JP4868254B2 - エア抜き装置およびエア抜き方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に汚水処理槽に浸漬した膜ユニットのエア抜き装置およびエア抜き方法に関する。

図５は従来の膜分離式汚水処理装置の構成概略を示す図である。図５（１）に示すように、汚水処理装置１００は、汚水処理槽１０２を備えている。汚水処理槽１０２の槽内には、膜ユニット１０４と散気手段１０６を取り付けている。膜ユニット１０４は槽内に浸漬させて、膜ユニット１０４の下方には散気手段１０６を設置している。そして散気手段１０６から気泡を発生させて、膜ユニット１０４の膜表面に付着する汚泥を洗浄している。膜ユニット１０４は、分離膜の二次側に処理水配管１０８を接続させている。処理水配管１０８には吸引ポンプ１１０を取り付けている。吸引ポンプ１１０を稼働させると、膜ユニット１０４の分離膜の二次側が負圧となり、被処理水の膜分離が行われる。分離膜を透過した透過水は、処理水配管１０８から外部の処理水槽１１２へ排出される。

従来の膜分離式汚水処理装置１００では、（１）に示すような処理水配管１０８に吸引ポンプ１１０を取り付ける方式（例えば、特許文献１に示す。）、もしくは膜ユニットが浸漬配置された汚水処理槽の水位と処理水槽との水位差を駆動力として利用し、膜ユニットの二次側から処理水配管を経由して処理水を排出するろ過方式が採用されている。

このような膜分離式汚水処理装置の膜ユニットの点検・交換を行なう場合には膜ユニット１０４と処理水配管１０８の接合部を取り外す必要があり、処理水配管１０８や膜ユニット１０４の内部にエアが混入することがある。処理装置の稼働初期においても同様である。処理水配管１０８にエアが混入した状態で吸引ポンプによる吸引を行うと、エアの吸い込みによりポンプの負荷が変化して、吸引作業が不安定となり、膜ユニットに負荷がかかる。このため配管内に残存するエアを除去する必要がある。そこで予め配管に注水する作業に加えて、吸引ポンプもしくは図５（２）に示すような真空ポンプ１１４を新たに取り付けて強制的なエア排除を行っている。

また、膜分離処理の負圧ろ過運転を行なう際にも処理水中に溶存している酸素が溶け出すことにより、処理水配管中でエアロックを起こさないように自給式ろ過ポンプや真空ポンプを利用した排除対策が採用されている。
特開２００７−７１２号公報

しかしながら、膜ユニット１０４は汚水処理槽１０２の汚水中へ浸漬設置されているが、汚水処理槽１０２の水面が大気開放されると共に、膜ユニット１０４は通水性を有するため、膜ユニット１０４の処理水配管１０８（２次側）内のエアを抜くために水を注水する方法では、分離膜を介して汚水処理槽内へ水が流れ出てしまうため、汚水処理槽１０２の水面よりも高い位置に敷設された処理水配管１０８をエア抜きすることは困難であった。

一方、処理水配管１０８の吸引ポンプ１１０により強制的に配管中のエアを排除する方法では、ポンプ内にエアが導入された直後と、再び水が導入された直後にポンプの回転数が大きく変動し、処理水配管１０８内の圧力を大きく変動させるため、分離膜に急激な圧力変動をもたらし、膜を破損又は劣化させるという問題がある。またこの問題は、真空ポンプ１１４を利用した場合も同様である。

そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解決するため、膜分離式汚水処理装置の膜ユニットに接続する処理水配管中に混入するエアを効率的にエア抜きすることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のエア抜き装置は、汚水処理槽に浸漬した膜ユニットの処理水配管の途中で前記処理水配管よりも上方に分岐させた分岐管と、前記分岐管に接続し、前記処理水配管へ供給する水を貯水するタンクと、前記タンクのエア抜き管に取り付け、前記タンクのエア抜きを制御するエア抜き弁と、前記タンクの給水管に取り付け、前記タンクへの給水量を制御する給水弁と、前記分岐管の途中に取り付け、前記タンクの前記水を前記処理水配管へ供給制御する供給弁と、を備えたことを特徴としている。

この場合において、前記分岐管は、前記汚水処理槽の上方に形成した前記処理水配管の折り曲げ部から上方へ分岐させているとよい。
また前記供給弁と、前記給水弁と、前記エア抜き弁に接続する制御手段と、前記タンクの水位を測定する水位計を設け、前記制御手段は、前記水位計の測定値に基づいて、前記供給弁を閉止して、前記エア抜き弁および前記給水弁を開放して前記タンクに給水して前記タンクを予め設定した貯水量に維持するとよい。

