大規模浄水処理向け
浸漬型精密ろ過膜装置の紹介
Introduction

ofsubmerged

large‑scale

filtration

microdrinking

forsystemtreatment

water(水)第1技術部第1グループ

藤井匡

11adashii｢ujll(環)廃棄物水環境室

小林哲男

11etsuo
Kobayashi(水)営業部第2グループ

山本和Kazuyoshi

良Yamamoto

浄水水質の高品位化維持管理の容易化を目的として,小規模設備を中心に浄水処理への膜ろ過技術の普及が進んでいる｡また,最近になって中･大規模浄水処理への適用も検討され始めている｡
浸漬型精密ろ過膜装置は,従来の加圧型膜ろ過装置と比較して,省スペースでの建設が可能,大型化が容易等の特長を持ち,経劉生に優れた大規模処理向けの膜装置であるoTheforfiltration

membranesmall‑scale

maintenance･
medium‑andComparedplants,
Recently,

theSubmerged‑icrofiltrationwater

treatment,

initialandduerunnlngtodrinkingof

its characteristics
andeasy

mainlyandeasy

forconsideredplant.

isof

spread

water

been

also

pressurised‑microfiltration

membranes

COSt,

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conventional

highoffersthishastreatmentwatersystemapplication
drinking
water

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in

this

the

large‑scale
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thesystem,forstructure,large‑scalecostsystemdrinking

botheffectivenessscale‑UPI

毒:

浸漬

膜

Submerged‑membrane

膜

ろ過

Membrane

処理Drinking

過膜Microfiltration

糸膜

Hollow

浄水精密

中空ろま えがき

filtration
water

fiber

treatment

membranemembr･ane

膜利用型浄水システムは,従来技術と比較して,浄水処理における固液分離技術として,凝集沈殿･処理水質の向上と安全性,維持管理の容易性,設備砂ろ過から構成される急速ろ過浄水システムが従来の省スペース性などの優位性を有し,近年問題視さより主流であったが,膜利用型浄水システムの有効れている病原性原虫等による取水源の水質汚染,維性を実証した官･学･民の共同プロジェクトMAC

持管理技術者の不足,浄水場建設用地確保の困難性

21計画｢膜利用型新浄水システム開発研究+(1991

午‑1993年),及び高度処理MAC21計画｢膜利用型新高度浄水技術開発研究+に対応できる技術として期待されてきた｡
このような背景のもと,(1994年‑1996年)以2000年の6月現在で全国の膜ろ過浄水設備の普及数は,工事中や通水予定を莱,国内での浄水処理における膜ろ過設備の稼働実含め185件,合計給水量は日量8万2千m3に達し績は年々増加傾向にある｡ている1)｡また規模的にも,普及当初は日量数百20

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m3の簡易水道向け小規模設備が主体であったが,膜処理の優位性が普及の進む中で充分に実証され,大型化に伴う設備の煩雑化を招かないと同時に,既ている｡本方式ではケーシングが不要であるため,また社会的にも認知されてきたことにより設備の大設の沈砂池や凝集沈殿池,また遊休水槽を改造して型化が進み,最近では日量1万4千m3規模の設備の設置が容易に可能であることから,設置面積及びが導入されるに至っている｡

設備費の大幅な削減が可能な技術として,大規模浄本報では,今後も進んで行くと予想される膜ろ過水処理への適用が期待される｡

浄水設備の大型化に対応できる技術として,最近に2.浸漬型精密ろ過膜装置なって開発された大規模浄水処理向け浸漬型精密ろ

大規模浄水処理向け浸潰型精密ろ過膜装置の概要

過膜装置についてその概要を紹介する｡

について次に示す｡本装置は当社と販売提携先であ

1.大規模浄水処理への膜ろ過の適用る米国U.S.フィルター社による開発商品で,当社

1.1当社の精密ろ過膜装置2)3)にて実証研究を行っている｡

当社は浄水処理用精密ろ過膜(MF膜)装置とし2.1概て,特長ある洗浄機構を有するSP‑MEMCORを1)処理方式販売しており,全国の約10ケ所の浄水施設において本装置を納入している｡

