JP5319583B2 - 膜ろ過装置の逆洗方法 - Google Patents
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Description
なお、本発明において、「所定圧力」とは、目詰まり物質の迅速且つ均一な初期剥離を実現するために有効な圧力であり、ろ過膜の材質、目詰まりの程度および逆洗の頻度などを考慮して実験的に定めることができる。また、本発明において、「逆洗水」には、薬品を添加した逆洗水も含まれる。
図1〜4に示す膜ろ過装置100は、本発明に係る逆洗方法で逆洗可能な膜ろ過装置の一例であり、海水等の被処理水を貯留するための被処理水槽1と、被処理水をろ過膜でろ過するための膜ろ過ユニット2と、膜ろ過ユニット2で被処理水をろ過して得たろ過水を貯留するためのろ過水槽3とを備えている。そして、被処理水槽1および膜ろ過ユニット2は被処理水供給ライン4で接続され、膜ろ過ユニット2およびろ過水槽3はろ過水ライン5で接続されている。
そして、上述したような構成を有する膜ろ過装置100では、開いている弁および作動しているポンプを黒塗りにして図1に示すように、例えば、第1被処理水供給弁44、第2被処理水供給弁45、第1膜ろ過ユニット弁51、第2膜ろ過ユニット弁52およびろ過水供給弁53のみを開くと共に、運転ポンプ41および凝集剤注入手段42を作動させることにより、被処理水槽1中の被処理水が被処理水供給ライン4を通って膜ろ過ユニット2のセラミック膜21でろ過される(ろ過工程)。ここで、このろ過工程では、被処理水に対して凝集剤注入手段42で凝集剤を添加し、混合器43で被処理水と凝集剤とを混合しているので、被処理水中に含まれている汚濁物質は、凝集剤により凝集して、セラミック膜21で被処理水から容易に分離除去される。なお、膜ろ過ユニット2で被処理水から汚濁物質を分離除去して得たろ過水は、ろ過水ライン5を通ってろ過水槽3に貯留される。因みに、使用する凝集剤の種類や量、被処理水のろ過流束などのろ過条件は、所望のろ過水水質に応じて適宜変更することができる。
まず、逆洗水を膜ろ過ユニット2の二次側から一次側へ流してセラミック膜21を逆洗する前に、逆洗ポンプ61を用いてセラミック膜21に所定の圧力をかける。具体的には、開いている弁および作動しているポンプを黒塗りにして図2に示すように、例えば、第1膜ろ過ユニット弁51、第2膜ろ過ユニット弁52、逆洗水供給弁62、締切運転防止弁71および流量調整弁72のみを開くと共に、逆洗ポンプ61を作動させることにより、逆洗水槽として機能するろ過水槽3中のろ過水(逆洗水)を循環させながら、セラミック膜21に所定の圧力をかける(逆洗準備工程)。ここで、この逆洗準備工程では、逆洗水槽として機能するろ過水槽3から逆洗ポンプ61を用いて送出された逆洗水は、逆洗水供給ライン6の一部および締切運転防止用ライン7を通って循環するが、その際に、膜ろ過ユニット2の二次側に位置する第1膜ろ過ユニット弁51および第2膜ろ過ユニット弁52が開いており、膜ろ過ユニット2の一次側に位置する第1被処理水供給弁44、第2被処理水供給弁45、第1逆洗水排出弁91および第2逆洗水排出弁92が閉じているので、逆洗ポンプ61の吐出圧に略等しい圧力が膜ろ過ユニット2の二次側を介してセラミック膜21にかかることになる。なお、上記一例の逆洗準備工程では、第1膜ろ過ユニット弁51および第2膜ろ過ユニット弁52の双方を開いたが、本発明の逆洗方法の逆洗準備工程では、第1膜ろ過ユニット弁51および第2膜ろ過ユニット弁52の何れか一方のみを開いてセラミック膜21に圧力をかけても良い。
