(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装置の濾過膜を洗浄する濾過膜洗浄方法において、
複数個並列に接続された濾過膜モジュールの各濾過膜の洗浄のために該各濾過膜に供給される気体または液体を均一に分配する複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を定流量化することを特徴とする濾過膜洗浄方法。
【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装置の濾過膜を洗浄する濾過膜洗浄装置において、
複数個並列に接続された濾過膜モジュールの各濾過膜の洗浄のために該各濾過膜に供給される気体または液体を均一に分配する複数の制限オリフィスの各一次側上流に、該複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を一定にする定流量弁を設けたことを特徴とする濾過膜洗浄装置。
【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の濾過膜を洗浄する濾過膜洗浄装置において、
複数個並列に接続された濾過膜モジュールの各濾過膜の洗浄のために該各濾過膜に供給される気体または液体を均一に分配する複数の制限オリフィスの各一次側上流に、該複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を検知する流量センサと、前記流量センサの検知情報によって該複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を調節する自動調節弁とを設けたことを特徴とする濾過膜洗浄装置。
【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、
請求項２または請求項３に記載の濾過膜洗浄装置を備え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設けられ、濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除するエアバブリング等の洗浄時に各濾過膜に供給される洗浄用の気体や液体の流量を均一に分配する制限オリフィスを装備した濾過膜洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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を行う濾過装置では、濾過能力維持のために循環濾過法が用いられており、従来のこの種の濾過装置においては、濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除するために濾過膜にエアを供給するエアバブリング運転が定期的に実施される。
【０００３】
図３は従来の濾過膜洗浄装置を備えた濾過装置の構成を示す図である。図３において、原液タンク９に貯蔵された原液９ａは、原液循環ポンプ10を駆動することにより配管11を通って複数個並列に接続された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12に供給され、該濾過膜モジュール12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た濾過液９ｂが中空糸状膜の内側を流通して濾過液配管13に導かれて図示しない濾過液タンクに貯蔵される。
【０００４】
一方、濾過膜モジュール12に供給された原液９ａの一部は、循環戻り原液９ｃとして濾過膜モジュール12の中空糸状膜の外側を流通して原液戻り配管14に導かれて原液タンク９に戻る。
【０００５】
また、濾過膜モジュール12の濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除する目的で、エアバブリングを行う濾過膜洗浄装置が設けられており、各濾過膜にエアを供給する配管１には、該濾過膜に供給されるエアの流量を均一に分配するための制限オリフィス５が設けられる。
【０００６】
そして、図示しないコンプレッサにより供給された圧縮空気が図示しない空気槽を介して配管２に導かれ、制限オリフィス５を介して濾過膜モジュール12の上流側に接続された配管１から供給されて該濾過膜モジュール12の中空糸状膜の外側を流通して該中空糸状膜を振動させ、中空糸状膜の外側表面に蓄積した懸濁物質を剥離して濾過膜を洗浄する。
【０００７】
前記制限オリフィス５は、各濾過膜モジュール12毎に一つずつその上流側に設けられており、各制限オリフィス５に供給されたエアは、所定の径で形成された孔を流通することにより各濾過膜モジュール12に供給されるエアの流量が所定の流量に一定化されて均一化され、各濾過膜モジュール12の濾過膜に過大な振動を与えないで該濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除するエアバブリング運転が良好に実施できるようになっている。
【０００８】
