WO2022014537A1 - 膜ろ過システム、制御装置、膜ろ過方法及びプログラム - Google Patents

膜ろ過システム、制御装置、膜ろ過方法及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2022014537A1
WO2022014537A1 PCT/JP2021/026166 JP2021026166W WO2022014537A1 WO 2022014537 A1 WO2022014537 A1 WO 2022014537A1 JP 2021026166 W JP2021026166 W JP 2021026166W WO 2022014537 A1 WO2022014537 A1 WO 2022014537A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cleaning
filter body
membrane filtration
liquid
pulse
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/026166
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智仁 中川
冬比古 石川
裕行 大矢知
Original Assignee
メタウォーター株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by メタウォーター株式会社 filed Critical メタウォーター株式会社
Priority to JP2022536349A priority Critical patent/JPWO2022014537A1/ja
Publication of WO2022014537A1 publication Critical patent/WO2022014537A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/60—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • 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
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • 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
    • 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
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids

Definitions

  • the present invention relates to a membrane filtration system, a control device, a membrane filtration method and a program.
  • the exhaust gas from the engine for a ship which contain toxic components such as NO X and SO X, in order to clean the exhaust gas, there is a case of mounting the scrubber to the ship.
  • the cleaning liquid obtained by cleaning the exhaust gas with a scrubber has been solid-liquid separated (see Patent Document 1).
  • the membrane filtration system of the present disclosure includes a filter that membrane-filters a cleaning liquid from a scrubber that purifies the exhaust gas of a ship's engine, and a cleaning means that cleans the filter, and the cleaning means uses a pressurized liquid.
  • the normal cleaning for cleaning the filter body and the pulse cleaning for cleaning the filter body by pressurizing the filter body with a gas are switched and executed.
  • the concentration ratio of the cleaning liquid can be increased.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an exhaust gas treatment system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the membrane filtration device according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of the control device according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating normal cleaning.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating pulse cleaning.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of implementation timing of pulse cleaning and normal cleaning.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a flow for executing pulse cleaning and normal cleaning.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing another example of the configuration of the membrane filtration device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an exhaust gas treatment system according to the present embodiment.
  • the ship S is equipped with an engine E and an exhaust gas treatment system 10 for treating the exhaust gas G0 from the engine E.
  • the exhaust gas treatment system 10 includes a scrubber 12 and a membrane filtration system 14. Exhaust gas G0 from the engine E is supplied to the scrubber 12. In the scrubber 12, the cleaning liquid W1 is sprayed from above and comes into contact with the exhaust gas G0 supplied into the scrubber 12, so that harmful components such as NO X and SO X are removed from the exhaust gas G0 and the exhaust gas G0 is purified. Will be done.
  • the purified exhaust gas G0, the exhaust gas G1 is returned from the scrubber 12 to the engine E.
  • the cleaning liquid W1 absorbs harmful components and the like by coming into contact with the exhaust gas G0, and is stored in the bottom of the scrubber 12 as the cleaning liquid W0.
  • the cleaning liquid W1 is, for example, water, but may be a liquid having any property as long as the exhaust gas G0 can be washed.
  • the membrane filtration system 14 includes a membrane filtration device 20 that filters the cleaning liquid W0, and a control device 22 that controls the membrane filtration device 20.
  • the membrane filtration device 20 includes a membrane filtration unit 30 and pipes L1 and L2.
  • the pipe L1 is connected to the scrubber 12 and the primary side (raw water side) of the membrane filtration unit 30.
  • the cleaning liquid W0 in the scrubber 12 is supplied to the primary side of the membrane filtration unit 30 through the pipe L1.
  • the cleaning liquid W0 is filtered by the membrane filtration unit 30, so that solid components including absorbed harmful components are removed, and the cleaning liquid W1 which is filtered water is removed from the secondary side (filtration side) of the membrane filtration unit 30. Is discharged as.
  • the cleaning liquid W1 discharged from the secondary side of the membrane filtration unit 30 is returned to the scrubber 12 through the pipe L2 connected to the secondary side of the membrane filtration unit 30 and the scrubber 12.
  • the cleaning liquid W1 returned to the scrubber 12 is reused for purifying the exhaust gas G0.
  • the detailed configuration of the membrane filtration device 20 will be described later.
  • the exhaust gas treatment system 10 is not limited to the above configuration.
  • the exhaust gas treatment system 10 shown in FIG. 1 is a so-called EGR (Exhaust Gas Recirculation) system that returns the exhaust gas G1 purified by the scrubber 12 to the intake side of the engine E, but is not limited thereto.
  • the exhaust gas treatment system 10 may discharge the exhaust gas G1 purified by the scrubber 12 to the outside without returning it to the engine E, and may be, for example, EGCS (Exhaust Gas Cleaning System).
  • EGCS exhaust Gas Cleaning System
  • the cleaning liquid W0 from the scrubber 12 is directly supplied to the membrane filtration unit 30, but the cleaning liquid from the scrubber 12 is not limited to this, for example, between the scrubber 12 and the membrane filtration unit 30.
  • a tank for primary storage of W0 may be provided, and the cleaning liquid W0 may be supplied from the tank to the membrane filtration unit 30. Further, in the example of FIG. 1, the cleaning liquid W1 that has been membrane-filtered by the membrane filtration unit 30 is directly returned to the scrubber 12, but the cleaning liquid W1 is not limited to this, and the cleaning liquid W1 is placed in a tank for the cleaning liquid W0 or a tank dedicated to the cleaning liquid W1. You may put it back.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the membrane filtration device according to the present embodiment.
  • the membrane filtration device 20 includes a membrane filtration unit 30, a coagulant addition mechanism 40, a cleaning liquid storage tank 50, gas supply units 60 and 62, a concentrated liquid storage tank 80, and a pipe L1. It includes L2, L3, L4, a pump P, and valves V1, V2, V3, V4.
  • the membrane filtration unit 30 executes membrane filtration by a dead-end method.
  • the membrane filtration unit 30 includes a filter body 32 and a housing 34 that houses the filter body 32.
  • the filter body 32 is a ceramic filter body. Examples of the ceramic used for the filter body 32 include alumina, titania, zirconia, silica, mullite, spinel, or a mixture thereof.
  • the filter body 32 is provided with a plurality of holes extending from the first end portion 32A (hereinafter, abbreviated as end portion 32A) to the second end portion 32B (hereinafter, abbreviated as end portion 32B). ..
  • the pipe L1 is connected to the end portion 32A.
  • the coagulant addition mechanism 40 is a tank in which the coagulant is stored, and is connected to the pipe L1 to add the coagulant to the cleaning liquid W0 flowing through the pipe L1.
  • the flocculant for example, iron chloride is used.
  • the pipe L1 may be provided with an in-line mixer that agitates the coagulant between the connection portion of the coagulant addition mechanism 40 and the connection portion of the end portion 32A.
  • the flocculant addition mechanism 40 and the in-line mixer are not essential configurations, and the flocculant may not be added to the cleaning liquid W0.
  • the material of the filter body 32 is not limited to ceramic, and may be formed of any material.
  • the pipe L2 is connected to the side surface 34A of the housing 34. Since the side surface 34A of the housing 34 faces the side surface (outer peripheral surface) 32C of the filter body 32, it can be said that the pipe L2 is connected to the side surface 32C of the filter body 32.
  • the cleaning liquid storage tank 50 and the gas supply unit 62 are connected to the pipe L2.
  • the cleaning liquid storage tank 50 stores a part of the cleaning liquid W1 flowing through the pipe L2.
  • a gas supply unit 60 is connected to the cleaning liquid storage tank 50, and a valve V3 is provided between the cleaning liquid storage tank 50 and the pipe L2.
  • the gas supply unit 60 is a tank in which a gas such as air is stored, and supplies the gas toward the liquid level of the cleaning liquid W1 in the cleaning liquid storage tank 50.
  • the gas supply unit 62 is a tank in which a gas such as air is stored, and supplies the gas to the pipe L2.
