モジュールであって、前記ろ過室は、前記原水流入口と前記間隙を連通する原水溜まりを有し、前記原水溜まりは、下端部に下方に向けて徐々に縮径するホッパー状部を含み、前記らせん状の通水路は、前記原水溜まりに始端を有することを特徴とする。 The invention made in order to solve the above-mentioned problems is formed by immersing in a dipping tank storing raw water and having a casing provided with a filtration chamber composed of a rod-like hole extending in the vertical direction, and a cylindrical shape whose upper end is closed. A membrane filtration type filtration filter having an axial direction as a vertical direction and loaded in the filtration chamber and having an outer peripheral surface as a filtration surface, and the casing has a peripheral wall of the filtration chamber and the filtration filter on an upper end side. A raw water inlet that communicates with the gap of the water, and a circulating water discharge port that discharges the circulating water composed of the raw water that has passed through the gap and communicated with the gap on the lower end side, and drains the filtered water that has passed through the filtration filter. a membrane filtration module having a filtered water outlet to the filtration chamber has an original puddle communicating said gap with said raw water inlet, the raw puddle is downward the lower end It includes a hopper-shaped part whose diameter decreases people in the helical water passage is characterized by having a starting end to the original puddle.
また、前記ろ過室は、下方に向けて徐々に縮径する円錐形状の原水溜まりを有することで、逆洗を行う際に、原水流入口側へ水を排出しやすい。 In addition, the filtration chamber has a conical raw water pool that gradually decreases in diameter toward the lower side, so that water can be easily discharged to the raw water inlet side when backwashing is performed.
また、前記らせん状の通水路が、前記原水溜まりに始端を有することで、原水溜まりの通水路を助走路として原水を回転させることができるため、原水がろ過面に達した際に必要な回転速度を十分に確保することができる。 In addition, since the spiral water passage has a starting end in the raw water reservoir, the raw water can be rotated with the raw water reservoir passage serving as a runway, and therefore the rotation required when the raw water reaches the filtration surface. Sufficient speed can be secured.
前記らせん状の通水路は、上端側が下端側より幅広に設けられ、前記ろ過水排出口から逆洗用の流体を圧送する逆洗用流体圧送手段を備えていることが好ましい。
ろ過フィルターの上端は袋小路になっていることから、逆洗時に逆流する水流や気流がこの袋小路部で圧が高くなり、ろ過フィルターは上端側ほど逆洗によるろ滓が除去されやすいため、上端側ほどろ滓の許容量が大きい。従って、上端側の通水路を大きくして、ろ過フィルターの上端側での原水の処理量を大きくすることで、効率よくろ過フィルターのろ過面全体を利用することができる。
It is preferable that the spiral water passage is provided with a backwashing fluid pumping means that is wider at the upper end side than the lower end side and pumps backwashing fluid from the filtered water discharge port .
Since the upper end of the filtration filter is a bag path, the water flow and airflow that flows back during backwashing increase the pressure in the bag path, and the filtration filter tends to remove filter cake from the backwash toward the upper end side. There is a large tolerance for unraveling. Therefore, the entire filtration surface of the filtration filter can be used efficiently by enlarging the water passage on the upper end side and increasing the amount of raw water treated on the upper end side of the filtration filter.
