JPH11156161A - 中空糸膜モジュールの運転方法 - Google Patents

中空糸膜モジュールの運転方法

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JPH11156161A
JPH11156161A JP32755997A JP32755997A JPH11156161A JP H11156161 A JPH11156161 A JP H11156161A JP 32755997 A JP32755997 A JP 32755997A JP 32755997 A JP32755997 A JP 32755997A JP H11156161 A JPH11156161 A JP H11156161A
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JP
Japan
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filtration
hollow fiber
fiber membrane
membrane module
backwashing
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Application number
JP32755997A
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English (en)
Inventor
Hideo Kitahashi
秀雄 北橋
Tamiyuki Eguchi
民行 江口
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ろ過運転における逆洗を特徴とする洗浄処理
によりろ過性能が回復する許容範囲においてろ過性能の
推移に対応させながら、ろ過効率が最大になるような最
適な頻度で逆洗を行い、ろ過効率の低下を軽減し、効率
的なろ過運転を可能とする中空糸膜モジュールの運転方
法を提供する。 【解決手段】 中空糸膜モジュール1のろ過において、
ケークろ過の範囲で液体又は気体を中空糸膜9の内側か
ら外側へ透過させる逆洗の頻度を相関係数で特徴づけら
れる膜の目詰まり状態によって変える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密ろ過、限外ろ
過、透析などに用いられる中空糸膜モジュールの逆洗を
伴う運転方法に関するもので、更に詳しくは逆洗を特徴
とする洗浄処理によりろ過性能が回復するろ過運転範囲
において逆洗を任意の頻度で行うろ過運転方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】中空糸膜モジュールは単位容積当たりの
膜面積を大きくすることが出来るため、コンパクトな処
理装置を構成することが可能で、各種の膜分離装置で幅
広く用いられている。しかし、この様な中空糸膜モジュ
ールにおいてもろ過時間の経過とともに中空糸膜に除去
された物質の堆積、付着等によりろ過圧力の上昇等のろ
過性能の低下が見られる。
【0003】このような問題に対して中空糸膜をろ液に
より逆洗する方法(例えば特開昭51−110482号
公報)、圧縮空気の逆洗により洗浄する方法(例えば特
開昭53−108882号公報)、気体又は液体の逆洗
と散気によるバブリングとを併用した方法(例えば特公
平6−57302号公報)及びケークろ過の範囲で気体
又は液体の逆洗を行う方法(特願平9−237941号
公報)等の逆洗による膜の洗浄方法が考案されている。
【0004】しかし、ろ液を圧送する、若しくは加圧空
気により押し出すことにより、ろ過時とは逆方向に透過
させるといった逆洗を特徴とする洗浄処理をろ過運転に
組み入れると、逆洗を組み入れない場合よりもろ過効率
が低下するといった問題点が生じる。
【0005】こういった問題に対して逆洗を特徴とする
洗浄処理方法を組み入れたろ過運転においては、定流量
ろ過におけるろ過圧力の上昇や定圧ろ過におけるろ過流
量の低下といったろ過性能の低下を抑制しながら逆洗頻
度の削減・最適化を行い、ろ過効率の低下を軽減するこ
とが重要となってくる。
【0006】しかしながら、逆洗を行う従来のろ過運転
においては散気によるバブリングをしながらのろ過−逆
洗−ろ過停止のろ過モードをろ過性能の推移に依らず繰
り返しており、ろ過効率低下を防ぐ効果的な手段はとら