  • the pipe L3 is connected to the pipe L1 and the concentrated liquid storage tank 80.
  • the concentrate storage tank 80 stores the concentrate W2 produced by the backwashing of the filter body 32.
  • a valve V4 is provided in the pipe L3.
  • the pipe L4 is connected to the end portion 32B of the filter body 32 and the concentrate storage tank 80.
  • a valve V5 is provided in the pipe L4.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of the control device according to the present embodiment.
  • the control device 22 is a computer and includes a control unit 90 and a storage unit 100 as shown in FIG.
  • the control unit 90 is a CPU (Central Processing Unit).
  • the control device 22 executes the process described below by reading the program (software) from the storage unit 100 and executing the program (software) by the control unit 90.
  • the control unit 90 may execute these processes by one CPU, or may include a plurality of CPUs and execute these processes by the plurality of CPUs. Further, at least a part of the subsequent processing may be realized by a hardware circuit or the like.
  • the control device 22 drives the pump P, opens the valves V1 and V2, and closes the valves V4 and V5.
  • the cleaning liquid W0 in the scrubber 12 is supplied to the end portion 32A which is the primary side of the filter body 32 through the pipe L1.
  • the cleaning liquid W0 penetrates into the pores of the filter body 32 from the end portion 32A and is membrane-filtered.
  • the cleaning liquid W0 is membrane-filtered through the pores of the filter body 32, and is discharged as the cleaning liquid W1 after the membrane filtration from the side surface 32C which is the secondary side of the filter body 32.
  • the cleaning liquid W1 discharged from the side surface 32C is returned to the scrubber 12 through the pipe L2.
  • the control device 22 may open the valve V3 for a predetermined time while executing the membrane filtration to store a predetermined amount of the cleaning liquid W1 in the cleaning liquid storage tank 50. Further, the control device 22 may control the flocculant addition mechanism 40 while executing the membrane filtration to add the flocculant to the cleaning liquid W1 before the membrane filtration. In this case, the filter body 32 will membrane-filter the cleaning liquid W1 to which the flocculant has been added.
  • the membrane filtration device 20 executes a backwashing process of the filter body 32 in order to remove the solid component clogged in the filter body 32 by the film filtration process.
  • a concentrated liquid W2 containing a solid component is produced, but especially in a ship, it is required to increase the concentration ratio of the cleaning liquid W1 and reduce the amount of the concentrated liquid W2.
  • the membrane filtration system 14 according to the present embodiment makes it possible to reduce the amount of the concentrated liquid W2 by devising a backwashing process.
  • the membrane filtration system 14 performs the backwashing process by switching between normal washing (back flush) and pulse washing (back blooming).
  • the membrane filtration system 14 switches between normal cleaning in which the filter body 32 is cleaned with a pressurized liquid and pulse cleaning in which the filter body 32 is pressurized with a gas to clean the filter body 32 by the cleaning means.
  • the membrane filtration system 14 includes normal cleaning in which a pressurized liquid is supplied to the filter body 32 and discharged from the filter body 32 by a cleaning means, and pulse cleaning in which the pressure is reduced after the filter body 32 is pressurized.
  • the cleaning means here is a main body that executes the back cleaning process in the membrane filtration system 14, and is realized by a control device 22, valves V1 to V5, gas supply units 60, 62, and the like.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating normal cleaning.
  • the control device 22 closes the valves V1, V2, V5, opens the valves V3, V4, controls the gas supply unit 60, and controls the cleaning liquid storage tank 50.
  • Gas A is supplied toward the liquid surface of the cleaning liquid W1 inside.
  • the cleaning liquid W1 in the cleaning liquid storage tank 50 is pressurized by the gas A, supplied to the filter body 32 through the pipe L2, and discharged to the pipe L3 as the concentrated liquid W2 together with the solid component clogged in the filter body 32. ..
  • the concentrated liquid W2 is supplied to the concentrated liquid storage tank 80 through the pipe L3.
  • control device 22 controls the cleaning means so as to supply the liquid pressurized outside the filter body 32 to the filter body 32, and performs normal cleaning. Specifically, the control device 22 supplies the pressurized liquid to the filter body 32 from the second end 32B of the filter body 32, and discharges the pressurized liquid from the first end 32A of the filter body 32.
  • the cleaning means is controlled so as to perform normal cleaning.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating pulse cleaning.
  • the filter body 32 is housed in the housing 34. Further, the housing 34 can be sealed so as to maintain a predetermined pressure state.
  • the control device 22 closes the valve V5 from the valve V1, controls the gas supply unit 62, and directs the gas A from the pipe L2 toward the filter body 32. To supply. The gas A is in a pressurized state.
  • the control device 22 opens the valve V5 for a predetermined time and then closes the valve V5.
  • the cleaning liquid W1 remaining inside the housing 34 is discharged to the pipe L4 as the concentrated liquid W2 together with the solid component clogged in the filter body 32 due to the pressure of the pressurized gas A.
  • the concentrate W2 is supplied to the concentrate storage tank 80 through the pipe L4. That is, the control device 22 controls the cleaning means so that the liquid in the filter body 32 is discharged to the outside of the filter body 32 by pressurizing the residual liquid in the filter body 32 (housing body 34) and then reducing the pressure. Perform a wash. Specifically, the control device 22 pressurizes the internal pressure inside the housing 34 to a pressure higher than the internal pressure of the housing 34 when the cleaning liquid is membrane-filtered by the filter body 32, and reduces the internal pressure of the housing 34 after a lapse of a predetermined time. By doing so, the cleaning means is controlled so that the liquid inside the housing 34 is discharged to the outside of the housing 34, and pulse cleaning is performed.
  • the cleaning liquid W1 is exemplified as the residual liquid remaining inside the housing 34.
  • the residual liquid is not limited to the cleaning liquid W1 and may be the cleaning liquid W0 from the scrubber.
  • the normal cleaning has a strong detergency, but the amount of the cleaning liquid W1 used is large, so that the concentrated liquid W2 tends to increase.
  • the pulse cleaning has a short implementation period and a small amount of the cleaning liquid W1 used, but the cleaning power tends to be weaker than that of the normal cleaning.
  • the cleaning liquid W1 used is the liquid remaining in the housing 34, and the amount of this liquid is smaller than the liquid amount at the time of normal cleaning.
  • control device 22 controls the number of times and the execution timing of the pulse cleaning and the normal cleaning more effectively, and suppresses the increase in the amount of the concentrated liquid W2 while maintaining the cleaning power.
  • the control device 22 sets at least one of the number of pulse cleanings and the number of normal cleanings based on the required processing flow rate of the cleaning liquid W0 and the target concentration ratio of the cleaning liquid W0.
  • the required treatment flow rate refers to the flow rate of the cleaning liquid W0 that requires membrane filtration treatment per unit time
  • target concentration ratio is the target value of the ratio of the flow rate of the generated concentrate W2 to the flow rate of the cleaning liquid W0 to be membrane-filtered. Point to.
  • the required processing flow rate and the target concentration ratio are set in advance.
  • the control device 22 calculates the target flow rate of the concentrated liquid W2 from the required processing flow rate and the target concentration ratio. Further, the control device 22 has information on the flow rate of the concentrated liquid W2 generated by one pulse washing (hereinafter referred to as the first generated flow rate) and the flow rate of the concentrated liquid W2 generated by one normal washing (hereinafter referred to as the first generated flow rate). Hereinafter, the information of (described as the second generated flow rate) is acquired in advance. The control device 22 performs pulse cleaning so that the total flow rate of the concentrated solution W2 generated by pulse cleaning and normal cleaning is within the target flow rate of the concentrated solution W2 based on the first generated flow rate and the second generated flow rate. Set at least one of the number of times of cleaning and the number of times of normal washing.
