JPWO2020138231A1 - ろ過装置およびその運転方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)流量制御手段と、分離膜モジュールと、を備えるろ過装置が、任意の箇所での液体流量を検出する液体流量検出手段と、前記流量制御手段の状態を制御する外部制御手段を備え、
前記外部制御手段が、前記任意の箇所での、目標液体流量を含む目標流量範囲Aを設定する、目標範囲設定工程と、前記分離膜モジュールに被ろ過液又は逆洗液の供給を開始した後に、前記任意の箇所での液体流量が、目標流量範囲Aにはじめて入った際の前記流量制御手段の状態Sを記録する、制御状態記録工程と、前記流量制御手段を、前記制御状態記録工程で記録された前記状態Sとする、状態設定工程と、前記液体流量を、前記目標流量範囲に制御する、流量制御工程と、を備えたろ過装置。
この方法は、例えば運転を継続するなかで、急激に被ろ過液の性状が悪化するもしくは改善する場合に効果的な方法であり、特に被ろ過液の性状が改善する場合には、目標値よりも高い流量で運転されることを防止するのに効果的である。
本発明のろ過装置およびろ過装置の運転方法は、1サイクル中の膜間差圧の上昇速度が速い被ろ過液のろ過に好適に用いられる。具体的には、1サイクル中の膜間差圧の上昇速度が1kPa/分以上、好ましくは1.5kPa/分以上、さらにこのましくは2kPa/分以上である。上昇速度が1kPa/分以上の被ろ過液のろ過では、分離膜の膜閉塞の進行が早いため、本発明の効果が顕著になる。
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー38質量部と、γ−ブチロラクトン62質量部とを混合し、160℃で溶解した。この高分子溶液を、γ−ブチロラクトン85質量%水溶液を中空部形成液体として随伴させながら、二重管の口金から吐出し、口金の30mm下方に設置した温度5℃のγ−ブチロラクトン85質量%水溶液からなる冷却浴中で凝固させて、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDF)精密ろ過中空糸膜を作製した。得られたPVDF中空糸膜は、外径1250μm、内径800μm、平均孔径は0.3μmであった。
内径22mm、長さ300mmのポリスルホン製の筒状ケース内に、得られた中空糸膜100本を充填し、一方の端部にビスフェノールF型エポキシ樹脂(ハンツマン社製、LST868−R14)と脂肪族アミン系硬化剤(ハンツマン社製、LST868−H14)とを質量比が100:30となるように混合したものを流し込み、硬化させてポッティング部を形成した。同様にもう一方の端部にもポッティング部を形成し、両端ともにポッティング部を切断して中空糸膜の中空部を開口させ、外圧式PVDF精密ろ過中空糸膜モジュールを作製した。
作製した外圧式PVDF精密ろ過中空糸膜モジュールを分離膜モジュールとして、図1に示したろ過装置を構成した。
通液工程Iの時間を10秒に変えた以外は、実施例1と同様にろ過装置を運転した。第二サイクル目のろ過運転の開始時から、p1での液体流量が目標流量範囲Aに初めて入るまでの時間は15秒であり、早期に液体流量を安定化させることができた。また、液体流量の推移については、図3(a)に示すような推移であり、目標液体流量から大幅に高くなることはなかった。
通液工程Iの時間を15秒に変えた以外は、実施例1と同様にろ過装置を運転した。第二サイクル目のろ過運転の開始時から、p1での液体流量が目標流量範囲Aに初めて入るまでの時間は20秒であり、早期に液体流量を安定化させることができた。また、液体流量の推移については、図3(a)に示すような推移であり、目標液体流量から大幅に高くなることはなかった。
通液工程Iの時間を20秒に変えた以外は、実施例1と同様にろ過装置を運転した。第二サイクル目のろ過運転の開始時から、p1での液体流量が目標流量範囲Aに初めて入るまでの時間は25秒であり、液体流量を安定化させることができた。また、液体流量の推移については、図3(a)に示すような推移であり、目標液体流量から大幅に高くなることはなかった。
