(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜モジュールによって濾過された処理液を処理液槽に送液する処理液送給ラインと、該処理液送給ラインに設けられた一時貯留タンクと、該一時貯留タンク内を加圧する加圧エアーによる加圧手段と、前記処理液供給ラインの前記一次貯留タンクと処理液槽の間に設けられて前記一次貯留タンク内の処理液を処理液槽に送液するポンプとを有する水処理装置において、
一時貯留タンクに処理液槽から処理液を送液する処理液補充手段と、一時貯留タンク内のエアーを抜くエアー抜き手段とが設けられていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記加圧手段がエアーフィルターを備えていることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記エアー抜き手段のエアー出口が、水処理装置内の液面よりも高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理装置の運転方法であって、
加圧手段からエアーを圧送することにより、一時貯留タンク内に濾過運転によって貯留した処理液を分離膜モジュールに通液して逆洗浄し、
該一時貯留タンク内のエアーをエアー抜き手段で抜きつつ、当該一時貯留タンクに、処理液補充手段によって処理液槽から処理液を補充した後、濾過運転を再開することを特徴とする水処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分離膜モジュールを用いた水処理装置において、逆通液による分離膜モジュールの分離膜の膜面の洗浄を行う水処理装置とその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分離膜モジュールは、従来、無菌水、飲料水、超純水の製造装置や、空気の浄化装置に用いられてきた。これらの用途に加えて、最近では分離膜モジュールを汚濁性の高い液体の処理に用いることが検討され、一部実用化されている。
汚濁性の高い液体の処理とは、具体的には、河川水を処理する浄水処理、下水処理における二次処理、三次処理、さらには浄化槽における固液分離などがあげられる。
【０００３】
このような用途においては、分離膜モジュールを、被処理液槽内の被処理液に浸漬し、この分離膜モジュールを構成する分離膜の濾液（処理液）側、すなわち二次側からポンプで吸引することによって、前記被処理液を、分離膜の被処理液供給側、すなわち一次側から二次側に透過させて濾過する吸引方式の水処理装置がしばしば用いられている。
しかし、このような水処理装置においても、汚濁性の高い液体を処理すると、被処理液中の汚泥、濁質などの固形分が、分離膜表面に付着することによる目詰まりがおこりやすい。このため、分離膜モジュールの寿命の短期化が問題となる。
【０００４】
この目詰まりを防ぐために、エアーバブリングによる膜面洗浄が行われている。例えば、被処理液槽内の分離膜モジュールの下方に散気手段を配置する。この散気手段は、多数の孔が形成された管状あるいは板状のもので、コンプレッサーなどのエアー供給源と接続されている。そして、このエアー供給源から送気することによって、前記散気手段から気体が発散される。すると、上昇する気泡によって、分離膜モジュールを構成する分離膜が揺動し、分離膜表面近傍の液体が流動することにより、付着した固形分が取り除かれる。
【０００５】
また、逆通液による洗浄方法（以下、逆洗浄方法ということがある）も行われている。具体的には、例えば濾過された処理液を一部貯留し、この処理液を加圧して、分離膜の二次側から一次側、すなわち濾過運転時とは逆方向に通液して、分離膜の膜面に付着した固形分を取り除く。
逆洗浄方法においては、分離膜モジュールから処理液槽に処理液を送液する処理液送給ラインの途中に貯留タンクを設け、処理液を所定量、一時的に貯留し、このタンク内を加圧する方式を適用することが多い。加圧方法は、ポンプによって水圧を加える方法、加圧エアーによる方法などが例示できるが、加圧エアーを用いるのが一般的である。これは、処理現場などによって既存のユーティリティとしてコンプレッサーなどのエアー供給源が配されていることが多く、これを用いると低コストで、容易、かつ安定に加圧供給源を確保できるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加圧エアーを用いると、貯留タンク内の処理液を分離膜モジュールに送液する際に、貯留タンク内、または貯留タンク内および処理液送給ライン内にエアーが圧送される。
