JP2022178133A - Membrane filtration system, membrane filtration method, chemical agent addition backwash device, and control device for chemical agent addition backwash device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、除濁膜等のろ過膜を用いて被処理水の膜ろ過処理を行う膜ろ過システム、膜ろ過方法、その膜ろ過システムに用いられる薬品添加逆洗装置、および薬品添加逆洗装置の制御装置に関する。 The present invention provides a membrane filtration system for performing membrane filtration of water to be treated using a filtration membrane such as a turbidity removal membrane, a membrane filtration method, a chemical addition backwashing device used in the membrane filtration system, and a chemical addition backwashing device. control device.
近年の水需要の高まりから排水を回収再利用する要求が増えている。排水を回収再利用する排水回収において、生物処理や凝集および固液分離処理の後に、除濁膜等のろ過膜を用いて懸濁物質等を含む生物処理水や固液分離水の膜ろ過処理を行う方法がある。この方法では、被処理水の性状が変動すること等によって、生物処理や凝集および固液分離処理が不安定となり、膜ろ過処理において膜のファウリング(閉塞)が発生することがある。この場合、例えば、膜の二次側から一次側に逆洗水を通水して逆洗を行い、膜表面または膜内部の付着物を物理的に剥離する物理洗浄が行われる。逆洗では解消しない膜のファウリングを解消するために、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤やアルカリ、酸等の薬品を逆洗水に加えた薬品添加逆洗液により薬品添加逆洗を行う化学的強化逆洗(CEB:Chemical Enhanced Backwash)を行うこともある。 Due to the recent increase in demand for water, there is an increasing demand for recovering and reusing wastewater. Membrane filtration treatment of biologically treated water containing suspended solids and solid-liquid separated water using filtration membranes such as turbidity removal membranes after biological treatment, coagulation, and solid-liquid separation treatment in wastewater recovery that recovers and reuses wastewater. There is a way to do In this method, the biological treatment, coagulation, and solid-liquid separation treatment become unstable due to changes in the properties of the water to be treated, and fouling (clogging) of the membrane may occur in the membrane filtration treatment. In this case, for example, backwash water is passed from the secondary side of the membrane to the primary side to perform backwashing, and physical cleaning is performed in which deposits on the membrane surface or inside the membrane are physically removed. In order to eliminate membrane fouling that cannot be eliminated by backwashing, chemical backwashing is performed using a chemical-added backwashing liquid in which oxidizing agents such as sodium hypochlorite and chemicals such as alkalis and acids are added to the backwashing water. A chemically enhanced backwash (CEB) may also be performed.
被処理水の性状が変動したときに、膜ろ過処理の前段の生物処理や凝集および固液分離処理を安定して行うことは困難である。生物処理が不安定になった場合に膜ろ過処理における薬品添加逆洗による薬品回復効果が不足すると主に有機物によって膜のファウリングが発生する。凝集および固液分離処理が不安定になった場合に膜ろ過処理における薬品添加逆洗による薬品回復効果が不足すると、主に小さな粒子となった金属系凝集剤等によって膜のファウリングが発生する。膜のファウリングの要因が異なれば、薬品添加逆洗に用いる薬品の種類が異なる。 When the property of the water to be treated changes, it is difficult to stably perform biological treatment, coagulation, and solid-liquid separation before membrane filtration. When the biological treatment becomes unstable, fouling of the membrane occurs mainly due to organic substances if the chemical recovery effect by chemical addition backwash in the membrane filtration process is insufficient. When the coagulation and solid-liquid separation process becomes unstable, if the chemical recovery effect by chemical addition backwash in the membrane filtration process is insufficient, membrane fouling will occur mainly due to metal-based coagulants that have become small particles. . If the cause of membrane fouling is different, the type of chemical used for the chemical addition backwash is different.
膜のファウリングが発生すると処理水が得られにくくなり、排水回収システムを停止したり、大規模な膜の薬品洗浄や新しい膜の購入が必要となる。そのため、被処理水の性状が変動しても、早期に最適な洗浄条件を決定して薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能な方法が求められている。 When membrane fouling occurs, it becomes difficult to obtain treated water, and it becomes necessary to stop the wastewater recovery system, to clean large-scale membranes with chemicals, or to purchase new membranes. Therefore, even if the properties of the water to be treated fluctuate, there is a demand for a method that enables stable operation by determining the optimum cleaning conditions at an early stage and performing backwashing with chemical addition to suppress membrane fouling. ing.
特許文献1には、有機物を含む被処理水を膜ろ過する膜モジュールを有する膜処理装置において、膜モジュールと同様の膜材質と膜形状を有し、膜面積が1/2~1/100のミニ膜モジュールを少なくとも1系列以上併設し、ミニ膜モジュールに膜モジュールと同様の被処理水を供給可能に構成した膜処理装置が記載されている。 In Patent Document 1, a membrane treatment apparatus having a membrane module for membrane filtration of water to be treated containing organic matter has the same membrane material and membrane shape as the membrane module, and the membrane area is 1/2 to 1/100. A membrane treatment apparatus is disclosed in which at least one or more mini-membrane modules are installed side by side, and the mini-membrane modules are configured to be able to supply the same water to be treated as the membrane modules.
しかし、特許文献1に記載の膜処理装置では、薬品添加逆洗ではなく、膜の薬品洗浄の条件を決定することが目的である。 However, in the membrane treatment apparatus described in Patent Document 1, the objective is to determine the conditions for chemical cleaning of the membrane, not the chemical addition backwash.
特許文献2には、有機物を含む排水を膜ろ過処理する膜ろ過手段と、膜ろ過手段の膜を、酸とアルカリのそれぞれ1種類を含む、少なくとも2種類の薬品を使用した薬品洗浄(薬品添加逆洗)を定期的に行う洗浄手段と、を備え、薬品洗浄を行った際の薬品洗浄前の膜間差圧(ΔP0)と薬品洗浄後の膜間差圧(ΔP1)から算出したΔPa(=ΔP0-ΔP1)に対し、予め設定した基準膜間差圧ΔPxを参照して、次回の薬品洗浄において前回と同じ薬品を使用するか否かを選択する排水回収システムが記載されている。 In Patent Document 2, a membrane filtration means for membrane filtration treatment of waste water containing organic matter, and a membrane of the membrane filtration means are chemically washed (chemical added ΔPa ( =ΔP0−ΔP1), a preset reference transmembrane pressure difference ΔPx is referenced to select whether or not to use the same chemical as the previous chemical in the next chemical cleaning.
しかし、特許文献2に記載の排水回収システムでは、本装置における膜間差圧に基づいて次回の薬品添加逆洗の条件を選択しているため、早期に最適な薬品添加逆洗の条件を決定することができない場合がある。特許文献2のように本装置における薬品洗浄前後の膜間差圧により薬品添加逆洗の薬品条件を決定することは、早期な薬品選定ができないことに加え、洗浄のために本装置を停止する必要がある。さらに、本装置に組み込まれている膜モジュールの容積が大きいため薬品使用量が多くなり排水量が増えるデメリットもある。 However, in the wastewater recovery system described in Patent Document 2, the conditions for the next chemical addition backwash are selected based on the transmembrane pressure difference in this device, so the optimal chemical addition backwash conditions are determined early. may not be possible. Determining the chemical conditions for chemical addition backwashing by the transmembrane pressure before and after chemical cleaning in this device as in Patent Document 2 makes it impossible to select chemicals at an early stage and stops this device for cleaning. There is a need. Furthermore, since the volume of the membrane module incorporated in this device is large, there is also a demerit that the amount of chemicals used increases and the amount of wastewater increases.
