JP2022124332A - Filtration method and filtration apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、濾過方法及び濾過装置に関する。 The present invention relates to filtration methods and filtration devices.
中空糸膜を用いて濾過を行う濾過装置が利用されている。濾過装置の処理能力を大きくする方法としては、濾過面積を大きくすることが容易であるが、設備コストが増大するため、中空糸膜の流束(濾過面積当たりの透過水量)を大きくすることが望まれる。流束を大きくする方法としては、膜面に沿う原水の流れを形成するクロスフロー方式の装置構成とすることが有効である(例えば特許文献1参照)。 Filtration devices that perform filtration using hollow fiber membranes are used. As a method for increasing the processing capacity of a filtration device, it is easy to increase the filtration area. desired. As a method for increasing the flux, it is effective to adopt a cross-flow system configuration in which the raw water flows along the membrane surface (see, for example, Patent Document 1).
クロスフロー方式の装置構成とした場合であっても、流束を大きくすると中空糸膜が閉塞しやすくなる。中空糸膜が閉塞すると、薬品洗浄等が必要となるため長時間の稼働停止を余儀なくされる。このため、本発明は、中空糸膜が閉塞しにくい濾過方法及び濾過装置を提供することを目的とする。 Even in the case of a cross-flow system configuration, if the flux is increased, the hollow fiber membranes are likely to clog. When the hollow fiber membrane is clogged, it is necessary to stop the operation for a long period of time because cleaning with chemicals or the like is required. Therefore, an object of the present invention is to provide a filtration method and a filtration device in which hollow fiber membranes are less likely to clog.
本発明の一態様に係る濾過方法は、複数の中空糸膜を有し、処理水槽の中に配置される浸漬型の中空糸膜モジュールを用いて原水から懸濁物質を除去する濾過方法であって、前記処理水槽に前記原水を供給しつつ、前記中空糸膜の内腔を吸引することにより前記中空糸膜を外側から内側に透過した透過水を取り出す工程と、前記中空糸膜の内腔の吸引を停止することにより前記中空糸膜の内外の圧力差を除去する工程と、前記中空糸膜の内腔に加圧した水を供給することにより前記中空糸膜を逆洗する工程と、を予め定められるパターンで繰り返し、前記透過水を取り出す工程において、前記原水の温度をT[℃]、前記中空糸膜における前記透過水の流束をF[L/m2・h]、自然対数の底をeとして、前記透過水の流束を125・e-0.032・T≦F≦56.8・e0.016・Tを満たすように設定する。 A filtration method according to an aspect of the present invention is a filtration method that removes suspended solids from raw water using an immersion-type hollow fiber membrane module that has a plurality of hollow fiber membranes and is placed in a treatment water tank. a step of extracting permeated water that permeates the hollow fiber membrane from the outside to the inside by sucking the lumen of the hollow fiber membrane while supplying the raw water to the treated water tank; a step of removing the pressure difference between the inside and outside of the hollow fiber membrane by stopping the suction of the hollow fiber membrane; a step of backwashing the hollow fiber membrane by supplying pressurized water to the lumen of the hollow fiber membrane; is repeated in a predetermined pattern, and in the step of removing the permeated water, the temperature of the raw water is T [° C.], the flux of the permeated water in the hollow fiber membrane is F [L / m 2 · h], natural logarithm The base of is e, and the flux of the permeate is set so as to satisfy 125·e −0.032·T ≦F≦56.8·e 0.016·T .
上述の濾過方法では、前記透過水を取り出す工程において、前記透過水の流束をさらに、50L/m2・h以上とすることが好ましい。 In the filtration method described above, it is preferable that the flux of the permeated water is further set to 50 L/m 2 ·h or more in the step of removing the permeated water.
上述の濾過方法では、前記透過水を取り出す工程において、前記原水の温度を40℃以上とすることが好ましい。 In the filtration method described above, the temperature of the raw water is preferably 40° C. or higher in the step of removing the permeated water.
