(57)【要約】【課題】  通水初期に透過流束を目標透過流束に到達させるまでの時間を短縮することが可能な膜ろ過装置の運転方法を提供すること。【解決手段】  本発明に係る膜ろ過装置の運転方法は、ろ過膜３１に対して目標透過流束Ｆ０よりも高い透過流束Ｆ１で通水を開始し、その後、目標透過流束に下げて通水することを特徴とする。この場合には、通水初期に透過流束を目標透過流束に到達させるまでの時間を短縮することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過膜に対して目標透過流束よりも高い透過流束で通水を開始し、その後、前記目標透過流束に下げて通水することを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
【請求項２】
前記目標透過流束に下げる前までの前記透過流束は前記目標透過流束の２倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の膜ろ過装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜ろ過装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、懸濁成分、病原性原虫類および細菌類などの不純物を含む被処理水を浄化する水浄化装置として、ろ過膜によって被処理水をろ過して不純物を除去する膜ろ過装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような膜ろ過装置は次のように運転される。すなわち、通水初期には、ろ過膜に対して目標とする透過流束の約５０％程度の透過流束で通水を開始し、膜差圧が安定したことを確認してから徐々に目標とする透過流束に上げていた。
【特許文献１】特開２００１−２５９３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような運転方法では、通水初期に透過流束を目標透過流束に到達させるまでに非常に長い時間を要していた。更に、被処理水の水質によっては目標透過流束に到達させることができない場合も生じていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、通水初期に透過流束を目標透過流束に到達させるまでの時間を短縮することが可能な膜ろ過装置の運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明者らは、ろ過膜に対する透過流束と膜差圧との関係について検討した。図４は、ろ過膜を有する膜モジュールにおける膜差圧の変化を示したグラフである。図４の縦軸は膜差圧を示し、横軸は通水日数を示している。また、図４には、実験により得られた実データと、それらのデータを水温２５℃のデータに換算した換算データとを示している。
【０００６】
また、実験に使用した膜モジュール（XUNV-3003 : 旭化成社製）は、ろ過膜として中空糸膜を束ねたものである。
【０００７】
実験は次の手順によって行った。透過流束３．５m/dで膜モジュールへの通水を開始した。そして、通水開始から６日後に透過流束を目標透過流束である３．０m/dに下げた。図４より、透過流束を３．５m/dに上げたことにより膜差圧が急激に増加したが、その後、透過流束を３．０m/dに下げることにより膜差圧が安定したことが分かった。
【０００８】
従来、目標とする透過流束よりも高い透過流束で通水を開始すると、膜差圧が上昇して膜差圧は安定しないと考えられていた。したがって、通水初期に透過流束を目標透過流束よりも高くするということは考えられていなかった。
【０００９】
これに対して、本発明者らは目標透過流束よりも高い透過流束で通水を開始しても、その後に透過流束を下げることで膜差圧を安定にすることができることを見出した。本発明は上記事情に鑑みてなされたものである。
【００１０】
すなわち、本発明に係る膜ろ過装置の運転方法は、ろ過膜に対して目標透過流束よりも高い透過流束で通水を開始し、その後、目標透過流束に下げて通水することを特徴とする。
【００１１】
この場合、膜差圧の安定を確認しながら透過流束を徐々に変化させる必要がないため、従来の方法に比べて目標透過流束に到達するまでの時間を短くすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る膜ろ過装置の運転方法においては、目標透過流束に下げる前までの透過流束は目標透過流束の２倍以下であることが好ましい。目標透過流束の２倍を超えると、過剰に透過流束を高めるために余計な動力を必要とすると共に、膜差圧が急激に上昇し、ろ過膜の物理的強度に影響が出ることがあるからである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通水初期に透過流束を目標透過流束に到達させるまでの時間を短縮することができ、膜ろ過による浄水効率を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面と共に本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、図中の寸法比率は、説明のものとは必ずしも一致していない。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る運転方法を適用する膜ろ過装置の構成を概略的に示す模式図である。膜ろ過装置１は、懸濁成分、病原性原虫類及び細菌類などを含む被処理水をろ過膜でろ過して清澄なろ過水とする装置である。
