JP4210903B2

JP4210903B2 - Membrane filtration device

Info

Publication number: JP4210903B2
Application number: JP2002343240A
Authority: JP
Inventors: 茂樹照井; 剛吉山
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd; Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: JP2004174363A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膜濾過装置に係り、特に金属膜を用いた膜濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固液分離技術の一手段として膜濾過が知られている。この膜濾過は膜を用いて被処理液から固形物などを分離する方法であり、膜の孔径以上の固形物が絶対に通過しないという長所がある。しかし、膜濾過は、膜表面に固形物が堆積してケーキ層を形成し、このケーキ層の圧密化によって濾過抵抗が上昇するという欠点がある。このため、膜を清浄な状態に長期間保持し、濾過性能を維持することが必要になる。例えば、浸漬平膜装置では、膜の下方から散気を行ってクロスフローを発生させ、膜面を清浄に保っている。回転平膜装置では、膜面に乱流を発生させてケーキ層の堆積を防止している（特許文献１参照）。
【０００３】
また、膜濾過においては、膜の汚れを除去する様々な方法も提案されている。例えば、逆流洗浄は、濾過圧力が上限値に達した時に濾過運転を停止し、処理水を原水側に逆流させることで膜表面の汚れを剥離させる（特許文献２参照）。また、エアースクラビングは、逆流洗浄の際に膜の周囲に散気し、気泡によって中空糸膜を激しく揺動させて洗浄効果を高める（特許文献３参照）。しかし、これらの方法では、長期間の濾過運転を行った膜の汚れを十分に除去できない場合が発生する。この場合、膜を薬液に数分〜数時間、浸漬して薬液洗浄することが必要となる。薬液洗浄に使用する薬液は、膜の材質や汚れの種類に応じて選択され、例えば有機物の汚れには次亜塩素酸ナトリウム溶液、無機物の汚れには塩酸やシュウ酸が用いられる。
【０００４】
ところで、膜濾過に使用される膜は、従来は有機樹脂製が多かったが、近年では金属やセラミック製が多く開発され、様々な分野で使用されている（特許文献４、特許文献５、及び特許文献６参照）。例えば、熱による殺菌が必要とされる食品などのサニタリー分野ではセラミック膜が広く応用されている。これらの膜は材質の経時劣化がほとんどなく長寿命であることから、膜の交換頻度が低減し、メンテナンス性が大幅に向上する。また、大きな特徴として、高温でも材質劣化しないこと、機械強度が高く、高圧にも耐えられるなどの化学的・機械的安定性が挙げられる。したがって、金属膜やセラミック膜を用いると、メタン発酵液などの高温液の直接濾過が可能になる。また、金属膜やセラミック膜は、高温・高圧水で洗浄することが可能である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３２３１６０号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平６−２３２４６号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平７−２４２６４号公報
【０００８】
【特許文献４】
特開平９−２５３４３１号公報
【０００９】
【特許文献５】
特開平５−２００２５９号公報
【００１０】
【特許文献６】
特開２００１−７９３６０
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属膜を用いて有機物を含む被処理液を膜濾過した場合には、有機物の汚れによって金属膜の濾過抵抗が上昇するので、次亜塩素酸ナトリウムによる薬液洗浄は不可欠である。しかし、金属膜を次亜塩素酸ナトリウムで薬液洗浄すると、塩素によって金属膜が激しく腐食される。このため、膜濾過水である処理水の側に固形物が漏出したり、金属膜の構成成分である金属（例えば鉄）が溶出して処理水質が大幅に悪化するなどの問題が発生する。