(57)【要約】【課題】膜破断検知を簡便に行う。【解決手段】複数の中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａに、弁５３を備えた原水管５２と、弁５５を備えた排気管５４と、弁５７を備えた排水管５６と、弁５９を備えた膜破断検知管５８とを取り付け、二次側５１ｂに、弁６１を備えた膜ろ過水管６０と、弁６３を備えた空気管６２とを取り付けている。膜破断検知管５８は、水位計６５および弁６６を備えた開放型または密閉型の膜破断検知水槽６４に連絡している。空気管６２は、圧縮空気を供給するコンプレッサ６７に連絡している。原水のろ過工程、複数の中空糸膜モジュール５１の洗浄工程、複数の中空糸膜モジュール５１のドレン工程、複数の中空糸膜モジュール５１の満水工程および複数の中空糸膜モジュール５１の膜破断検出工程を順に行う。膜破断の有無は、膜破断検知水槽６４の水位の上昇速度で判断する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水をろ過する複数の中空糸膜モジュールと、
前記複数の中空糸膜モジュールの一次側に、弁を介して取り付ける原水管と、
前記複数の中空糸膜モジュールの一次側に、弁を介して取り付ける排気管と、
前記複数の中空糸膜モジュールの一次側に、弁を介して取り付ける排水管と、
前記複数の中空糸膜モジュールの一次側に、弁を介して取り付ける膜破断検知管と、
前記膜破断検知管に連絡する膜破断検知水槽と、
前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に、弁を介して取り付ける膜ろ過水管と、
前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に、弁を介して取り付ける空気管と、
前記空気管に連絡するコンプレッサとを備え、
前記複数の中空糸膜モジュールによるろ過時には、前記原水管と前記膜ろ過水管とに設けた弁だけを開放し、
前記複数の中空糸膜モジュールの洗浄時には、前記空気管と前記排気管とに設けた弁だけを開放するとともに、前記コンプレッサから前記空気管を介して前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に圧縮空気を供給し、
前記複数の中空糸膜モジュールの洗浄後の排水時には、前記排気管と前記排水管とに設けた弁だけを開放し、
前記複数の中空糸膜モジュールの満水時には、前記原水管と排気管とに設けた弁だけを開放し、
前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断検出時には、前記空気管と前記膜破断検出管とに設けた弁だけを開放するとともに、前記コンプレッサから前記空気管を介して前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に圧縮空気を供給し、前記膜破断検出管を介して流出する水を前記膜破断検知水槽に貯留するように構成した
ことを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項２】
請求項１記載の膜ろ過装置において、
前記複数の中空糸膜モジュールは、外圧中空糸膜を収納した低圧中空糸膜モジュールである
ことを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項３】
請求項１記載の膜ろ過装置において、
前記中空糸膜モジュールの膜破断検出時に供給される前記圧縮空気の圧力は、バブルポイントより低い圧力である
ことを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項４】
請求項１記載の膜ろ過装置において、
前記膜破断検知水槽は、水位計および排水弁を備えた開放型の水槽である
ことを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項５】
請求項１記載の膜ろ過装置において、
前記膜破断検知水槽は、水位計および排水弁を備えた密閉型の水槽である
ことを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項６】
原水のろ過工程、前記複数の中空糸膜モジュールの洗浄工程、前記複数の中空糸膜モジュールのドレン工程、前記複数の中空糸膜モジュールの満水工程および前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断検出工程を順に行う請求項１記載の膜ろ過装置の運転方法であって、
前記原水のろ過工程では、前記原水管と前記膜ろ過水管とに設けた弁だけを開放し、原水供給源と前記複数の中空糸膜モジュールとの水位差により前記原水を前記中空糸膜モジュールに加圧送水してろ過水し、前記ろ過水を前記膜ろ過水管を介して導出し、
前記複数の中空糸膜モジュールの洗浄工程では、前記空気管と前記排気管とに設けた弁だけを開放するとともに、前記コンプレッサから前記空気管を介して前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に圧縮空気を供給し、
前記複数の中空糸膜モジュールのドレン工程では、前記排気管と前記排水管とに設けた弁だけを開放し、前記複数の中空糸膜モジュールの一次側の水を排出し、
