JPH0673615B2

JPH0673615B2 - 膜分離装置

Info

Publication number: JPH0673615B2
Application number: JP1036604A
Authority: JP
Inventors: 繁樹沢田; 初美金庭; 正芳老沼
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1989-02-16
Filing date: 1989-02-16
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH02214528A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は膜分離装置に係り、特に、膜面の洗浄を容易か
つ効率的に行なうことができる膜分離装置に関する。

［従来の技術］逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜等の分離膜モジュー
ルを備えた膜分離装置は、従来より、食品工業、化学工
業或いは排水処理等の様々な分野で使用されている。

この膜分離装置は、よく知られているように、分離膜の
一方の側に高い圧力状態に保持された被処理液（原水）
を流し、分離膜を透過した液を該分離膜の他方の側から
取り出すように構成されているものである。

第６図は従来の膜分離装置を示す系統図である。第６図
に示す膜分離装置において、配管11より原水タンク（又
は循環タンク）１に供給された原水は、原水ポンプＰに
より配管12を経て分離膜2Aを備える膜モジュール２に供
給される。分離膜2Aを透過した処理水は配管13により系
外へ排出され、濃縮水は配管14を経て原水タンク１に循
環される。濃縮水の一部を必要に応じてバルブV₁の開閉
により、配管15より系外へ排出される。

ところで、膜分離装置により原水の膜分離処理を行なう
と、原水中の溶質ないし懸濁物が経時的に膜面に付着、
堆積してくる。このような膜面の堆積物はゲル層又はケ
ーキ層と呼ばれるものであるが、原水供給圧等の操作圧
により常に圧縮された状態にあり、分離膜の濾過抵抗を
増大させ、水透過速度を低下させる。従って、このよう
な膜面のゲル層ないしケーキ層を洗浄により除去するこ
とが必要とされる。

従来、膜モジュールの洗浄方法としては、次の〜の
方法が行なわれている。

原水ポンプを停止して、透過水側から透過水を逆流
させて背圧洗浄する。洗浄後、ポンプ運転を再開する。

原水ポンプを運転したまま、上記の如く、背圧洗
浄する。

原水の流れ方向を定期的に変更する。即ち、膜モジ
ュール入口から流入させている原水を、定期的に濃縮水
排出口から流入させるようにする。

［発明が解決しようとする課題］上記、のような背圧洗浄は、中空糸膜モジュールな
どにおいて広く採用されている方法であるが、この方法
を用いて高い洗浄効果を得るには、供給ポンプの運転の
有無に関わらず、背圧は極めて高い背圧（0.5kg/cm²以
上）をかける必要があった。中空糸膜モジュールの場合
には、このような高い背圧にも耐え得るものが多いが、
シート状の平膜を素材とするスパイラル膜モジュールや
平膜モジュールでこのような高い背圧を付加すると膜が
破損する。このため、スパイラル膜モジュールや平膜モ
ジュールでは膜洗浄時にかける背圧が低くなり、十分な
洗浄が行なえなかった。

の方法でも膜面を十分に洗浄することはできなかっ
た。また、流路変更のための配管、弁、ポンプ等が必要
であり、装置設備が複雑かつコスト高となるという問題
もあった。

本発明は上記従来の問題点を解決し、膜モジュールの効
果的な逆流洗浄を行なうことができる膜分離装置であっ
て、その装置構成が簡単な膜分離装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の膜分離装置は、原水タンクからの原水を膜分離
処理する膜モジュールと、原水を膜モジュールに供給す
る配管と、該配管に設けられた原水を供給するための原
水ポンプと、原水ポンプを迂回するように前記配管に設
けられたバイパス配管と、膜モジュールからの濃縮水取
出用配管とを備える。この濃縮水取出用配管は、一端が
膜モジュールに接続され、他端が原水タンクの水面位よ
りも高所にて開放しているか、又は開放可能としてあ
る。

［作用］本発明の膜分離装置においては、原水ポンプを停止する
と、膜モジュールの原水側の圧力が開放されるが、この
際、膜モジュールの濃縮水取出用配管の端部が原水タン
クの水面位より高いレベルにあって大気に開放している
か、又は大気に開放可能としてある。また、原水供給配
管には原水ポンプをバイパスするバイパス配管が設けら
れている。このため、原水供給ポンプの停止と同時に、
濃縮水取出用配管及び膜モジュール内の水は、瞬時に逆
流して膜モジュールの濃縮水取出口から原水流入口へ向
って流れる。

