JP4872391B2 - Membrane separation device and membrane separation method - Google Patents
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Description
本発明は、被処理水を精密濾過膜(MF膜)、限外濾過膜(UF膜)、ナノ濾過膜(NF膜)などの分離膜によって膜濾過する膜分離装置及び膜分離方法に関する。 The present invention relates to a membrane separation apparatus and a membrane separation method for subjecting water to be treated to membrane filtration with a separation membrane such as a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), and a nanofiltration membrane (NF membrane).
この種の膜分離装置によって被処理水を濾過処理する場合、分離膜に汚れが付着してくるので、間欠的に洗浄流体(水及び/又は気体)を供給して膜洗浄を行う。この膜洗浄としては、膜濾過水などの洗浄流体を膜分離装置の2次側から1次側へ流す逆洗を行うことが多いが、分離膜の1次側に洗浄流体を流通させるフラッシングが行われることもある。 When the water to be treated is filtered by this type of membrane separation apparatus, dirt adheres to the separation membrane, and thus membrane cleaning is performed by intermittently supplying a cleaning fluid (water and / or gas). In this membrane cleaning, backwashing is often performed by flowing a cleaning fluid such as membrane filtered water from the secondary side to the primary side of the membrane separation apparatus. However, flushing that distributes the cleaning fluid to the primary side of the separation membrane is performed. Sometimes done.
この逆洗の制御方式について、特許2876978号には、被処理水中の有機物濃度と濁度とを検出し、この有機物濃度の大小、あるいは有機物濃度と濁度との比の大小に応じて膜の洗浄時間又は濾過時間を制御することが記載されている。
本発明者が種々研究を重ねたところ、被処理水の有機物濃度が高くなるのに応じて膜洗浄時間を長くしても、分離膜の濾過性能が十分に回復しないことがあることが認められた。 As the inventor conducted various studies, it was found that the filtration performance of the separation membrane may not be sufficiently recovered even if the membrane cleaning time is increased as the concentration of organic matter in the water to be treated increases. It was.
本発明は、有機物含有水を濾過した分離膜を洗浄することにより濾過性能が確実かつ十分に回復する膜分離装置及び膜分離方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a membrane separation apparatus and a membrane separation method in which filtration performance is reliably and sufficiently recovered by washing a separation membrane obtained by filtering water containing organic matter.
本発明(請求項1)の膜分離装置は、原水を一次側から供給し、分離膜を透過した透過水を二次側から排出する膜分離手段と、洗浄流体を供給することで該分離膜を洗浄する分離膜洗浄手段と、前記透過水中の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段と、該有機物濃度測定手段の測定値に基づいて、前記洗浄流体の供給速度を制御する制御手段とを有する膜分離装置であって、前記洗浄手段は前記膜分離手段の二次側から前記洗浄流体を供給し、前記分離膜を透過した洗浄流体を一次側から排出して該分離膜を逆洗する手段であり、該制御手段は、前記有機物濃度測定手段の測定値が所定値以上となったときに逆洗速度を高めることを特徴とする。 The membrane separation apparatus according to the present invention (Claim 1) supplies the raw water from the primary side, discharges the permeated water that has permeated the separation membrane from the secondary side, and supplies the cleaning fluid to the separation membrane. Separation membrane cleaning means for cleaning, organic substance concentration measuring means for measuring the organic substance concentration in the permeated water, and control means for controlling the supply speed of the cleaning fluid based on the measured value of the organic substance concentration measuring means A membrane separation apparatus, wherein the cleaning means supplies the cleaning fluid from the secondary side of the membrane separation means, and discharges the cleaning fluid that has permeated the separation membrane from the primary side to backwash the separation membrane. And the control means increases the backwash speed when the measured value of the organic substance concentration measuring means becomes a predetermined value or more .
請求項2の膜分離装置は、請求項1において、前記有機物濃度測定手段は、波長200〜400nmの範囲内の紫外光の吸光度から有機物濃度を測定するものであることを特徴とする。
Membrane separation apparatus of
本発明(請求項3)の膜分離方法は、原水を膜分離手段の一次側から供給し、分離膜を透過した透過水を膜分離手段の二次側から排出する膜分離工程と、洗浄流体を供給することで該分離膜を洗浄する分離膜洗浄工程とを有する膜分離方法において、前記透過水中の有機物濃度を測定し、該有機物濃度の測定値に基づいて前記洗浄流体の供給速度を制御する膜分離方法であって、前記洗浄工程は前記膜分離手段の二次側から前記洗浄流体を供給し、前記分離膜を透過した洗浄流体を一次側から排出して該分離膜を逆洗する工程であり、該有機物濃度の測定値が所定値以上となったときに逆洗速度を高めることを特徴とする。 The membrane separation method of the present invention (Claim 3 ) includes a membrane separation step of supplying raw water from the primary side of the membrane separation means and discharging permeated water that has passed through the separation membrane from the secondary side of the membrane separation means, and a cleaning fluid And a separation membrane cleaning step of cleaning the separation membrane by supplying water, measuring an organic substance concentration in the permeated water, and controlling a supply rate of the cleaning fluid based on the measured value of the organic substance concentration In the membrane separation method, the washing step supplies the washing fluid from the secondary side of the membrane separation means, discharges the washing fluid that has passed through the separation membrane from the primary side, and backwashes the separation membrane. It is a process and is characterized in that the backwashing speed is increased when the measured value of the organic substance concentration becomes a predetermined value or more .