I

要

本装置は膜モジュールを直接コンクリート製またSP‑MEMCORの装置概観は鋼板製の開放水槽に浸漬して使用される｡ろ過のを第1図に,膜モジュールの概観を第2図に示す｡

駆動力は膜二次側から処理水をポンプによって吸引本装置では伸縮性に優れたポリプロピレン製の中することで得られ,ろ過差庄を吸引ラインに設置し空糸膜を使用しており,その伸縮性を利用した600た負庄計によって監視することで自動運転管理を行kPaの高圧空気による逆圧空気洗浄で膜のファウリング進行を抑制することを特長としている｡
中空糸膜はセンターチューブと呼ばれるステンレス製容器内に収納されており,モジュール内を加圧することによって膜ろ過を行い処理水が得られる加圧方式(ケーシング収納方式)を採用している｡
1. 2

加圧型膜ろ過設備の大型化の問題点

現在,国内で浄水処理用に普及している膜ろ過設
備のろ過方式は,

SP‑MEMCORと同様に加圧方式が主流となっている｡しかし,加圧型膜ろ過設備により日量数万m3の大規模処理を行う場合には,処理水量の増加に比例してケーシングの数が増え,諺I備費的に不利になると共に,本来の膜ろ過設備のメリットである省スペース性,維持管理の容易性が充分に得られないものと考えられる｡
1.3

浸漬型膜ろ過設備の適用
第1図

近年,膜モジュールを直接開放水槽に浸漬して膜Fig.

SP‑MEMCOR
1SP‑MEMCOR

ろ過を行う槽浸漬方式の膜ろ過設備が注目されてきFeed(180‑360mソ日)(180‑360m3/d)

port
FiltrateCenter
porttube

QaFibers

第2図
Fig･

2

膜モジュール(MIOC型,膜面積:15m2)
Membranetype,(MIOC
module

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membranesurface

area:15m2)

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21

r仇ヽ

L4｢Manif｡.｡tI

Sub‑manifold:FiltratePort
蔓Screer)Sub̲1Tldull†ollowfiberl

妄e

蔓

ぎ

AiT'pOrt

裟′

1

第4図
第3図
Fig.

Fig.

サブモジュール(膜面積:13m2)
Sub‑module(membranesurface

3クローバー(膜面積:52m2)(membranesurface

4

Cloverarea:52m2)

area:13m2).

うことを標準としている｡
2)モジュール構造
本装置ではSP‑MEMCORと同じMEMCOR膜が使用される｡円筒型の外圧中空糸膜は浸清水槽内に縦方向に配置され設置面積の低減を図っている｡膜
モジュールは次に示すように標準化され,浸清水槽(フィルターセル)を複数並べることで容易に大規模処理への計画が可能なように設計されている｡①

サブモジュール

サブモジュールの模式凶を第3図に示す｡モジュールの下部には小さ
第5図

な火が複数開けられており,そこかFig.

ら圧縮空気を均一に吹き出すことに5

モジュールラック(膜面積:416m2)
Module(membranerack
assemblysurfacearea:416m2)

よって,上昇空気流により中空糸膜表面を洗浄するエアスクラビング洗浄方式を採⑨用している｡サブモジュールは1本flU=り13m2

8本のクローバーを吊り下げたモジュールラッ
クの概観図を第5図に示す｡モジュールラックの膜面積(U.S.フィルター社公称)を有する｡
②

クローバー

1列当たりで416m2の膜面積を有する｡

サブモジュール4本の集合体をクローバーと④称する｡クローバーの概観図を第4図に示す｡

22モジュールラック

フィルターセル

フイルターセルには設備容量に応じて複数のクローバー1本当たりで52m2の膜面積を有すモジュールラックが設置される｡フィルターセる｡

ルの概観図を第6図に示す｡
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1セル当たり最大44No.