ところで、ゲル層やケーシ層と呼ばれているような膜面
の堆積物は、操作圧によって常に圧縮されている。ポン
プが停止されて圧力が開放されると、この圧縮されてい
た堆積物は膨張し、所謂ゆるんだものとなる。本発明で
は、前述の通り、ポンプ停止時に堆積物が膨張しようと
すると共に瞬時に原水室内における水の流れが逆転し、
水が濃縮水取出口から原水流入口へ向って流れる。この
水と逆流と堆積物の膨張とが相俟って起こることによ
り、膜面から堆積物が効率良く剥ぎ取られる。

なお、本発明にあっては、原水ポンプを停止して膜モジ
ュールの圧力を開放すると、原水の流れが瞬間的に濾過
時の方向と逆になり、これにより、膜面から堆積物が効
率良く剥離される。この場合、原水の流れが瞬間的に逆
になることが極めて重要であり、前記従来のの方法の
如く、単に原水の流れ方向を変えるだけでは、堆積物に
濾過圧力が加えられ、堆積物を十分に剥離することはで
きない。

このような、本発明の膜分離装置における膜洗浄操作を
行なう場合、これらの操作と同時に膜面の裏側から微小
圧の背圧をかけることにより、堆積物がさらに膨張し効
率良く剥離されるようになる。この微小圧は0.1〜0.5kg
/cm²が望ましい。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例いついて詳細に説
明する。

第１図〜第５図は、各々、本発明の膜分離装置の一実施
例を示す系統図である。

第１図に示す膜分離装置は、原水タンク（循環タンク）
１、分離膜2Aを備える膜モジュール２、原水タンク１に
原水を供給する配管11、原水タンク１内の原水を膜モジ
ュール２に供給するための原水ポンプＰ及びバルブV₂、V
₃を備える配管12、原水ポンプＰを迂回するように設け
られたバイパス配管16、該バイパス配管16に設けらたバ
ルブV₄、膜モジュール２の透過水を処理水として系外に
排出するための配管13、膜モジュール２の濃縮水を原水
タンク１に循環するための濃縮水取出用配管14、該配管
14に設けられたバルブV₅、濃縮水取出用配管14から分岐
して設けられた濃縮水の一部を系外へ排出するための配
管15、該配管15に設けられたバルブV₁等を備えている。
濃縮水取出用配管14は、その一端が膜モジュール２に接
続され、他端は原水タンク１の水面位より高いレベルに
おいて大気に開放している。

このような膜分離装置により膜分離処理を行なうには、
まず、バルブV₂、V₃、V₅を開とし、バルブV₄を閉とすると
共に、原水ポンプＰを作動させて、原水タンク１内の原
水を配管12を経て膜モジュール２に供給し、膜分離処理
する。なお、この場合、バルブV₄は開いたままであって
も良い。膜モジュール２の透過水は配管13より処理水と
して系外に排出する。一方、濃縮水は、配管14より原水
タンク１に循環する。この際、バルブV₁（場合により更
にバルブV₅）を開閉することにより、必要に応じて濃縮
水の一部を配管15より系外に排出する。

このような膜分離処理を継続して行なうことにより、膜
面にゲル層ないしケーキ層が堆積し、水透過速度が低下
してきた場合には、次のようにして分離膜2Aの洗浄を行
なう。

即ち、バルブV₂を閉、バルブV₄を開とすると共に、ポン
プＰを停止する。なお、この場合、バルブV₂は開いたま
まであっても良いが、ポンプＰ内の逆流を防止するため
にバルブV₂を閉とする方が良い。

ポンプＰを停止することにより、膜モジュール２内の水
が瞬時にバイパス配管16を経て原水タンク１側に逆流す
る。即ち、第１図の場合、濃縮水取出用配管14の開放端
が原水タンク１の水面位より高い位置にあることから、
ヘッド差により瞬時に逆流が発生する。

また、膜モジュール２の分離膜2Aに圧縮されて堆積して
いるゲル層又はケーキ層は、原水ポンプＰを停止するこ
とにより、圧力開放状態となり、その圧縮度がゆるんだ
状態となる。そして、この圧縮度がゆるんだゲル層ない
しケーキ層の表面に沿って瞬間的に高速の逆流が流れる
ことにより、ゲル層ないしケーキ層は効率的に取り除か
れる。