このため、濾過運転を再開すべく、処理液送給ラインに設けられたポンプを駆動すると、エアーが処理液送給ラインから処理液槽に向かって送られる空運転になる。したがって、このエアーが系外に排出されるまで実際の濾過運転を再開できず、運転効率が低く、また、安定した濾過運転と逆洗浄の繰り返しが実現できないという問題があった。
また、ポンプの種類によっては、ライン内にエアーが存在すると送液できなくなる場合がある。このため、ポンプの種類が限定されるという問題があった。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、分離膜モジュールを用いた水処理装置において、運転効率が良好で、安定した濾過運転と逆洗浄の繰り返しを継続できる水処理装置とその運転方法を提供することを課題とする。
また、分離膜モジュールを用いた吸引方式の水処理装置において、運転効率が良好で、安定した濾過運転と逆洗浄の繰り返しを継続できる水処理装置とその運転方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するにおいて、本発明においては、分離膜モジュールによって濾過された処理液を処理液槽に送液する処理液送給ラインと、該処理液送給ラインに設けられた一時貯留タンクと、該一時貯留タンク内を加圧する加圧エアーによる加圧手段とを有する水処理装置において、一時貯留タンクに処理液槽から処理液を送液する処理液補充手段と、一時貯留タンク内のエアーを抜くエアー抜き手段とが設けられていることを特徴とする水処理装置を提案する。
前記加圧手段がエアーフィルターを備えていると好ましい。
前記エアー抜き手段のエアー出口が、水処理装置内の液面よりも高い位置に設けられていると好ましい。
また、この水処理装置は、加圧手段からエアーを圧送することにより、一時貯留タンク内に濾過運転によって貯留した処理液を分離膜モジュールに通液して逆洗浄し、該一時貯留タンク内のエアーをエアー抜き手段で抜きつつ、当該一時貯留タンクに、処理液補充手段によって処理液槽から処理液を補充した後、濾過運転を再開して運転すると好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の水処理装置の一例を示したものであり、被処理液槽１は上方に開口する外形略直方体のものである。この被処理液槽１内には分離膜モジュール３が配設されている。
【００１０】
この例の分離膜モジュール３においては、図２に示したように、その繊維軸方向が水平方向になるように配されたチューブ状の中空糸膜（分離膜）２０が複数、シート状に集合している。一方、管状支持体２１は、その内部に内部路２２を有している。そして、前記中空糸膜２０…からなるシート状の集合体の繊維軸方向の両端部が、２本の管状支持体２１，２１の側面に設けられたスリット２３，２３にそれぞれ挿入され、内部路２２，２２に開口するように液密に固定されている。
また、前記管状支持体２１，２１は、それぞれ図示しない集水管にまとめて接続されている。そして、中空糸膜２０の外側から供給された被処理液が、中空糸膜２０を透過して濾過され、中空糸膜２０の内部を通って内部路２２，２２に至り、さらにこれらの内部路２２，２２をまとめる集水管（図示せず）を経て図１に示した処理液出口３ｂに至るようになっている。
【００１１】
この分離膜モジュール３は、その中空糸膜２０…からなるシートの膜面が、被処理液槽１の底面に対して鉛直方向になるように被処理液槽１内に固定されている。そして、被処理液槽１に設けられた被処理液供給ライン６から被処理液槽１内に供給される被処理液が被処理液槽１に満たされ、前記分離膜モジュール３がこの被処理液に浸潰されるようになっている。
【００１２】
分離膜モジュール３を構成する分離膜の材質は特に限定せず、例えば、セルロース系；ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系；ポリスルフォン；ポリアクリロニトリル；ポリビニリデンフルオライド；ポリテトラフルオロエチレン；セラミックスなどの任意のものが使用できる。
また、分離膜の形状は、上述のような中空糸膜タイプに限らず、平膜タイプ、管状タイプ、袋状タイプなどの任意のものを使用できる。
分離膜の孔径は、細菌を完全に分離することを目的とすれば０．２μｍ以下が好ましいが、これに限定されるものではなく、用途によって適宜調整される。
【００１３】