【００１６】
膜ろ過装置１は、着水井１０、フィルター２０、膜モジュール３０及び滅菌処理装置４０を含んで構成されている。なお、膜ろ過装置１は、上記構成要素以外にも、通常、膜ろ過装置が備えている各種構成要素を有しているが、それらの図示及び説明は省略している。
【００１７】
着水井１０は、河川等から取水され、ラインＬ１を通して流入する被処理水を貯水する。フィルター２０は、ポンプ５０で駆動されてラインＬ２を通って着水井１０から導入される被処理水の夾雑物を除去する。
【００１８】
膜モジュール３０はろ過膜３１を有しており、フィルター２０からラインＬ３を通って導入された被処理水をろ過する。ろ過膜３１は有機膜及び無機膜の何れでも良い。また、精密ろ過膜及び限外ろ過膜の何れでも良い。膜モジュール３０の形状は、例えば、中空糸状、スパイラル状及びチューブラ状の何れでも良い。膜モジュール３０のろ過方式は、全量ろ過方式およびクロスフロー方式の何れの方式でも良い。また、ろ過膜３１への通水方式は外圧型および内圧型の何れでも良い。膜モジュール３０は被処理水側を加圧する加圧型が好ましい。
【００１９】
滅菌処理装置４０は、膜モジュール３０からラインＬ４を通って導入されるろ過水を滅菌処理する。滅菌処理は、例えば、塩素消毒である。なお、滅菌処理装置４０で滅菌処理されたろ過水はラインＬ５を通して取り出される。
【００２０】
上記膜ろ過装置１において、膜モジュール３０における膜差圧は、ラインＬ３に設けられた圧力指示計６０ａ及びラインＬ４に設けられた圧力指示計６０ｂによる測定値から算出される。更に、膜モジュール３０に送られる被処理水の流量は、ラインＬ３に設けられた流量指示計６１により測定される。
【００２１】
次に、膜ろ過装置１による被処理水の処理方法について説明する。河川等から取水された被処理水は、ラインＬ１を通って着水井１０で貯水される。そして、着水井１０の被処理水は、ポンプ５０の駆動によりラインＬ２を通ってフィルター２０に送られる。被処理水の夾雑物は、フィルター２０によって除去される。フィルター２０を通った被処理水は、更にラインＬ３を通って膜モジュール３０に導入される。
【００２２】
膜モジュール３０に送られた被処理水はろ過膜３１を通過することにより懸濁成分、病原性原虫類及び細菌類などが除去されたろ過水となる。膜モジュール３０からのろ過水は、ラインＬ４を通って滅菌処理装置４０に送られる。滅菌処理装置４０に送られたろ過水は、例えば、塩素消毒されてラインＬ５を介して取り出される。
【００２３】
次に、上記処理を実施するための本実施形態に係る膜ろ過装置１の運転方法について説明する。
【００２４】
図２（ａ）は、ろ過膜３１に対する透過流束の時間変化の模式図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す透過流束で運転した場合の膜モジュール３０における膜差圧の時間変化の模式図である。
【００２５】
先ず、膜ろ過装置１において、未使用の膜モジュール３０のセットアップ時、言い換えれば、未使用の膜モジュール３０に被処理水を送ってろ過を開始した時には、図２（ａ）に示すように、目標透過流束Ｆ０より高い第１の透過流束Ｆ１で、被処理水を膜モジュール３０に通す。ここで、目標透過流束Ｆ０とは、最終的にそのろ過膜で定常的に処理する水量のことである。
【００２６】
目標透過流束Ｆ０に下げる前の第１の透過流束Ｆ１は、目標透過流束Ｆ０の２倍以下であることが好適である。目標透過流束の２倍を超えると、過剰に透過流束を高めるために余計な動力を必要とすると共に、膜差圧が急激に上昇し、ろ過膜３１の物理的強度に影響が出ることがあるからである。なお、ろ過膜３１に対する透過流束は、流量指示計６１で示される流量に応じてポンプ５０を制御して調節されている。
【００２７】
図２（ｂ）を参照すると、第１の透過流束Ｆ１で通水を開始した際には膜差圧が上昇する。ここで、遅くとも、ろ過膜３１が破損しない膜差圧、言い換えれば、ろ過膜３１の最大許容圧力Ｐmaxに達する前にポンプ５０を調節して第１の透過流束Ｆ１を目標透過流束Ｆ０に下げて通水する（図２（ａ）参照）。これにより、膜モジュール３０は、安定した膜差圧を維持しつつ目標透過流束Ｆ０で被処理水をろ過することができる。
【００２８】
なお、上記膜モジュール３０の膜差圧は、圧力指示計６０ａ，６０ｂで測定される圧力から算出されている。また、目標透過流束Ｆ０に下げて通水してからは必要に応じてろ過膜３１に対して逆洗等を実施すれば良い。
