JP4033094B2 - 膜ろ過装置の膜損傷検知方法およびそのための装置 - Google Patents
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しかしながら、何らかの原因により膜の一部が損傷した場合などは、その部分から漏洩が進み、処理水中に微粒子(クリプトスポリジウム等)が混入する蓋然性がある。このため膜処理においては、膜損傷をいち早く検知し、対処することが重要となる。
現在、最も一般的な方法は膜透過水側に微粒子計や高感度の濁度計を設置し、測定値が設定値を超えた場合は異常と判断し、緊急停止などの処置を講ずるものである。この方法は汎用の計器を用いて、精度良く膜損傷を検知することができるといえるが、しかしながら、地下水などの非常に清廉な原水を処理する場合や多くの膜モジュールを少数の水質計(濁度計)で監視する場合、その膜処理水の微粒子数もしくは濁度は非常に低くなり、たとえ膜異常があった場合においても、膜異常を的確に検知することができないという問題あった。これでは、原水中にクリプトスポリジウム等が混入するという、非常事態に対処できなくなってしまい、膜処理システムの導入メリットを没却しえない。
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することにより水処理装置内のろ過膜の膜損傷を検知する方法において、ろ過膜を通過する前の原水に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を注入することを特徴とし、透過水に含まれる微粒子数あるいは濁度を感度よく知ることにより、膜損傷等の異常をいち早く、より的確に判定することを可能とする発明であり、請求項2に係る発明は、原水に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を間欠的に注入することを特徴とする。
請求項4に係る発明は、膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することにより水処理装置内のろ過膜の膜損傷を検知する方法において、原水に注入する逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水の最適注入量、微粒子の最適混入量、および凝集剤の最適混入量を演算制御することを特徴とする膜損傷検知方法の発明である。
請求項5に係る発明は、膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することによる膜損傷の検知装置を備える膜ろ過水処理装置において、原水側に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を注入する装置を有することを特徴とする発明である。
請求項6に係る発明は、膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することによる膜損傷の検知装置を有する膜ろ過水処理装置において、原水側に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を間欠的に注入する装置を備えることを特徴とする膜損傷検知可能な膜ろ過水処理装置の発明である。
請求項7に係る発明は、膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することによる膜損傷の検知装置を有する膜ろ過水処理装置において、原水に注入する逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水の最適注入量、微粒子の最適混入量、および凝集剤の最適混入量を演算制御する演算制御装置を備えることを特徴とする膜損傷検知可能な膜ろ過水処理装置の発明である。
本発明では原水としては浄水を得ることができる原水であればどのような水でも使用できるのであり、具体的には地下水、河川水、湖沼水、下水などを挙げることができる。これら原水をそのまま使用してもよいが、前処理を施しておくことが好ましい。たとえば、あらかじめ原水を放置して沈降物を除去する処理、あるいは凝集剤を加え、攪拌処理して、汚濁物質をある程度除去する処理を施しておくことが好ましい。
また、上記膜を含む膜モジュールも特に制限されないのであるが、具体的には平膜型モジュール、スパイラル型モジュール、中空糸型モジュールなどが使用可能である。
ろ過膜損傷を知る手段は一般的な方法を用いればよいのであり、例えば膜透過水の微粒子数あるいは濁度を高性能な微粒子数カウンターあるいは高感度濁度計にて計測する方法を用いればよい。
ろ過膜に損傷が生じていたときには、透過水中にはこれら多数の粒子が存在することになる可能性が高いので、一般的な膜の損傷を検知する手段である膜透過水側に設置された微粒子計や高感度の濁度計により即座に検知されることとなる。
この検知した値が一定値以上であれば、すなわち設定された値以上であれば、ろ過膜に損傷異常が生じているとみなして、直ちに原水ポンプ等の緊急停止をすることになる。なお、この設定した値は用いるろ過膜の細孔の大きさを基にして、予め原水を使用した実験値や経験などから、決めるのである。
本発明では、上記膜逆洗浄水の代わりに、膜逆洗浄水を濃縮処理して得られた膜逆洗浄濃縮水を原水側に注入してもよい。なお、膜逆洗浄濃縮水は一般的な濃縮処理方法を膜逆洗浄水に適用して得ることができる。
なお、原水への逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水の注入量については、上記本発明の所期の目的を達成できる量であればよく、とくに限定されない。また、原水への逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水の注入については、1日に1回、あるいは1日に数回と決めて、間欠的に行えばよい。
上記逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水の原水への注入装置については一般的な注入する装置を使用すればよい。
また、逆洗浄水中に混入する微粒子や凝集剤の作用に基づき形成された凝集物などによりろ過膜表面へプレコート層が形成され、膜ろ過効率が向上するうえ、凝集剤の作用に基づき形成されたろ過膜の細孔を塞がないようにするという効果もある。
〔実施の形態1〕
図1は、本発明の実施の形態1のフロー概念図である。
原水槽1に貯められた原水は、原水ポンプ2を介して、6本の膜モジュール3それぞれに送られる。ここで原水は精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜により処理され、処理水槽4に送られる。膜処理水の一部は高感度濁度計5に導入され、ある設定値以上が検出されれば、通常膜異常と判定する。
原水量が多くなると、ろ過工程において濁質成分が膜面に堆積し、膜透過流速を低下させる原因となるので、ある時間が経過すれば逆洗浄処理が必要となる。逆洗浄処理は膜透過水で行うのが一般的である。逆洗浄処理は処理水槽4から逆洗浄ポンプ6を介して膜モジュール3に送られ行われる。逆洗浄の速度は、ろ過速度の2倍〜3倍程度が一般的である。逆洗浄排水は、逆洗浄水タンク7に貯められる。この逆洗浄水もしくは上澄みを除いた濃縮水を、逆洗浄水注入ポンプ8で原水に注入する。
