JP3251145B2 - 膜分離装置及び酸化剤添加量の制御方法 - Google Patents
膜分離装置及び酸化剤添加量の制御方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、膜分離により原水の除
濁あるいは脱塩を行って透過水を得る膜分離装置及び膜
分離装置に設けられた分離膜の膜間差圧の上昇を抑制す
るために分離膜に送水する水に添加する酸化剤の添加量
を制御する方法に関し、特に、酸化剤の添加量を最適化
した経済的な膜分離装置及び酸化剤添加量の制御方法に
関するものである。
濁あるいは脱塩を行って透過水を得る膜分離装置及び膜
分離装置に設けられた分離膜の膜間差圧の上昇を抑制す
るために分離膜に送水する水に添加する酸化剤の添加量
を制御する方法に関し、特に、酸化剤の添加量を最適化
した経済的な膜分離装置及び酸化剤添加量の制御方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、河川水或いは工業用水等の水の除
濁は、凝集沈殿装置を使用して行われていた。しかし、
凝集沈殿装置は廃棄物として大量の汚泥を排出するの
で、その廃棄先を求めるのが段々困難になってきた。そ
のため、近年、精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜等の
分離膜を用いて、河川水、工業用水等を除濁或いは脱塩
するようにした膜分離装置が、盛んに使用されている。
濁は、凝集沈殿装置を使用して行われていた。しかし、
凝集沈殿装置は廃棄物として大量の汚泥を排出するの
で、その廃棄先を求めるのが段々困難になってきた。そ
のため、近年、精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜等の
分離膜を用いて、河川水、工業用水等を除濁或いは脱塩
するようにした膜分離装置が、盛んに使用されている。
【０００３】ところで、河川水、工業用水等のいわゆる
原水には、量の多寡を別にすれば、必ず、有機物或いは
微生物等が含有されている。従って、膜分離装置を使用
する場合、原水中の有機物や微生物が運転時間の経過と
共に膜分離装置の分離膜の膜面に堆積したり、更には繁
殖したりして、膜面が汚染され、目詰まりする。そのた
め、運転時間の経過と共に分離膜の膜間差圧が上昇する
と共に膜分離装置から得られる透過水の造水量が低下す
る。分離膜の膜面に有機物や微生物が堆積して膜間差圧
が許容差圧以上に上昇した場合には、或いは透過水の造
水量が著しく低下した場合には、一般には、その都度、
膜分離装置の運転を停止して、薬剤洗浄とか、逆洗浄を
膜面に施して分離膜を清掃することが必要になる。これ
は、膜分離装置の生産性を低下させ、透過水の造水コス
トの上昇を招くことになる。
原水には、量の多寡を別にすれば、必ず、有機物或いは
微生物等が含有されている。従って、膜分離装置を使用
する場合、原水中の有機物や微生物が運転時間の経過と
共に膜分離装置の分離膜の膜面に堆積したり、更には繁
殖したりして、膜面が汚染され、目詰まりする。そのた
め、運転時間の経過と共に分離膜の膜間差圧が上昇する
と共に膜分離装置から得られる透過水の造水量が低下す
る。分離膜の膜面に有機物や微生物が堆積して膜間差圧
が許容差圧以上に上昇した場合には、或いは透過水の造
水量が著しく低下した場合には、一般には、その都度、
膜分離装置の運転を停止して、薬剤洗浄とか、逆洗浄を
膜面に施して分離膜を清掃することが必要になる。これ
は、膜分離装置の生産性を低下させ、透過水の造水コス
トの上昇を招くことになる。
【０００４】そこで、有機物の堆積、微生物の繁殖によ
る膜間差圧の上昇及び造水量の低下を防ぐため、従来、
次亜塩素酸ナトリウム、クロラミン等の酸化剤を一定量
原水に添加し、その殺菌能及び有機物分解能により有機
物或いは微生物を殺菌ないし分解していた。ここで、膜
間差圧とは、デッド・エンド方式では、分離膜を隔てて
一次側の水の圧力と分離膜から流出する透過水側の圧力
の差を言い、クロス・フロー方式では、分離膜に送水さ
れた一次側の水の圧力及び分離膜から流出する非透過水
の圧力の平均値と分離膜を透過した透過水の圧力の差を
言う。
る膜間差圧の上昇及び造水量の低下を防ぐため、従来、
次亜塩素酸ナトリウム、クロラミン等の酸化剤を一定量
原水に添加し、その殺菌能及び有機物分解能により有機
物或いは微生物を殺菌ないし分解していた。ここで、膜
間差圧とは、デッド・エンド方式では、分離膜を隔てて
一次側の水の圧力と分離膜から流出する透過水側の圧力
の差を言い、クロス・フロー方式では、分離膜に送水さ
れた一次側の水の圧力及び分離膜から流出する非透過水
の圧力の平均値と分離膜を透過した透過水の圧力の差を
言う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、水中の微生
物や有機物に対する酸化剤の殺菌速度及び有機物分解速
度が水中の酸化剤濃度に比例するのは当然であるが、酸
化剤濃度が一定であっても、酸化剤の殺菌速度及び有機