  • the control device 22 calculates the flow rate of the target concentrate W2 as 2 liters. That is, the control device 22 calculates the target flow rate of the concentrated liquid W2 by dividing the target concentration ratio from the required processing flow rate. Then, for example, when the first generated flow rate is 0.1 liter and the second generated flow rate is 1 liter, the control device 22 sets the number of pulse cleanings to 10 times and the number of normal cleanings to 1 time, and the total of the concentrated liquid W2. Keep the flow rate within the target flow rate of the concentrate W2 (here, 2 liters).
  • the total flow rate of the concentrated solution W2 generated by the pulse cleaning and the normal cleaning is within the flow rate of the target concentrated solution W2, and the number of pulse cleanings is larger than the number of normal cleanings. It is preferable to set at least one of the number of pulse washings and the number of normal washings. For example, when the number of normal cleanings is fixed, the control device 22 may set only the number of pulse cleanings based on the required processing flow rate and the target concentration ratio, or may not fix the number of normal cleanings. , Both the number of normal washes and the number of pulse washes may be set based on the required treatment flow rate and the target concentration factor.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the implementation timing of pulse cleaning and normal cleaning.
  • the horizontal axis of FIG. 6 is time, and the vertical axis indicates the differential pressure between the primary side and the secondary side of the filter body 32.
  • the control device 22 alternately repeats membrane filtration and pulse cleaning a plurality of times (three times in the example of FIG. 6) (in other words, after alternately switching and executing the pulse).
  • the timing of performing pulse cleaning and normal cleaning is set so that the cycle CY of switching from cleaning to normal cleaning and performing normal cleaning once is repeated. That is, the control device 22 executes normal cleaning after performing pulse cleaning a plurality of times.
  • the interval ⁇ t1 for performing pulse cleaning is preferably kept constant, and the interval ⁇ t2 from the end of pulse cleaning to the start of normal cleaning is preferably equal to the interval ⁇ t1.
  • the differential pressure waveform shown in FIG. 6 is an example.
  • the control device 22 may set the execution timing of the pulse cleaning and the normal cleaning based on the filtration efficiency of the filter body 32.
  • a sensor for detecting the differential pressure between the primary side and the secondary side of the filter body 32 is provided, and the control device 22 sequentially acquires the detection value of the sensor.
  • the control device 22 determines that the filtration efficiency of the filter body 32 is appropriate, and causes pulse cleaning and normal cleaning to be performed in the above cycle CY.
  • the differential pressure exceeds the threshold value, it is determined that the filtration efficiency of the filter body 32 is inappropriate, and normal washing is executed regardless of the above cycle CY.
  • control device 22 may arbitrarily set the number and timing of pulse cleaning and normal cleaning.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a flow for executing pulse cleaning and normal cleaning.
  • the control device 22 sets the execution timing of the pulse cleaning and the normal cleaning (step S10).
  • the control device 22 sets at least one of the number of times of pulse cleaning and the number of times of normal cleaning based on the required processing flow rate of the cleaning liquid W0 and the target concentration ratio, and after executing the pulse cleaning a plurality of times, the normal cleaning is performed once.
  • the control device 22 executes pulse cleaning at a set number of times and execution timing (step S12; pulse cleaning execution step), and executes normal cleaning at a set number of times and execution timing (step S14; normal cleaning execution step). ..
  • the membrane filtration system 14 includes a filter body 32 that membrane-filters the cleaning liquid W0 from the scrubber 12 that purifies the exhaust gas G0 of the engine E of the ship S, and cleaning means.
  • the cleaning means switches between normal cleaning in which the filter body 32 is washed with a pressurized liquid and pulse cleaning in which the filter body 32 is pressurized with a gas to wash the filter body 32, and the filter body 32 is washed. do.
  • it is required to increase the concentration ratio of the cleaning liquid W1 and reduce the amount of the concentrated liquid W2.
  • the membrane filtration system 14 since both pulse cleaning and normal cleaning are performed on the filter body 32, the increase in the amount of the concentrated liquid W2 is suppressed while maintaining the cleaning power by the normal cleaning. , It becomes possible to increase the concentration ratio of the cleaning liquid W1.
  • the cleaning means executes normal cleaning after performing pulse cleaning a plurality of times.
  • an increase in the amount of the concentrated liquid W2 can be appropriately suppressed by increasing the number of pulse washings as compared with the normal washing.
  • the cleaning means sets at least one of the number of pulse cleanings and the number of normal cleanings based on the flow rate (required processing flow rate) of the cleaning liquid W1 that requires membrane filtration and the target concentration ratio of the cleaning liquid W1.
  • the membrane filtration system 14 by setting at least one of the number of pulse washings and the number of normal washings based on the required processing flow rate and the target concentration ratio, the target concentration ratio is realized and the reverse is achieved. Cleaning can be carried out properly.
  • the filter body 32 may be subjected to membrane filtration of the cleaning liquid W0 to which the flocculant is added.
  • the concentration ratio can be further increased by filtering the cleaning liquid W0 to which the flocculant is added.
  • the filter body 32 is made of ceramic.
  • the ceramic filter 32 has an advantage in filtration efficiency over a centrifuge, such that the filtration efficiency is not affected by the difference in specific gravity between the solvent and the solid component, but backwashing is required to remove the solid component. It becomes.
  • the membrane filtration system 14 according to the present embodiment uses a ceramic filter body 32 to increase the filtration efficiency, and switches between pulse cleaning and normal cleaning to perform the concentrated solution produced by backwashing. It is possible to suppress the increase in W2 and increase the concentration ratio when the filter 32, which requires backwashing, is used. Further, since the installation space of a ship is limited, it is required to make the concentrate storage tank 80 as small as possible.
  • the membrane filtration system 14 switches between pulse cleaning and normal cleaning to increase the concentration ratio, thereby suppressing an increase in the amount of the concentrated solution W2 and producing the concentrated solution W2. It is possible to reduce the size of the concentrated liquid storage tank 80 to be stored. Further, the membrane filtration system 14 executes membrane filtration by a dead-end method. By adopting the dead-end method, the circulation pump used in the cross-flow method or the like becomes unnecessary, and the initial cost and power consumption can be suppressed.
  • control device 22 is used for the membrane filtration device 20, and the filter body 32 of the membrane filtration device 20 is cleaned by switching between pulse cleaning and normal cleaning. According to this control device 22, it is possible to suppress an increase in the amount of the concentrated liquid W2 and increase the concentration ratio of the cleaning liquid W1 while maintaining the cleaning power by normal cleaning.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing another example of the configuration of the membrane filtration device.
  • the flow direction of the cleaning liquid W1 for back cleaning in the filter body 32 is opposite between the pulse cleaning and the normal cleaning.
  • the flow direction of the cleaning liquid W1 may be the same.
  • the pipe L1 is connected to the end 32B of the filter body 32, and the pipe L2 is connected to the end 32A side of the pipe L1.
  • the pipe L3 is connected to the end 32A of the filter body 32 and the concentrated liquid storage tank 80.
  • a pipe L5 is connected to the cleaning liquid storage tank 50 and the side surface 32C of the filter body 32 (side surface 34A of the housing 34).
  • the gas supply unit 62 is also connected to the pipe L5. Since the membrane filtration device 20a is configured in this way, the flow direction of the cleaning liquid W1 for back cleaning in the filter body 32 is the same in the pulse cleaning and the normal cleaning.
  • the embodiments of the present disclosure have been described above, the embodiments are not limited by the contents of these embodiments and the like. Further, the above-mentioned components include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, that is, those in a so-called equal range. Furthermore, the components described above can be combined as appropriate. Further, various omissions, replacements or changes of the components can be made without departing from the gist of the above-described embodiments.