本発明の目的は、ろ過膜を用いる膜ろ過処理において、被処理水の性状が変動しても、早期に最適な洗浄条件を決定して薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能な方法膜ろ過システム、膜ろ過方法、その膜ろ過システムに用いられる薬品添加逆洗装置、および薬品添加逆洗装置の制御装置を提供することにある。 The object of the present invention is to suppress fouling of the membrane by determining the optimum washing conditions at an early stage and performing chemical addition backwashing even if the properties of the water to be treated fluctuate in the membrane filtration process using a filtration membrane. To provide a method membrane filtration system capable of stable operation, a membrane filtration method, a chemical addition backwashing device used in the membrane filtration system, and a control device for the chemical addition backwashing device.
本発明は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過装置と、サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の前記被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記サブ薬品添加逆洗手段により行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて所定の出力を行う出力手段と、を備える、膜ろ過システムである。 The present invention provides a main membrane filtration device for filtering water to be treated using a main filtration membrane, and a sub-membrane for filtering water to be treated branched from the water to be treated of the main membrane filtration device using a sub-filtration membrane. A filtration device, a main chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane, a sub-chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane, and the sub-filtration membrane. Based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing performed by the sub chemical addition backwashing means detected by the sub filtration resistance detection means for detecting the filtration resistance value of and output means for outputting a predetermined output through the membrane filtration system.
前記膜ろ過システムにおける前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水することが好ましい。 In the sub-membrane filtration device in the membrane filtration system, it is preferable to pass water with a higher flux than the main membrane filtration device.
前記膜ろ過システムにおいて、前記サブろ過抵抗検知手段により検知された前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段をさらに備えることが好ましい。 In the membrane filtration system, chemical addition backwashing of the main filtration membrane is performed by the main chemical addition backwashing means based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing detected by the sub-filtration resistance detection means. It is preferable to further include control means for controlling the conditions of.
本発明は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過工程と、サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過工程の前記被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過工程と、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うメイン薬品添加逆洗工程と、前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うサブ薬品添加逆洗工程と、前記サブ薬品添加逆洗工程において行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて所定の出力を行う出力工程と、を含む、膜ろ過方法である。 The present invention provides a main membrane filtration step of filtering water to be treated using a main filtration membrane, and a sub-membrane filtering water to be treated branched from the water to be treated in the main membrane filtration step using a sub-filtration membrane. In a filtration step, a main chemical addition backwashing step of performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane, a sub-chemical addition backwashing step of performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane, and the sub-chemical addition backwashing step and an output step of performing a predetermined output based on the filtration resistance values before and after chemical addition backwash.
前記膜ろ過方法における前記サブ膜ろ過工程において、前記メイン膜ろ過工程よりも高いフラックスで通水することが好ましい。 In the sub-membrane filtration step in the membrane filtration method, it is preferable to pass water with a higher flux than in the main membrane filtration step.
前記膜ろ過方法において、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗工程において行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御することが好ましい。 In the membrane filtration method, it is preferable to control conditions for chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed in the main chemical addition backwashing step based on filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing.
本発明は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過装置の薬品添加逆洗を行う薬品添加逆洗装置であって、サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段と、を備える、薬品添加逆洗装置である。 The present invention is a chemical addition backwashing device for performing chemical addition backwashing of a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane, wherein the main membrane filtration device is treated using a sub-filtration membrane. A sub-membrane filtration device for filtering water to be treated branched from water, a main chemical-added backwashing means for performing chemical-added backwashing of the main filtration membrane, and a chemical-added backwashing of the sub-filtration membrane. sub-chemical addition backwashing means, sub-filtration resistance detection means for detecting the filtration resistance value of the sub-filtration membrane, and filtration resistance before and after the chemical addition backwash detected by the sub-filtration resistance detection means a control means for controlling the conditions of the chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed by the main chemical addition backwashing means based on the value.
前記薬品添加逆洗装置における前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水することが好ましい。 In the sub-membrane filtration device in the chemical addition backwashing device, it is preferable that water is passed with a flux higher than that of the main membrane filtration device.
本発明は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過装置の薬品添加逆洗を行う薬品添加逆洗装置の制御装置であって、前記薬品添加逆洗装置は、サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、を備え、前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段を備える、薬品添加逆洗装置の制御装置である。 The present invention is a control device for a chemical addition backwashing device that performs chemical addition backwashing of a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane, wherein the chemical addition backwashing device includes a sub-filtration membrane. a sub-membrane filtration device for filtering the water to be treated branched from the water to be treated of the main membrane filtration device using the a sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value of the sub-filtration membrane, and based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwash detected by the sub-filtration resistance detection means, the main A control device for a chemical addition backwashing device, comprising control means for controlling the conditions of the chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed by the chemical addition backwashing means.
前記薬品添加逆洗装置の制御装置における前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水することが好ましい。 In the sub-membrane filtration device in the control device for the chemical addition backwashing device, it is preferable that water is passed with a flux higher than that of the main membrane filtration device.
本発明では、ろ過膜を用いる膜ろ過処理において、被処理水の性状が変動しても、早期に最適な洗浄条件を決定して薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能な膜ろ過システム、膜ろ過方法、その膜ろ過システムに用いられる薬品添加逆洗装置、および薬品添加逆洗装置の制御装置を提供することができる。 In the present invention, in membrane filtration using a filtration membrane, even if the properties of the water to be treated fluctuate, it is possible to determine the optimum cleaning conditions at an early stage and perform chemical addition backwash to suppress membrane fouling. It is possible to provide a membrane filtration system, a membrane filtration method, a chemical addition backwashing device used in the membrane filtration system, and a control device for the chemical addition backwashing device that can be operated stably.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 An embodiment of the present invention will be described below. This embodiment is an example of implementing the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
本発明の実施形態に係る膜ろ過システムの一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。 An outline of an example of a membrane filtration system according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, and its configuration will be described.
膜ろ過システム1は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過装置10と、サブろ過膜を用いてメイン膜ろ過装置10の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置12と、メイン膜ろ過装置10のメインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段としてメイン逆洗配管32と、サブ膜ろ過装置12のサブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段としてサブ逆洗配管42と、サブ膜ろ過装置12のサブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段として流量計25および圧力計26と、流量計25および圧力計26により検知されたサブ薬品添加逆洗手段により行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて所定の出力を行う出力手段として出力部14と、を備える。メイン逆洗配管32は、メイン膜ろ過装置10のメインろ過膜の逆洗を行うためのメイン逆洗手段として、サブ逆洗配管42は、サブ膜ろ過装置12のサブろ過膜の逆洗を行うためのサブ逆洗手段として、機能してもよい。
The membrane filtration system 1 includes a main
図1の膜ろ過システム1において、メイン膜ろ過装置10の被処理水入口には、メイン被処理水配管28が接続され、メイン処理水出口には、メイン処理水配管30が接続され、メイン逆洗液入口には、メイン逆洗配管32が接続されている。サブ膜ろ過装置12の被処理水入口には、メイン被処理水配管28から分岐したサブ被処理水配管38が接続され、サブ処理水出口には、サブ処理水配管40が接続され、サブ逆洗液入口には、サブ逆洗配管42が接続されている。第1薬品タンクの一例である酸タンク18の薬品出口とメイン逆洗配管32とは、第1薬品配管である酸配管34によってポンプ22を介して接続されている。第2薬品タンクの一例である酸化剤タンク20の薬品出口とメイン逆洗配管32とは、第2薬品配管である酸化剤配管36によってポンプ24を介して接続されている。酸配管34から分岐した酸配管44がサブ逆洗配管42に接続され、酸化剤配管36から分岐した酸化剤配管46がサブ逆洗配管42に接続されている。サブ被処理水配管38には、流量計25および圧力計26が設置されている。圧力計26には、出力部14が設置されている。
In the membrane filtration system 1 of FIG. 1, a main treated
膜ろ過システム1は、制御手段として制御装置16を備えてもよい。制御装置16は、出力部14、ポンプ22、ポンプ24、流量計25、圧力計26等と、有線または無線の電気的接続等によって通信可能に接続されていてもよい。膜ろ過システム1は、さらに通信手段として通信装置を備えてもよい。通信装置は制御装置16に接続されており、例えば、インターネットを経由してサーバに接続される。サーバには少なくとも記録部または演算部が設けられている。記録部には、例えば、サブろ過抵抗検知手段によって測定されたデータが保管される。演算部では、サブろ過抵抗のデータを用いた演算が行われ、警報や薬品添加逆洗の実行、薬品洗浄の実行等の出力が行われてもよいし、記録部に保管されたデータが合わせて用いられて、薬品添加逆洗や薬品洗浄の実施履歴、使用薬品量および薬品コスト等が計算され、保管または出力されてもよい。出力は再びインターネットを経由して制御装置16に送られ、出力部14に警報を出したり、薬品添加逆洗や薬品洗浄が実行されたり、洗浄条件の変更がなされてもよい。
The membrane filtration system 1 may include a
本実施形態に係る膜ろ過方法および膜ろ過システム1の動作について説明する。 The operation of the membrane filtration method and the membrane filtration system 1 according to this embodiment will be described.