物分解速度は、水の温度に著しく影響され、水温の上
昇、低下に伴い温度差の指数関数として増減する。仮
に、水の温度が１０°C 低下した場合には、酸化剤の殺
菌速度或いは有機物分解速度は約４０％低下する。従っ
て、従来のように分離膜に送水する水に一定量の酸化剤
を添加している場合には、単位体積当たりの水の中に含
まれる微生物及び有機物の量が一定であるとしても、膜
分離装置の運転温度の低下、即ち膜分離する水の温度が
低下すると、微生物や有機物の殺菌、分解速度が著しく
低下し、微生物の繁殖や有機物の堆積による膜面汚染が
急速に進行する。その結果、膜間差圧の上昇速度が速く
なり、膜分離装置の造水量の低下速度も速くなる。
物や有機物に対する酸化剤の殺菌速度及び有機物分解速
度が水中の酸化剤濃度に比例するのは当然であるが、酸
化剤濃度が一定であっても、酸化剤の殺菌速度及び有機
物分解速度は、水の温度に著しく影響され、水温の上
昇、低下に伴い温度差の指数関数として増減する。仮
に、水の温度が１０°C 低下した場合には、酸化剤の殺
菌速度或いは有機物分解速度は約４０％低下する。従っ
て、従来のように分離膜に送水する水に一定量の酸化剤
を添加している場合には、単位体積当たりの水の中に含
まれる微生物及び有機物の量が一定であるとしても、膜
分離装置の運転温度の低下、即ち膜分離する水の温度が
低下すると、微生物や有機物の殺菌、分解速度が著しく
低下し、微生物の繁殖や有機物の堆積による膜面汚染が
急速に進行する。その結果、膜間差圧の上昇速度が速く
なり、膜分離装置の造水量の低下速度も速くなる。
【０００６】膜分離する水の温度の上昇、低下に対応す
るために、酸化剤を水に過剰に添加して水中の酸化剤濃
度を常に高く、例えば膜分離する水の最低温度に対応す
る濃度以上に常に維持することも一つの方法であるが、
酸化剤のコストが嵩むと言う問題と共に透過水の残留酸
化剤濃度も高くなると言う問題が生じる。
るために、酸化剤を水に過剰に添加して水中の酸化剤濃
度を常に高く、例えば膜分離する水の最低温度に対応す
る濃度以上に常に維持することも一つの方法であるが、
酸化剤のコストが嵩むと言う問題と共に透過水の残留酸
化剤濃度も高くなると言う問題が生じる。
【０００７】膜分離する水の温度の低下による酸化剤の
殺菌能或いは分解能の低下を防ぐためには、膜分離する
水をスチーム、熱水等の熱媒により加温してほぼ一定の
適温に維持することも一つの解決方法であるが、大量の
水を加温するためには極めて大きな加温設備と広い用地
を必要とし、しかも設備費及び運転費が嵩むと言う問題
がある。これは、膜分離装置が大型化する程顕著にな
り、低ランニングコスト、省スペース、簡易メンテナン
ス等の膜分離装置の利点を減殺して経済的に引き合わな
い結果となり、実用的な解決法とは言えない。
殺菌能或いは分解能の低下を防ぐためには、膜分離する
水をスチーム、熱水等の熱媒により加温してほぼ一定の
適温に維持することも一つの解決方法であるが、大量の
水を加温するためには極めて大きな加温設備と広い用地
を必要とし、しかも設備費及び運転費が嵩むと言う問題
がある。これは、膜分離装置が大型化する程顕著にな
り、低ランニングコスト、省スペース、簡易メンテナン
ス等の膜分離装置の利点を減殺して経済的に引き合わな
い結果となり、実用的な解決法とは言えない。
【０００８】以上のように、分離膜の膜間差圧の上昇抑
制法として、分離膜に送水する水の温度に関係なく一定
量の酸化剤を添加する方法か、または膜分離する水を加
温する方法が、従来、提案ないし実施されていたが、上
述のように満足できる成果を挙げていなかった。そこ
で、本発明の目的は、酸化剤の添加量を最適化して微生
物の繁殖や有機物の堆積による造水量低下の進行を経済
的に抑制できる膜分離装置及び酸化剤添加量の制御方法
を提供することである。
制法として、分離膜に送水する水の温度に関係なく一定
量の酸化剤を添加する方法か、または膜分離する水を加
温する方法が、従来、提案ないし実施されていたが、上
述のように満足できる成果を挙げていなかった。そこ
で、本発明の目的は、酸化剤の添加量を最適化して微生
物の繁殖や有機物の堆積による造水量低下の進行を経済
的に抑制できる膜分離装置及び酸化剤添加量の制御方法
を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、分離膜を備えて、原水から透過水を膜分離する膜分
離装置において、分離膜に送水する水に酸化剤を添加す
る酸化剤添加装置と、分離膜に送水する水の温度を測定
する水温測定器と、酸化剤を添加した位置より下流の水
に残留する酸化剤濃度を測定する酸化剤濃度測定器と、
分離膜に送水する水の温度と最適残留酸化剤濃度との設
定相関関係に従って水温測定器にて測定した水温に基づ
く最適残留酸化剤濃度を算出し、酸化剤濃度測定器にて
測定した残留酸化剤濃度測定値が最適残留酸化剤濃度に
なるように酸化剤添加装置の酸化剤添加量を制御する演
算／制御装置とを備えることを特徴としている。
に、分離膜を備えて、原水から透過水を膜分離する膜分
