JP4804097B2 - Continuous operation method of water purification system - Google Patents
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Description
本発明は、水浄化システムの連続運転方法に関する。 The present invention relates to a continuous operation method of a water purification system.
膜分離技術を適用する水浄化システムは、従来の凝集−沈澱−砂濾過−塩素滅菌工程を経る方法に代わる新たな技術として注目されており、例えば、分離膜を用いた水浄化システムとしてクロスフロー濾過が広く試行されている。クロスフロー濾過とは、分離膜の一方の膜面(原水供給側分離膜面)に原水を供給し、分離膜を透過した透過水を分離膜の他方の膜面(透過水側分離膜面)から回収する際、原水供給側分離膜面に平行に原水を流して濾過を行うことにより、分離膜表面に付着した原水に含まれていた濁質物質をその膜表面からはぎ取る効果を有する濾過方法をいう。しかし、クロスフロー濾過によっても、濾過時間の経過によって原水に含まれる濁質物質が分離膜表面に積層して、分離膜の目詰まりを生ずる。 Water purification systems applying membrane separation technology are attracting attention as a new technology that replaces the conventional method of coagulation-precipitation-sand filtration-chlorine sterilization process. For example, cross-flow as a water purification system using separation membranes Filtration has been widely attempted. Cross-flow filtration means that the raw water is supplied to one membrane surface of the separation membrane (raw water supply side separation membrane surface) and the permeated water that has permeated through the separation membrane is used as the other membrane surface of the separation membrane (permeated water side separation membrane surface). The filtration method has the effect of stripping off turbid substances contained in the raw water adhering to the separation membrane surface by flowing raw water parallel to the separation membrane surface of the raw water supply side when collecting from the membrane. Say. However, even with cross-flow filtration, turbid substances contained in the raw water are laminated on the surface of the separation membrane as the filtration time elapses, resulting in clogging of the separation membrane.
この目詰まりは水浄化システムの運転中断の原因となるため、この目詰まりを解消あるいは予防するために、一般に逆圧洗浄(以下、「逆洗」と称す。)が行われており、分離膜の長期使用を可能とするため、原水濁度、透過水量、透過水圧等の各種変化量等に基づいて逆洗頻度、逆洗時間等を変化させる方法等が提案されている。 Since this clogging causes interruption of the operation of the water purification system, in order to eliminate or prevent this clogging, back pressure washing (hereinafter referred to as “back washing”) is generally performed, and the separation membrane is used. In order to enable long-term use, methods for changing the backwash frequency, backwash time, and the like based on various changes such as raw water turbidity, permeate water amount, permeate water pressure, and the like have been proposed.
例えばクロスフロー濾過における逆洗としては、原水濁度に依存した定期的な逆洗が水道協会雑誌(Vol.61,No.11,19−26,1992)に記載され、特開平4−247226号公報には、水質と濾過量の変動により濾過量低下傾向時に膜の逆洗条件を変更させる方法が開示され、特開平5−317660号公報には、原水濁度の変動に応じて逆洗の頻度を調節し、分離膜を閉鎖させる危険を排除し、かつ用水の回収率を高めることができる方法が開示されている。 For example, as backwashing in crossflow filtration, periodic backwashing depending on the raw water turbidity is described in the Journal of Water Supply Association (Vol. 61, No. 11, 19-26, 1992), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-247226. The gazette discloses a method of changing the backwashing conditions of the membrane when the filtration rate tends to decrease due to fluctuations in water quality and filtration rate. JP-A-5-317660 discloses backwashing according to fluctuations in raw water turbidity. A method is disclosed that can adjust the frequency, eliminate the risk of closing the separation membrane, and increase the water recovery rate.
これらの方法は、原水側分離膜面に濁質物質が付着した場合には、その目詰まりによって原水供給側の原水圧が上昇するため、その上昇した圧力の数倍の圧力を逆洗圧として用い、濁質物質の剥離を実施しようとするものである。従って、分離膜には常に高圧が負荷されることとなり、分離膜の耐用年数が短縮される恐れがある。しかも、高圧負荷は分離膜のみならず、使用されるポンプにも及ぶ。 In these methods, when turbid substances adhere to the raw water side separation membrane surface, the raw water pressure on the raw water supply side rises due to clogging. Used to remove turbid substances. Accordingly, a high pressure is always applied to the separation membrane, which may shorten the useful life of the separation membrane. Moreover, the high pressure load extends not only to the separation membrane but also to the pump used.
