WO2021065422A1 - 膜濾過装置 - Google Patents

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WO2021065422A1
WO2021065422A1 PCT/JP2020/034505 JP2020034505W WO2021065422A1 WO 2021065422 A1 WO2021065422 A1 WO 2021065422A1 JP 2020034505 W JP2020034505 W JP 2020034505W WO 2021065422 A1 WO2021065422 A1 WO 2021065422A1
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valve
water
hollow fiber
pipe
fiber membrane
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PCT/JP2020/034505
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優也 稲富
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栗田工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/10—Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis

Definitions

  • the present invention relates to a membrane filtration device.
  • the present invention particularly relates to a membrane filtration device provided with a mechanism for detecting an abnormality of a valve provided in an air line.
  • Membrane modules are widely used in the fields of pure water production and wastewater recovery as a means of removing turbid components and organic substances.
  • a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), and the like are used properly according to the separation target.
  • the former generally has pores of about 0.1 ⁇ m, and the latter generally has pores of 0.005 to 0.05 ⁇ m.
  • An object of the present invention is to provide a membrane filtration device capable of detecting an abnormality of a valve provided in a gas line such as air.
  • a valve, a separation membrane installed in the valve, a means for passing water to be treated to pass the water to be treated, and a gas from a pressure source are passed through the valve.
  • the membrane filtration device comprises at least one of a pressure sensor and a flow rate sensor provided on the pressure source side of the pipe with respect to the valve. It is characterized by including a sensor and a determination device for determining an abnormality of the valve based on a time-dependent change pattern of a value detected by the sensor when the valve is opened or closed.
  • the determination device has a storage unit for a time-dependent change pattern of the detected value when the valve is normally operated, a time-dependent change pattern for the detected value of the sensor, and a normal time read from the storage unit. It has a determination unit that determines an abnormality by comparing it with a time-dependent change pattern.
  • a hollow fiber membrane is installed as the separation membrane, and the water to be treated is supplied to the outside of the hollow fiber membrane.
  • a first gas supply pipe for supplying gas is installed inside the hollow fiber membrane.
  • a second gas supply pipe that supplies gas to the outside of the hollow fiber membrane is installed.
  • a backwash water passage means for backwashing the separation membrane with water.
  • a valve abnormality is quickly and accurately detected based on a change pattern of pressure or flow rate on the primary side (gas supply side) of the valve when the valve provided in the gas supply pipe is opened or closed. Can be detected.
  • FIG. 1 is a schematic view of a hollow fiber membrane filtration device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view of a hollow fiber membrane filtration device during a cleaning process.
  • FIG. 3 is a block diagram of the abnormality detection device.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an abnormality detection method.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a filtration process of a hollow fiber membrane filtration device provided with a hollow fiber membrane module according to the present embodiment.
  • the hollow fiber membrane module includes a container 1 arranged with the axis direction of the cylinder in the vertical direction (vertical direction in this embodiment).
  • a plurality of hollow fiber membranes 2 are arranged in the container 1.
  • the hollow fiber membrane 2 is fixed by the synthetic resin potting portion 3 as a fixing portion on the upper side of the container 1, and is not fixed on the lower side of the container 1.
  • the synthetic resin of the potting portion 3 for example, an epoxy resin can be used.
  • the hollow fiber membrane 2 is incorporated in a U shape, and both ends of the hollow fiber membrane are fixed by the potting portions 3.
  • the intermediate portion of the hollow fiber membrane 2 is located at the lower part of the container 1.
  • one end side of the open hollow fiber membrane 2 is fixed by a potting portion 3, and the sealed other end side is the container 1. Place at the bottom of.
  • the hollow fiber membrane 2 may be either a UF membrane or an MF membrane.
  • the hollow fiber membrane 2 is not particularly limited, but usually one having an inner diameter of 0.2 to 1.0 mm, an outer diameter of 0.5 to 2.0 mm, and an effective length of about 300 to 2500 mm is used.
  • a container 1 containing 500 to 70,000 hollow fiber membranes 2 having a total membrane area of about 5 to 100 m 2 is suitable.
  • the film material of the hollow fiber membrane 2 is not particularly limited, but PVDF (polyvinylidene fluoride), polyethylene, polypropylene and the like can be used.
  • the hollow fiber membrane module having the hollow fiber membrane 2 will be described, but any membrane module using a tubular membrane may be used.
  • a treatment water chamber 7 is formed on the upper side of the potting portion 3.
