JP3473309B2 - 膜分離装置の運転制御装置 - Google Patents

膜分離装置の運転制御装置

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JP3473309B2
JP3473309B2 JP02153097A JP2153097A JP3473309B2 JP 3473309 B2 JP3473309 B2 JP 3473309B2 JP 02153097 A JP02153097 A JP 02153097A JP 2153097 A JP2153097 A JP 2153097A JP 3473309 B2 JP3473309 B2 JP 3473309B2
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一郎 住田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は膜分離装置の運転制
御装置に係り、特に膜モジュールの濁質による閉塞を回
避し、長期間安定した連続運転を可能にするための膜分
離装置の運転制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、膜分離技術の発達により、各種の
技術分野で膜濾過による処理方法が採用されるようにな
った。とくにクロス・フロー型の膜モジュールの発達に
より、その適用可能な原水の濃度範囲が拡大された。ク
ロス・フロー型膜モジュールを用いれば、原水の濁質変
動があっても、濾過速度を使用に耐えないほどの濾過速
度まで低下させることなく、膜濾過を継続させることが
できることによる。
【0003】このため、従来から行われてきた凝集・沈
澱・濾過に代わって、限外濾過(UF)膜や精密濾過
(MF)膜を用いることができるようになり、前処理プ
ロセスを簡素化することが可能となった。
【0004】また、凝集・沈澱・濾過プロセスでは菌体
の流出があるため、上水処理ではこれを塩素滅菌により
対応してきたが、近年クリプトスポリジウムなどの塩素
滅菌では死滅しない菌種の存在が問題となっている。こ
の対策として膜濾過を用いることで、問題を解決するこ
とが可能となった。
【0005】ところで、このような膜濾過の用途では、
原水の濁度変動が激しい河川水や工業用水などを原水と
する場合には、季節変動に加えて、降雨の影響により濁
度が激しく変動する。
【0006】従来のクロス・フロー濾過では、一定量の
濃縮水を連続あるいは間欠的に排出する運転が行われて
いるが、原水の濁度が高濃度に変動した場合には、過剰
に濃縮し濾過速度を低下させないように、比較的多量の
濃縮水を定量排出させている。また、沈砂池などの前処
理工程を置くことによって濁度変動を抑えるという方法
を採っている。
【0007】なお、従来、濃縮水の濁度を測定して、原
水の濁度や膜モジュールの汚染度合いを監視する方法は
提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のように膜濾過流
束の低下防止策として、比較的多量の濃縮水を定量排出
させる措置や、沈砂池・凝集・沈澱などの前処理工程を
おくなどの措置が講じられている。しかし、このような
対策を超える濁度が流入する場合、または簡易水道など
の前処理工程を置くことができない場合に、連続して安
定な膜濾過を行うことができないという欠点があった。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決し、原水
の負荷変動が大きくても、膜濾過流束を長期間維持する
ことを可能とすべく、高負荷の原水が流入した際、原水
水質、濾過流量や濾過流束、濾過時間を指標として制御
する膜分離装置の運転制御装置の提供を目的とするもの
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明(請求項1)は、
河川水又は工業用水からなる原水の濁度またはSS濃度
を検出する手段と、膜分離装置の濾過時間を検出する手
段と、原水の濁度またはSS濃度と膜分離装置の濾過時
間との積を求める手段と、求められた積の値が所定範囲
内となるように膜分離装置の濾過時間を制御することを
特徴とする制御手段とを有するものである。
【0011】本発明(請求項2)の膜分離装置の運転制
御装置は、河川水又は工業用水からなる原水の濁度また
はSS濃度を検出する手段と、膜分離装置の濾過流量又
は濾過流束を検出する手段と、膜分離装置の濾過時間を
検出する手段と、原水の濁度またはSS濃度と、膜分離
装置の濾過流量又は濾過流束と、膜分離装置の濾過時間
との積を求める手段と、求められた積の値が所定範囲内
となるように膜分離装置の濾過時間を制御する制御手段
とを有することを特徴とするものである。
【0012】原水の濁度又はSSと濾過時間との積を指
標とし、もしくは、原水の濁度またはSS濃度と、濾過
流量又は濾過流束と、濾過時間との積を指標とし、この
積をあらかじめ設定した所定範囲内になるように濾過時
間を制御することにより、膜差圧上昇を抑え、長期間安
定運転が可能となる。すなわち、例えば流入水の濁度又
はSSと、濾過流束及び濾過時間との3者の積により制
御する場合、原水の水質が比較的良好であり濁度が低い
ときには、濾過時間を長くとり、3者の積の値を所定範
囲内とする。原水の水質が変動して、濁度が高くなった
ときには、濾過時間を短く設定し、全体の積がはじめに
設定した所定範囲内になるようにする。このように制御
することにより、膜差圧の上昇を抑えることができ、長
期間安定した状態で運転することが可能とされる。
【0013】なお、濾過時間とは、通水〜逆洗〜通水〜
逆洗〜………の運転サイクルにおいて、1回の通水の継
続時間である。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は実施の形態に係る膜分離装