このため、逆洗効率の向上、ならびに高価な分離膜モジュールの使用条件を緩和し、かつ、各種水浄化システムに容易に対応できる逆洗方法の開発が求められている。特許文献1には、逆洗の直前又は直後に濾過過程の休止過程を設けること、殺菌剤を含む逆洗水を用いることが開示され、特許文献2には、逆洗処理工程、次亜塩素酸塩注入浸漬工程、硫酸注入浸漬工程を有し、浸漬洗浄時間が10〜60分である濾過膜の洗浄方法が開示されている。
特許文献1の発明は、逆洗直後の休止工程が1〜10時間であることが記載されているが、休止工程の回数については、実施例2において30時間に1回であることが記載されているのみである。 The invention of Patent Document 1 describes that the pause process immediately after backwashing is 1 to 10 hours, but the number of pause processes is described to be once every 30 hours in Example 2. Only.
特許文献2の発明は、次亜塩素酸塩濃度が100〜500mg/Lと高く、pH2〜4となるように硫酸を使用する方法であるため、高濃度の次亜塩素酸塩及び硫酸を含む廃水処理の問題がある。 Since the invention of Patent Document 2 is a method of using sulfuric acid so that the hypochlorite concentration is as high as 100 to 500 mg / L and the pH is 2 to 4, it contains a high concentration of hypochlorite and sulfuric acid. There is a problem of wastewater treatment.
本発明は、逆洗過程において、薬液に濾過膜を浸漬する浸漬洗浄を導入するとき、浸漬洗浄における処理条件を狭い範囲で特定することにより、濾過膜の損傷を抑制でき、濾過能力を飛躍的に回復できる水浄化システムの連続運転方法を提供することを課題とする。 In the backwash process, when introducing immersion cleaning in which a filtration membrane is immersed in a chemical solution, the treatment conditions in the immersion cleaning can be specified in a narrow range, so that the filtration membrane can be prevented from being damaged, and the filtration capability can be dramatically improved. It is an object of the present invention to provide a continuous operation method of a water purification system that can be recovered to a high level.
本発明は、課題の解決手段として、
中空糸型の濾過膜モジュールを用いて原水を濾過する濾過過程と、濾過膜モジュールを逆圧洗浄する逆洗過程を有し、前記逆洗過程において、濾過膜を薬液に浸漬する浸漬洗浄を行う水浄化システムの連続運転方法であって、
式(1)及び式(2)から求められる浸漬サイクル係数k1及びk2が、0.7<k1<4.0及び1.5<k2<5.0になるように運転する水浄化システムの運転方法を提供する。
As a means for solving the problems, the present invention
It has a filtration process of filtering raw water using a hollow fiber type filtration membrane module and a backwashing process of backwashing the filtration membrane module, and in the backwashing process, immersion washing is performed by immersing the filtration membrane in a chemical solution. A continuous operation method of a water purification system,
Provided is an operation method of a water purification system that operates so that immersion cycle coefficients k 1 and k 2 obtained from Equation (1) and Equation (2) are 0.7 <k 1 <4.0 and 1.5 <k 2 <5.0. .
N=k1t(k1=N/t) (1)
N=k2/t(k2=Nt) (2)
〔式中、Nは浸漬サイクル(回/日)、tは浸漬時間(hr)、k1、k2は浸漬サイクル係数を示す。〕
N = k 1 t (k 1 = N / t) (1)
N = k 2 / t (k 2 = Nt) (2)
[Wherein, N is an immersion cycle (times / day), t is an immersion time (hr), and k 1 and k 2 are immersion cycle coefficients. ]
本発明の運転方法によれば、逆洗による洗浄効果が高いため、濾過膜モジュールの高い透水性能を長期にわたり維持することができる。 According to the operation method of the present invention, since the cleaning effect by backwashing is high, the high water permeability of the filtration membrane module can be maintained over a long period of time.
図1及び図2により、本発明の水浄化システムの運転方法を説明する。図1は、水浄化システムのフロー図、図2は、浸漬サイクル係数k1及びk2の説明図である。 1 and 2, the operation method of the water purification system of the present invention will be described. FIG. 1 is a flow diagram of the water purification system, and FIG. 2 is an explanatory diagram of immersion cycle coefficients k 1 and k 2 .
