WO2019225307A1 - 除濁システムの診断装置 - Google Patents

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Definitions

  • Causes of membrane clogging of the membrane filtration device include (i) excessive turbidity of feed water, (ii) poor backwashing, and (iii) defective pretreatment when treatment is performed before the turbidity removal membrane.
  • the following measures are being taken as countermeasures.
  • Patent Document 1 When the filtration resistance of the turbidity membrane increases, backwashing or chemical cleaning with acid, alkali or the like is performed (Patent Document 1, etc.).
  • the cause of the malfunction of the turbidity system can be appropriately identified.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a turbidity system according to an embodiment.
  • the raw water is agglomerated by the agglomeration device 1 and then supplied to the turbidity membrane device (UF membrane module in this embodiment) 5 through the pump 2, the valve 3 and the pipe 4.
  • the permeated water of the membrane 5 a is taken out as treated water through the pipe 6 and the valve 7.
  • the pipes 4 and 6 are provided with pressure sensors 8 and 9, respectively.
  • a pH meter 19 is provided so as to measure the pH of the flocculated water from the flocculating device 1.
  • the detected pressure of the pressure sensors 8, 9 is input to the differential pressure detection circuit 20, and the difference between the two is calculated as the membrane differential pressure.
  • the differential pressure is excessive (predetermined value a or more) or the differential pressure rise rate is excessive (predetermined value b or more)
  • a signal is sent to the alarm circuit 21 to generate an alarm by sound and / or light.
  • a signal is sent to the diagnostic device 30 for diagnosis.
  • the main unit 31 is configured by a computer including a CPU (Central Processing Unit), flash memory, ROM, RAM, hard disk, and the like.
  • CPU Central Processing Unit
  • an alarm switch may be displayed on the display panel 36 in response to an alarm operation, and a question sentence or the like may be displayed when a driver or the like touches the alarm switch.
  • Q1 Is the UF water supply SS concentration ⁇ mg / L or less?
  • Q2 Is the air backwash pressure ⁇ ⁇ ⁇ MPa?
  • Q3 Air bubbling amount (air diffuser) ⁇ ⁇ ⁇ NL / min / module?
  • Q4 Air bubbling amount (water conduit) ⁇ ⁇ ⁇ NL / min / module?
  • Q5 Is the amount of water backwashing the same as the amount of filtered water?
  • Q6 Is UF water supply pH ⁇ ⁇ ⁇ ?
  • Q7 Is the amount of flocculant added ⁇ ⁇ ⁇ ?
  • ⁇ and ⁇ represent specific numbers. These question sentences are examples, and other question sentences may be displayed.
  • the next countermeasures B1 and B2 are read from the database 34 and displayed on the display panel 36.
  • B1 The backwash conditions are improved.
  • B2 (If the alarm does not disappear after 3 days) Chemical cleaning.
  • C1 Confirm / review the aggregation conditions.
  • C2 Chemically clean the turbidity removal membrane device.
  • the answer is Y for any of Q1-7, it is read from the database 34 and the next display is performed. "There is a high possibility that the raw water quality has changed. Please contact the management department and review the coagulation conditions.” In this way, when a problem occurs in the turbidity removal membrane system, effective measures can be taken immediately.
  • raw water examples include tap water, industrial water, well water, and general drainage.
  • a pH of 4.5 to 7.0, particularly 5.0 to 6.0 is good. If the pH is too low, there is a risk of membrane blockage due to iron leaks. If the pH is too high, there is a possibility of poor aggregation.
  • the turbidity-eliminating device 5 may be a cross-flow type or a total filtration type.
  • the treatment process by the turbidity-eliminating membrane device 5 includes water flow, air bubbling, backwashing, and water filling processes.
  • the filtration time is 20 to 40 minutes.
  • the initial differential pressure (inlet pressure-outlet pressure) is about 0.02 to 0.05 MPa. When the differential pressure becomes 0.07 to 0.10 MPa, it is preferable to perform stationary cleaning.
  • the material of the membrane is preferably PVDF because it has good chemical resistance.
  • the pore diameter is preferably 0.01 to 0.5 ⁇ m.
  • An RO device or an ion exchange tower may be installed in the subsequent stage of the turbidation membrane device 5.
  • the film differential pressure when the film differential pressure reaches a predetermined value (for example, 80 kPa) and the increase speed of the film differential pressure becomes a predetermined value (for example, 1.0 kPa / day or 20 kPa / week) or more, A diagnosis may be performed.
  • a predetermined value for example, 80 kPa
  • a predetermined value for example, 1.0 kPa / day or 20 kPa / week
  • the membrane differential pressure has reached a predetermined value (for example, 80 kPa), but when the increase rate of the membrane differential pressure is not more than the predetermined value (for example, 1.0 kPa / day or 20 kPa / week), If the diagnosis is not performed, the turbidity removal membrane is cleaned with chemicals, and the differential pressure does not decrease even after chemical cleaning, a measure to replace the membrane may be displayed.
  • a predetermined value for example, 80 kPa
  • the predetermined value for example, 1.0 kPa / day or 20 kPa / week

