JP3638791B2 - 中空糸状膜の膜切れ検知構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川水、湖沼水、地下水或いは海水等を原液として精密濾過、限外濾過装置により大量に浄化する水処理を行う濾過装置に装備される中空糸状膜の膜切れ検知構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
河川水、湖沼水、地下水或いは海水等を原液として精密濾過、限外濾過装置により大量に浄化する水処理を行う濾過装置では、濾過能力の維持のために濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除するために濾過膜にエア等の気体を供給するエアバブリング運転が定期的に実施される。
【０００３】
このエアバブリング運転時に合わせて濾過装置に装備される中空糸状膜の膜切れを検知する方法が提案されており、その具体的構成を図３を用いて説明する。図３において、夫々内部に中空糸状膜を収納した複数の濾過膜モジュール１が原液供給ヘッダ２、濾液排出ヘッダ３から分岐した夫々の原液枝管２ａ、濾液枝管３ａに各接続部材を介して接続されて起立した状態で並列に配置されている。
【０００４】
濾液排出ヘッダ３と濾過膜モジュール１との間にはバルブ51，52が設けられており、濾過運転時にはバルブ51を開くと共にバルブ52を閉じた状態で図示しない原液タンクからポンプにより供給された原液は、原液供給ヘッダ２を流通して該原液供給ヘッダ２に接続された原液枝管２ａを介して濾過膜モジュール１内に設けられた中空糸状膜の外側から内側に透過して濾過された濾液の一部が濾液枝管３ａから濾液排出ヘッダ３に導かれて図示しない濾液タンクに貯蔵される。
【０００５】
一方、原液枝管２ａを介して濾過膜モジュール１に供給された原液の一部は循環戻り原液として濾過膜モジュール１の中空糸状膜の外側を流通して通路１ｂから図示しない原液戻り枝管を経て原液戻りヘッダに導かれ、図示しない原液タンクに戻るようになっている。
【０００６】
また、濾過膜モジュール１の濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除するエアバブリング時にはバルブ51を閉じた状態で図示しないコンプレッサにより供給された圧縮空気が空気槽を介してエア供給ヘッダに導かれ、該エア供給ヘッダから分岐したエアー枝管に設けられたノズル53から図３に示すように濾過膜モジュール１の下部に接続された原液枝管２ａ内に供給されて濾過膜モジュール１の中空糸状膜の外側を流通して該中空糸状膜を振動させ、中空糸状膜の外側表面に蓄積した懸濁物質を剥離する。
【０００７】
そして、原液タンクからポンプにより供給された原液の一部である循環戻り原液が濾過膜モジュール１の中空糸状膜の外側を流通して、上述のように剥離した懸濁物質を押し流して排液し、剥離した懸濁物質を含む循環戻り原液は通路１ｂから図示しない原液戻り配管に導かれて廃液タンクに収容される。
【０００８】
このエアバブリング運転時に合わせて濾過膜モジュール１の中空糸状膜の膜切れを検知する従来の方法として、バルブ51と濾過膜モジュール１との間に配置されたバルブ52を開いて該バルブ52を介して分岐して水槽54の水中に浸されたチューブ55の先端から吐出する気泡を検知することで中空糸状膜の膜切れに起因して外側から内側にエアが通過したことを検知して濾過膜モジュール１の中空糸状膜に膜切れが発生しているか否かを検知するものが提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例では、濾過膜モジュール１の中空糸状膜の膜切れを検知するためにバルブ52、水槽54及びチューブ55を必要とするため部品点数が多くなり、部品コスト及び組立工数が増大して設備にコストがかかるという問題がある。
【００１０】
また、通常、濾過膜モジュール１は１〜２ｍ程度の長さを有するため、バルブ52を操作したり、水槽54を設置する上で高い位置での作業を強いられるため作業性が悪いという問題がある。
【００１１】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、濾過膜モジュールの中空糸状膜の膜切れ検知を容易にすると共に構造が簡単で該検知に要する部品点数及び組立工数を削減してコストダウンを図ると共に設置スペースを低減することが出来る中空糸状膜の膜切れ検知構造を提供せんとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る中空糸状膜の膜切れ検知構造は、中空糸状膜の外側或いは内側の一方から原液を供給して他方から濾液を取り出す上下方向に配置された複数の濾過膜モジュールの夫々の上端部から上方へ突出した濾液排出管と、前記濾液排出管に