上述の濾過方法では、前記逆洗する工程において、前記処理水槽の前記中空糸膜モジュールよりも下方に気泡を供給してもよい。 In the filtration method described above, in the backwashing step, air bubbles may be supplied to the treated water tank below the hollow fiber membrane module.
本発明の一態様に係る濾過装置は、原水から懸濁物質を除去する濾過装置であって、前記原水が供給される処理水槽と、前記処理水槽の内部に配設され、複数の中空糸膜を有する中空糸膜モジュールと、前記中空糸膜の内腔を吸引する吸引ポンプを有し、前記中空糸膜を外側から内側に透過した透過水を前記中空糸膜モジュールから排出する排出ラインと、加圧した水を前記中空糸膜の内腔に供給する逆洗ラインと、前記排出ラインにより、前記原水の温度をT[℃]、前記中空糸膜における前記透過水の流束をF[L/m2・h]、自然対数の底をeとして、125・e-0.032・T≦F≦56.8・e0.016・Tを満たすよう前記透過水を排出する濾過運転、前記排出ラインによる前記中空糸膜の内腔の吸引を停止することにより前記中空糸膜の内外の圧力差を除去する停止運転、及び前記排出ラインによる前記中空糸膜の内腔の吸引を停止するとともに前記逆洗ラインから加圧した水を前記中空糸膜の内腔に供給する逆洗運転、を予め定められるパターンで繰り返すよう、前記排出ライン及び前記逆洗ラインを制御する運転制御部と、を備える。 A filtration device according to an aspect of the present invention is a filtration device that removes suspended solids from raw water, and includes a treated water tank to which the raw water is supplied, and a plurality of hollow fiber membranes disposed inside the treated water tank. and a suction pump for sucking the lumen of the hollow fiber membrane, and a discharge line for discharging permeated water that has permeated the hollow fiber membrane from the outside to the inside from the hollow fiber membrane module, The temperature of the raw water is set to T [°C] and the flux of the permeated water in the hollow fiber membrane is set to F [L] by the backwash line that supplies pressurized water to the lumen of the hollow fiber membrane and the discharge line. /m 2 · h], where e is the base of the natural logarithm, 125 · e −0.032 · T ≤ F ≤ 56.8 · e 0.016 · T is discharged so that the permeate is discharged, the above stop operation for removing the pressure difference between the inside and outside of the hollow fiber membranes by stopping the suction of the lumen of the hollow fiber membranes by the discharge line; and stopping the suction of the lumens of the hollow fiber membranes by the discharge line. an operation control unit that controls the discharge line and the backwash line so as to repeat a backwash operation in which pressurized water is supplied from the backwash line to the lumen of the hollow fiber membrane in a predetermined pattern; Prepare.
本発明によれば、中空糸膜が閉塞しにくい濾過方法及び濾過装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the filtration method and filtration apparatus which a hollow fiber membrane is hard to clog can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面における種々部材の寸法は、便宜上、見やすいように調整されている。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For the sake of convenience, the dimensions of various members in the drawings are adjusted so that they are easy to see.