Abstract

洗浄液の濃縮倍率を高くする。膜ろ過システムは、船舶のエンジンの排ガスを浄化するスクラバからの洗浄液（Ｗ０）を膜ろ過するろ過体（３２）と、ろ過体（３２）を洗浄する洗浄手段とを備え、洗浄手段は、加圧した液体をろ過体（３２）に供給してろ過体（３２）から排出する通常洗浄と、ろ過体（３２）を加圧し減圧するパルス洗浄とを、切り替えて実行する。

Description

膜ろ過システム、制御装置、膜ろ過方法及びプログラム
　本発明は、膜ろ過システム、制御装置、膜ろ過方法及びプログラムに関する。
　船舶用のエンジンからの排ガスには、ＮＯＸやＳＯＸ等の有害成分が含まれており、排ガスを洗浄するために、船舶にスクラバを搭載する場合がある。スクラバで排ガスを洗浄した洗浄液は、従来、固液分離されていた（特許文献１参照）。
特開２０１５－８０７５５号公報
　しかし、船舶用のスクラバの洗浄液を固液分離する際には、洗浄液の濃縮倍率を高くすることが求められている。
　本開示の膜ろ過システムは、船舶のエンジンの排ガスを浄化するスクラバからの洗浄液を膜ろ過するろ過体と、前記ろ過体を洗浄する洗浄手段とを備え、前記洗浄手段は、加圧した液体により前記ろ過体を洗浄する通常洗浄と、前記ろ過体を気体で加圧して前記ろ過体を洗浄するパルス洗浄とを、切り替えて実行する。
　本開示によれば、洗浄液の濃縮倍率を高くすることができる。
図１は、本実施形態に係る排ガス処理システムの模式図である。 図２は、本実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。 図４は、通常洗浄を説明する図である。 図５は、パルス洗浄を説明する図である。 図６は、パルス洗浄と通常洗浄との実施タイミングの一例を示す図である。 図７は、パルス洗浄と通常洗浄とを実行するフローを説明するフローチャートである。 図８は、膜ろ過装置の構成の他の例を示す模式図である。
　以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。
　図１は、本実施形態に係る排ガス処理システムの模式図である。図１に示すように、本実施形態では、船舶Ｓに、エンジンＥと、エンジンＥからの排ガスＧ０を処理する排ガス処理システム１０とが搭載されている。排ガス処理システム１０は、スクラバ１２と、膜ろ過システム１４とを含む。スクラバ１２には、エンジンＥからの排ガスＧ０が供給される。スクラバ１２内では、洗浄液Ｗ１が上方より散布されて、スクラバ１２内に供給された排ガスＧ０と接触することにより、排ガスＧ０からＮＯＸ、ＳＯＸなどの有害成分が除去されて、排ガスＧ０が浄化される。浄化された排ガスＧ０である排ガスＧ１は、スクラバ１２からエンジンＥに戻される。一方、洗浄液Ｗ１は、排ガスＧ０と接触することで有害成分などを吸収し、洗浄液Ｗ０としてスクラバ１２の底部に貯留される。洗浄液Ｗ１は、例えば水であるが、排ガスＧ０を洗浄可能であれば、任意の性状の液体であってよい。
　膜ろ過システム１４は、洗浄液Ｗ０を膜ろ過する膜ろ過装置２０と、膜ろ過装置２０を制御する制御装置２２とを含む。膜ろ過装置２０は、膜ろ過部３０と、配管Ｌ１、Ｌ２とを含む。配管Ｌ１は、スクラバ１２と膜ろ過部３０の一次側（原水側）とに接続されている。スクラバ１２内の洗浄液Ｗ０は、配管Ｌ１を通って膜ろ過部３０の一次側に供給される。洗浄液Ｗ０は、膜ろ過部３０で膜ろ過されることで、吸収した有害成分などを含む固形成分が除去されて、膜ろ過部３０の二次側（ろ過側）から、ろ過水である洗浄液Ｗ１として排出される。膜ろ過部３０の二次側から排出された洗浄液Ｗ１は、膜ろ過部３０の二次側とスクラバ１２とに接続されている配管Ｌ２を通って、スクラバ１２に戻される。スクラバ１２に戻された洗浄液Ｗ１は、排ガスＧ０の浄化に再利用される。なお、膜ろ過装置２０の詳細構成は後述する。
　本実施形態に係る排ガス処理システム１０は、以上のような構成に限られない。例えば、図１に示す排ガス処理システム１０は、スクラバ１２で浄化された排ガスＧ１をエンジンＥの吸気側に戻す、いわゆるＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムであるが、それに限られない。排ガス処理システム１０は、スクラバ１２で浄化された排ガスＧ１をエンジンＥに戻さず外部に放出してもよく、例えばＥＧＣＳ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）であってよい。また、図１の例では、スクラバ１２からの洗浄液Ｗ０を直接膜ろ過部３０に供給しているが、それに限られず、例えば、スクラバ１２と膜ろ過部３０との間に、スクラバ１２からの洗浄液Ｗ０を一次貯留するタンクを設け、そのタンクから膜ろ過部３０に、洗浄液Ｗ０を供給してもよい。また、図１の例では、膜ろ過部３０で膜ろ過された洗浄液Ｗ１を、直接スクラバ１２に戻しているが、それに限られず、洗浄液Ｗ０用のタンクや洗浄液Ｗ１専用のタンクに、洗浄液Ｗ１を戻してもよい。
　膜ろ過装置２０の詳細構成について説明する。図２は、本実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す模式図である。図２に示すように、膜ろ過装置２０は、膜ろ過部３０と、凝集剤添加機構４０と、洗浄液貯留槽５０と、気体供給部６０、６２と、濃縮液貯留槽８０と、配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と、ポンプＰと、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４とを含む。