この図に示すように、膜損傷がおきた場合には、原水への逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水の注入に応答して、急激に処理水の濁度が上昇するので、的確な膜異常判断が可能となる。
(表1)
また、原水に注入する逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水の量については、逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水の濁度、処理水量および濁度計の感度等から総合的に判断して決めるが、膜ユニット中のわずか1本損傷した場合にも対応しなければならない。このため、逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水の注入量の設定については固定せず、自動的に制御し変更できるようにすることが望ましい。
逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水の注入による膜ろ過流速の低下を最小限度に抑えるためには、逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水に微粒子あるいは凝集剤を添加する方法もある。
原水槽1に貯められた原水は、原水ポンプ2を介して、6本の膜モジュール3それぞれに送られる。ここで原水は精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜により処理され、処理水槽4に送られる。膜処理水の一部は高感度濁度計5に導入され、ある設定値以上が検出されれば、通常膜異常と判定する。
原水量が多くなると、ろ過工程において濁質成分が膜面に堆積し、膜透過流速を低下させる原因となるので、ある時間が経過すれば逆洗浄処理が必要となる。逆洗浄処理は膜透過水で行うのが一般的である。逆洗浄処理は処理水槽4から逆洗浄ポンプ6を介して膜モジュール3に送られ行われる。逆洗浄の速度は、ろ過速度の2倍〜3倍程度が一般的である。逆洗浄排水は、逆洗浄水タンク7に貯められる。本実施の態様では、この逆洗浄水もしくは上澄みを除いた濃縮水とともに粉末活性炭注入ポンプ10により注入された粉末活性炭9とを、逆洗浄水注入ポンプ8で原水に注入する。
また、原水への逆洗浄水あるいは逆洗浄濃縮水の注入については、1日に1回なり数回なりを決めて間欠的に行い、注入に伴い処理水濁度が急上昇で応答した場合は、膜損傷が起こっている可能性が高いので、即座に原水ポンプ等の緊急停止をしなければならない。
(1)中空糸膜による精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の水処理装置内に配置する膜損傷の検知装置で、特に膜透過水の微粒子数もしくは濁度によりその膜損傷の検知装置において、原水側に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を間欠的に注入する装置を備えることを特徴とする膜損傷検知装置。
(2)上記(1)の装置において、原水側に注入する膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水に、微粒子および凝集剤から選ばれた少なくとも1つを混合する装置を備えたことを特徴とする膜損傷検知装置。
(3)上記微粒子が粉末活性炭やカオリンから選ばれた微粒子であり、上記凝集剤がポリ塩化アルミニウムや塩化第二鉄から選ばれた凝集剤であることを特徴とする上記(2)記載の膜損傷検知装置。
(4) 膜透過水の性状から水処理装置内のろ過膜の膜損傷を検知する方法において、原水に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を注入することを特徴とする膜損傷検知方法。
(5) 原水に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を間欠的に注入することを特徴とする上記(4)記載の膜損傷検知方法。
(6) 膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水に微粒子および/または凝集剤を混入することを特徴とする上記(4)記載の膜損傷検知方法。
2.原水ポンプ
3.膜モジュール
4.処理水槽
5.高感度濁度計
6.逆洗浄ポンプ
7.逆洗浄水タンク
8.逆洗浄水注入ポンプ
9.粉末活性炭槽
10.粉末活性炭注入ポンプ
Claims (7)
- 膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することにより水処理装置内のろ過膜の膜損傷を検知する方法において、原水に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を注入することを特徴とする膜損傷検知方法。
- 膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を間欠的に注入することを特徴とする請求項1記載の膜損傷検知方法。
- 膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水に、微粒子および/または凝集剤を混入することを特徴とする請求項1記載の膜損傷検知方法。
- 膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することにより水処理装置内のろ過膜の膜損傷を検知する方法において、原水に注入する逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水の最適注入量、微粒子の最適混入量、および凝集剤の最適混入量を演算制御することを特徴とする膜損傷検知方法。
- 膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することによる膜損傷の検知装置を有する膜ろ過水処理装置において、原水側に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を注入する装置を備えることを特徴とする膜損傷検知可能な膜ろ過水処理装置。
- 膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することによる膜損傷の検知装置を有する膜ろ過水処理装置において、原水側に膜逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水を間欠的に注入する装置を備えることを特徴とする膜損傷検知可能な膜ろ過水処理装置。
- 膜透過水の微粒子数もしくは濁度を測定することによる膜損傷の検知装置を有する膜ろ過水処理装置において、原水に注入する逆洗浄水あるいは膜逆洗浄濃縮水の最適注入量、微粒子の最適混入量、および凝集剤の最適混入量を演算制御する演算制御装置を備えることを特徴とする膜損傷検知可能な膜ろ過水処理装置。
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