上記エアバブリング運転は、例えば、先ず、濾過膜モジュール12内に原液９ａを張った状態、即ち、濾過膜モジュール12内で原液９ａが静止して滞留した第１の状態でエアを６０秒間供給た後、更に濾過膜モジュール12に原液９ａを流した第２の状態でエアを６０秒間供給する。そして、３日に１回の割合で前述の一連のエアバブリング運転を１２０秒間行ってこれを周期的に繰り返す。
【０００９】
そして、原液タンク９から原液循環ポンプ10により供給された原液９ａの一部である循環戻り原液９ｃが濾過膜モジュール12の中空糸状膜の外側を流通して、上述のようにして剥離した懸濁物質を押し流して排液し、剥離した懸濁物質を含む循環戻り原液９ｃは原液戻り配管14に導かれて廃液タンク15に収容される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来の技術においては、濾過膜モジュール12に過剰のエアが流入し、中空糸状膜の中空糸切れが発生したり、濾過膜の寿命が短くなる虞がある。その理由について具体的に説明する。濾過膜モジュール12内に原液９ａを張った第１の状態において、制限オリフィス５の二次側圧力が０．３［kgf/cm2Ｇ］になった場合、通常使用される制限オリフィス５は、一次圧が０．７［kgf/cm2Ｇ］、二次圧が０．３［kgf/cm2Ｇ］で一次側と二次側の差圧が０．４［kgf/cm2Ｇ］となるように設計するのが好ましい。
【００１１】
一方、濾過膜モジュール12に原液９ａを流した第２の状態では、制限オリフィス５の二次側圧力は、第１の状態に更にエアを流す圧力が印加される。第２の状態の二次側圧力を１．０［kgf/cm2Ｇ］に設定した場合、制限オリフィス５の一次側圧力は、少なくとも１．４［kgf/cm2Ｇ］以上に設定する必要があり、このため、制限オリフィス５の一次側圧力は、通常、２．０［kgf/cm2Ｇ］近傍未満に設定されて使用される。この場合、コンプレッサにより、７〜９［kgf/cm2Ｇ］の圧力に圧縮されたエアが減圧弁により流量が必要設計値に対してさほど大きくない場合で２．０［kgf/cm2Ｇ］近傍未満に設定されるが、第２の状態から第１の状態に変わると、制限オリフィス５の二次側圧力が１．０［kgf/cm2Ｇ］から０．３［kgf/cm2Ｇ］に変わり、該制限オリフィス５の一次側圧力も変動する。
【００１２】
しかしながら、通常、使い勝手の便利さから、コンプレッサは比較的出力が大きいものが設置され、制限オリフィス５の一次側に供給されるエアの流量が比較的大きく設定されて使用される傾向があり、濾過膜モジュール12に原液９ａを流した第２の状態から濾過膜モジュール12内に原液９ａを張った第１の状態に切り換わる時に、制限オリフィス５の二次側圧力が変化するため、該濾過膜モジュール12内を流通するエアの流量が増大して濾過膜モジュール12の中空糸状膜の中空糸切れ等が発生したり、中空糸膜が切れないでも寿命が短くなる虞がある。
【００１３】
即ち、濾過膜モジュール12内に原液９ａを張った第１の状態では、濾過膜モジュール12の二次側が開放された状態であるため、例えば、第１の状態での制限オリフィス５の一次側に供給するエアの圧力を２［kgf/cm2Ｇ］と設定した場合、濾過膜モジュール12に原液９ａを流した第２の状態では濾過膜モジュール12の二次側に所定の負荷がかかるため、前記第１の状態と同じく制限オリフィス５の一次側に供給するエアの圧力を２［kgf/cm2Ｇ］と設定した場合、制限オリフィス５の二次側圧力は１．０［kgf/cm2Ｇ］となり、制限オリフィス５の一次側と二次側との差圧は１．０［kgf/cm2Ｇ］となる。
【００１４】
この時の制限オリフィス５における一次側と二次側との差圧は、実測値で、１．０［kgf/cm2Ｇ］となり、該制限オリフィス５を流通するエアの流量は１０．５［Ｎｍ3/hr］となる。
【００１５】
従って、一次側と二次側の差圧が０．４［kgf/cm2Ｇ］となるように設計された制限オリフィス５を使用した場合であっても、上述のように第１、第２の状態における制限オリフィス５流通するエアの流量が好ましい流量である５［Ｎｍ3/hr］を大幅に越えてしまうため、濾過膜モジュール12を流通するエアの流量増加による濾過膜モジュール12の中空糸状膜の中空糸切れ等が発生して濾過膜モジュール12の濾過性能を低下させる虞がある。
【００１６】
また、比較的大きい出力のコンプレッサを用いて制限オリフィス５の一次側に供給するエアの圧力変動が生じた場合、制限オリフィス５の一次側圧力が増大することにより、濾過膜モジュール12に供給されるエアの流量が更に増大して濾過膜モジュール12の中空糸状膜の中空糸切れ等が発生したり、中空糸膜が切れないでも寿命が短くなる虞がある。
【００１７】
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、濾過膜の保全を確保して該濾過膜の濾過性能低下を防止し、該濾過膜の寿命の向上を図ることが出来る濾過膜洗浄方法及び濾過膜洗浄装置及びこれを備えた濾過装置を提供せんとするものである。
【００１８】