したがって、従来は金属膜を次亜塩素酸ナトリウムによって薬液洗浄使用することができず、金属膜の寿命が短いという欠点があった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、次亜塩素酸ナトリウムなどの薬液洗浄をした場合でも、金属膜の腐食を防止することにより、金属膜の寿命を延長することができる膜濾過装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、金属膜によって被処理液中の固形物を膜濾過する膜濾過装置において、前記被処理液中に金属部材が浸漬され、該金属部材を陽極として、前記金属膜に防食電流が流れることを特徴としている。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、金属膜に防食電流を供給するようにしたので、金属膜は電気防食される。したがって、例えば次亜塩素酸ナトリウム溶液などの電解質溶液を用いて金属膜を薬液洗浄しても、金属膜が腐食されない。これにより、金属膜を薬液洗浄することができ、金属膜の寿命を延長することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記金属部材は、前記金属膜よりもイオン化傾向が大きく、且つ、前記金属膜に短絡されることを特徴としている。したがって、電極電位の差を起電力として防食電流が流れる。これにより、外部電源が不要になり、装置の大型化を防止することができる。なお、犠牲陽極による溶出を嫌う場合には、外部電源を用いることが好ましい。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記金属部材は、前記防食電流が流れることによってアルミニウムを溶出することを特徴としている。したがって、金属部材から溶出したアルミニウムを膜分離処理に有効利用することができる。アルミニウムを凝集剤として利用することにより、膜の細孔の閉塞を防止できる。これにより、濾過抵抗の上昇を抑えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る膜濾過装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１は、本発明に係る膜濾過装置１０の全体構成を示す図であり、図２は膜濾過装置１０の特徴部分を示す斜視図である。
【００１９】
同図に示すように、膜濾過装置１０は分離槽１２を有し、この分離槽１２の内部に不図示の供給ラインを介して被処理水が供給される。分離槽１２の内部には、二本の中空回転軸１４、１４が平行に配設されており、各中空回転軸１４は回転自在に支持されている。また、各中空回転軸１４、１４はモータ１８、１８に接続されており、このモータ１８、１８によって同方向に回転するようになっている。
【００２０】
中空回転軸１４にはそれぞれ複数の回転平膜１６、１６…が一定間隔をおいて取り付けられている。回転平膜１６は、円板状に形成されており、中空回転軸１４の軸方向に見た際に、もう一方の中空回転軸１４側の回転平膜１６に一部が重なり合うようにして配置されている。したがって、回転平膜１６を中空回転軸１４とともに回転させると、分離槽１２の内部に被処理水の旋回流が形成されるとともに、回転平膜１６、１６同士の間に乱流が形成される。なお、中空回転軸１４の本数は二本に限定されるものではなく、一本であっても、三本以上であってもよい。ただし、複数本の中空回転軸１４を用いた方が、回転平膜１６を重なり合うようにして配置できるので有利である。
【００２１】
回転平膜１６は、通水性を有する円板状のディスク（不図示）の外側に金属膜１６Ａを被覆させて構成される。金属膜１６Ａの材質としては、腐食を抑制するため、ステンレスを使用することが好ましい。回転平膜１６の内部は、中空回転軸１４の内部に連通されており、この中空回転軸１４を介して真空ポンプ２０に連通されている。したがって、真空ポンプ２０を駆動することによって回転平膜１６内を負圧にすることができる。これにより、分離槽１２内の被処理水が金属膜１６Ａを介して回転平膜１６の内部に吸引され、その際、金属膜１６Ａによって濾過された処理水が中空回転軸１４を通って真空ポンプ２０から排水される。
【００２２】
ところで、分離槽１２の内部には、陽極板（金属部材に相当）２２が設けられている。陽極板２２の材質は、金属膜１６Ａの材質よりもイオン化傾向の大きいもの（すなわち、標準電極電位の小さいもの）が使用される。例えば、ステンレス製の金属膜１６Ａを使用した場合には、陽極板２２の材質としてアルミニウムや亜鉛などが使用される。なお、陽極板２２の材質は、次亜塩素ナトリウムの添加時のような腐食環境で有効に作用するものが好ましい。しかし、通常の処理水でも容易に腐食するような材質では、装置の寿命を短くするので好ましくない。また、材質として、溶解した際に被処理水によって腐食されないもの、或いは溶解した際にイオンとして処理水側に溶出しない安定した材質を使用することが好ましい。