処理対象の被処理水は、メイン被処理水配管28を通してメイン膜ろ過装置10に送液され、メイン膜ろ過装置10において、メインろ過膜を用いて被処理水の膜ろ過処理が行われる(メイン膜ろ過工程)。得られたメイン処理水は、メイン処理水配管30を通して排出される。
The water to be treated is sent to the main
膜ろ過システム1では、メイン膜ろ過装置10を連続運転する際に例えば定期的にメイン膜ろ過装置10の洗浄が行われる。メインろ過膜の洗浄は、例えばメイン処理水の少なくとも一部がメイン逆洗水としてメイン逆洗配管32を通してメイン膜ろ過装置10の2次側から1次側に逆流されて行われる(メイン逆洗工程)。メイン逆洗排水は、メイン膜ろ過装置10の1次側から排出される。
In the membrane filtration system 1, when the main
そしてこのメイン逆洗を行ってもメインろ過膜のファウリングが解消しない場合には、薬品をメイン逆洗水に加えたメイン薬品添加逆洗液により薬品添加逆洗が行われる(メイン薬品添加逆洗工程)。メイン薬品添加逆洗工程では、例えば、酸タンク18からポンプ22により酸配管34を通して酸がメイン逆洗配管32においてメイン逆洗水に供給され、酸洗浄が行われるか、または、酸化剤タンク20からポンプ24により酸化剤配管36を通して酸化剤がメイン逆洗配管32においてメイン逆洗水に供給され、酸化剤洗浄が行われる。酸化剤に加えてアルカリが用いられてもよい。メイン薬品添加逆洗排液は、メイン膜ろ過装置10の1次側から排出される。メイン薬品添加逆洗工程において、メインろ過膜をメイン薬品添加逆洗液に所定の時間、浸漬する浸漬工程を行ってもよい。また、メイン薬品添加逆洗工程において、メイン膜ろ過装置10の1次側から排出されたメイン薬品添加逆洗排液をメイン膜ろ過装置10の2次側に循環させてもよい。
If the fouling of the main filtration membrane is not resolved even after the main backwashing, chemical addition backwashing is performed with the main chemical addition backwashing liquid in which chemicals are added to the main backwashing water (main chemical addition backwashing washing process). In the main chemical addition backwash process, for example, acid is supplied from the
上記の通り、排水回収等における膜ろ過処理において膜のファウリング(閉塞)が発生する場合がある。膜ろ過処理の膜のファウリング要因としては、主に、前段の生物処理工程に起因する有機物や、前段の凝集および固液分離処理工程に起因する無機凝集剤由来の金属粒子の2つである。被処理水の性状が変動したときに、膜ろ過処理の前段の生物処理や凝集および固液分離処理が不安定となることが主な要因で、メイン膜ろ過装置10に流入する有機物や金属粒子等の量が変化するため、ファウリングの主要因も変化してしまう。膜のファウリングの主要因が異なれば、薬品添加逆洗に用いる薬品の種類が異なってくる。 As described above, fouling (clogging) of the membrane may occur in the membrane filtration process in wastewater recovery or the like. Membrane fouling factors in membrane filtration are mainly two: organic substances resulting from the preceding biological treatment process, and metal particles derived from inorganic flocculants resulting from the preceding coagulation and solid-liquid separation process. . When the properties of the water to be treated fluctuate, the main factor is that the biological treatment, coagulation, and solid-liquid separation in the preceding stages of the membrane filtration process become unstable. Since the amount of fouling etc. changes, the main factor of fouling also changes. Different main factors of membrane fouling require different types of chemicals to be used for chemical backwashing.
膜ろ過システム1では、メイン膜ろ過装置10によるメイン膜ろ過工程とは別に、サブ逆洗手段およびサブ薬品添加逆洗手段を備えたサブ膜ろ過装置12によるサブ膜ろ過工程を設け、サブろ過抵抗検知手段である流量計25および圧力計26により検知された、サブ膜ろ過工程におけるろ過抵抗値に基づいてサブ膜ろ過装置12における薬品添加逆洗の状況に応じた出力、例えば薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値の差があらかじめ定めた閾値を超えた場合に警報等の出力を出す。これによって、被処理水の性状が変動しても、サブ膜ろ過装置12において早期に最適な洗浄条件を決定して、メイン膜ろ過装置10においてその洗浄条件で薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能となる。
In the membrane filtration system 1, in addition to the main membrane filtration step by the main
メイン膜ろ過装置10とは別にサブ膜ろ過装置12を設けることによって、メイン膜ろ過装置10を停止しなくても薬品添加逆洗の最適な洗浄条件を決定することができ、メイン膜ろ過装置10の稼働時間を最大限にすることができる。
By providing the
サブ膜ろ過装置12を用いた薬品添加逆洗の最適な洗浄条件を決定する方法の例を以下に説明する。
An example of a method for determining optimum cleaning conditions for chemical addition backwash using the
メイン被処理水配管28から分岐された被処理水は、サブ被処理水配管38を通してサブ膜ろ過装置12に送液され、サブ膜ろ過装置12において、サブろ過膜を用いて被処理水の膜ろ過処理が行われる(サブ膜ろ過工程)。得られたサブ処理水は、サブ処理水配管40を通して排出される。
The water to be treated branched from the main water to be treated
このように膜ろ過システム1では、メイン膜ろ過装置10を連続運転する際にメイン被処理水配管28から分岐された被処理水は、サブ膜ろ過装置12にも通水される。そして、サブ膜ろ過装置12においても例えば定期的にサブろ過膜の洗浄が行われる。サブろ過膜の洗浄は、メインろ過膜と同様に、例えばサブ処理水の少なくとも一部がサブ逆洗水としてサブ逆洗配管42を通してサブ膜ろ過装置12の2次側から1次側に逆流されて行われる(サブ逆洗工程)。サブ逆洗排水は、サブ膜ろ過装置12の1次側から排出される。サブ逆洗工程は、定期的に行われてもよいし、流量計25および圧力計26により検知されたろ過抵抗値に基づいて、例えば流量計25および圧力計26により検知されたろ過抵抗値が所定の逆洗基準値を超えた場合に行われてもよい。
