JP7321920B2 - 検査装置と検査方法 - Google Patents
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Description
このような場合に平膜の劣化状況を評価する方法としては、スパイラル膜モジュールを解体して平膜を取り出した後、評価試験を実施する方法がある。
また、スパイラル膜モジュールを解体しない方法としては、集水管にチューブを通し、長さ方向に10分割程度して、膜透過水を採水・分析する方法はあるが、この方法では採水のためにチューブ内を陰圧にして透過液を吸引するため、上下前後の透過液が混ざったものを採水してしまい、局所的な性能を評価するためには精度が低いものと考えられる。
前記集水管が、幅方向の断面形状が円形のものであり、長さ方向に間隔をおいて複数の集水口を有し、かつ周方向に間隔をおいて複数の集水口を有しているものであり、
前記複数の平膜のそれぞれの開口部が、平膜ごとに異なる集水口に接続されているものであり、
前記検査装置が、本体部と、前記本体部の一面に形成された凹部内に収容された採水部を有しており、
前記本体部が、前記凹部が形成されている平面部と、残部の部分球体部を有しており、前記部分球体部が、前記集水管の内壁面に沿って長さ方向および周方向に摺動可能な形状のものであり、
前記採水部が、底面部と、前記底面部から垂設された側面部を有し、前記底面部と前記側面部で包囲され、かつ前記底面部と対向する部分が開口されている採水空間部を有し、前記側面部の開口部側の先端部が前記本体部の凹部から突き出されており、前記本体部の凹部内を摺動しながら上下動可能に取り付けられているものであり、
さらに前記本体部が、第1端部側が加圧空気源と接続され、反対側の第2端部側が、前記部分球体部を貫通して前記凹部の底面と前記採水部の底面との間の空間に位置している加圧チューブと接続され、
前記採水部が、第1端部側が吸引ポンプと接続され、反対側の第2端部側が凹部から突き出された側面部を貫通して前記採水空間部に位置している採水チューブと接続されている、検査装置と、それを使用した検査方法を提供する。
図面により検査装置の一実施形態を説明する。
図1は、スパイラル膜モジュールのケースハウジングを取り除いた状態のものであり、集水管10と、集水管10の周囲に取り付けられた複数枚の平膜(封筒状膜)2とスペーサ3の一部を切り取って展開させた状態が示されている。
平膜2は、封筒状膜であり、三辺が閉じられており、残りの一辺の全部または一部が開口されている。
スペーサ3は、平膜2の内部と隣接する平膜2の間に配置されている。
図1は、集水口11aが長さ方向に等間隔で一列に並んで形成されている状態が示されている。
図2に示すように集水口11a~11dは、周方向に等間隔をおいて形成されており、さらに11b~11dも集水口11aと同様に長さ方向に等間隔で一列に並んで形成されている。
複数の平膜2は、図2に示すようにそれぞれの開口部が集水管10の異なる集水口11a~11dに接続されている。
検査装置20は、本体部30と、本体部30の平面部31に形成された凹部32内に収容された採水部40を有している。
本体部30と採水部40は、本発明の好ましい一態様はフッ素樹脂または電解研磨ステンレスからなるものである。
フッ素樹脂としては、PTFE、PFA、ETFE、FEP、PVDF、PCTFE、ECTFEなどを挙げることができるが、本発明の好ましい一態様はPTFEである。
部分球体部35は、球体の一部が切断され、切断面が平面部31になっている形状のものであり、断面形状が1/2~3/4円弧を有する形状になるものである。
部分球体部35の表面は、幅方向の断面形状が円形である集水管10の内壁面10aに沿って長さ方向および周方向に摺動可能な形状のものである。
平面部31に形成されている凹部32の内部形状は、周壁部33と底面部34を有している円柱形状のものである。
凹部32は底面部34が円錐形状になっているが、円錐状の底面部に代えて、平坦な底面部の中心部にさらに凹部が形成されているものでもよい。
採水部40は、底面部41と、底面部41から垂設された側面部42を有し、底面部41と側面部42で包囲され、かつ底面部41と対向する部分が開口されている(開口部43)採水空間部44を有している。
採水部40の開口部43の環状端面43aはゴムで被覆されており、前記ゴムの本発明の好ましい一態様はフッ素ゴムである。