そして、逆洗準備工程の後に、ろ過膜に圧力をかけた状態からろ過膜の逆洗を行う。具体的には、開いている弁および作動しているポンプを黒塗りにして図3に示すように、例えば、第1膜ろ過ユニット弁51、第2膜ろ過ユニット弁52および逆洗水供給弁62を開いた状態(逆洗準備工程と同じ状態)のままにし、逆洗ポンプ61を作動させた状態(逆洗準備工程と同じ状態)にしたままで、締切運転防止弁71と、任意に流量調整弁72とを閉じると共に、第1逆洗水排出弁91および第2逆洗水排出弁92を開くことにより、セラミック膜21に対して均一に圧力をかけた状態から、逆洗水を膜ろ過ユニット2の二次側から一次側へ流して、セラミック膜21を例えば5〜30秒間逆洗する(逆洗工程)。ここで、この逆洗工程では、逆洗水槽として機能するろ過水槽3から逆洗ポンプ61を用いて送出された逆洗水が逆洗水供給ライン6を通って膜ろ過ユニット2の二次側へ流れ、セラミック膜21を透過して膜ろ過ユニット2の一次側へと流れた逆洗水は、逆洗水排出ライン9を通って適当な排水処理設備で処理される。なお、セラミック膜21に圧力をかけた状態から逆洗水を一気に流すという観点からは、逆洗水排出ライン9としては径の太い配管を用いることが好ましい。
なお、本発明の逆洗方法では、任意に、逆洗準備工程の前に、次亜塩素酸ナトリウム水溶液や硫酸を添加した逆洗水を用いてセラミック膜21を逆洗し、更に、必要に応じて次亜塩素酸ナトリウム水溶液や硫酸を添加した逆洗水中にセラミック膜21を浸漬しても良い。具体的には、開いている弁および作動しているポンプを黒塗りにして図4に示すように、例えば、第1膜ろ過ユニット弁51、第2膜ろ過ユニット弁52、第1薬品弁83または第2薬品弁85、薬品添加逆洗弁87、第1逆洗水排出弁91並びに第2逆洗水排出弁92のみを開くと共に、薬品添加逆洗ポンプ81と、第1薬品ポンプ82または第2薬品ポンプ84とを作動させることにより、逆洗水槽として機能するろ過水槽3中のろ過水(逆洗水)に次亜塩素酸ナトリウム水溶液または硫酸を添加した(図4では、第1薬品弁83を開き、第1薬品ポンプ82を作動させて次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加した場合を示す)薬品添加逆洗水を用いてセラミック膜21を逆洗し、その後、必要に応じて膜ろ過装置100の全ての弁を閉じると共に全てのポンプを停止させて、膜ろ過ユニット2中に満たされている薬品添加逆洗水中にセラミック膜21を例えば5〜120分浸漬する(薬品添加逆洗工程)。ここで、この薬品添加逆洗工程では、ろ過水槽3から薬品添加逆洗ライン8を通って膜ろ過ユニット2の二次側へ流れ、セラミック膜21を透過して膜ろ過ユニット2の一次側へ流れた薬品添加逆洗水は、逆洗水排出ライン9を通って適当な排水処理設備で処理される。
図1に示す膜ろ過装置100を下記の条件で運転して、被処理水としての海水を継続的にろ過した。なお、運転中は、薬品添加逆洗工程、並びに、逆洗準備工程および逆洗工程の組合せを下記に示す間隔で実施した。また、被処理水としては採取した海水に次亜塩素酸ナトリウムを添加したものを使用し、凝集剤としては塩化鉄を使用し、セラミック膜21としては孔径0.1μmのセラミック膜を使用し、薬品添加逆洗水としてはpH1.8の酸性溶液を使用した。
そして、第1圧力計P1および第2圧力計P2を用いて膜差圧の経時変化を測定した。結果を図6に示す。
<運転条件>
ろ過流束:3.0m/日
逆洗準備工程および逆洗工程の実施間隔:60分に1回
逆洗準備工程の所定圧力:305kPa
薬品添加逆洗工程の実施間隔:
・6時間に1回(運転開始から60時間経過まで)
・12時間に1回(運転開始後60時間から120時間経過まで)
薬品添加逆洗工程におけるろ過膜浸漬時間:5分