本発明のエア抜き方法は、汚水処理槽に浸漬した膜ユニットの処理水配管の途中で前記処理水配管よりも上方に分岐させた分岐管に供給弁を介して取り付けたタンクのエア抜き弁および給水弁を開放し、前記供給弁を閉止して前記タンクに貯水し、前記タンクの前記エア抜き弁および前記給水弁を閉止して前記供給弁を開放して前記タンクから前記処理水配管へ水を供給し、前記処理水配管中のエアと前記タンク中の前記水を置換して前記処理水配管をエア抜きすることを特徴としている。
この場合において前記タンクは、前記タンクの水位計の測定値に基づいて前記給水弁を開放して給水し、予め定めた貯水量に維持するとよい。

上記構成による本発明のエア抜き装置およびエア抜き方法によれば、膜ユニットの処理水配管よりも上方に分岐した分岐管にタンクを設けて、タンクから処理水配管へ水を供給してエア抜きする際、タンク内に外気が導入されることなく、処理水配管のエアを置換することができる。

このとき処理水配管中に残存しているエアはエアと水の置換により、処理水配管よりも上方に設置されたタンク内へ導入されるため、処理水配管およびタンク内は減圧され負圧に保持されている。これは、分離膜の一次側から二次側へ汚水を吸引ろ過している状態と同様であり、このときエア抜き装置から供給した水が分離膜を介して汚水処理槽内へ流れ出ることがない。

そのため、必要最低量の水を利用し無動力で膜分離式汚水処理装置の膜ユニットの処理水配管(二次側)を効率的に満水にすることができる。
また、膜分離処理中においても、外気がタンク内に導入されることなくタンク内の水を処理水配管中へ供給可能としているため、膜分離処理中であっても処理水配管中に蓄積したエアと水を無動力で効率的に置換することができる。

本発明のエア抜き装置によれば、従来のように配管のエア抜きを行うため真空ポンプなどの動力機器を配備する必要がない。また、吸引ポンプや真空ポンプによるエア抜きにより分離膜に急激な負荷を与えることもなく、設備コストと膜分離への負担を低減することができる。

本発明のエア抜き装置およびその方法の実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図１は本発明のエア抜き装置の説明図である。図２は本発明のエア抜き装置の部分拡大図である。まずエア抜き装置１０の設置対象となる膜分離式汚水処理装置は、汚水処理槽１２に膜ユニット１４と散気手段１５を備えている。汚水処理槽１２で膜分離した処理水は処理水槽１７に供給される。図１に示すようにエア抜き装置１０は、汚水処理槽１２に浸漬した膜ユニット１４の処理水配管１６上に取り付けている。図２に示すようにエア抜き装置１０は、前記処理水配管１６から分岐した分岐管２０と、タンク３０と、エア抜き弁４０と、給水弁５０と、供給弁６０と、水位計７０と、制御手段８０を主な構成要件としている。

分岐管２０は、汚水処理槽１２に浸漬した膜ユニット１４の処理水配管１６に接続する配管である。処理水配管１６と分岐管２０の接続位置は、図示のように処理水配管１６上で最も高い位置となる折り曲げ部１６ａに形成している。また分岐管２０は、一端２０ａを折り曲げ部１６ａに接続し、他端２０ｂを処理水配管１６の接続位置から上方へ向けて分岐させている。

前記分岐管の他端２０ｂは、タンク３０の下面に接続している。タンク３０は処理水配管１６に供給する水を貯水する役割を果たしている。タンク３０の貯水容量は、処理水配管１６の配管容積を考慮して、任意に設定することができる。タンク３０にはエア抜き管３２と給水管３４が接続している。エア抜き管３２は、タンク３０の上部に接続している。給水管３４はタンク３０の側面あるいは上面に接続している。

エア抜き弁４０は、前記エア抜き管３２の配管途中に取り付けて、配管を開閉することができる。エア抜き弁４０は後述する制御手段８０により、タンクのエア抜きを制御している。エア抜き管４０は、弁を開放することにより、タンク３０内のエアを外部へ排気することができる。また弁を閉止することにより、外気がタンク内に導入されることがない。