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Abstract

被処理水を膜濾過する除濁膜装置５を有する除濁システムの動作状態を診断する診断装置であって、該除濁システムの動作状態情報の入力部と、該除濁システムの動作不調状態と対策との関係を表わすデータを記憶する記憶部と、前記入力部で入力された動作状態情報と該記憶部に記憶されたデータとに基づき除濁膜装置の動作不調に対する対策を判定する判定部とを有する除濁システムの診断装置。

Description

除濁システムの診断装置
　本発明は、被処理水を除濁膜処理する除濁システムの動作不調に対する対策を決定するための診断装置に関する。
　井戸水、工業用水、水道水などを原水とする用水処理や、各種排水処理、排水回収等において、種々の水処理が行われている。例えば、原水に凝集剤を添加し、原水中の懸濁物質、コロイダル成分や有機物質等を凝結かつ粗大化させた後、沈殿、浮上、濾過、膜濾過等により固液分離する水処理が行われている。膜濾過単独で除濁・除菌して処理水を回収する水処理が行われている。
膜濾過装置の膜閉塞の原因としては、(i)給水の濁質過多や(ii)逆洗不良、(iii)除濁膜前に処理がある場合は前処理不良等があげられる。その対策として、次のようなことが行われている。
　(i)については、例えば除濁膜給水の濁度を測定する。所定濁度以上の場合、通水時間の変更等で対応する。(ii)については、例えば空気バブリング量を確認し、所定バブリング量以下の場合、それ以上となるように調整する。(iii)については、前処理の凝集剤の添加濃度を確認し、所定添加濃度以下の場合、それ以上となるように調整する。
　除濁膜の濾過抵抗が上昇した場合、逆洗や酸、アルカリ等による薬品洗浄が行われる（特許文献１等）。
特開２００４－５８０２２号公報
　除濁膜の閉塞原因としては、給水の濁質過多や除濁膜運用上の問題（逆洗不備等）、前処理不良等の多くの原因があり、原因によって対応策が異なるため、原因を正確に判断して、迅速かつ適切に対応策を立案することが求められている。
　本発明は、除濁システムの動作不調に対する対策を的確に決定することができる除濁システムの診断装置を提供することを目的とする。
　本発明の除濁システムの診断装置は、被処理水を膜濾過する除濁膜装置を有する除濁システムの動作状態を診断する診断装置であって、該除濁システムの動作状態情報の入力部と、該除濁システムの動作不調状態と対策との関係を表わすデータを記憶する記憶部と、前記入力部で入力された動作状態情報と該記憶部に記憶されたデータとに基づき除濁膜装置の動作不調に対する対策を判定する判定部とを有する。
　本発明の一態様では、前記入力部は、複数の質問を表示する表示手段及び質問に対する回答の入力手段を備えている。
　本発明の一態様では、前記除濁膜装置の前段に凝集処理装置を備えている。
　本発明の一態様では、前記動作状態情報は、除濁膜装置への給水のＳＳ及びｐＨ、処理水のＭＦＦ値、除濁膜装置の逆洗空気圧力、除濁膜装置の逆洗水量、並びに凝集処理装置の凝集剤の添加量の少なくともいずれかである。
　本発明の一態様では、前記除濁膜装置の膜差圧が所定値以上となった場合、又は膜差圧の上昇速度が所定値以上となった場合に前記診断を行う。
　本発明によると、除濁システムの動作状態を的確に診断することができる。
　本発明の一態様によると、除濁システムの不調の原因を適切に特定することができる。
除濁膜システムの構成図である。 除濁膜システムの診断装置の構成図である。 除濁膜システムの診断方法を示すフローチャートである。
　図１は実施の形態に係る除濁システムの構成図である。原水は凝集装置１にて凝集処理された後、ポンプ２、弁３、及び配管４を介して除濁膜装置（この実施の形態ではＵＦ膜モジュール）５に供給される。膜５ａの透過水は、配管６及び弁７を介して処理水として取り出される。配管４，６には、それぞれ圧力センサ８，９が設けられている。凝集装置１からの凝集処理水のｐＨを測定するようにｐＨ計１９が設けられている。
　除濁膜装置５を空気又は水で逆洗するように、膜５ａの２次側に逆洗用空気が配管１０及び弁１１を介して供給可能とされている。逆洗水が配管１２及び弁１３を介して供給可能とされている。膜５ａを２次側から１次側へ透過した空気又は水は、膜５ａの１次側から逆洗流体排出配管１７及び排出弁１８を介して排出可能とされている。逆洗空気配管１０には流量計１４及び圧力センサ１５が設けられている。逆洗水配管１２には流量計１６が設けられている。
　膜５ａの１次側に空気を供給してバブリング洗浄を行う空気供給配管を１次側に接続してもよい。
　通常の膜濾過運転を行うときには、弁３，６のみが開とされ、他の弁１１，１３，１８は閉とされる。空気又は水により逆洗を行う場合は、弁３，７は閉とされ、弁１１，１３の一方又は双方が開とされ、また排出弁１８が開とされる。
　前記圧力センサ８，９の検出圧力は差圧検出回路２０に入力され、両者の差が膜差圧として演算される。この差圧が過大（所定値ａ以上）であるか、又は差圧の上昇速度が過大（所定値ｂ以上）であるときには、アラーム回路２１に信号を送って音及び／又は光によるアラームを発生させると共に、診断装置３０に信号を送って診断を行う。
　診断装置３０は、図２の通り、本体部３１と、タッチスイッチ機能を有する入力部としての液晶表示パネル３６を備えている。本体部３１は、データ収集部３２、データ保存部３３、データベース（記憶部）３４及び判定部３５を備えている。