前記複数の中空糸膜モジュールの満水工程では、前記原水管と排気管とに設けた弁だけを開放し、
前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断検出工程では、前記空気管と前記膜破断検出管とに設けた弁だけを開放するとともに、前記コンプレッサから前記空気管を介して前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に圧縮空気を供給し、前記膜破断検出管を介して流出する水を前記膜破断検知水槽に貯留し、前記膜破断検知水槽の水位の上昇速度を測定し、前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断の有無を判断する
ことを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
【請求項７】
請求項６記載の膜ろ過装置の運転方法において、
前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断の有無の判断は、前記上昇度合いが遅いまたは上昇しない場合に、膜破断ありとする
ことを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
【請求項８】
請求項６記載の膜ろ過装置の運転方法において、
前記中空糸膜モジュールの膜破断検出工程に供給される前記圧縮空気の圧力は、バブルポイントより低い圧力である
ことを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、水道水の製造や産業用水の製造に使用する膜ろ過装置およびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の膜ろ過装置としては、膜破断を検知する装置を設けることが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
その一例を図５に示す。
先ず、膜ろ過装置１の構成を説明する。
原水をろ過する中空糸膜モジュール２には、弁５〜１０が設けてある。ろ過時に弁５，６が開放し、洗浄時に弁７，８が開放し、ドレン時に弁８，９が開放するように構成されている。
【０００３】
中空糸膜モジュール２の一次側には、弁５を備えた原水管１１、弁８を備えた排気管１４、弁９を備えた排水管１５、弁１０を備えた膜破断検知管１６がそれぞれ取り付けている。
膜判断検知管１６には、光源１７と受光素子１８とを備えた膜破断検知装置３を取り付けている。膜破断検知装置３は、膜破断検知管１６を通る空気を光源１７と受光素子１８で測定する構成となっている。
【０００４】
中空糸膜モジュール２の二次側には、弁６を備えた膜ろ過水管１２、弁７を備えた空気管１３を取り付けている。
空気管１３には、コンプレッサ４が連絡している。
次に、このように構成された従来の膜ろ過装置１について説明する。
従来の膜ろ過装置１の運転は、ろ過工程、洗浄工程、ドレン工程、満水工程、破断検知工程を繰り返し行っている。
【０００５】
それぞれの水または空気の流れるラインは、下記の通りである。
先ず、ろ過工程では、原水管１１→弁５→中空糸膜モジュール２→弁６→膜ろ過水管１２の経路を経て、原水のろ過処理が為される。
次に、洗浄工程では、コンプレッサ４→空気管１３→弁７→中空糸膜モジュール２→弁８→排気管１４の経路を経て、中空糸膜モジュール２の洗浄処理が為される。
【０００６】
次に、ドレン工程では、弁８→中空糸膜モジュール２→弁９→排水管１５の経路を経て、洗浄工程で使用された洗浄水のドレン処理が為される。なお、ここでは、弁８は、ドレン排水時に空気を入れるために開とする。
次に、満水工程では、原水管１１→弁５→中空糸膜モジュール２の経路を経て、中空糸膜モジュール２内を満水にする処理が為される。なお、ここでは、弁８は、中空糸膜モジュール２内部の空気を大気へ解放するため開とする。
【０００７】
次に、破断検知工程では、空気管１３→弁７→中空糸膜モジュール２→弁１０→膜破断検知管１５→膜破断検知装置３の経路を経て、中空糸膜モジュール２の破断検知処理が為される。
【特許文献１】
特開平１１−３１１５９６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２６５６３号公報
【特許文献３】
特開２０００−３４２９３７号公報
【特許文献４】
特開２００１−２６９５５１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示す従来の膜ろ過装置１においては、膜破断検知装置３が、中空糸膜モジュール２の１つに対して１つ設置されているため、膜ろ過装置１が煩雑となっていた。
また、コンプレッサ４によって圧縮空気を中空糸膜モジュール２に送り、膜破断検知管１６を通る空気を膜破断検出装置３内部の光源１７と受光素子１８で測定しているため、長期間の使用によって膜破断検出装置３の内部が汚れ、誤作動を起こすおそれがあった。
【０００９】
この誤作動を防ぐためには、頻繁に膜破断検出装置３の内部を清掃する必要があった。
なお、特許文献１〜４においても、図５に示す従来の膜ろ過装置１と同様に、膜破断検知装置を中空糸膜モジュールの１つに対して１つ設置する必要があり、膜ろ過装置が煩雑となるという不具合があった。
【００１０】