【００２３】
また、陽極板２２は、電流が金属膜１６Ａの面に均一に流れるように配置することが好ましい。例えば、図２に示すように、陽極板２２を二本の中空回転軸１４、１４と平行に、且つ二本の中空回転軸１４、１４に対して等しい距離に配置することが好ましい。
【００２４】
また、陽極板２２は、スイッチ２４を介して金属膜１６Ａと電気的に接続されている。このスイッチ２４をＯＮにすることによって陽極板２２と金属膜１６Ａとが短絡する。このとき、陽極板２２と金属膜１６Ａが浸漬される液が、十分な電気伝導率を有する電解質であれば、金属膜１６Ａを陰極とする電池が構成される。したがって、イオン化傾向の大きい陽極板２２が溶解し、液中では陽極板２２から金属膜１６Ａに電流が流れる。なお、スイッチ２４をＯＦＦにすれば、金属膜１６Ａと陽極板２２が電気的に遮断されるので、電流の発生が停止する。
【００２５】
なお、分離槽１２が金属製である場合には、分離槽１２と陽極板２２を絶縁し、陽極板２２と金属膜１６Ａとが短絡しないようにすることが必要である。
【００２６】
次に上記の如く構成された膜濾過装置１０の作用について説明する。
【００２７】
膜濾過装置１０では、濾過運転時、回転平膜１６を回転させることによって金属膜１６Ａの膜面に乱流を発生させ、金属膜１６Ａの閉塞を抑制している。しかし、長期間の濾過運転によって金属膜１６Ａの閉塞は徐々に閉塞するので、薬液洗浄が必要となる。
【００２８】
薬液洗浄の際、分離槽１２の内部は次亜塩素酸ナトリウム溶液で満たされる。薬液洗浄に使用する次亜塩素酸ナトリウム濃度は一般的に０．１％溶液であり、電池を構成するのに十分な電気伝導率を備えている。したがって、スイッチ２４をＯＮにして金属膜１６Ａと陽極板２２とを短絡させることにより、金属膜１６Ａと陽極板２２との間には起電力が発生し、陽極板２２が溶出して電流が流れる。このように電流が流れて陽極板２２が溶解している間は、陰極である金属膜１６Ａは安定しており、腐食しない。すなわち、陽極板２２が犠牲陽極として作用するので、金属膜１６Ａの腐食を防止することができる。これにより、次亜塩素酸ナトリウムを用いて金属膜１６Ａを薬液洗浄することができるようになるので、金属膜１６Ａの寿命を延長化することができるとともに、長期間の濾過運転が可能となる。
【００２９】
なお、金属膜１６Ａの腐食を防止するためには、ある値以上の電流（防食電流密度）を流す必要があるが、ビーカーレベルの実験においては次亜塩素酸ナトリウム０．１％溶液中に浸漬させた金属膜１６Ａに対して１ｍ²（みかけ面積）当り１２０ｍＡの電流を流したところ、腐食は２４時間認められなかった。薬液洗浄は長くても数時間なので、少なくとも１２０ｍＡ／ｍ²の電流密度を印加することで金属膜１６Ａの腐食を防止することができる。
【００３０】
一方、濾過運転時においては、被処理水が金属膜１６Ａに対して腐食性がなければ、スイッチ２４をＯＦＦにして陽極板２２と金属膜１６Ａとを電気的に遮断することが好ましい。これにより、陽極板２２の溶解が無駄に進行することを防止でき、陽極板２２の交換頻度を減少させることができる。
【００３１】
ただし、被処理水が十分な電気導電率を持ち、ｐＨ６〜９の電解質である場合には、スイッチ２４をＯＮにして金属膜１６Ａと陽極板２２とを短絡させることが好ましい。陽極板２２から溶出したアルミニウムは、ｐＨ６〜９の範囲において、不溶性のゲル状物質となり、凝集作用を持つ水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃の形で安定する。したがって、ゲル状の水酸化アルミニウムが被処理水中の固形物粒子を吸着して粗大化するので、細かい粒子の侵入による金属膜１６Ａの細孔の閉塞を防止することができる。これにより、濾過抵抗の上昇が緩和されるので、薬液洗浄の頻度が低減し、装置メンテナンス性が向上する。ポリ塩化アルミニウムなどのアルミ系凝集剤を使用している場合には、その注入量を低減させることができる。なお、この水酸化アルミニウムの凝集作用を、電気導電率が低い被処理水に対しても促進させるために、外部電源を用いて強制的に必要な電流密度を得るようにしてもよい。
【００３２】