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(垂 水張り工程

で18列のモジュールラックの設置を可能としており,排出工程終了後,処理原水で水槽内の水張り1セルでの膜面積は最大7488m2,日量を行い次のろ過工程に備える｡

1万‑2万m3の処理を可能としている｡
2.23)運転工程①

特長1 )大規模処理での実績

本装置の標準運転工程を次に示す(第7図参照)｡

本装置は,オーストラリアのヴィクトリア州におろ過工程
水槽内に浸漬された膜モジュールからポンプ(一期工事12万6千m3を建いて日量16万5千m3設中)の世界長大規模の大型膜ろ過浄水設備に採用による吸引によって膜ろ過を行う｡本工程は原水水質にも左右されるが,通常10‑20分継続後,されている4)｡本設備(一期工事)の概観図を第8次の物理洗浄工程へと移行する｡

図に示す｡

576本のサブモジュールを装着したフィルターセルが6槽で構成され,水槽と処理水ポンプ原水は処理水排出に連動して,水槽水位が一定になるように供給される｡(参 物理洗浄工程
サブモジュール下部から圧縮空気を吹き出し,膜面をエアスクラビング洗浄することによって,通水工程の間に膜面に蓄積したファウリング物J質を除去する｡必要により,エアスクラビング洗浄と併用して処理水による逆庄水洗浄も行い,ファウリングによるろ過差庄の上昇の軽減を図っている｡

本工程終了後,通常は再びろ過工程に戻る｡(彰 排水工程
ろ過工程と物理浄水工程の繰り返しが進むに従い,水槽内に懸濁成分が徐々に濃縮されていく｡濃縮水の濁度または水回収率が設定値に達第6図した時点で槽内の濃縮水を全量排出する｡

Fig.

1 Filtration prt)〔ess

3. Drain･フィルターセル(膜面積:7488m2)
6

Filter cell (membranesurfacearea:7488m2)

processl)

Treatedwater

Drain
21 I. Washir¥down

I (airscrubbirlg)

process‑Filtrate manifold

4. RefilLing

process
Fittlate manifold

Air en廿y detaiL
Hollo＼v fiber
Air poll⑳ ≡J,o:c;;'bOTng
2‑2. Washhg

process‑2(back washard air scrubbirtg)

第7図⑳ :I,oTc::fbD:ng
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Fig.

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標準運転工程7Standard

operating

Process.

23

の設置に必要な敷地面積が20mx20mとコンパク3)実績のあるMF膜トな設計となっている｡

本装置では浄水分野において全世界で豊富な実績2)コンパクトな設備を有するMEMCOR膜が使用される｡ポリプロピ本装置では膜ケーシングが不要であるため,前述

レン製の本膜は延伸製法による伸縮性に富んだ膜でのように大規模処理の場合でも設備のコンパクト化あるため,従来の中空糸膜よりも多量の空気量によが可能である｡加圧型と浸漬型のMEMCOR膜設るエアスクラビング洗浄が可能である｡また,膜装備の仕様比較を第1表に示す｡従来,コンパクト性置前段での原水殺菌や鉄,マンガン酸化除去を目的を特長としていた加圧型MEMCOR膜設備(海外とした前塩素が要求される場合には,耐塩素性に優実績で単位面積処理能力59mソ日/m2)と比較してれたポリフツ化ビニリデン膜の適用も可能である｡

も,浸漬型での単位面積処理能力は93m3/日/m2と4)標準化された装置大幅な省スペース化が実現できる｡尚,第1表の設

前述の通り,モジュールシステムが標準化されて備面積は前処理設備に必要な面積を含まないものといるため,処理水量に応じてフィルターセルを並べする｡

るだけで容易に設備設計が可能である｡

EquipITIel】t SPaCe20mA

x20rnB

Filter cell

第8図
Fig･

浸漬型精密ろ過膜装置の外観(6×フィルターセル,80ut

第1表
Tablesideviewof

submerged

Comparison

inspecificationpressurised‑andsubmerged‑MEMCOR

Submergedinopentank

Capaclty[m3/d]

165000Pre‑treatment

Q'tyofskid(cell)
Totalmembranearea[m2]Totalplantspace*[m2]Capacity/plantspace[m3/d/m2]
plantof

Australia

Moduletype24126000m3/口)(6×filter cell, 126000mソd)

plant

加圧型と浸漬型のMEMCOR膜設備仕様比較
1Locationofplant*Excludemicrofiltration

spaceforplants.