離装置において、分離膜に送水する水に酸化剤を添加す
る酸化剤添加装置と、分離膜に送水する水の温度を測定
する水温測定器と、酸化剤を添加した位置より下流の水
に残留する酸化剤濃度を測定する酸化剤濃度測定器と、
分離膜に送水する水の温度と最適残留酸化剤濃度との設
定相関関係に従って水温測定器にて測定した水温に基づ
く最適残留酸化剤濃度を算出し、酸化剤濃度測定器にて
測定した残留酸化剤濃度測定値が最適残留酸化剤濃度に
なるように酸化剤添加装置の酸化剤添加量を制御する演
算／制御装置とを備えることを特徴としている。
【００１０】本発明で使用する分離膜は、河川水、工業
用水等のいわゆる原水から透過水を膜分離できる、精密
濾過膜、限外濾過膜又は逆浸透膜等の既知の分離膜であ
る。酸化剤添加装置は、酸化剤水溶液を貯蔵する槽と注
入ポンプとを備えた既知の装置であって、その酸化剤添
加量の制御は、インバータ制御方式等を使用した流量可
変式ポンプを使用したり、酸化剤水溶液の注入ラインに
流量調節弁を設け、その開度を変えたり、更には注入ポ
ンプの台数を調節したりして、行われる。酸化剤とし
て、次亜塩素酸ナトリウム、クロラミン等の塩素化合
物、或いはオゾン等が使用される。酸化剤濃度測定器と
して、塩素化合物の場合には既知の塩素濃度測定センサ
が、またオゾンの場合には既知のオゾン濃度センサが使
用される。本発明は、河川水、工業用水、その他種々の
廃水の除濁或いは脱塩を行う膜分離装置に適用でき、ま
たデッド・エンド方式及びクロス・フロー方式双方の膜
分離装置に適用できる。
用水等のいわゆる原水から透過水を膜分離できる、精密
濾過膜、限外濾過膜又は逆浸透膜等の既知の分離膜であ
る。酸化剤添加装置は、酸化剤水溶液を貯蔵する槽と注
入ポンプとを備えた既知の装置であって、その酸化剤添
加量の制御は、インバータ制御方式等を使用した流量可
変式ポンプを使用したり、酸化剤水溶液の注入ラインに
流量調節弁を設け、その開度を変えたり、更には注入ポ
ンプの台数を調節したりして、行われる。酸化剤とし
て、次亜塩素酸ナトリウム、クロラミン等の塩素化合
物、或いはオゾン等が使用される。酸化剤濃度測定器と
して、塩素化合物の場合には既知の塩素濃度測定センサ
が、またオゾンの場合には既知のオゾン濃度センサが使
用される。本発明は、河川水、工業用水、その他種々の
廃水の除濁或いは脱塩を行う膜分離装置に適用でき、ま
たデッド・エンド方式及びクロス・フロー方式双方の膜
分離装置に適用できる。
【００１１】分離膜に送水する水の温度と最適残留酸化
剤濃度との相関関係は、分離膜の種類、原水の性状、有
機物の種類及び含有量等によって異なるので、テスト分
離膜で原水を膜分離する実験を行って又は実機を使用し
た実績データに基づいて、例えば図２に示すように、確
立する。ここで、最適残留酸化剤濃度とは、膜分離され
る水の温度に最適な残留酸化剤濃度であって、その水温
での各酸化剤の微生物に対する殺菌能及び有機物分解能
によって定められる。また、その決定に当たっては、透
過水の造水量が有機物の堆積、微生物の繁殖により低下
して行く速度、言い換えれば分離膜の洗浄頻度、更には
使用する酸化剤のコスト、透過水に残留する酸化剤濃度
等が考慮される。また、分離膜に送水する水の水温と最
適残留酸化剤濃度との相関関係について演算／制御装置
に入力するデータは、必ずしも上述のようにして求めた
相関関係そのものである必要はなく、多少高めの酸化剤
濃度又は低めの酸化剤濃度になるように定めたものであ
っても良く、また水の温度の変化に対して酸化剤濃度が
段階的に変化するように定めた関係であっても良い。
剤濃度との相関関係は、分離膜の種類、原水の性状、有
機物の種類及び含有量等によって異なるので、テスト分
離膜で原水を膜分離する実験を行って又は実機を使用し
た実績データに基づいて、例えば図２に示すように、確
立する。ここで、最適残留酸化剤濃度とは、膜分離され
る水の温度に最適な残留酸化剤濃度であって、その水温
での各酸化剤の微生物に対する殺菌能及び有機物分解能
によって定められる。また、その決定に当たっては、透
過水の造水量が有機物の堆積、微生物の繁殖により低下
して行く速度、言い換えれば分離膜の洗浄頻度、更には
使用する酸化剤のコスト、透過水に残留する酸化剤濃度
等が考慮される。また、分離膜に送水する水の水温と最
適残留酸化剤濃度との相関関係について演算／制御装置
に入力するデータは、必ずしも上述のようにして求めた
相関関係そのものである必要はなく、多少高めの酸化剤
濃度又は低めの酸化剤濃度になるように定めたものであ
っても良く、また水の温度の変化に対して酸化剤濃度が
段階的に変化するように定めた関係であっても良い。
【００１２】酸化剤濃度測定位置は、酸化剤を添加した
位置の下流であればいかなる位置でもよく、分離膜に送
水される水でも、また透過水でもよく、更にはクロス・
フロー方式の場合には非透過水でもよい。また、水温測
定位置も、分離膜に送水する水であれば特に限定は無
く、また分離膜に送水する水の水温と分離膜の出口付近
の透過水の水温とがほぼ同じであれば、透過水の水温を