このように本実施の形態の膜濾過装置１０によれば、陽極板２２を被処理水に浸漬するとともに金属膜１６Ａに短絡したので、金属膜１６Ａの腐食を防止することができる。これにより、金属膜１６Ａを次亜塩素酸ナトリウムで薬液洗浄することができるので、金属膜１６Ａの寿命を延長させることができるとともに、長期間の濾過時間が可能になる。
【００３３】
また、膜濾過装置１０によれば、金属膜１６Ａよりもイオン化傾向の大きい陽極板２２を用いることによって、金属膜１６Ａに防食電流を流すようにしたので、外部電源が不要である。したがって、膜濾過装置１０を大型化することなく、金属膜１６Ａを防食することができる。
【００３４】
さらに、陽極板２２としてアルミニウムを用い、陽極板２２から溶け出したアルミニウムを凝集剤として利用した場合には、金属膜１６Ａの閉塞をより効果的に防止することができる。
【００３５】
なお、上述した実施の形態において、金属膜１６Ａの膜面積７５ｍ²、処理量３０ｍ³／ｄ（Ｆｌｕｘ＝０．４ｍ³／ｍ²・ｄ）、陽極板２２（アルミニウム製）の面積４ｍ²とし、陽極板２２を金属膜１６Ａと常時短絡して電流密度１２０ｍＡ／ｍ²の電流を流す場合、陽極板２２は一日あたり７３ｇ溶解する。この値は有効陽極面積４ｍ²に対して一年間あたり厚さ２．５ｍｍに相当する。したがって、陽極板２２の厚さを１０ｍｍとすれば、４年間、陽極板２２の交換は不要である。また、アルミニウム溶解量７３ｇ／ｄは、処理原水量に対してアルミニウムとして２．４ｍｇ／Ｌの注入率となる。これは一般的に用いられるポリ塩化アルミニウム原液８％（Ａｌ₂Ｏ₃として１０％）の注入率に換算すると、約４５ｍｇ／Ｌに相当する。処理対象にもよるが、ポリ塩化アルミニウムの注入量はおよそ２０ｍｇ／Ｌ程度の場合が多い。したがって、陽極板２２の溶解によって溶解するアルミニウムの量は凝集剤として十分な量である。
【００３６】
なお、上述した実施の形態では、金属膜１６Ａよりもイオン化傾向の大きい陽極板２２を用いることにより犠牲陽極方式で電気防食を行ったが、陽極板として金属膜１６Ａと類似の材料を用い、金属膜１６Ａを外部電源に接続して電流を供給するようにしてもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態は、本発明を回転平膜装置に適用した例であるが、他の膜濾過装置、例えば図３に示す浸漬平膜装置に適用してもよい。図３に示す浸漬平膜装置は、金属膜２６Ａを数枚〜数十枚にまとめた膜エレメント２６が立設状態で平行に複数設けられている。膜エレメント２６の下方には、散気管２８が設けられ、散気が行われる。この散気により、金属膜２６Ａの膜面に剪断力が付与されるので、金属膜２６Ａの閉塞を抑制することができる。膜エレメント２６の側面側には、陽極板３０が設けられている。陽極板３０は金属膜２６Ａと直交するように立設されている。また、陽極板３０は金属膜２６Ａよりもイオン化傾向の大きな材質で形成されており、金属膜２６Ａと短絡されている。このように構成された浸漬平膜装置においても、陽極板３０が犠牲陽極となり、金属膜２６Ａの腐食が防止される。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る膜濾過装置によれば、金属膜に防食電流を供給するようにしたので、金属膜は電気防食される。したがって、金属膜を次亜塩素酸ナトリウム溶液を用いて薬液洗浄することができ、金属膜の寿命を延長することができる。
【００３９】
また、金属膜よりもイオン化傾向の大きい金属部材を被処理液に浸漬し、この金属部材を金属膜に短絡するようにしたので、電極電位の差を起電力として防食電流が流れる。したがって、外部電源が必要になり、装置の大型化を防止することができる。
【００４０】
また、電流の流れにくい液体の場合は、外部電源を用いて一定の防食電流を流すことで、腐食を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膜濾過装置の構造を示す図
【図２】図１の膜濾過装置の特徴部分を示す斜視図
【図３】浸漬平膜装置の例を示す斜視図
【符号の説明】
１０…膜濾過装置、１２…分離槽、１４…中空回転軸、１６…回転平膜、１６Ａ…金属膜、１８…モータ、２０…真空ポンプ、２２…陽極板、２４…スイッチ、２６…膜エレメント、２６Ａ…金属膜、２８…散気管、３０…陽極板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a membrane filtration device, and more particularly to a membrane filtration device using a metal membrane.
