JP3616503B2 - 膜濾過装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水浸漬状態で使用される濾過膜の破損や目詰まりなどを正確、かつ迅速に検出する膜濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水浸漬状態で濾過膜を使用して処理対象となっている水、例えば上水を濾過する膜濾過装置では、濾過処理時間の経過とともに、濾過膜が目詰まりを起こす。このため、３０分〜１時間くらいの周期で、濾過処理方向と逆方向に逆洗水を流す逆圧洗浄を行って濾過膜を洗浄し、濾過膜の各膜孔を閉塞している濁質分を物理的に取り除くようにしている。
【０００３】
例えば、濾過膜として中空糸膜を使用している膜濾過装置において逆圧洗浄を行う場合には、濾過膜が納められているモジュール内に空気を噴射し、これによって生じた多数の泡によって、モジュール内に納められている濾過膜に物理的な振動を与え、目詰まりの原因となっている物質を除去し易くしている。
【０００４】
また、このような逆圧洗浄を行っても、濾過膜の各膜孔を閉塞している濁質分を物理的に取り除くことができないときには、薬品を使用した薬品洗浄を行って、濾過膜の各膜孔を閉塞している濁質分を化学的に取り除くようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような膜濾過装置では、原水側に大腸菌Ｏ−１５７やクリプトスポジウムなどが含まれているときに濾過膜が破損すると、原水側に含まれている大腸菌Ｏ−１５７やクリプトスポジウムなどが濾過膜を通過して透過水側に入り込んでしまう恐れがある。このため、濾過膜の寿命（通常、半年〜２年）が経過する前に定期点検を行って、破損する恐れがある濾過膜を交換するようにしている。
【０００６】
しかしながら、従来の膜濾過装置では、濾過膜の各膜孔に濁質分が詰まったとき、逆圧洗浄あるいは薬品洗浄を行って、濾過膜の各膜孔を閉塞している濁質分を物理的、化学的に取り除くようにしているので、逆圧洗浄や薬品洗浄を行う回数を多くし過ぎたり、過大な逆圧をかけたりして、濾過膜に過大なストレスをかけてしまうことがあった。
【０００７】
このため、濾過膜の平均的な寿命が来る前に、濾過膜が破損して、透過水に大腸菌Ｏ−１５７やクリプトスポジウムなどが入り込んでしまう恐れがあった。
【０００８】
特に、濾過膜として中空糸膜を使用した膜濾過装置などのように、モジュール内に空気を噴射し、これによって生じた多数の泡によって、モジュール内に納められている濾過膜に物理的な振動を与えて、目詰まりの原因となっている物質を除去し易くしている膜濾過装置では、濾過膜が固定されている部分に過大な負荷がかかり、濾過膜の寿命が来る前に、濾過膜が破損して、透過水に大腸菌Ｏ−１５７やクリプトスポジウムなどが混じり込んでしまう恐れがあった。
【０００９】
そこで、このような問題を解決する方法として、従来、特開平６−１８２１６４号公報に示す「膜分離装置」、特開平６−１７０３６５号公報に示す「上水道における上水方式」などが提案されている。
【００１０】
特開平６−１８２１６４号公報に示す「膜分離装置」では、図４に示すように、加圧ポンプ１０３を動作させて、原水槽１０２に貯留されている原水を汲み出し、膜分離装置本体１０４によって、原水を濾過するとともに、濾過膜ユニット１０５によって、膜分離装置本体１０４から排出される透過水をさらに濾過している。最中に、膜分離装置本体１０４の濾過膜が破れて、濾過膜ユニット１０５に供給される透過水に濁質が混入し、この濾過膜ユニット１０５に濁質が捕捉されて通圧損が増大したとき、圧損検出装置１０６によってこれを検知して、膜分離装置本体１０４に取り込まれた原水を原水槽に戻し、膜分離装置本体１０４から濁質を含む透過水が排出されないようにする。
【００１１】
特開平６−１７０３６５号公報に示す「上水道における上水方式」では、図５に示すように、各膜分離装置１１２のうち、複数の膜分離装置１１２を選択して、原水供給主管１１３を介して供給される原水を濾過させ、これによって得られた透過水に対し、薬剤添加ステーション１１４から薬剤を投入して、殺菌した後、浄水池１１５に貯留する処理を行っている最中に、各膜分離装置１１２のいずれかに設けられている濾過膜が破損して、濾過膜が破損した膜分離装置１１２から排出される透過水の水質が変化したとき、この膜分離装置１１２に対応する透過水質モニタ１１６、各膜分離装置１１２の全てに対応する透過水質モニタ１１８によって、透過水の水質変化を検知して、濾過膜が破損した膜分離装置１１２を停止させながら、この膜分離装置１１２から排出される透過水を透過水貯槽１１７に導いて、濁っている透過水が浄水池１１５に流れ込まないようにするとともに、各膜分離装置１１２のうち、予備として休止させていた膜分離装置１１２の１つを選択して、運転を開始させ、これによって原水の濾過速度が低下しないようにする。
【００１２】
しかしながら、特開平６−１８２１６４号公報に示す「膜分離装置」、特開平６−１７０３６５号公報に示す「上水道における上水方式」では、膜分離装置本体１０４、各膜分離装置１１２の濾過膜が破損しても、濾過膜の破れが進行して、大きな破れになり、これに対応して透過水が濁った後でしか、膜分離装置本体１０４、各膜分離装置１１２の濾過膜が破損していることを検知することができないことから、濾過膜の破れが小さいとき、透過水中に病原性微生物が入り込んでしまう恐れがあった。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑み、濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れ、目詰まりが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる膜濾過装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、供給された原水を濾過する濾過膜と、当該濾過膜の濾過休止時において、前記濾過膜に対して濾過方向と逆側に圧力気体を供給する気体供給手段と、この気体供給手段から前記濾過膜に供給される気体圧力とその気体流量とを測定し、この測定結果に対して、濾過膜の破損時または目詰まり時において予め求められた気体圧力と気体流量との関係特性をしきい値として前記濾過膜の破損有無または目詰まり有無を判定する膜状態判定手段とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
また、供給された原水を濾過する濾過膜を複数、並列配置して膜ユニットを構成するとともに、前記膜ユニットを複数、並列配置し、必要な透過水の量に応じた数の膜ユニットを駆動して原水を濾過する膜濾過装置であって、濾過休止中の膜ユニットにおいて、濾過膜に対して濾過方向と逆側に圧力気体を供給する気体供給手段と、濾過膜に供給される気体の圧力とその流量を測定し、その測定結果に基づいて前記濾過膜の破損有無または目詰まり有無を判定する膜状態判定手段とを備え、前記膜状態判定手段は、濾過膜の破損時または目詰まり時における気体圧力と気体流量との関係特性を予め、濾過膜の破損の程度または目詰まりの程度に応じて複数求めておき、これらの関係特性をしきい値として前記測定された気体の圧力とその流量から濾過膜の破損の程度または目詰まりの程度を判定することを特徴としている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による膜濾過装置の実施の形態を示す構成図である。
【００２９】
この図に示す膜濾過装置１は、濾過指示信号の入力により動作して処理対象となる原水を汲み出す供給水ポンプ２と、弁開指示信号の入力により弁開状態となって供給水ポンプ２から供給される原水を通過させる複数の濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａ〜３ｎと、各濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａ〜３ｎを介して供給される原水を濾過して透過水を生成する複数の膜ユニット４ａ〜４ｎと、弁開指示信号の入力により弁開状態となって各膜ユニット４ａ〜４ｎから排出される透過水を通過させて浄水池などの次段設備に導く複数の濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａ〜５ｎとを備えている。
【００３０】
この膜濾過装置１では、濾過処理が指定されているとき、供給水ポンプ２を動作させて原水を汲み出すとともに、必要とする透過水の量に応じて、各膜ユニット４ａ〜４ｎが複数組み合わされて駆動される。このため、組み合わせに対応する複数の濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａ〜３ｎと、対応する複数の濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａ〜５ｎとが開状態にされ、これにより供給水ポンプ２によって汲み出された原水が濾過処理されるようになっている。
【００３１】