測定しても良い。実際的には、水温と最適酸化剤濃度と
の相関関係を確定し易いような測定点を選定するのが望
ましく、例えば、分離膜の一次側入口付近の水温及び酸
化剤濃度を測定する。酸化剤濃度測定器及び温度測定器
から演算／制御装置への測定値の入力及び演算／制御装
置からの出力は、連続的でも良く、また間欠的でも良
い。
位置の下流であればいかなる位置でもよく、分離膜に送
水される水でも、また透過水でもよく、更にはクロス・
フロー方式の場合には非透過水でもよい。また、水温測
定位置も、分離膜に送水する水であれば特に限定は無
く、また分離膜に送水する水の水温と分離膜の出口付近
の透過水の水温とがほぼ同じであれば、透過水の水温を
測定しても良い。実際的には、水温と最適酸化剤濃度と
の相関関係を確定し易いような測定点を選定するのが望
ましく、例えば、分離膜の一次側入口付近の水温及び酸
化剤濃度を測定する。酸化剤濃度測定器及び温度測定器
から演算／制御装置への測定値の入力及び演算／制御装
置からの出力は、連続的でも良く、また間欠的でも良
い。
【００１３】本発明に係る酸化剤添加量の制御方法は、
膜分離装置を使用して原水から透過水を膜分離するのに
際し、分離膜の膜間差圧の上昇を抑制するために分離膜
に送水する水に酸化剤を添加するに当たり、分離膜に送
水する水の温度と最適残留酸化剤濃度との相関関係を設
定し、分離膜に送水する水の温度を測定し、相関関係に
従って測定水温に基づく最適残留酸化剤濃度を算出し、
一方、酸化剤を添加した位置より下流の水に残留する酸
化剤濃度を測定し、残留酸化剤濃度測定値が最適残留酸
化剤濃度になるように、酸化剤添加量を制御するように
したことを特徴としている。
膜分離装置を使用して原水から透過水を膜分離するのに
際し、分離膜の膜間差圧の上昇を抑制するために分離膜
に送水する水に酸化剤を添加するに当たり、分離膜に送
水する水の温度と最適残留酸化剤濃度との相関関係を設
定し、分離膜に送水する水の温度を測定し、相関関係に
従って測定水温に基づく最適残留酸化剤濃度を算出し、
一方、酸化剤を添加した位置より下流の水に残留する酸
化剤濃度を測定し、残留酸化剤濃度測定値が最適残留酸
化剤濃度になるように、酸化剤添加量を制御するように
したことを特徴としている。
【００１４】
【作用】本発明装置及び発明方法では、分離膜に送水す
る水の水温と最適残留酸化剤濃度との相関関係に従って
水の現実の温度に基づきその水温に最適な残留酸化剤濃
度を算出し、現実の残留酸化剤濃度が最適残留酸化剤濃
度になるように、酸化剤添加量を制御している。例え
ば、現実の残留酸化剤濃度と最適残留酸化剤濃度との偏
差を求め、その偏差が最小になるように酸化剤添加量を
調節するべく、酸化剤添加装置をフィードバック制御す
る。よって、膜分離する水の残留酸化剤濃度を最適な値
に常に維持することができる。
る水の水温と最適残留酸化剤濃度との相関関係に従って
水の現実の温度に基づきその水温に最適な残留酸化剤濃
度を算出し、現実の残留酸化剤濃度が最適残留酸化剤濃
度になるように、酸化剤添加量を制御している。例え
ば、現実の残留酸化剤濃度と最適残留酸化剤濃度との偏
差を求め、その偏差が最小になるように酸化剤添加量を
調節するべく、酸化剤添加装置をフィードバック制御す
る。よって、膜分離する水の残留酸化剤濃度を最適な値
に常に維持することができる。
【００１５】
【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明に係る膜
分離装置の一実施例の構成を示す概略フローシートであ
る。図１に示すように、本実施例の膜分離装置１０は、
クロス・フローの膜分離方式により透過水を得るように
した膜分離器１２と、膜分離器１２に水を送水する供給
ポンプ１４と、膜分離器１２から流出してリサイクルさ
れた非透過水と外部から供給された原水とを混合する原
水タンク１６と、更に、原水に酸化剤を添加する酸化剤
添加装置として、酸化剤水溶液を収容する酸化剤タンク
１８と酸化剤水溶液を注入する注入ポンプ２０を備えて
いる。
本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明に係る膜
分離装置の一実施例の構成を示す概略フローシートであ
る。図１に示すように、本実施例の膜分離装置１０は、
クロス・フローの膜分離方式により透過水を得るように
した膜分離器１２と、膜分離器１２に水を送水する供給
ポンプ１４と、膜分離器１２から流出してリサイクルさ
れた非透過水と外部から供給された原水とを混合する原
水タンク１６と、更に、原水に酸化剤を添加する酸化剤
添加装置として、酸化剤水溶液を収容する酸化剤タンク
１８と酸化剤水溶液を注入する注入ポンプ２０を備えて
いる。
【００１６】本実施例の膜分離器１２は、中空糸状の限
外濾過膜（ＵＦ膜）を多数並列に配置したモジュールで
構成されており、膜分離される水はＵＦ膜の中空部の一
方の端部に導入されて中空部を通過しつつその一部が膜
を透過して透過水となり、残余は中空部の他方の端部よ
り非透過水として流出する。供給ポンプ１４は通常の遠