  • the upper end side of the hollow fiber membrane 2 penetrates the potting portion 3, the opening at the upper end faces the treatment water chamber 7, and the inside of the hollow fiber membrane 2 communicates with the treatment water chamber 7.
  • both ends of the hollow fiber membrane 2 penetrate the potting portion 3.
  • the potting portion 3 has, for example, a disk shape, and its outer peripheral surface or outer peripheral surface is in watertight contact with the inner surface of the container 1.
  • an air diffuser tube 10 is provided as an air diffuser member below the hollow fiber membrane 2.
  • One end of a pipe L9 having a valve V9 is connected to the air diffuser pipe 10.
  • the other end of the pipe L9 is connected to a pipe 22 from an air pressure source 21 provided with a compressor, an accumulator for storing pressurized air, and the like.
  • a pressure sensor 23 and a flow rate sensor 24 are installed in the pipe 22.
  • a water pipe 4 extends in a substantially vertical direction (axial direction of the container 1).
  • the water pipe 4 is arranged along the central axis of the container 1, for example.
  • the water pipe 4 is a circular pipe having a closed tip (upper end), and a plurality of ejection holes 4a are provided on the side peripheral surface as a whole at intervals in the vertical direction and vertically.
  • the number of ejection holes 4a is not particularly limited, but is, for example, about 5 to 50.
  • the height (length in the vertical direction) of the water pipe 4 is not particularly limited, but it is preferable that the upper end of the water pipe 4 is located near the lower surface of the potting portion 3.
  • the size and shape of the ejection hole 4a are not particularly limited, but are, for example, a circular shape having a diameter of 5 to 50 mm.
  • the inner diameter of the water pipe 4 is, for example, about 10 to 100 mm.
  • the upper end of the water pipe 4 may be embedded in the potting portion 3.
  • the lower part of the water pipe 4 extends through the bottom surface of the container 1 and extends to the outside of the container 1.
  • a raw water pipe L1 is connected to the water pipe 4.
  • the raw water pipe L1 is provided with a pump P1 and a valve V1.
  • One end of the air introduction pipe L2 is connected to the raw water pipe L1.
  • a valve V2 is provided in the air introduction pipe L2.
  • the other end of the pipe L2 is connected to the pipe 22 from the air pressure source 21.
  • valve V1 and valve V2 By switching the opening and closing of valve V1 and valve V2, the supply of raw water / air to the container 1 can be switched.
  • the valve V1 and closing the valve V2 and sending out the raw water through the raw water pipe L1 by the pump P1 By opening the valve V1 and closing the valve V2 and sending out the raw water through the raw water pipe L1 by the pump P1, the raw water is ejected from the ejection hole 4a of the water pipe 4 in the radial direction, and the raw water is supplied into the container 1. be able to.
  • valve V1 By closing the valve V1 and opening the valve V2 and supplying air from the air introduction pipe L2, air bubbles can be ejected from the ejection hole 4a of the water pipe 4 in the radial direction to perform bubbling cleaning. It is also possible to open the valves V1 and V2 to eject the gas-liquid mixed flow from the ejection hole 4a.
  • the top of the container 1 is provided with an outlet 5 for treated water (filtered water).
  • a concentrated water outlet 8 is provided on the upper part of the side surface of the container 1.
  • the concentrated water outlet 8 is provided near the lower surface of the potting portion 3.
  • the distance from the potting portion 3 to the upper edge of the concentrated water outlet 8 is preferably 0 to 30 mm, particularly preferably about 0 to 10 mm.
  • a pipe L5 is connected to the concentrated water outlet 8.
  • a valve V5 is provided in the pipe L5.
  • a drainage port 6 is provided at the bottom of the side surface of the container 1.
  • the drain port 6 is provided near the bottom surface of the container 1.
  • a pipe L6 is connected to the drain port 6.
  • a valve V6 is provided in the pipe L6.
  • the treated water outlet pipe L3 is connected to the treated water outlet 5.
  • the treated water (filtered water) is discharged through the treated water take-out pipe L3.
  • the treated water is stored in the treated water tank 9.
  • a valve V3 is provided in the treated water take-out pipe L3.
  • One end of the backwash water pipe L4 is connected to the treated water take-out pipe L3 at a position between the valve V3 and the treated water outlet 5.
  • the other end of the backwash water pipe L4 is connected to the treated water tank 9 via a valve V4 and a pump P2.
  • FIG. 1 shows a configuration in which the backwash water pipe L4 is connected to the treated water tank 9 and filtered water is used for the backwash water, but the backwash water may be raw water.
