(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過処理方法において、原液戻り流路及び濾過液流路の２つの流路の流量を定流量化することを特徴とする濾過処理方法。
【請求項２】
原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過処理方法において、濾過液流路及び原液入口流路の２つの流路の流量を定流量化することを特徴とする濾過処理方法。
【請求項３】
原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過装置において、原液戻り流路及び濾過液流路の２つの流路に、該流路を流通する液の流量を一定にする定流量弁か、または該流路を流通する液の流量を検知する流量センサと、該流量センサの検知情報によって該流路を流通する液の流量を調節する自動調節弁のうち何れか１つを選択的に設けたことを特徴とする濾過装置。
【請求項４】
原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過装置において、濾過液流路及び原液入口流路の２つの流路に、該流路を流通する液の流量を一定にする定流量弁か、または該流路を流通する液の流量を検知する流量センサと、該流量センサの検知情報によって該流路を流通する液の流量を調節する自動調節弁のうち何れか１つを選択的に設けたことを特徴とする濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原液を循環しながら濾過を行う濾過装置に係り、詳細には、河川水、湖沼水、地下水或いは海水等を原水としてクロスフロー型の精密濾過または限外濾過装置により大量に浄化する水処理に好適な濾過技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クロスフロー型の精密濾過または限外濾過装置において、濾過能力の維持のために循環濾過法が用いられているが、従来のこの種の濾過装置においては、濾過圧力の変動と共に濾過液流量及び循環戻り流量が変動するのが一般である。即ち、原液に含まれる懸濁物質が濾過膜の表面に蓄積してくると、濾過液の流速が低下するため、これを一定に安定化させるために濾過膜の上流側に設けられた原液循環ポンプの出力を上げて濾過圧力を上昇させる必要があり、濾過圧力を上昇させると、濾過液流量及び循環戻り流量が変動する。
【０００３】
また、濾過液の流量を一定にする従来の技術として、特公平4-17693 号公報に記載された技術がある。この構成は、濾過液流路に定流量弁を設けて濾過液流量を一定にするものであるが、この技術によっても、濾過圧力の上昇により濾過膜の循環戻り流量が増加する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来の技術では、原液循環ポンプの出力を上げて濾過圧力を上昇させ、低下した濾過液の流速を増加させて一定に安定化させた時、無駄な原液の循環戻り流量が増加し、ランニングコストが増加するという問題がある。また、濾過液流量が変動するのは使い勝手から好ましくない場合が多く、安定した流量を維持することが望ましい。
【０００５】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、濾過液流量と、原液戻り流量或いは原液入口流量とを定流量化してランニングコストを低減する濾過処理方法及びこれを実施する濾過装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る濾過処理方法の第１の構成は、原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過処理方法において、原液戻り流路及び濾過液流路の２つの流路の流量を定流量化することを特徴とする。
【０００７】
また本発明に係る濾過処理方法の第２の構成は、原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過処理方法において、濾過液流路及び原液入口流路の２つの流路の流量を定流量化することを特徴とする。
【０００８】