図1は、本発明の一実施形態に係る濾過装置1の構成を示す模式図である。濾過装置1は、原水から懸濁物質を除去する。濾過装置1は、例えば製造設備等から排出される洗浄廃水等を逆浸透膜装置により分離して再利用可能な水を得る廃水再生システムにおいて、逆浸透膜装置に供給する前に廃水懸濁物質を取り除く一次処理装置として使用され得る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a
濾過装置1は、原水を貯留する原水槽10と、濾過処理に適した量の原水を貯留する処理水槽20と、原水槽10から処理水槽20に原水を供給する供給ライン30と、処理水槽20の内部に配設される中空糸膜モジュール40と、処理水槽20に気泡を供給する給気ライン50と、中空糸膜モジュール40で濾過された透過水を排出する排出ライン60と、排出ライン60から排出される透過水を貯留する中間タンク70と、加圧した水を中空糸膜モジュール40に供給する逆洗ライン80と、中間タンク70をオーバーフローする透過水を貯留する透過水タンク90と、他の構成要素の動作を制御する運転制御部100と、を備える。
The
原水槽10は、原水の発生源又は前処理設備から供給される原水を貯留する。原水槽10は、例えば中和剤、凝集剤等を原水に注入するために利用されてもよい。原水槽10は、原水の温度を所望の温度に調整できるよう、原水を加熱するヒータ11と、原水の温度を検出する温度センサ12と、を有してもよい。
The
原水の温度の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。一方、原水の温度の上限としては、90℃が好ましく、80℃がより好ましい。原水の温度を前記下限以上とすることによって、濾過装置1の能力、つまり単位時間あたりに得られる透過水の量を大きくすることができる。また、原水の温度を前記上限以下とすることによって、耐熱性を有しない一般的な中空糸膜モジュール40を使用できるため、設備コスト及びメンテナンスコストを抑制できる。
The lower limit of the raw water temperature is preferably 40°C, more preferably 50°C. On the other hand, the upper limit of the raw water temperature is preferably 90°C, more preferably 80°C. By making the temperature of the raw water equal to or higher than the lower limit, the capacity of the
処理水槽20は、供給ライン30から原水が供給され、一定量の原水を保留する。処理水槽20は、オーバーフローした原水を原水槽10に還流させるよう配設される。処理水槽20は、中空糸膜モジュール40を原水に浸漬できる最低限度の大きさに形成され、原水を流動状態で中空糸膜モジュール40に接触させることで、中空糸膜モジュール40の閉塞を抑制することが好ましい。
The treated
供給ライン30は、原水ポンプ31を有し、原水槽10から一定量の原水を処理水槽20に連続して供給するよう制御され得る。これにより、上述のように処理水槽20内に一定の原水に流れを形成できる。供給ライン30は、処理水槽20の下部に原水を供給し、全体として中空糸膜モジュール40に沿う鉛直上向きの水流を形成することが好ましい。
The
中空糸膜モジュール40は、複数の中空糸膜41と、中空糸膜41の内腔と連通する集水ヘッダ42と、を有する。中空糸膜モジュール40は、中空糸膜41が原水の中に浸漬されるよう配置される浸漬型の膜モジュールである。中空糸膜モジュール40は、中空糸膜41を処理水槽20内の原水の流れに沿って鉛直方向に延在させるよう配設されることが好ましい。中空糸膜モジュール40の集水ヘッダ42には、排出ライン60が接続される。
The hollow
給気ライン50は、処理水槽20の中空糸膜モジュール40よりも下方に気泡を供給する。このため、給気ライン50は、末端に、処理水槽20の底部に配設され、気泡を吐出する複数の小孔を有する散気管51を有する構成とされ得る。給気ライン50は、気泡を形成する気体として、空気を供給するよう構成されてもよいが、ガスボンベ52を有し、気泡を形成する気体として例えば脱炭酸効果が得られる窒素ガス等を供給するよう構成され得る。
The
排出ライン60は、集水ヘッダ42を通して中空糸膜41の内腔を吸引し、中空糸膜41を透過した透過水を中空糸膜モジュール40から排出する。排出ライン60は、中空糸膜41の内腔を吸引する吸引ポンプ61と、中空糸膜モジュール40から流出する透過水の水量を検出する流量計62と、中空糸膜モジュール40の出口における透過水の吸引圧力(実質的に中空糸膜41の内外の差圧)を検出する圧力センサ63と、逆洗ライン80との切り換えのための入口切換弁64及び出口切換弁65と、を有する。吸引ポンプ61は、回転数制御可能に構成され、運転制御部100から指示される回転数で動作する。
The
中間タンク70は、排出ライン60によって中空糸膜モジュール40から排出された透過水を貯留する。中間タンク70は、一定量の透過水を貯留し、貯留する透過水を逆洗ライン80に中空糸膜41の洗浄用水として提供する。
The