逆洗準備工程において、第1膜ろ過ユニット弁51および第2膜ろ過ユニット弁52を開かなかった、即ち、逆洗準備工程ではセラミック膜に圧力をかけず、加圧した逆洗水を逆洗工程でセラミック膜に対して一気に接触させた以外は、実施例と同様にして海水を継続的にろ過した。
そして、第1圧力計P1および第2圧力計P2を用いて膜差圧の経時変化を測定した。結果を図6に示す。
2 膜ろ過ユニット
3 ろ過水槽
4 被処理水供給ライン
5 ろ過水ライン
6 逆洗水供給ライン
7 締切運転防止用ライン
8 薬品添加逆洗ライン
9 逆洗水排出ライン
21 セラミック膜
22 孔
23 外表面
41 運転ポンプ
42 凝集剤注入手段
43 混合器
44 第1被処理水供給弁
45 第2被処理水供給弁
51 第1膜ろ過ユニット弁
52 第2膜ろ過ユニット弁
53 ろ過水供給弁
61 逆洗ポンプ
62 逆洗水供給弁
71 締切運転防止弁
72 流量調整弁
81 薬品添加逆洗ポンプ
82 第1薬品ポンプ
83 第1薬品弁
84 第2薬品ポンプ
85 第2薬品弁
86 混合器
87 薬品添加逆洗弁
91 第1逆洗水排出弁
92 第2逆洗水排出弁
100 膜ろ過装置
P1 第1圧力計
P2 第2圧力計
Claims (5)
- ろ過膜により一次側と二次側とに仕切られ、一次側に供給された被処理水をろ過膜でろ過してろ過水を二次側へ透過させる膜ろ過ユニットと、
前記膜ろ過ユニットの一次側に逆洗水排出弁を介して接続された逆洗水排出ラインと、
逆洗ポンプを介して前記膜ろ過ユニットの二次側および逆洗水槽を接続する逆洗水供給ラインと、
を備える膜ろ過装置を逆洗する方法であって、
前記逆洗水排出弁を閉じ、前記逆洗ポンプを作動させて、ろ過膜にかかる圧力を所定圧力に高める逆洗準備工程と、
前記逆洗準備工程で前記ろ過膜にかかる圧力が前記所定圧力となった後に、前記逆洗水排出弁を開いて、前記膜ろ過ユニットの二次側から一次側に逆洗水を流す逆洗工程と、
を含み、
前記膜ろ過装置が、前記膜ろ過ユニットの二次側および前記逆洗ポンプの間で前記逆洗水供給ラインに締切運転防止弁を介して接続され、且つ、前記逆洗準備工程でろ過膜にかかる圧力を調整する圧力調整手段を有する締切運転防止用ラインを更に備え、
前記逆洗準備工程では、前記逆洗水排出弁を閉じ、前記締切運転防止弁を開いた状態で、逆洗水を締切運転防止用ラインに流しつつ、ろ過膜にかかる圧力を所定圧力に高め、
前記逆洗工程では、前記逆洗水排出弁を開くと共に前記締切運転防止弁を閉じて、前記膜ろ過ユニットの二次側から一次側に逆洗水を流すことを特徴とする、膜ろ過装置の逆洗方法。 - 前記締切運転防止用ラインが、前記逆洗水槽に接続されており、
前記逆洗準備工程で、前記ろ過膜に圧力をかけながら前記逆洗水槽中の逆洗水を循環させることを特徴とする、請求項1に記載の膜ろ過装置の逆洗方法。 - 前記圧力調整手段が、流量調整弁であることを特徴とする、請求項1または2に記載の膜ろ過装置の逆洗方法。
- 前記ろ過膜がセラミック製のろ過膜であり、
前記所定圧力が、300kPa超であることを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載の膜ろ過装置の逆洗方法。 - 前記膜ろ過装置が、薬品を添加した逆洗水を前記膜ろ過ユニットの二次側に供給する薬品添加逆洗手段を更に備え、
前記逆洗準備工程より前に、前記薬品添加逆洗手段を用いて膜ろ過装置の薬品添加逆洗を行う薬品添加逆洗工程を含むことを特徴とする、請求項1〜4の何れかに記載の膜ろ過装置の逆洗方法。
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