また、前記方法の第１の構成を適用した濾過装置の第１の構成は、原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過装置において、原液戻り流路及び濾過液流路の２つの流路に、該流路を流通する液の流量を一定にする定流量弁か、または該流路を流通する液の流量を検知する流量センサと、該流量センサの検知情報によって該流路を流通する液の流量を調節する自動調節弁のうち何れか１つを選択的に設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記方法の第２の構成を適用した濾過装置の第２の構成は、原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過装置において、濾過液流路及び原液入口流路の２つの流路に、該流路を流通する液の流量を一定にする定流量弁か、または該流路を流通する液の流量を検知する流量センサと、該流量センサの検知情報によって該流路を流通する液の流量を調節する自動調節弁のうち何れか１つを選択的に設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上述の如く構成したので、濾過液タンクへの濾過液流路と、循環タンクへの原液戻り流路或いは濾過膜の上流側の原液入口流路に選択的に設けた定流量弁か、または流量センサの検知情報により各流路を流通する液の流量を調節する自動調節弁の作用により濾過液の流量と、原液入口流量或いは原液戻り流量を夫々一定にすることで、濾過液流量と原液戻り流量とを定流量化することが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る濾過処理方法及びこれを実施する濾過装置の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る濾過装置を適用した濾過システムの一例を示す全体図、図２は濾過液流路及び原液戻り流路に定流量弁を設けた場合の本発明に係る濾過装置の第１実施形態を示す模式図である。
【００１２】
図１に示す濾過システムは、原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密或いは限外濾過装置として構成される。ここでは、濾過装置にクロスフロー方式の中空糸状膜で構成される濾過膜モジュール４が並列に６個設置されて構成された一例を示す。
【００１３】
本濾過装置に用いられる濾過膜は、クロスフロー濾過が可能であるならば、いかなる形状であっても良いが、中空糸状膜が好ましい。濾過膜は、精密濾過膜と称する孔径が約０．０５μｍ〜約１μｍ程度のもの、または限外濾過膜と称する分画分子量が数千より数十万のものが用いられる。また、濾過膜の材質は、有機高分子、無機体いずれであっても良い。
【００１４】
濾過に際しては、濾過膜の濾過面積が大きくなければ効率良く濾過できないため、中空糸状膜の場合には、多数本束ねてケースの中に収納した所謂濾過膜モジュールを用いる。濾過膜モジュールのケースの材質は、塩化ビニル、ポリスルフォン、ポリカーボネート等の有機高分子若しくはステンレス等の金属が用いられる。
【００１５】
本濾過装置における濾過方式としては、中空糸状膜の内面より外面に向けて濾過を行う内圧方式や、中空糸状膜の外面より内面に向けて濾過を行う外圧方式がある。通常、清澄な液を更に固液分離をする際に外圧方式が用いられることが多い。次に示す実施の一形態は、外圧方式について述べるが、内圧方式においても同様に適用することが出来る。
【００１６】
図１において、１は原液タンクであり、濾過されるべき原液１ａが貯蔵されている。本実施形態では、原液１ａとして、例えば、河川水、湖沼水、地下水或いは海水等が使用される。原液タンク１の下流側には、各系統に夫々原液循環ポンプ２が接続されており、該原液循環ポンプ２を駆動することにより原液タンク１内の原液１ａを原液入口流路となる配管３に供給する。
【００１７】
前記配管３にはクロスフロー方式の中空糸状膜で構成される濾過膜モジュール４が６個並列に接続されており、配管３を通って濾過膜モジュール４に供給された原液１ａは、原液循環ポンプ２によって所定の圧力が付与されて濾過膜モジュール４の中空糸状膜の外側から内側に透過することで濾過され、濾過膜モジュール４により濾過された濾過液１ｂが中空糸状膜の内側を流通して濾過液配管５に導かれて濾過液タンク６に貯蔵される。
【００１８】