各膜ユニット４ａ〜４ｎは、図２に示すように、弁開指示信号の入力により弁開状態となり、濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａ（または、濾過ラインユニット入口側電磁弁３ｂ〜３ｎのいずれか）を介して供給される原水を通過させる複数の濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍと、膜孔径が１０μｍ以下の濾過膜を有し、各濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍを通過した原水をそれぞれ濾過して透過水を生成する複数の膜モジュール７ａ〜７ｍと、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にして各膜モジュール７ａ〜７ｍから排出される各透過水をそれぞれ通過させて濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａ（または、濾過ラインユニット出口側電磁弁５ｂ〜５ｎのいずれか）に導く複数の濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ〜８ｍとを備えている。
【００３２】
また、各膜ユニット４ａ〜４ｎは、逆圧洗浄指示信号が入力されているとき、逆洗水を汲み出す逆洗水供給ポンプ９と、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にして逆洗水供給ポンプ９から供給される逆洗水を通過させて各膜モジュール７ａ〜７ｍにそれぞれ供給する複数の逆洗ライン入口側電磁弁１０ａ〜１０ｍと、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にして各膜モジュール７ａ〜７ｍから排出される逆洗水を各ドレン管に導いて排出させる複数の逆洗ライン出口側電磁弁１１ａ〜１１ｍとを備えている。
【００３３】
さらに、各膜ユニット４ａ〜４ｎは、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にしてガス供給管１２を介して供給される空気（または、アルゴンなどの希ガス、窒素などの気体）を通過させて各膜モジュール７ａ〜７ｍにそれぞれ供給する複数の気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にして各膜モジュール７ａ〜７ｍから排出される空気を大気中などに逃がす複数の気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍと、各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍを通過して各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気の流量を測定する気体流量計１５と、各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍを通過して各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気の圧力を測定する気体圧力計１６とを備えている。
【００３４】
そして、各膜ユニット４ａ〜４ｎは、各濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍと、各濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ〜８ｍと、各逆洗ライン入口側電磁弁１０ａ〜１０ｍと、各逆洗ライン出口側電磁弁１１ａ〜１１ｍと、各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍと、逆洗水供給ポンプ９とを制御することにより、各膜モジュール７ａ〜７ｍ単位で、濾過処理、逆圧洗浄処理、膜破損検出処理などを実行する。
【００３５】
次に、図１、図２に示す各構成図を参照しながら、この実施の形態の動作について説明する。
【００３６】
＜濾過処理＞
まず、原水の濾過指示が入力されると、供給水ポンプ２が駆動されて、原水が汲み出されるとともに、必要な透過水の量に応じて各膜ユニット４ａ〜４ｎのいずれか、例えば膜ユニット４ａに対応する濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａと、濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａとが開状態にされる。さらに膜ユニット４ａを構成する膜モジュール７ａ〜７ｍのうち、必要な透過水の量に応じて、例えば膜モジュール７ａ、膜モジュール７ｂに対応した濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ、６ｂと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ、８ｂとが開状態にされる。この状態において、供給水ポンプ２を介して供給される原水は膜モジュール７ａ、７ｂに導かれ、各膜モジュール７ａ、７ｂに設けられている濾過膜によって、原水が濾過され、この濾過処理で得られた透過水が濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａを介して浄水池などの次段設備に供給される。
【００３７】
＜逆圧洗浄処理＞
予め設定されている逆洗周期が到来すると、各膜ユニット４ａ〜４ｎの１つが順次に選択されて、次に述べる手順で逆圧洗浄処理が行われる。
【００３８】
まず、各膜ユニット４ａ〜４ｎのいずれか、例えば膜ユニット４ａが逆圧洗浄処理対象に選択されると、この膜ユニット４ａに設けられた逆洗水供給ポンプ９が起動されて、逆洗水の汲み出しが開始される。さらにこの膜ユニット４ａを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｍのうちの１つ、例えば膜モジュール７ａが逆圧洗浄処理対象に選択されて、この膜モジュール７ａに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａとが閉状態にされるとともに、逆圧洗浄処理対象となっている膜モジュール７ａに対応する逆洗ライン入口側電磁弁６ａと、逆洗ライン出口側電磁弁１１ａとが開状態にされる。
【００３９】
これによって、逆洗水供給ポンプ９→逆洗ライン入口側電磁弁１０ａ→膜モジュール７ａ→逆洗ライン出口側電磁弁１１ａ→ドレン管なる経路で、逆洗水が流れて、膜モジュール７ａに設けられている濾過膜が逆洗される。この逆洗処理により、濾過膜の各膜孔に詰まっている濁質分が除去されてドレン管から外部に排出される。
【００４０】
逆洗を開始してから一定の時間が経過すると、逆圧洗浄処理対象となっている膜モジュール７ａに対応する逆洗ライン入口側電磁弁６ａと、逆洗ライン出口側電磁弁１１ａとが閉状態にされるとともに、膜モジュール７ａに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａとが開状態される。
【００４１】
以下、膜ユニット４ａを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍのうち、残っている各膜モジュール７ｂ〜７ｍが１つずつ順次に選択され、上述した膜モジュール単位の逆圧洗浄処理が行われ、各膜モジュール７ｂ〜７ｍの濾過膜の各膜孔に詰まっている濁質分が除去され、ドレン管から外部に排出される。
【００４２】
膜ユニット４ａを構成している全ての膜モジュール７ａ〜７ｍの逆圧洗浄処理が終了すると、残っている他の膜ユニット４ｂ〜４ｎが１つずつ順次、選択されて、上述した膜モジュール単位の逆圧洗浄処理が行われ、各膜ユニット４ｂ〜４ｎに構成する各膜モジュール７ｂ〜７ｍの濾過膜に詰まっている濁質分が除去されて、ドレン管から外部に排出される。
【００４３】
＜膜破損検出処理＞
上述した濾過処理を行っている途中で、膜破損検出処理が指定されると、各膜ユニット４ａ〜４ｎの１つ、例えば膜ユニット４ａが選択されて、この膜ユニット４ａを構成する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ〜８ｍとが全て閉状態にされた後、膜ユニット４ａを構成する全ての気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、全ての気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍとが開状態にされて、ガス供給管１２→各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍ→各膜モジュール７ａ〜７ｍなる経路で、各膜モジュール７ａ〜７ｍに空気が供給される。このとき、気体流量計１５と、気体圧力計１６とによって各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気の量と、圧力とが測定される。
【００４４】
この際、各膜モジュール７ａ〜７ｍに設けられている各濾過膜のいずれかが破れていれば、破れている部分を通って空気が流出する。このため、図３に示すように、各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給した空気の量と、空気の圧力との予め定められた関係に基づき、各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否かが判定できる。図３には、各モジュール７ａ〜７ｍのうちの１個が破損した場合、また、各モジュール７ａ〜７ｍのうちの７個が破損した場合というように、濾過膜の破損の程度に応じた複数の特性が定められており、濾過膜の破損の程度も検出できるようになっている。
【００４５】