【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膜洗浄方法は、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の濾過膜を洗浄する濾過膜洗浄方法において、複数個並列に接続された濾過膜モジュールの各濾過膜の洗浄のために該各濾過膜に供給される気体または液体を均一に分配する複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を定流量化することを特徴とする。
【００１９】
上記濾過膜洗浄方法によれば、複数個並列に接続された濾過膜モジュールの各濾過膜の洗浄のために該各濾過膜に供給される気体または液体を均一に分配する複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を定流量化することで、複数の制限オリフィスの各一次側或いは二次側圧力が変動しても各濾過膜に供給される気体または液体の流量が一定になり、各濾過膜の保全を確保することが出来る。
【００２０】
また、本発明に係る濾過膜洗浄装置は、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の濾過膜を洗浄する濾過膜洗浄装置において、複数個並列に接続された濾過膜モジュールの各濾過膜の洗浄のために該各濾過膜に供給される気体または液体を均一に分配する複数の制限オリフィスの各一次側上流に、該複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を一定にする定流量弁を設けたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成では、定流量弁の作用により複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を定流量化することで、複数の制限オリフィスの各一次側或いは二次側圧力が変動しても複数個並列に接続された濾過膜モジュールの各濾過膜に供給される気体または液体の流量が一定になり、各濾過膜の保全を確保することが出来る。
【００２２】
また、本発明に係る他の濾過膜洗浄装置は、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の濾過膜を洗浄する濾過膜洗浄装置において、複数個並列に接続された濾過膜モジュールの各濾過膜の洗浄のために該各濾過膜に供給される気体または液体を均一に分配する複数の制限オリフィスの各一次側上流に、該複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を検知する流量センサと、前記流量センサの検知情報によって該複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を調節する自動調節弁とを設けたことを特徴とする。
【００２３】
上記構成では、流量センサにより複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を検知し、この検知情報に対応して自動調節弁が該複数の制限オリフィスの各一次側に供給される気体または液体の流量を調節して定流量化することで、複数の制限オリフィスの各一次側或いは二次側圧力が変動しても複数個並列に接続された濾過膜モジュールの各濾過膜に供給される気体または液体の流量が一定になり、各濾過膜の保全を確保することが出来る。また、この場合、流量の変更調整の設定が容易にできる。
【００２４】
また、本発明に係る濾過装置は、前記濾過膜洗浄装置を有することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る濾過膜洗浄方法及び濾過膜洗浄装置及びこれを備えた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膜洗浄装置を備えた濾過装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【００２６】
図１において、９は原液タンクであり、濾過されるべき原液９ａが貯蔵されている。本実施形態では、原液９ａ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９の下流側には、原液循環ポンプ10が接続されており、該原液循環ポンプ10を駆動することにより原液タンク９内の原液９ａを配管11に供給する。
【００２７】
前記配管11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12が複数個並列に接続されており、配管11を通って濾過膜モジュール12に供給された原液９ａは、原液循環ポンプ10の作用により所定の圧力が付与されて濾過膜モジュール12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12により濾過された濾過液９ｂが中空糸状膜の内側を流通して濾過液配管13に導かれて図示しない濾過液タンクに貯蔵される。
【００２８】
一方、配管11を通って濾過膜モジュール12に供給された原液９ａの一部は、循環戻り原液９ｃとして濾過膜モジュール12の中空糸状膜の外側を流通して原液戻り配管14に導かれて原液タンク９に戻るようになっている。