[0002]
[Prior art]
Membrane filtration is known as a means of solid-liquid separation technology. This membrane filtration is a method of separating solids and the like from a liquid to be treated using a membrane, and has an advantage that solids having a diameter larger than the pore size of the membrane never pass. However, membrane filtration has a drawback that solids accumulate on the membrane surface to form a cake layer, and the filtration resistance increases due to consolidation of the cake layer. For this reason, it is necessary to maintain the membrane in a clean state for a long period of time and maintain the filtration performance. For example, in an immersion flat membrane apparatus, air is diffused from below the membrane to generate a cross flow and keep the membrane surface clean. In the rotating flat film apparatus, turbulent flow is generated on the film surface to prevent the cake layer from being deposited (see Patent Document 1).
[0003]
In membrane filtration, various methods for removing membrane contamination have also been proposed. For example, in the backflow cleaning, the filtration operation is stopped when the filtration pressure reaches the upper limit value, and the dirt on the membrane surface is peeled off by causing the treated water to flow backward to the raw water side (see Patent Document 2). In addition, air scrubbing diffuses around the membrane during backwashing, and vigorously rocks the hollow fiber membrane with bubbles to enhance the cleaning effect (see Patent Document 3). However, in these methods, there is a case where the dirt on the membrane that has been subjected to the filtration operation for a long time cannot be sufficiently removed. In this case, it is necessary to immerse the membrane in a chemical solution for several minutes to several hours and wash the chemical solution. The chemical solution used for cleaning the chemical solution is selected according to the material of the film and the type of dirt. For example, sodium hypochlorite solution is used for organic dirt, and hydrochloric acid or oxalic acid is used for inorganic dirt.
[0004]
By the way, the membrane used for membrane filtration has been conventionally made of organic resin, but in recent years, a lot of metals and ceramics have been developed and used in various fields (Patent Document 4, Patent Document 5, and (See Patent Document 6). For example, ceramic membranes are widely applied in sanitary fields such as foods that require sterilization by heat. Since these films have almost no material deterioration with time and have a long life, the replacement frequency of the film is reduced and the maintainability is greatly improved. In addition, major characteristics include chemical and mechanical stability such as no deterioration of material even at high temperatures, high mechanical strength, and high pressure resistance. Therefore, when a metal film or a ceramic film is used, direct filtration of a high temperature liquid such as methane fermentation liquid becomes possible. Further, the metal film and the ceramic film can be washed with high temperature and high pressure water.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-323160 [0006]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-23246
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-24264
[Patent Document 4]
JP-A-9-253431 [0009]
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-200259
[Patent Document 6]
JP 2001-79360 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a liquid to be treated containing an organic substance is subjected to membrane filtration using a metal film, the filtration resistance of the metal film increases due to the contamination of the organic substance, so that chemical cleaning with sodium hypochlorite is indispensable. However, when the metal film is chemically washed with sodium hypochlorite, the metal film is severely corroded by chlorine. For this reason, problems such as solid matter leaking out to the treated water side, which is membrane filtered water, or metal (for example, iron), which is a constituent component of the metal membrane, is eluted and the quality of the treated water is greatly deteriorated. Therefore, conventionally, the metal film cannot be used for chemical cleaning with sodium hypochlorite, and there is a drawback that the life of the metal film is short.
[0012]
The present invention has been made in view of such circumstances, and even when chemical liquid cleaning such as sodium hypochlorite is performed, the life of the metal film can be extended by preventing corrosion of the metal film. It aims at providing a membrane filtration apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is a membrane filtration apparatus for membrane-filtering solids in a liquid to be treated with a metal film, wherein the metal member is immersed in the liquid to be treated , and the metal member The anticorrosive current flows through the metal film with the anode as the anode .
[0014]
According to the first aspect of the present invention, since the anticorrosion current is supplied to the metal film, the metal film is electrically anticorrosive. Therefore, even if the metal film is subjected to chemical cleaning using an electrolyte solution such as a sodium hypochlorite solution, the metal film is not corroded. Thereby, the metal film can be cleaned with a chemical solution, and the life of the metal film can be extended.