膜ユニット４ａを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれも破損していなければ、この膜ユニット４ａを構成する全ての気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、全ての気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍとが閉状態にされて、この膜モユニット４ａによる上述した濾過処理が再開される。
【００４６】
また、膜ユニット４ａの各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損していると判定されると、この膜ユニット４ａを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍが２つのグループに分けられる。そして、一方のグループに含まれる各膜ユニット７ａ〜７ｉ（但し、ｉ≒（ｍ−ａ）／２）の各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｉと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｉとが開状態にされたまま、他方のグループに含まれる各膜モジュール７（ｉ＋１）〜７ｍの各気体供給ライン入口側電磁弁１３（ｉ＋１）〜１３ｍと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４（ｉ＋１）〜１４ｍとが閉状態にされる。次いで、ガス供給管１２→一方のグループに属する各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｉ→一方のグループに属する各膜モジュール７ａ〜７ｉなる経路で、一方のグループを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｉのみに空気が供給されるとともに、気体流量計１５と、気体圧力計１６とによって各膜モジュール７ａ〜７ｉに供給された空気の量と、圧力とが測定される。
【００４７】
そして、一方のグループに含まれている各膜モジュール７ａ〜７ｉに供給された空気の量と、圧力とに基づき、各膜モジュール７ａ〜７ｉのいずれかが破損していると判定されると、このグループがさらに２つのグループに分けられて、一方のグループに含まれる各膜ユニット７ａ〜７ｅ（但し、ｅ≒（ｉ−ａ）／２）の各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｅと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｅとが開状態にされたまま、他方のグループに含まれる各膜モジュール７（ｅ＋１）〜７ｉの各気体供給ライン入口側電磁弁１３（ｅ＋１）〜１３ｉと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４（ｅ＋１）〜１４ｉとが閉状態にされる。そして、ガス供給管１２→一方のグループに属する各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｅ→一方のグループに属する各膜モジュール７ａ〜７ｅなる経路で、一方のグループを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｅのみに空気が供給されるとともに、気体流量計１５と、気体圧力計１６とによって各膜モジュール７ａ〜７ｅに供給された空気の量と、圧力とが測定され、一方のグループに含まれている各膜モジュール７ａ〜７ｅのいずれかが破損しているか否かが判定される。
【００４８】
以下、このようなグループ分けと、各膜モジュール７ａ〜７ｉに供給された空気量の測定処理、空気圧力の測定処理とが順次、繰り返される。そして、破損している膜モジュールが特定されたとき、開状態にされていた各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｉと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｉとが全て閉状態にされるとともに、破損していると判定された膜モジュール、例えば膜モジュール７ａに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁６ａとが閉状態にされて、この膜モジュール７ａの濾過処理が禁止されるとともに、他の正常な膜モジュール７ｂ〜７ｉの濾過処理が再開される。
【００４９】
その後、他方のグループに含まれる各膜ユニット７（ｉ＋１）〜７ｍについても、同じ手順で、グループ分けと、各膜モジュール７（ｉ＋１）〜７ｍに供給された空気量の測定処理、および空気圧力の測定処理とが順次、繰り返され、破損している膜モジュールが特定されたとき、開状態にされていた各気体供給ライン入口側電磁弁１３（ｉ＋１）〜１３ｍと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４（ｉ＋１）〜１４ｍとが全て閉状態にされるとともに、破損していると判定された膜モジュール、例えば膜モジュール７ｍに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ｍと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ｍとが閉状態にされて、この膜モジュール７ｍの濾過処理が禁止されるとともに、他の正常な膜モジュール７（ｉ＋１）〜７（ｍ−１）の濾過処理が再開される。
【００５０】
以下、残っている各膜ユニット４ｂ〜４ｎが順次、選択されて、各膜ユニット４ｂ〜４ｎを構成する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ〜８ｍとが全て閉状態にされた後、全ての気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、全ての気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍとが開状態にされて、ガス供給管１２→各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍ→各膜モジュール７ａ〜７ｍなる経路で、各膜モジュール７ａ〜７ｍに空気が供給されるとともに、気体流量計１５と、気体圧力計１６とによって各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気の量と、圧力とが測定され、この測定結果に基づき、膜ユニット４ｂ〜４ｎを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損しているか否かが判定される。
【００５１】
そして、各膜ユニット４ｂ〜４ｎのいずれかに設けられている各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損していると判定された時点で、上述したグループ分けと、各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気量の測定処理、空気圧力の測定処理とが順次、繰り返されて、破損している膜モジュールがあるか否かが判定され、この判定処理によって破損している膜モジュールが特定されたとき、開状態にされていた各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍとが全て閉状態にされるとともに、破損していると判定された膜モジュール、例えば膜モジュール７ａに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁６ａとが閉状態にされて、この膜モジュール７ａの濾過処理が禁止されるとともに、他の正常な膜モジュール７ｂ〜７ｍの濾過処理が再開される。
【００５２】
このように、この実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎの１つを順次、選択して、この膜ユニット４ａ〜４ｎを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍに空気を供給し、各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損して空気が自由に通過するとき、これを検知して、破損している膜モジュールの使用を禁止するようにしているので、各膜ユニット４ａ〜４ｎに設けられている各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
【００５３】
また、この実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損しているとき、各膜モジュール７ａ〜７ｍをグループに分けて、各膜モジュール７ａ〜７ｍに対する空気の供給処理と、空気量の測定処理、圧力測定処理とを行って、破損している膜モジュールを特定するようにしているので、少ない検出回数で、どの膜モジュールが破損しているかを特定することができ、これによって各膜ユニット４ａ〜４ｎの数が多いときでも、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍの数が多いときでも、各膜ユニット４ａ〜４ｎに設けられている各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れが発生したとき、破損している膜モジュールを早期に特定して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
【００５４】
