JP3943748B2 - Cleaning method for membrane filtration equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ろ過膜によって仕切られた原水室と処理水室を含み、ろ過膜を透過させることによって原水から懸濁物質を除去する膜ろ過モジュールを有する膜ろ過装置の洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、河川水、湖沼水、ダム水、工業用水などを原水として工業用水、上水、純水や超純水の原料水を製造する場合、あるいは排水の浄化処理において、懸濁物質を微細な孔を有するろ過膜を利用してろ過処理を行う膜ろ過装置が利用されている。この膜ろ過装置には、使用する膜の孔径により、MF(精密ろ過)、UF(限外ろ過)、NF(ナノろ過)等がある。また、膜形状としては、中空糸膜、管状膜、スパイラル状膜、平膜などを使用したものがある。
【0003】
このような膜ろ過装置は、圧力容器内にろ過膜を配置し、内部を原水室と処理水室に分離する。そして、原水室に圧入ポンプより原水を圧入して、処理水室にろ過膜を通過したろ過処理水を得る。
【0004】
そして、ろ過処理によって、ろ過膜表面にろ過分離した懸濁物質からなる汚染物質が蓄積し、ろ過能力が低下してくる。そこで、定期的に逆洗を行い、ろ過能力を回復する。すなわち、ろ過処理水や水道水等の清浄な水を逆洗用水として処理水室に圧送し、洗浄用水を処理水室から原水室へとろ過膜を原水のろ過方向とは逆方向に通過させ、ろ過膜表面に蓄積した汚染物質を剥離除去する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
膜ろ過装置では、ろ過膜の能力を回復するために、この逆洗をかなり高い頻度で行わなければならないが、このような逆洗を行っても汚染物質を膜面から十分に剥離することはできず、結果として、膜の汚染が急速に進行し、そのため、早い段階で酸やアルカリ等の薬品を用いて膜の薬液洗浄を行わなければならなかった。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ろ過膜の洗浄をより効果的に行える膜ろ過装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ろ過膜によって仕切られた原水室と処理水室を含み、ろ過膜を透過させることによって原水から懸濁物質を除去する膜ろ過モジュールと、膜ろ過モジュール上端よりも高い位置に設けられ、洗浄用水を貯留する洗浄用水貯留槽と、を有する膜ろ過装置の洗浄方法であって、膜ろ過装置によって得られた処理水をポンプにより前記処理水室に圧送して、逆洗排水を原水室から排出する逆洗工程と、この逆洗工程の後に、前記洗浄用水貯留槽内の洗浄用水を上記膜ろ過モジュールの原水室内に自然流下で流通させ、ポンプで洗浄水を圧送する場合に比べ前記原水室内の圧力を低くした状態でろ過膜を洗浄する洗浄工程と、を有することを特徴とする。
【0008】
ろ過工程においてろ過膜の表面に付着した汚染物質は、逆洗を行うことによって大部分は膜面から剥離するが、一部は剥離しかかった状態で膜面に付着しているものも存在する。この剥離しかかっている汚染物質は、再びろ過工程に入った時に膜面に再付着してしまい、膜を汚染する。本発明では、通常の逆洗工程とろ過工程との間で、上記洗浄手段を用いて自然流下により洗浄用水を原水室に通水してろ過膜を洗浄する。従って、逆洗によってろ過膜表面から剥離しかかっている懸濁物質からなる汚染物質を洗浄用水の流通により押し流すようにして剥離除去することができる。これによって、ろ過膜の洗浄を効果的に行え、長期間にわたってろ過を継続することができる。
【0009】
上記の洗浄工程においては汚染物質の膜面への再付着を避けるため、できる限り圧力をかけない方がよく、よって洗浄用水の流通を自然流下で行うのがよい。
【0010】
また、本発明においては、ろ過時において上記膜ろ過モジュールの原水室内に一方向で原水を流通させ、洗浄時において上記洗浄手段により洗浄水を原水室内にろ過時とは反対方向に流通させることが好適である。
【0011】
ろ過膜の表面に付着している汚染物質はろ過における原水の流れの方向に沿って、鱗状になりやすい。そこで、ろ過における原水の流れ方向とは逆方向に洗浄用水を流通させることで、剥離しかかった汚染物質を鱗をはがすようにして、ろ過膜面から除去することができ、非常に効果的な洗浄を行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は、実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す図である。河川水などの原水は、原水貯槽10に貯留される。この原水貯槽10には、原水配管12を介し膜ろ過モジュール14が接続されている。また、この原水配管12の途中には、原水ポンプ16が設けられており、この原水ポンプ16により原水貯槽10内の原水が、膜ろ過モジュール14に圧送される。
【0014】
膜ろ過モジュール14は垂直に設置されており、下部の原水流入室18と、膜ろ過エレメント22が配置される中間部の膜ろ過エレメント室と、上部の原水排出室20とからなっている。この膜ろ過エレメント22は、多数本の内圧型中空糸膜22aからなるものであり、図2に示すように、この中空糸膜によって中空糸内部の空間と外部空間が仕切られており、中空糸膜22aの内部が原水流入室18と原水排出室20を結ぶ原水室26を構成し、中空糸膜22aの中空糸外部が処理水室24を構成している。