本発明は、斯かる従来の問題点を解決するため為されたもので、その目的は、膜破断検知を簡便に行うことが可能な膜ろ過装置およびその運転方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、原水をろ過する複数の中空糸膜モジュールと、前記複数の中空糸膜モジュールの一次側に、弁を介して取り付ける原水管と、前記複数の中空糸膜モジュールの一次側に、弁を介して取り付ける排気管と、前記複数の中空糸膜モジュールの一次側に、弁を介して取り付ける排水管と、前記複数の中空糸膜モジュールの一次側に、弁を介して取り付ける膜破断検知管と、前記膜破断検知管に連絡する膜破断検知水槽と、前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に、弁を介して取り付ける膜ろ過水管と、前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に、弁を介して取り付ける空気管と、前記空気管に連絡するコンプレッサとを備え、前記複数の中空糸膜モジュールによるろ過時には、前記原水管と前記膜ろ過水管とに設けた弁だけを開放し、前記複数の中空糸膜モジュールの洗浄時には、前記空気管と前記排気管とに設けた弁だけを開放するとともに、前記コンプレッサから前記空気管を介して前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に圧縮空気を供給し、前記複数の中空糸膜モジュールの洗浄後の排水時には、前記排気管と前記排水管とに設けた弁だけを開放し、前記複数の中空糸膜モジュールの満水時には、前記原水管と排気管とに設けた弁だけを開放し、前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断検出時には、前記空気管と前記膜破断検出管とに設けた弁だけを開放するとともに、前記コンプレッサから前記空気管を介して前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に圧縮空気を供給し、前記膜破断検出管を介して流出する水を前記膜破断検知水槽に貯留するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の膜ろ過装置において、前記複数の中空糸膜モジュールは、外圧中空糸膜を収納した低圧中空糸膜モジュールであることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の膜ろ過装置において、前記中空糸膜モジュールの膜破断検出時に供給される前記圧縮空気の圧力は、バブルポイントより低い圧力であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の膜ろ過装置において、前記膜破断検知水槽は、水位計および排水弁を備えた開放型の水槽であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１記載の膜ろ過装置において、前記膜破断検知水槽は、水位計および排水弁を備えた密閉型の水槽であることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、原水のろ過工程、前記複数の中空糸膜モジュールの洗浄工程、前記複数の中空糸膜モジュールのドレン工程、前記複数の中空糸膜モジュールの満水工程および前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断検出工程を順に行う請求項１記載の膜ろ過装置の運転方法であって、前記原水のろ過工程では、前記原水管と前記膜ろ過水管とに設けた弁だけを開放し、原水供給源と前記複数の中空糸膜モジュールとの水位差により前記原水を前記中空糸膜モジュールに加圧送水してろ過水し、前記ろ過水を前記膜ろ過水管を介して導出し、前記複数の中空糸膜モジュールの洗浄工程では、前記空気管と前記排気管とに設けた弁だけを開放するとともに、前記コンプレッサから前記空気管を介して前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に圧縮空気を供給し、前記複数の中空糸膜モジュールのドレン工程では、前記排気管と前記排水管とに設けた弁だけを開放し、前記複数の中空糸膜モジュールの一次側の水を排出し、前記複数の中空糸膜モジュールの満水工程では、前記原水管と排気管とに設けた弁だけを開放し、前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断検出工程では、前記空気管と前記膜破断検出管とに設けた弁だけを開放するとともに、前記コンプレッサから前記空気管を介して前記複数の中空糸膜モジュールの二次側に圧縮空気を供給し、前記膜破断検出管を介して流出する水を前記膜破断検知水槽に貯留し、前記膜破断検知水槽の水位の上昇速度を測定し、前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断の有無を判断することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の膜ろ過装置の運転方法において、前記複数の中空糸膜モジュールの膜破断の有無の判断は、前記上昇度合いが遅いまたは上昇しない場合に、膜破断ありとすることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項６記載の膜ろ過装置の運転方法において、前記中空糸膜モジュールの膜破断検出工程に供給される前記圧縮空気の圧力は、バブルポイントより低い圧力であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る膜ろ過装置５０を示す（請求項１〜請求項４に対応する）。