れていない。ろ過開始から次のろ過開始までの間を1サ
イクルとした時に1サイクル毎に逆洗する必要がない場
合には当然逆洗頻度を例えば10サイクルに1回とする
等少なくするべきである。また、ろ過性能が低下し始め
たらろ過性能が元に戻るまで再び毎サイクル逆洗すれば
よい。以上のように逆洗はろ過性能の推移に対応し、そ
れに応じて最適の頻度で行われるべきである。
【0007】ろ過運転を行うにあたり、採用されるろ過
方式は活性汚泥水や下水のように除去すべき物質を多量
に含んだ液体をろ過する場合には、加圧ろ過を行うと膜
の目詰まりが激しくなるが、散気をしながら吸引ろ過を
行うと目詰まりはかなり改善される。一方、水道水など
のように除去すべき物質を少量しか含まない液体をろ過
する場合には加圧ろ過方式が多く採用されている。この
ように被処理液の性状に応じてろ過方式が使い分けられ
ている。しかしながら、被処理液の性状にも依るが一般
的に加圧ろ過方式の方が吸引ろ過よりも膜面上のケーク
がろ過抵抗となるケークろ過の範囲が狭く、逆洗を特徴
とする洗浄処理を行った場合には加圧ろ過方式の方が洗
浄処理頻度が多くなり、非効率的である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ろ過運転における逆洗を特徴とする洗浄処
理によりろ過性能が回復する許容範囲においてろ過性能
の推移に対応させながら、ろ過効率が最大になるような
最適な頻度で逆洗を行い、ろ過効率の低下を軽減し、効
率的なろ過運転を可能とすることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者はこれらの問題
を鋭意検討した結果、中空糸膜に除去された物質の堆
積、付着等の状態はろ過運転中一定ではなく、ろ過時間
の経過と共に変化しており、その変化に対応して逆洗を
特徴とする洗浄処理を最適な頻度で行うべきであること
を見出して本発明に至った。
【0010】逆洗を特徴とする洗浄処理でろ過性能が回
復可能な許容範囲において、ろ過開始から次のろ過開始
までの1サイクルに1回の頻度で逆洗を行う通常のろ過
運転の場合のろ過性能の推移と同等である範囲で逆洗頻
度を削減し、またろ過性能の低下が顕著な場合には一時
的に逆洗頻度を増加させることにより、薬品洗浄等の回
復処理を行わない効率的なろ過運転を可能とした。
【0011】更に詳しくは、中空糸膜表面上のケーク
(Cake、「ケーキ」とも言う)がろ過抵抗となるケーク
ろ過(「ケーキろ過」とも言う)の範囲のろ過運転にお
いて逆洗を最適な頻度で行うことにより効率的なろ過運
転を可能とした。
【0012】更に詳しくは、本発明は、定流量ろ過にお
いてろ過時間と対応するろ過圧力の関係から、又は定圧
ろ過においてろ過時間を対応する積算ろ液量で割ったも
のとその積算ろ液量の関係から2変数統計計算による1
次回帰直線を演算し、その相関係数の絶対値が0.95
以上1以下となる範囲において、逆洗頻度を最適に変更
し、ろ過効率低下を軽減した効率的なろ過運転を可能と
した。ここで、ろ過方式は、吸引ろ過又は水頭差による
自然ろ過であることが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて更に詳細に説明する。図1は本発明におけ
る中空糸膜モジュールの逆洗を特徴とする洗浄処理を行
うろ過装置の簡略図、図2及び図3は中空糸膜モジュー
ル1の簡略図である。
【0014】本発明の運転方法を採用したろ過装置は、
被処理液が流入される膜分離槽8に浸漬した中空糸膜モ
ジュール1のろ過液の通路に弁3及び弁5とそれらを介
してそれぞれ連通した吸引ポンプ2と逆洗ポンプ4と散
気孔が通じた空気の通路に弁7とそれを介して連通した
散気ポンプ6を有して構成されることを特徴とするもの
である。
【0015】本発明に用いられる中空糸膜モジュール1
の形状は特に限定されないが、吸引、加圧又は水頭差に
よる自然ろ過により被処理液が中空糸膜の外側から内側
へ透過して分離膜として機能できるものであれば良い
が、図2の簡略正面図及び図3の簡略側面図のように多
数の中空糸膜9を束ねた両端が開口状態で集束固定され
た中空糸膜ユニット10の両端がそれぞれ異なるモジュ
ールユニット11、12に配置され、各モジュールユニ
ット11、12内に中空糸膜ユニット10のろ過液の通
路13が連通されており、そのモジュールユニット1
1、12と散気機構を持つ散気ユニット14及び、固定