  • a chemical solution adding means (not shown) having a pipe L7 and a valve V7 is connected to the upstream side of the pump P2 of the pipe L4 so as to add the chemical liquid to the backwash water flowing through the backwash water pipe L4.
  • the chemical solution to be added contains sodium hypochlorite, a strong alkaline agent, a strong acid agent, and the like, and is selected according to the film deposits. For example, when the film deposit is an organic substance, a turbid substance containing an organic substance, or the like, it is preferable to add sodium hypochlorite so as to remain at 0.05 to 0.3 mgCl 2 / L.
  • One end of the pipe L8 having the valve V8 is connected to the pipe L3 so as to supply air to the pipe L3 between the valve V3 and the treated water outlet 5.
  • the other end of the pipe L8 is connected to the pipe 22 from the air pressure source 21.
  • the concentrated water that did not permeate the hollow fiber membrane 2 is discharged from the concentrated water outlet 8 via the pipe L5.
  • the discharged concentrated water may be mixed with raw water and circulated so as to be supplied to the container 1.
  • the hollow fiber membrane filtration device shown in FIG. 1 filters raw water outside the hollow fiber membrane 2 by an external pressure method in which raw water is passed by a cross-flow method.
  • the cleaning treatment for cleaning the turbid material trapped in the hollow fiber membrane 2 is performed as follows.
  • valve V8 is closed and the valve V3 is opened to open the hollow fiber membrane 2 and the treated water chamber 7 to the atmosphere to release the pressure.
  • valves V5 and V6 are opened, and the water in the container 1 is drained through the pipe L6.
  • the valves V6 are closed, the valves V1 and V5 are opened, raw water is supplied into the container 1 through the pipe L1, the water pipe 4 and the hole 4a, and the container 1 is filled with water.
  • valves V1 are closed, the valves V5 and V9 are opened, and air is blown into the container 1 from the air diffuser pipe 10 to perform air diffuser tube bubbling.
  • the cleaning drainage is discharged from the concentrated water outlet 8 to the outside of the system via the pipe L5.
  • valve V2 After closing the valve V1, the valve V2 is opened, air is supplied to the water pipe 4 from the pipe L2, air bubbles are ejected from the ejection hole 4a, and the hollow fiber membrane 2 is washed.
  • valve V4 is opened, the pump P2 is operated, the treated water (filtered water) in the treated water tank 9 is supplied into the hollow fiber membrane 2 via the treated water chamber 7, and the hollow fiber membrane 2 is water-reversed. Wash.
  • the valve V7 is opened, a chemical is added to the filtered water from the treated water tank 9, and the hollow fiber membrane 2 is backwashed with the chemical liquid. It does not have to be done.
  • valves V4 and V7 are closed, the valves V2 and V6 are opened, air is supplied into the water pipe 4, air bubbles are ejected from the ejection hole 4a to clean the hollow fiber membrane 2, and the inside of the container 1 is cleaned. Drain water from pipe L6.
  • valves V2 and V6 are closed, the valves V1, V3 and V5 are opened, the container 1 is filled with raw water, and then the filtration process is restarted as shown in FIG.
  • a pressure sensor 23 for air pressure detection and a flow rate sensor 24 for flow rate detection are provided in the pipe 22 in which the pipes L2, L8, and L9 on the primary side (accumulator side) of the valves V2, V8, and V9 are connected.
  • valve V8 In the case of the valve V8, when the valve is opened, air flows out through the valve V8, so that the air pressure on the primary side of the valve V8 drops. After that, when all the water in each hollow fiber membrane 2 is pushed out to the raw water side, the air does not permeate the hollow fiber membrane 2 at all or hardly, so that the air pressure on the primary side of the valve V8 rises and returns to the original pressure.
  • This pressure change pattern with time is unique to each valve V2, V8, V9 as described above.
  • a valve abnormality is detected based on this pressure change pattern. If the valve does not open even after receiving the valve open signal, the pressure detected by the pressure sensor does not decrease, so that an abnormality is detected. If the valve is not fully opened even if it is opened, the detected pressure does not drop to the specified low pressure, so that an abnormality is detected.
  • valves V2 and V9 when the valve is not fully closed even when the valve closing signal is received, the detection pressure of the pressure sensor 23 does not rise (return) to the original pressure, so that an abnormality is detected.
  • the detection value of the flow rate sensor 24 is used instead of the pressure sensor 23, the abnormality of the valves V2, V8, and V9 can be detected. If there is no failure in the valve, the flow rate detected by the flow rate sensor 24 is zero when the valve is closed. When the valve is opened, the sensor 24 detects a predetermined air flow rate.
