(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽の水中に浸漬され、中空の透過水路を有する多数本の中空糸膜が２本の集水管の間に張設され、各１本宛の前記中空糸膜の透過水路の各端部が夫々集水管の内部に連通してなり、処理槽の水中に浸漬されている膜モジュールと、上記膜モジュールの膜を透過した透過液を第１開閉弁を介して採水する透過水の吸引ポンプと、上記膜の透過水路の一端に薬液槽の洗浄薬液を薬液注入ポンプで第２開閉弁を介して注入する薬液注入手段と、上記薬液注入手段により注入された洗浄薬液を膜透過水路の他端から第３開閉弁を介して薬液吸引ポンプで吸引し、前記薬液槽に循環させる循環手段と、を設けてなり、第１開閉弁を開、第２、第３開閉弁を閉にして透過水の吸引ポンプを運転して採水運転を行い、第１開閉弁を閉、第２、第３開閉弁を開にして薬液注入ポンプ、及び、薬液吸引ポンプを運転して洗浄工程を行うようにしたことを特徴とする浸漬型膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜、高分子状膜、アルミナセラミック膜などの多数の中空糸膜や、チューブラー型管状膜や、平膜で構成された膜モジュールを処理槽の水中に浸漬、設置し、膜モジュールを構成する膜の透過水路の内部に、水頭差や吸引ポンプにより生じる負圧作用で膜を透過した透過液を採水する浸漬型膜分離装置、特に汚染により透過能力が低下した膜を洗浄薬液により効果的に洗浄し、透過能力を回復するようにした浸漬型膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような浸漬型膜分離装置では、透過水の採水の間欠停止、バブリング、エアリフト上向流などによって、透過水が膜を透過する際に膜面に付着するケーキ、ゲル層を剥離し、膜の透過流束を保つようにしているが、長期間の運転中にはケーキやゲル層などの汚染物質による膜汚染が発生して、汚染が次第に進行し、透過流束の維持が困難になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本特許出願人は特開平７−１１６４８２号公報により膜モジュールを構成する膜の透過水路に洗浄液を導入して透過水路内の透過水と置換し、この洗浄液を、透過水とは逆方向に膜に透過する逆洗で膜の外面に付着した汚染物質を剥離することを提案した。これにより透過流束は回復するが、膜モジュールを構成する膜の透過水路が例えば中空糸膜のように狭く、且つ数多くある場合は、その総ての透過水路の透過水を洗浄液と置換して逆洗することが不可能なため、膜の一部は洗浄による回復が不充分なまゝで次の採水工程を行うことになるので採水効率は低下してしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では膜モジュールを構成する膜の透過水路に一端からポンプで強制的に洗浄薬液を流入すると共に、透過水路に注入された洗浄薬液を他端からポンプで強制的に吸引して循環させることにより、少量の洗浄薬液で膜モジュールの膜の総ての汚染を洗浄できるようにしたのである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
このため、本発明は、処理槽の水中に浸漬され、中空の透過水路を有する多数本の中空糸膜が２本の集水管の間に張設され、各１本宛の前記中空糸膜の透過水路の各端部が夫々集水管の内部に連通してなり、処理槽の水中に浸漬されている膜モジュールと、上記膜モジュールの膜を透過した透過液を第１開閉弁を介して採水する透過水の吸引ポンプと、上記膜の透過水路の一端に薬液槽の洗浄薬液を薬液注入ポンプで第２開閉弁を介して注入する薬液注入手段と、上記薬液注入手段により注入された洗浄薬液を膜透過水路の他端から第３開閉弁を介して薬液吸引ポンプで吸引し、前記薬液槽に循環させる循環手段と、を設けてなり、第１開閉弁を開、第２、第３開閉弁を閉にして透過水の吸引ポンプを運転して採水運転を行い、第１開閉弁を閉、第２、第３開閉弁を開にして薬液注入ポンプ、及び、薬液吸引ポンプを運転して洗浄工程を行うようにしたことを特徴とする。