採水部40の側面部42の外表面には環状溝が形成されており、環状溝にはゴムからなるOリング45が嵌め込まれている。Oリング45は、1または2以上を使用することができる。Oリング45のゴムは、本発明の好ましい一態様はフッ素ゴムである。
フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン系(FKM)、テトラフルオロエチレン-プロピレン系(FEPM)、テトラフルオロエチレン-パープルオロビニルエーテル系(FFKM)などを挙げることができるが、本発明の好ましい一態様はFKMである。
さらに採水部40は、本体部30の凹部32の内壁面と採水部40のOリング45が当接された状態で、摺動しながら上下動可能に取り付けられている。
採水部40は、本体部30の凹部32の底面部34に採水部40の底面部41が当接されたとき、凹部32の底面部34が円錐形状になっているため、採水部40の底面部41の下に空間部34aが存在している。
平坦な底面部の中心にさらに凹部が形成されている形態では、採水部40の底面部41の下にある凹部が空間部34aになる。
加圧チューブ36は、第1端部36a側が図示していない加圧空気源と接続され、反対側の第2端部36b側が、部分球体部35を貫通して凹部32の底面34と採水部40の底面部41との間の空間部34aに位置している。
採水部40は、採水チューブ46を介して図示していない吸引ポンプと接続されている。
採水チューブ46は、第1端部46a側が図示していない吸引ポンプと接続され、反対側の第2端部46b側が本体部の凹部32から突き出された側面部42を貫通して採水空間部44に位置している。
図3~図5により上記検査装置を使用する、前記スパイラル膜モジュールにおける複数枚の平膜の膜状態を検査する検査方法を説明する。
手順1では、スパイラル膜モジュールのケースハウジングの一端部に取り付けられているキャップを外した後、集水管10の開口部から検査装置20を入れる。
集水管10は、いずれか一端側は閉塞され、他端側が開口されている形態のものが通常であるため、開口部側のキャップを外して検査装置20を入れる。
なお、本発明の検査装置を適用するスパイラル膜モジュールは、水道水、地下水などの清浄な水をろ過対象とすることができる。
その後、検査装置20の採水部40の開口部43(採水空間部44)が集水口11aの一つと対向するようにするため、長さ方向に移動させたり周方向に回転させたりして検査装置20の位置を調節する(図5(a))。
図5(b)に示すとおり、集水口11aは採水空間部44に面しているため、一つの集水口11aから流入した透過液の全量は採水空間部44に入る。
このとき、採水部40の開口部43の環状端面43aが集水管10の内壁面10aに押しつけてられているため、一つの集水口11aを除いた他の集水口からの透過液が採水空間部44に混入することが防止される。
採水チューブ46で採水した透過液は、サンプル瓶に入れて分析サンプルとするか、または直接分析装置に送って分析することができる。
例えば、図5(b)の状態から加圧チューブ36による加圧を停止して図5(c)の状態にした後、図5(d)に示すとおり、検査装置20を長さ方向に移動させて、残りの集水口11aの採水を行う。
また、図5(c)の状態で検査装置20を周方向に90度回転させて、一つの集水口11bから採水し、順次、集水口11c、集水口11dから採水することもできる。
例えば、一枚の平膜2に接続された複数の集水口11a(または11b~11d)の内の一つのみの含有成分が大きく異なっている場合は、前記集水口11aに近い部分の膜が劣化していることが考えられる。
より具体的には、例えば平膜2の一部が損傷して小さな穴が開いているような場合には、ろ過されない原液が平膜2内部に入り、それが特定の集水口11a(または11b~11d)から回収されてサンプリングされた結果、他の集水口11a(または11b~11d)と比べて原液成分濃度が高くなるため、膜の劣化が確認できることになる。
同様に複数の平膜2の内、いずれか一枚の平膜2のみの含有成分濃度が異なっていれば、その平膜2に劣化があることが確認できることになる。
このように本発明の検査装置を使用して検査することで、スパイラル膜モジュールを解体することなく、容易に複数の平膜の膜状態を管理することができるようになる。
スパイラル膜モジュールを使用して水道水をろ過した後、検査装置を使用して膜状態を検査した。
使用したスパイラル膜モジュールは、次のとおりである。
集水管:内径27mm、長さ978mmの変性ポリフェニレンオキサイド製(m-PPO)で、一端側が閉塞されているもの。集水口は、図1、図2に示すとおり、集水口11a~11dがそれぞれ1列に40個形成されているもの。