【００２９】
また、濾過膜モジュール12の濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除する目的で、エアバブリングを行うための濾過膜洗浄装置が設けられている。図１において、複数個並列に接続された濾過膜モジュール12の各一次側には、コンプレッサ３により供給された圧縮空気が空気槽４により調圧された後、本発明の特徴である定流量弁６により定流量化されたエアが各制限オリフィス５を介して均一に分配されて供給されるようになっている。
【００３０】
定流量弁６は、一次圧と二次圧との圧力差により作動する自力作動方式で構成され、一次圧である空気槽４の下流側の圧力２ａと、二次圧である各制限オリフィス５の一次側が接続された配管２の背圧２ｂとの圧力差により作動して各制限オリフィス５に供給されるエアの流量を一定に維持する。
【００３１】
制限オリフィス５を介して濾過膜モジュール12の上流側に接続された配管１から供給されたエアは、該濾過膜モジュール12の中空糸状膜の外側を流通して該中空糸状膜を振動させ、中空糸状膜の外側表面に蓄積した懸濁物質を剥離する。
【００３２】
前記制限オリフィス５は、各濾過膜モジュール12毎に一つずつその上流側に設けられており、各制限オリフィス５に供給されたエアは、制限オリフィス５に設けられた所定の径の孔を流通することにより各濾過膜モジュール12に供給されるエアの流量が均一化され、各濾過膜モジュール12の濾過膜に過大な振動を与えないで該濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除するエアバブリング運転が良好に実施できるようになっている。
【００３３】
上記エアバブリング運転は、例えば、先ず、濾過膜モジュール12内に原液９ａを張った状態、即ち、濾過膜モジュール12内で原液９ａが静止して滞留した第１の状態で、エアを流量５［Ｎｍ3/hr］で６０秒間供給する。
【００３４】
この時、各濾過膜モジュール12の二次側は開放された状態になっており、制限オリフィス５の二次側圧力は０．３［kgf/cm2Ｇ］となり、各濾過膜モジュール12の濾過膜に供給されるエアの流量が均一となって、該濾過膜に過大な振動を与えないで該濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除するエアバブリング運転が良好に実施できるようになっている。
【００３５】
その後、更に濾過膜モジュール12に原液９ａを流した第２の状態で、流量５［Ｎｍ3/hr］で６０秒間供給する。この時、各濾過膜モジュール12の二次側には所定の負荷がかかっており、制限オリフィス５の二次側圧力は１．０［kgf/cm2Ｇ］となる。そして、３日に１回の割合で前述の一連のエアバブリング運転を１２０秒間行ってこれを周期的に繰り返す。
【００３６】
そして、原液タンク９から原液循環ポンプ10により供給された原液９ａの一部である循環戻り原液９ｃが濾過膜モジュール４の中空糸状膜の外側を流通して、上述のようにして剥離した懸濁物質を押し流して排液し、剥離した懸濁物質を含む循環戻り原液９ｃは原液戻り配管14に導かれて廃液タンク15に収容される。
【００３７】
上記構成によれば、濾過膜モジュール12内に原液９ａを張った第１の状態から濾過膜モジュール12に原液９ａを流した第２の状態に切り換わる時に、制限オリフィス５の二次側圧力が変化しても、定流量弁６の作用により該濾過膜モジュール12内を流通するエアの流量が一定に保持されるため、前述の従来例のように濾過膜モジュール12の中空糸状膜の中空糸切れ等が発生せず、濾過膜モジュール12の濾過膜の保全を確保して高い濾過性能を維持すると共に濾過膜の寿命を向上することが出来る。
【００３８】
即ち、定流量弁６の作用により制限オリフィス５の一次側に供給されるエアの流量を一定にするので、第１、第２の状態で、濾過膜モジュール12に供給されるエアの流量が５［Ｎｍ3/hr］になるように設定でき、これに対応して制限オリフィス５の一次側の圧力が変動する。
【００３９】
これにより、制限オリフィス５の二次側圧力が変動しても濾過膜モジュール12に供給されるエアの流量が変動することがなく、濾過膜モジュール12に供給されるエアが過大な流量となることがない。
【００４０】
また、定流量弁６の一次側に供給される圧力が比較的大きく構成された場合でも、同様に定流量弁６の作用により濾過膜モジュール12に供給されるエアの流量を一定に出来る。
【００４１】
従って、前述の従来例のように、エアの流量増加により濾過膜モジュール12の中空糸状膜の中空糸切れ等が発生して濾過膜モジュール12の濾過性能を低下させる虞がなく、濾過膜モジュール12の濾過膜の保全を確保して該濾過膜の濾過性能低下を防止し、該濾過膜の寿命の向上を図ることが出来る。
【００４２】
尚、図１に示す７はエアの供給を制御するバルブであり、16〜19は濾過処理運転時やエアバブリング運転時に逆流を防止するためのバルブである。
【００４３】