また、この実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損しているとき、破損している膜モジュールの濾過ラインモジュール入口側電磁弁と、濾過ラインモジュール出口側電磁弁とを閉状態にして、破損している膜モジュールのみの濾過処理を禁止して、他の正常な膜モジュールの濾過処理を再開するようにした。このため、破損している膜モジュールが見つかったとき、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍのうち、休止させている正常な膜モジュールの使用を開始して、指定された透過速度で、原水の濾過処理を継続させることができる。
【００５５】
また、この実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否かを検出する際に使用する気体として、空気、またはアルゴンなどの不活性の希ガス、窒素などを使用するようにしているので、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍの破損有無を検出する際、各膜モジュール７ａ〜７ｍに何らの悪影響を与えないようにすることができるとともに、空気、またはアルゴンなどの不活性の希ガス、窒素などが透過水に溶け込んでも、また各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍを通って、大気中に排出されても、透過水や周囲に何ら、悪影響を与えないようにすることができる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎの膜破損検出処理を行い、破損している膜ユニットが見つかったとき、この膜ユニットを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍを２つのグループにわけて、各グループ毎に膜モジュールが破損していないかどうを検出するようにしているが、破損している膜ユニットを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｍを順次、１つずつ選択して、膜モジュールが破損していないかどうを検出するようにしても良い。
【００５７】
このようにしても、各膜モジュール７ａ〜７ｍに対する検査回数が増加するものの、各膜ユニット４ａ〜４ｎを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｍのうち、どの膜モジュールが破損しているかを特定することができる。
【００５８】
上述した実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎの各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否かを判定するようにしているが、各膜ユニット４ａ〜４ｎの各膜モジュール７ａ〜７ｍが目詰まりを起こしているか否かを判定するようにしても良い。
【００５９】
この場合、各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜に形成されている各膜孔が目詰まりを起こせば、濾過膜が新品であるときに比べて、気体を通過させ難くなることから、上述した膜破損検出処理と同様な手順で、各膜モジュール７ａ〜７ｍに空気を供給しているとき、空気の圧力を増大させても、各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給される空気の量が極端に少ないとき、各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜が目詰まりを起こしていると判定する。
【００６０】
また、上述した実施の形態では、破損していると判定された膜モジュール、目詰まりを起こしている膜モジュールが見つかったとき、この膜モジュールに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁と、濾過ラインモジュール出口側電磁弁とを閉状態にして、この膜モジュールの使用を禁止するようにしているが、破損していると判定された膜モジュール、目詰まりを起こしている膜モジュールが見つかったとき、音声や画面表示などによって、破損や目詰まりを起こしている膜モジュールの番号をオペレータに知らせるようにしても良い。
【００６１】
これにより、破損や目詰まりを起こしている膜モジュールの情報に基づき、各膜ユニット４ａ〜４ｎを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍの洗浄時期、停止期間、交換時期を適切に設定させることができ、これによってメンテナンスの負荷を軽減させて、システムの運転効率を向上させることができる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態では、膜破損検出処理を行うとき、各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過ラインモジュール出口側に空気を供給して、各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否か、または目詰まりを起こしているか否かを検出するようにしているが、各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過ラインモジュール入口側に空気を供給して、各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否かを検出するようにしても良い。
【００６３】
このようにしても、上述した実施の形態と同様に、各膜ユニット４ａ〜４ｎに設けられている各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、濾過膜に透過水を濁らせないような小さな破れ、目詰まりが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
また、濾過膜の破損の程度に応じた複数の特性を定めることにより、濾過膜の破損の程度を検出することができる。
【００６５】
また、複数の濾過膜のいずれかが破損または目詰まりを起こしているとき、少ない検出回数で、どの濾過膜が破損または目詰まりを起こしているかを検出することができ、これによって濾過膜の使用枚数が多いときでも、濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れ、目詰まりが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
【００６６】
さらに、破損していると判定した濾過膜または目詰まりを起こしている濾過膜が見つかったとき、この濾過膜の使用を禁止するとともに、他の正常な濾過膜の使用を開始して、濾過処理を継続することができる。
【００６７】
さらに、破損していると判定した濾過膜または目詰まりを起こしている濾過膜が見つかったとき、これを音声または画面などでオペレータに知らせ、濾過膜の洗浄時期、濾過膜の交換時期、あるいは濾過膜のメンテナンス時期などを判断させることができる。
【００６８】
さらに、濾過膜の破損有無、目詰まり有無を検出する際に使用する気体によって、濾過膜、透過水、および周囲の環境などに何ら、悪影響を与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による膜濾過装置の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す各膜ユニットの詳細な構成例を示す図である。
【図３】図１に示す膜濾過装置の膜破損検出処理例を示すグラフである。
【図４】特開平６−１８２１６４号公報に示す「膜分離装置」で開示されている膜分離装置の概要を示す構成図である。
【図５】特開平６−１７０３６５号公報に示す「上水道における上水方式」で開示されている浄水設備の概要を示す構成図である。
【符号の説明】
１：膜濾過装置
２：供給水ポンプ
３ａ〜３ｎ：濾過ラインユニット入口側電磁弁
４ａ〜４ｎ：膜ユニット
５ａ〜５ｎ：濾過ラインユニット出口側電磁弁
６ａ〜６ｍ：濾過ラインモジュール入口側電磁弁
７ａ〜７ｍ：膜モジュール
８ａ〜８ｍ：濾過ラインモジュール出口側電磁弁
９：逆洗水供給ポンプ
１０ａ〜１０ｍ：逆洗ライン入口側電磁弁
１１ａ〜１１ｍ：逆洗ライン出口側電磁弁
１２：ガス供給管
１３ａ〜１３ｍ：気体供給ライン入口側電磁弁
１４ａ〜１４ｍ：気体供給ライン出口側電磁弁
１５：気体流量計
１６：気体圧力計
【発明の属する技術分野】
本発明は、水浸漬状態で使用される濾過膜の破損や目詰まりなどを正確、かつ迅速に検出する膜濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水浸漬状態で濾過膜を使用して処理対象となっている水、例えば上水を濾過する膜濾過装置では、濾過処理時間の経過とともに、濾過膜が目詰まりを起こす。このため、３０分〜１時間くらいの周期で、濾過処理方向と逆方向に逆洗水を流す逆圧洗浄を行って濾過膜を洗浄し、濾過膜の各膜孔を閉塞している濁質分を物理的に取り除くようにしている。
【０００３】
例えば、濾過膜として中空糸膜を使用している膜濾過装置において逆圧洗浄を行う場合には、濾過膜が納められているモジュール内に空気を噴射し、これによって生じた多数の泡によって、モジュール内に納められている濾過膜に物理的な振動を与え、目詰まりの原因となっている物質を除去し易くしている。
【０００４】