【００２９】
次に、上記運転方法について実験例を参照して説明する。実験においては、膜面積が約７ｍ２である外圧式中空糸膜をろ過膜３１として有し、モジュール長が約１ｍである膜モジュール３０を用いた。この膜モジュール３０における目標透過流束Ｆ０は３．０m/dであった。
【００３０】
膜ろ過装置１の運転は次のように行った。先ず、第１の透過流束Ｆ１を３．５m/dとして被処理水を膜モジュール３０に通した。その後、膜差圧が最大許容圧力Ｐmaxの約６０％になったときに目標透過流束Ｆ０である３．０m/dに下げて通水を続けた。
【００３１】
この場合、目標透過流束Ｆ０の５０％程度の透過流束から膜差圧の安定を確認しながら徐々に目標透過流束Ｆ０に近づける従来の方法に比べて、透過流束を目標透過流束にするまでの時間を５０％程度短縮させることができた。
【００３２】
また、他の実験例では、膜面積が約７m２であって外圧式中空糸膜をろ過膜３１として有し、モジュール長が約１mの膜モジュール３０を用いた。この膜モジュール３０の目標透過流束は５．０m/dであった。この場合には、第１の透過流束Ｆ１として６．０m/dで通水を開始した後に、目標透過流束Ｆ０である５．０m/dに下げて通水を続けた。この実験においても、従来の方法に比べて透過流束を目標透過流束にするまでの時間ｔは短縮された。
【００３３】
以上述べたように目標透過流束Ｆ０よりも高い第１の透過流束Ｆ１で通水した後に、目標透過流束Ｆ０に下げることで、確実に目標透過流束Ｆ０で膜ろ過装置１を運転することが可能である。
【００３４】
また、従来の方法のように膜差圧の安定を確認しながら徐々に目標透過流束Ｆ０に近づける場合よりも、通水を開始してから目標透過流束Ｆ０に到達するまでの時間ｔを短くすることができる。更に、通水初期には、目標浄水量以上の被処理水がろ過される。以上のことから、上記運転方法により浄水効率を向上させることができる。
【００３５】
なお、目標透過流束Ｆ０に到達するまでの時間ｔを短くする観点、及び、ろ過膜３１を保護する観点から、透過流束を目標透過流束Ｆ０に下げる場合には、目標透過流束Ｆ０に下げる直前の第１の透過流束Ｆ１から目標透過流束Ｆ０に瞬時に、すなわち、ステップ状に下げることが好ましい。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３７】
上記実施形態では、未使用の膜モジュール３０をセットアップした時（使用を開始した時）に第１の透過流束Ｆ１で通水を開始するがこの場合に限らない。膜モジュール３０を薬品などで洗浄した後に通水を開始する場合に、上記実施形態と同様に第１の透過流束Ｆ１で通水を開始することも有効である。この場合にも、第１の透過流束Ｆ１で通水した後で、目標透過流束Ｆ０に下げれば良い。
【００３８】
更にまた、上記実施形態では、目標透過流束Ｆ０に下げる前の透過流束は第１の透過流束Ｆ１として一定の値であるが、例えば、目標透過流束Ｆ０に下げるまでに透過流束を変化させても良い。図３は、目標透過流束Ｆ０に下げる前の透過流束を変化させた場合の透過流束の時間変化の一例を示した模式図である。この例では、目標透過流束Ｆ０に下げるまでに、第１の透過流束Ｆ１からより高い第２の透過流束Ｆ２に上げている。
【００３９】
ただし、この場合にも、目標透過流束Ｆ０に下げる前の透過流束（第１の透過流束Ｆ１〜第２の透過流束Ｆ２）は、目標透過流束Ｆ０の２倍以下であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、膜ろ過装置の運転方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】膜ろ過装置の構成を概略的に示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、本実施形態に係る膜ろ過装置の運転方法の一例で運転した場合の透過流束の時間変化を示す模式図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す透過流束で運転した場合の膜差圧の時間変化を示す模式図である。
【図３】膜ろ過装置の運転方法の他の例で運転した場合の透過流束の時間変化を示す模式図である。
【図４】透過流束を変化させた場合の膜差圧の変化を示したグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１…膜ろ過装置、１０…着水井、２０…フィルター、３０…膜モジュール、３１…ろ過膜、４０…滅菌処理装置、５０…ポンプ、６０ａ，６０ｂ…圧力指示計、６１…流量指示計、Ｆ０…目標透過流束、Ｆ１…第１の透過流束、Ｆ２…第２の透過流束、Ｌ１〜Ｌ５…ライン、ｔ…目標透過流束に到達するまでの時間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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