Thus, in the membrane filtration system 1 , the water to be treated branched from the main water-to-
そしてこのサブ逆洗を行ってもサブろ過膜のファウリングが解消しない場合には、薬品をサブ逆洗水に加えたサブ薬品添加逆洗液により薬品添加逆洗が行われる(サブ薬品添加逆洗工程)。サブ薬品添加逆洗工程では、例えば、酸タンク18からポンプ22により酸配管34、酸配管44を通して酸がサブ逆洗配管42においてサブ逆洗水に供給され、酸洗浄が行われるか、または、酸化剤タンク20からポンプ24により酸化剤配管36、酸化剤配管46を通して酸化剤がサブ逆洗配管42においてサブ逆洗水に供給され、酸化剤洗浄が行われる。酸化剤に加えてアルカリが用いられてもよい。サブ薬品添加逆洗排液は、サブ膜ろ過装置12の1次側から排出される。サブ薬品添加逆洗工程において、サブろ過膜をサブ薬品添加逆洗液に所定の時間、浸漬する浸漬工程を行ってもよい。また、サブ薬品添加逆洗工程において、サブ膜ろ過装置12の1次側から排出されたサブ薬品添加逆洗排液をサブ膜ろ過装置12の2次側に循環させてもよい。
If fouling of the sub-filtration membrane is not eliminated even after performing this sub-backwashing, chemical-added backwashing is performed with a sub-chemical-added backwash liquid in which chemicals are added to the sub-backwash water (sub-chemical-added backwashing). washing process). In the sub-chemical addition backwash step, for example, acid is supplied from the
なお、メイン逆洗工程において、メイン逆洗配管32がメイン逆洗手段として機能し、サブ逆洗工程において、サブ逆洗配管42がサブ逆洗手段として機能することになる。メイン薬品添加逆洗工程において、酸タンク18、ポンプ22、酸配管34等が第1薬品供給手段、例えば酸供給手段として、酸化剤タンク20、ポンプ24、酸化剤配管36等が第2薬品供給手段、例えば酸化剤供給手段として機能し、酸供給手段および酸化剤供給手段に加えてメイン逆洗配管32がメイン薬品添加逆洗手段として機能することになる。サブ薬品添加逆洗工程において、酸タンク18、ポンプ22、酸配管34、酸配管44等が第1薬品供給手段、例えば酸供給手段として、酸化剤タンク20、ポンプ24、酸化剤配管36、酸化剤配管46等が第2薬品供給手段、例えば酸化剤供給手段として機能し、酸供給手段および酸化剤供給手段に加えてサブ逆洗配管42がサブ薬品添加逆洗手段として機能することになる。
In the main backwashing process, the
ここで、サブ薬品添加逆洗工程の開始前および終了後に被処理水をサブ膜ろ過装置12に通水し、サブろ過抵抗検知手段である流量計25および圧力計26によってサブ薬品添加逆洗工程の開始前および終了後の流量および圧力からろ過抵抗値が測定される。流量計25および圧力計26により検知された流量の低下や圧力の上昇から算出されたろ過抵抗値に基づいて、例えば、サブ薬品添加逆洗を行った際の薬品添加逆洗前のろ過抵抗値(R0)と薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R1)から算出したΔR1(R0-R1)が例えばあらかじめ定めた閾値であるCEB基準値を超えた場合に警報等の所定の出力が行われる(出力工程)。被処理水の水温が変動し、ろ過抵抗値の温度依存性を排除したい場合には、さらにサブ被処理水配管38に温度計を設置し、測定した被処理水の水温に基づく粘性等を考慮してサブろ過膜のろ過抵抗値を算出することが望ましい。
Here, the water to be treated is passed through the
これによって、サブ膜ろ過装置12におけるサブろ過膜のファウリングの発生を早期に検知することができる。サブろ過膜のファウリングの発生を検知した場合にサブ膜ろ過装置12において最適な薬品添加逆洗の条件を決定し、メイン膜ろ過装置10においてサブ膜ろ過装置12で決定した最適な洗浄条件で薬品添加逆洗を行えば、被処理水の性状が変動しても膜のファウリングを抑制することができ、メイン膜ろ過装置10の安定運転が可能となる。あらかじめサブ膜ろ過装置12において最適な薬品添加逆洗の条件を決定することによって、メイン膜ろ過装置10を運転を停止しなくてもよく、メイン膜ろ過工程を継続してもよい。これによって、メイン膜ろ過装置10の稼働時間を最大限にすることができる。
As a result, occurrence of fouling of the sub-filtration membrane in the
サブ膜ろ過装置12におけるサブろ過膜は、例えば、メイン膜ろ過装置10におけるメインろ過膜と同様の膜材質と膜形状と膜孔径とを有し、メインろ過膜よりも膜面積が小さい膜が用いられる。メイン膜ろ過装置10よりも小型のサブ膜ろ過装置12で薬品添加逆洗の最適な洗浄条件を決定すれば、最適な薬品添加逆洗の条件の決定に要する薬液消費量を最小限に抑制することができる。
The sub-filtration membrane in the
サブ膜ろ過装置12(サブ膜ろ過工程)において、メイン膜ろ過装置10(メイン膜ろ過工程)よりも高いフラックスで通水することが好ましい。これによって、サブ膜ろ過装置12におけるサブろ過膜のファウリングの発生をより早期に検知することができる。サブろ過膜のファウリングの発生を検知した場合にサブ膜ろ過装置12において早期に最適な薬品添加逆洗の条件を決定し、メイン膜ろ過装置10においてサブ膜ろ過装置12で決定した最適な洗浄条件で薬品添加逆洗を行えば、被処理水の性状が変動しても膜のファウリングを抑制することができ、メイン膜ろ過装置10の安定運転が可能となる。
In the sub-membrane filtration device 12 (sub-membrane filtration step), it is preferable to pass water with a higher flux than in the main membrane filtration device 10 (main membrane filtration step). Thereby, occurrence of fouling of the sub-filtration membrane in the
特許文献1に記載の膜処理装置の実施例では、本装置とミニ膜モジュールにおいて同じフラックスで通水し、ミニ膜モジュールにおける膜間差圧が150kPaを超えてから膜の薬品洗浄を行っているため、ファウリングの発生をより早期に検知することが困難であり、被処理水の性状の変動に早期に対応することが困難である。 In the example of the membrane treatment apparatus described in Patent Document 1, the same flux is passed through this apparatus and the mini-membrane module, and the membrane is chemically cleaned after the transmembrane pressure difference in the mini-membrane module exceeds 150 kPa. Therefore, it is difficult to detect the occurrence of fouling at an early stage, and it is difficult to respond to changes in the properties of the water to be treated at an early stage.