請求項4の膜分離方法は、請求項3において、波長200〜400nmの範囲内の紫外光の吸光度から前記透過水中の有機物濃度を測定することを特徴とする。 A membrane separation method according to a fourth aspect is characterized in that, in the third aspect , the organic matter concentration in the permeated water is measured from the absorbance of ultraviolet light within a wavelength range of 200 to 400 nm.
本発明によれば、透過水の有機物濃度に基いて、洗浄流体の供給速度を制御することにより、被処理水中の有機物濃度が高い場合でも、有機物濃度に応じて膜濾過性能を十分に回復させることができる。また、洗浄流体を徒に大量に供給して生産水を膜洗浄に無駄に消費したり、膜を劣化させたりすることが防止される。 According to the present invention, by controlling the supply rate of the cleaning fluid based on the organic matter concentration of the permeated water, the membrane filtration performance can be sufficiently recovered according to the organic matter concentration even when the organic matter concentration in the water to be treated is high. be able to. Further, it is possible to prevent the cleaning fluid from being supplied in large quantities and the product water from being wastedly consumed for cleaning the membrane or deteriorating the membrane.
即ち、透過水の有機物濃度に基いて分離膜への洗浄流体の供給速度を制御することにより、原水及び透過水水質に対応した適正な洗浄条件を採用することができ、この結果、水回収率を高く維持した上で膜の透過流束を高い値で安定化させることができる。 That is, by controlling the supply rate of the cleaning fluid to the separation membrane based on the organic matter concentration of the permeated water, it is possible to adopt appropriate cleaning conditions corresponding to the quality of the raw water and the permeated water, resulting in a water recovery rate. Can be maintained at a high value, and the permeation flux of the membrane can be stabilized at a high value.
なお、原水の有機物濃度に基いて洗浄流体の供給速度を制御することも考えられるが、長期間処理を継続することにより、有機物濃度の検出センサ(例えば光学酸セル等)の汚染が進行し、この結果、測定誤差から、洗浄流体の供給速度の制御も不備となる。これに対して、透過水の有機物濃度であれば、このようなセンサの汚染による測定誤差の問題もなく長期にわたり安定な制御を行える。 Although it is conceivable to control the supply rate of the cleaning fluid based on the organic matter concentration of the raw water, contamination of the organic matter concentration detection sensor (for example, an optical acid cell) progresses by continuing the treatment for a long period of time. As a result, the control of the supply speed of the cleaning fluid is insufficient due to measurement errors. On the other hand, if the organic substance concentration of the permeated water, stable control can be performed over a long period of time without the problem of measurement errors due to such sensor contamination.
なお、透過水の有機物濃度は、波長200〜400nmの範囲内の紫外光の吸光度から容易に測定することができる(請求項2,4)。透過水中の有機物濃度はTOC計やCOD計によっても測定することはできるが、紫外光の吸光度であれば、簡便かつ迅速に有機物濃度を求めることができ、好適である。
In addition, the organic substance density | concentration of permeated water can be easily measured from the light absorbency of the ultraviolet light within the range of wavelength 200-400 nm (
以下に本発明の膜分離装置及び膜分離方法の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the membrane separation apparatus and the membrane separation method of the present invention will be described in detail.
本発明が処理対象とする原水は、有機物を含むものであり、河川水、地下水などの天然水の他、各種工場排水や農業排水、下水などが例示される。この原水に含まれる有機物は、特に限定されるものではない。なお、天然水中にはフミン酸が含まれることが多いが、当然ながらこのフミン酸も本発明の有機物の一種に当る。 The raw water to be treated by the present invention contains organic matter, and examples include natural water such as river water and groundwater, as well as various factory wastewater, agricultural wastewater, and sewage. The organic matter contained in the raw water is not particularly limited. Natural water often contains humic acid, but naturally this humic acid is also a kind of organic matter of the present invention.
本発明においては、原水の膜分離処理を行う分離膜を洗浄するに当たり、透過水中の有機物濃度を測定し、この測定値に基いて分離膜の洗浄条件を制御する。 In the present invention, when washing the separation membrane for performing the membrane separation treatment of raw water, the concentration of organic substances in the permeated water is measured, and the washing conditions of the separation membrane are controlled based on this measured value.
