(57)【要約】【課題】浸漬型膜分離装置の処理水量、排水量、回収率を実質的に一定に保ちながら、装置全体の安定運転を維持することが可能な浸漬型の膜分離装置の運転方法を提供する。【解決手段】被処理水を分離膜ユニットが浸漬された浸漬槽内に受け、分離膜により濾過を行う浸漬型の膜分離装置の運転方法において、浸漬槽内の被処理水を、予め定めた一定時間毎に、予め定めた一定量づつ、浸漬槽外へ排出することを特徴とする膜分離装置の運転方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を分離膜ユニットが浸漬された浸漬槽内に受け、分離膜により濾過を行う浸漬型の膜分離装置の運転方法において、浸漬槽内の被処理水を、予め定めた一定時間毎に、予め定めた一定量づつ、浸漬槽外へ排出することを特徴とする膜分離装置の運転方法。
【請求項２】
前記浸漬槽外へ排出する被処理水の量を、単位時間当たりの量として、浸漬槽に流入する被処理水量の０．５〜２０％の範囲内とする、請求項１の膜分離装置の運転方法。
【請求項３】
前記被処理水の浸漬槽外への排出間隔を、１回／３０分〜１回／日の範囲内とする、請求項１または２の膜分離装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸漬槽内に浸漬された分離膜ユニットによる濾過水を処理水として得るようにした浸漬型の膜分離装置の運転方法に関し、とくに、長期間安定して所定の濾過性能を維持できるようにした装置運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密濾過膜や限外濾過膜などの膜エレメントを有する分離膜ユニットを槽水中に浸漬し、濾過水を得るようにした浸漬型の膜分離装置はよく知られている。この浸漬型の膜分離装置においては、通常、濾過と逆洗を繰り返しながら、運転を継続するようにしているが、所定の濾過性能を長期間安定して維持できるようにした各種の提案がなされている。
【０００３】
例えば特許文献１には、浸漬槽への固形物流入量を被処理水の濁度の測定値などから算出し、浸漬槽内の懸濁物質濃度を一定に保って濾過性能を維持するようにした方法が提案されている。また、特許文献２には、浸漬槽内の汚泥界面を所定のレベルに維持することで、浸漬槽内の汚泥濃度を一定に保ち、濾過性能を維持するようにした方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８６５６３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平１０−２８６５６７号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような浸漬型の膜分離装置の運転方法、たとえば上記特許文献１に記載された運転方法は、浸漬槽内の濾過膜への負荷変動を軽減し、それによって膜分離装置の安定運転を維持するようにしたものである。
【０００６】
このような運転方法では、浸漬槽に流入される被処理水中の懸濁物質濃度が短時間で著しく変動するような場合、浸漬槽内の固形物濃度を一定にするためには、被処理水の懸濁物質濃度変動に連動させて膜濾過水量を変化させるか、浸漬槽から排出する被処理水量を変化させる必要がある。
【０００７】
しかしながら、このような変化が求められると、常時一定以上の処理水が必要とされる浄水設備や産業用水設備などへ適用される場合、処理水側の水量も変動してしまうという問題がある。また、本浸漬型膜分離装置の後段に排水処理設備などがある場合には、常に排水量と排水濃度が不規則に変動する可能性があるので、このような運転方法は実用的とは言えない。さらに、水回収率が大きく低下する可能性があり、処理効率が安定せず、造水コストの増大を招くおそれもある。
【０００８】
前記特許文献２に示された運転方法においても、同じような問題を抱えており、上記と同様の理由で実用的でない場合が多く想定される。
【０００９】
そこで本発明の課題は、このような観点から、浸漬型の膜分離装置の処理水量、排水量、回収率を実質的に一定に保ちながら、装置全体の安定運転を維持することが可能な膜分離装置の運転方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る膜分離装置の運転方法は、被処理水を分離膜ユニットが浸漬された浸漬槽内に受け、分離膜により濾過を行う浸漬型の膜分離装置の運転方法において、浸漬槽内の被処理水を、予め定めた一定時間毎に、予め定めた一定量づつ、浸漬槽外へ排出することを特徴とする方法からなる。
【００１１】
上記本発明に係る運転方法においては、上記浸漬槽外へ排出する被処理水の量を、単位時間当たりの量として、浸漬槽に流入する被処理水量の０．５〜２０％の範囲内とすることが好ましい。これによって、水回収率を大きく低下させることなく、安定濾過運転を継続することが可能になる。