  • a valve abnormality is detected based on this flow rate change pattern. If the valve does not open even after receiving the valve open signal, the air flow rate detected by the flow rate sensor is zero, so that it is detected that an abnormality has occurred. If the valve is not fully opened even if it is opened, the detected flow rate does not reach the specified flow rate, so that an abnormality is detected. In the case of the valves V2 and V9, if the valve is not fully closed even when the valve closing signal is received, the detected flow rate of the flow rate sensor 24 does not become zero, so that an abnormality is detected.
  • FIG. 3 shows a determination device for determining an abnormality from the pressure change pattern.
  • the determination device 30 is composed of a computer having a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and the determination unit 32 is configured by executing a program stored in the ROM.
  • the storage unit 31 stores pressure change pattern data when each valve opens and closes normally.
  • a valve open signal and a valve close signal from a valve control circuit are input to the determination unit 32, and the detected pressure of each pressure sensor is input via the A / D converter 40.
  • the determination result is transmitted to the mobile terminal of the management center or the driver in charge via the transmission unit 33.
  • the determination is started, and the change pattern of the detection pressure of the sensor is compared with the normal change pattern read from the storage unit. If the deviation rate from the normal change pattern is within the permissible range, it is determined that there is no abnormality and a normal signal is transmitted. If it deviates from the permissible range, it is determined that there is an abnormality and an alarm is transmitted.
  • the abnormality of the valve is determined based on the time-dependent change pattern of the detected pressure after the valve is opened.
  • the abnormality of the valve may be determined based on the above.
  • the same determination device is used to determine and transmit the flow rate.
  • a gas other than air may be used.
  • the above embodiment is an example of the present invention, and the present invention may be a form other than the illustration.