前記ケーシングは、他端側の面に前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた板状の一端部用ブロックと、一端側の面に前記ろ過室の他端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた板状の他端部用ブロックとを接合して形成されていることが好ましい。あるいは、前記ケーシングは、他端側の面に前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた板状の一端部用ブロックと、一側の面に前記ろ過室の他側の半分と同形状をなす凹部を複数備えるとともに、他側の面に、前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた中間部用ブロックと、他側の面に、前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた他端部用ブロックとを接合して形成されていることが好ましい。
こうすることで、内面にらせん状の通水路を有する複雑な形状を備えたモジュール、及びケーシングを容易かつ同時に成形できるので経済的である。
特に、ケーシングに熱可塑性の硬質樹脂を使用することにより、モジュール及びケーシングの摩耗又は滅損は極めて僅少であり、30年以上の使用が可能である。
微粒子などにより通水路の損耗が危惧される場合は、通水路を金属メッキまたは蒸着によって補強することができる。
The casing has a plate-like block for one end portion provided with a plurality of recesses having the same shape as a half on one end side of the filtration chamber on the surface on the other end side, and the other end side of the filtration chamber on the one end side surface. It is preferably formed by joining a plate-like block for the other end provided with a plurality of recesses having the same shape as the half. Alternatively, the casing has a plate-like end block having a plurality of recesses having the same shape as the half of the one end side of the filtration chamber on the other end surface, and the other side of the filtration chamber on one side surface. A plurality of recesses having the same shape as the other half, and an intermediate block having a plurality of recesses having the same shape as one half of the one end of the filtration chamber on the other side surface, and the other side surface, It is preferable to be formed by joining a block for the other end provided with a plurality of recesses having the same shape as the half on the one end side of the filtration chamber.
By doing so, it is economical because a module having a complicated shape having a spiral water passage on the inner surface and a casing can be easily and simultaneously molded.
In particular, by using a thermoplastic hard resin for the casing, the wear or destruction of the module and the casing is extremely small, and can be used for 30 years or more.
When wear of the water passage is a concern due to fine particles, the water passage can be reinforced by metal plating or vapor deposition.
Claims (7)
前記ろ過室の周壁には、前記ろ過面を取り囲むようにらせん状の通水路が設けられていることを特徴とする膜ろ過モジュール。 A casing having a filtration chamber composed of a rod-like hole extending in the vertical direction, a cylinder with a closed upper end, and an axial direction as a vertical direction, loaded in the filtration chamber and having an outer peripheral surface as a filtration surface The casing has a raw water inlet that communicates with the peripheral wall of the filtration chamber and the gap between the filtration filters on the upper end side, and is made of raw water that communicates with the gap on the lower end side and passes through the gap. A membrane filtration module having a circulating water outlet for discharging circulating water and a filtered water outlet for discharging filtered water that has passed through the filtration filter,
A membrane filtration module, wherein a spiral water passage is provided on a peripheral wall of the filtration chamber so as to surround the filtration surface.
原水を貯留して前記膜ろ過モジュールを浸漬する浸漬槽と、
前記原水流入口から排出された逆洗水を貯留する逆洗水集水槽と、
前記循環水排出口から前記浸漬槽へ前記循環水を戻す循環ポンプと、
前記ろ過水排出口からろ過水を吸引するろ過水吸引ポンプと、
前記逆洗水集水槽から前記逆洗水を吸引する逆洗水吸引ポンプと
を備え、
前記原水流入口は、前記逆洗水集水槽の内部に連通し、
前記逆洗水集水槽は、前記浸漬槽と連通する入水口を有し、
前記入水口は、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より負圧になると前記入水口を開放するとともに、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より正圧になると前記入水口を閉塞する逆止弁を有し、
前記ろ過水排出口から逆洗用の流体を圧送する逆洗用流体圧送手段を備える膜ろ過装置。 The membrane filtration module according to any one of claims 1 to 6,
An immersion tank for storing raw water and immersing the membrane filtration module;
A backwash water collection tank for storing backwash water discharged from the raw water inlet;
A circulation pump for returning the circulating water from the circulating water discharge port to the immersion tank;
A filtrate suction pump for sucking filtrate from the filtrate outlet,
A backwash water suction pump for sucking the backwash water from the backwash water collection tank;
The raw water inlet communicates with the inside of the backwash water collection tank,
The backwash water collection tank has a water inlet communicating with the immersion tank,
The water inlet opens the water inlet when the inside of the backwash water collection tank has a negative pressure from the immersion tank, and the water inlet when the inside of the backwash water collection tank becomes a positive pressure from the immersion tank. Has a check valve to close
A membrane filtration apparatus comprising backwashing fluid pumping means for pumping backwashing fluid from the filtrate outlet.
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