【0015】
膜ろ過モジュール14の原水排出室20は、循環配管28を介し、原水ポンプ16の吸い込み側に接続されている。従って、原水貯槽10内の原水は、原水ポンプ16により膜ろ過モジュール14の原水流入室18に供給され、ここから膜ろ過エレメント22の中空糸内部の原水室26を通り原水排出室20を介し原水ポンプ16に循環される。ここで、膜ろ過エレメント22の中空糸内部からろ過膜を透過したろ過処理水は、処理水室24に至る。
【0016】
処理水室24には、処理水配管32が接続され、この処理水配管32は、洗浄用水貯留槽34を介し、処理水貯槽36に接続されている。そこで、膜ろ過モジュール14によって得られたろ過処理水は、洗浄用水貯留槽34を介し処理水貯槽36に導入される。処理水貯槽36の処理水は系外に排出され、例えば後段の純水製造施設などに供給される。
【0017】
また、処理水貯槽36には、逆洗配管38が接続されており、この逆洗配管38は逆洗ポンプ40を介し、処理水配管32に接続されている。そこで、この逆洗ポンプ40を駆動することで、処理水貯槽36内の処理水が膜ろ過モジュールの処理水室24に圧送され、膜ろ過エレメント22の逆洗を行うことができる。また、原水流入室18及び原水排出室20には、洗浄水排水管42、44が接続されており、逆洗排水がここから排出される。
【0018】
そして、本実施形態において、洗浄用水貯留槽34は、膜ろ過モジュール14の上端より高い位置に配置されており、洗浄用水貯留槽34と膜ろ過モジュール14の原水排出室20は、洗浄用水配管46で接続されている。そこで、洗浄用水貯留槽34内のろ過処理水を自然流下で、原水排出室20に供給でき、洗浄排水管44から排水することができる。これによって、洗浄用水貯留槽34内の処理水が、膜ろ過エレメント22の原水室26に自然流下で流れる。
【0019】
なお、上述の説明では、バルブを省略したが、各配管には、バルブが適宜設けられ、このバルブの開閉で流路を適宜選択できるようになっている。
【0020】
次に、処理の動作について、図1に基づいて説明する。ろ過工程では、原水ポンプ16を駆動して、原水を膜ろ過モジュール14の下部の原水流入室18に圧送する。これによって、原水は、膜ろ過モジュール14内を原水流入室18、中空糸内部の原水室26、原水排出室20の順に通り、循環配管28を通って、原水ポンプ16の吸い込み側に循環する。従って、原水室26内において、原水は上向流で流れる。そして、原水室26内の原水の一部は、膜ろ過エレメント22の中空糸膜22aを透過して、処理水室24に至る。この際に、原水中の懸濁物質は、膜ろ過エレメント22の中空糸膜22aによって分離され、その原水室26側表面に蓄積される。従って、ろ過処理の継続によって、膜ろ過エレメント22の原水室26側表面には、懸濁物質からなる汚染物質が徐々に蓄積されていく。
【0021】
これによって、膜ろ過モジュール14のろ過能力が低下し、十分な処理水量が得られなくなる。そこで、定期的に逆洗工程を実施する。すなわち、原水ポンプ16の駆動を停止し、逆洗ポンプ40を駆動して、処理水室24内に処理水貯槽36内のろ過処理水を圧送する。これによって、ろ過処理水が、膜ろ過エレメント22を処理水室24側から原水室26側に向けて流れ、逆洗が行われ、膜ろ過エレメント22の原水室26側表面に蓄積されていた汚染物質が剥離除去される。
【0022】
そして、この逆洗工程の後、洗浄用水貯留槽34内のろ過処理水を利用して押し出し洗浄工程を実施する。この押し出し洗浄工程では、逆洗ポンプ40を停止し、洗浄用水貯留槽34内のろ過処理水を自然流下で、膜ろ過モジュールの原水室26内、すなわち中空糸膜22aの内部空間に流下させる。これによって、図3に示すように膜ろ過エレメント22の中空糸内部の原水室26側表面に残留していた汚染物質が剥離除去される。特に、この押し出し洗浄工程では、原水室26内におけるろ過処理水の流れが、下降流であり、通水工程における原水の流れと逆方向である。そこで、膜ろ過エレメント22の表面に付着していた汚染物質の剥離が促進される。
【0023】
特に、膜ろ過エレメント22の表面に付着している汚染物質は、図3に示すように、ろ過工程における原水の流れの方向に沿って、鱗状になりやすい。そこで、逆洗工程の後、すぐにろ過工程に入ると汚染物質が再度ろ過膜面に押しつけられ、汚染物質が付着してしまう。逆洗工程とろ過工程の間に通水方向が逆の押し出し洗浄工程を設けることで、剥離しかかった汚染物質を鱗をはがすようにして、ろ過膜面から除去することができ、十分な洗浄効果を得ることができる。
【0024】
なお、この押し出し洗浄工程は、毎回の逆洗の後に実施する必要はなく、原水の性状に応じて、1日1回〜1週間に1回程度の頻度で、通常の逆洗の後に実施すればよい。
【0025】
さらに、本実施形態では、押し出し洗浄工程において、逆洗用水貯留槽34内のろ過処理水を自然流下で原水室26内に流下させる。このような自然流下によれば、ポンプで圧送する場合に比べてそのときの原水室26内の圧力をかなり低くできる。そこで、膜面に対する押圧力が低く、付着している汚染物質を効果的に剥離できる。
【0026】