サブ膜ろ過装置12(サブ膜ろ過工程)におけるフラックスは、メイン膜ろ過装置10(メイン膜ろ過工程)におけるフラックスの例えば2倍~10倍であり、4倍~6倍であることが好ましい。サブ膜ろ過装置12におけるフラックスがメイン膜ろ過装置10におけるフラックスの2倍未満であると、サブろ過膜のファウリングの発生をより早期に検知することできない場合があり、10倍を超えると、ファウリング発生の評価を過剰にしてしまい、予測精度が下がるおそれがある。
The flux in the sub-membrane filtration device 12 (sub-membrane filtration step) is, for example, 2 to 10 times, preferably 4 to 6 times, the flux in the main membrane filtration device 10 (main membrane filtration step). If the flux in the
また、例えば、圧力計26により検知された、サブ膜ろ過装置12におけるサブ逆洗の前後のろ過抵抗値やサブ薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、メイン膜ろ過装置10において行われるメインろ過膜のメイン逆洗の条件やメイン薬品添加逆洗の条件を制御してもよい。例えば、サブ膜ろ過装置12における逆洗直後の抵抗上昇や薬品添加逆洗直後の抵抗上昇の傾向から、メイン膜ろ過工程の逆洗の条件、例えば、メイン逆洗の頻度や、薬品添加逆洗の条件、例えば、メイン薬品添加逆洗の頻度、メイン薬品添加逆洗で用いるメイン薬品添加逆洗液の薬品濃度、メイン薬品添加逆洗で用いる薬品の種類等を制御すればよい。これらの制御は手動で行ってもよいし、自動で行ってもよい。
Further, for example, based on the filtration resistance values before and after the sub backwash in the sub
より具体的な薬品添加逆洗の条件を決定する方法の一例について、図2に示すフローチャートを参照して説明する。 An example of a more specific method for determining the chemical addition backwash conditions will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
サブ膜ろ過装置12において、メイン膜ろ過装置10のメイン被処理水配管28から分岐された被処理水について所定の時間、膜ろ過処理が行われた後、例えば定期的にサブ逆洗が行われ、サブ逆洗を行ってもサブろ過膜のファウリングが解消しない場合には、薬品添加逆洗が行われる。薬品添加逆洗が行われた際の薬品添加逆洗前のろ過抵抗値(R0)が測定され(S10)、例えば洗浄条件1(例えば、薬品として酸化剤が用いられる)で薬品添加逆洗が行われた(S12)後、薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R1)が測定され、例えば制御装置16によって薬品添加逆洗前のろ過抵抗値(R0)と薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R1)の差であるΔR1(R0-R1)が算出される(S14)。制御装置16は、算出されたΔR1に対し、あらかじめ設定した基準ろ過抵抗上昇度であるCEB薬品条件変更基準ΔRrefを参照する。
In the
ΔR1≦CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合には、一つめに評価された洗浄条件1によってろ過抵抗が十分に低下した(すなわち、薬品添加逆洗は十分である)と判断されるため、制御装置16によってメイン膜ろ過装置10の薬品添加逆洗を洗浄条件1で行うように指示が出され、メイン膜ろ過装置10において洗浄条件1で薬品添加逆洗が行われる(S20)。この場合、サブ膜ろ過装置12における二つめの洗浄条件2による薬品添加逆洗は行われずに、終了してもよい。
When ΔR 1 ≤ CEB chemical condition change reference ΔR ref , it is determined that the filtration resistance has sufficiently decreased under the first evaluated cleaning condition 1 (that is, chemical addition backwash is sufficient). Therefore, the
ΔR1>CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合には、次の薬品添加逆洗において前回と異なる薬品条件である洗浄条件2が使用される。例えば洗浄条件2(例えば、薬品として酸が用いられる)で薬品添加逆洗が行われた(S16)後、薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R2)が測定され、例えば制御装置16によって薬品添加逆洗前のろ過抵抗値(R0)と薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R2)の差であるΔR2(R0-R2)が算出される(S18)。例えば制御装置16は、算出されたΔR2に対し、CEB薬品条件変更基準ΔRrefを参照する。
If ΔR 1 >CEB chemical condition change reference ΔR ref , cleaning condition 2, which is a different chemical condition from the previous time, is used in the next chemical addition backwash. For example, after chemical addition backwashing is performed (S16) under cleaning condition 2 (for example, an acid is used as the chemical), the filtration resistance value (R 2 ) after chemical addition backwashing is measured, for example, by the
ΔR2≦CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合には、二つめに評価される洗浄条件2によってろ過抵抗が十分に低下した(すなわち、薬品添加逆洗は十分である)と判断されるため、制御装置16によってメイン膜ろ過装置10の薬品添加逆洗を洗浄条件2で行うように指示が出され、メイン膜ろ過装置10において洗浄条件2で薬品添加逆洗が行われる(S22)。この場合、サブ膜ろ過装置12における次の洗浄条件による薬品添加逆洗は行われずに、終了してもよい。
When ΔR 2 ≤ CEB chemical condition change reference ΔR ref , it is determined that the filtration resistance has sufficiently decreased under the second evaluated cleaning condition 2 (that is, chemical addition backwash is sufficient). Therefore, the
ΔR2>CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合には、次の薬品添加逆洗において前回と異なる薬品条件である洗浄条件が使用され、以降、ΔRN≦CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなるまで(Nは1以上の整数)、S10からS14と同様のフローで継続して行われる。 If ΔR 2 >CEB chemical condition change reference ΔR ref , the next chemical addition backwash uses cleaning conditions that are different chemical conditions from the previous time, and thereafter ΔRN ≤ CEB chemical condition change reference ΔR ref . (N is an integer equal to or greater than 1), the same flow as S10 to S14 is continued.
洗浄条件2以降では、前回と異なる洗浄条件を用いればよく、例えば、洗浄条件1とは異なる薬品を使用してもよいし、洗浄条件1と同じ薬品を使用して異なる薬品濃度としたり、異なる洗浄濃度、洗浄時間としてもよい。 For cleaning condition 2 and subsequent cleaning conditions, cleaning conditions different from the previous cleaning conditions may be used. Cleaning concentration and cleaning time may be used.
ΔRN≦CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合に、制御装置16によってメイン膜ろ過装置10の薬品添加逆洗の洗浄条件が制御されてもよい。例えば、制御装置16によってポンプ22やポンプ24が制御されてもよい。
When ΔRN ≦ CEB chemical condition change reference ΔR ref , the
被処理水の性状から無機物に起因するファウリングよりも有機物に起因するファウリングがより優位に働くと考えられる場合には、例えば洗浄条件1において薬品添加逆洗の薬品として有機物の除去に効果がある酸化剤+アルカリを用いる条件が先に評価され、そのあとの洗浄条件2において薬品添加逆洗の薬品として無機物の除去に効果がある酸を用いる条件が評価される。被処理水の性状から有機物に起因するファウリングよりも無機物に起因するファウリングがより優位に働くと考えられる場合には、例えば洗浄条件1において薬品添加逆洗の薬品として無機物の除去に効果がある酸を用いる条件が先に評価され、そのあとの洗浄条件2において薬品添加逆洗の薬品として有機物の除去に効果がある酸化剤+アルカリを用いる条件が評価される。 When it is considered that the fouling caused by organic matter acts more predominantly than the fouling caused by inorganic matter from the properties of the water to be treated, for example, under the cleaning condition 1, the chemical added for backwashing is effective in removing organic matter. The conditions using a certain oxidizing agent and alkali are evaluated first, and then the conditions using an acid that is effective in removing inorganic matter as a chemical for backwashing with added chemicals in cleaning condition 2 are evaluated. When it is considered that fouling caused by inorganic substances acts more predominantly than fouling caused by organic substances from the properties of the water to be treated, for example, under the cleaning condition 1, chemical addition backwashing chemicals are effective in removing inorganic substances. The condition using a certain acid is evaluated first, and then the condition using an oxidizing agent and an alkali, which are effective in removing organic substances, as a chemical for chemical addition backwashing under the cleaning condition 2 is evaluated.