心ポンプであり、注入ポンプ２０にはインバータ制御に
より回転数を変えて流量可変にできるポンプが使用され
ている。また、原水タンク１６及び酸化剤タンク１８
は、通常の大気開放式の貯槽である。本実施例では、酸
化剤として、次亜塩素酸ナトリウム（NaClO)が使用さ
れ、酸化剤タンク１８は、例えば濃度１２％の次亜塩素
酸ナトリウム水溶液を貯蔵している。
外濾過膜（ＵＦ膜）を多数並列に配置したモジュールで
構成されており、膜分離される水はＵＦ膜の中空部の一
方の端部に導入されて中空部を通過しつつその一部が膜
を透過して透過水となり、残余は中空部の他方の端部よ
り非透過水として流出する。供給ポンプ１４は通常の遠
心ポンプであり、注入ポンプ２０にはインバータ制御に
より回転数を変えて流量可変にできるポンプが使用され
ている。また、原水タンク１６及び酸化剤タンク１８
は、通常の大気開放式の貯槽である。本実施例では、酸
化剤として、次亜塩素酸ナトリウム（NaClO)が使用さ
れ、酸化剤タンク１８は、例えば濃度１２％の次亜塩素
酸ナトリウム水溶液を貯蔵している。
【００１７】原水タンク１６には、外部より原水を供給
する原水管２２が接続され、また酸化剤水溶液を原水に
注入するために、酸化剤管２４が酸化剤タンク１８から
注入ポンプ２０を経て原水管２２に接続されている。原
水タンク１６から供給ポンプ１４を経て膜分離器１２の
一次側まで、送水管２６が設けてあり、膜分離器１２の
透過水側には透過水を流出させる透過水管２８が、また
膜分離器１２の非透過水側には非透過水を原水タンク１
６にリサイクルするためのリサイクル管３０が設けてあ
る。なお、１７は原水タンク１６の底部に接続した排出
管であり、非透過水のリサイクルによって原水タンク１
６内の不純物の濃度がある程度高くなった際に、原水タ
ンク１６内の水を排出管１７から抜き出す。
する原水管２２が接続され、また酸化剤水溶液を原水に
注入するために、酸化剤管２４が酸化剤タンク１８から
注入ポンプ２０を経て原水管２２に接続されている。原
水タンク１６から供給ポンプ１４を経て膜分離器１２の
一次側まで、送水管２６が設けてあり、膜分離器１２の
透過水側には透過水を流出させる透過水管２８が、また
膜分離器１２の非透過水側には非透過水を原水タンク１
６にリサイクルするためのリサイクル管３０が設けてあ
る。なお、１７は原水タンク１６の底部に接続した排出
管であり、非透過水のリサイクルによって原水タンク１
６内の不純物の濃度がある程度高くなった際に、原水タ
ンク１６内の水を排出管１７から抜き出す。
【００１８】原水中の残留塩素濃度を測定する塩素濃度
測定センサ３２及び膜分離器１２に送水される水の温度
を測定する温度センサ３４が、酸化剤管２４との合流位
置から下流の原水管２２及び供給ポンプ１４の下流の送
水管２６にそれぞれ設けてある。本膜分離装置１０は、
更に演算／制御装置３６を備えていて、塩素濃度測定セ
ンサ３２及び温度センサ３４の出力信号は、演算／制御
装置３６に連続的に入力され、一方、演算／制御装置３
６は、注入ポンプ２０をインバータ制御するための制御
信号を任意の間隔で定期的に注入ポンプ２０に出力して
いる。
測定センサ３２及び膜分離器１２に送水される水の温度
を測定する温度センサ３４が、酸化剤管２４との合流位
置から下流の原水管２２及び供給ポンプ１４の下流の送
水管２６にそれぞれ設けてある。本膜分離装置１０は、
更に演算／制御装置３６を備えていて、塩素濃度測定セ
ンサ３２及び温度センサ３４の出力信号は、演算／制御
装置３６に連続的に入力され、一方、演算／制御装置３
６は、注入ポンプ２０をインバータ制御するための制御
信号を任意の間隔で定期的に注入ポンプ２０に出力して
いる。
【００１９】原水は、外部の原水源から原水管２２によ
り原水タンク１６に流入する。また、原水の残留塩素濃
度を最適値に維持するために、次亜塩素酸ナトリウム水
溶液が、注入ポンプ２０により酸化剤管２４を経て原水
に注入される。原水と、膜分離器１２からリサイクル管
３０を経てリサイクルされた非透過水とは、原水タンク
１６内で混合され、次いで供給ポンプ１４により膜分離
器１２の一次側に送水される。送水された水は膜分離器
１６にて透過水と非透過水とに分離され、透過水は透過
水管２８を経て系外に流出し、非透過水はリサイクル管
３０を経て原水タンク１６に戻る。原水の残留塩素濃度
及び分離膜に送水される水の温度は、それぞれ塩素濃度
測定センサ３２及び温度センサ３４により測定され、演
算／制御装置３６に入力される。
り原水タンク１６に流入する。また、原水の残留塩素濃
度を最適値に維持するために、次亜塩素酸ナトリウム水
溶液が、注入ポンプ２０により酸化剤管２４を経て原水
に注入される。原水と、膜分離器１２からリサイクル管
３０を経てリサイクルされた非透過水とは、原水タンク
１６内で混合され、次いで供給ポンプ１４により膜分離
器１２の一次側に送水される。送水された水は膜分離器
１６にて透過水と非透過水とに分離され、透過水は透過
水管２８を経て系外に流出し、非透過水はリサイクル管