透過水中の有機物濃度はTOC計やCOD計によって測定してもよいが、紫外光の吸光度から求めるのが簡便、迅速であり好適である。紫外光としては波長200〜400nm、例えば波長260nmのものが好適であり、この吸光度は透過水中の有機物の吸光度に対応する。吸光度の測定は、連続的に行っても良く、1〜10分間に1回の間欠的な測定であっても良い。また、30秒〜1日の吸光度測定値の平均値を求め、この値を制御の指標値としても良い。 The organic substance concentration in the permeated water may be measured with a TOC meter or a COD meter, but it is convenient and quick to obtain it from the absorbance of ultraviolet light. Ultraviolet light having a wavelength of 200 to 400 nm, for example, a wavelength of 260 nm is suitable, and this absorbance corresponds to the absorbance of organic matter in the permeated water. The absorbance may be measured continuously or intermittently once every 1 to 10 minutes. Further, an average value of absorbance measurement values for 30 seconds to 1 day may be obtained, and this value may be used as an index value for control.
原水を膜分離する分離膜としては、MF膜、UF膜、NF膜、RO膜などが例示される。膜分離装置は、クロスフロー方式のものであっても全量濾過方式のものであってもよい。 Examples of the separation membrane that separates raw water from the membrane include MF membranes, UF membranes, NF membranes, and RO membranes. The membrane separation device may be of a cross flow type or a whole amount filtration type.
分離膜の洗浄方式としては、
(1) 通常の逆洗(薬品を添加しない洗浄水(処理水(膜透過水)や市水、工水等)を膜の二次側から供給し、分離膜を透過させて一次側から排出させるもの)
(2) 薬液による逆洗(洗浄薬液を膜の二次側から供給し、分離膜を透過させて一次側から排出させるもの)
(3) 通常の薬品洗浄(洗浄薬液を膜の一次側に循環させるもの)
(4) フラッシング洗浄(膜の一次側に流体をフラッシングするもの)
などが挙げられ、これらの2以上を併用しても良い。
Separation membrane cleaning methods include:
(1) Ordinary backwash (wash water without chemicals (treated water (membrane permeate), city water, industrial water, etc.) is supplied from the secondary side of the membrane, permeated through the separation membrane, and discharged from the primary side. What)
(2) Backwashing with chemicals (supplying chemicals from the secondary side of the membrane, permeating through the separation membrane and discharging from the primary side)
(3) Ordinary chemical cleaning (circulating cleaning chemicals to the primary side of the membrane)
(4) Flushing cleaning (Flushing fluid to the primary side of the membrane)
And two or more of these may be used in combination.
このうち、特に(2)の薬液による逆洗の場合、等規定濃度近傍の酸とアルカリを交互に逆洗水に添加する方式が好適に用いられる。この場合、酸及びアルカリの一方の洗浄薬液で逆洗した後、一定時間静置し、その後、洗浄薬品を添加しない水(処理水や市水、工水等)で逆洗し、次いで、酸及びアルカリの他方の洗浄薬液で逆洗した後一定時間静置し、最後に薬液を添加しない水(処理水や市水、工水等)で逆洗するようにしても良い。また、通常逆洗と薬液逆洗とを交互に行うようにすることもできる。 Among these, in particular, in the case of backwashing with the chemical solution (2), a method of alternately adding an acid and alkali in the vicinity of an equal specified concentration to the backwashing water is preferably used. In this case, after backwashing with one of the acid and alkali cleaning chemicals, it is allowed to stand for a certain period of time, and then backwashed with water to which no cleaning chemicals are added (treated water, city water, industrial water, etc.), then acid And after washing back with the other cleaning chemical solution of alkali, it may be allowed to stand for a certain period of time, and finally backwashed with water to which no chemical solution is added (treated water, city water, industrial water, etc.). Ordinary backwashing and chemical backwashing may be alternately performed.
洗浄薬液のアルカリとしては、次亜塩素酸ナトリウムや水酸化ナトリウムが好適であり、酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、クエン酸、シュウ酸、アスコルビン酸、重亜硫酸ナトリウム等が例示されるが、これらに限定されない。アルカリ、酸は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。 The alkali of the cleaning chemical is preferably sodium hypochlorite or sodium hydroxide, and examples of the acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, citric acid, oxalic acid, ascorbic acid, sodium bisulfite and the like. It is not limited to these. An alkali and an acid may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
なお、酸とアルカリを併用する場合、各濃度はほぼ同一の規定(N)であることが好ましい。通常、酸、アルカリの濃度は1×10-3〜0.5N程度が好ましい。 In addition, when using an acid and an alkali together, it is preferable that each density | concentration is the substantially same prescription | regulation (N). Usually, the acid and alkali concentrations are preferably about 1 × 10 −3 to 0.5N.
このような分離膜の洗浄処理において、洗浄流体の供給速度を制御する。 In such a separation membrane cleaning process, the supply rate of the cleaning fluid is controlled.