加えて、サブ膜ろ過装置12の薬品添加逆洗のろ過抵抗値から、ろ過抵抗上昇度(ΔRcake,ΔRbackwash,ΔRCEB)を算出し、膜閉塞挙動から考えられる警報や、運転改善提案を出力部14に出力してもよい。図3に、膜ろ過装置における逆洗を行った際のろ過量(m3/m2)に対するろ過抵抗(/m)の一例を示す。図4に、膜ろ過装置における逆洗、薬品添加逆洗を行った際のろ過量(m3/m2)に対するろ過抵抗(/m)の一例を示すグラフである。
In addition, the degree of increase in filtration resistance (ΔR cake , ΔR backwash , ΔRCEB ) is calculated from the filtration resistance value of the chemical addition backwash of the
ろ過抵抗上昇度ΔRcakeは、膜ろ過工程1回で上昇するろ過抵抗であり、膜面に付着したケーキ等によって発生する抵抗の傾きである。ケーキ抵抗は、逆洗で回復する可逆的な膜閉塞である。ろ過抵抗上昇度ΔRbackwashは、逆洗では回復するのが困難なろ過抵抗の傾きである。ろ過抵抗上昇度ΔRCEBは、薬品添加逆洗でも回復するのが困難なろ過抵抗であり、不可逆的な膜閉塞である。 The degree of increase in filtration resistance ΔR cake is the filtration resistance that increases in one membrane filtration step, and is the slope of the resistance generated by the cake or the like adhering to the membrane surface. Cake resistance is a reversible membrane blockage that reverses with backwash. The degree of increase in filtration resistance ΔR backwash is the slope of filtration resistance that is difficult to recover by backwashing. The filtration resistance increase degree ΔR CEB is a filtration resistance that is difficult to recover even by chemical addition backwash, and is irreversible membrane clogging.
例えば、ΔRcakeが通常よりも高くなった場合には、例えば出力部14に警報を出し、運転条件の改善提案等を提示する。警報の内容は、例えば「ケーキ抵抗異常」等が挙げられる。ケーキ抵抗異常となるケースは、膜ろ過原水の懸濁物質濃度が上昇していることが考えられるため、運転条件の改善提案内容は、例えば「前段処理水濁度を確認し、運転調整する」、「ろ過時間を半分にする」等が挙げられる。
For example, when ΔR cake becomes higher than normal, an alarm is issued to the
例えば、ΔRbackwashが通常よりも高くなった場合には、例えば出力部14に警報を出し、運転条件の改善提案等を提示する。警報の内容は、例えば「逆洗回復性異常」等が挙げられる。逆洗回復性異常となるケースは、前段の有機物処理(例えば、生物処理や凝集沈殿等)が不良となっていることが考えられるため、運転条件の改善提案内容は、例えば「前段の凝集処理の最適化(凝集剤の添加量の再検討、pHの変更等)」等が挙げられる。
For example, when the ΔR backwash becomes higher than normal, an alarm is issued to the
例えば、ΔRCEBが通常よりも高くなった場合には、例えば出力部14に警報を出し、運転条件の改善提案等を提示する。警報の内容は、例えば「薬品添加逆洗回復異常」等が挙げられる。運転条件の改善提案内容は、例えば「CEB薬液種変更」、「CEB濃度増加」等が挙げられる。
For example, when ΔR CEB becomes higher than normal, an alarm is issued to the
制御装置16は、サブ膜ろ過装置12において被処理水を通水した際の圧力と流量等を測定したデータを記憶し、逆洗直後のろ過抵抗上昇や薬品添加逆洗直後のろ過抵抗上昇のデータを算出し、これに基づいてメイン膜ろ過装置10やサブ膜ろ過装置12の薬品添加逆洗の条件(例えば、薬品添加逆洗の頻度、薬品の種類、薬品の濃度、薬品添加逆洗の時間等)を自動で制御してもよい。
The
メイン膜ろ過装置10のメイン被処理水配管28に圧力計を設置し、逆洗の前後、薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値を測定し、膜間差圧上昇をクロスチェックとして確認してもよい。
A pressure gauge is installed in the main water-to-
出力部14における出力としては、サブ膜ろ過装置12における薬品添加逆洗の状況を示す表示や音等の視聴覚的に認知可能な警報の他に、薬品添加逆洗の状況に対応するための対応方法、改善提案等が表示されてもよい。出力部14は、例えば、情報を表示、出力することができるものであればよく、特に制限はないが、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示手段である表示装置や、スピーカ等の音声出力手段である音声出力装置等が挙げられる。例えば、警報の方法としては、制御盤のタッチパネル上に表示する、インターネット通信を介して運転員に通知する、監視室等に通知する等が挙げられる。
The output from the
出力部14は、薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値の差が例えばあらかじめ定めた閾値を超えた場合に警報等の出力を出してもよい。警報の閾値は、1つに予め決めてもよいし、段階的、比例的に変化させてもよい。
The
制御装置16は、例えば、プログラムを演算するCPU等の演算手段、プログラムや演算結果を記憶するROMおよびRAM等の記憶手段等を含んで構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成される。制御装置16は、サブろ過抵抗検知手段により検知された、サブ膜ろ過装置12において行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、メイン膜ろ過装置10において行われるメインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する機能を有する。制御装置16は、例えば、ポンプ22およびポンプ24のオン/オフや流量等を調整して、メイン薬品添加逆洗液への薬品の添加量を制御する機能を有する。
The
処理対象となる被処理水は、例えば懸濁物、有機物、金属粒子等の無機物等を含む水であり、特に制限はないが、例えば、半導体製造工場、食品工場等から排出される有機物を含む排水が生物処理された(生物処理工程)生物処理水、凝集および固液分離処理(凝集/固液分離処理工程)された固液分離処理水、生物処理された後、その生物処理水について凝集および固液分離処理された固液分離処理水等が挙げられる。生物処理工程、凝集/固液分離処理工程の前後段に他の工程が入って処理された水であってもよい。 The water to be treated to be treated is, for example, water containing suspended solids, organic substances, inorganic substances such as metal particles, etc., and is not particularly limited, but includes, for example, organic substances discharged from semiconductor manufacturing factories, food factories, etc. Biologically treated water in which wastewater has been biologically treated (biological treatment process), solid-liquid separation treated water in which coagulation and solid-liquid separation treatment (coagulation/solid-liquid separation treatment process) has been performed, and coagulation of the biologically treated water after being biologically treated and solid-liquid separation treated water. It may be water that has undergone other processes before and after the biological treatment process and the coagulation/solid-liquid separation process.
生物処理は、微生物を用いて、被処理水の処理を行うものであればよく、特に制限はない。凝集および固液分離処理は、ポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤や高分子凝集剤等の凝集剤を用いて、被処理水の凝集処理および固液分離処置を行うものであればよく、特に制限はない。 Biological treatment is not particularly limited as long as it treats water to be treated using microorganisms. The flocculation and solid-liquid separation treatment may be performed using an inorganic flocculant such as polyaluminum chloride or a flocculant such as a polymer flocculant, and the flocculation treatment and solid-liquid separation treatment of the water to be treated may be performed. no.
被処理水の性状が、TOCで示される有機物の含有量が1~50mg/Lの範囲で変動し、またはICP分析法で示される鉄、アルミニウム、マンガン等の金属粒子および溶存金属等の無機物の含有量がそれぞれ0.01~20mg/Lの範囲で変動する水である場合に、本実施形態に係る膜ろ過システムおよび膜ろ過方法が好適に適用される。 The properties of the water to be treated vary from 1 to 50 mg/L of organic matter content indicated by TOC, or metal particles such as iron, aluminum, manganese, etc., and inorganic matter, such as dissolved metals, indicated by ICP analysis. The membrane filtration system and the membrane filtration method according to the present embodiment are preferably applied to water whose content varies in the range of 0.01 to 20 mg/L.