また、このような逆圧洗浄を行っても、濾過膜の各膜孔を閉塞している濁質分を物理的に取り除くことができないときには、薬品を使用した薬品洗浄を行って、濾過膜の各膜孔を閉塞している濁質分を化学的に取り除くようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような膜濾過装置では、原水側に大腸菌Ｏ−１５７やクリプトスポジウムなどが含まれているときに濾過膜が破損すると、原水側に含まれている大腸菌Ｏ−１５７やクリプトスポジウムなどが濾過膜を通過して透過水側に入り込んでしまう恐れがある。このため、濾過膜の寿命（通常、半年〜２年）が経過する前に定期点検を行って、破損する恐れがある濾過膜を交換するようにしている。
【０００６】
しかしながら、従来の膜濾過装置では、濾過膜の各膜孔に濁質分が詰まったとき、逆圧洗浄あるいは薬品洗浄を行って、濾過膜の各膜孔を閉塞している濁質分を物理的、化学的に取り除くようにしているので、逆圧洗浄や薬品洗浄を行う回数を多くし過ぎたり、過大な逆圧をかけたりして、濾過膜に過大なストレスをかけてしまうことがあった。
【０００７】
このため、濾過膜の平均的な寿命が来る前に、濾過膜が破損して、透過水に大腸菌Ｏ−１５７やクリプトスポジウムなどが入り込んでしまう恐れがあった。
【０００８】
特に、濾過膜として中空糸膜を使用した膜濾過装置などのように、モジュール内に空気を噴射し、これによって生じた多数の泡によって、モジュール内に納められている濾過膜に物理的な振動を与えて、目詰まりの原因となっている物質を除去し易くしている膜濾過装置では、濾過膜が固定されている部分に過大な負荷がかかり、濾過膜の寿命が来る前に、濾過膜が破損して、透過水に大腸菌Ｏ−１５７やクリプトスポジウムなどが混じり込んでしまう恐れがあった。
【０００９】
そこで、このような問題を解決する方法として、従来、特開平６−１８２１６４号公報に示す「膜分離装置」、特開平６−１７０３６５号公報に示す「上水道における上水方式」などが提案されている。
【００１０】
特開平６−１８２１６４号公報に示す「膜分離装置」では、図４に示すように、加圧ポンプ１０３を動作させて、原水槽１０２に貯留されている原水を汲み出し、膜分離装置本体１０４によって、原水を濾過するとともに、濾過膜ユニット１０５によって、膜分離装置本体１０４から排出される透過水をさらに濾過している。最中に、膜分離装置本体１０４の濾過膜が破れて、濾過膜ユニット１０５に供給される透過水に濁質が混入し、この濾過膜ユニット１０５に濁質が捕捉されて通圧損が増大したとき、圧損検出装置１０６によってこれを検知して、膜分離装置本体１０４に取り込まれた原水を原水槽に戻し、膜分離装置本体１０４から濁質を含む透過水が排出されないようにする。
【００１１】
特開平６−１７０３６５号公報に示す「上水道における上水方式」では、図５に示すように、各膜分離装置１１２のうち、複数の膜分離装置１１２を選択して、原水供給主管１１３を介して供給される原水を濾過させ、これによって得られた透過水に対し、薬剤添加ステーション１１４から薬剤を投入して、殺菌した後、浄水池１１５に貯留する処理を行っている最中に、各膜分離装置１１２のいずれかに設けられている濾過膜が破損して、濾過膜が破損した膜分離装置１１２から排出される透過水の水質が変化したとき、この膜分離装置１１２に対応する透過水質モニタ１１６、各膜分離装置１１２の全てに対応する透過水質モニタ１１８によって、透過水の水質変化を検知して、濾過膜が破損した膜分離装置１１２を停止させながら、この膜分離装置１１２から排出される透過水を透過水貯槽１１７に導いて、濁っている透過水が浄水池１１５に流れ込まないようにするとともに、各膜分離装置１１２のうち、予備として休止させていた膜分離装置１１２の１つを選択して、運転を開始させ、これによって原水の濾過速度が低下しないようにする。
【００１２】
しかしながら、特開平６−１８２１６４号公報に示す「膜分離装置」、特開平６−１７０３６５号公報に示す「上水道における上水方式」では、膜分離装置本体１０４、各膜分離装置１１２の濾過膜が破損しても、濾過膜の破れが進行して、大きな破れになり、これに対応して透過水が濁った後でしか、膜分離装置本体１０４、各膜分離装置１１２の濾過膜が破損していることを検知することができないことから、濾過膜の破れが小さいとき、透過水中に病原性微生物が入り込んでしまう恐れがあった。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑み、濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れ、目詰まりが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる膜濾過装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、供給された原水を濾過する濾過膜と、当該濾過膜の濾過休止時において、前記濾過膜に対して濾過方向と逆側に圧力気体を供給する気体供給手段と、この気体供給手段から前記濾過膜に供給される気体圧力とその気体流量とを測定し、この測定結果に対して、濾過膜の破損時または目詰まり時において予め求められた気体圧力と気体流量との関係特性をしきい値として前記濾過膜の破損有無または目詰まり有無を判定する膜状態判定手段とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
また、供給された原水を濾過する濾過膜を複数、並列配置して膜ユニットを構成するとともに、前記膜ユニットを複数、並列配置し、必要な透過水の量に応じた数の膜ユニットを駆動して原水を濾過する膜濾過装置であって、濾過休止中の膜ユニットにおいて、濾過膜に対して濾過方向と逆側に圧力気体を供給する気体供給手段と、濾過膜に供給される気体の圧力とその流量を測定し、その測定結果に基づいて前記濾過膜の破損有無または目詰まり有無を判定する膜状態判定手段とを備え、前記膜状態判定手段は、濾過膜の破損時または目詰まり時における気体圧力と気体流量との関係特性を予め、濾過膜の破損の程度または目詰まりの程度に応じて複数求めておき、これらの関係特性をしきい値として前記測定された気体の圧力とその流量から濾過膜の破損の程度または目詰まりの程度を判定することを特徴としている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による膜濾過装置の実施の形態を示す構成図である。
【００２９】
この図に示す膜濾過装置１は、濾過指示信号の入力により動作して処理対象となる原水を汲み出す供給水ポンプ２と、弁開指示信号の入力により弁開状態となって供給水ポンプ２から供給される原水を通過させる複数の濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａ〜３ｎと、各濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａ〜３ｎを介して供給される原水を濾過して透過水を生成する複数の膜ユニット４ａ〜４ｎと、弁開指示信号の入力により弁開状態となって各膜ユニット４ａ〜４ｎから排出される透過水を通過させて浄水池などの次段設備に導く複数の濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａ〜５ｎとを備えている。
【００３０】
この膜濾過装置１では、濾過処理が指定されているとき、供給水ポンプ２を動作させて原水を汲み出すとともに、必要とする透過水の量に応じて、各膜ユニット４ａ〜４ｎが複数組み合わされて駆動される。このため、組み合わせに対応する複数の濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａ〜３ｎと、対応する複数の濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａ〜５ｎとが開状態にされ、これにより供給水ポンプ２によって汲み出された原水が濾過処理されるようになっている。
【００３１】
各膜ユニット４ａ〜４ｎは、図２に示すように、弁開指示信号の入力により弁開状態となり、濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａ（または、濾過ラインユニット入口側電磁弁３ｂ〜３ｎのいずれか）を介して供給される原水を通過させる複数の濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍと、膜孔径が１０μｍ以下の濾過膜を有し、各濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍを通過した原水をそれぞれ濾過して透過水を生成する複数の膜モジュール７ａ〜７ｍと、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にして各膜モジュール７ａ〜７ｍから排出される各透過水をそれぞれ通過させて濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａ（または、濾過ラインユニット出口側電磁弁５ｂ〜５ｎのいずれか）に導く複数の濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ〜８ｍとを備えている。
【００３２】
また、各膜ユニット４ａ〜４ｎは、逆圧洗浄指示信号が入力されているとき、逆洗水を汲み出す逆洗水供給ポンプ９と、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にして逆洗水供給ポンプ９から供給される逆洗水を通過させて各膜モジュール７ａ〜７ｍにそれぞれ供給する複数の逆洗ライン入口側電磁弁１０ａ〜１０ｍと、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にして各膜モジュール７ａ〜７ｍから排出される逆洗水を各ドレン管に導いて排出させる複数の逆洗ライン出口側電磁弁１１ａ〜１１ｍとを備えている。