【０００６】
【実施例】
図示の実施例において、１０は原水が供給される処理槽、１１は処理槽の水中に浸漬して設置した膜モジュールで、膜モジュールを構成する膜は、例えば断面積が非常に小さい中空の透過水路を有する多数本の中空糸膜１２であって、この多数本の中空糸膜は下端が閉じた上下方向の２本の集水管１３，１４の間に、この実施例では横方向に張設され、各１本宛の中空糸膜の透過水路の各端部は夫々集水管１３，１４の内部に連通している。そして、集水管１３の上端部には透過水の吸引ポンプＰ1 からの採水管１５が接続している。
【０００７】
又、処理槽１０内には、ブロワーＢから空気が供給される散気管１６が膜モジュール１１の下に敷設してあり、ブロワーＢが散気管１６に空気を供給すると、散気管１６は細かい気泡を処理槽内に噴出し、その気泡は膜モジュールを構成する多数本の中空糸膜１２と接触しながら水面に浮上し、これにより処理槽内には膜モジュールの浸漬部分にエアリフトによる上向流が生じ、槽内で原水は図示の矢印で示したように対流する。
【０００８】
この状態で透過水の吸引ポンプＰ1 を運転すると、槽内の原水中、各中空糸膜１２を外から内に透過できる透過水は、膜モジュールが浸漬された水面からの深度による水頭差と、吸引ポンプＰ1 の吸引とにより生じる透過水路内の負圧作用で透過水路に流入し、採水管１５、吸引ポンプＰ1 を経て図示しない貯槽に採水される。そして、散気管１６が発生する細かい気泡は、各中空糸膜と接触して浮上する際に汚染物質が中空糸膜の外面に付着するのを防止する。このように、気泡で中空糸膜に汚染物質が付着するのを防止しながら透過水の採水運転を長期間、継続して行っても、前述したように汚染物質による膜汚染が発生して次第に進行し、透過流束の維持が困難になり、透過水の採水効率が低下する。
【０００９】
本発明は、中空糸膜の透過水路のように断面積が小さく、且つ、それが数多くあっても、透過水路の全部を薬液で洗浄し、膜の全部の透過流束を元通りに回復するようにしたのであって、図中、２１は洗浄薬液を入れた薬液槽、２２は薬液槽内の洗浄薬液を薬液注入ポンプＰ2 によって膜モジュールの透過水路の一端に注入する薬液注入管で、薬液槽２１、薬液注入ポンプＰ2 、薬液注入管２２は薬液注入手段２０を構成する。又、２４は膜モジュールの透過水路の他端に接続し、透過水路内に注入された薬液を薬液吸引ポンプＰ3 で注出する薬液注出管、２５は薬液吸引ポンプＰ3 の吐出口に接続し、該ポンプＰ3 が吸引した薬液を薬液槽２１に戻す返送用の循環管で、薬液注出管２４、薬液吸引ポンプＰ3 、循環管２５は薬液の循環手段２３を構成する。
【００１０】
薬液注入手段２０の薬液注入管２２は、この実施例では集水管１３からの採水管１５に接続してあり、集水管１３には薬液注入管との接続位置よりも透過水の吸引ポンプＰ1 側に開閉弁Ｖ1 、薬液注入管２２には開閉弁Ｖ2 が設けてある。従って、前述した透過水の採水運転時には開閉弁Ｖ1 を開、開閉弁Ｖ2 を閉にしておく。又、薬液注出管２４は、もう一方の集水管１４の下端に接続してあり、この注出管２４には薬液吸引ポンプＰ3 の手前に開閉弁Ｖ3 を設け、透過水の採水運転時には閉にしておく。
【００１１】
洗浄を行うには、採水管１５の開閉弁Ｖ1を閉にし、薬液注入管２２の開閉弁Ｖ2、薬液注出管２４の開閉弁Ｖ3を共に開にし、薬液注入ポンプＰ2 、同吸引ポンプＰ3を運転する。これにより薬液槽２１内の洗浄薬液はポンプＰ2によって薬液注入管２２、採水管１５を経て集水管１３内に上端から注入され、集水管１３、多数の透過水路、集水管１４内に残存する透過水、及び注入された洗浄薬液は集水管１４の下端から注出管２４、薬液吸引ポンプＰ3で吸引され、循環管２５により薬液槽２１に供給され、循環する。