濾過運転時には、弁10を開放し、透過水自動弁13を開、洗浄水排出自動弁14、逆洗自動弁19は閉の状態で、原水を原水供給ポンプ11により中空糸型の濾過膜モジュール12に供給して濾過を行い、生成した透過水を透過水タンク17に貯留する。なお、濾過膜モジュール12を透過しない原水は、循環経路16、原水供給ポンプ11を経て、再び濾過膜モジュール12に送られる。
During the filtration operation, the
原水は、例えば、地下水、雨水、河川水および湖沼水等の天然水を用いることができる。中空糸型の濾過膜モジュール12の濾過膜の膜材質としては、親水性高分子材料である酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル重合体、ポリビニルアルコール等を用いることができ、特に本発明の逆洗効果が顕著に現れるため酢酸セルロースが好ましい。
As the raw water, for example, natural water such as ground water, rain water, river water and lake water can be used. As a membrane material of the filtration membrane of the hollow fiber
濾過処理を継続して行くと、濾過膜が目詰まりして濾過能力が低下して行くため、逆洗過程を設けるが、本発明では、逆洗過程において濾過膜を薬液に浸漬する薬液浸漬洗浄を行う。このような逆洗過程は、濾過膜の逆洗(前段逆洗)、薬液浸漬洗浄及び逆洗(後段逆洗)を1サイクルとして、1サイクル又は2サイクル以上の処理をすることが好ましい。 If the filtration process is continued, the filtration membrane is clogged and the filtration capacity decreases, so a backwash process is provided.In the present invention, the chemical solution immersion cleaning is performed in which the filtration membrane is immersed in the chemical solution in the backwash process. I do. In such a backwashing process, it is preferable to carry out treatment for one cycle or two cycles or more, with backwashing of the filter membrane (previous backwashing), chemical solution immersion cleaning and backwashing (backstage backwashing) as one cycle.
前段逆洗では、原水供給ポンプ11を停止し、逆洗自動弁19、薬剤自動弁25を開とし、逆洗水供給ポンプ18及び薬剤供給ポンプ22を作動させ、薬剤タンク21内の殺菌剤(次亜塩素酸ナトリウム等)を透過水タンク17の透過水に添加した逆洗水(必要に応じて水道水を併用してもよい)により、好ましくは流束3〜16m/日、より好ましくは流束6〜12m/日で、好ましくは60〜180秒間、より好ましくは60〜120秒間逆洗する。
In the pre-stage backwash, the raw
その後の薬液浸漬洗浄では、原水供給ポンプ11は停止したまま、逆洗水供給ポンプ18及び薬剤供給ポンプ22を停止し、逆洗自動弁19、薬剤自動弁25を閉とし、透過水生成及び逆洗を共に停止する。
In the subsequent chemical liquid immersion cleaning, the backwash
次に、後段逆洗では、逆洗自動弁19を開とし、逆洗水供給ポンプ18により逆洗操作を行う。逆洗条件は、好ましくは流束3〜16m/日、より好ましくは流束6〜12m/日で、好ましくは60〜180秒間、より好ましくは60〜120秒間である。なお、後段逆洗においても、薬剤自動弁25を開とし薬剤供給ポンプ22により殺菌剤を逆洗水に含めてもよい。
Next, in the subsequent backwashing, the backwashing
薬液浸漬洗浄は、式(1)及び式(2)から求められる浸漬サイクル係数k1が0.7<k1<4.0、浸漬サイクル係数k2が1.5<k2<5.0の範囲内になるように行う。 The chemical liquid immersion cleaning is performed so that the immersion cycle coefficient k 1 obtained from the formulas (1) and (2) is in the range of 0.7 <k 1 <4.0 and the immersion cycle coefficient k 2 is in the range of 1.5 <k 2 <5.0. .
N=k1t(k1=N/t) (1)
N=k2/t(k2=Nt) (2)
〔式中、Nは浸漬サイクル(回/日)、tは浸漬時間(hr)、k1、k2は浸漬サイクル係数を示す〕。
N = k 1 t (k 1 = N / t) (1)
N = k 2 / t (k 2 = Nt) (2)
[Wherein, N is an immersion cycle (times / day), t is an immersion time (hr), and k 1 and k 2 are immersion cycle coefficients].
式(1)から求められる浸漬サイクル係数k1は、図2中の2本の直線により示され、式(2)から求められる浸漬サイクル係数k2は、図2中の2本の曲線により示されるものである。よって、2本の直線と2本の曲線で囲まれた範囲が浸漬サイクル係数k1及びk2で示される範囲となる。 The immersion cycle coefficient k 1 obtained from the equation (1) is indicated by two straight lines in FIG. 2, and the immersion cycle coefficient k 2 obtained from the equation (2) is indicated by two curves in FIG. It is what Therefore, the range surrounded by the two straight lines and the two curves is the range indicated by the immersion cycle coefficients k 1 and k 2 .