より具体的な洗浄条件の制御方法は次の通りである。 A more specific method for controlling the cleaning conditions is as follows.
(1)通常の逆洗の場合
薬品を添加しない単なる水逆洗は、通常、30秒から6時間、好ましくは5分〜3時間、特に好ましくは10分〜3時間に1回の割合で実施される。このときの洗浄流体の供給速度を、透過水の有機物濃度の変動によって制御する。具体的には、制御の基準となる有機物濃度の閾値を1〜10個程度設定し、それぞれに対して水逆洗における洗浄流体の供給速度(洗浄流体の透過流束)を設定するのが好ましい。
(1) In the case of normal backwashing Simple water backwashing without adding chemicals is usually performed at a rate of once every 30 seconds to 6 hours, preferably 5 minutes to 3 hours, particularly preferably 10 minutes to 3 hours. Is done. The supply speed of the cleaning fluid at this time is controlled by fluctuations in the organic substance concentration of the permeated water. Specifically, it is preferable to set about 1 to 10 threshold values of the organic substance concentration serving as a control reference, and to set the supply rate of the cleaning fluid in the backwashing with water (permeation flux of the cleaning fluid). .
(2)薬液による逆洗
薬液逆洗は、上記の通常の逆洗と併用して行うことが好ましい。この場合、通常の逆洗は上述の洗浄間隔で実施し、更に0.5〜10日に1回程度の頻度で薬液逆洗を実施する。この薬液逆洗における洗浄流体の供給速度を透過水の有機物濃度の変動によって制御する。具体的には、制御の基準となる有機物濃度の閾値を1〜3個設定し、それぞれに対して洗浄流体の供給速度を設定する。
(2) Backwashing with a chemical solution The chemical solution backwashing is preferably performed in combination with the above-described normal backwashing. In this case, normal backwashing is performed at the above-described cleaning intervals, and further, chemical backwashing is performed once every 0.5 to 10 days. The supply rate of the cleaning fluid in this chemical liquid backwashing is controlled by the variation in the organic matter concentration of the permeated water. Specifically, one to three organic substance concentration thresholds serving as control criteria are set, and the cleaning fluid supply speed is set for each.
なお、透過水の有機物濃度に基いて、薬液逆洗での洗浄流体の供給速度を制御するとともに上記通常の逆洗での洗浄流体の供給速度も制御してもよいが、通常の水逆洗は一定とし、薬液逆洗の洗浄流体の供給速度のみを透過水の有機物濃度に基いて制御することもでき、又、その逆であってもよい。 Note that the supply rate of the cleaning fluid in the chemical backwashing may be controlled and the cleaning fluid supply rate in the normal backwashing may be controlled based on the organic matter concentration of the permeated water. Is constant, and only the supply rate of the cleaning fluid for chemical backwashing can be controlled based on the organic matter concentration of the permeated water, or vice versa .
なお、薬液として次亜塩素酸ナトリウムを用いた場合には、上述した「通常の逆洗」と同じように用いられる場合がある。すなわち、次亜塩素酸ナトリウムを薬液として用いた場合には、その洗浄間隔は30秒から6時間、好ましくは5分〜3時間、特に好ましくは10分〜3時間に1回の割合で実施されたり、或いは他の薬液又は高濃度の次亜塩素酸ナトリウムを用いた薬液逆洗と併用されたりする場合がある。 In addition, when sodium hypochlorite is used as a chemical solution, it may be used in the same manner as the above-described “normal backwashing”. That is, when sodium hypochlorite is used as a chemical solution, the washing interval is 30 seconds to 6 hours, preferably 5 minutes to 3 hours, particularly preferably once every 10 minutes to 3 hours. Or may be used in combination with other chemical solutions or chemical solution backwashing using high-concentration sodium hypochlorite.
(3)通常の薬品洗浄
薬品洗浄は基本的には、膜差圧が設定値以上になった時点、或いは、換算膜透過流束(温度、圧力を所定値に設定した場合の膜透過流束)が設定値以下になった時点で実施されるが、本発明では、例えば上述の透過水の有機物濃度の積算値によって、薬品洗浄における洗浄流体の供給速度を制御するようにしても良い。
(3) Ordinary chemical cleaning Basically, chemical cleaning is performed when the membrane differential pressure exceeds a set value or when the converted membrane permeation flux (the membrane permeation flux when the temperature and pressure are set to predetermined values). However, in the present invention, the supply rate of the cleaning fluid in the chemical cleaning may be controlled by, for example, the integrated value of the organic matter concentration of the permeated water described above.
(4)気体洗浄
気体洗浄についても上述の通常の逆洗の場合と同様に洗浄流体の供給速度を制御すれば良い。
(4) Gas cleaning As for the gas cleaning, the supply rate of the cleaning fluid may be controlled in the same manner as in the case of the above normal back cleaning.