　膜ろ過部３０は、デッドエンド方式で膜ろ過を実行する。膜ろ過部３０は、ろ過体３２と、ろ過体３２を収容する筐体３４とを含む。ろ過体３２は、セラミック製のろ過体である。ろ過体３２に用いられるセラミックとしては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、ムライト、スピネル、或いは、これらの混合物などが挙げられる。ろ過体３２は、第１の端部３２Ａ（以下、端部３２Ａと略記する）から第２の端部３２Ｂ（以下、端部３２Ｂと略記する）まで延在する複数の孔が設けられている。配管Ｌ１は、端部３２Ａに接続されている。凝集剤添加機構４０は、凝集剤が貯留されるタンクであり、配管Ｌ１に接続されて、配管Ｌ１を流れる洗浄液Ｗ０に凝集剤を添加する。凝集剤としては、例えば塩化鉄などが用いられる。また、配管Ｌ１は、凝集剤添加機構４０の接続箇所と端部３２Ａの接続箇所との間に、凝集剤を撹拌するインラインミキサを設けてもよい。ただし、凝集剤添加機構４０及びインラインミキサは必須の構成でなく、洗浄液Ｗ０には凝集剤が無添加であってもよい。ろ過体３２の材料も、セラミックに限られず、任意の材料で形成されてもよい。
　配管Ｌ２は、筐体３４の側面３４Ａに接続されている。筐体３４の側面３４Ａは、ろ過体３２の側面（外周面）３２Ｃに対向しているため、配管Ｌ２は、ろ過体３２の側面３２Ｃに接続されているともいえる。配管Ｌ２には、洗浄液貯留槽５０と、気体供給部６２とが接続されている。洗浄液貯留槽５０は、配管Ｌ２を流れる洗浄液Ｗ１の一部を貯留する。洗浄液貯留槽５０には、気体供給部６０が接続されており、洗浄液貯留槽５０と配管Ｌ２との間には、バルブＶ３が設けられている。気体供給部６０は、例えば空気などの気体が貯留されるタンクであり、洗浄液貯留槽５０内の洗浄液Ｗ１の液面に向けて気体を供給する。気体供給部６２は、例えば空気などの気体が貯留されるタンクであり、配管Ｌ２に気体を供給する。
　配管Ｌ３は、配管Ｌ１と濃縮液貯留槽８０とに接続されている。濃縮液貯留槽８０は、ろ過体３２の逆洗浄により生成された濃縮液Ｗ２を貯留する。配管Ｌ３には、バルブＶ４が設けられている。配管Ｌ４は、ろ過体３２の端部３２Ｂと濃縮液貯留槽８０とに接続されている。配管Ｌ４には、バルブＶ５が設けられている。
　図３は、本実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。制御装置２２は、コンピュータであり、図３に示すように、制御部９０と記憶部１００とを含む。制御部９０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）である。制御装置２２は、制御部９０によって、記憶部１００からプログラム（ソフトウェア）を読み出して実行させることで、以降に説明する処理を実行する。なお、制御部９０は、１つのＣＰＵによってこれらの処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、それらの複数のＣＰＵで、これらの処理を実行してもよい。また、以降の少なくとも一部の処理を、ハードウェア回路などで実現してもよい。
　膜ろ過を実行する際には、制御装置２２は、ポンプＰを駆動し、バルブＶ１、Ｖ２を開き、バルブＶ４、Ｖ５を閉じる。これにより、スクラバ１２内の洗浄液Ｗ０が、配管Ｌ１を通って、ろ過体３２の一次側である端部３２Ａに供給される。洗浄液Ｗ０は、端部３２Ａから、ろ過体３２の孔に浸入し、膜ろ過される。洗浄液Ｗ０は、ろ過体３２の孔で膜ろ過されて、ろ過体３２の二次側である側面３２Ｃから、膜ろ過後の洗浄液Ｗ１として排出される。側面３２Ｃから排出された洗浄液Ｗ１は、配管Ｌ２を通って、スクラバ１２に戻される。なお、制御装置２２は、膜ろ過を実行している際に、所定時間だけバルブＶ３を開いて、洗浄液貯留槽５０に所定量の洗浄液Ｗ１を貯留させてよい。また、制御装置２２は、膜ろ過を実行している際に、凝集剤添加機構４０を制御して、膜ろ過する前の洗浄液Ｗ１に凝集剤を添加させてよい。この場合、ろ過体３２は、凝集剤を添加された洗浄液Ｗ１を膜ろ過することとなる。
　ここで、膜ろ過装置２０は、膜ろ過処理によってろ過体３２に詰まった固形成分を除去するために、ろ過体３２の逆洗浄処理が実行される。逆洗浄処理では、固形成分を含んだ濃縮液Ｗ２が生成されるが、特に船舶においては、洗浄液Ｗ１の濃縮倍率を高くして、濃縮液Ｗ２の量を少なくすることが求められる。それに対応して、本実施形態に係る膜ろ過システム１４は、逆洗浄処理を工夫することで、濃縮液Ｗ２の量を少なくすることを可能としている。膜ろ過システム１４は、逆洗浄処理として、通常洗浄（back　flush）とパルス洗浄（back　blowing）とを切り替えて実行する。すなわち、膜ろ過システム１４は、洗浄手段により、加圧した液体によりろ過体３２を洗浄する通常洗浄と、ろ過体３２を気体で加圧してろ過体３２を洗浄するパルス洗浄とを、切り替えて実行する。具体的には、膜ろ過システム１４は、洗浄手段により、加圧した液体をろ過体３２に供給してろ過体３２から排出する通常洗浄と、ろ過体３２を加圧した後に減圧するパルス洗浄とを、切り替えて実行する。ここでの洗浄手段とは、膜ろ過システム１４における逆洗浄処理を実行する主体であり、制御装置２２、バルブＶ１からＶ５、及び気体供給部６０、６２などによって実現される。
　図４は、通常洗浄を説明する図である。図４に示すように、通常洗浄を実行する際には、制御装置２２は、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ５を閉じ、バルブＶ３、Ｖ４を開き、気体供給部６０を制御して、洗浄液貯留槽５０内の洗浄液Ｗ１の液面に向けて気体Ａを供給させる。洗浄液貯留槽５０内の洗浄液Ｗ１は、気体Ａによって加圧されて、配管Ｌ２を通ってろ過体３２に供給され、ろ過体３２に詰まった固形成分と共に、濃縮液Ｗ２として配管Ｌ３に排出される。濃縮液Ｗ２は、配管Ｌ３を通って、濃縮液貯留槽８０に供給される。すなわち、制御装置２２は、ろ過体３２の外部にて加圧した液体をろ過体３２に供給するように洗浄手段を制御して通常洗浄を実行する。具体的には、制御装置２２は、加圧した液体をろ過体３２の第２の端部３２Ｂからろ過体３２に供給し、加圧した液体をろ過体３２の第１の端部３２Ａから排出するように洗浄手段を制御して通常洗浄を実行する。