本実施形態に係る膜ろ過装置５０は、膜破断検知管に膜破断検知水槽を設けた点で、図５に示す従来の膜ろ過装置１とは相違する。
本実施形態に係る膜ろ過装置５０は、原水をろ過する複数の中空糸膜モジュール５１を備えている。中空糸膜モジュール５１は、例えば、孔径が２μｍ程度の外圧中空糸膜を収納した低圧中空糸膜モジュールである。
【００１６】
各中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａには、弁５３を備えた原水管５２と、弁５５を備えた排気管５４と、弁５７を備えた排水管５６と、弁５９を備えた膜破断検知管５８とを取り付けている。
各中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂには、弁６１を備えた膜ろ過水管６０と、弁６３を備えた空気管６２とを取り付けている。
【００１７】
膜破断検知管５８は、水位計６５および弁６６を備えた開放型の膜破断検知水槽６４に連絡している。
空気管６２は、圧縮空気を供給するコンプレッサ６７に連絡している。
次に、斯くして構成された本実施形態に係る膜ろ過装置５０を用いて、原水のろ過工程、複数の中空糸膜モジュール５１の洗浄工程、複数の中空糸膜モジュール５１のドレン工程、複数の中空糸膜モジュール５１の満水工程および複数の中空糸膜モジュール５１の膜破断検出工程を順に行う運転方法について説明する（請求項６〜請求項８に対応する）。
【００１８】
先ず、原水のろ過工程では、原水管５２と膜ろ過水管６０とに設けた弁５３，６１だけを開放し、その他の弁５５，５７，５９，６３を閉じる。
原水は、原水供給源と複数の中空糸膜モジュール５１との水位差により中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａに加圧送水され、中空糸膜モジュール５１の膜表面に空いた細孔によりろ過され、中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂにろ過水として流出し、膜ろ過水管６０を介して任意の水槽などに貯水される。
【００１９】
次に、原水管５２に設けた弁５３と膜ろ過水管６０に設けた弁６１を閉じた後、複数の中空糸膜モジュール５１の洗浄工程に移行する。
ここでは、空気管６２と排気管５４とに設けた弁６３，５５だけを開放し、コンプレッサ６７から空気管６２を介して中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂに圧縮空気を供給し、中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂから一次側５１ａに圧縮空気を通して膜の逆洗する。
【００２０】
上述したように、中空糸膜モジュール５１による膜ろ過では、膜表面に空いた細孔により原水をろ過してろ過水を得ることができる。この細孔を水などの液体で湿潤させ、中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂに、空気で圧力をかけると、ある圧力で細孔内の水が空気により押し出され、中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａに、空気が通過する。この圧力をバブルポイントという。バブルポイントは、低圧膜の場合３０ｋＰａ程度である。
【００２１】
したがって、中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂに、バブルポイントより低い圧力をかけた場合、中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａに、空気は通過しない。
しかし、膜に破断箇所がある場合、バブルポイントより低い圧力でも破断箇所から中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａに、空気が漏れる。
【００２２】
また、洗浄時間は、例えば１５秒程度である。
このような機能を利用して、複数の中空糸膜モジュール５１の洗浄を行う。
次に、弁６３を閉じた後、弁５７を開放して複数の中空糸膜モジュール５１の排水工程に移行する。
ここでは、弁５７を開放することにより、排気管５４を介して空気が複数の中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａ内に導入され、複数の中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａ内の水が排出される。
【００２３】
次に、弁５７を閉じた後、弁５３を開放して複数の中空糸膜モジュール５１の満水工程に移行する。
ここでは、原水管５２を介して原水が複数の中空糸膜モジュール５１内に流入し、複数の中空糸膜モジュール５１内を原水で満たすことができる。
次に、弁５３，５５を閉じた後、弁５９，６３を開放し、コンプレッサ６７から圧縮空気を複数の中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂに供給することにより、複数の中空糸膜モジュール５１の膜破断検出工程に移行する。