メインろ過膜、サブろ過膜は、例えば、限外ろ過膜(UF膜)または精密ろ過膜(MF膜)等の除濁膜である。膜の形状は、例えば、中空糸膜等である。 The main filtration membrane and the sub-filtration membrane are, for example, turbidity removal membranes such as ultrafiltration membranes (UF membranes) or microfiltration membranes (MF membranes). The shape of the membrane is, for example, a hollow fiber membrane.
薬品添加逆洗に用いる酸としては、特に制限はないが、塩酸、硫酸等の無機酸、シュウ酸、クエン酸等の有機酸が挙げられ、薬品添加逆洗のときの回復性等の点から、シュウ酸、クエン酸等の有機酸を用いることが好ましい。 The acid used for backwashing with chemicals is not particularly limited, but inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and organic acids such as oxalic acid and citric acid can be mentioned. , oxalic acid, citric acid and the like are preferably used.
酸洗浄において、酸を添加した薬品添加逆洗液のpHが1~3の範囲になるように酸を添加することが好ましく、費用対効果等の観点からは、pH2~3の範囲になるように酸を添加することがより好ましい。 In the acid cleaning, the acid is preferably added so that the pH of the acid-added chemical-added backwash liquid is in the range of 1 to 3. From the viewpoint of cost effectiveness, etc., the pH is in the range of 2 to 3 More preferably, an acid is added to the
薬品添加逆洗に用いる酸化剤としては、特に制限はないが、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系酸化剤等が挙げられる。 The oxidizing agent used for chemical addition backwashing is not particularly limited, but examples thereof include chlorine-based oxidizing agents such as sodium hypochlorite.
薬品添加逆洗に用いるアルカリとしては、特に制限はないが、比較的安価な水酸化ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム等を用いることが好ましい。 The alkali used for chemical addition backwashing is not particularly limited, but it is preferable to use relatively inexpensive sodium hydroxide, sodium hypochlorite, or the like.
酸化剤+アルカリを用いる洗浄において、アルカリを添加した薬品添加逆洗液のpHが10~13の範囲になるようにアルカリを添加することが好ましく、費用対効果等の観点からは、pH11~12の範囲になるようにアルカリを添加することがより好ましい。 In cleaning using an oxidizing agent and an alkali, it is preferable to add the alkali so that the pH of the chemical-added backwashing liquid to which the alkali is added is in the range of 10 to 13, and from the viewpoint of cost effectiveness and the like, the pH is 11 to 12. It is more preferable to add the alkali so that the range of
薬品添加逆洗において、必要に応じて酸、アルカリ、酸化剤以外の他の薬品、例えば、界面活性剤等の膜洗浄剤等を使用してもよい。膜洗浄剤としては、例えば、ECOLABO社製のULTRASILシリーズ等が挙げられる。 In chemical addition backwashing, chemicals other than acids, alkalis, and oxidizing agents, such as membrane cleaning agents such as surfactants, may be used as necessary. Membrane detergents include, for example, the ULTRASIL series manufactured by ECOLABO.
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<実施例1>
図1に示す膜ろ過システム1を用い、凝集および固液分離処理水を表1に示す条件で通水し、逆洗および薬品添加逆洗を行った。メイン膜ろ過装置では、フラックス:1.2(m/d)で通水し、サブ膜ろ過装置では、フラックス:7(m/d)で通水した(メイン膜ろ過装置のフラックスの5.83倍)。
<Example 1>
Using the membrane filtration system 1 shown in FIG. 1, coagulation and solid-liquid separation treated water was passed under the conditions shown in Table 1 to perform backwashing and chemical addition backwashing. In the main membrane filtration device, water was passed at a flux of 1.2 (m/d), and in the sub-membrane filtration device, water was passed at a flux of 7 (m/d) (the flux of the main membrane filtration device was 5.83 times).
薬品添加逆洗の洗浄条件としては、洗浄条件1:酸化剤である次亜塩素酸ナトリウム+アルカリである水酸化ナトリウム(有機物に起因するファウリングに有効)、洗浄条件2:酸であるシュウ酸(無機物に起因するファウリングに有効)が考えられる。 The cleaning conditions for chemical addition backwash are cleaning condition 1: sodium hypochlorite as an oxidizing agent + sodium hydroxide as an alkali (effective for fouling caused by organic matter), cleaning condition 2: oxalic acid as an acid. (Effective for fouling caused by inorganic substances) is conceivable.
[洗浄条件1:次亜塩素酸ナトリウム+水酸化ナトリウムの場合]
洗浄条件1では、薬品添加逆洗液として次亜塩素酸ナトリウム+水酸化ナトリウムの水溶液(次亜塩素酸ナトリウム濃度:900mg/L、水酸化ナトリウムの濃度:280mg/L)を用いた。図5に、メイン膜ろ過装置において薬品添加逆洗で洗浄条件1を実施したときのろ過日数に対する膜間差圧(MPa)を示す。図6に、実施例1のサブ膜ろ過装置において薬品添加逆洗で洗浄条件1を実施したときのろ過量(m3/m2)に対するろ過抵抗(/m)を示す。
[Washing condition 1: sodium hypochlorite + sodium hydroxide]
In washing condition 1, an aqueous solution of sodium hypochlorite + sodium hydroxide (sodium hypochlorite concentration: 900 mg/L, sodium hydroxide concentration: 280 mg/L) was used as the chemical-added backwash liquid. FIG. 5 shows the transmembrane pressure difference (MPa) with respect to the number of days of filtration when cleaning condition 1 is carried out with chemical addition backwashing in the main membrane filtration device. FIG. 6 shows the filtration resistance (/m) against the filtration amount (m 3 /m 2 ) when the sub-membrane filtration device of Example 1 is subjected to washing condition 1 with chemical addition backwash.
図6に示すように、サブ膜ろ過装置のろ過抵抗値の測定結果より、次亜塩素酸ナトリウム+水酸化ナトリウムの薬品添加逆洗ではろ過抵抗上昇度ΔRCEBが上昇しており、薬品添加逆洗による洗浄が不十分であると判断された。 As shown in FIG. 6, from the measurement results of the filtration resistance value of the sub-membrane filtration device, the degree of increase in filtration resistance ΔR CEB increases in the chemical addition backwash of sodium hypochlorite + sodium hydroxide. It was judged that washing by washing was insufficient.
図5に示すように、洗浄条件1で薬品添加逆洗を行ったメイン膜ろ過装置のろ過抵抗値の測定結果でも、膜差圧の上昇が確認され、薬品添加逆洗による洗浄効果が足りないと確認された。 As shown in FIG. 5, even in the measurement results of the filtration resistance value of the main membrane filtration device in which chemical addition backwashing was performed under cleaning condition 1, an increase in transmembrane pressure difference was confirmed, and the cleaning effect of chemical addition backwashing was insufficient. was confirmed.
[洗浄条件1:次亜塩素酸ナトリウム+水酸化ナトリウム+洗浄条件2:シュウ酸の場合]
そこで、有機物に起因するファウリングに有効な次亜塩素酸ナトリウムを用いる洗浄条件1に加えて、無機物に起因するファウリングに有効なシュウ酸を用いる洗浄条件2による薬品添加逆洗も実施した。
[Washing condition 1: sodium hypochlorite + sodium hydroxide + washing condition 2: oxalic acid]
Therefore, in addition to cleaning condition 1 using sodium hypochlorite, which is effective against fouling caused by organic substances, chemical addition backwashing under cleaning condition 2 using oxalic acid, which is effective against fouling caused by inorganic substances, was also performed.