また、(2)薬液逆洗や(3)薬品洗浄において、透過水中の有機物濃度に応じて、薬品濃度を制御することもできる。この場合、透過水の有機物濃度に比例して薬品濃度を高くしても良く、また、閾値制御としても良い。 Further, in (2) chemical liquid backwashing and (3) chemical washing, the chemical concentration can be controlled according to the organic substance concentration in the permeated water. In this case, the chemical concentration may be increased in proportion to the organic matter concentration of the permeated water, and threshold control may be performed.
この場合においても、透過水の有機物濃度に比例して洗浄流体の供給速度を上げても良く、閾値制御であっても良い。 Also in this case, the supply speed of the cleaning fluid may be increased in proportion to the organic substance concentration of the permeated water, or threshold control may be performed.
本発明において、透過水中の有機物濃度が高くなる程、洗浄条件を高い条件に、即ち、洗浄流体の供給速度を高くなるように制御するが、この場合、透過水の有機物濃度と洗浄流体の供給速度とを直線的に比例させてもよく、有機物濃度が高くなるのに従って、洗浄流体の供給速度を段階的に増加させてもよい。例えば、透過水中の有機物濃度と、濾過性能を十分に回復させる必要最小限の洗浄流体の供給速度との関係を予め実験により求めておき、この関係を数式化したり、そのままコンピュータのメモリに格納しておき、これに基づいて洗浄流体の供給速度を決定してもよい。 In the present invention, the higher the organic matter concentration in the permeated water, the higher the cleaning condition, that is, the higher the supply speed of the cleaning fluid, which is controlled. In this case, the organic matter concentration of the permeated water and the supply of the cleaning fluid are controlled. The speed may be linearly proportional, and the supply rate of the cleaning fluid may be increased stepwise as the organic concentration increases. For example, the relationship between the concentration of organic substances in the permeated water and the minimum required cleaning fluid supply speed that sufficiently restores the filtration performance is obtained in advance by experimentation, and this relationship can be mathematically expressed or stored directly in the computer memory. The supply speed of the cleaning fluid may be determined based on this.
なお、図2は本発明者が透過水中のフミン酸濃度と、膜差圧を十分に回復させるのに必要な洗浄流体の供給速度との関係について研究して得た結果を模式的に示すグラフである。 FIG. 2 is a graph schematically showing the results obtained by the inventor's study on the relationship between the humic acid concentration in the permeated water and the supply rate of the cleaning fluid necessary to sufficiently recover the membrane differential pressure. It is.
図2の膜透過流束Jcは、透過水の有機物濃度が同じ濃度の場合に、それ以上の膜透過流束に設定した時に、膜差圧ΔPの増加速度が急激に増大し、膜分離の運転が不可能になる限界値を示す。 The membrane permeation flux Jc of FIG. 2 increases rapidly when the organic permeate concentration is the same, and when the permeate flux is set to a higher membrane permeation flux, Indicates the limit value at which operation becomes impossible.
図2においてu1,u2,u3は洗浄流体の供給速度であり、u1<u2<u3である。透過流束がA[m/d]にまで回復してこの透過流束にて運転を行うように膜洗浄を制御する場合、フミン酸濃度が0.8a以下では洗浄水の供給速度をu1とし、0.8a〜0.8bでは洗浄水の供給速度をu2とし、0.8b〜0.8cでは洗浄水の供給速度をu3とする。0.8を安全係数として掛けるのは、フミン酸濃度C0がaであるときに洗浄水の供給速度をu1とすると、透過流束が限界膜透過流束となり、急激に差圧が上昇するおそれがあるからである。 In FIG. 2, u 1 , u 2 , and u 3 are the supply speeds of the cleaning fluid, and u 1 <u 2 <u 3 . When the membrane cleaning is controlled so that the permeation flux recovers to A [m / d] and the operation is performed with this permeation flux, the supply rate of the washing water is set to u 1 when the humic acid concentration is 0.8 a or less. and then, and u 2 the feed rate of the wash water in 0.8A~0.8B, the feed rate of the wash water in 0.8b~0.8c and u 3. When the humic acid concentration C 0 is a and the washing water supply rate is u 1 , the permeation flux becomes the critical membrane permeation flux and the differential pressure increases rapidly. It is because there is a possibility of doing.