また、前記被処理液槽１の側面の下方側は、対向側面が相互に近づく方向に徐々に傾斜している。そして、この被処理液槽１の底面に設けられたドレイン抜きライン７から、被処理液槽１の底部に沈降した汚泥や濁質などの固形分を、必要に応じて抜き出しやすい構成となっている。
この被処理液槽１は、処理量に適した容量を有するものであれば特に限定せず、その材質は任意のものを使用できる。
【００１４】
一方、前記処理液出口３ｂには、処理液を処理液槽９に送液する処理液送給ライン８が接続されており、この処理液送給ライン８にはポンプ８ａと、このポンプ８ａの上流側に、ラインを開閉するバルブ８ｂが設けられている。さらに、バルブ８ｂの上流側には、一次貯留タンク１０が設けられている。
すなわち、前記ポンプ８ａを駆動すると、処理液送給ライン８を介して分離膜モジュール３を構成する分離膜の二次側から吸引され、被処理液槽１内の被処理液が分離膜モジュール３によって濾過され、処理液出口３ｂから処理液が得られる。そして、この処理液は、処理液送給ライン８において、所定量、一次貯留タンク１０に貯留された後、処理液槽９に送液されるようになっている。
【００１５】
ポンプ８ａは目的の流量に応じたものであれば限定されない。
処理液槽９は、処理量に適した容量を有するものであれば特に限定されず、その材質は任意のものを使用できる。
一時貯留タンク１０は、後述するように加圧エアーによる加圧に耐え得る強度を有するものであれば、その容量、材質などは限定されず、目的に応じて適宜選択される。
【００１６】
一方、一時貯留タンク１０にはエアーフィルター１１ａを備えたエアー供給ライン１１が設けられており、このエアー供給ライン１１はコンプレッサーなどのエアー供給源１２に接続されている。すなわち、このエアー供給ライン１１とエアー供給源１２によって、一時貯留タンク１０内を加圧する加圧エアーによる加圧手段が構成されている。
エアーフィルター１１ａは、エアー供給ライン１１から発生するエアーによる水処理装置内の処理液の汚染を防ぐものであって、疎水性材料からなるものが好ましい。
さらに、一時貯留タンク１０には、ラインを開閉するバルブ１３ａを備えたエアー抜きライン（エアー抜き手段）１３が設けられている。
【００１７】
また、処理液槽９には、ポンプ１４ａを備えた処理液補充ライン（処理液補充手段）１４が接続されており、この処理液補充ライン１４のポンプ１４ａの上流側には、ラインを開閉するバルブ１４ｂが設けられている。そして、この処理液補充ライン１４の他端は、前記一時貯留タンク１０と前記バルブ８ｂとの間に接続されている。ポンプ１４ａは目的の流量に応じたものであれば限定されない。
【００１８】
以下、この水処理装置の運転方法を、操作にしたがって説明する。
濾過運転時には、バルブ８ｂを開、バルブ１３ａ，１４ｂを閉とする。
まず、被処理液供給ライン６から被処理液槽１に被処理液を供給するとともに、ポンプ８ａを駆動すると、被処理液槽１内に満たされた被処理液が分離膜モジュール３によって濾過され、この処理液は、処理液出口３ｂから処理液送給ライン８に至り、一時貯留タンク１０に所定量貯留された後、処理液槽９に送液される。
【００１９】
ついで、所定時間運転後、または所定量被処理液を処理した後、ポンプ８ａを停止し、以下のようにして逆洗浄を行う。まず、バルブ８ｂを閉とし、エアー供給源１２を駆動し、エアーを発生させる。このエアーは、エアーフィルター１１ａを介して清浄な状態とされた後、エアー供給ライン１１から一時貯留タンク１０に圧送される。
すると、濾過運転時に貯留された一時貯留タンク１０内の処理液が加圧され、一時貯留タンク１０の上流側の処理液送給ライン８を介して処理液出口３ｂから分離膜モジュール３に流入し、分離膜モジュール３を構成する分離膜の二次側から一次側に通液され、逆洗浄される。
【００２０】
ついで、バルブ１３ａ，１４ｂを開とし、ポンプ１４ａを駆動すると、処理液槽９内の処理液が処理液補充ライン１４から一時貯留タンク１０に供給され、逆洗浄時に一時貯留タンク１０内に導入されたエアーがエアー抜きラインから抜き出される。そして、一時貯留タンク１０内に処理液が充填された時点でポンプ１４ａの駆動を停止する。
この後、バルブ１３ａ，１４ｂを閉とし、バルブ８ｂを開とし、再びポンプ８ａを駆動すると、濾過運転が再開され、処理液槽９に処理液が供給される。
【００２１】
このように、この水処理装置においては、逆洗浄によって減少した一時貯留タンク１０内の処理液を、一時貯留タンク１０内のエアーを抜きながら速やかに補充することができる。このため、ポンプ８ａを再駆動すると、濾過運転が再開され、直ちに処理液が得られる。したがって、無用な空運転を排除して、運転効率を向上させることができ、安定した濾過運転と逆洗浄の繰り返しを継続できる。また、ポンプ８ａの種類は濾過運転可能なものであれば限定されない。