　本体部３１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）や、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等からなるコンピュータで構成されている。
　本体部３１のＣＰＵが管理プログラムを実行することで、データ収集部３２、データ保存部３３、データベース３４及び判定部３５の機能が実現される。
　データ収集部３２は、差圧データのほか、表示パネル３６からの診断項目別データの回答データを受信する。データ保存部３３は回答データ及び後述の判定結果を差圧等の運転データと共に保存する。データベース３４には、除濁システムの動作不調状態とそれに対する対策との関係を表わすデータが格納されている。
　判定部３５は、データ収集部３２が収集した表示パネル３６からの回答データと、データベース３４の関係データとに基づいて対策を決定し、表示パネル３６に表示する。
　図３の通り、除濁膜装置５の差圧又は差圧上昇速度が所定値以上である場合、アラームを作動させると共に、表示パネル３６に、例えば次のような複数の質問文Ｑ１～Ｑｎを表示させる。また、各質問文の右側に隣接してＹｅｓ回答スイッチＹとＮｏ回答スイッチＮとを表示させる。回答スイッチＹ，Ｎは、それぞれ１回タッチすると明色となり、もう１回タッチする暗色となる照明機能も備えている。Ｙ，Ｎのうち、明色に発光しているものが選択された回答を表わす。この回答操作は、除濁膜システムの運転担当者等が行う。なお、アラーム作動に伴って表示パネル３６にアラームスイッチを表示させ、運転担当者等が該アラームスイッチにタッチすると質問文等が表示されるようにしてもよい。
　Ｑ１：ＵＦ給水ＳＳ濃度は△△ｍｇ／Ｌ以下？
　Ｑ２：空気逆洗浄圧力は△△～□□ＭＰａ？
　Ｑ３：空気バブリング量（散気管）△△～□□ＮＬ／ｍｉｎ／モジュール？
　Ｑ４：空気バブリング量（導水管）△△～□□ＮＬ／ｍｉｎ／モジュール？
　Ｑ５：水逆洗量が濾過通水量と同じ？
　Ｑ６：ＵＦ給水ｐＨは△△～□□？
　Ｑ７：凝集剤添加量は△△～□□？
　△△、□□は具体的な数字を表わす。これらの質問文は一例であり、さらに他の質問文が表示されてもよい。
　すべての質問文に対する回答をスイッチＹ又はＮにタッチすることにより行った後、回答終了を意味するＥｎｔスイッチにタッチする。これにより、回答データが表示パネル３６からデータ収集部３２に送信される。
　判定部３５は、Ｑ１の回答がＮの場合、データベース３４より次の対策Ａ１～Ａ３を読み出して表示パネル３６に表示する。
　Ａ１：逆洗条件の確認、逆洗頻度を変更する。
　Ａ２：凝集条件の確認／見直しする。
　Ａ３：（３日後もアラームが消えない場合）薬品洗浄する。
　Ｑ２～５の少なくとも１以上の回答がＮである場合は、次の対策Ｂ１、Ｂ２をデータベース３４から読み出して表示パネル３６に表示する。
　Ｂ１：逆洗条件の改善を行う。
　Ｂ２：（３日後もアラームが消えない場合）薬品洗浄する。
　Ｑ６，７の少なくとも一方の回答がＮである場合は、次のＣ１，Ｃ２の表示を行う。
　Ｃ１：凝集条件の確認／見直しを行う。
　Ｃ２：除濁膜装置を薬品洗浄する。
　Ｑ１～７のいずれに対しても回答がＹである場合は、データベース３４から読み出して次の表示を行う。「原水水質が変動した可能性が高いので管理部門へ連絡し凝集条件を見直してください。」
　このようにして、除濁膜システムに不調が生じた場合、早急に効果的な対策を行うことができる。
　本発明を特に限定するものではないが、原水としては、水道水、工業用水、井戸水、排水全般が例示される。
　凝集処理に用いられる凝集剤、凝集助剤は、特に限定されないが、鉄系凝集剤を使用することが望ましい。
　鉄系凝集剤を使用する場合はｐＨ４．５～７．０、特に５．０～６．０が良好である。ｐＨが過度に低いと、鉄リークにより膜閉塞のリスクがある。ｐＨが過度に高いと凝集不良の可能性がある。
　原水には酸化剤（通常は次亜塩素酸Ｎａ）を添加することが好ましい。添加量は０．３～１．０ｍｇ／ＬａｓＣｌ２程度が好ましい。
　除濁膜装置５は、クロスフロー方式のものであっても全量濾過方式のものであってもよい。
　除濁膜装置５による処理工程は、通水、エアバブリング、逆洗、水張りの各工程を有する。濾過通水時間は２０～４０分。初期差圧（入口圧力－出口圧力）は０．０２～０．０５ＭＰａ程度で運転。差圧が０．０７～０．１０ＭＰａになった場合、定置洗浄することが好ましい。膜の材質はＰＶＤＦが耐薬品性が良く、好ましい。孔径は０．０１～０．５μｍが好ましい。
　除濁膜装置５の後段に、ＲＯ装置やイオン交換塔が設置されてもよい。
　本発明では、膜差圧が所定値（例えば８０ｋＰａ）に到達し、かつ膜差圧の上昇速度が所定値（例えば１．０ｋＰａ／ｄａｙ、又は２０ｋＰａ／ｗｅｅｋ）以上となった場合に、上記の診断を行うようにしてもよい。
　本発明では、膜差圧が所定値（例えば８０ｋＰａ）に到達したが、膜差圧の上昇速度が所定値（例えば１．０ｋＰａ／ｄａｙ、又は２０ｋＰａ／ｗｅｅｋ）以下である場合には、上記の診断を行わず、除濁膜を薬品洗浄し、薬品洗浄しても差圧が低下しない場合には、膜交換を行うという対策を表示するようにしてもよい。
　本発明では、原水（被処理水）として市水等の比較的清澄な水が用いられる場合には、凝集処理装置は省略することができる。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０１８年５月２１日付で出願された日本特許出願２０１８－９７２１７に基づいており、その全体が引用により援用される。
　１　凝集処理装置
　５　除濁膜装置
　３０　診断装置
　３６　表示パネル