浸漬サイクル係数k1は、好ましくは0.8<k1<3.5、より好ましくは1<k1<2.5であり、浸漬サイクル係数k2は、好ましくは1.5<k2<4.5、より好ましくは1.5<k2<4である。 The immersion cycle coefficient k 1 is preferably 0.8 <k 1 <3.5, more preferably 1 <k 1 <2.5, and the immersion cycle coefficient k 2 is preferably 1.5 <k 2 < 4.5, more preferably 1.5 <k 2 <4.
このように、浸漬サイクル係数k1及びk2が所定範囲になるように薬液浸漬洗浄をすることにより、逆洗時の圧力を緩和し、逆洗時間を短縮できるので、濾過膜に対する負荷が軽減され、膜寿命を延長することができる。 Thus, by dipping cycle coefficients k 1 and k 2 is a chemical immersion cleaning to a predetermined range, and relieve pressure during backwashing, it is possible to shorten the backwashing time, load on the filtration membrane reduces The film life can be extended.
浸漬過程における薬液の注入量は、濾過膜モジュール12の透過液出口における透過水中の薬剤濃度が3〜100mg/L、好ましくは5〜60mg/Lになるように制御することが好ましい。浸漬サイクル係数k1及びk2が所定範囲になるように薬液浸漬洗浄することにより、特許文献2の発明と比べると薬剤濃度を低くすることができるほか、硫酸等の強酸を使用する必要もない。
The injection amount of the chemical solution in the immersion process is preferably controlled so that the drug concentration in the permeated water at the permeate outlet of the
実施例1
図1に示す中空糸膜モジュールを含む水浄化システムを用いて、河川水のクロスフロー濾過による濾過運転を実施した。中空糸膜モジュールとして酢酸セルロース膜(有効膜面積100m2、膜内径0.8mm、外径1.3mm、分画分子量15万)を用い、図1に示す膜濾過装置により揖保川河川水の内圧式濾過運転を行った。
Example 1
Using a water purification system including the hollow fiber membrane module shown in FIG. 1, a filtration operation by cross-flow filtration of river water was performed. A cellulose acetate membrane (effective membrane area: 100 m 2 , membrane inner diameter: 0.8 mm, outer diameter: 1.3 mm, fractional molecular weight: 150,000) is used as the hollow fiber membrane module. A filtration operation was performed.
まず、原水を原水供給ポンプ11で濾過膜モジュール12にモジュールの上下両端から送液し、全量濾過を行った。濾過運転は定流量濾過であり、流量は15m3/hr、濾過時間は58分であった。濾過過程の終了後、逆洗過程に移行した。
First, the raw water was fed to the
逆洗過程は、前段逆洗、薬液浸漬洗浄、後段逆洗を1サイクルとして、1日に2サイクル設けた(t=1、N=2)。なお、前段逆洗時には有効塩素濃度10mg/Lの次亜塩素酸ナトリウムを含む逆洗水を用いた。 In the backwashing process, two cycles were provided per day (t = 1, N = 2), with the first backwashing, the chemical solution immersion washing, and the second backwashing as one cycle. Note that backwash water containing sodium hypochlorite having an effective chlorine concentration of 10 mg / L was used at the time of backwashing in the previous stage.
前段逆洗では、洗浄水排出自動弁14、逆洗自動弁19を開として逆洗水供給ポンプ18を作動させ、透過水タンク17から透過水を逆洗水として濾過膜モジュール12に1分間、45m3/hrの流量で供給した。この際、逆洗水には次亜塩素酸ナトリウムを有効塩素濃度が5mg/Lになるように注入したものを用いた。その後、薬液浸漬洗浄は表1に示す条件にて行い、後段逆洗は前段逆洗と同条件で行った。
In the pre-back washing, the washing water discharge
上記の一連の操作は、自動弁を用いて周期的に行い、膜間差圧の経日変化を測定した結果、100日間、膜間差圧は上昇することなく安定な運転が継続した。 The series of operations described above were performed periodically using an automatic valve, and as a result of measuring the change over time in the transmembrane pressure difference, stable operation continued for 100 days without increasing the transmembrane pressure difference.
実施例2
実施例1と同じ中空糸膜モジュールを用い、表1に示す条件にて薬液浸漬洗浄を行った以外は、実施例1と同様の操作条件で洗浄を行った。この運転条件においても、100日間、安定運転を継続することができた。
Example 2
Cleaning was performed under the same operating conditions as in Example 1 except that the same hollow fiber membrane module as in Example 1 was used and chemical solution immersion cleaning was performed under the conditions shown in Table 1. Even under these operating conditions, stable operation could be continued for 100 days.