[0015]
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the metal member has a larger ionization tendency than the metal film, and is short-circuited to the metal film . Therefore, the anticorrosion current flows using the difference in electrode potential as an electromotive force. This eliminates the need for an external power supply and prevents the apparatus from becoming large. In addition, it is preferable to use an external power source when elution by the sacrificial anode is disliked.
[0016]
According to a third aspect of the invention, in the invention of the first or second aspect, the metal member elutes aluminum when the anticorrosion current flows . Therefore, aluminum eluted from the metal member can be effectively used for the membrane separation treatment. By using aluminum as a flocculant, blockage of the pores of the membrane can be prevented. Thereby, the raise of filtration resistance can be suppressed.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a membrane filtration device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a membrane filtration device 10 according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a characteristic portion of the membrane filtration device 10.
[0019]
As shown in the figure, the membrane filtration apparatus 10 has a separation tank 12, and water to be treated is supplied into the separation tank 12 through a supply line (not shown). Two hollow rotary shafts 14 and 14 are arranged in parallel inside the separation tank 12, and each hollow rotary shaft 14 is rotatably supported. The hollow rotary shafts 14 and 14 are connected to motors 18 and 18, and are rotated in the same direction by the motors 18 and 18.
[0020]
A plurality of rotating flat membranes 16, 16... Are attached to the hollow rotating shaft 14 at regular intervals. The rotating flat membrane 16 is formed in a disc shape, and is arranged so as to partially overlap the rotating flat membrane 16 on the other hollow rotating shaft 14 side when viewed in the axial direction of the hollow rotating shaft 14. Has been. Therefore, when the rotary flat membrane 16 is rotated together with the hollow rotary shaft 14, a swirl flow of the water to be treated is formed inside the separation tank 12 and a turbulent flow is formed between the rotary flat membranes 16 and 16. . The number of hollow rotating shafts 14 is not limited to two, and may be one or three or more. However, it is advantageous to use a plurality of hollow rotating shafts 14 because the rotating flat membranes 16 can be arranged so as to overlap each other.
[0021]
The rotating flat film 16 is configured by coating a metal film 16A on the outside of a disk-shaped disk (not shown) having water permeability. As the material of the metal film 16A, stainless steel is preferably used in order to suppress corrosion. The inside of the rotary flat membrane 16 is communicated with the inside of the hollow rotary shaft 14 and is communicated with the vacuum pump 20 via the hollow rotary shaft 14. Therefore, by driving the vacuum pump 20, the inside of the rotating flat film 16 can be set to a negative pressure. Thereby, the water to be treated in the separation tank 12 is sucked into the rotary flat membrane 16 through the metal membrane 16A, and the treated water filtered by the metal membrane 16A passes through the hollow rotary shaft 14 and is vacuum pumped. 20 is drained.
[0022]
Incidentally, an anode plate (corresponding to a metal member) 22 is provided inside the separation tank 12. As the material of the anode plate 22, a material having a higher ionization tendency than the material of the metal film 16A (that is, a material having a small standard electrode potential) is used. For example, when the stainless steel metal film 16 </ b> A is used, aluminum, zinc, or the like is used as the material of the anode plate 22. The material of the anode plate 22 is preferably one that works effectively in a corrosive environment such as when sodium hypochlorite is added. However, a material that easily corrodes even with normal treated water is not preferable because it shortens the life of the apparatus. Further, it is preferable to use a material that is not corroded by the water to be treated when dissolved, or a stable material that does not elute to the treated water side as ions when dissolved.
[0023]
The anode plate 22 is preferably arranged so that the current flows uniformly on the surface of the metal film 16A. For example, as shown in FIG. 2, the anode plate 22 is preferably disposed in parallel to the two hollow rotary shafts 14 and 14 and at an equal distance from the two hollow rotary shafts 14 and 14.
[0024]
The anode plate 22 is electrically connected to the metal film 16 </ b> A via the switch 24. By turning on the switch 24, the anode plate 22 and the metal film 16A are short-circuited. At this time, if the liquid in which the anode plate 22 and the metal film 16A are immersed is an electrolyte having sufficient electrical conductivity, a battery using the metal film 16A as a cathode is configured. Therefore, the anode plate 22 having a large ionization tendency is dissolved, and a current flows from the anode plate 22 to the metal film 16A in the liquid. Note that when the switch 24 is turned OFF, the metal film 16A and the anode plate 22 are electrically cut off, so that the generation of current stops.