逆洗ライン80は、中間タンク70に貯留される透過水を加圧し、集水ヘッダ42を通して中空糸膜41の内腔に供給する。本実施形態において、逆洗ライン80は、吸引ポンプ61を排出ライン60と共用する。このため、逆洗ライン80は、中間タンク70の出口と吸引ポンプ61の入口(入口切換弁64の下流側)とを接続する吸込部81と、吸引ポンプ61の出口と排出ライン60の中空糸膜モジュール40からの取り出し部分(入口切換弁64の上流側)とを接続する吐出部82と、吐出部82に洗浄液を供給する供給部83と、を有する。逆洗ライン80は、流路の切り換えのために、吸込部81に設けられる吸込切換弁84、吐出部82に設けられる吐出切換弁85、及び供給部83に設けられる供給切換弁86をさらに有する。
The
透過水タンク90は、中間タンク70をオーバーフローした透過水を貯留し、次工程に供給するためのバッファである。
The permeated
運転制御部100は、特に排出ライン60の吸引ポンプ61、入口切換弁64及び出口切換弁65と、逆洗ライン80の吸込切換弁84、吐出切換弁85及び供給切換弁86を制御することにより、中空糸膜41の閉塞を抑制して透過水を効率よく得られるよう、濾過装置1の運転を管理する。
The
運転制御部100は、排出ライン60により中空糸膜モジュール40から透過水を排出する濾過運転と、排出ライン60による中空糸膜41の内腔の吸引を停止する停止運転と、逆洗ライン80から中空糸膜41の内腔に加圧した水を供給する逆洗運転とを、予め定められるパターンで繰り返すよう、排出ライン60及び逆洗ライン80を制御する。より詳しくは、運転制御部100は、濾過時間の濾過運転と所定の停止時間の停止運転とを所定の繰り返し回数だけ繰り返し、再度濾過時間の濾過運転を行ってから所定の手順の逆洗運転を行う運転パターンを繰り返し行う。また、運転制御部100は、圧力センサ63が検出する吸引圧力が所定の値に達すると、供給部83から薬品を供給し、中空糸膜41の付着物を溶解して除去する薬品洗浄を自動的に実行又はオペレータに薬品洗浄の実行を促す報知を行う。
The
運転制御部100は、濾過運転の際には、中空糸膜41における透過水の流束F[L/m2・h]の目標値を設定し、流量計62の検出値が流束Fの目標値に対応する値となるよう、吸引ポンプ61の回転数をフィードバック制御する。
During the filtration operation, the
本発明者の研究の結果、流束Fが比較的小さい領域では、中空糸膜41の閉塞は、水温T[℃]が高いほど抑制されるが流束Fには影響されないことが確認された。具体的には、中空糸膜41の薬品洗浄が必要となるまでに得られる中空糸膜41の単位面積当たりの透過水の総量Q[m3]は、e-0.032・T及びFに比例する。このため、必要とされる透過水の総量Qを得るために必要とされる流束Fの下限値Fminは、自然対数の底e及び定数aを用いて、Fmin=a・Q・e-0.032・Tと表すことができる。
As a result of research by the present inventor, it was confirmed that in a region where the flux F is relatively small, the clogging of the
一方、流束Fが比較的小さい領域では、中空糸膜41の閉塞は、水温Tが高いほど抑制されるが、流束Fが大きいほど促進されることが確認された。具体的には、中空糸膜41の薬品洗浄が必要となるまでに得られる透過水の総量Qは、e0.036・Tに比例し、F2に反比例する。このため、必要とされる透過水の総量Qを得るために必要とされる流束Fの上限値Fmaxは、定数bを用いて、Fmax=b/√Q・e0.016・Tと表すことができる。
On the other hand, it was confirmed that in a region where the flux F is relatively small, the clogging of the
流束Fの上限値Fmaxが下限値Fmin以上でなければ、必要な透過水の総量Qを得られる運転条件が存在しないことを意味する。原水の温度Tが15℃である場合に下限値Fminと上限値Fmaxとが等しくなるよう総量Qを設定すると、Fmin=125・e-0.032・T、Fmax=56.8・e0.016・Tとなる。また、原水の温度Tが35℃である場合に下限値Fminと上限値Fmaxとが等しくなるよう総量Qを設定すると、Fmin=250・e-0.032・T、Fmax=44・e0.016・Tとなる。図2に、これらの下限値Fmin及び上限値Fmaxをグラフに示す。このグラフが示すように、原水の温度Tが高い程、必要とされる透過水の総量Qが得られる流束Fの範囲が大きくなる。 If the upper limit value Fmax of the flux F is not equal to or greater than the lower limit value Fmin, it means that there is no operating condition under which the required total amount Q of permeated water can be obtained. If the total amount Q is set so that the lower limit value Fmin and the upper limit value Fmax are equal when the raw water temperature T is 15° C., Fmin=125·e −0.032·T , Fmax=56.8·e 0. 