３０を経て原水タンク１６に戻る。原水の残留塩素濃度
及び分離膜に送水される水の温度は、それぞれ塩素濃度
測定センサ３２及び温度センサ３４により測定され、演
算／制御装置３６に入力される。
【００２０】演算／制御装置３６には、分離膜に送水さ
れる水の温度と最適残留塩素濃度との図２に示すような
相関関係を数式化した関係式又はテーブル化したルック
アップ・テーブルが入力されている。演算／制御装置３
６は、温度センサ３４より入力された測定水温に基づき
予め入力されている相関関係に従ってその水温での最適
残留塩素濃度を求め、塩素濃度測定センサ３２より入力
された残留塩素濃度測定値と算出した最適残留塩素濃度
との偏差が最小になるように次亜塩素酸ナトリウムの注
入量を増減させる指令を注入ポンプ２０に発する。以上
のようにして、原水中の残留塩素濃度は、膜分離器１２
に送水される水の温度における最適残留塩素濃度になる
ように、注水ポンプ２０のインバータ制御を介してフィ
ードバック制御される。
れる水の温度と最適残留塩素濃度との図２に示すような
相関関係を数式化した関係式又はテーブル化したルック
アップ・テーブルが入力されている。演算／制御装置３
６は、温度センサ３４より入力された測定水温に基づき
予め入力されている相関関係に従ってその水温での最適
残留塩素濃度を求め、塩素濃度測定センサ３２より入力
された残留塩素濃度測定値と算出した最適残留塩素濃度
との偏差が最小になるように次亜塩素酸ナトリウムの注
入量を増減させる指令を注入ポンプ２０に発する。以上
のようにして、原水中の残留塩素濃度は、膜分離器１２
に送水される水の温度における最適残留塩素濃度になる
ように、注水ポンプ２０のインバータ制御を介してフィ
ードバック制御される。
【００２１】本発明実験例 図１に示す膜分離装置を使用し、以下のようにして本発
明の評価試験を行った。分離膜として旭化成工業（株）
製のＬＮＶ−５０１０のＵＦ膜を使用し、河川水から透
過水を分離し、運転の経過時間と共に増大する膜間差圧
を測定した。酸化剤には、濃度１２％の次亜塩素酸ナト
リウム水溶液を使用した。分離膜に送水する水の温度
は、ＵＦ膜の運転開始後１００時間経過までは２０°C
、１００時間から２００時間経過までは１５°C 、２
００時間から３００時間経過までは５°C に維持され
た。この実験例で分離膜に送水した水の温度と最適残留
塩素濃度の関係は、図２に示すような関係であって、使
用した原水とＵＦ膜について予めベンチスケール実験に
より求められている。図２では、分離膜に送水される水
の温度及び残留塩素濃度をそれぞれ横軸及び縦軸に取っ
ている。実験の結果、運転時間の経過に対して図３に実
線で示すような膜間差圧の測定値を得た。図３では、分
離膜の運転時間及び膜間差圧をそれぞれ横軸及び縦軸に
取っている。
明の評価試験を行った。分離膜として旭化成工業（株）
製のＬＮＶ−５０１０のＵＦ膜を使用し、河川水から透
過水を分離し、運転の経過時間と共に増大する膜間差圧
を測定した。酸化剤には、濃度１２％の次亜塩素酸ナト
リウム水溶液を使用した。分離膜に送水する水の温度
は、ＵＦ膜の運転開始後１００時間経過までは２０°C
、１００時間から２００時間経過までは１５°C 、２
００時間から３００時間経過までは５°C に維持され
た。この実験例で分離膜に送水した水の温度と最適残留
塩素濃度の関係は、図２に示すような関係であって、使
用した原水とＵＦ膜について予めベンチスケール実験に
より求められている。図２では、分離膜に送水される水
の温度及び残留塩素濃度をそれぞれ横軸及び縦軸に取っ
ている。実験の結果、運転時間の経過に対して図３に実
線で示すような膜間差圧の測定値を得た。図３では、分
離膜の運転時間及び膜間差圧をそれぞれ横軸及び縦軸に
取っている。
【００２２】従来例実験例 一方、原水中の残留塩素濃度がその水温に無関係に常に
１．０mg-CL/L となるように次亜塩素酸ナトリウム水溶
液を注入したことを除いて、上述の本発明実験例と同じ
装置を使用して同じ条件で河川水から透過水を分離し、
運転の経過時間と共に増大する膜間差圧を測定した。実
験の結果、運転時間の経過に対して図３に破線で示すよ
うな膜間差圧の測定値を得た。
１．０mg-CL/L となるように次亜塩素酸ナトリウム水溶
液を注入したことを除いて、上述の本発明実験例と同じ
装置を使用して同じ条件で河川水から透過水を分離し、
運転の経過時間と共に増大する膜間差圧を測定した。実
験の結果、運転時間の経過に対して図３に破線で示すよ
うな膜間差圧の測定値を得た。
【００２３】図３に示す本発明実験例と従来例実験例と
の比較から判る通り、本実験例の膜間差圧上昇速度は、
従来例実験例に比べて極めて低く、３００時間経過後
に、膜間差圧は、従来例実験例では約０．９５Kg/cm2に
到達するのに対して、本発明実験例では約０．５Kg/cm2
に過ぎなかった。本発明実施例では、分離膜に送水され
る水の温度が５°C に維持されているとすれば、膜間差
圧は５００時間経過後になって初めて約０．９５Kg/cm2
の値になる。言い換えれば、本発明に係る膜分離装置で