順次嵌挿され、該濾液排出管の上下方向に移動自在に構成された第１の袋ナット、第１のパッキンカバー及び第１のパッキンと、濾液排出ヘッダから垂下された濾液枝管と、前記濾液枝管に順次嵌挿され、該濾液枝管の上下方向に移動自在に構成された第２の袋ナット、第２のパッキンカバー及び第２のパッキンと、両端部に前記第１、第２の袋ナットに螺合締着し得るネジ溝が形成され、且つ前記濾液排出管の外径よりも大きな内径を有して上下方向に配置され、内部をエアの気泡が通過した場合に該エアの気泡を目視して前記中空糸状膜に膜切れが生じていることを検知し得る透明な管により構成された筒状本体と、前記複数の濾過膜モジュールの夫々の下端部から下方へ突出した原液枝管と、前記夫々の原液枝管に対応する位置にエアを均一に分配して供給するためのノズルが設けられたエアー供給ヘッダとを有することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、原液が中空糸状膜の外側或いは内側の一方から供給され他方から濾液として取り出される流通経路上に設けられた透明な管内をエアの気泡が通過した場合に該中空糸状膜に膜切れが生じていることを検知することが出来るので中空糸状膜の膜切れを検知するために特別な部品を追加する必要がなく、部品コスト及び組立工数を低減して設備のコストダウンを図ることが出来、設置スペースを低減することが出来る。
【００１４】
また、前記透明な管内を通過するエアの気泡を目視するだけで中空糸状膜の膜切れを検知することが出来るので、例えば、濾過膜モジュールが１〜２ｍ程度の長さを有する場合でも前記透明な管を作業者が立った時の自然な目線位置に設定することで目視検知作業が容易に出来る。
【００１５】
また、前記透明な管に該管内を流通するエアの気泡を拡大して目視し得るレンズを設けた場合には目視検知作業が更に容易に出来るので好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る中空糸状膜の膜切れ検知構造の一実施形態を具体的に説明する。図１（ａ）は本発明に係る中空糸状膜の膜切れ検知構造を実施するための構成を示す正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の透明な管内をエアの気泡が通過する様子を示す部分拡大図、図２は中空糸状膜に膜切れが生じている場合に気泡が通過する透明な管となる継手部材の構成を示す組立部品図である。
【００１７】
本発明に係る中空糸状膜の膜切れ検知構造は、例えば、河川水、湖沼水、地下水或いは海水等の原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密或いは限外濾過装置に装備される中空糸状の濾過膜の膜切れの検知に適用可能なものである。
【００１８】
図１（ａ）において、中空糸状膜を内蔵した複数の濾過膜モジュール１が等間隔で起立して設けられており、各濾過膜モジュール１は夫々の下端部に接続された原液枝管２ａを介して水平方向に配置された原液供給ヘッダ２に並列に接続されている。
【００１９】
原液供給ヘッダ２の内部にはエア供給ヘッダ４が収容配置されており、該エアー供給ヘッダ４の前記複数の原液枝管２ａに対応する位置にはエアを均一に分配して供給するためのノズル５が夫々等間隔で設けられている。
【００２０】
一方、各濾過膜モジュール１の夫々の上端部から突出した管１ａには塩化ビニル製等の透明な管で構成された継手部材Ａを介して水平方向に配置された濾液排出ヘッダ３から分岐して垂下した濾液枝管３ａが夫々接続されている。
【００２１】
前記継手部材Ａは濾過膜モジュール１の上端部から突出した管１ａと濾液枝管３ａとの夫々の外周に嵌挿圧接して接続することにより濾過膜モジュール１の上部を濾液排出ヘッダ３の濾液枝管３ａに取り付けるようになっている。
【００２２】
継手部材Ａは図２に示すように、両端部にネジ溝６ａ，６ｂが形成された筒状本体６とパッキン７及びパッキンカバー８を夫々介して前記ネジ溝６ａ，６ｂに螺合締着し得る袋ナット９ａ，９ｂを有して構成されている。
【００２３】
前記筒状本体６、パッキン７、パッキンカバー８及び袋ナット９ａ，９ｂからなる継手部材Ａは濾液排出ヘッダ３の濾液枝管３ａ及び濾過膜モジュール１の端部から突出した管１ａに嵌挿して該濾液枝管３ａ及び管１ａの外周上を軸方向に移動自在に構成されている。
【００２４】
そして、図２に示す組み付け配置順序でパッキン７及びパッキンカバー８を介在させて袋ナット９ａ，９ｂを筒状本体６のネジ溝６ａ，６ｂに軽く螺合して一体化した継手部材Ａを濾液枝管３ａまたは管１ａの一方に嵌入した状態で濾過膜モジュール１の上部と濾液排出ヘッダ３の濾液枝管３ａとの位置合わせを行った後、継手部材Ａを濾液枝管３ａ及び管１ａの外周上を軸方向に移動して該濾液枝管３ａと管１ａとの略中間部に合わせ、袋ナット９ａ，９ｂをネジ溝６ａ，６ｂに螺合締着することでパッキンカバー８がパッキン７を内径方向に押圧して該パッキン７が濾液枝管３ａ及び管１ａの外周面に圧接し、液密性を保持して接続固定される。