【００３３】
さらに、各膜ユニット４ａ〜４ｎは、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にしてガス供給管１２を介して供給される空気（または、アルゴンなどの希ガス、窒素などの気体）を通過させて各膜モジュール７ａ〜７ｍにそれぞれ供給する複数の気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、弁開指示信号が入力されているとき、弁を開状態にして各膜モジュール７ａ〜７ｍから排出される空気を大気中などに逃がす複数の気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍと、各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍを通過して各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気の流量を測定する気体流量計１５と、各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍを通過して各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気の圧力を測定する気体圧力計１６とを備えている。
【００３４】
そして、各膜ユニット４ａ〜４ｎは、各濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍと、各濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ〜８ｍと、各逆洗ライン入口側電磁弁１０ａ〜１０ｍと、各逆洗ライン出口側電磁弁１１ａ〜１１ｍと、各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍと、逆洗水供給ポンプ９とを制御することにより、各膜モジュール７ａ〜７ｍ単位で、濾過処理、逆圧洗浄処理、膜破損検出処理などを実行する。
【００３５】
次に、図１、図２に示す各構成図を参照しながら、この実施の形態の動作について説明する。
【００３６】
＜濾過処理＞
まず、原水の濾過指示が入力されると、供給水ポンプ２が駆動されて、原水が汲み出されるとともに、必要な透過水の量に応じて各膜ユニット４ａ〜４ｎのいずれか、例えば膜ユニット４ａに対応する濾過ラインユニット入口側電磁弁３ａと、濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａとが開状態にされる。さらに膜ユニット４ａを構成する膜モジュール７ａ〜７ｍのうち、必要な透過水の量に応じて、例えば膜モジュール７ａ、膜モジュール７ｂに対応した濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ、６ｂと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ、８ｂとが開状態にされる。この状態において、供給水ポンプ２を介して供給される原水は膜モジュール７ａ、７ｂに導かれ、各膜モジュール７ａ、７ｂに設けられている濾過膜によって、原水が濾過され、この濾過処理で得られた透過水が濾過ラインユニット出口側電磁弁５ａを介して浄水池などの次段設備に供給される。
【００３７】
＜逆圧洗浄処理＞
予め設定されている逆洗周期が到来すると、各膜ユニット４ａ〜４ｎの１つが順次に選択されて、次に述べる手順で逆圧洗浄処理が行われる。
【００３８】
まず、各膜ユニット４ａ〜４ｎのいずれか、例えば膜ユニット４ａが逆圧洗浄処理対象に選択されると、この膜ユニット４ａに設けられた逆洗水供給ポンプ９が起動されて、逆洗水の汲み出しが開始される。さらにこの膜ユニット４ａを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｍのうちの１つ、例えば膜モジュール７ａが逆圧洗浄処理対象に選択されて、この膜モジュール７ａに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａとが閉状態にされるとともに、逆圧洗浄処理対象となっている膜モジュール７ａに対応する逆洗ライン入口側電磁弁６ａと、逆洗ライン出口側電磁弁１１ａとが開状態にされる。
【００３９】
これによって、逆洗水供給ポンプ９→逆洗ライン入口側電磁弁１０ａ→膜モジュール７ａ→逆洗ライン出口側電磁弁１１ａ→ドレン管なる経路で、逆洗水が流れて、膜モジュール７ａに設けられている濾過膜が逆洗される。この逆洗処理により、濾過膜の各膜孔に詰まっている濁質分が除去されてドレン管から外部に排出される。
【００４０】
逆洗を開始してから一定の時間が経過すると、逆圧洗浄処理対象となっている膜モジュール７ａに対応する逆洗ライン入口側電磁弁６ａと、逆洗ライン出口側電磁弁１１ａとが閉状態にされるとともに、膜モジュール７ａに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａとが開状態される。
【００４１】
以下、膜ユニット４ａを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍのうち、残っている各膜モジュール７ｂ〜７ｍが１つずつ順次に選択され、上述した膜モジュール単位の逆圧洗浄処理が行われ、各膜モジュール７ｂ〜７ｍの濾過膜の各膜孔に詰まっている濁質分が除去され、ドレン管から外部に排出される。
【００４２】
膜ユニット４ａを構成している全ての膜モジュール７ａ〜７ｍの逆圧洗浄処理が終了すると、残っている他の膜ユニット４ｂ〜４ｎが１つずつ順次、選択されて、上述した膜モジュール単位の逆圧洗浄処理が行われ、各膜ユニット４ｂ〜４ｎに構成する各膜モジュール７ｂ〜７ｍの濾過膜に詰まっている濁質分が除去されて、ドレン管から外部に排出される。
【００４３】
＜膜破損検出処理＞
上述した濾過処理を行っている途中で、膜破損検出処理が指定されると、各膜ユニット４ａ〜４ｎの１つ、例えば膜ユニット４ａが選択されて、この膜ユニット４ａを構成する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ〜８ｍとが全て閉状態にされた後、膜ユニット４ａを構成する全ての気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、全ての気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍとが開状態にされて、ガス供給管１２→各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍ→各膜モジュール７ａ〜７ｍなる経路で、各膜モジュール７ａ〜７ｍに空気が供給される。このとき、気体流量計１５と、気体圧力計１６とによって各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気の量と、圧力とが測定される。
【００４４】
この際、各膜モジュール７ａ〜７ｍに設けられている各濾過膜のいずれかが破れていれば、破れている部分を通って空気が流出する。このため、図３に示すように、各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給した空気の量と、空気の圧力との予め定められた関係に基づき、各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否かが判定できる。図３には、各モジュール７ａ〜７ｍのうちの１個が破損した場合、また、各モジュール７ａ〜７ｍのうちの７個が破損した場合というように、濾過膜の破損の程度に応じた複数の特性が定められており、濾過膜の破損の程度も検出できるようになっている。
【００４５】
膜ユニット４ａを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれも破損していなければ、この膜ユニット４ａを構成する全ての気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、全ての気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍとが閉状態にされて、この膜モユニット４ａによる上述した濾過処理が再開される。
【００４６】
また、膜ユニット４ａの各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損していると判定されると、この膜ユニット４ａを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍが２つのグループに分けられる。そして、一方のグループに含まれる各膜ユニット７ａ〜７ｉ（但し、ｉ≒（ｍ−ａ）／２）の各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｉと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｉとが開状態にされたまま、他方のグループに含まれる各膜モジュール７（ｉ＋１）〜７ｍの各気体供給ライン入口側電磁弁１３（ｉ＋１）〜１３ｍと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４（ｉ＋１）〜１４ｍとが閉状態にされる。次いで、ガス供給管１２→一方のグループに属する各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｉ→一方のグループに属する各膜モジュール７ａ〜７ｉなる経路で、一方のグループを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｉのみに空気が供給されるとともに、気体流量計１５と、気体圧力計１６とによって各膜モジュール７ａ〜７ｉに供給された空気の量と、圧力とが測定される。