016·T . Further, when the raw water temperature T is 35° C. and the total amount Q is set so that the lower limit value Fmin and the upper limit value Fmax are equal, Fmin=250·e −0.032·T , Fmax=44·e 0. 016·T . FIG. 2 graphically shows these lower limit value Fmin and upper limit value Fmax. As this graph shows, the higher the temperature T of the raw water, the greater the range of the flux F in which the required total amount Q of permeate can be obtained.
以上の理由により、運転制御部100は、濾過運転のときには、透過水の流束Fの目標値を125・e-0.032・T≦F≦56.8・e0.016・Tを満たすように設定することが好ましく、原水の温度を35℃以上に保持できるのであれば、透過水の流束Fを250・e-0.032・T≦F≦44・e0.016・Tを満たすように設定することがより好ましい。
For the above reasons, the
また、透過水の流束Fは、50L/m2・h以上とされることが好ましい。透過水の流束Fを小さくすることで、薬品洗浄が必要になるまでの時間を長くすることができるが、単位時間当たりの処理量を確保するためには中空糸膜41の膜面積を大きくする必要があるため、濾過装置1の設備コストが増大する。このため、透過水の流束Fは、50L/m2・h以上とすることで、設備コストを軽減できる。
Also, the permeate flux F is preferably 50 L/m 2 ·h or more. By reducing the flux F of permeated water, it is possible to lengthen the time until chemical cleaning becomes necessary. Since it is necessary to do so, the equipment cost of the
図3に、運転制御部100による濾過装置1の運転、つまり濾過装置1によって行われる濾過方法の手順を詳しく示す。図示する手順の濾過方法は、それ自体が本発明に係る濾過方法の一実施形態である。
FIG. 3 shows in detail the operation of the
濾過装置1による濾過方法の手順は、濾過運転開始工程(ステップS1)、吸引圧力確認工程(ステップS2)、薬品洗浄工程(ステップS3)、濾過時間確認工程(ステップS4)、濾過回数確認工程(ステップS5)、停止運転開始工程(ステップS6)、停止時間確認工程(ステップS7)、及び逆洗運転工程(ステップS8)を備える。
The procedure of the filtration method by the
ステップS1の過運転開始工程では、供給ライン30から処理水槽20の中空糸膜モジュール40よりも下方に原水を供給しつつ、排出ライン60により中空糸膜41の内腔を吸引することにより中空糸膜41を外側から内側に透過した透過水を中空糸膜モジュール40から取り出す。具体的には、過運転開始工程では、排出ライン60の入口切換弁64及び出口切換弁65を開放し、逆洗ライン80の吸込切換弁84、吐出切換弁85及び供給切換弁86を閉鎖した状態で、吸引ポンプ61を起動する。そして、吸引ポンプ61の回転数は、上述のように、流量計62の検出値が流束Fの目標値に対応する値となるようフィードバック制御される。
In the overoperation start step of step S1, raw water is supplied from the
ステップS2の吸引圧力確認工程では、圧力センサ63の検出値を確認し、所定の限界圧力に達していればステップS03に進み、限界圧力に達していなければステップS04に進む。圧力センサ63が検出する吸引圧力が限界圧力に達している場合、中空糸膜41が薬品洗浄を必要とする程度に閉塞していると判断される。
In the suction pressure confirming process of step S2, the detected value of the
ステップS3の薬品洗浄工程では、薬品洗浄を実行又はオペレータに薬品洗浄を要求する。薬品洗浄は、オペレータが確認して行うことが好ましい。このため、薬品洗浄工程を実行したときには、図3の制御は一旦終了され、濾過装置1の状態を確認したオペレータによって改めてこの制御が開始されるよう構成され得る。なお、薬品を用いた中空糸膜41の洗浄は公知であるため、詳細な手順の説明は省略する。
In the chemical cleaning process of step S3, chemical cleaning is executed or an operator is requested to perform chemical cleaning. Chemical cleaning is preferably performed after confirmation by an operator. Therefore, when the chemical cleaning step is executed, the control in FIG. 3 can be temporarily terminated, and the control can be restarted by the operator who has confirmed the state of the