  • the present invention is also applied to a membrane filtration device having various configurations (not shown) in which a gas such as air is supplied by opening and closing a valve.

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Abstract

気体ラインに設けたバルブの異常を検知することができる膜濾過装置を提供する。容器１と、該容器１内に設置された中空糸膜２と、容器１内に圧気源からの空気を供給するための配管Ｌ２，Ｌ８，Ｌ９と、各配管に設けられたバルブＶ２，Ｖ８，Ｖ９とを有する膜濾過装置において、該配管の該バルブよりも前記圧気源側に圧力センサ２３又は流量センサ２４を設け、該バルブを開又は閉としたときの該圧力センサ２３又は流量センサ２４の検出値の経時変化パターンに基づいて該バルブの異常を判定装置３０で判定する。

Description

膜濾過装置
　本発明は膜濾過装置に関する。本発明は、特に、空気ラインに設けたバルブの異常を検知する機構を備えた膜濾過装置に関する。
　膜モジュールは、濁質成分や有機物を除去する手段として、純水製造や排水回収分野などで広く用いられている。中空糸膜モジュールの膜には、精密濾過膜（ＭＦ膜）や限外濾過膜（ＵＦ膜）などが分離対象に応じて使い分けられている。前者は０．１μｍ前後、後者は０．００５～０．０５μｍの細孔が一般的である。
　膜モジュールに供給する懸濁水中に濁質や有機物が大量に含まれている場合、膜の目詰まりが発生する。膜の汚染を低減するために、膜をバブリングしたり、空気逆洗することがある。そのために、膜モジュールに空気ラインが接続されている（特許文献１）。
特開２０１８－１６７２６２号公報
　本発明は、空気等の気体ラインに設けたバルブの異常を検知することができる膜濾過装置を提供することを目的とする。
　本発明の膜濾過装置は、容器と、該容器内に設置された分離膜と、該容器に被処理水を通水する被処理水通水手段と、該容器内に圧気源からの気体を供給するための気体供給用配管と、該配管に設けられたバルブとを有する膜濾過装置において、該配管の該バルブよりも前記圧気源側に設けられた圧力センサ及び流量センサの少なくとも一方よりなるセンサと、該バルブを開又は閉としたときの該センサの検出値の経時変化パターンに基づいて該バルブの異常を判定する判定装置とを備えたことを特徴とする。
　本発明の一態様では、前記判定装置は、バルブ正常作動時の前記検出値の経時変化パターンの記憶部と、前記センサの前記検出値の経時変化パターンと、該記憶部から読み出した正常時の経時変化パターンとを対比して異常判定を行う判定部とを有する。
　本発明の一態様では、前記分離膜として中空糸膜が設置されており、該中空糸膜の外側に前記被処理水が供給される。
　本発明の一態様では、前記気体供給用配管として、該中空糸膜の内部に気体を供給する第１気体供給用配管が設置されている。
　本発明の一態様では、前記気体供給用配管として、前記中空糸膜の外側に気体を供給する第２気体供給用配管が設置されている。
　本発明の一態様では、前記分離膜を水逆洗するための逆洗水通水手段を有する。
　本発明の膜濾過装置では、気体供給配管に設けたバルブを開又は閉としたときのバルブの一次側（気体供給側）の圧力又は流量の変化パターンに基づいて、バルブの異常を迅速かつ的確に検知することができる。
図１は実施の形態に係る中空糸膜濾過装置の模式図である。 図２は洗浄処理時の中空糸膜濾過装置の模式図である。 図３は異常検知装置のブロック図である。 図４は異常検知方法を示すフローチャートである。
　以下、図１～図４を参照して実施の形態について説明する。
　図１は、本実施形態に係る中空糸膜モジュールを備えた中空糸膜濾過装置の濾過工程を示す模式図である。図１に示すように、中空糸膜モジュールは、円筒の軸心線方向を上下方向（この実施形態では鉛直方向）にして配置された容器１を備えている。この容器１内に、複数の中空糸膜２が配置されている。
　中空糸膜２は、容器１の上部側において、固定部としての合成樹脂製ポッティング部３で固定され、容器１の下部側では固定されていない。ポッティング部３の合成樹脂としては例えばエポキシ樹脂を用いることができる。
　例えば、中空糸膜２をＵ字型に組み込み、中空糸膜の両端をポッティング部３で固定する。この場合、中空糸膜２の中間部が容器１の下部に位置する。
　一端が開口し、他端が封止された中空糸膜２を用いる場合は、開口している中空糸膜２の一端側をポッティング部３で固定し、封止された他端側を容器１の下部に配置する。
　中空糸膜２は、ＵＦ膜やＭＦ膜などのいずれでもよい。中空糸膜２は特に制限はないが、通常、内径０．２～１．０ｍｍ、外径０．５～２．０ｍｍ、有効長さ３００～２５００ｍｍ程度のものが用いられる。このような中空糸膜２が容器１内に５００～７０，０００本装填された全膜面積５～１００ｍ２程度のものが適当である。