【００２２】
また、この水処理装置の各バルブを電磁弁とすると、ポンプ８ａ，１４ａの駆動と停止、および各バルブの開閉を制御する制御装置を設けて自動運転を行うことができる。
【００２３】
また、他の態様として、処理液槽９を一時貯留タンク１０よりも高い位置に配設すると、水頭差によって、処理液槽９から処理液補充ライン１４を経て一時貯留タンク１０に処理液を送液できる。よって、ポンプ１４ａを省略できる。
また、エアー抜きライン１３は、一時貯留タンク１０内のエアーを容易に抜くことができれば、任意のものを使用できる。例えばバルブ１３ａは必須ではなく、導管だけからなるものであってもよい。
また、エアー抜きライン１３の先端、すなわちエアー出口１３ｂが、水処理装置内、すなわちラインや一時貯留タンク１０内の処理液（液体）の液面よりも高い位置に配置すると好ましい。このエアー出口１３ｂがこの液面よりも低いと、特にバルブ１３ａが設けられていない場合、ヘッド差によって、エアー抜きライン１３から処理液が噴出する可能性があるからである。
また、エアー抜きライン１３として、管の内部にフロート弁が設けられているようなエアーベントを用いることもできる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
（実施例）
図１ないし２にしたものと同様の水処理装置を用いて、河川水の濾過を行った。
また、分離膜モジュールは以下のようにして形成した。
すなわち、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物を表面に保持したポリエチレン製の多孔質中空糸膜を、平行に折り返して配列し、ポリエステル製のマルチフィラメントからなる拘束糸条で中空糸膜の折り返し部分を拘束するように編んでシート状にして中空糸膜編織物を得た。
そして、この中空糸膜編織物４枚を、その中空糸膜の繊維軸方向の両端部を開口させ、この開口状態を保持するように、ポリウレタン樹脂を用いて２本のＡＢＳ製管状支持体に一体に固定した。この中空糸膜モジュールの有効膜面積は４ｍ2であった。
そして、この分離膜モジュールを、中空糸膜の繊維軸方向が水平になるように、かつ、中空糸膜編織物のシート面が鉛直方向になるように、前記被処理液槽内に配設し、固定した。
【００２５】
そして、各ポンプと各バルブ（電磁弁）の制御により、以下のような条件で濾過運転と逆洗浄の繰り返し運転を行った。
濾過運転は０．０４２ｍ3／ｍ2・ｈの定流量濾過とし、３０分の濾過運転後、加圧エアーの圧力を０．１ＭＰａに設定し、８Ｌの処理液を逆通液した。この逆通液後、処理液を補充して一時貯留タンクおよび処理液送給ライン内に処理液を満たして濾過運転を再開した。
その結果、濾過運転の再開と同時に処理液を効率よく得ることができた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、逆洗浄によって減少した一時貯留タンク内の処理液を一時貯留タンク内のエアーを抜きながら速やかに補充することができるため、濾過運転を再開すると直ちに処理液が得られる。したがって、無用な空運転を排除して、運転効率を向上させることができ、安定した濾過運転と逆洗浄の繰り返しを継続できる。また、濾過運転用のポンプの種類が限定されない。
さらに、加圧手段にエアーフィルターを設けることによって、水処理装置内の処理液の汚染を防ぐことができる。
また、エアー抜き手段のエアー出口を、水処理装置内の液面よりも高い位置に設けることによって、エアー抜き手段からの処理液の噴出を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の水処理装置の一例を示したフロー図である。
【図２】  図１に示した水処理装置に用いる分離膜モジュールの一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
３…分離膜モジュール、８…処理液送給ライン、８ａ…ポンプ、
９…処理液槽、１０…一時貯留タンク、
１１…エアー供給ライン（加圧手段）、１１ａ…エアーフィルター、
１２…エアー供給源（加圧手段）、
１３…エアー抜きライン（エアー抜き手段）、１３ｂ…エアー出口、
１４…処理液補充ライン（処理液補充手段）。
【図１】
0004731661.tif 000002
【図２】
0004731661.tif 000003