Claims (5)

  1. 　被処理水を膜濾過する除濁膜装置を有する除濁システムの動作状態を診断する診断装置であって、
    　該除濁システムの動作状態情報の入力部と、
    　該除濁システムの動作不調状態と対策との関係を表わすデータを記憶する記憶部と、
    　前記入力部で入力された動作状態情報と該記憶部に記憶されたデータとに基づき除濁膜装置の動作不調に対する対策を判定する判定部と
    を有する除濁システムの診断装置。
  2. 　前記入力部は、複数の質問を表示する表示手段及び質問に対する回答の入力手段を備えている請求項１の除濁システムの診断装置。
  3. 　前記除濁膜装置の前段に凝集処理装置を備えている請求項１又は２の除濁システムの診断装置。
  4. 　前記動作状態情報は、除濁膜装置への給水のＳＳ及びｐＨ、処理水のＭＦＦ値、除濁膜装置の逆洗空気圧力、除濁膜装置の逆洗水量、並びに凝集処理装置の凝集剤の添加量の少なくともいずれかである請求項１～３のいずれかの除濁システムの診断装置。
  5. 　前記除濁膜装置の膜差圧が所定値以上となった場合、又は膜差圧の上昇速度が所定値以上となった場合に前記診断を行う請求項１～４のいずれかの除濁システムの診断装置。
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