は、分離膜洗浄のために運転を停止することが必要にな
るまでの使用時間が、従来の膜分離装置に比べて２００
時間だけ長くなる。尚、本発明実験例において、１００
時間経過後徐々に膜間差圧が上昇しているのは、有機物
による膜面の目詰まりとは別の原因に起因するものであ
って、例えば河川水中の無機粒子により膜面に目詰まり
が生じていることが多い。
の比較から判る通り、本実験例の膜間差圧上昇速度は、
従来例実験例に比べて極めて低く、３００時間経過後
に、膜間差圧は、従来例実験例では約０．９５Kg/cm2に
到達するのに対して、本発明実験例では約０．５Kg/cm2
に過ぎなかった。本発明実施例では、分離膜に送水され
る水の温度が５°C に維持されているとすれば、膜間差
圧は５００時間経過後になって初めて約０．９５Kg/cm2
の値になる。言い換えれば、本発明に係る膜分離装置で
は、分離膜洗浄のために運転を停止することが必要にな
るまでの使用時間が、従来の膜分離装置に比べて２００
時間だけ長くなる。尚、本発明実験例において、１００
時間経過後徐々に膜間差圧が上昇しているのは、有機物
による膜面の目詰まりとは別の原因に起因するものであ
って、例えば河川水中の無機粒子により膜面に目詰まり
が生じていることが多い。
【００２４】膜分離装置の構成は、本実施例に限定され
るものではなく、分離膜も精密濾過膜或いは逆浸透膜で
も良く、また残留塩素濃度及び水温の測定位置も本実施
例と異なった位置で良い。次亜塩素酸ナトリウムの注入
量制御も、注入ポンプ２０のインバータ制御に代えて、
酸化剤管２４に流量調節弁を設け、その開度を調節した
り、或いは注入ポンプ２０として複数台の定量式ポンプ
を使用し、その台数調整により行ってもよい。
るものではなく、分離膜も精密濾過膜或いは逆浸透膜で
も良く、また残留塩素濃度及び水温の測定位置も本実施
例と異なった位置で良い。次亜塩素酸ナトリウムの注入
量制御も、注入ポンプ２０のインバータ制御に代えて、
酸化剤管２４に流量調節弁を設け、その開度を調節した
り、或いは注入ポンプ２０として複数台の定量式ポンプ
を使用し、その台数調整により行ってもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上に説明した本発明に係る膜分離装置
及び酸化剤添加量の制御方法によれば、分離膜に送水す
る水の温度と最適残留酸化剤濃度との関係に従って分離
膜に送水する水の残留酸化剤濃度をその水温に最適な濃
度に維持するので、分離膜に送水する水の温度の変化に
かかわらず微生物や有機物の殺菌及び分解を確実に行
い、これらの物質による膜面汚染を防止する。よって、
水温が変動する長期間にわたり酸化剤使用量を最小限に
抑えつつ透過水の造水量を最大限に維持することが可能
になり、また、従来の膜分離装置に比べて汚染した膜面
を洗浄する頻度が大幅に低減するので、透過水の造水コ
ストが低下する。
及び酸化剤添加量の制御方法によれば、分離膜に送水す
る水の温度と最適残留酸化剤濃度との関係に従って分離
膜に送水する水の残留酸化剤濃度をその水温に最適な濃
度に維持するので、分離膜に送水する水の温度の変化に
かかわらず微生物や有機物の殺菌及び分解を確実に行
い、これらの物質による膜面汚染を防止する。よって、
水温が変動する長期間にわたり酸化剤使用量を最小限に
抑えつつ透過水の造水量を最大限に維持することが可能
になり、また、従来の膜分離装置に比べて汚染した膜面
を洗浄する頻度が大幅に低減するので、透過水の造水コ
ストが低下する。
【図１】本発明に係る膜分離装置の一実施例の構成を示
す概略フローシートである。
す概略フローシートである。
【図２】分離膜に送水する水の水温と最適残留塩素濃度
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図３】本発明実験例及び従来例実験例の膜間差圧測定
値を示すグラフである。
値を示すグラフである。
１０ 本発明に係る膜分離装置の実施例 １２ 膜分離器 １４ 供給ポンプ １６ 原水タンク １７ 排水管 １８ 酸化剤タンク ２０ 注入ポンプ ２２ 原水管 ２４ 酸化剤管 ２６ 送水管 ２８ 透過水管 ３０ リサイクル管 ３２ 塩素濃度測定センサ ３４ 温度センサ ３６ 演算／制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪俣 晶久 新潟県新潟市桃山町二丁目200 東北電 力株式会社新潟火力発電所内 (72)発明者 村田 周和 埼玉県戸田市川岸１丁目４番９号 オル ガノ株式会社総合研究所内 (72)発明者 奥川 克己 埼玉県戸田市川岸１丁目４番９号 オル ガノ株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−30599（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−23356（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−115（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−16439（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 65/02 500 C02F 1/44