【００１２】
このように集水管１３の上端に供給された洗浄薬液は他方の集水管１４の下端から注出管２４を経て薬液吸引ポンプＰ3で吸引されるため、洗浄薬液は数多くの、断面積が小さい透過水路中を均等に流れ、全部の中空糸膜の膜に浸透し、膜の汚染を除去する。
【００１３】
尚、薬液吸引ポンプＰ3 の吸引圧、ないし流量は、薬液注入ポンプＰ2 の注入圧、ないし流量よりも小にし、処理槽内の原水を膜を透過して透過水路内に吸引しないように定め、透過水路内を薬液が流れる際に薬液が膜を内側から外側に透過し、膜の外側から刺さった汚染物質や、膜の外側に付着した汚染物質を積極的に除去、剥離することができるようにする。
【００１４】
こうして、洗浄薬液による洗浄工程を所定時間行うと、処理槽の底には膜から除去、剥離した汚染物質が堆積するので、槽底に設けた汚泥引抜管１７の弁Ｖ4 を開き、処理槽内の原水の一部と一緒に該管１７から外に排出する。
【００１５】
洗浄工程を終り、弁Ｖ2 ，Ｖ3 ，Ｖ4 を閉、Ｖ1 を開にし、透過水の吸引ポンプＰ1 を運転して採水運転を開始すると、運転の当初は集水管１４、全部の中空糸膜の透過水路、集水管１３、採水管１５の開閉弁Ｖ1 の下流、薬液注入管の開閉弁Ｖ2 の下流に残存する洗浄薬液を吸引ポンプＰ1 が吸入して吐出するので、吐出される洗浄薬液は、例えば薬液槽に供給し、透過水を吐出すようになったら貯槽に供給するようにする。
【００１６】
断面積が小さい透過水路を有する膜として、この実施例では中空糸膜を例にして説明したが、中空糸膜に限定されず、他の膜にも本発明を実施し、薬液洗浄によって膜モジュールを構成する膜の総ての汚染を除去し、透過流束を回復することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上で明らかなように、本発明によれば、膜モジュールにより透過水の採水運転を行って膜が汚染したら、膜の透過水路の一端に、薬液槽内の洗浄薬液を薬液注入ポンプで強制的に注入すると共に、透過水路の他端からは、注入された洗浄薬液を薬液吸引ポンプによって吸引するので、透過水路の断面積が小さくても、又、その数がいかに多くても膜の汚染を確実に除去し、膜の透過流束を確実に回復することができる。そして、薬液吸引ポンプが吸引した洗浄薬液は薬液槽に戻して循環使用するので薬液の消費量は少なくて済み、経済的である。
【００１８】
そして、薬液吸引ポンプの吸引圧は、薬液注入ポンプの注入圧よりも小にすると、洗浄工程時に、処理槽内の原水は膜を透過して透過水路内に吸引されず、逆に透過水路内を流れる洗浄薬液は、膜を内側から外側に透過し、膜の外側から刺さった汚染物質や、膜の外側に付着した汚染物質を積極的に除去、剥離することができ、洗浄効果を向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浸漬型膜分離装置の一実施例のフローシートである。
【符号の説明】
１０    原水が供給される処理槽
１１    膜モジュール
１２    膜モジュールを構成する中空糸膜
１３    中空糸膜の集水管
１４    中空糸膜の集水管
１５    透過水の採水管
１６    散気管
２０    薬液注入手段
２１    薬液注入手段の薬液槽
２２    薬液注入手段の薬液注入管
２３    薬液循環手段
２４    薬液循環手段の薬液流出管
２５    薬液循環手段の薬液循環管
Ｐ1     透過水の吸引ポンプ
Ｐ2     薬液注入ポンプ
Ｐ3     薬液吸引ポンプ
【図１】
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