次に図２を用いて本発明に係る濾過膜洗浄方法及び濾過膜洗浄装置及びこれを備えた濾過装置の第２実施形態について具体的に説明する。図２は本発明に係る濾過膜洗浄装置を備えた濾過装置の第２実施形態の構成を示す図である。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。
【００４４】
前記第１実施形態では、濾過膜モジュール12の濾過膜に供給されるエアを均一に分配する制限オリフィス５の一次側に供給されるエアの流量を定流量化するために、該制限オリフィス５の一次側上流に、制限オリフィス５の一次側に供給されるエアの流量を一定にする定流量弁６を設けた場合について説明したが、本実施形態では、図２に示すように、定流量弁６の代わりに制限オリフィス５の一次側上流で、且つ、空気槽４の下流側に、該制限オリフィス５の一次側に供給されるエアの流量を検知する流量センサ21を設け、更に該流量センサ21の下流側に、該流量センサ21の検知情報によって該制限オリフィス５の一次側に供給されるエアの流量を調節する自動調節弁22を直列に設けて構成したものである。
【００４５】
流量センサ21により空気槽４の下流側のエアの流量を検知し、その検知信号によりＰＩＤ（比例積分微分）制御を行って自動調節弁22を作動させ、制限オリフィス５の一次側に供給されるエアの流量を調節して一定に維持するようになっており、これによって、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることが出来る。
【００４６】
尚、本実施形態では、自動調節弁22の流量設定が比較的容易に変更可能であるため、流量センサ21と自動調節弁22との作用によって制限オリフィス５の一次側に定流量化して供給されるエアの流量を所望する流量に適宜変更することが出来る。
【００４７】
尚、前記各実施形態では、エアバブリング運転時にエア（空気）を用いた場合について説明したが、例えば窒素ガスやオゾン等の他の気体やオゾン水や水等の液体を用いて濾過膜モジュール12の濾過膜に蓄積した懸濁物質を排除して洗浄するように構成することも可能であり、この場合も前記各実施形態と同様に、制限オリフィス５の一次側に供給される他の気体や水等の液体の流量を、前記第１実施形態の定流量弁６或いは前記第２実施形態の流量センサ21及び自動調節弁22の作用によって定流量化することが出来る。
【００４８】
これにより、定流量弁６或いは自動調節弁22の一次側圧力や制限オリフィス５の二次側圧力が変動しても濾過膜モジュール12に供給される他の気体や水等の液体の流量が変動することがなく、濾過膜モジュール12に供給される他の気体や水等の液体が過大な流量となることがない。
【００４９】
従って、前述の従来例のように、他の気体や水等の液体の流量増加により濾過膜モジュール12の中空糸状膜の中空糸切れ等が発生して濾過膜モジュール12の濾過性能を低下させる虞がなく、濾過膜モジュール12の濾過膜の保全を確保して該濾過膜の濾過性能低下を防止し、該濾過膜の寿命の向上を図ることが出来る。
【００５０】
【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、濾過膜モジュール内に原液を張った第１の状態から該濾過膜モジュールに原液を流した第２の状態に切り換わる時に、制限オリフィスの二次側圧力が変化しても、制限オリフィスの一次側上流に設けられた定流量弁の作用、或いは流量センサ及び自動調節弁の作用により該濾過膜モジュール内を流通する気体や液体の流量を一定に維持することが出来る。
【００５１】
また、定流量弁或いは自動調節弁の一次側圧力や制限オリフィスの二次側圧力が変動しても濾過膜モジュールに供給される他の気体や水等の液体の流量が変動することがなく、濾過膜モジュールに供給される気体や液体が過大な流量となることがない。
【００５２】
従って、従来例のように濾過膜モジュール内を流通する気体や液体の流量増加により濾過膜モジュールの中空糸状膜の中空糸切れ等が発生して濾過膜モジュールの濾過性能を低下させる虞がなく、濾過膜モジュールの濾過膜の保全を確保して該濾過膜の濾過性能を維持し、該濾過膜の寿命の向上を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る濾過膜洗浄装置を備えた濾過装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】  本発明に係る濾過膜洗浄装置を備えた濾過装置の第２実施形態の構成を示す図である。
【図３】  従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１，２…配管
３…コンプレッサ
４…空気槽
５…制限オリフィス
６…定流量弁
７…バルブ
９…原液タンク
９ａ…原液
９ｂ…濾過液
９ｃ…循環戻り原液
10…原液循環ポンプ
11…配管
12…濾過膜モジュール
13…濾過液配管
14…原液戻り配管
15…廃液タンク
16〜19…バルブ
21…流量センサ
22…自動調節弁
【図１】
0004467087.tif 000002
【図２】
0004467087.tif 000003
【図３】
0004467087.tif 000004