ユニット15及び散気された空気で効果的に中空糸膜を
揺動させるための循環流を形成するためのフロントパネ
ル16、リアパネル17(フロントパネル16の逆側)
とを積層状に組み合わせ、それらをサイドパネル18及
びフレーム19に接続固定された構造の中空糸膜モジュ
ール1を用いることが好ましい。尚、この中空糸膜モジ
ュール1の基本構造は、本出願人の先願によって既に詳
しく説明されている。
【0016】中空糸膜9は、ろ過処理時及び逆洗時のろ
過液の圧力損失を考慮し、中空糸膜の内径が細い場合に
は中空糸膜の長さを短く、太い場合には長くすべきであ
り、本発明では内径が300〜500μmの中空糸膜が
使用されるので、中空糸膜長さはおよそ20〜120c
mである。また、中空糸膜の孔径は0.1〜0.5μm
であり、公知のポリスルホン、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン等からなる中空糸膜を本発明に用いることができ
る。
【0017】図1における弁3、5及び7の様式は特に
限定されないが、気密性が高いもの、例えば電磁弁が好
ましい。また、任意に開閉できるものであれば弁以外の
手段でも良い。
【0018】吸引ポンプ2、逆洗ポンプ4及び散気ポン
プ6の様式、ポンプ能力は特に限定されないが、吸引ポ
ンプ2は自給式が好ましく、逆洗ポンプ4は加圧空気の
圧力範囲がおよそ0〜1000kPaで任意に調整でき
るものが好ましい。散気ポンプ6は空気供給量がおよそ
0〜400L/minであるものが好ましく、任意に調
整できるものであれば更に好ましい。これらのポンプの
数は特に限定されないが、必要に応じて任意に変更する
ことが可能である。
【0019】ろ過様式は、現実的に定流量ろ過が多くの
場合において採用されているので、本発明の実施例にお
いては定流量ろ過について述べるが特に限定されるもの
でない。また、ろ過方式は本発明の実施例において吸引
ろ過方式を採用しているが、特に限定されるものでな
い。
【0020】また、被処理液によってはケークろ過を越
えた範囲で逆洗を特徴とする洗浄処理を行ってもろ過性
能が回復する場合がある。例えば、中空糸膜面上に有機
ゲル状物質が堆積、緻密化した場合には請求項2又は3
記載の相関係数、即ち定流量ろ過におけるろ過時間と対
応するろ過圧力の関係から、又は定圧ろ過におけるろ過
時間を対応するろ液量で割ったものとそのろ液量の関係
から2変数統計計算によって導き出した1次回帰直線の
相関係数の絶対値が0.95未満の範囲において逆洗を
特徴とする洗浄処理を行っても、ろ過性能は回復可能で
ある。
【0021】しかし、通常は前述の相関係数が0.95
以上1以下となる範囲で逆洗を行うことが好ましい。
【0022】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づき更に詳しく説
明する。 (実施例)外径800μm、内径500μm、孔径0.
1μmの有効長さ約70cmのポリスルホン製中空糸膜
600本からなる中空糸膜ユニット10が10本集束固
定されたモジュールユニット11、12の2台を積み重
ねた膜面積が約20m2 の中空糸膜モジュール1を膜分
離槽8内に浸漬、設置した。
【0023】図1において膜分離槽8には、流量調整槽
20からMLSSがおよそ6000mg/Lの家庭排水
の活性汚泥処理水をおよそ4L/minで供給してお
り、散気ポンプ6からは汚泥の培養とは別に電磁弁7を
介して空気をおよそ100L/minの流量でモジュー
ル下部の散気ユニット14に供給して連続的に散気を行
った。
【0024】電磁弁3を開き、電磁弁5を閉じた状態で
吸引ポンプ2にて流量4.2L/minで9分間吸引ろ
過を行い、電磁弁3を閉じ1分間ろ過停止状態とした。
この後、上記電磁弁の操作を繰り返し、9分間吸引ろ過
−1分間ろ過停止のサイクルを9回繰り返し、10回目
のサイクルにおいて9分間吸引ろ過の後に吸引ポンプ2
を停止し電磁弁3を閉じ、電磁弁5を開き逆洗ポンプ4
にて加圧空気を送り込み、ライン内のろ液を中空糸膜9
を通して全て押し出し、空気に置換し、逆洗を行った。
逆洗圧力PB は逆洗ポンプ4の元圧力100kPaから
30kPaまで低下し、およそ5秒で再び元圧力100
kPaに達し、その後の55秒はそのまま放置した。な
お、1回の逆洗に用いるろ液量は中空糸膜内容積、モジ
ュールユニット内ろ過液の通路容積及びろ過液ライン容
積を加えたものでおよそ4Lである。
【0025】10サイクルに1回逆洗する上記のろ過モ