一方、配管３を通って濾過膜モジュール４に供給された原液１ａの一部は、循環戻り原液１ｃとして濾過膜モジュール４の中空糸状膜の外側を流通して原液戻り配管７に導かれて原液タンク１に戻るようになっている。
【００１９】
先ず、本発明に係る濾過装置の第１実施形態について図２を用いて説明する。図２に示すように、濾過液流路となる濾過液配管５及び原液戻り流路となる原液戻り配管７には、１次圧と２次圧との圧力差により作動する自力作動方式の定流量弁８ａ，８ｂが設けられている。
【００２０】
濾過液配管５に設けられた定流量弁８ａは、１次圧である濾過膜モジュール４の濾過側圧力５ａと、２次圧である濾過液配管５の背圧５ｂとの圧力差により作動して濾過液１ｂの流量を一定に制御すると共に、原液戻り配管７に設けられた定流量弁８ｂは、１次圧である濾過膜モジュール４の循環戻り側圧力７ａと、２次圧である原液戻り配管７の背圧７ｂとの圧力差により作動して循環戻り原液１ｃの戻り流量を一定に制御する。
【００２１】
上記の構成において、濾過膜モジュール４の濾過膜の能力が低下して濾過液１ｂの流量が低下してきた場合に、原液循環ポンプ２の出力を上げて濾過圧力を上げた時、濾過膜モジュール４の濾過側圧力５ａ及び循環戻り側圧力７ａが上昇しても濾過液配管５及び原液戻り配管７に夫々設けた定流量弁８ａ，８ｂの作用により濾過液１ｂの流量及び循環戻り原液１ｃの戻り流量が夫々一定に保たれる。
【００２２】
また、逆に濾過液１ｂの流量の設定値を低くした場合に、濾過圧力が上がっても、定流量弁８ａ，８ｂの作用により濾過液１ｂの流量及び循環戻り原液１ｃの戻り流量が夫々一定に保たれる。
【００２３】
次に、図３を用いて本発明に係る濾過装置の第２実施形態を説明する。図３は濾過液流路に流量センサと自動調節弁を設け、原液戻り流路に定流量弁を設けた場合の本発明に係る濾過装置の第２実施形態を示す模式図である。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】
本実施形態では、図２に示した前記第１実施形態において、濾過液配管５に設けた定流量弁８ａの代わりに、図３に示すように、濾過液流路である濾過液配管５に上流側から流量センサ９ａ、自動調節弁10ａを直列に配置したものである。そして、濾過液配管５を流通する濾過液１ｂの流量を流量センサ９ａにより検知し、その検知信号によりＰＩＤ（比例積分微分）制御を行なって自動調節弁10ａを作動させ、濾過液１ｂの流量を一定に制御する。
【００２５】
他の構成は、前記第１実施形態と同様に構成され、原液戻り流路である原液戻り配管７に配置された定流量弁８ｂの作用により、循環戻り原液１ｃの戻り流量も一定に制御される。これ等の構成により、前記第１実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【００２６】
次に、図４を用いて本発明に係る濾過装置の第３実施形態を説明する。図４は濾過液流路に定流量弁を設け、原液戻り流路に流量センサと自動調節弁を設けた場合の本発明に係る濾過装置の第３実施形態を示す模式図である。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
本実施形態では、図２に示した前記第１実施形態において、原液戻り配管７に設けた定流量弁８ｂの代わりに、図４に示すように、原液戻り流路である原液戻り配管７に上流側から流量センサ９ｂ、自動調節弁10ｂを直列に配置したものである。そして、原液戻り配管７を流通する循環戻り原液１ｃの流量を流量センサ９ｂにより検知し、その検知信号によりＰＩＤ（比例積分微分）制御を行なって自動調節弁10ｂを作動させ、循環戻り原液１ｃの戻り流量を一定に制御する。
【００２８】
他の構成は、前記第１実施形態と同様に構成され、濾過液流路である濾過液配管５に配置された定流量弁８ａの作用により、濾過液１ｂの流量も一定に制御される。これ等の構成により、前記第１実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【００２９】
次に、図５を用いて本発明に係る濾過装置の第４実施形態を説明する。図５は濾過液流路及び原液戻り流路に流量センサと自動調節弁を設けた場合の本発明に係る濾過装置の第４実施形態を示す模式図である。尚、前記第１、第２実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