このように透過水中の有機物濃度が高くなるほど洗浄流体の供給速度を高くすることにより、原水の有機物濃度が高い場合でも分離膜の膜性能を確実かつ十分に回復させることができる。また、透過水中の有機物濃度が低い場合には、それに応じて洗浄流体の供給速度を小さくするため、洗浄薬液等の洗浄流体の消費量が少なく、膜の劣化を防止できる。なお、薬液洗浄後のリンス用水や洗浄流体として膜透過水を用いるときには、洗浄流体の供給速度の低減により水回収率を高くすることができる。 Thus, by increasing the supply rate of the cleaning fluid as the organic matter concentration in the permeated water increases, the membrane performance of the separation membrane can be reliably and sufficiently recovered even when the organic matter concentration in the raw water is high. In addition, when the organic substance concentration in the permeated water is low, the supply rate of the cleaning fluid is reduced accordingly, so that the consumption of cleaning fluid such as cleaning chemicals is small, and deterioration of the membrane can be prevented. When membrane permeated water is used as rinsing water or cleaning fluid after chemical cleaning, the water recovery rate can be increased by reducing the supply rate of the cleaning fluid.
以下に図面を参照して本発明の膜分離装置及び膜分離方法の実施の形態をより詳細に説明する。
図1は、本発明の膜分離装置の実施の形態を示す系統図である。
Embodiments of a membrane separation apparatus and a membrane separation method of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the membrane separation apparatus of the present invention.
図1において、1は原水槽、2は膜モジュール、3は透過水槽、4は有機物濃度センサ、5は制御装置、6はアルカリ貯槽、7は酸貯槽である。原水槽1内の原水を膜モジュール2に供給する配管12は給水ポンプ12Pとバブル12Vを備える。膜モジュール2の膜透過水を透過水槽3に送給する配管13にはバブル13Vが設けられ、また、この配管13には、アルカリ貯槽6内のアルカリがアルカリ薬注ポンプ17Pより配管17を経て供給され、酸貯槽7内の酸が、酸薬注ポンプ18Pにより配管18を経て供給され、また、透過水槽3内の透過水が逆洗ポンプ15Pにより配管15を経て供給されるように配置されている。
In FIG. 1, 1 is a raw water tank, 2 is a membrane module, 3 is a permeated water tank, 4 is an organic substance concentration sensor, 5 is a control device, 6 is an alkali storage tank, and 7 is an acid storage tank. The
16は逆洗排水の排出配管であり、14は膜透過水(処理水)の排出配管である。各配管13,15,16,17,18には各々バルブ13V,15V,16V,17V,18Vが設けられ、有機物濃度センサ4の検出値が制御装置5に入力されると共に、制御装置4からの制御信号が各ポンプ12P,15P,17P,18P、及び各バルブ12V,13V,15V,16V,17V,18Vに出力される。
原水を膜分離処理する場合、バルブ12V,13Vを開、その他のバルブを閉としてポンプ12Pを作動させ、配管11より原水槽1に導入された原水を、配管12より給水ポンプ12Pとバルブ12Vを介して膜モジュール2の1次側2aへ送給する。この実施の形態では、膜モジュール2は全量濾過方式であるが、クロスフロー方式でもよい。膜を透過して2次側2bに入った膜透過水は、配管13より透過水槽3に導入され、配管14より系外へ排出される。前記膜モジュール2の1次側2aには逆洗排水取出用の配管16が接続されている。
When the raw water is subjected to membrane separation treatment, the
膜モジュール2を水で逆洗したり薬液逆洗後にリンスするために、透過水槽3内の水が配管15を介して、バルブ13Vよりも上流側の配管13へ供給可能とされている。また、膜モジュール2を薬液洗浄するために、バルブ13Vよりも上流側の配管13へ、酸貯槽7内の酸溶液が配管18を介して供給可能とされ、また、アルカリ貯槽6内のアルカリ溶液が配管17を介して供給可能とされている。
In order to backwash the
膜モジュール2を水で逆洗したり、薬液逆洗後にリンスするときには、ポンプ12Pを停止し、バルブ12V,13V,17V,18Vを閉、バルブ15V,16Vを開とし、ポンプ15Pを作動させる。これにより、透過水槽3内の透過水が配管15,13を介して膜モジュール2の2次側2bに供給され、膜を逆方向に1次側2aへ透過し、配管16から逆洗排水として排出される。
When the
アルカリ又は酸で膜モジュール2を薬液逆洗するときには、ポンプ12Pを停止し、バルブ12V,13Vを閉とし、バルブ17V又は18Vを開とすると共にバルブ16Vを開とし、ポンプ17P又は18Pを作動させ、バルブ15Vを開としてポンプ15Pを作動させ、所定量の水を透過水槽3から配管15を経て配管13へ送り、配管17又は18からのアルカリ又は酸を希釈しつつ膜モジュール3へ送る。
When the
透過水槽3内の吸光度測定器等の有機物濃度センサ4の検出値が入力される制御装置5は、有機物濃度センサ4の検出値に応じ、水逆洗又は薬液逆洗の際の逆洗流体の供給速度を制御する。例えば、所定の供給速度となるように各ポンプ15P,17P,18Pの回転速度を制御装置5によって制御する。この水逆洗又は薬液逆洗の際の逆洗流体の供給速度を制御する手段として、渦巻きポンプ等の遠心ポンプの回転数を可変する方法や、膜透過水を圧力水槽に一旦保持し、その水槽の加圧圧力を可変する方法などが挙げられる。なお、更に薬液逆洗の頻度及び/又は膜モジュール2へ供給する薬液濃度(槽6又は7からのアルカリ又は酸の注入量)を制御しても良く、薬液濃度の制御は、ポンプ17P,18Pとして吐出量可変型のポンプ等を用いて、インバーター又はパルス制御することにより、行うことができる。
The control device 5 to which the detection value of the organic substance concentration sensor 4 such as an absorbance measuring device in the permeated water tank 3 is input is used for the backwashing fluid at the time of water backwashing or chemical backwashing according to the detection value of the organic substance concentration sensor 4. Control the feed rate. For example, the control device 5 controls the rotational speeds of the
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
実施例1
本発明に従って、原水を原水槽→膜モジュールの順で通水して処理を行った。
膜モジュールとしては、クラレ社製の内圧中空糸限外濾過膜(親水化ポリスルフォン、分画分子量150,000)の小型ラボモジュール(膜面積:0.14m2)を用いた。
Example 1
According to the present invention, raw water was treated in the order of raw water tank → membrane module.