給水弁５０は、前記給水管３４の配管途中に取り付けて、配管を開閉することができる。給水弁５０は後述する制御手段８０により、タンク３０への給水量を制御している。給水弁５０は、弁を開放することにより、タンク３０内に水道水、地下水、工業用水、膜処理水などの清水を供給して貯水することができる。

供給弁６０は、前記分岐管２０の配管途中に取り付けて、配管を開閉することができる。供給弁６０は後述する制御手段８０により、タンク３０の水を処理水配管１６へ供給制御している。供給弁６０は、弁を開放することにより、タンク３０内の水を分岐管２０を介して処理水配管１６に供給することができる。このとき、処理水配管１６内のエアが分岐管２０を介してタンク３０内に導入される。

水位計７０は、前記タンク３０の貯水量を測定することができる。水位計７０は後述する制御手段８０に測定値を送っている。
制御手段８０は、エア抜き弁４０と給水弁５０と供給弁６０と水位計７０と電気的に接続している。ここでタンク３０は、予め任意の貯水量を定めている。制御手段８０は、水位計７０の測定値に基づいて、給水弁５０を開放して給水して、タンク３０を予め設定した貯水量に制御することができる。

次に上記構成によるエア抜き装置のエア抜き方法について以下説明する。図３は本発明のエア抜き方法の説明図である。
膜ユニット１４の稼働初期、メンテナンス等により、膜ユニット１４の処理水配管１６中にはエアが混入する。処理水配管１６のエア抜きを行う前、エア抜き装置１０のタンク３０は、予め設定した貯水量を維持するようにしている。まずエア抜き装置１０のエア抜き弁４０、給水弁５０、供給弁６０をいずれも閉止した状態で、タンク３０の水位を水位計７０で測定する。水位計７０の測定値が制御手段８０に送られる。タンク３０の貯水量が予め設定した貯水量に満たない場合には、制御手段８０によりエア抜き弁４０と給水弁５０を開放する。給水管３４から水がタンク３０内に供給されると、エア抜き管３２からタンク３０内のエアが外部に排気される。制御手段８０では、水位計７０で水位をモニタリングしながら、予め設定した貯水量に達すると、エア抜き弁４０および給水弁５０を閉止する。このときタンク３０はタンク外部から内部にエアが導入されることがない。

次に処理水配管１６のエア抜きを行うには、まずエア抜き弁４０と給水弁５０を閉止した状態で、分岐管２０の供給弁６０を開放する。タンク３０に貯水された水が分岐管２０内に流れ込む。分岐管２０に供給された水は処理水配管１６へと流れ込む。ついで水は処理水配管１６の下方に接続する膜ユニット１４の分離膜まで重力により流れ込む。分岐管２０は処理水配管１６の最も高い位置に接続している。このため、処理水配管１６への水の供給と同時に、処理水配管１６中に残存するエアが水と置換されて、処理水配管１６の最も高い位置に接続した分岐管１２を介してタンク３０内に貯留する。

ここで処理水配管のエアを水と置換している間は、タンク３０のエア抜き弁４０及び給水弁５０を閉止した状態であるため、処理水配管１６内は外部の影響を受けることがない。このため処理水配管中に残存しているエアと水の置換により、処理水配管１６およびタンク３０内は負圧に保持される。エア抜き装置から供給した水は分離膜を介して汚水処理槽１２内へ流れ出すことがない。従って、必要最低量の水を利用し無動力で膜分離式汚水処理装置の膜ユニットの処理水配管(二次側)のエア抜きを行なうことができる。このような処理水配管１６への水の供給は、配管内に残存するエアが十分に抜けきれる（満水）まで行う。

また膜ユニット１４の膜分離処理中においても、処理水配管１６にエアが混入することがある。このエアが粗大気泡となって吸引ポンプに供給されると前述のような負荷変動の問題が生じる。よって、本発明のエア抜き装置１０は、膜分離処理中においても作動させることができる。膜分離処理中のエア抜きの前段階として、前述同様にタンク３０の貯水量を設定量に維持する。

膜分離処理中は、供給弁６０を開放している。膜分離処理によって処理水配管１６に生じたエアは配管中で最も高い位置に接続した分岐管２０からタンク３０へと導入されて貯留する。このときエアの導入とともに置換された水がタンク３０から処理水配管１６に供給される。制御手段８０は、タンク３０に取り付けた水位計７０の測定値をモニタリングしている。制御手段８０は、タンク３０の貯水量が予め定めた貯水量よりも低下した場合、供給弁６０を閉止した後、エア抜き弁４０と給水弁５０を開放してタンク３０に給水することでエア抜きを行う。制御手段８０は、水位計７０の測定値をモニタリングしながら、タンク３０の貯水量が予め定めた貯水量となるまで給水を行う。