平膜:縦755mm、横978mmの封筒状膜(有効膜面積13,311cm2),材質ポリアミド系樹脂製を4枚使用。
ケースハウジング:内径205mm、長さ1378mmの筒状本体の両端がキャップで閉塞されている繊維強化プラスチック(FRP)製のもの。
検査は、40個の集水口11aに対して手順1~手順4を実施して透過液をサンプリングした後、順次、集水口11b、集水口11c、集水口11dから透過液をサンプリングした。
それぞれのサンプリング透過液を分析したところ、いずれも含有成分はほぼ同じであり、膜の損傷などの劣化がないことが確認された。
2 平膜
3 スペーサ
10 集水管
11a~11d 集水口
20 検査装置
30 本体部
40 採水部
44 採水空間部
Claims (7)
- 集水管の複数の集水口に接続された複数枚の平膜がケースハウジング内に収容されているスパイラル膜モジュールにおける前記複数枚の平膜の膜状態を検査するための検査装置であって、
前記スパイラル膜モジュールが、
前記集水管が、幅方向の断面形状が円形のものであり、長さ方向に間隔をおいて複数の集水口を有し、かつ周方向に間隔をおいて複数の集水口を有しており、
前記複数の平膜のそれぞれの開口部が、平膜ごとに異なる集水口に接続されているものであり、
前記検査装置が、
本体部と、前記本体部の一面に形成された凹部内に収容された採水部を有しており、
前記本体部が、前記凹部が形成されている平面部と、残部の部分球体部を有しており、前記部分球体部が、前記集水管の内壁面に沿って長さ方向および周方向に摺動可能な形状のものであり、
前記採水部が、底面部と、前記底面部から垂設された側面部を有し、前記底面部と前記側面部で包囲され、かつ前記底面部と対向する部分が開口されている採水空間部を有し、前記本体部の凹部内を摺動しながら上下動可能に取り付けられ、前記側面部の開口部側の先端部が前記本体部の凹部から突き出されているものであり、
さらに前記本体部が、第1端部側が加圧空気源と接続され、反対側の第2端部側が前記部分球体部を貫通して前記凹部の底面と前記採水部の底面との間の空間に位置している加圧チューブと接続され、
前記採水部が、第1端部側が吸引ポンプと接続され、反対側の第2端部側が凹部から突き出された側面部を貫通して前記採水空間部に位置している採水チューブと接続されている、検査装置。 - 前記本体部の前記平面部の平面形状が正方形で、前記凹部が円柱形状のもので、底面部が円錐形状を有しているものであり、
前記採水部が、前記本体部の凹部内に入れることができる円柱形状のものであり、
前記本体部の凹部底面部に前記採水部の底面部が当接されたとき、前記採水部の底面部の下に空間部が位置しており、
前記加圧チューブの第2端部が前記空間部と接続されているものである、請求項1記載の検査装置。 - 前記採水部の開口部の環状端面がフッ素ゴムで被覆されているものである、請求項1または2記載の検査装置。
- 前記採水部の側面部の外表面に環状溝が形成され、前記環状溝にフッ素ゴムからなるOリングが嵌め込まれており、
前記Oリングと前記本体部の凹部の内壁面が当接されているものである、請求項1~3のいずれか1項記載の検査装置。 - 前記本体部の部分球体部の断面形状が1/2~3/4円弧を有する形状である、請求項1~4のいずれか1項記載の検査装置。
- 前記本体部と前記採水部が、フッ素樹脂または電解研磨ステンレスからなるものである、請求項1~5のいずれか1項記載の検査装置。
- 請求項1~6のいずれか1項記載の検査装置を使用する、前記スパイラル膜モジュールにおける複数枚の平膜の膜状態を検査する検査方法であって、
ろ過運転中の前記スパイラル膜モジュールの集水管のいずれか一端部側から検査装置を入れる手順1、
前記検査装置を集水管内の長さ方向に移動させ、検査対象となる集水口に到達した後、必要に応じて周方向に回転させることで、前記採水部の開口部を前記検査対象となる集水口に対向させる手順2、
前記加圧チューブを介して前記本体部の底面部と前記採水部の底面部の間の空間に加圧空気を供給して、前記採水部の開口部の環状端面を前記集水管の内壁面に押しつけて前記集水口を包囲する手順3、
前記集水口から前記採水空間部内に入った透過液を採水チューブで採水する手順4、
一つの集水口からの採水終了後、検査対象となる全ての集水口に対して手順2~手順4を繰り返す、検査方法。
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