JP5283341B2 - 膜ろ過装置運転方法 - Google Patents
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Description
膜ろ過法では、凝集操作を適切に制御することが重要であり、凝集操作を誤った場合、膜差圧の上昇やろ過水質の低下につながる。
膜ろ過の凝集操作においては、膜面から剥離性の良いフロックを形成するため、凝集剤の注入量を制御する方法が提案されており、濁度/凝集剤注入量の比率を一定にして注入制御する方法などが実施されている(特許文献1、2)。
凝集剤注入後の原水の混和強度を上げると、例えば微粒子と凝集剤との衝突確率が上昇し、微粒子の除去及び密度の高いフロックが形成できるとされている。しかし、混和強度(攪拌回転数、滞留時間、混合や通水量等に依存する)を高めた運転は、装置の大型化や電力の消費を伴うなどの問題があり、その問題を解決する技術の報告が待たれているところである。
すなわち、原水に凝集剤を添加し、混和して凝集処理する手段及びろ過膜を用いて原水をろ過する手段を備えた膜ろ過装置の運転方法において、前記混和を、膜差圧上昇速度が所定値を超えたとき、もしくは膜ろ過開始初期に、攪拌機、スタティックミキサ、及びオリフィスから選ばれた少なくとも一つの攪拌手段によって所定の混和強度よりも間欠的に上げて行い、次いで混和を前記所定の混和強度に戻し、前記混和して凝集処理された原水を前記ろ過膜に供給することを特徴とする(請求項1)。また、原水に凝集剤を添加し、混和して凝集処理する手段及びろ過膜を用いて原水をろ過する手段を備えた膜ろ過装置の運転方法において、前記混和を、膜差圧上昇速度が所定値を超えたとき、もしくは膜ろ過開始初期に、攪拌機、スタティックミキサ、及びオリフィスから選ばれた少なくとも一つの攪拌手段によって所定の混和強度よりも間欠的に上げて行い、前記膜差圧上昇速度が前記所定値以下となったとき、もしくは膜ろ過開始後所定時間経過後に、混和を前記所定の混和強度に戻して行うと共に、前記混和して凝集処理された原水を前記ろ過膜に供給することを特徴とする発明でもある。
前記膜ろ過開始初期とは、膜ろ過開始後2〜3分間経過したときである(請求項2)。前記混和強度を間欠的に上げて運転するとは、前記混和強度の変更を所定の時間を置いて繰り返し行うことを意味するが、本発明では混和強度の変更が一回の場合も含む。また、前記所定の時間は一定の時間としてもよいが、原水などの変動に応じて適宜変えることが望ましい。さらに、前記凝集処理装置の攪拌を開始する時の混和度の程度が上記所定の混和強度ではなく、変更後の混和強度であってもよい。なお、本発明では混和強度を間欠的に変更して運転する発明、すなわち、混和強度を間欠的に上げて運転する場合と、混和強度を間欠的に下げて運転する場合と、攪拌強度を間欠的に上げたり下げたりして運転する場合とを含む。
また、攪拌機を設けた原水の凝集処理装置は特に制限されないのであり、原水の性状、凝集処理の内容により最適な凝集処理装置を選べばよい。
本発明では、前記攪拌手段が、攪拌機、スタティックミキサ、及びオリフィスから選ばれた少なくとも一つとすることを特徴とする(請求項1)。すなわち、前記攪拌機、スタティックミキサ、及びオリフィスから選ばれた一つを用いて攪拌手段とするが、状況に応じて、攪拌機、スタティックミキサ、及びオリフィスから二つあるいは二つ以上を併用して攪拌手段とすることが出来る。例えば、攪拌機とスタティックミキサ、あるいは、攪拌機とオリフィスを選んでもよい。
本発明では、前記混和強度を、攪拌手段の一つである攪拌機の攪拌回転数を操作することにより変更させる(請求項3)。また、混和強度を、攪拌手段の一つである攪拌機の攪拌時間を操作することにより変更させる(請求項4)。もちろん、混和強度を、攪拌機の攪拌回転数及び攪拌時間の両方を操作することにより変更させることもできる。