第二サイクル目のろ過運転において、通液工程Iを実施せず、ろ過運転の開始時からPID制御により被ろ過液を供給した以外は、実施例1と同様にろ過装置を運転した。第二サイクル目のろ過運転の開始時から、p1での液体流量が目標流量範囲Aに初めて入るまでの時間は60秒であり、早期に液体流量を安定化させることができなかった。また、液体流量の推移については、図3(c)に示すような推移であり、第二サイクル目のろ過開始時のろ過流量は目標液体流量から大幅に高くなる場合もあった。
第一サイクル目のろ過運転において、ろ過運転の開始後545秒が経過した時のコントロールバルブV1のバルブ開度を記録し、第二サイクル目のろ過運転において、通液工程Iの時間を10秒に変えた以外は、実施例1と同様にろ過装置を運転した。第一サイクル目のろ過運転において、p1での液体流量(ろ過流束)が、目標流量範囲Aである2.2m3/m2/日±10%の範囲に入ったのは、実施例1と同じくろ過運転の開始から60秒後であったが、その時点と比較して、ろ過運転の開始後545秒が経過した時は分離膜の閉塞が相当程度に進行しており、コントロールバルブV1のバルブ開度が大きくなっていた。その結果、第二サイクル目のろ過運転開始時のコントロールバルブV1のバルブ開度が過大となったため、ろ過運転の開始時から、p1での液体流量の推移が、図3(b)に示すような推移となり、目標流量範囲Aを大幅に超えてしまい、その後再び目標流量範囲Aに入るまでの時間は55秒となり、早期に液体流量を安定化させることができなかった。
2 供給ポンプ
3 循環ポンプ
4 流量計
5 圧力計
6 中空糸膜モジュール
7 ろ過液貯留槽
8 流量計
9 流量計
10 圧力計
11 ろ過液配管
12 逆洗ポンプ
13 コンピュータ
14 コンピュータ
V1 コントロールバルブ
V2 コントロールバルブ
V3 バルブ
V4 バルブ
21 液体流量検出手段
22 外部制御手段
23 流量制御手段
24 目標範囲設定工程
25 制御状態記録工程
26 状態設定工程
27 流量制御工程
Claims (8)
- 流量制御手段と、分離膜モジュールと、を備えるろ過装置が、
任意の箇所での液体流量を検出する液体流量検出手段と、
前記流量制御手段の状態を制御する外部制御手段を備え、
前記外部制御手段が、
前記任意の箇所での、目標液体流量を含む目標流量範囲Aを設定する、目標範囲設定工程と、
前記分離膜モジュールに被ろ過液又は逆洗液の供給を開始した後に、前記任意の箇所での液体流量が、目標流量範囲Aにはじめて入った際の前記流量制御手段の状態Sを記録する、制御状態記録工程と、
前記流量制御手段を、前記制御状態記録工程で記録された前記状態Sとする、状態設定工程と、
前記液体流量を、前記目標流量範囲Aに制御する、流量制御工程と、
を備えたろ過装置。 - 前記目標流量範囲Aが、前記目標液体流量に対して±10%以内である、請求項1記載のろ過装置。
- 前記流量制御手段が、バルブ及び/又はポンプである、請求項1又は2記載のろ過装置。
- 流量制御手段と、分離膜モジュールと、を備えるろ過装置における、任意の箇所での、目標液体流量を含む目標流量範囲Aを設定する、目標範囲設定工程と、
前記分離膜モジュールに被ろ過液又は逆洗液の供給を開始した後に、前記任意の箇所での液体流量が、目標流量範囲Aにはじめて入った際の前記流量制御手段の状態Sを記録する、制御状態記録工程と、
前記流量制御手段を、前記制御状態記録工程で記録された前記状態Sにして、前記分離膜モジュールに被ろ過液又は逆洗液を供給する、通液工程Iと、
前記流量制御手段によって前記分離膜モジュールに被ろ過液又は逆洗液を供給する流量を前記目標流量範囲Aに制御する、通液工程Pと、
を備える、ろ過装置の運転方法。 - 前記制御状態記録工程を終えた後に被ろ過液又は逆洗液の供給を停止し、前記通液工程Iにおける被ろ過液又は逆洗液の供給を開始する、請求項4記載のろ過装置の運転方法。
- 前記通液工程Iを5秒以上継続する、請求項4又は5記載のろ過装置の運転方法。
- 前記目標流量範囲Aが、前記目標液体流量に対して±10%以内である、請求項4〜6のいずれか一項記載のろ過装置の運転方法。
- 前記流量制御手段が、バルブ及び/又はポンプである、請求項4〜7のいずれか一項記載のろ過装置の運転方法。
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