As the membrane module, a small laboratory module (membrane area: 0.14 m 2 ) of an internal pressure hollow fiber ultrafiltration membrane (hydrophilic polysulfone, molecular weight cut off 150,000) manufactured by Kuraray Co., Ltd. was used.
原水としては、水道水にフミン酸を4.5mg/Lとなるように溶解させたものを用いた。 As raw water, humic acid dissolved in tap water so as to be 4.5 mg / L was used.
透過水槽には吸光度測定器として、波長200nm〜700nm近傍の紫外〜可視光領域を走査できるS::CANセンサ(S::CAN MESSTECHNIK GMBH(オーストリア)製、セル幅50mm)を浸漬し、紫外光の吸光度は波長260nmで測定した。 An S :: CAN sensor (S :: CAN MESSTECHNIK GMBH (Austria), cell width 50 mm), which can scan the ultraviolet to visible light region with a wavelength of 200 nm to 700 nm, is immersed in the permeating water tank as an absorbance measuring device. Was measured at a wavelength of 260 nm.
膜モジュールにおける膜透過流束は3.0m/dで一定とし、通水29分毎に通常の水逆洗を1分間行った。この水洗浄は、膜面積当たりの逆洗速度が5m/dとなるように流量調整して行い、前記吸光度(E260)が0.075abs以上となったときには逆洗速度を15m/dに高めることとした。 The membrane permeation flux in the membrane module was fixed at 3.0 m / d, and normal water backwashing was performed for 1 minute every 29 minutes. This water washing is performed by adjusting the flow rate so that the back washing speed per membrane area is 5 m / d. When the absorbance (E 260 ) is 0.075 abs or more, the back washing speed is increased to 15 m / d. It was decided.
このときの、分離膜の膜差圧の上昇速度を調べ、結果を透過水の吸光度(E260)及び採用された逆洗速度と共に表1に示した。 The rate of increase in the differential pressure of the separation membrane at this time was examined, and the results are shown in Table 1 together with the absorbance (E 260 ) of the permeated water and the employed backwash rate.
比較例1
実施例1において、フミン酸無添加の水道水を原水とし、膜透過流束を1.5m/dとし、また逆洗速度は5m/dで一定としたこと以外は同様にして処理を行った。このときの透過水の吸光度(E260)及び膜差圧の上昇速度は表1に示す通りであった。
Comparative Example 1
In Example 1, the treatment was performed in the same manner except that tap water without humic acid was used as raw water, the membrane permeation flux was 1.5 m / d, and the backwash rate was constant at 5 m / d. . At this time, the absorbance (E 260 ) of the permeated water and the rate of increase in the membrane pressure difference were as shown in Table 1.
比較例2
比較例1において、膜透過流束を3.0m/dとしたこと以外は同様にして処理を行った。このときの透過水の吸光度(E260)及び膜差圧の上昇速度は表1に示す通りであった。
Comparative Example 2
In Comparative Example 1, the treatment was performed in the same manner except that the membrane permeation flux was 3.0 m / d. At this time, the absorbance (E 260 ) of the permeated water and the rate of increase in the membrane pressure difference were as shown in Table 1.
比較例3
実施例1において、逆洗速度は5m/dで一定としたこと以外は同様にして処理を行った。このときの透過水の吸光度(E260)及び膜差圧の上昇速度は表1に示す通りであった。
Comparative Example 3
In Example 1, the treatment was performed in the same manner except that the backwash speed was fixed at 5 m / d. At this time, the absorbance (E 260 ) of the permeated water and the rate of increase in the membrane pressure difference were as shown in Table 1.