本発明によれば、混和強度を高めることにより、例えば微粒子と凝集剤の衝突確率を上げ、微粒子を凝集剤に捕捉し、フロック密度を高めることで、膜面から剥離性のよいフロックを導入でき、より長時間、膜差圧上昇の少ない安定した運転が可能となる。原水水質悪化及び膜差圧上昇時、もしくは膜ろ過開始初期に、間欠的に混和強度を高めることで、電力消費の抑制も可能となる。
また、その変更した混和強度で膜ろ過装置を運転する時間(T1)は、上記と同様な要件を考慮して最適な値を設定すればよい。また、混和強度を変更した後に元の混和強度に戻した後から、次の混和強度に変更するまでの時間(T2)も、上記と同様な要件を考慮して最適な値を設定すればよい。とくに、あらかじめ配置してある各種計測器を用いて処理する原水の性状を観察し、その原水の性状の変動に応じて上記時間(T1やT2)を設定することが有利である。
(実施の形態1)
図1.に本発明における実施の形態に係る膜ろ過装置の主要部の構成図を示す。
図1.において、1は河川水や湖沼水が流入する原水槽であり、この原水槽1から取り出された原水に混和槽2において、凝集剤4が添加される。ただし、凝集剤4は混和槽2より前段で注入しても良い。また、原水槽1と混和槽2が同一であっても良い。この場合には装置の簡略化という点で有利でもある。
凝集剤4が添加された原水は攪拌機3によって攪拌され、フロック形成された後に、原水ポンプ5により膜6へ加圧送水し、透過水はろ過水槽7に貯留される。8は逆洗ポンプである。
攪拌機によって混和強度を上げる場合は、逆洗後、膜ろ過開始から2〜3分間、3の攪拌機の回転数を通常(120〜160rpm)より1.2〜1.5倍上げた運転を行い、膜面に剥離性のよい密度の高いフロックを導入した後、回転数を通常に戻し、ろ過運転を行う。
もしくは、9の水質計(濁度計もしくは色度計)及び10の膜差圧計の値を11の演算器に入力し、濁度もしくは色度が規定値を超えた場合、及び逆洗後の膜差圧上昇速度が規定値を超えた場合に、3の攪拌機の回転数を上げた運転をしてもよい。
図2で示される構成は、図1の膜ろ過装置とは異なる他の膜ろ過装置の主要部の構成図を示すものであり、スタティックミキサーを使用して混和強度を変更させるものである。
スタティックミキサーを使用して混和強度を上げる場合は、図2に示すとおり、凝集剤4をスタティックミキサーSより前の過程で注入した後、スタティックミキサーSに通水する。間欠的にスタティックミキサーSの管路に通水して、混和強度を上げてもよいし、スタティックミキサーSに通水する流量を間欠的に増加させて、混和強度を上げてもよい。
濁度もしくは色度が規定値を超えた場合、規定値を超えたと判断された時間(t1)より、混和強度を高めた運転を行う。ただし、混和強度を高めた運転は、膜面に剥離性のよいフロックを導入することにあるため、規定値が連続で超えた場合においても、所定時間(t2〜t1)混和強度を高めた後、通常運転に戻し、ろ過運転を行う。(t2〜t1)は2〜3分間とする。
ろ過膜の逆流洗浄(以下、逆洗という)処理後、ろ過開始時に濁度もしくは色度が規定値を超過している場合は、混和強度を高め(t3)、濁度もしくは色度が規定値以下になった場合(t4)、混和強度を通常に戻す。ここで(t4−t3)が2〜3分を超える場合は、膜ろ過開始後、2〜3分で通常運転とする。
逆洗後の膜差圧上昇速度が規定値を超えた場合は、規定値を超えたと判断された時点以後、逆洗後、ろ過開始から2〜3分程度混和強度を高めた運転を行う。膜差圧上昇速度が規定値以下になった場合は、通常運転に戻して運転を行う。