【００１２】
また、上記被処理水の浸漬槽外への排出間隔については、１回／３０分〜１回／日の範囲内とすることが好ましい。従来は、実質的に逆洗の時にのみ、浸漬槽内から逆洗水を排出していたが、本発明においては、たとえ濾過運転中であっても一定時間間隔毎に排出される。
【００１３】
このような本発明に係る浸漬型の膜分離装置の運転方法は、次のような技術思想に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明者らは、浸漬槽内の固形物量を一定値に保って膜濾過への負荷変動を小さくするよりも、定められた一定時間毎に浸漬槽内の被処理水を排出することで膜濾過への負荷変動をある程度まで軽減しつつ、その排出水を処理する排水処理設備がある場合には、排水処理設備への流入水量を一定とし、かつ、水回収率も一定値に維持することで、膜分離装置全体の安定稼働が可能となり、膜分離装置の安定稼働を長期間にわたりより効果的に維持できることを知見した。
【００１４】
分離膜への固形物負荷を軽減するために浸漬槽から被処理水を排出する場合、一般的には浸漬槽内の被処理水を全量排出する方法が最も分離膜への負荷が軽減されると考えられるが、本発明者らは、浸漬槽内の被処理水を一部だけ排出することでも、分離膜への負荷を大幅に軽減できることを確認し、被処理水流入量に対し、単位時間当たりの水量として、０．５〜２０％の範囲で排出することで、膜分離装置の安定運転が長期間にわたって確保可能であることを知見した。
【００１５】
また、浸漬槽から被処理水を排出する頻度は、分離膜への固形物負荷を一定とするためには、できる限り連続に近い状態で排出することが必要となるが、本発明者らは、一定時間毎の断続的な排出であっても、浸漬槽からの被処理水の排出間隔が３０分〜１日に一回であれば、膜分離装置の安定運転に支障なく、回収率を高く維持できることを知見した。
【００１６】
さらに、本発明に係る運転方法を採用することで、浸漬槽より排出される排水は常に一定の少量とすることができ、固形物濃度の高い排水とすることができるので、排水処理する場合にも、排水処理設備への負荷が軽減される効果も得られることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る運転方法の実施に用いる浸漬型の膜分離装置を示している。被処理水１は、浸漬槽２内に連続的に、または断続的に導入され、浸漬槽２内には、分離膜のモジュールが組み込まれた分離膜ユニット３が浸漬されており、この分離膜ユニット３により被処理水が濾過処理されるようになっている。また、浸漬槽２内の分離膜ユニット３の下方には、散気装置４が配置されており、ブロワ５から供給された気体（空気）が気泡状に散気されるようになっている。分離膜ユニット３には、濾過水を吸引する吸引ポンプ６が接続されており、吸引ポンプ６によって汲み上げられた処理水としての濾過水は、処理水槽７に貯留される。分離膜ユニット３の逆洗に使用する逆洗水には、本実施態様では、処理水槽７に貯留された処理水８の一部が使用され、逆洗ポンプ９を介して、浸漬槽２内の分離膜ユニット３に供給されて浸漬槽２内に放出されるようになっている。
【００１８】
浸漬槽２の底部には、排水ライン１０が接続されており、排水ライン１０には開閉弁からなる排水バルブ１１が設けられている。この排水バルブ１１は、濾過運転中であっても、所定の時間毎に開くことができるようになっており、それによって浸漬槽２内の被処理水が所定量づつ排水されるようになっている。排水１２は、必要に応じて、後段の排水処理設備（図示略）に送られる。
【００１９】
このように構成された浸漬型の膜分離装置を用いて、本発明に係る運転方法は、例えば次のように実施される。
浸漬槽２内に連続的に、または断続的に受け入れられた被処理水１は、濾過運転中には、分離膜ユニット３により連続的に濾過され、処理水８として処理水槽７に送られ、必要に応じてユースポイントに送られる。逆洗は必要に応じて、あるいは予め定められたインターバルで行われるが、上記のような濾過運転中であっても（むしろ、本発明では濾過運転中に）、排水バルブ１１が予め定めた一定時間毎に開かれ、浸漬槽２内の被処理水が予め定めた一定量づつ排水される。排水の時間間隔は、３０分〜２４時間（１日）の間で任意に設定され、排水量は、処理水量や水回収率に実質的に影響を与えない少量に設定される。たとえば、単位時間当たりの排水量として、浸漬槽内への被処理水の流入量の０．５〜２０％の範囲内から適宜選択できる。
【００２０】
このように、上記排水は、浸漬槽２内に流入される被処理水の固形物濃度や懸濁物質濃度に関係なく、予め定めた一定時間毎に予め定めた一定の少量づつ行われるので、処理水量、水回収率を実質的に一定に保つことができ、かつ、後段に排水処理設備がある場合にもその排水処理設備への負荷を小さく保つことができる。そして、後述の実施例の結果に示す如く、このような断続的な少量の排水でありながら、浸漬型の膜分離装置の膜濾過性能を、長期間安定して維持することができる。