　中空糸膜２の膜素材についても特に制限はないが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いることができる。
　本実施形態では、中空糸膜２を有する中空糸膜モジュールについて説明するが、管状膜を用いた膜モジュールであればよい。
　ポッティング部３の上側には処理水室７が区画形成されている。中空糸膜２の上端側はポッティング部３を貫通しており、その上端の開口は処理水室７に臨み、中空糸膜２の内部は処理水室７に連通している。中空糸膜２をＵ字型に組み込む場合は、中空糸膜２の両端がポッティング部３を貫通する。
　ポッティング部３は例えば円盤状であり、その外周面又は外周縁部が容器１の内面に水密的に接している。
　容器１内の下部には、中空糸膜２の下方に、散気部材として散気管１０が設けられている。該散気管１０に、バルブＶ９を有した配管Ｌ９の一端が接続されている。配管Ｌ９の他端は、コンプレッサ及び加圧空気を貯留するアキュムレータ等を備えてなる空気圧源２１からの配管２２に接続されている。配管２２に圧力センサ２３及び流量センサ２４が設置されている。
　容器１の内部には、導水管４が略鉛直方向（容器１の軸方向）に延びている。導水管４は、例えば容器１の中心軸に沿って配置されている。導水管４は先端（上端）が閉じた円管であり、側周面には上下にわたって、かつ周方向に、間隔を空けて複数の噴出孔４ａが全体的に設けられている。噴出孔４ａの数は特に限定されないが、例えば５～５０個程度である。
　導水管４の高さ（上下方向の長さ）は特に限定されないが、導水管４の上端がポッティング部３の下面近傍に位置していることが好ましい。噴出孔４ａの大きさや形状は特に限定されないが、例えば口径５～５０ｍｍの円形である。導水管４の内径は例えば１０～１００ｍｍ程度である。導水管４の上端がポッティング部３に埋設されていてもよい。
　導水管４の下部は、容器１の底面を貫通して延設し、容器１の外部にまで延びている。導水管４には原水配管Ｌ１が接続されている。原水配管Ｌ１にはポンプＰ１及びバルブＶ１が設けられている。原水配管Ｌ１には空気導入用配管Ｌ２の一端が接続されている。空気導入用配管Ｌ２にはバルブＶ２が設けられている。該配管Ｌ２の他端は、空気圧源２１からの配管２２に接続されている。
　バルブＶ１とバルブＶ２の開閉を切り替えることで、容器１への原水／空気の供給を切り替えることができる。バルブＶ１を開、バルブＶ２を閉とし、ポンプＰ１により原水配管Ｌ１を介して原水を送り出すことで、導水管４の噴出孔４ａから放射方向に原水を噴出させ、容器１内に原水を供給することができる。
　バルブＶ１を閉、バルブＶ２を開とし、空気導入用配管Ｌ２から空気を供給することで、導水管４の噴出孔４ａから放射方向に気泡を噴出させ、バブリング洗浄を行うことができる。バルブＶ１及びＶ２を開とし、噴出孔４ａから気液混合流を噴出させることもできる。
　容器１の頂部には処理水（濾過水）の出口５が設けられている。容器１の側面の上部には濃縮水出口８が設けられている。濃縮水出口８はポッティング部３の下面近傍に設けられている。ポッティング部３から濃縮水出口８の上縁までの距離は０～３０ｍｍ、特に０～１０ｍｍ程度が好ましい。濃縮水出口８には配管Ｌ５が接続されている。配管Ｌ５にはバルブＶ５が設けられている。
　容器１の側面の下部には排水口６が設けられている。排水口６は、容器１の底面近傍に設けられている。排水口６には配管Ｌ６が接続されている。配管Ｌ６にはバルブＶ６が設けられている。
　処理水出口５には処理水取出配管Ｌ３が接続されている。処理水取出配管Ｌ３を介して処理水（濾過水）が排出される。処理水は処理水タンク９に貯留される。
　処理水取出配管Ｌ３にバルブＶ３が設けられている。処理水取出配管Ｌ３には、バルブＶ３と処理水出口５との間の位置に逆洗水配管Ｌ４の一端が接続されている。逆洗水配管Ｌ４の他端側はバルブＶ４及びポンプＰ２を介して処理水タンク９に接続されている。
　バルブＶ３を閉、バルブＶ４を開とし、ポンプＰ２を作動させることにより逆洗水配管Ｌ４を介して処理水出口５から容器１に濾過水を流し、中空糸膜２の水逆洗を行うことができる。図１は、逆洗水配管Ｌ４を処理水タンク９に接続し、逆洗水に濾過水を用いる構成を示しているが、逆洗水は原水であってもよい。
　逆洗水配管Ｌ４を流れる逆洗水に薬液を添加するように、配管Ｌ７及びバルブＶ７を有した薬液添加手段（図示略）が配管Ｌ４のポンプＰ２の上流側に接続されている。添加する薬液は、次亜塩素酸ナトリウム、強アルカリ性剤、強酸性剤等を含むものであり、膜付着物によって選択される。例えば、膜付着物が有機物、有機物を含む濁質等の場合、次亜塩素酸ナトリウムが０．０５～０．３ｍｇＣｌ２／Ｌ残留するように添加することが好ましい。
　バルブＶ３と処理水出口５との間の配管Ｌ３に空気を供給するように、バルブＶ８を有した配管Ｌ８の一端が配管Ｌ３に接続されている。配管Ｌ８の他端は空気圧源２１からの配管２２に接続されている。
［濾過処理］