　図５は、パルス洗浄を説明する図である。ここで、ろ過体３２は、筐体３４に収納される。また、筺体３４は、所定の圧力状態を保持できるように密封可能である。図５に示すように、パルス洗浄を実行する際には、制御装置２２は、バルブＶ１からバルブＶ５を閉じ、気体供給部６２を制御して、配管Ｌ２からろ過体３２に向けて、気体Ａを供給させる。気体Ａは、加圧された状態となる。その後、制御装置２２は、バルブＶ５を所定時間だけ開いて、その後閉じる。これにより、加圧された気体Ａの圧力によって、筐体３４の内部に残存していた洗浄液Ｗ１が、ろ過体３２に詰まった固形成分と共に、濃縮液Ｗ２として配管Ｌ４に排出される。濃縮液Ｗ２は、配管Ｌ４を通って、濃縮液貯留槽８０に供給される。すなわち、制御装置２２は、ろ過体３２（筺体３４）内の残存液を加圧した後に減圧することでろ過体３２内の液体をろ過体３２外に排出するように洗浄手段を制御してパルス洗浄を実行する。具体的には、制御装置２２は、筺体３４内の内圧を、ろ過体３２により洗浄液を膜ろ過するときの筺体３４の内圧よりも高い圧力に加圧し所定時間の経過後に筺体３４の内圧を減圧することで筺体３４内の液体を筺体３４外に排出するように洗浄手段を制御してパルス洗浄を実行する。なお、図５では、筐体３４の内部に残存していた残存液として、洗浄液Ｗ１を例示した。しかし、残存液は、洗浄液Ｗ１に限定されずスクラバからの洗浄液Ｗ０であっても良い。
　ここで、通常洗浄は、洗浄力は強いが、使用する洗浄液Ｗ１の量が多くなるため、濃縮液Ｗ２が増えてしまう傾向にある。一方、パルス洗浄は、実施期間が短く、使用する洗浄液Ｗ１の量が少ないが、通常洗浄と比べて洗浄力が弱くなる傾向にある。パルス洗浄では、使用する洗浄液Ｗ１は筺体３４内に残留した液でありこの液量は通常洗浄時の液量よりも少ない。本実施形態では、それらの特徴を踏まえて、通常洗浄とパルス洗浄との両方を実行することで、洗浄力を保ちつつ、濃縮液Ｗ２の量の増加を抑えることを可能としている。さらに、パルス洗浄を実行することで、ろ過体３２の閉塞を抑制して、膜ろ過面積を一定に保つことが可能となる。
　さらに、制御装置２２は、パルス洗浄と通常洗浄との回数や実施タイミングを制御することで、より効果的に、洗浄力を保ちつつ濃縮液Ｗ２の量の増加を抑えている。制御装置２２は、洗浄液Ｗ０の必要処理流量と洗浄液Ｗ０の目標濃縮倍率とに基づき、パルス洗浄の回数と通常洗浄の回数との少なくとも一方を設定する。必要処理流量は、単位時間あたりに膜ろ過処理が必要な洗浄液Ｗ０の流量を指し、目標濃縮倍率は、膜ろ過処理する洗浄液Ｗ０の流量に対する、生成される濃縮液Ｗ２の流量の比率の目標値を指す。必要処理流量及び目標濃縮倍率は、予め設定される。制御装置２２は、必要処理流量と目標濃縮倍率とから、目標とする濃縮液Ｗ２の流量を算出する。また、制御装置２２は、１回のパルス洗浄で生成される濃縮液Ｗ２の流量（以下、第１生成流量と記載）の情報と、１回の通常洗浄で生成される濃縮液Ｗ２の流量（以下、第２生成流量と記載）の情報とを、予め取得しておく。制御装置２２は、第１生成流量及び第２生成流量に基づき、パルス洗浄及び通常洗浄によって生成される濃縮液Ｗ２の合計流量が、目標とする濃縮液Ｗ２の流量以内となるように、パルス洗浄の回数と通常洗浄の回数との少なくとも一方を設定する。例えば、必要処理流量が２００ｌで目標濃縮倍率が１００倍である場合、制御装置２２は、目標とする濃縮液Ｗ２の流量を、２ｌとして算出する。すなわち、制御装置２２は、必要処理流量から目標濃縮倍率を除することで、目標とする濃縮液Ｗ２の流量を算出する。そして、例えば第１生成流量が０．１ｌで、第２生成流量が１ｌである場合、制御装置２２は、パルス洗浄の回数を１０回、通常洗浄の回数を１回として、濃縮液Ｗ２の合計流量を目標とする濃縮液Ｗ２の流量（ここでは２ｌ）以内に抑える。すなわち、制御装置２２は、パルス洗浄及び通常洗浄によって生成される濃縮液Ｗ２の合計流量が、目標とする濃縮液Ｗ２の流量以内となり、かつ、通常洗浄の回数よりパルス洗浄の回数が多くなるように、パルス洗浄の回数と通常洗浄の回数との少なくとも一方を設定することが好ましい。制御装置２２は、例えば通常洗浄の回数が固定されている場合には、必要処理流量及び目標濃縮倍率に基づいてパルス洗浄の回数のみを設定してもよいし、通常洗浄の回数を固定せず、必要処理流量及び目標濃縮倍率に基づいて通常洗浄の回数とパルス洗浄の回数との両方を設定してもよい。
　図６は、パルス洗浄と通常洗浄との実施タイミングの一例を示す図である。図６の横軸は時間であり、縦軸は、ろ過体３２の一次側と二次側との差圧を指す。図６に示すように、膜ろ過を実行するに従って固形物がろ過体３２に蓄積して差圧が大きくなり、逆洗浄を行うことで、ろ過体３２から固形物が除去されて差圧が下がる。制御装置２２は、図６に示すように、膜ろ過とパルス洗浄とを複数回（図６の例では３回）交互に繰り返した後（換言すれば、交互に切り替えて実行した後）、パルス洗浄から通常洗浄に切り替えて、通常洗浄を１回行うというサイクルＣＹを繰り返すように、パルス洗浄と通常洗浄の実施タイミングを設定する。すなわち、制御装置２２は、パルス洗浄を複数回実行させた後に、通常洗浄を実行させる。なお、パルス洗浄を行う間隔Δｔ１は、一定に保たれていることが好ましく、パルス洗浄が終了して通常洗浄を開始するまでの間隔Δｔ２は、間隔Δｔ１と等しいことが好ましい。なお、図６に示した差圧の波形は一例である。