【００２４】
上述したように、中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂに、バブルポイントより低い圧力をかけた場合、中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａに、空気は通過しないので、膜破断検知管５８には水のみが通過する。
しかし、膜に破断箇所がある場合、バブルポイントより低い圧力でも破断箇所から中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａに、空気が漏れるため、膜破断検知管５８には空気と水の両方が流れる。
【００２５】
このため、膜破断検知管５８を流れる水量が異なり、膜を透過した水を膜破断検知水槽６４に貯留したとき、水位上昇速度が異なる。この水位の上昇速度を水位計６５で測定することにより、膜破断を検出する。
そして、膜破断検知水槽６４の水位の上昇速度を水位計６５により測定する。その結果を、図２に示す。上昇度合が遅い場合あるいは上昇しない場合には、警報を発し膜破断を確認できるようになされている。
【００２６】
なお、膜破断検知水槽６４に設けた弁６６は、複数の中空糸膜モジュール５１の膜破断検出工程の時だけ閉じておく。
以上のように、本実施形態によれば、複数の中空糸膜モジュール５１に対して１つの膜破断検知水槽６４を設置するだけでよいので、従来の膜ろ過装置に比して簡便となる。
【００２７】
また、複数の中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂに、洗浄用のコンプレッサ６７を利用して空気を送ることで、破断時には、膜破断検知水槽６４の水位の上昇が通常に比べて遅い、または上昇せずとして現れるので、破断のチェックが可能となり、モジュール数が多い場合でも対応が可能である。
また、破断の検出に受光素子を用いないため、清掃不良などによる誤作動も起こらない。
【００２８】
また、洗浄は一定サイクルで周期的に行われるために定期的に破断のチェックができる。
図３は、本発明の第二実施形態に係る膜ろ過装置７０を示す（請求項１〜請求項３、請求項５に対応する）。
本実施形態に係る膜ろ過装置７０は、膜破断検知水槽５８を密閉型にした点で、第一実施形態に係る膜ろ過装置５０とは相違する。
【００２９】
本実施形態に係る膜ろ過装置７０では、第一実施形態に係る膜ろ過装置５０と同様に、複数の中空糸膜モジュール５１の二次側５１ｂに、バブルポイントより低い圧力をかけた場合、複数の中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａに、空気は通過しないので、膜破断検知管５８には水のみが通過する。
この際、水位の上昇に伴って膜破断検知水槽６４の内部の圧力は上昇して、供給した空気の圧力と平衡状態となり、水の通過は停止する。
【００３０】
複数の中空糸膜モジュール５１の膜に破断箇所がある場合は、バブルポイントより低い圧力でも破断箇所から複数の中空糸膜モジュール５１の一次側５１ａに、空気が漏れるため、膜破断検知管５８には空気と水の両方が流れる。
このため、膜破断検知水槽６４の内部の圧力が上昇して、空気管６２から送った空気の圧力と平衡状態となったときの水位は、図４に示すように、膜に破断箇所のない場合と比べて低くなる。
【００３１】
このときの水位を水位計６５で測定することにより、膜破断を検出する。または、水位の上昇速度を水位計６５で測定する。もしくは、水位と水位の上昇速度の両方を測定する。
本実施形態においても、第一実施形態に係る膜ろ過装置５０と同様の作用効果を奏することが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の中空糸膜モジュールに対して１つの膜破断検知水槽を設置するだけで、複数の中空糸膜モジュールの膜破断を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る膜ろ過装置を示す説明図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る膜ろ過装置における膜破断検出を示すグラフである。
【図３】本発明の第二実施形態に係る膜ろ過装置を示す説明図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る膜ろ過装置における膜破断検出を示すグラフである。
【図５】従来の膜ろ過装置を示す説明図である。
【符号の説明】
５０、７０  膜ろ過装置
５１  中空糸膜モジュール
５１ａ  中空糸膜モジュール５１の一次側
５１ｂ  中空糸膜モジュール５１の二次側
５２  原水管
５３、５５、５７、５９、６１、６３、６６  弁
５４  排気管
５６  排水管
５８  膜破断検知管
６０  膜ろ過水管
６２  空気管
６４  膜破断検知水槽
６５  水位計
６７  コンプレッサ
【図１】
2004313854.tif 000003
【図２】
2004313854.tif 000004
【図３】
2004313854.tif 000005
【図４】
2004313854.tif 000006
【図５】
2004313854.tif 000007