【００２５】
継手部材Ａの少なくとも筒状本体６は透明な管で構成されており、該筒状本体６内を流通する濾液或いはエアの気泡が目視出来るようになっている。
【００２６】
また、本実施形態では、図２に示すように、特に筒状本体６内を流通するエアの気泡を拡大して目視し得るレンズ10が目視する視線方向に対応して設けられている。
【００２７】
上記構成において、図示しない原液タンクからポンプにより供給された原液は、原液供給ヘッダ２を流通して該原液供給ヘッダ２に接続された原液枝管２ａを介して濾過膜モジュール１内に設けられた中空糸状膜の外側から内側に透過して濾過された濾液の一部が管１ａ、継手部材Ａ及び濾液枝管３ａを介して濾液排出ヘッダ３に導かれて図示しない濾液タンクに貯蔵される。
【００２８】
一方、原液枝管２ａを介して濾過膜モジュール１に供給された原液の一部は循環戻り原液として濾過膜モジュール１の中空糸状膜の外側を流通して濾過膜モジュール１の側面に設けられた通路１ｂから図示しない原液戻り配管に導かれ、原液タンクに戻るようになっている。
【００２９】
また、濾過膜モジュール１の濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除する目的で、エアバブリング装置が設けられており、図示しないコンプレッサにより供給された圧縮空気が図示しない空気槽を介してエア供給ヘッダ４に導かれ、該エア供給ヘッダ４に設けられたノズル５から図１（ａ）に示すように濾過膜モジュール１に接続された原液枝管２ａに向けて供給されて濾過膜モジュール１の中空糸状膜の外側を流通して該中空糸状膜を振動させ、中空糸状膜の外側表面に蓄積した懸濁物質を剥離する。
【００３０】
ノズル５は各濾過膜モジュール１毎に設けられた原液枝管２ａに対応して原液供給ヘッダ２の内部に配置されており、これによりエアー供給ヘッダ４と原液供給ヘッダ２とが連通するようになっている。そして、エア供給ヘッダ４に導かれたエアはノズル５を流通することにより各濾過膜モジュール１に供給されるエアの流量が所定の流量に一定化されて均一化され、原液供給ヘッダ２の内部を流通する原液中にノズル５からエアを吐出して該原液中にエアを混合して濾過膜モジュール１に供給することが出来るものである。
【００３１】
これにより各濾過膜モジュール１の濾過膜に過大な振動を与えないで該濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除するエアバブリング運転が良好に実施できるようになっている。
【００３２】
上記エアバブリング運転は、例えば、先ず、濾過膜モジュール１内に原液を張った状態、即ち、濾過膜モジュール１内で原液が静止して滞留した状態で、空気または窒素ガスを圧力２［kg/cm^２Ｇ］、流量５［Ｎｍ^３/hr］で６０秒間供給する。
【００３３】
この時、各濾過膜モジュール１の二次側は、開放された状態になっており、ノズル５の一次側圧力は、０．５［kg/cm^２Ｇ］、二次側圧力は０［kg/cm^２Ｇ］となってΔＰ＝５０００［mmAq］となり、各濾過膜モジュール１の濾過膜に供給される空気または窒素ガスの流量が均一となって、該濾過膜に過大な振動を与えないで該濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除するエアバブリング運転が良好に実施できるようになっている。
【００３４】
その後、更に濾過膜モジュール１に原液を流した状態で６０秒間、空気または窒素ガスを供給する。そして、３日に１回の割合で前述の一連のエアバブリング運転を１２０秒間行ってこれを周期的に繰り返す。
【００３５】
そして、原液タンクからポンプにより供給された原液の一部である循環戻り原液が濾過膜モジュール１の中空糸状膜の外側を流通して、上述のように剥離した懸濁物質を押し流して排液し、剥離した懸濁物質を含む循環戻り原液は通路１ｂから図示しない原液戻り配管に導かれて廃液タンクに収容される。
【００３６】
上記エアバブリング運転時において、濾過膜モジュール１の中空糸状膜に膜切れがない場合には、エアは該中空糸状膜の外側を流通するのみで該中空糸状膜の内側に侵入することはないが、経年劣化等により濾過膜モジュール１の中空糸状膜に膜切れが生じている場合には、エアは該中空糸状膜の外側から該膜切れ部位を通過して該中空糸状膜の内側にも侵入し、該中空糸状膜の内側に連通した管１ａから継手部材Ａを通過して濾液排出ヘッダ３に排出される。
【００３７】