また、自然流下によるため、ポンプなどの回転機器が不要である。なお、膜ろ過モジュール14の上端より高い位置に設置する洗浄用水貯留槽34は、膜モジュール14の原水側の室(原水流入室18、原水室26、及び原水排出室20)の容積分で十分である。さらに、この洗浄用水貯留槽34は、1つの膜ろ過系列に1槽設けてもよいが、押し出し洗浄処理のタイミングは異ならせることができるため、複数の膜ろ過系列に対し、1槽だけ設けてもよい。
【0027】
ここで、押し出し洗浄工程において使用する洗浄用水は、ろ過処理水に限らず、活性炭処理水(後段に活性炭処理装置がある場合)や、水道水なども利用できる。さらに、この洗浄用水はなるべく清浄なものが好ましいが、原水を利用することもできる。また、膜ろ過モジュールは、内圧型中空糸に限らず、各種のタイプのものが利用できるが、特に、中空糸膜やチューブラー膜等の管状タイプの膜が好適である。更に、ろ過方式も上述のようなクロスフローろ過に限らず、全量ろ過でも良い。
【0028】
【実施例】
図1に示したのと同じ構成の装置を用いて、押し出し洗浄工程を設けない通常の逆洗のみを行った従来例と、逆洗工程の後に押し出し洗浄工程を設けた本発明の装置について、処理実験を行った。使用した膜モジュールは、内圧型中空糸膜モジュールである。その際の条件を表1に示す。このように、本発明において、押し出し洗浄工程を1週に1回(逆洗220回に対し1回)通常の逆洗工程の後に行った以外は、同じ条件である。
【0029】
【表1】
この実験の結果における従来例と、本発明の場合の膜間差圧(一定のろ過処理水を得るための膜ろ過エレメント22の原水室26側と処理水室24側の差圧)の変化を図4に示す。このように、従来法では、運転2ヶ月で、膜間差圧が増大し、薬品洗浄が必要になった。一方、本発明では、薬品洗浄が必要になったのは、運転7ヶ月であった。
【0030】
これより、本発明の装置により、膜洗浄が効果的に行われ、安定運転期間を大きく延長できることが理解される。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、通常の逆洗を行った後に自然流下により洗浄用水を原水室に流通してろ過膜を押し出し洗浄する。このため、原水室内の圧力を低くして、原水室内に洗浄用水を流通することができ、これにより、逆洗によって剥離しかかっているろ過膜表面の汚染物質を効果的に剥離除去することができる。これによって、ろ過膜の洗浄を効果的に行え、長期間にわたってろ過を継続することができる。
【0032】
また、ろ過の時と通水方向が逆の押し出し洗浄を行うことで、逆洗で剥離しかかった汚染物質を鱗をはがすようにして、ろ過膜面から除去することができ、十分な洗浄効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す図である。
【図2】 内圧型中空糸膜の構成を示す図である。
【図3】 各工程における汚染物質の状態を示す図である。
【図4】 運転継続による膜間差圧の変化を示す図である。
【符号の説明】
10 原水貯槽、14 膜ろ過モジュール、16 原水ポンプ、18 原水流入室、20 原水排出室、22 膜ろ過エレメント、24 処理水室、26 原水室、34 洗浄用水貯留槽、40 逆洗ポンプ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for cleaning a membrane filtration device including a raw water chamber and a treated water chamber partitioned by a filtration membrane, and having a membrane filtration module that removes suspended substances from raw water by permeating the filtration membrane.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, raw materials such as river water, lake water, dam water, industrial water, etc. are used as raw water for manufacturing industrial water, clean water, pure water or ultrapure water, or in the purification process of wastewater 2. Description of the Related Art Membrane filtration devices that perform filtration treatment using filtration membranes having pores are used. This membrane filtration device includes MF (microfiltration), UF (ultrafiltration), NF (nanofiltration), etc., depending on the pore size of the membrane used. The membrane shape includes a hollow fiber membrane, a tubular membrane, a spiral membrane, and a flat membrane.