実施例3
実施例1と同じ中空糸膜モジュールを用い、表1に示す条件にて薬液浸漬洗浄を行った以外は、実施例1と同様の操作条件で洗浄を行った。この運転条件においても、100日間、安定運転を継続することができた。
Example 3
Cleaning was performed under the same operating conditions as in Example 1 except that the same hollow fiber membrane module as in Example 1 was used and chemical solution immersion cleaning was performed under the conditions shown in Table 1. Even under these operating conditions, stable operation could be continued for 100 days.
比較例1
実施例1と同じ中空糸膜モジュールを用い、表1に示す条件にて薬液浸漬洗浄を行った以外は、実施例1と同様の操作条件で洗浄を行った。この運転条件においては、40日経過後、膜間差圧が上昇した。
Comparative Example 1
Cleaning was performed under the same operating conditions as in Example 1 except that the same hollow fiber membrane module as in Example 1 was used and chemical solution immersion cleaning was performed under the conditions shown in Table 1. Under these operating conditions, the transmembrane pressure increased after 40 days.
比較例2
実施例1と同じ中空糸膜モジュールを用い、表1に示す条件にて薬液浸漬洗浄を行った以外は、実施例1と同様の操作条件で洗浄を行った。この運転条件においては、48日経過後、膜間差圧が上昇した。
Comparative Example 2
Cleaning was performed under the same operating conditions as in Example 1 except that the same hollow fiber membrane module as in Example 1 was used and chemical solution immersion cleaning was performed under the conditions shown in Table 1. Under these operating conditions, the transmembrane pressure difference increased after 48 days.
比較例3
実施例1と同じ中空糸膜モジュールを用い、表1に示す条件にて薬液浸漬洗浄を行った以外は、実施例1と同様の操作条件で洗浄を行った。この運転条件においては、40日経過後、膜間差圧が上昇した。
Comparative Example 3
Cleaning was performed under the same operating conditions as in Example 1 except that the same hollow fiber membrane module as in Example 1 was used and chemical solution immersion cleaning was performed under the conditions shown in Table 1. Under these operating conditions, the transmembrane pressure increased after 40 days.
比較例4
実施例1と同じ中空糸膜モジュールを用い、表1に示す条件にて薬液浸漬洗浄を行った以外は、実施例1と同様の操作条件で洗浄を行った。この運転条件においては、40日経過後、膜間差圧が上昇した。
Comparative Example 4
Cleaning was performed under the same operating conditions as in Example 1 except that the same hollow fiber membrane module as in Example 1 was used and chemical solution immersion cleaning was performed under the conditions shown in Table 1. Under these operating conditions, the transmembrane pressure increased after 40 days.
10、23 逆止弁
11、18 ポンプ
12 中空糸膜モジュール
13 透過水自動弁
14 濃縮水排出自動弁
17 透過水タンク
19 逆洗自動弁
21 薬剤タンク
22 薬注ポンプ
24 薬剤注入経路
25 薬注自動弁
DESCRIPTION OF
Claims (4)
濾過膜モジュールの膜材質が酢酸セルロースであり、
式(1)及び式(2)から求められる浸漬サイクル係数k1及びk2が、0.7<k1<4.0及び1.5<k2<5.0になるように運転する水浄化システムの運転方法。
N=k1t(k1=N/t) (1)
N=k2/t(k2=Nt) (2)
〔式中、Nは浸漬サイクル(回/日)、tは1回の浸漬時間(hr)、k1、k2は浸漬サイクル係数を示す。〕 It has a filtration process of filtering raw water using a hollow fiber type filtration membrane module and a backwashing process of backwashing the filtration membrane module. In the backwashing process, the filtration membrane is sodium hypochlorite as a chemical solution. Water of natural water that is immersed in an aqueous solution (however, the injection amount of the chemical solution in the immersion process is controlled so that the concentration of the drug in the permeated water at the permeate outlet of the filtration membrane module is 3 to 60 mg / L). A continuous operation method of a purification system,
The membrane material of the filtration membrane module is cellulose acetate,
An operation method of the water purification system that operates so that the immersion cycle coefficients k 1 and k 2 obtained from the expressions (1) and (2) are 0.7 <k 1 <4.0 and 1.5 <k 2 <5.0.
N = k 1 t (k 1 = N / t) (1)
N = k 2 / t (k 2 = Nt) (2)
[Wherein, N represents an immersion cycle (times / day), t represents one immersion time (hr), and k 1 and k 2 represent immersion cycle coefficients. ]
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