【００４７】
そして、一方のグループに含まれている各膜モジュール７ａ〜７ｉに供給された空気の量と、圧力とに基づき、各膜モジュール７ａ〜７ｉのいずれかが破損していると判定されると、このグループがさらに２つのグループに分けられて、一方のグループに含まれる各膜ユニット７ａ〜７ｅ（但し、ｅ≒（ｉ−ａ）／２）の各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｅと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｅとが開状態にされたまま、他方のグループに含まれる各膜モジュール７（ｅ＋１）〜７ｉの各気体供給ライン入口側電磁弁１３（ｅ＋１）〜１３ｉと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４（ｅ＋１）〜１４ｉとが閉状態にされる。そして、ガス供給管１２→一方のグループに属する各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｅ→一方のグループに属する各膜モジュール７ａ〜７ｅなる経路で、一方のグループを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｅのみに空気が供給されるとともに、気体流量計１５と、気体圧力計１６とによって各膜モジュール７ａ〜７ｅに供給された空気の量と、圧力とが測定され、一方のグループに含まれている各膜モジュール７ａ〜７ｅのいずれかが破損しているか否かが判定される。
【００４８】
以下、このようなグループ分けと、各膜モジュール７ａ〜７ｉに供給された空気量の測定処理、空気圧力の測定処理とが順次、繰り返される。そして、破損している膜モジュールが特定されたとき、開状態にされていた各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｉと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｉとが全て閉状態にされるとともに、破損していると判定された膜モジュール、例えば膜モジュール７ａに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁６ａとが閉状態にされて、この膜モジュール７ａの濾過処理が禁止されるとともに、他の正常な膜モジュール７ｂ〜７ｉの濾過処理が再開される。
【００４９】
その後、他方のグループに含まれる各膜ユニット７（ｉ＋１）〜７ｍについても、同じ手順で、グループ分けと、各膜モジュール７（ｉ＋１）〜７ｍに供給された空気量の測定処理、および空気圧力の測定処理とが順次、繰り返され、破損している膜モジュールが特定されたとき、開状態にされていた各気体供給ライン入口側電磁弁１３（ｉ＋１）〜１３ｍと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４（ｉ＋１）〜１４ｍとが全て閉状態にされるとともに、破損していると判定された膜モジュール、例えば膜モジュール７ｍに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ｍと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ｍとが閉状態にされて、この膜モジュール７ｍの濾過処理が禁止されるとともに、他の正常な膜モジュール７（ｉ＋１）〜７（ｍ−１）の濾過処理が再開される。
【００５０】
以下、残っている各膜ユニット４ｂ〜４ｎが順次、選択されて、各膜ユニット４ｂ〜４ｎを構成する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａ〜６ｍと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁８ａ〜８ｍとが全て閉状態にされた後、全ての気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、全ての気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍとが開状態にされて、ガス供給管１２→各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍ→各膜モジュール７ａ〜７ｍなる経路で、各膜モジュール７ａ〜７ｍに空気が供給されるとともに、気体流量計１５と、気体圧力計１６とによって各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気の量と、圧力とが測定され、この測定結果に基づき、膜ユニット４ｂ〜４ｎを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損しているか否かが判定される。
【００５１】
そして、各膜ユニット４ｂ〜４ｎのいずれかに設けられている各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損していると判定された時点で、上述したグループ分けと、各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給された空気量の測定処理、空気圧力の測定処理とが順次、繰り返されて、破損している膜モジュールがあるか否かが判定され、この判定処理によって破損している膜モジュールが特定されたとき、開状態にされていた各気体供給ライン入口側電磁弁１３ａ〜１３ｍと、各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍとが全て閉状態にされるとともに、破損していると判定された膜モジュール、例えば膜モジュール７ａに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁６ａと、濾過ラインモジュール出口側電磁弁６ａとが閉状態にされて、この膜モジュール７ａの濾過処理が禁止されるとともに、他の正常な膜モジュール７ｂ〜７ｍの濾過処理が再開される。
【００５２】
このように、この実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎの１つを順次、選択して、この膜ユニット４ａ〜４ｎを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍに空気を供給し、各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損して空気が自由に通過するとき、これを検知して、破損している膜モジュールの使用を禁止するようにしているので、各膜ユニット４ａ〜４ｎに設けられている各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
【００５３】
また、この実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損しているとき、各膜モジュール７ａ〜７ｍをグループに分けて、各膜モジュール７ａ〜７ｍに対する空気の供給処理と、空気量の測定処理、圧力測定処理とを行って、破損している膜モジュールを特定するようにしているので、少ない検出回数で、どの膜モジュールが破損しているかを特定することができ、これによって各膜ユニット４ａ〜４ｎの数が多いときでも、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍの数が多いときでも、各膜ユニット４ａ〜４ｎに設けられている各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れが発生したとき、破損している膜モジュールを早期に特定して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
【００５４】
また、この実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍのいずれかが破損しているとき、破損している膜モジュールの濾過ラインモジュール入口側電磁弁と、濾過ラインモジュール出口側電磁弁とを閉状態にして、破損している膜モジュールのみの濾過処理を禁止して、他の正常な膜モジュールの濾過処理を再開するようにした。このため、破損している膜モジュールが見つかったとき、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍのうち、休止させている正常な膜モジュールの使用を開始して、指定された透過速度で、原水の濾過処理を継続させることができる。
【００５５】