次に図3示される構成は、図1〜2の膜ろ過装置とは異なる他の膜ろ過装置の主要部の構成図を示すもので、攪拌回転数ではなく、攪拌時間を長くし、混和強度をあげるものである。2の混和槽の他に、予備の混和槽12を設置する。逆洗後、膜ろ過開始から2〜3分間、13のバルブの開け、攪拌時間を長くさせて運転する。もしくは、9の水質計(濁度計もしくは色度計)及び10の膜差圧計の値を11の演算器に入力し、濁度もしくは色度が規定値を超えた場合、及び逆洗後の膜差圧上昇速度が規定値を超えた場合に、13のバルブの開け、攪拌時間を長くさせて運転することができる。12の予備混和槽の容量は、攪拌時間を通常の1.5〜2.0倍と出来るよう、2の混和槽の0.5〜1.0倍とする。なお、図1と同一部分には同一符号を付しその説明は省略する。
次に、図4で示される構成は、図1〜3の膜ろ過装置とは異なる他の膜ろ過装置の主要部の構成図を示すもので、複数の膜モジュール6´を並列に配置し、通常の混和強度に維持された混和槽2の他に高攪拌水槽14を別途設置したものである。
密度の高いフロックを別途14の高攪拌槽で形成し、逆洗後、膜ろ過開始から2〜3分間、導入した後、混和槽2にラインを切り替え、ろ過運転を行うものである。その場合に、図3の6´膜モジュール(a,b,c…)のそれぞれのろ過開始時間をずらすことにより、14の高攪拌槽の小型化もしくは滞留時間を長くすることが可能である。
14の高攪拌水槽の容量は、攪拌時間(滞留時間)が2〜6分となるようなる大きさとし、混和強度は、160〜450rpmの範囲とする。
図6は、混和強度を上げた場合と、上げていない(一定)場合との膜差圧の変化を示すグラフである。
混和強度を間欠的に上げた場合は、密度が高く、剥離性の良いフロックが水ろ過膜面に導入されることにより、逆洗による洗浄効果が高く、膜差圧の上昇を抑制することが可能である。
(1) 原水に凝集剤を添加し、混和して凝集処理した後に前記凝集処理した原水を膜ろ過処理する膜ろ過処理の運転方法において、前記凝集処理としての混和を、攪拌手段によって所定の混和強度よりも間欠的に上げて運転することを特徴とする膜ろ過処理の運転方法。
(2) (1)記載の混和強度を、(1)記載の攪拌手段による混和強度を操作することにより間欠的に上げて運転することを特徴とする(1)記載の膜ろ過処理の運転方法。
(3) (1)記載の混和強度を、(1)記載の攪拌手段による攪拌時間を操作することにより間欠的に上げて運転することを特徴とする(1)記載の膜ろ過処理の運転方法。
Claims (5)
- 原水に凝集剤を添加し、混和して凝集処理する手段及びろ過膜を用いて原水をろ過する手段を備えた膜ろ過装置の運転方法において、前記混和を、膜差圧上昇速度が所定値を超えたとき、もしくは膜ろ過開始初期に、攪拌機、スタティックミキサ、及びオリフィスから選ばれた少なくとも一つの攪拌手段によって所定の混和強度よりも間欠的に上げて行い、次いで混和を前記所定の混和強度に戻し、前記混和して凝集処理された原水を前記ろ過膜に供給することを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
- 膜ろ過開始初期が、膜ろ過開始後2〜3分間経過したときである請求項1記載の膜ろ過装置の運転方法。
- 混和強度を、攪拌手段の一つである攪拌機の攪拌回転数を操作することにより間欠的に上げて運転することを特徴とする請求項1記載の膜ろ過装置の運転方法。
- 混和強度を、攪拌手段の一つである攪拌機の攪拌時間を操作することにより間欠的に上げて運転することを特徴とする請求項1記載の膜ろ過装置の運転方法。
- 混和強度を、攪拌手段の一つであるスタティックミキサ及び/又はオリフィスにおける通水量を操作することにより間欠的に上げて運転することを特徴とする請求項1記載の膜ろ過装置の運転方法。
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