ステップS4の濾過時間確認工程では、濾過運転を開始してからの時間を確認し、所定の濾過時間が経過したか否かを確認する。濾過時間が経過していなければステップS2に戻り、濾過時間が経過していればステップS5に進む。この濾過時間は、原水中の懸濁物質の大きさや物性に応じて設定されるが、例えば5分以上60分以下に設定され得る。 In the filtration time confirmation step of step S4, the time after the start of the filtration operation is confirmed to confirm whether or not a predetermined filtration time has elapsed. If the filtering time has not elapsed, the process returns to step S2, and if the filtering time has elapsed, the process proceeds to step S5. This filtration time is set according to the size and physical properties of the suspended solids in the raw water, and can be set, for example, from 5 minutes to 60 minutes.
ステップS5に濾過回数確認工程では、濾過運転を行った回数を確認する。なお、濾過運転のカウントは、ステップS3の薬品洗浄工程又はステップS8の逆洗運転工程を行った場合にはリセットされる。濾過運転の回数が所定の繰り返し回数に達していればステップS8に進み、濾過運転の回数が所定の繰り返し回数に達していなければステップS6に進む。 In step S5, in the filtration number confirmation process, the number of times the filtration operation was performed is confirmed. Note that the counting of the filtering operation is reset when the chemical cleaning process of step S3 or the backwashing operation process of step S8 is performed. If the number of times of filtration operation has reached the predetermined number of repetitions, the process proceeds to step S8, and if the number of times of filtration operation has not reached the predetermined number of times of repetition, the process proceeds to step S6.
ステップS6停止運転開始工程では、吸引ポンプを停止して中空糸膜41の内腔の吸引を停止する。これにより、中空糸膜41の内外の圧力差が除去されるため、重力、原水の流れ、中空糸膜41の振動、給気ライン50から供給される気泡の擦過等の影響により、中空糸膜41の外周面に付着している濁質粒子が中空糸膜41から脱離する。これにより、中空糸膜41の濾過能力がある程度回復する。
In the step S6 stop operation start process, the suction pump is stopped to stop suctioning the lumen of the
ステップS7の停止時間確認工程では、停止運転を開始してからの時間を確認し、所定の停止時間が経過したか否かを確認する。停止時間が経過していなければ再度このステップS7を実行し、濾過時間が経過していればステップS1に戻る。この停止時間は、懸濁物質の脱離し易さ等を考慮して適宜設定されるが、例えば30秒以上3分以下に設定され得る。 In the stop time confirmation process of step S7, the time after starting the stop operation is confirmed, and it is confirmed whether or not a predetermined stop time has elapsed. If the stopping time has not elapsed, this step S7 is executed again, and if the filtering time has elapsed, the process returns to step S1. This stop time is appropriately set in consideration of the ease of detachment of suspended solids, etc., and can be set to, for example, 30 seconds or more and 3 minutes or less.