また、この実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否かを検出する際に使用する気体として、空気、またはアルゴンなどの不活性の希ガス、窒素などを使用するようにしているので、各膜ユニット４ａ〜４ｎで使用している各膜モジュール７ａ〜７ｍの破損有無を検出する際、各膜モジュール７ａ〜７ｍに何らの悪影響を与えないようにすることができるとともに、空気、またはアルゴンなどの不活性の希ガス、窒素などが透過水に溶け込んでも、また各気体供給ライン出口側電磁弁１４ａ〜１４ｍを通って、大気中に排出されても、透過水や周囲に何ら、悪影響を与えないようにすることができる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎの膜破損検出処理を行い、破損している膜ユニットが見つかったとき、この膜ユニットを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍを２つのグループにわけて、各グループ毎に膜モジュールが破損していないかどうを検出するようにしているが、破損している膜ユニットを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｍを順次、１つずつ選択して、膜モジュールが破損していないかどうを検出するようにしても良い。
【００５７】
このようにしても、各膜モジュール７ａ〜７ｍに対する検査回数が増加するものの、各膜ユニット４ａ〜４ｎを構成する各膜モジュール７ａ〜７ｍのうち、どの膜モジュールが破損しているかを特定することができる。
【００５８】
上述した実施の形態では、各膜ユニット４ａ〜４ｎの各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否かを判定するようにしているが、各膜ユニット４ａ〜４ｎの各膜モジュール７ａ〜７ｍが目詰まりを起こしているか否かを判定するようにしても良い。
【００５９】
この場合、各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜に形成されている各膜孔が目詰まりを起こせば、濾過膜が新品であるときに比べて、気体を通過させ難くなることから、上述した膜破損検出処理と同様な手順で、各膜モジュール７ａ〜７ｍに空気を供給しているとき、空気の圧力を増大させても、各膜モジュール７ａ〜７ｍに供給される空気の量が極端に少ないとき、各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜が目詰まりを起こしていると判定する。
【００６０】
また、上述した実施の形態では、破損していると判定された膜モジュール、目詰まりを起こしている膜モジュールが見つかったとき、この膜モジュールに対応する濾過ラインモジュール入口側電磁弁と、濾過ラインモジュール出口側電磁弁とを閉状態にして、この膜モジュールの使用を禁止するようにしているが、破損していると判定された膜モジュール、目詰まりを起こしている膜モジュールが見つかったとき、音声や画面表示などによって、破損や目詰まりを起こしている膜モジュールの番号をオペレータに知らせるようにしても良い。
【００６１】
これにより、破損や目詰まりを起こしている膜モジュールの情報に基づき、各膜ユニット４ａ〜４ｎを構成している各膜モジュール７ａ〜７ｍの洗浄時期、停止期間、交換時期を適切に設定させることができ、これによってメンテナンスの負荷を軽減させて、システムの運転効率を向上させることができる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態では、膜破損検出処理を行うとき、各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過ラインモジュール出口側に空気を供給して、各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否か、または目詰まりを起こしているか否かを検出するようにしているが、各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過ラインモジュール入口側に空気を供給して、各膜モジュール７ａ〜７ｍが破損しているか否かを検出するようにしても良い。
【００６３】
このようにしても、上述した実施の形態と同様に、各膜ユニット４ａ〜４ｎに設けられている各膜モジュール７ａ〜７ｍの濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、濾過膜に透過水を濁らせないような小さな破れ、目詰まりが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
また、濾過膜の破損の程度に応じた複数の特性を定めることにより、濾過膜の破損の程度を検出することができる。
【００６５】
また、複数の濾過膜のいずれかが破損または目詰まりを起こしているとき、少ない検出回数で、どの濾過膜が破損または目詰まりを起こしているかを検出することができ、これによって濾過膜の使用枚数が多いときでも、濾過膜に、透過水を濁らせないような小さな破れ、目詰まりが発生したとき、早期にこれを検出して、透過水側に病原性微生物などが混入するのを防止することができる。
【００６６】
さらに、破損していると判定した濾過膜または目詰まりを起こしている濾過膜が見つかったとき、この濾過膜の使用を禁止するとともに、他の正常な濾過膜の使用を開始して、濾過処理を継続することができる。
【００６７】
さらに、破損していると判定した濾過膜または目詰まりを起こしている濾過膜が見つかったとき、これを音声または画面などでオペレータに知らせ、濾過膜の洗浄時期、濾過膜の交換時期、あるいは濾過膜のメンテナンス時期などを判断させることができる。
【００６８】
さらに、濾過膜の破損有無、目詰まり有無を検出する際に使用する気体によって、濾過膜、透過水、および周囲の環境などに何ら、悪影響を与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による膜濾過装置の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す各膜ユニットの詳細な構成例を示す図である。
【図３】図１に示す膜濾過装置の膜破損検出処理例を示すグラフである。
【図４】特開平６−１８２１６４号公報に示す「膜分離装置」で開示されている膜分離装置の概要を示す構成図である。
【図５】特開平６−１７０３６５号公報に示す「上水道における上水方式」で開示されている浄水設備の概要を示す構成図である。
【符号の説明】
１：膜濾過装置
２：供給水ポンプ
３ａ〜３ｎ：濾過ラインユニット入口側電磁弁
４ａ〜４ｎ：膜ユニット
５ａ〜５ｎ：濾過ラインユニット出口側電磁弁
６ａ〜６ｍ：濾過ラインモジュール入口側電磁弁
７ａ〜７ｍ：膜モジュール
８ａ〜８ｍ：濾過ラインモジュール出口側電磁弁
９：逆洗水供給ポンプ
１０ａ〜１０ｍ：逆洗ライン入口側電磁弁
１１ａ〜１１ｍ：逆洗ライン出口側電磁弁
１２：ガス供給管
１３ａ〜１３ｍ：気体供給ライン入口側電磁弁
１４ａ〜１４ｍ：気体供給ライン出口側電磁弁
１５：気体流量計
１６：気体圧力計
Claims (6)
- 供給された原水を濾過する濾過膜と、
当該濾過膜の濾過休止時において、前記濾過膜に対して濾過方向と逆側に圧力気体を供給する気体供給手段と、
この気体供給手段から前記濾過膜に供給される気体圧力とその気体流量とを測定し、この測定結果に対して、濾過膜の破損時または目詰まり時において予め求められた気体圧力と気体流量との関係特性をしきい値として前記濾過膜の破損有無または目詰まり有無を判定する膜状態判定手段と、
を備えたことを特徴とする膜濾過装置。 - 供給された原水を濾過する濾過膜を複数、並列配置して膜ユニットを構成するとともに、前記膜ユニットを複数、並列配置し、必要な透過水の量に応じた数の膜ユニットを駆動して原水を濾過する膜濾過装置であって、
濾過休止中の膜ユニットにおいて、濾過膜に対して濾過方向と逆側に圧力気体を供給する気体供給手段と、
濾過膜に供給される気体の圧力とその流量を測定し、その測定結果に基づいて前記濾過膜の破損有無または目詰まり有無を判定する膜状態判定手段とを備え、
前記膜状態判定手段は、濾過膜の破損時または目詰まり時における気体圧力と気体流量との関係特性を予め、濾過膜の破損の程度または目詰まりの程度に応じて複数求めておき、これらの関係特性をしきい値として前記測定された気体の圧力とその流量から濾過膜の破損の程度または目詰まりの程度を判定する、
ことを特徴とする膜濾過装置。 - 請求項１または２に記載の膜濾過装置において、
前記膜状態判定手段は、
膜ユニットを構成する複数の濾過膜を複数のグループに分け、各グループに供給される気体圧力とその気体流量とを測定し、この測定結果に基づき、前記濾過膜の破損有無または目詰まり有無を判定することにより劣化した濾過膜が存在するグループを特定し、特定されたグループをさらに複数のグループに分け、各グループに供給される気体圧力とその気体流量とを測定し、この測定結果に基づき、前記濾過膜の破損有無または目詰まり有無を判定する処理を繰り返すことによって劣化した濾過膜を特定する手段である、
ことを特徴とする膜濾過装置。 - 請求項１から３のいずれか１項に記載の膜濾過装置において、
前記膜状態判定手段は、破損していると判定した濾過膜または目詰まりを起こしていると判定した濾過膜の使用を禁止状態にする禁止手段を含む、
ことを特徴とする膜濾過装置。 - 請求項１から３のいずれか１項に記載の膜濾過装置において、
前記膜状態判定手段は、各濾過膜のいずれかが破損していると判定したとき、または目詰まりを起こしていると判定したとき、その判定結果を音声、または画面でオペレータに提示する、
ことを特徴とする膜濾過装置。 - 請求項１から３のいずれか１項に記載の膜濾過装置において、
前記気体供給手段は、各濾過膜に供給する気体として、空気、希ガス、窒素ガスのいずれかを使用する、
ことを特徴とする膜濾過装置。
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