図４は本発明のエア抜き装置の変形例の説明図である。図示のように膜分離式汚水処理装置は、膜ユニット１４の処理水配管１６に吸引ポンプを取り付けていないサイフォン型ろ過方式である。変形例のエア抜き装置は、図１のエア抜き装置１０と同様に処理水配管１６上の最も高い位置となる折り曲げ部に取り付けている。なお変形例のエア抜き装置は、処理水配管に吸引ポンプを取り付けていない構成以外は、図１のエア抜き装置１０と同様の構成である。このような変形例のエア抜き装置によれば、処理水配管１６のエア抜きは前述同様にタンク３０に外気が導入されない状態を維持しながら処理水配管１６に水を供給できる。このため処理水配管１６の両端、すなわち一端は分離膜、他端は処理水配管と処理水槽との接続口の配管内で供給した水が留まる。膜分離処理は、汚水処理槽と処理水槽との水位差を駆動力として利用し、膜分離された処理水が処理水槽に導入される。また膜分離処理中において処理水配管内に生じたエアは、水と置換されてタンク内に導入される。このとき制御手段は、水位計のモニタリングによりタンクの貯水量を設定範囲に制御している。

このような本発明のエア抜き装置によれば、処理水配管に混入するエアをタンクの水と置換することにより、効率的にエア抜きを行うことができる。

本発明のエア抜き装置およびエア抜き方法は、汚水処理槽に接続する配管のエア抜きが必要な水処理分野において特に有用である。

本発明のエア抜き装置の説明図である。 本発明のエア抜き装置の部分拡大図である。 本発明のエア抜き方法の説明図である。 本発明のエア抜き装置の変形例の説明図である。 従来の膜分離式汚水処理装置の説明図である。

符号の説明

１０………エア抜き装置、１２………汚水処理槽、１４………膜ユニット、１６………処理水配管、２０………分岐管、３０………タンク、３２………エア抜き管、３４………給水管、４０………エア抜き弁、５０………給水弁、６０………供給弁、７０………水位計、８０………制御手段、１００………汚水処理装置、１０２………汚水処理槽、１０４………膜ユニット、１０６………散気手段、１０８………処理水配管、１１０………吸引ポンプ、１１２………処理水槽、１１４………真空ポンプ。

Claims (5)

1. 汚水処理槽に浸漬した膜ユニットの処理水配管の途中で前記処理水配管よりも上方に分岐させた分岐管と、
   前記分岐管に接続し、前記処理水配管へ供給する水を貯水するタンクと、
   前記タンクのエア抜き管に取り付け、前記タンクのエア抜きを制御するエア抜き弁と、
   前記タンクの給水管に取り付け、前記タンクへの給水量を制御する給水弁と、
   前記分岐管の途中に取り付け、前記タンクの前記水を前記処理水配管へ供給制御する供給弁と、
   を備えたことを特徴とするエア抜き装置。
2. 前記分岐管は、前記汚水処理槽の上方に形成した前記処理水配管の折り曲げ部から上方へ分岐させていることを特徴とする請求項１に記載のエア抜き装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のエア抜き装置において、
   前記供給弁と、前記給水弁と、前記エア抜き弁に接続する制御手段と、
   前記タンクの水位を測定する水位計を設け、
   前記制御手段は、前記水位計の測定値に基づいて、前記供給弁を閉止して、前記エア抜き弁および前記給水弁を開放して前記タンクに給水して前記タンクを予め設定した貯水量に維持することを特徴とするエア抜き装置。
4. 汚水処理槽に浸漬した膜ユニットの処理水配管の途中で前記処理水配管よりも上方に分岐させた分岐管に供給弁を介して取り付けたタンクのエア抜き弁および給水弁を開放し、前記供給弁を閉止して前記タンクに貯水し、
   前記タンクの前記エア抜き弁および前記給水弁を閉止して前記供給弁を開放して前記タンクから前記処理水配管へ水を供給し、
   前記処理水配管中のエアと前記タンク中の前記水を置換して前記処理水配管をエア抜きすることを特徴とするエア抜き方法。
5. 前記タンクは、前記タンクの水位計の測定値に基づいて前記給水弁を開放して給水し、予め定めた貯水量に維持することを特徴とする請求項４に記載のエア抜き方法。

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