ードを繰り返してろ過運転を行った結果、初期のろ過圧
力PI は約8kPaであったが、1ヶ月後には約12k
Paとなった。この間のろ過時間とろ過圧力の関係を2
変数統計計算による1次回帰直線とした時の相関係数の
絶対値は0.98であった。この間の逆洗に用いたろ液
を除いた積算ろ過量はおよそ160m3 である。
【0026】(比較例)前述の実施例において9分間吸
引ろ過の後に毎回逆洗を行い、ろ過停止とするサイクル
を繰り返すろ過運転を行った結果、初期のろ過圧力は約
8kPaであったが、1ヶ月後には約12kPaとなっ
た。この間のろ過時間とろ過圧力の関係を2変数統計計
算による1次回帰直線とした時の相関係数の絶対値は
0.98であった。この間の逆洗に用いたろ液を除いた
積算ろ過量はおよそ150m3 である。
【0027】このように、実施例では10サイクルに1
回逆洗する上記のろ過モードを繰り返してろ過運転を行
って160m3 の積算ろ過量が得られたのに対して、比
較例では1サイクル毎に逆洗するろ過モードを繰り返し
てろ過運転を行っても150m3 の積算ろ過量しか得ら
れなかった。つまり、1ヶ月後のろ過性能が同じである
にも係わらず、比較例の積算ろ過量は実施例の積算ろ過
量の約94%であり、本発明の有効性が立証されたので
ある。
【0028】
【発明の効果】本発明の逆洗を用いた中空糸膜モジュー
ルの運転方法によれば、相関係数で特徴づけられる目詰
まり状態によって逆洗頻度を変えることにより、逆洗に
よるろ過効率低下の軽減を行い、効率的なろ過運転が可
能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の中空糸膜モジュールの運転方法の簡略
説明図である。
【図2】本発明で用いた中空糸膜モジュールの簡略正面
図である。
【図3】同じく簡略側面図である。
【符号の説明】
1 中空糸膜モジュール 2 吸引ポンプ 4 逆洗ポンプ 6 散気ポンプ 3、5、7 電磁弁 8 膜分離槽 9 中空糸膜 10 中空糸膜ユニット 11、12 モジュールユニット 13 ろ過液の通路 14 散気ユニット 15 固定ユニット 16 フロントパネル 17 リアパネル 18 サイドパネル 19 フレーム 20 流量調整槽

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空糸膜モジュールのろ過において、ケ
    ークろ過の範囲で液体又は気体を中空糸膜の内側から外
    側へ透過させる逆洗の頻度を相関係数で特徴づけられる
    膜の目詰まり状態によって変えることを特徴とする中空
    糸膜モジュールの運転方法。
  2. 【請求項2】 中空糸膜モジュールの定流量ろ過におい
    てろ過時間と対応するろ過圧力の関係を2変数統計計算
    による1次回帰直線とした時に、その相関係数の絶対値
    が0.95以上1以下となる範囲において逆洗を行うこ
    とを特徴とする請求項1記載の中空糸膜モジュールの運
    転方法。
  3. 【請求項3】 中空糸膜モジュールの定圧ろ過におい
    て、ろ過時間を対応する積算ろ液量で割ったものとその
    積算ろ液量の関係を2変数統計計算による1次回帰直線
    とした時に、その相関係数の絶対値が0.95以上1以
    下となる範囲において逆洗を行うことを特徴とする請求
    項1記載の中空糸膜モジュールの運転方法。
  4. 【請求項4】 ろ過方式が吸引ろ過である請求項1、2
    又は3記載の中空糸膜モジュールの運転方法。
  5. 【請求項5】 ろ過方式が水頭差による自然ろ過である
    請求項1、2又は3記載の中空糸膜モジュールの運転方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001000307A2 (en) * 1999-06-25 2001-01-04 Millenniumpore Limited Self cleaning filter
KR101059956B1 (ko) 2009-02-04 2011-08-26 주식회사 환경시설관리공사 폐수처리용 침지형 평막모듈의 초음파와 역류를 이용한 세정장치
JP2020131161A (ja) * 2019-02-25 2020-08-31 オルガノ株式会社 膜ろ過装置

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