[0025]
When the separation tank 12 is made of metal, it is necessary to insulate the separation tank 12 and the anode plate 22 from each other so that the anode plate 22 and the metal film 16A are not short-circuited.
[0026]
Next, the operation of the membrane filtration device 10 configured as described above will be described.
[0027]
In the membrane filtration device 10, during the filtration operation, the rotating flat membrane 16 is rotated to generate a turbulent flow on the film surface of the metal film 16A, thereby suppressing the clogging of the metal film 16A. However, since the clogging of the metal film 16A is gradually clogged by a long-time filtration operation, chemical cleaning is required.
[0028]
During chemical cleaning, the inside of the separation tank 12 is filled with a sodium hypochlorite solution. The sodium hypochlorite concentration used for chemical cleaning is generally a 0.1% solution, and has sufficient electrical conductivity to constitute a battery. Therefore, when the switch 24 is turned on to short-circuit the metal film 16A and the anode plate 22, an electromotive force is generated between the metal film 16A and the anode plate 22, and the anode plate 22 is eluted and a current flows. . While the current flows in this way and the anode plate 22 is melted, the metal film 16A as the cathode is stable and does not corrode. That is, since the anode plate 22 acts as a sacrificial anode, corrosion of the metal film 16A can be prevented. As a result, the metal film 16A can be chemically cleaned using sodium hypochlorite, so that the life of the metal film 16A can be extended and a long-term filtration operation can be performed.
[0029]
In order to prevent corrosion of the metal film 16A, it is necessary to pass a current (corrosion-preventing current density) of a certain value or more, but in a beaker level experiment, it is immersed in a 0.1% sodium hypochlorite solution. When a current of 120 mA per 1 m ² (apparent area) was passed through the metal film 16A, no corrosion was observed for 24 hours. Since the chemical cleaning is several hours at the longest, corrosion of the metal film 16A can be prevented by applying a current density of at least 120 mA / m ² .
[0030]
On the other hand, during the filtration operation, if the water to be treated is not corrosive to the metal film 16A, it is preferable to turn off the switch 24 to electrically cut off the anode plate 22 and the metal film 16A. Accordingly, it is possible to prevent the melting of the anode plate 22 from proceeding unnecessarily, and to reduce the replacement frequency of the anode plate 22.
[0031]
However, when the water to be treated has a sufficient electrical conductivity and is an electrolyte having a pH of 6 to 9, it is preferable to short-circuit the metal film 16A and the anode plate 22 by turning on the switch 24. Aluminum eluted from the anode plate 22 becomes an insoluble gel-like substance in the range of pH 6 to 9, and is stabilized in the form of aluminum hydroxide Al (OH) ₃ having an aggregating action. Therefore, the gelled aluminum hydroxide adsorbs and solidifies solid particles in the water to be treated, so that blockage of the pores of the metal film 16A due to intrusion of fine particles can be prevented. As a result, the increase in filtration resistance is mitigated, so that the frequency of chemical cleaning is reduced and the device maintainability is improved. When an aluminum-based flocculant such as polyaluminum chloride is used, the injection amount can be reduced. In order to promote the aggregating action of aluminum hydroxide even for water to be treated with low electrical conductivity, a necessary current density may be forcibly obtained using an external power source.
[0032]
As described above, according to the membrane filtration device 10 of the present embodiment, the anode plate 22 is immersed in the water to be treated and short-circuited to the metal film 16A, so that corrosion of the metal film 16A can be prevented. As a result, the metal film 16A can be chemically washed with sodium hypochlorite, so that the life of the metal film 16A can be extended and a long filtration time is possible.
[0033]
Moreover, according to the membrane filtration apparatus 10, since the anticorrosion current is caused to flow through the metal film 16A by using the anode plate 22 having a larger ionization tendency than the metal film 16A, an external power source is unnecessary. Therefore, the metal film 16A can be prevented from being corroded without increasing the size of the membrane filtration device 10.