　制御装置２２は、ろ過体３２のろ過効率にも基づき、パルス洗浄と通常洗浄の実施タイミングを設定してよい。この場合例えば、ろ過体３２の一次側と二次側との差圧を検出するセンサを設け、制御装置２２は、そのセンサの検出値を逐次取得する。制御装置２２は、差圧が閾値以下である場合には、ろ過体３２のろ過効率が適正であると判断して、上記のサイクルＣＹでパルス洗浄と通常洗浄を実施させる。一方、差圧が閾値を超えた場合には、ろ過体３２のろ過効率が不適正であると判断して、上記のサイクルＣＹに関わらず、通常洗浄を実行させる。
　なお、以上説明したパルス洗浄と通常洗浄の回数や実施タイミングは一例であり、制御装置２２は、パルス洗浄と通常洗浄の回数や実施タイミングを任意に設定してよい。
　図７は、パルス洗浄と通常洗浄とを実行するフローを説明するフローチャートである。図７に示すように、制御装置２２は、パルス洗浄と通常洗浄の実施タイミングを設定する（ステップＳ１０）。制御装置２２は、洗浄液Ｗ０の必要処理流量と目標濃縮倍率とに基づき、パルス洗浄の回数と通常洗浄との回数との少なくとも一方を設定し、パルス洗浄を複数回実行した後に通常洗浄を１回実行するように、パルス洗浄と通常洗浄の実施タイミングを設定する。制御装置２２は、設定した回数及び実施タイミングで、パルス洗浄を実行させ（ステップＳ１２；パルス洗浄実行ステップ）、設定した回数及び実施タイミングで、通常洗浄を実行させる（ステップＳ１４；通常洗浄実行ステップ）。
　以上説明したように、本実施形態に係る膜ろ過システム１４は、船舶ＳのエンジンＥの排ガスＧ０を浄化するスクラバ１２からの洗浄液Ｗ０を膜ろ過するろ過体３２と、洗浄手段とを備える。洗浄手段は、加圧した液体によりろ過体３２を洗浄する通常洗浄と、ろ過体３２を気体で加圧してろ過体３２を洗浄するパルス洗浄とを、切り替えて実行して、ろ過体３２を洗浄する。上述のように、船舶Ｓにおいては、洗浄液Ｗ１の濃縮倍率を高くして、濃縮液Ｗ２の量を少なくすることが求められる。それに対し、膜ろ過システム１４によると、ろ過体３２に対してパルス洗浄と通常洗浄との両方を実行するため、通常洗浄によって洗浄力を保たせつつ、濃縮液Ｗ２の量の増加を抑制して、洗浄液Ｗ１の濃縮倍率を高くすることが可能となる。
　また、洗浄手段は、パルス洗浄を複数回実行した後に、通常洗浄を実行する。本実施形態に係る膜ろ過システム１４によると、通常洗浄よりもパルス洗浄の回数を多くすることで、濃縮液Ｗ２の量の増加を適切に抑制できる。
　また、洗浄手段は、膜ろ過が必要な洗浄液Ｗ１の流量（必要処理流量）と洗浄液Ｗ１の目標濃縮倍率とに基づいて、パルス洗浄の回数と通常洗浄の回数との少なくとも一方を設定する。本実施形態に係る膜ろ過システム１４によると、必要処理流量と目標濃縮倍率に基づき、パルス洗浄の回数と通常洗浄の回数との少なくとも一方を設定することで、目標濃縮倍率を実現しつつ、逆洗浄を適切に実施できる。
　また、ろ過体３２は、凝集剤が添加された洗浄液Ｗ０を膜ろ過させてもよい。本実施形態に係る膜ろ過システム１４によると、凝集剤が添加された洗浄液Ｗ０をろ過することで、濃縮倍率をさらに高くすることができる。
　また、ろ過体３２は、セラミック製である。セラミック製のろ過体３２は、溶媒と固体成分との比重差にろ過効率が左右されないなど、遠心分離機に比べて、ろ過効率において利点があるが、固体成分を除去するための逆洗浄が必要となる。それに対し、本実施形態に係る膜ろ過システム１４は、セラミック製のろ過体３２を用いてろ過効率を高くしつつ、パルス洗浄と通常洗浄とを切り替えて実行することで、逆洗浄で生じる濃縮液Ｗ２の増加を抑えて、逆洗浄が必要なろ過体３２を用いた場合での濃縮倍率を高くすることを可能としている。また、船舶は設置スペースが限られるため、濃縮液貯留槽８０をできるだけ小さくすることが求められている。それに対し、本実施形態に係る膜ろ過システム１４は、パルス洗浄と通常洗浄とを切り替えて実行して濃縮倍率を高くすることで、濃縮液Ｗ２の量の増加を抑制して、濃縮液Ｗ２を貯留する濃縮液貯留槽８０のサイズを小さくすることを可能としている。また、膜ろ過システム１４は、デッドエンド方式で膜ろ過を実行している。デッドエンド方式とすることで、クロスフロー方式などで用いられる循環ポンプが不要となり、イニシャルコストや電力消費を抑えることができる。
　また、本実施形態に係る制御装置２２は、膜ろ過装置２０に用いられ、膜ろ過装置２０のろ過体３２を、パルス洗浄と、通常洗浄とを切り替えて実行することで、洗浄する。この制御装置２２によると、通常洗浄によって洗浄力を保たせつつ、濃縮液Ｗ２の量の増加を抑制して、洗浄液Ｗ１の濃縮倍率を高くすることが可能となる。
　図８は、膜ろ過装置の構成の他の例を示す模式図である。以上の説明では、膜ろ過装置２０は、図４及び図５に示すように、パルス洗浄と通常洗浄とで、ろ過体３２内での逆洗浄用の洗浄液Ｗ１の流れ方向が逆であったが、図８の膜ろ過装置２０ａに示すように、洗浄液Ｗ１の流れ方向を同じとしてよい。この場合例えば、図８に示すように、配管Ｌ１は、ろ過体３２の端部３２Ｂに接続され、配管Ｌ２は、配管Ｌ１よりも端部３２Ａ側に接続される。配管Ｌ３は、ろ過体３２の端部３２Ａと濃縮液貯留槽８０とに接続される。また、洗浄液貯留槽５０とろ過体３２の側面３２Ｃ（筐体３４の側面３４Ａ）とには、配管Ｌ５が接続される。配管Ｌ５には、気体供給部６２も接続される。膜ろ過装置２０ａは、このように構成されるため、パルス洗浄及び通常洗浄において、ろ過体３２内での逆洗浄用の洗浄液Ｗ１の流れ方向が同じとなる。
　以上、本開示の実施形態を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
　１４　膜ろ過システム
　２０　膜ろ過装置
　２２　制御装置
　３２　ろ過体