そこで、継手部材Ａの筒状本体６を透明な管で構成したことで図１（ｂ）に示すように、筒状本体６内を通過するエアの気泡11が目視により確認出来、これにより、濾液を取り出す流通経路上の該濾液が流通または停滞した管の一部に設けられた透明な管となる筒状本体６内をエアバブリング運転時に供給されたエアの気泡11が通過した場合に濾過膜モジュール１の中空糸状膜に膜切れが生じていることを検知することが出来るので該中空糸状膜の膜切れを検知するために従来例のように特別な部品を追加する必要がなく、部品コスト及び組立工数を低減して設備のコストダウンを図ることが出来、設置スペースを低減することが出来る。
【００３８】
また、筒状本体６内を通過するエアの気泡11を目視するだけで濾過膜モジュール１の中空糸状膜の膜切れを検知することが出来るので、例えば、濾過膜モジュール１が１〜２ｍ程度の長さを有する場合でも筒状本体６を作業者が立った時の自然な目線位置に設定することで目視検知作業が容易に出来る。
【００３９】
また、図２に示したように筒状本体６に該筒状本体６内を流通するエアの気泡11を拡大して目視し得るレンズ10を設けた場合には目視検知作業が更に容易に出来るので好ましい。
【００４０】
尚、前記実施形態では濾過膜モジュール１の中空糸状膜の外側から原液を供給して該中空糸状膜の内側から濾液を取り出す流通経路上の該濾液が流通または停滞した管の一部を透明な管となる継手部材Ａの筒状本体６で構成し、原液が前記中空糸状膜の外側から供給され内側から濾液として取り出される前記流通経路にエアを供給して前記筒状本体６内を該エアの気泡11が通過した場合に濾過膜モジュール１の中空糸状膜に膜切れが生じていることを検知するように構成したが、他の構成として、濾過膜モジュール１の中空糸状膜の内側から原液を供給して該中空糸状膜の外側から濾液を取り出す流通経路上の該濾液が流通または停滞した管の一部を継手部材Ａの筒状本体６で構成し、原液が前記中空糸状膜の内側から供給され外側から濾液として取り出される前記流通経路にエアを供給して前記筒状本体６内を該エアの気泡11が通過した場合に濾過膜モジュール１の中空糸状膜に膜切れが生じていることを検知するように構成しても良い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、濾過膜モジュールの中空糸状膜の膜切れ検知を容易にすると共に構造が簡単で該検知に要する部品点数及び組立工数を削減してコストダウンを図ると共に設置スペースを低減することが出来る中空糸状膜の膜切れ検知構造を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明に係る中空糸状膜の膜切れ検知構造を実施するための構成を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の透明な管内をエアの気泡が通過する様子を示す部分拡大図である。
【図２】 中空糸状膜に膜切れが生じている場合に気泡が通過する透明な管となる継手部材の構成を示す組立部品図である。
【図３】 従来例を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ…継手部材
１…濾過膜モジュール
１ａ…管
１ｂ…通路
２…原液供給ヘッダ
２ａ…原液枝管
３…濾液排出ヘッダ
３ａ…濾液枝管
４…エアー供給ヘッダ
５…ノズル
６…筒状本体
６ａ，６ｂ…ネジ溝
７…パッキン
８…パッキンカバー
９ａ，９ｂ…袋ナット
10…レンズ
11…気泡

Claims (2)

1. 中空糸状膜の外側或いは内側の一方から原液を供給して他方から濾液を取り出す上下方向に配置された複数の濾過膜モジュールの夫々の上端部から上方へ突出した濾液排出管と、
   前記濾液排出管に順次嵌挿され、該濾液排出管の上下方向に移動自在に構成された第１の袋ナット、第１のパッキンカバー及び第１のパッキンと、
   濾液排出ヘッダから垂下された濾液枝管と、
   前記濾液枝管に順次嵌挿され、該濾液枝管の上下方向に移動自在に構成された第２の袋ナット、第２のパッキンカバー及び第２のパッキンと、
   両端部に前記第１、第２の袋ナットに螺合締着し得るネジ溝が形成され、且つ前記濾液排出管の外径よりも大きな内径を有して上下方向に配置され、内部をエアの気泡が通過した場合に該エアの気泡を目視して前記中空糸状膜に膜切れが生じていることを検知し得る透明な管により構成された筒状本体と、
   前記複数の濾過膜モジュールの夫々の下端部から下方へ突出した原液枝管と、
   前記夫々の原液枝管に対応する位置にエアを均一に分配して供給するためのノズルが設けられたエアー供給ヘッダと、
   を有することを特徴とする中空糸状膜の膜切れ検知構造。
2. 前記透明な管は該管内を流通する前記エアの気泡を拡大して目視し得るレンズを有することを特徴とする請求項１に記載の中空糸状膜の膜切れ検知構造。

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