[0034]
Further, when aluminum is used as the anode plate 22 and aluminum dissolved from the anode plate 22 is used as a flocculant, the clogging of the metal film 16A can be more effectively prevented.
[0035]
In the above-described embodiment, the film area of the metal film 16A is 75 m ² , the processing amount is 30 m ³ / d (Flux = 0.4 m ³ / m ² · d), and the area of the anode plate 22 (made of aluminum) is 4 m ^2. When the anode plate 22 is always short-circuited with the metal film 16A and a current density of 120 mA / m ² is passed, 73 g of the anode plate 22 is dissolved per day. This value corresponds to a thickness of 2.5 mm per year for an effective anode area of 4 m ² . Therefore, if the thickness of the anode plate 22 is 10 mm, it is not necessary to replace the anode plate 22 for 4 years. Moreover, the aluminum dissolution amount 73 g / d has an injection rate of 2.4 mg / L as aluminum with respect to the amount of raw water to be treated. This corresponds to about 45 mg / L in terms of an injection rate of 8% polyaluminum chloride stock solution (10% as Al ₂ O ₃ ) that is generally used. Although depending on the object to be treated, the injection amount of polyaluminum chloride is often about 20 mg / L. Therefore, the amount of aluminum dissolved by the dissolution of the anode plate 22 is a sufficient amount as a flocculant.
[0036]
In the above-described embodiment, the sacrificial anode method is used to perform the anticorrosion by using the anode plate 22 having a higher ionization tendency than the metal film 16A. However, a metal similar to the metal film 16A is used as the anode plate. The film 16A may be connected to an external power source to supply current.
[0037]
Moreover, although embodiment mentioned above is an example which applied this invention to the rotation flat membrane apparatus, you may apply to another membrane filtration apparatus, for example, the immersion flat membrane apparatus shown in FIG. The immersion flat membrane apparatus shown in FIG. 3 has a plurality of membrane elements 26 arranged in parallel in a standing state in which several to several tens of metal films 26A are collected. A diffuser tube 28 is provided below the membrane element 26 to perform aeration. By this aeration, a shearing force is applied to the film surface of the metal film 26A, so that the blockage of the metal film 26A can be suppressed. An anode plate 30 is provided on the side surface side of the membrane element 26. The anode plate 30 is erected so as to be orthogonal to the metal film 26A. The anode plate 30 is made of a material having a higher ionization tendency than the metal film 26A, and is short-circuited with the metal film 26A. Also in the immersion flat film device configured as described above, the anode plate 30 serves as a sacrificial anode, and corrosion of the metal film 26A is prevented.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the membrane filtration device of the present invention, since the anticorrosion current is supplied to the metal film, the metal film is electrically anticorrosive. Therefore, the metal film can be cleaned with a chemical solution using a sodium hypochlorite solution, and the life of the metal film can be extended.
[0039]
In addition, since a metal member having a higher ionization tendency than the metal film is immersed in the liquid to be treated and this metal member is short-circuited to the metal film, a corrosion protection current flows using the difference in electrode potential as an electromotive force. Therefore, an external power source is required, and the increase in size of the apparatus can be prevented.
[0040]
In the case of a liquid that does not easily flow current, corrosion can be prevented by applying a certain anticorrosion current using an external power source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a membrane filtration device according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a characteristic part of the membrane filtration device of FIG. 1. FIG. 3 is a perspective view showing an example of an immersion flat membrane device. Explanation】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Membrane filtration apparatus, 12 ... Separation tank, 14 ... Hollow rotating shaft, 16 ... Rotary flat membrane, 16A ... Metal membrane, 18 ... Motor, 20 ... Vacuum pump, 22 ... Anode plate, 24 ... Switch, 26 ... Membrane element , 26A ... metal film, 28 ... air diffuser, 30 ... anode plate

Claims

In a membrane filtration device for membrane filtration of solids in the liquid to be treated with a metal membrane,
A membrane filtration apparatus , wherein a metal member is immersed in the liquid to be treated , and an anticorrosion current flows through the metal film using the metal member as an anode .

The membrane filtration device according to claim 1, wherein the metal member has a higher ionization tendency than the metal film and is short-circuited to the metal film .

The membrane filtration device according to claim 1, wherein the metal member elutes aluminum when the anticorrosion current flows .