England
Housedinpressurevessel

Coagulation/sandfilteration

59000
Screen8cells19skids

59904

25650

1770

1000

9359

pre‑treatment

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3.

欠と言える｡本実験では,処理水に対してより高い

ACT21実証実験概要(財)水道技術研究センターは,1997年‑2001年

安全性が求められる浄水設備において,安全,簡素の5ケ年計画で水道における浄水技術の革新と高効で且つ効率良く,安価な薬品による洗浄方法を確立率化の実現を最終目的にACT21することを目的としている｡｢高効率浄水技術開発研究+を実施している｡本研究は,従来浄水技術と比較して,2 )適切な前処理法と物理洗浄法の確立(1)より高い汚染物質除去性能を有長期にわたり高い膜性能を維持するためには,膜し, (2)処理施設の小型化･簡素化及び管理の省力

ファウリングの原因となる懸濁成分ヤフミン質等の化が図れ,溶解性有機成分,鉄やマンガン等の金属成分を膜前(3)信頼性がより高い｢高効率浄水技術+の開発を目指し,7グループに別れて研究を行って段で極力除去することが望まれる｡また,エアスクいる｡当社は,そのうちの第3グループの｢膜ろ過法の新分野への適用技術に関する研究+に参画し,用が必要とされる｡本実験では,膜ファウリングの前述の浸漬型精密ろ過膜装置を使用した持ち込み研軽減を目的とした経済的な前処理法や物理洗浄法の究を実施している｡その内容について次に一部を紹確立を目的としている｡

介する｡

む

3.1実験場所

ラビング洗浄や逆庄水洗浄等の適切な物理洗浄の併すび

海外において大規模浄水処理への適用が進んでいる浸漬型精密ろ過膜装置について紹介した｡本装置

諾霊芝書芸妄言霊望芸冨75;芸5

Jは従来の膜ろ過設備の課題であった大型化の困難性実験原水3.2を解決した技術である｡

江戸川表流水(取水場沈砂池より取水)
3.3

膜ろ過法はその優れた固液分離性能だけでなく,実験期問

活性炭吸着や生物処理等の高度処理との組み合わせ

2000年7月‑2001年9月(予定)
3.4も容易に可能であることなどの優れた特性を有して実験目的

本実験では中･大規模浄水場への膜ろ過技術の適用開発を念頭に置いている｡そのため,容易に大型いる｡今後,国内の大規模浄水場においてもその適用が検討されると考えられ,本浸潰型精密ろ過膜装置の普及が期待される｡

化が可能な浸漬型膜ろ過装置を使用し,次の点に着尚, ACT21における実証実験は前揮工業株式会目しながら,高透過流束で長期安定運転が可能な運社との共同実験として実施している｡実験結果につ転技術の確立を目指している｡

いてはまたの機会に紹介したいと考える｡

1 )適切な薬品洗浄方法の確立

大規模膜ろ過設備で維持管理上問題になると考えられるのが,汚染膜の性能回復のために実施する薬[参考文献]
1)渡辺義公:水道協会雑誌,
p.2,

Vol.69,(2000),

No.9(社)日本水道協会

J霊豊富至芸,Th含量Bo#警霊若琵琶Tn芸芸警芸言霊霊苦2)西尾弘伸:神鋼パンテツク技報,

Vol.38,No.3(1994), p.26

行うオフライン洗浄も可能であるが,莫大なモジュール数を有する大規模設備ではオフライン洗浄は管理上不可能と言え,オンラインによる洗浄が必要不可

3)松井日出夫ほか:神鋼パンテツク技報,
No.1(1997),

Vol.41,

p.48

4)三浦邦夫‥化学装置,

Vol.42,

No.9(2000), p.52

連絡先藤匡

環境装置事業部
水処理本部
第1技術部第1グループ

井TE
FAX
E‑mailVol.

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078‑232‑8098
078‑232‑8057

td.fujii@pantec.co.jp

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