　この中空糸膜濾過装置による濾過処理では、図１に示すように、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ５を開、バルブＶ２、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９を閉とし、ポンプＰ１を作動させ、導水管４へ原水を供給する。導水管４から孔４ａを介して容器１内に供給された原水のうち、中空糸膜２を透過した透過水が処理水として処理水出口５から取り出され、処理水取出配管Ｌ３を介して処理水タンク９に送水される。
　中空糸膜２を透過しなかった濃縮水は、濃縮水出口８から配管Ｌ５を介して排出される。排出された濃縮水を原水と混合して容器１に供給するように循環させてもよい。
　図１に示す中空糸膜濾過装置は、中空糸膜２の外側に原水をクロスフロー方式で通水する外圧式で濾過処理する。
　この濾過処理を継続して行うと、中空糸膜２に濁質が蓄積してくる。そこで、濾過処理を所定時間行った後、又は処理水量が減少してきた場合、中空糸膜２に捕捉された濁質を洗浄する洗浄処理を次の通り行う。
［洗浄処理］
　中空糸膜濾過装置の洗浄処理では、まず、図２に示すように、空気逆洗を行う。
　バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ９を閉、バルブＶ５、Ｖ８を開とし、配管Ｌ８を介して空気を処理水室７から中空糸膜２内に供給し、中空糸膜２内の透過水を原水側に押し出す空気逆洗を行う。中空糸膜２は水を透過させるが、空気は全く又は殆ど透過させない性質を有する。そのため、配管Ｌ８からの空気が中空糸膜２内に供給されると、中空糸膜２内の水が中空糸膜２外（原水側）に透過する（押し出される）。中空糸膜２内の水のすべてが中空糸膜２外に押し出されると、中空糸膜２内は空気のみとなる。この空気は中空糸膜２外へ全く又は殆ど流出しない。
　その後、バルブＶ８を閉とし、バルブＶ３を開とする等して中空糸膜２内及び処理水室７内を大気に開放させ、圧力を解放する。
　その後、図示は省略するが、バルブＶ５、Ｖ６を開とし、容器１内の水を配管Ｌ６を介して排水する。その後、バルブＶ６を閉とし、バルブＶ１、Ｖ５を開とし、配管Ｌ１、導水管４及び孔４ａを介して容器１内に原水を供給し、容器１内に水張りする。
　次いで、バルブＶ１を閉とし、バルブＶ５、Ｖ９を開とし、散気管１０から空気を容器１に吹き込み散気管バブリングを行う。洗浄排水は、濃縮水出口８から配管Ｌ５を介して系外に排出される。
　次いで、バルブＶ１を閉とした後、バルブＶ２を開とし、配管Ｌ２から空気を導水管４に供給し、噴出孔４ａから気泡を噴出させ、中空糸膜２を洗浄する。
　その後、バルブＶ１、Ｖ２を閉とし、バルブＶ６を開とすることにより、容器１内の水を配管Ｌ６から排水する。
　次いで、バルブＶ４を開とし、ポンプＰ２を作動させ、処理水タンク９内の処理水（濾過水）を処理水室７を介して中空糸膜２内に供給し、中空糸膜２を水逆洗する。本実施形態では、この際、バルブＶ７を開とし、処理水タンク９からの濾過水に対し薬剤を添加し、薬液にて中空糸膜２を逆洗するようにしているが、この薬剤添加は行わなくてもよい。
　その後、バルブＶ４、Ｖ７を閉とし、バルブＶ２、Ｖ６を開とし、導水管４内に空気を供給し、噴出孔４ａから気泡を噴出させて中空糸膜２を洗浄すると共に、容器１内の水を配管Ｌ６から排水する。
　その後、バルブＶ２、Ｖ６を閉、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ５を開とし、容器１内に原水の水張りを行い、次いで、図１の通り濾過工程を再開する。
［空気バルブの異常検知機構］
　上記のバルブＶ２，Ｖ８，Ｖ９の一次側（アキュムレータ側）の配管Ｌ２，Ｌ８，Ｌ９が連なる配管２２には、空気圧検知用圧力センサ２３と流量検知用流量センサ２４とが設けられている。
　配管Ｌ２，Ｌ８，Ｌ９の一次側には、アキュムレータからの空気圧が作用しているので、バルブが閉のときには、各バルブの一次側は所定圧力（アキュムレータ内の空気圧力）となっている。バルブＶ２，Ｖ９の場合、バルブを開とすると、空気がバルブを通って流出することにより、バルブ一次側の空気圧は低下し、その後該バルブが閉となると上昇し、元圧力に復帰する。
　バルブＶ８の場合は、バルブを開とすると、空気がバルブＶ８を通って流出することにより、バルブＶ８の一次側の空気圧は低下する。その後、各中空糸膜２内の水がすべて原水側に押し出されると、空気は中空糸膜２を全く又は殆ど透過しないので、バルブＶ８の一次側の空気圧は上昇し、元圧力に復帰する。
　この圧力の経時変化パターンは、上記のように各バルブＶ２，Ｖ８，Ｖ９において固有のものである。
　本発明の一態様では、この圧力の変化パターンに基づいてバルブの異常を検知する。
　バルブ開信号を受けてもバルブが開にならない場合には、圧力センサの検知圧力は低下しないので、異常が生じたことが検知される。バルブが開いても全開にならない場合には、検知圧力が規定の低圧力にまで低下しないので、異常が生じたことが検知される。
　バルブＶ２，Ｖ９の場合、バルブ閉信号を受けてもバルブが全閉にならないときには、圧力センサ２３の検知圧力が元圧力まで上昇（復帰）しないので、異常が生じたことが検知される。
　圧力センサ２３の代りに流量センサ２４の検出値を用いても、バルブＶ２，Ｖ８，Ｖ９の異常検出を行うことができる。