比較例4
実施例1において、透過水の吸光度(E260)が0.075abs以上となったときに、逆洗速度を増加させる代りに、通水9分毎に通常の水逆洗を逆洗速度5m/dで1分間行うようにしたこと以外は同様にして処理を行った。
Comparative Example 4
In Example 1, when the permeated water absorbance (E 260 ) was 0.075 abs or more, instead of increasing the backwashing speed, a regular water backwashing was performed every 9 minutes with a backwashing speed of 5 m / min. The treatment was carried out in the same manner except that the treatment was carried out for 1 minute at d.
表1より次のことが明らかである。
原水にフミン酸を添加しなかった比較例1,2(膜透過流束1.5又は3.0m/d)では、膜差圧上昇速度は1.0kPa以下で安定であったの対して、フミン酸を4.5mg/L添加して、透過水の吸光度(E260)が著しく増加した比較例3(膜透過流束3.0m/d)の場合には、膜差圧の上昇速度は10kPa/d以上となり安定運転の継続が不可能となった。
From Table 1, the following is clear.
In Comparative Examples 1 and 2 (membrane permeation flux 1.5 or 3.0 m / d) in which humic acid was not added to the raw water, the membrane differential pressure increase rate was stable at 1.0 kPa or less, In the case of Comparative Example 3 (membrane permeation flux 3.0 m / d) in which the absorbance (E 260 ) of permeated water was significantly increased by adding 4.5 mg / L of humic acid, the rate of increase in the membrane differential pressure was It became 10 kPa / d or more, and it was impossible to continue stable operation.
これに対して、フミン酸を4.5mg/L添加して、透過水の吸光度(E260)が著しく増加した時点で逆洗速度15m/dに増加させた実施例1(膜透過流束3.0m/d)の場合には、膜差圧の上昇速度は1.0kPa/d以下で安定であった。 On the other hand, Example 1 (membrane permeation flux 3) was added to the backwash speed of 15 m / d when the absorbance (E 260 ) of permeated water was significantly increased by adding 4.5 mg / L of humic acid. In the case of 0.0 m / d), the rate of increase in the membrane differential pressure was stable at 1.0 kPa / d or less.
1 原水槽
2 膜モジュール
3 透過水槽
4 有機物濃度センサ
5 制御装置
6 アルカリ貯槽
7 酸貯槽
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
洗浄流体を供給することで該分離膜を洗浄する分離膜洗浄手段と、
前記透過水中の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段と、
該有機物濃度測定手段の測定値に基づいて、前記洗浄流体の供給速度を制御する制御手段と
を有する膜分離装置であって、
前記洗浄手段は前記膜分離手段の二次側から前記洗浄流体を供給し、前記分離膜を透過した洗浄流体を一次側から排出して該分離膜を逆洗する手段であり、
該制御手段は、前記有機物濃度測定手段の測定値が所定値以上となったときに逆洗速度を高めることを特徴とする膜分離装置。 Membrane separation means for supplying raw water from the primary side and discharging permeated water that has passed through the separation membrane from the secondary side;
A separation membrane cleaning means for cleaning the separation membrane by supplying a cleaning fluid;
An organic matter concentration measuring means for measuring the organic matter concentration in the permeated water;
A membrane separation device having control means for controlling the supply speed of the cleaning fluid based on the measurement value of the organic matter concentration measurement means ,
The cleaning means is means for supplying the cleaning fluid from the secondary side of the membrane separation means, discharging the cleaning fluid that has passed through the separation membrane from the primary side, and backwashing the separation membrane,
The control means increases the backwashing speed when the measured value of the organic substance concentration measuring means exceeds a predetermined value .
洗浄流体を供給することで該分離膜を洗浄する分離膜洗浄工程とを有する膜分離方法において、
前記透過水中の有機物濃度を測定し、該有機物濃度の測定値に基づいて前記洗浄流体の洗浄速度を制御する膜分離方法であって、
前記洗浄工程は前記膜分離手段の二次側から前記洗浄流体を供給し、前記分離膜を透過した洗浄流体を一次側から排出して該分離膜を逆洗する工程であり、
該有機物濃度の測定値が所定値以上となったときに逆洗速度を高めることを特徴とする膜分離方法。 A membrane separation step of supplying raw water from the primary side of the membrane separation means and discharging permeated water that has permeated through the separation membrane from the secondary side of the membrane separation means;
In a membrane separation method having a separation membrane cleaning step of cleaning the separation membrane by supplying a cleaning fluid,
A membrane separation method for measuring an organic substance concentration in the permeated water and controlling a cleaning speed of the cleaning fluid based on a measured value of the organic substance concentration ,
The cleaning step is a step of supplying the cleaning fluid from the secondary side of the membrane separation means, discharging the cleaning fluid that has passed through the separation membrane from the primary side, and backwashing the separation membrane,
A membrane separation method characterized by increasing the backwashing speed when the measured value of the organic substance concentration becomes a predetermined value or more .
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