置の運転制御装置が採用された膜分離システムの系統図
であり、原水は配管1,原水槽2,配管3,濁度計4,
配管5,ポンプ6,配管7,膜モジュール8,流量計
9,弁10の順に流れて処理水として取り出される。
【0015】膜モジュール8の濃縮水は配管11によっ
て濁度計4より後のポンプ6の吸いい込み側へ返送され
る。濁度計4及び流量計9の検出信号が制御器12に入
力され、該制御器12がポンプ6のON,OFFまたは
インバーター制御や弁10の開度を制御する。膜モジュ
ール8の濃縮水を濁度計4より後に返送することで、濃
縮水中の濁質が原水に混入することを防止でき、原水中
に本来含まれる濁質をもとに正確かつ確実な制御が行な
える。なお、図示は省略するが、膜モジュール8の洗浄
は、処理水を貯留し透過水側から原水側への逆流洗浄に
より行なう。逆洗排水は図示のとおり配管11から分岐
された配管により排出する。
【0016】この濁度計4により検出される膜モジュー
ル8への流入水の濁度と、流量計9により検出される濾
過流量または濾過流量を膜面積で除算して求まる濾過流
束と、ポンプ6の運転時間として検出される濾過時間の
うちの濁度と、濾過時間との積、もしくは、濁度と、濾
過流量又は濾過流束と、濾過時間との積を指標とし、こ
の積が所定範囲内となるように制御を行う。具体的に
、弁10の開度を固定して濾過流束を一定にし、ポン
プ6をON,OFF又はインバータ制御させて濾過時間
を調整する。
【0017】実装置での運転は、例えば、濾過流束を設
計値通りの一定値としておき、濾過時間を制御する。具
体的には、濾過時間、逆洗時間等運転サイクルが決めら
れ(設定され)ているので、この濾過時間をシーケンス
等で変化させる。
【0018】なお、濁度計4の代わりにSS計を用いて
も良い。SS計は濁度の値をSS値に換算する機能を有
するものである。SS計を用いずに濁度計の値をSS値
に換算しても良い。
【0019】
【実施例】図1に示す膜モジュールを含む装置(ただ
し、濁度計4の代わりにSS計を設置してある。)にお
いて、装置に供給する原水として水道水に濁度成分とし
てベントナイトを溶解したものを用いた。ベントナイト
の溶解量は、高濁度時を想定し、SSとしておよそ50
0〜1000mg/Lとなるように調整した。濾過流束
(flux)、濾過時間(time)を変化させて実験
を行ったときの、濾過流束1m/m/dayあたり
の膜差圧(OP)の上昇速度[kPa/(m/m
day)/day]を表1に示す。なお、表1の膜差圧
の上昇速度は、後述の図2〜6のグラフを直線に近似さ
せ、この直線の勾配から求めた値である。
【0020】なお、この装置の運転は、表1に示す「濾
過時間」だけポンプ6を作動させ、この「濾過時間」が
経過すると逆洗を30秒行い、これを1サイクルとして
多数サイクル連続的に行った。
【0021】
【表1】
【0022】また、表1のNo.1〜5のそれぞれにお
いて、濾過時間を変えて運転を行った結果、図2〜6に
示す濾過時間と膜差圧との関係が得られた。
【0023】表1及び図2〜6から明らかな通り、S
S、濾過流束、濾過時間の積をおよそ10000以下に
設定した場合に、膜差圧の上昇を抑えることができる。
一方、10000を超えて運転した場合には、膜差圧の
上昇が大きくなり、短時間の内に膜面の閉塞が起こり、
運転不能になるといえる。ただし、この10000とい
う臨界値は予め机上試験により求めておくもので、原水
の性状や装置の設計条件により変わるものである。さら
に、本実施例では、3者の積により求まる値に基づき1
0000という臨界値を設定しているが、濾過流量また
は濾過流束を固定した場合は、固定値(1倍)として扱
い、SSと濾過時間の積から臨界値を設定する。
【0024】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、原水の濁
質負荷に対して、膜差圧の上昇速度を低く抑えるよう、
適切な運転条件を設定することが可能とされ、長期間安
定した運転を継続することが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る膜分離装置の運転制御装置を
備えた膜処理システムのフロー図である。
【図2】実験結果を示すグラフである。
【図3】実験結果を示すグラフである。
【図4】実験結果を示すグラフである。
【図5】実験結果を示すグラフである。
【図6】実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
2 原水槽 4 濁度計 6 ポンプ 8 膜モジュール 9 流量計 10 弁 12 制御器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 河川水又は工業用水からなる原水の濁度
    またはSS濃度を検出する手段と、 膜分離装置の濾過時間を検出する手段と、 原水の濁度またはSS濃度と膜分離装置の濾過時間と
    積を求める手段と、 求められた積の値が所定範囲内となるように膜分離装置
    の濾過時間を制御する制御手段とを有することを特徴と
    する膜分離装置の運転制御装置。
  2. 【請求項2】 河川水又は工業用水からなる原水の濁度
    またはSS濃度を検出する手段と、 膜分離装置の濾過流量又は濾過流束を検出する手段と、 膜分離装置の濾過時間を検出する手段と、 原水の濁度またはSS濃度と、膜分離装置の濾過流量又
    は濾過流束と、膜分離装置の濾過時間との積を求める手
    段と、 求められた積の値が所定範囲内となるように膜分離装置
    の濾過時間を制御する制御手段とを有することを特徴と
    する膜分離装置の運転制御装置。
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