【００２１】
なお、上記図１に示した装置構成は本発明方法で使用する装置の実施形態の一例を示すものであって、本発明においては、その要旨を越えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００２２】
また、膜分離ユニットに使用する膜モジュールの形状には、中空糸膜、管状膜、平膜などがあり、いずれの形状のものでも本発明に用いることができる。
【００２３】
濾過処理用分離膜の素材には、ポリアクリロニトリル、ポリスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、酢酸セルロース、セラミック、各種金属など、分離膜に用いられているあらゆる素材が使用可能である。
【００２４】
分離膜の分離孔径はその処理用途によって、様々なものが使用可能であるが、通常は分画分子量数万程度から分離孔径数μｍの分離膜が適用される。
【００２５】
本発明における被処理水としては、特に限定されるものではなく、河川水、湖沼水、地下水、工業用水、上水、生物処理水、各種排水に対して本発明を適用可能である。
【００２６】
膜分離装置の運転には、定流量濾過および定圧濾過があり、いずれの運転も採用可能であるが、定流量濾過運転が一般的である。
【００２７】
濾過と逆洗のバランスはその処理用途によって様々な組み合わせが採用可能であるが、好ましくは、濾過時間１０〜１２０分、逆洗時間１０〜１２０秒の範囲で適用される。
【００２８】
図１では膜モジュールからの濾過水をポンプ吸引にて行うよう図示したが、サイフォンやエゼクターなどを利用して吸引濾過する方法など、本発明の要旨を超えない限り、あらゆるものが適用可能である。
【００２９】
浸漬槽の底部形状は、図１では特別な形状を示していないが、効率的に排水、排泥可能な形状であれば、何ら限定されるものではない。
【００３０】
本発明における膜分離装置では凝集剤を使用することも可能であり、凝集薬品には、ポリ塩化アルミニウム、硫酸ばんど、塩化鉄、硫酸鉄などの無機凝集剤のほかに、アクリルアミド系などの有機高分子凝集剤も適用可能であり、さらには各種凝集補助剤や酸、アルカリなどのｐＨ調整薬品も添加薬品として使用可能である。
【００３１】
また、ブロアやコンプレッサ、散気板や散気管を用いて浸漬槽内に散気設備を設けることに加え、浸漬槽内に傾斜板、傾斜管などの傾斜装置を設けることも可能である。
【００３２】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
本発明の実施の形態で述べた、図１の装置と同一の装置を用いて、河川表流水より上水を得る目的で運転を実施した。
【００３３】
実施例１
分離膜ユニットの膜モジュールには、ポリフッ化ビニリデン製中空糸ＭＦ（精密濾過）膜、公称孔径０．１μｍ、有効膜面積７ｍ２  のものを用いた。浸漬槽の容積は３０Ｌとし、濾過は１４ｍ３  ／日の定流量運転で行った。逆洗は３０分に一回の間隔で流量７００Ｌ／ｈで６０秒間行った。
【００３４】
浸漬槽からの排水は６０分に一回の間隔で、一回の排水量は６Ｌとした。この排水量は、浸漬槽への被処理水供給水量の約１％である。
【００３５】
図２に本実施例における膜の濾過吸引圧力（膜差圧）の経時変化を示す。図２に示すように、本発明の膜分離装置の運転方法によれば、約２００日の運転期間では膜差圧の上昇は見られず、９９％の高い回収率で連続運転を行っても、膜分離装置の安定運転が確保できることを確認した。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る膜分離装置の運転方法によれば、予め定められた一定時間ごとに浸漬槽内の被処理水を排出することで膜濾過への負荷変動をある程度まで軽減し、高回収率で長期間、膜分離装置の安定稼働が可能となる。また、本発明の運転方法により、浸漬槽より排出される排水は常に一定の少量で、固形物濃度の高いものが得られることになり、排水処理する場合には、排水処理設備への負荷が軽減されるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る運転方法の実施に用いる浸漬型膜分離装置の概略機器系統図である。
【図２】実施例における運転結果を示す、運転日数と吸引圧力との関係図である。
【符号の説明】
１  被処理水
２  浸漬槽
３  分離膜ユニット
４  散気装置
５  ブロワ
６  吸引ポンプ
７  処理水槽
８  処理水
９  逆洗ポンプ
１０  排水ライン
１１  排水バルブ
１２  排水
【図１】
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【図２】
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