このようにして、ゲル層ないしケーキ層を除去した後
は、再びバルブV₄を閉、バルブV₂を開とすると共に、ポ
ンプＰを作動させて通常の膜分離処理を再開する。

このような本発明の膜分離装置において、上記逆流洗浄
に際して、分離膜の裏側から微小圧の背圧をかけること
により、より高い洗浄効率を得ることができる。

なお、本実施例（及び下記の実施例）では配管14の端部
が大気に開放されているが、本発明においてはこの端部
は原水タンク１内の水面下に没していても良い。この場
合には、例えば第１図中の破線で示す如く、配管14のう
ち原水タンク１の水面位よりも高所にて配管14から分岐
する配管14′を設け、この配管14′に逆止弁を設ければ
良い。この逆止弁14″は、配管14から分岐配管14′へ向
う流れを阻止し、分岐配管14′から配管14へ向う流れを
許容する。そして、ポンプＰを停止したときには、大気
が配管14′から配管14へ向って流れ、上記した膜モジュ
ール２内での瞬間的な逆流が発生される。

第２図〜第５図は、分離膜に背圧を加える手段を備える
膜分離装置を示すものである。なお、第２図〜第５図に
示す膜分離装置において、背圧加圧手段を備えること以
外は、第１図に示す膜分離装置と同様の構成であるの
で、同一機能を備える部材に同一符号を付し、その説明
を省略する。

第２図に示す膜分離装置は、ヘッダ３を処理水の排出用
配管13に設けたものである。このように、ヘッダ３を設
け、処理水排出系の水位を膜モジュール２よりも高く設
定することにより、膜モジュール２の分離膜2Aに背圧を
かけることができる。このヘッダ３の立上げ高さは、0.
1〜0.5kg/cm²程度の背圧を加えるために、１〜5m程度と
するのが好ましい。

第３図に示す膜分離装置は、第２図に示す膜分離装置に
おいて、配管13に処理水バイパス管17を分岐させると共
に、配管13、17にバルブV₆、V₇を設けたものである。こ
の第３図の装置においては、通常運転時にはバルブV₆を
閉、バルブV₇を開として処理水を配管17から排出する
が、この通常運転途中又は開始時にバルブV₆を開、バル
ブV₇を閉とし、ヘッダ３に処理水を貯えておく。そし
て、次の膜面洗浄時にバルブV₆を開、バルブV₇を閉とし
て分離膜2Aに背圧をかける。

第４図に示す膜分離装置は、第３図の装置においてヘッ
ダ３に加圧ガス供給管18を接続したものである。第４図
の装置にあっては、分離膜2Aに背圧をかけるときにバル
ブV₈及びV₆を開放してヘッダ３内の水を加圧して膜モジ
ュール２へ供給する。なお、ヘッダ３に処理水を導入す
るときにはバルブV₆とエア抜きバルブV₉を開とし、バル
ブV₇を閉とする。

第５図に示す膜分離装置は、配管13からの処理水を処理
水タンク５に貯留しておき、このタンク５内の処理水
を、処理水加圧ポンプP₁により配管19を経て膜モジュー
ル２内にポンプ圧で圧送して分離膜2Aに背圧をかける構
成とされている。図中、V₁₁、V₁₂はバルブである。

なお、分離膜にかける背圧が大き過ぎると分離膜を破損
するおそれがある。従って、背圧の程度は0.1〜0.5kg/c
m²程度の微小圧とするのが良い。本発明の膜分離装置に
おいては、ポンプ停止により圧力が開放されると共に瞬
時に逆流が生じるため、このような微小圧の背圧によっ
ても、十分な背圧洗浄効果を得ることができる。また、
背圧をかける時間は数秒から数分で良い。

本発明において、膜モジュールとしては特に制限はない
が、例えば、波板状スペーサを挿入した、スパイラル型
膜モジュール又は平膜モジュール等を用いることができ
る。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の膜分離装置によれば、分離
膜に付着、堆積する堆積物を極めて効率的に剥離除去す
ることができる。従って、高い透過水量を維持し、効率
的な膜分離処理を行なうことが可能とされる。

しかも、本発明の膜分離装置はその構成が非常に簡易な
ものであることから、設備コストの高騰を招くこともな
く、メンテナンスも軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図及び第５図は、各々、
本発明の膜分離装置の一実施例を示す系統図、第６図は
従来の膜分離装置を示す系統図である。１……原水タンク、２……膜モジュール、 2A……分離膜、Ｐ……原水ポンプ、 14……濃縮水取出用配管、 16……バイパス配管。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原水タンクからの原水を膜分離処理する膜
モジュールと、原水を膜モジュールに供給する配管と、該配管に設けられた原水を供給するための原水ポンプ
と、原水ポンプを迂回するように前記配管に設けられたバイ
パス配管と、一端が前記膜モジュールに接続され、他端側が原水タン
クの水面位よりも高所にて開放されたもしくは開放可能
な濃縮水取出用配管と、を備えたことを特徴とする膜分離装置。