本実施形態では、図２に示した前記第１実施形態において、濾過液配管５及び原液戻り配管７に設けた定流量弁８ａ，８ｂの代わりに、図５に示すように、濾過液流路である濾過液配管５及び原液戻り流路である原液戻り配管７の夫々に上流側から流量センサ９ａ，９ｂ、自動調節弁10ａ，10ｂを夫々直列に配置したものである。そして、濾過液配管５及び原液戻り配管７の夫々を流通する濾過液１ｂ，循環戻り原液１ｃの夫々の流量を流量センサ９ａ，９ｂにより夫々検知し、それ等の各検知信号によりＰＩＤ（比例積分微分）制御を行なって自動調節弁10ａ，10ｂを作動させ、濾過液１ｂ及び循環戻り原液１ｃの流量を夫々一定に制御する。他の構成は、前記第１、第２実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【００３１】
また、図示しないが、他の構成として、原液循環ポンプ２と濾過膜モジュール４との間である原液入口流路となる配管３に、前述した定流量弁か、若しくは流量センサと自動調節弁を接続すると共に、原液戻り配管７に、定流量弁８ａ（８ｂ）か、若しくは流量センサ９ａ（９ｂ）と自動調節弁10ａ（10ｂ）を接続して構成した場合でも、前記各実施形態と同様な効果を得ることが出来る。
【００３２】
尚、図中の12は温度センサ、13は流量センサ、14は圧力センサ、15は流量弁である。前記各実施形態における通常の濾過処理中の流量及び圧力の制御の一例として、原液循環ポンプ２の下流側で濾過膜モジュール４の上流側の原液１ａの流量が２．５ｍ３/hr、圧力が２．０kg/cm２であり、濾過膜モジュール４の下流側の濾過液１ｂの流量が２．０ｍ３/hrの定流量で、圧力が０．１kg/cm２であり、濾過膜モジュール４の下流側の循環戻り原液１ｃの流量が０．５ｍ３/hrの定流量で、圧力が１．７kg/cm２等の数値で制御される。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、濾過液流路と、原液戻り流路或いは原液入口流路の２つの流路の流量を定流量化することで、濾過液流量及び原液戻り流量を夫々定流量化することが出来、例えば、原液循環ポンプの出力を上げて濾過圧力を上昇させても無駄な原液の循環戻り流量が増加することなく、ランニングコストを低減することが出来る上、濾過液流量を一定に安定させて使い勝手を向上させることが出来る。
【００３４】
即ち、濾過液流路と、原液戻り流路或いは原液入口流路の２つの流路に定流量弁か、または流量センサと自動調節弁のうち何れか１つを選択的に設けて構成したことで、濾過膜への供給液量や濾過圧力が変動しても循環戻り原液の戻り流量及び濾過液流量が一定に保たれ、無駄な循環量の増加を抑えることが出来ると共に、濾過液流量を一定に安定させて使い勝手を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る濾過装置を適用した濾過システムの一例を示す全体図である。
【図２】濾過液流路及び原液戻り流路に定流量弁を設けた場合の本発明に係る濾過装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図３】濾過液流路に流量センサと自動調節弁を設け、原液戻り流路に定流量弁を設けた場合の本発明に係る濾過装置の第２実施形態を示す模式図である。
【図４】濾過液流路に定流量弁を設け、原液戻り流路に流量センサと自動調節弁を設けた場合の本発明に係る濾過装置の第３実施形態を示す模式図である。
【図５】濾過液流路及び原液戻り流路に流量センサと自動調節弁を設けた場合の本発明に係る濾過装置の第４実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１…原液タンク
１ａ…原液
１ｂ…濾過液
１ｃ…循環戻り原液
２…原液循環ポンプ
３…配管
４…濾過膜モジュール
５…濾過液配管
５ａ…濾過側圧力
５ｂ…背圧
６…濾過液タンク
７…原液戻り配管
８ａ，８ｂ…定流量弁
９ａ，９ｂ…流量センサ
10ａ，10ｂ…自動調節弁
12…温度センサ
13…流量センサ
14…圧力センサ
15…流量弁
【図１】
0003579193.tif 000002
【図２】
0003579193.tif 000003
【図３】
0003579193.tif 000004
【図４】
0003579193.tif 000005
【図５】
0003579193.tif 000006