Claims (3)
- 【請求項１】 分離膜を備えて、原水から透過水を膜分
離する膜分離装置において、 分離膜に送水する水に酸化剤を添加する酸化剤添加装置
と、 分離膜に送水する水の温度を連続的又は間欠的に測定す
る水温測定器と、 酸化剤を添加した位置より下流の水に残留する酸化剤濃
度を測定する酸化剤濃度測定器と、 分離膜に送水する水の温度と最適残留酸化剤濃度との設
定相関関係に従って水温測定器にて測定した水温に基づ
く最適残留酸化剤濃度を連続的又は間欠的に算出し、酸
化剤濃度測定器にて測定した残留酸化剤濃度測定値が最
適残留酸化剤濃度になるように酸化剤添加装置の酸化剤
添加量を制御する演算／制御装置とを備えることを特徴
とする膜分離装置。 - 【請求項２】 前記酸化剤が、次亜塩素酸ナトリウム、
クロラミン及びオゾンのうちの少なくともいずれか一つ
であることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。 - 【請求項３】 膜分離装置を使用して原水から透過水を
膜分離するのに際し、分離膜の膜間差圧の上昇を抑制す
るために分離膜に送水する水に酸化剤を添加するに当た
り、 分離膜に送水する水の温度と最適残留酸化剤濃度との相
関関係を設定し、 分離膜に送水する水の温度を連続的又は間欠的に測定
し、相関関係に従って測定水温に基づく最適残留酸化剤
濃度を連続的又は間欠的に算出し、 一方、酸化剤を添加した位置より下流の水に残留する酸
化剤濃度を測定し、残留酸化剤濃度測定値が最適残留酸
化剤濃度になるように、酸化剤添加量を制御するように
したことを特徴とする酸化剤添加量の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09019695A JP3251145B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 膜分離装置及び酸化剤添加量の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09019695A JP3251145B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 膜分離装置及び酸化剤添加量の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08257377A JPH08257377A (ja) | 1996-10-08 |
| JP3251145B2 true JP3251145B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=13991735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09019695A Expired - Fee Related JP3251145B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 膜分離装置及び酸化剤添加量の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3251145B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6464877B1 (en) | 1997-05-08 | 2002-10-15 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Water treating method |
| JP2007152272A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Tsukishima Kikai Co Ltd | 浸漬膜濾過方法および浸漬膜濾過装置 |
| JP2007289899A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Meidensha Corp | 膜分離手段の膜洗浄方法及び水処理装置 |
| JP5669651B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2015-02-12 | 三菱重工業株式会社 | 淡水化装置及び淡水化方法 |
-
1995
- 1995-03-23 JP JP09019695A patent/JP3251145B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08257377A (ja) | 1996-10-08 |
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