洗浄条件2では、薬品添加逆洗液としてシュウ酸の水溶液(シュウ酸の濃度:0.2重量%)を用いた。図7に、実施例2のメイン膜ろ過装置において薬品添加逆洗で洗浄条件1+洗浄条件2を実施したときのろ過日数に対する膜間差圧(MPa)を示す。図8に、実施例2のサブ膜ろ過装置において薬品添加逆洗で洗浄条件1+洗浄条件2を実施したときのろ過量(m3/m2)に対するろ過抵抗(/m)を示す。 In the cleaning condition 2, an aqueous solution of oxalic acid (concentration of oxalic acid: 0.2% by weight) was used as the chemical-added backwash liquid. FIG. 7 shows the transmembrane pressure difference (MPa) with respect to the number of days of filtration when washing conditions 1+washing conditions 2 are carried out in chemical addition backwashing in the main membrane filtration apparatus of Example 2. FIG. FIG. 8 shows the filtration resistance (/m) with respect to the filtration amount (m 3 /m 2 ) when the sub-membrane filtration apparatus of Example 2 is subjected to washing condition 1+washing condition 2 with chemical addition backwash.
図8に示すように、サブ膜ろ過装置のろ過抵抗値の測定結果より、ろ過抵抗上昇度ΔRCEBの上昇が抑えられていることが確認されたため、洗浄が十分であると判断された。 As shown in FIG. 8, it was confirmed from the measurement results of the filtration resistance value of the sub-membrane filtration device that the increase in the degree of increase in filtration resistance ΔR CEB was suppressed, so it was judged that the washing was sufficient.
図7に示すように、洗浄条件1+洗浄条件2で薬品添加逆洗を行ったメイン膜ろ過装置のろ過抵抗値の上昇はほとんど確認されず、安定運転することができていた。 As shown in FIG. 7, almost no increase in the filtration resistance value of the main membrane filtration device subjected to chemical addition backwashing under cleaning condition 1+cleaning condition 2 was observed, and stable operation was possible.
サブ膜ろ過装置のろ過抵抗値の測定結果に基づいてメイン膜ろ過装置において洗浄条件1および洗浄条件2を併用することによって、膜のファウリングを抑制し、6ヵ月間安定運転することができた。 By using cleaning conditions 1 and 2 together in the main membrane filtration device based on the measurement results of the filtration resistance value of the sub-membrane filtration device, membrane fouling was suppressed and stable operation was possible for 6 months. .
このように、ろ過膜を用いる膜ろ過処理において、被処理水の性状が変動しても、早期に最適な洗浄条件を決定して薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能となった。 In this way, in the membranous filtration process using a filtration membrane, even if the properties of the water to be treated fluctuate, it is possible to determine the optimum washing conditions at an early stage and perform chemical addition backwashing to suppress membrane fouling. This enabled stable operation.
1 膜ろ過システム、10 メイン膜ろ過装置、12 サブ膜ろ過装置、14 出力部、16 制御装置、18 酸タンク、20 酸化剤タンク、22,24 ポンプ、25 流量計、26 圧力計、28 メイン被処理水配管、30 メイン処理水配管、32 メイン逆洗配管、34,44 酸配管、36,46 酸化剤配管、38 サブ被処理水配管、40 サブ処理水配管、42 サブ逆洗配管。 1 membrane filtration system, 10 main membrane filtration device, 12 sub-membrane filtration device, 14 output unit, 16 control device, 18 acid tank, 20 oxidant tank, 22, 24 pump, 25 flow meter, 26 pressure gauge, 28 main subject Treated water piping, 30 main treated water piping, 32 main backwashing piping, 34, 44 acid piping, 36, 46 oxidizing agent piping, 38 sub-treated water piping, 40 sub-treated water piping, 42 sub-backwashing piping.
Claims (10)
サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、
前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段と、
前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、
前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、
前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記サブ薬品添加逆洗手段により行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて所定の出力を行う出力手段と、
を備えることを特徴とする膜ろ過システム。 a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane;
a sub-membrane filtration device that uses a sub-membrane filtration device to filter the water to be treated that is branched from the water to be treated of the main membrane filtration device;
main chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane;
a sub-chemical addition backwash means for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane;
Sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value of the sub-filtration membrane;
output means for performing a predetermined output based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing performed by the sub chemical addition backwashing means, which are detected by the sub filtration resistance detection means;
A membrane filtration system comprising:
前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水することを特徴とする膜ろ過システム。 The membrane filtration system according to claim 1,
A membrane filtration system characterized in that, in the sub-membrane filtration device, water is passed with a flux higher than that of the main membrane filtration device.
前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする膜ろ過システム。 The membrane filtration system according to claim 1 or 2,
Based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing detected by the sub-filtration resistance detection means, the conditions for the chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed by the main chemical addition backwashing means are controlled. A membrane filtration system, further comprising control means.
サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過工程の前記被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過工程と、
前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うメイン薬品添加逆洗工程と、
前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うサブ薬品添加逆洗工程と、
前記サブ薬品添加逆洗工程において行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて所定の出力を行う出力工程と、
を含むことを特徴とする膜ろ過方法。 A main membrane filtration step of filtering the water to be treated using the main filtration membrane;
a sub-membrane filtration step of filtering the water to be treated branched from the water to be treated in the main membrane filtration step using a sub-membrane filtration;
a main chemical addition backwashing step of performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane;
a sub-chemical addition backwashing step of performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane;
an output step of performing a predetermined output based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwash performed in the sub-chemical addition backwash step;
A membrane filtration method comprising:
前記サブ膜ろ過工程において、前記メイン膜ろ過工程よりも高いフラックスで通水することを特徴とする膜ろ過方法。 The membrane filtration method according to claim 4,
A membrane filtration method, wherein in the sub-membrane filtration step, water is passed with a higher flux than in the main membrane filtration step.
前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗工程において行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御することを特徴とする膜ろ過方法。 The membrane filtration method according to claim 4 or 5,
A membrane filtration method, wherein conditions for chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed in the main chemical addition backwashing step are controlled based on filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing.
サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、
前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段と、
前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、
前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、
前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする薬品添加逆洗装置。 A chemical addition backwashing device that performs chemical addition backwashing of a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane,
a sub-membrane filtration device that uses a sub-membrane filtration device to filter the water to be treated that is branched from the water to be treated of the main membrane filtration device;
main chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane;
a sub-chemical addition backwash means for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane;
Sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value of the sub-filtration membrane;
Based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing detected by the sub-filtration resistance detection means, the conditions for the chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed by the main chemical addition backwashing means are controlled. a control means;
A chemical addition backwashing device comprising:
前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水することを特徴とする薬品添加逆洗装置。 The chemical addition backwashing device according to claim 7,
In the sub-membrane filtration device, the chemical addition backwash device is characterized in that water is passed with a flux higher than that of the main membrane filtration device.
前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段を備えることを特徴とする薬品添加逆洗装置の制御装置。 A control device for a chemical addition backwashing device that performs chemical addition backwashing of a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane, wherein the chemical addition backwashing device uses a sub-filtration membrane to perform the above-mentioned A sub-membrane filtration device for filtering the water to be treated branched from the water to be treated of the main membrane filtration device, a sub-chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane, and the sub-filtration membrane A sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value,
Based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing detected by the sub-filtration resistance detection means, the conditions for the chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed by the main chemical addition backwashing means are controlled. A control device for a chemical addition backwashing device, comprising control means.
前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水することを特徴とする薬品添加逆洗装置の制御装置。 A control device for a chemical addition backwashing device according to claim 9,
A control device for a chemical addition backwashing device, characterized in that in the sub-membrane filtration device, water is passed with a flux higher than that in the main membrane filtration device.
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