　バルブに故障がない場合、バルブが閉のときには、流量センサ２４の検出流量はゼロである。バルブを開とすると、該センサ２４によって所定の空気流量が検出される。
　バルブＶ８の場合は、バルブ開の後、各中空糸膜２内の水が原水側に押し出されると、検出空気流量は実質的にゼロとなる。
　バルブＶ２，Ｖ９の場合は、バルブが閉とされると、センサ２４の検出空気流量はゼロとなる。
　このように、空気流量の経時変化パターンは、各バルブＶ２，Ｖ８，Ｖ９において固有のものである。
　本発明の別の一態様では、この流量の変化パターンに基づいてバルブの異常を検知する。
　バルブ開信号を受けてもバルブが開にならない場合には、流量センサの検知する空気流量はゼロであるので、異常が生じたことが検知される。バルブが開いても全開にならない場合には、検知流量が規定の流量にならないので、異常が生じたことが検知される。バルブＶ２，Ｖ９の場合、バルブ閉信号を受けてもバルブが全閉にならない場合には、流量センサ２４の検知流量がゼロにならないので、異常が生じたことが検知される。
　圧力の変化パターンから異常を判定するための判定装置を図３に示す。この判定装置３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有したコンピュータにて構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、判定部３２が構成される。記憶部３１には、各バルブが正常に開閉したときの圧力変化パターンデータが記憶されている。判定部３２へは、バルブ制御回路（図示略）からのバルブ開信号及びバルブ閉信号が入力されると共に、各圧力センサの検知圧力がＡ／Ｄ変換器４０を介して入力される。判定結果は、送信部３３を介して、管理センターや運転担当者の携帯端末に送信される。
　図４の通り、バルブの開信号が入力されると、判定を開始し、センサの検知圧力の変化パターンと、記憶部から読み出した正常変化パターンとを対比する。正常時の変化パターンからの乖離率が許容範囲内である場合には、異常なしと判定し、正常信号を送信する。該許容範囲を逸脱する場合には、異常ありと判定し、アラームを送信する。
　図３，４の説明では、バルブを開とした時点以降の検知圧力の経時変化パターンに基づいてバルブの異常を判定しているが、バルブを閉とした時点以降の検知圧力の経時変化パターンに基づいてバルブの異常を判定するようにしてもよい。
　図３，４は圧力の変化パターンから異常を判定するものとなっているが、流量の場合も同様の判定装置によって判定、送信が行われる。
　本発明では、空気以外の気体を用いてもよい。
　上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。本発明は、バルブを開閉することにより空気等の気体が供給される図示以外の各種構成の膜濾過装置にも適用される。
　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、２０１９年１０月４日付で出願された日本特許出願２０１９－１８３９４４に基づいており、その全体が引用により援用される。
　１　容器
　２　中空糸膜
　３　ポッティング部
　４　導水管
　５　処理水出口
　６　排水口
　７　処理水室
　８　濃縮水出口
　９　処理水タンク
　１０　散気管
　２１　空気圧源
　２３　圧力センサ
　２４　流量センサ
　３０　判定装置

 

Claims (6)

  1. 　容器と、該容器内に設置された分離膜と、該容器に被処理水を通水する被処理水通水手段と、該容器内に圧気源からの気体を供給するための気体供給用配管と、
    　該配管に設けられたバルブとを有する膜濾過装置において、
    　該配管の該バルブよりも前記圧気源側に設けられた圧力センサ及び流量センサの少なくとも一方よりなるセンサと、
    　該バルブを開又は閉としたときの該センサの検出値の経時変化パターンに基づいて該バルブの異常を判定する判定装置と
    を備えたことを特徴とする膜濾過装置。
  2. 　前記判定装置は、バルブ正常作動時の前記検出値の経時変化パターンの記憶部と、
    　前記センサの前記検出値の経時変化パターンと、該記憶部から読み出した正常時の経時変化パターンとを対比して異常判定を行う判定部と
    を有することを特徴とする請求項１の膜濾過装置。
  3. 　前記分離膜として中空糸膜が設置されており、該中空糸膜の外側に前記被処理水が供給されることを特徴とする請求項１又は２の膜濾過装置。
  4. 　前記気体供給用配管として、該中空糸膜の内部に気体を供給する第１気体供給用配管が設置されていることを特徴とする請求項３の膜濾過装置。
  5. 　前記気体供給用配管として、前記中空糸膜の外側に気体を供給する第２気体供給用配管が設置されていることを特徴とする請求項３又は４の膜濾過装置。
  6. 　前記分離膜を水逆洗するための逆洗水通水手段を有することを特徴とする請求項１～５のいずれかの膜濾過装置。

     
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