[0003]
Such a membrane filtration apparatus arrange | positions a filtration membrane in a pressure vessel, and isolate | separates the inside into a raw | natural water chamber and a treated water chamber. And raw | natural water is inject | poured into a raw | natural water chamber from a press-fit pump, and the filtered treated water which passed the filtration membrane into the treated water chamber is obtained.
[0004]
And by the filtration process, the contaminant which consists of a suspended substance filtered and isolate | separated on the filter membrane surface accumulates, and the filtration capability falls. Therefore, regular backwashing is performed to restore the filtration capacity. That is, clean water such as filtered treated water or tap water is pumped as backwash water to the treated water chamber, and the washing water is passed from the treated water chamber to the raw water chamber through the filtration membrane in the direction opposite to the raw water filtration direction. , Strips and removes contaminants accumulated on the membrane surface.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In membrane filtration equipment, this backwash must be performed at a very high frequency in order to restore the capacity of the filtration membrane. However, even if such backwashing is performed, contaminants cannot be sufficiently separated from the membrane surface. As a result, the contamination of the membrane progressed rapidly, and therefore the membrane had to be cleaned with chemicals such as acid and alkali at an early stage.
[0006]
This invention is made | formed in view of the said subject, and aims at providing the membrane filtration apparatus which can wash | clean a filtration membrane more effectively.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a raw water chamber and a treated water chamber partitioned by a filtration membrane, and is provided at a position higher than the upper end of the membrane filtration module, and a membrane filtration module for removing suspended substances from raw water by permeating the filtration membrane. A cleaning method for a membrane filtration device having a washing water storage tank for storing washing water, wherein the treated water obtained by the membrane filtration device is pumped to the treated water chamber by a pump, and the backwash waste water is treated as raw water Compared to the backwashing process discharged from the chamber, and after this backwashing process, the washing water in the washing water storage tank is circulated under the natural flow into the raw water chamber of the membrane filtration module and the washing water is pumped by a pump. And a washing step of washing the filtration membrane in a state where the pressure in the raw water chamber is low .
[0008]
Contaminants adhering to the surface of the filtration membrane in the filtration process are mostly peeled off from the membrane surface by backwashing, but some of them are attached to the membrane surface in a state of being peeled off. . The contaminants that are about to peel off reattach to the membrane surface when entering the filtration process again, and contaminate the membrane. In the present invention, between the normal backwashing step and the filtration step, the washing membrane is passed through the raw water chamber by natural flow using the washing means to wash the filtration membrane. Accordingly, it is possible to peel and remove contaminants made of suspended substances that are about to be peeled off from the surface of the filtration membrane by backwashing so as to be washed away by the flow of cleaning water. As a result, the filtration membrane can be washed effectively, and filtration can be continued for a long period of time.
[0009]
In the above washing step, it is better not to apply pressure as much as possible in order to avoid reattachment of contaminants to the film surface, and therefore it is better to flow the washing water under natural flow.
[0010]
In the present invention, the raw water is circulated in one direction in the raw water chamber of the membrane filtration module during filtration, and the cleaning water is circulated in the raw water chamber in the opposite direction to the raw water chamber during the cleaning by the cleaning means. Is preferred.
[0011]
Contaminants adhering to the surface of the filtration membrane tend to be scaled along the direction of raw water flow during filtration. Therefore, by circulating the cleaning water in the direction opposite to the flow direction of the raw water in the filtration, it is possible to remove the pollutants that have been peeled off from the filtration membrane surface by peeling off the scales. Cleaning can be performed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0013]
[0014]
The
[0015]
The raw
[0016]
A treated
[0017]
In addition, a
[0018]
In this embodiment, the cleaning
[0019]
In the above description, a valve is omitted, but a valve is appropriately provided in each pipe, and a flow path can be appropriately selected by opening and closing the valve.