Claims (9)

  1. 　船舶のエンジンの排ガスを浄化するスクラバからの洗浄液を膜ろ過するろ過体と、
    　前記ろ過体を洗浄する洗浄手段とを備え、
    　前記洗浄手段は、加圧した液体により前記ろ過体を洗浄する通常洗浄と、前記ろ過体を気体で加圧して前記ろ過体を洗浄するパルス洗浄とを、切り替えて実行する、膜ろ過システム。
  2. 　前記洗浄手段は、加圧した液体を前記ろ過体に供給して前記ろ過体から排出する前記通常洗浄と、前記ろ過体を加圧し減圧する前記パルス洗浄とを、切り替えて実行する、請求項１に記載の膜ろ過システム。
  3. 　前記洗浄手段は、前記ろ過体の外部にて加圧した液体を前記ろ過体に供給して前記ろ過体から排出する前記通常洗浄と、前記ろ過体を収納する筺体内の残存液を加圧した後に減圧することで前記ろ過体内の液体を前記ろ過体に排出する前記パルス洗浄とを、切り替えて実行する、請求項２に記載の膜ろ過システム。
  4. 　前記洗浄手段は、加圧した液体を前記ろ過体の第２の端部から前記ろ過体に供給し、供給した前記加圧した液体を前記ろ過体の第１の端部から排出する通常洗浄と、前記筺体内の内圧を、洗浄液の膜ろ過における前記筺体の内圧よりも高い圧力に加圧し所定時間の経過後に前記筺体の内圧を減圧することで前記筺体内の液体を前記筺体外に排出する前記パルス洗浄とを切り替えて実行する、請求項３に記載の膜ろ過システム。
  5. 　前記洗浄手段は、前記パルス洗浄を複数回実行した後に、前記パルス洗浄から前記通常洗浄に切り替える、請求項１に記載の膜ろ過システム。
  6. 　前記洗浄手段は、膜ろ過が必要な前記洗浄液の流量と前記洗浄液の目標濃縮倍率とに基づいて、前記パルス洗浄の回数または前記通常洗浄の回数の少なくとも一方を設定する、請求項１又は請求項２に記載の膜ろ過システム。
  7. 　船舶のエンジンの排ガスを浄化するスクラバからの洗浄液を膜ろ過する膜ろ過装置に用いられる制御装置であって、
    　前記膜ろ過装置のろ過体を、加圧した液体により洗浄する通常洗浄と、前記ろ過体を気体で加圧して洗浄するパルス洗浄とを、切り替えて実行させる、
    　制御装置。
  8. 　船舶のエンジンの排ガスを浄化するスクラバからの洗浄液を膜ろ過する膜ろ過方法であって、
    　加圧した液体により洗浄する通常洗浄と、ろ過体を気体で加圧して洗浄するパルス洗浄とを、切り替えて実行するステップを含む、
    　膜ろ過方法。
  9. 　船舶のエンジンの排ガスを浄化するスクラバからの洗浄液を膜ろ過する膜ろ過方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    　加圧した液体により洗浄する通常洗浄と、ろ過体を気体で加圧して洗浄するパルス洗浄とを、切り替えて実行させるステップを、コンピュータに実行させる、
    　プログラム。
PCT/JP2021/026166 2020-07-13 2021-07-12 膜ろ過システム、制御装置、膜ろ過方法及びプログラム WO2022014537A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022536349A JPWO2022014537A1 (ja) 2020-07-13 2021-07-12

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020120225 2020-07-13
JP2020-120225 2020-07-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022014537A1 true WO2022014537A1 (ja) 2022-01-20

Family

ID=79554820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/026166 WO2022014537A1 (ja) 2020-07-13 2021-07-12 膜ろ過システム、制御装置、膜ろ過方法及びプログラム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2022014537A1 (ja)
WO (1) WO2022014537A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10464A (ja) * 1996-06-18 1998-01-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 逆浸透海水淡水化装置
JP2004073950A (ja) * 2002-08-13 2004-03-11 Asahi Kasei Chemicals Corp 膜洗浄方法
JP2007209964A (ja) * 2005-03-24 2007-08-23 Ngk Insulators Ltd 分離膜の洗浄方法
JP2014050811A (ja) * 2012-09-07 2014-03-20 Chiyoda Corp 油を含む水の処理方法
JP2019209241A (ja) * 2018-06-01 2019-12-12 オルガノ株式会社 スクラバ排水の浄化装置及び方法並びに塩分濃度差発電システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10464A (ja) * 1996-06-18 1998-01-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 逆浸透海水淡水化装置
JP2004073950A (ja) * 2002-08-13 2004-03-11 Asahi Kasei Chemicals Corp 膜洗浄方法
JP2007209964A (ja) * 2005-03-24 2007-08-23 Ngk Insulators Ltd 分離膜の洗浄方法
JP2014050811A (ja) * 2012-09-07 2014-03-20 Chiyoda Corp 油を含む水の処理方法
JP2019209241A (ja) * 2018-06-01 2019-12-12 オルガノ株式会社 スクラバ排水の浄化装置及び方法並びに塩分濃度差発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022014537A1 (ja) 2022-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HRP20180346T1 (hr) Postupak obrade nečistoća u brodskim ispušnim plinovima, brod s pročišćivačem ispušnih plinova
JP7175636B2 (ja) スクラバ排水の浄化装置及び方法並びに塩分濃度差発電システム
JP2007130523A (ja) 水処理システムにおける膜洗浄方法
WO2014103854A1 (ja) バラスト水処理装置およびバラスト水処理装置の逆洗浄方法
JP4309633B2 (ja) 水処理方法
US5997743A (en) Water treatment method using hollow fiber membrane and apparatus therefor
JPH05305221A (ja) 膜分離水処理装置
JP4421494B2 (ja) バラスト水の取水・処理装置
WO2022014537A1 (ja) 膜ろ過システム、制御装置、膜ろ過方法及びプログラム
KR101523733B1 (ko) 선박용 배기가스 정화장치
TWI693096B (zh) 膜分離活性污泥系統以及膜洗淨裝置
RU2756224C1 (ru) Способ травления листовой стали
JP2013154317A (ja) セラミック膜の洗浄方法及び洗浄装置
CN112135959B (zh) 固体成分分离机的控制装置、固体成分分离装置、船舶用废气洗涤系统以及船舶用柴油机
JP2011235235A (ja) 水処理システム
JP2009082858A (ja) 濾過膜の洗浄方法
JP2021146259A (ja) ろ過装置
WO2019176469A1 (ja) スクラバー、およびスクラバーシステム
JP6101099B2 (ja) 砂ろ過装置の洗浄方法
JP3024693B2 (ja) 水処理用分離膜の洗浄方法
JP2007152193A (ja) 水浄化装置および水浄化方法
WO2007064831A1 (en) Membrane flushing system
JP2004130205A (ja) オゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法および逆洗装置
JPH0796120A (ja) セラミックフィルタの洗浄方法
JP2023010446A (ja) 水処理システム、制御装置、プログラム及び制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21843528

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022536349

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21843528

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1