[0020]
Next, the processing operation will be described with reference to FIG. In the filtration step, the
[0021]
As a result, the filtration capacity of the
[0022]
And after this backwash process, an extrusion washing process is implemented using the filtered water in the washing
[0023]
In particular, the contaminants adhering to the surface of the
[0024]
This extrusion washing process does not need to be carried out after each backwash, and is carried out after a normal backwash at a frequency of once a day to once a week depending on the properties of the raw water. That's fine.
[0025]
Furthermore, in this embodiment, in the extrusion cleaning process, the filtered water in the backwash
[0026]
In addition, because of natural flow, a rotating device such as a pump is unnecessary. The washing
[0027]
Here, the cleaning water used in the extrusion cleaning step is not limited to the filtered water, and activated carbon treated water (when an activated carbon treatment apparatus is provided in the subsequent stage), tap water, or the like can be used. Further, the cleaning water is preferably as clean as possible, but raw water can also be used. The membrane filtration module is not limited to the internal pressure type hollow fiber, and various types of membrane filtration modules can be used. In particular, a tubular type membrane such as a hollow fiber membrane or a tubular membrane is suitable. Furthermore, the filtration method is not limited to the cross flow filtration as described above, and may be a whole amount filtration.
[0028]
【Example】
Using the apparatus having the same configuration as shown in FIG. 1, a conventional example in which only normal backwashing without an extrusion cleaning process is performed, and an apparatus of the present invention in which an extrusion cleaning process is provided after the backwashing process, A treatment experiment was conducted. The membrane module used is an internal pressure type hollow fiber membrane module. Table 1 shows the conditions at that time. Thus, in this invention, it is the same conditions except performing the extrusion washing | cleaning process once a week (once with respect to 220 backwashing) after a normal backwashing process.
[0029]
[Table 1]
Changes in the transmembrane differential pressure (the differential pressure between the
[0030]
From this, it is understood that the apparatus of the present invention can effectively perform the membrane cleaning and greatly extend the stable operation period.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, after performing normal backwashing, cleaning water is circulated through the raw water chamber by natural flow to push out and wash the filtration membrane. For this reason, the pressure in the raw water chamber can be lowered and the cleaning water can be circulated in the raw water chamber, whereby the contaminants on the filter membrane surface that are about to be peeled off by backwashing can be effectively peeled and removed. . As a result, the filtration membrane can be washed effectively, and filtration can be continued for a long period of time.
[0032]
In addition, by performing extrusion washing with the water flow direction reversed at the time of filtration, it is possible to remove the contaminants that have been peeled off by backwashing from the filtration membrane surface by peeling off the scales, and a sufficient washing effect Can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a membrane filtration device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a configuration of an internal pressure type hollow fiber membrane.
FIG. 3 is a diagram showing the state of contaminants in each step.
FIG. 4 is a diagram showing a change in transmembrane pressure difference due to continued operation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
膜ろ過装置によって得られた処理水をポンプにより前記処理水室に圧送して、逆洗排水を原水室から排出する逆洗工程と、
この逆洗工程の後に、前記洗浄用水貯留槽内の洗浄用水を上記膜ろ過モジュールの原水室内に自然流下で流通させ、ポンプで洗浄水を圧送する場合に比べ前記原水室内の圧力を低くした状態でろ過膜を洗浄する洗浄工程と、
を有することを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法。A membrane filtration module that includes a raw water chamber and a treated water chamber partitioned by a filtration membrane, removes suspended matter from the raw water by permeating the filtration membrane, and is provided at a position higher than the upper end of the membrane filtration module. A cleaning method for a membrane filtration device having a cleaning water storage tank for storing ,
A backwashing step of pumping the treated water obtained by the membrane filtration device to the treated water chamber by a pump and discharging the backwash wastewater from the raw water chamber;
After this backwashing step, the washing water in the washing water storage tank is circulated under the natural flow into the raw water chamber of the membrane filtration module, and the pressure in the raw water chamber is lower than when the washing water is pumped by a pump. in a cleaning process for cleaning a filtration membrane,
A method for cleaning a membrane filtration device , comprising:
ろ過時において膜ろ過モジュールの原水室内に一方向で原水を流通させ、洗浄時において上記洗浄手段により洗浄用水を原水室内にろ過時とは反対方向に流通させることを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法。The method of claim 1, wherein
Cleaning of a membrane filtration device characterized in that raw water is circulated in one direction into the raw water chamber of the membrane filtration module during filtration, and cleaning water is circulated through the raw water chamber in the direction opposite to that during filtration by the cleaning means during cleaning. Way .
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