ステップS8の逆洗運転工程では、逆洗ライン80から加圧した透過水を中空糸膜41の内腔に供給することにより、中空糸膜41を内側から外側に追加させ、中空糸膜41の外周面に付着した懸濁物質を除去する逆洗運転を行う。具体的には、排出ライン60の入口切換弁64及び出口切換弁65を閉鎖し、逆洗ライン80の吸込切換弁84及び吐出切換弁85を開放したてから吸引ポンプ61を起動する。
In the backwash operation step of step S8, pressurized permeated water is supplied from the
この逆洗工程では、給気ライン50から中空糸膜モジュール40の下方に気泡を供給し、中空糸膜41からの濁質の除去を促進することが好ましい。逆洗運転の時間としては、懸濁物質の脱離し易さ等を考慮して適宜設定されるが、例えば30秒以上3分以下に設定され得る。逆洗運転が終了したときは、ステップS1に戻る。
In this backwashing step, it is preferable to supply air bubbles to the lower part of the hollow
濾過装置1は、このような手順で原水から懸濁物質を除去した透過水を得るため、中空糸膜41が閉塞しにくい。このため、濾過装置1は、ランニングコスト及びメンテナンスコストが低い。
Since the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications are possible.
本発明に係る濾過装置において、排出ラインと逆洗ラインとは独立して設けられ、それぞれ専用のポンプを有してもよい。また、本発明に係る濾過装置において、逆洗ラインは、外部から供給される水をろ過モジュールに供給してもよい。この場合、中間タンクは省略されてもよい。 In the filtration apparatus according to the present invention, the discharge line and the backwash line may be provided independently, each having its own pump. Moreover, in the filtration device according to the present invention, the backwash line may supply water supplied from the outside to the filtration module. In this case the intermediate tank may be omitted.
本発明に係る濾過装置は、吸引ポンプの回転数調整に換えて流量調整弁等の他の手段により中空糸膜における透過水の流束を調整してもよい。また、本発明に係る濾過装置は、中間タンクの底部から透過水タンクに透過水を供給して中間タンクを空にできるよう構成されてもよい。 In the filtration apparatus according to the present invention, the flux of permeated water in the hollow fiber membrane may be adjusted by other means such as a flow control valve instead of adjusting the rotational speed of the suction pump. The filtration device according to the present invention may also be configured such that permeate is supplied to the permeate tank from the bottom of the intermediate tank so that the intermediate tank can be emptied.
以下に、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。 The present invention will be described in more detail below based on examples. In addition, the present invention is not limited only to these examples.
上述の実施形態と同様の構成を有する試験設備により、条件を変えて原水を濾過して透過水を得る実験を行った。中空糸膜モジュールとしては、平均孔径100nmのPTFE製中空糸膜を有し、有効ろ過面積が0.1m2である浸漬型モジュールを用いた。原水としては、アクリル重合体繊維製造時の洗浄工程から排出される排液を使用した。この原水は、10%のDMSO(ジメチルスルホキシド)を含有し、濁度が40であった。 Experiments were conducted to obtain permeated water by filtering raw water under different conditions using a test facility having the same configuration as that of the above-described embodiment. As the hollow fiber membrane module, an immersion type module having a PTFE hollow fiber membrane with an average pore size of 100 nm and an effective filtration area of 0.1 m 2 was used. As the raw water, the waste liquid discharged from the washing process during the production of the acrylic polymer fibers was used. This raw water contained 10% DMSO (dimethylsulfoxide) and had a turbidity of 40.
処理水槽への原水の供給量は、1,000mL/minとした。濾過時間は9分、停止時間は1分とし、3回目の濾過運転の後に1分間の逆洗運転を行った。つまり、濾過運転の間に、3回のうち2回は停止運転を行い、残りの1回は逆洗運転を行った。逆洗運転における中空糸膜の流束は、120L/m2・hとした。 The amount of raw water supplied to the treated water tank was 1,000 mL/min. The filtration time was 9 minutes, the stop time was 1 minute, and the backwash operation was performed for 1 minute after the third filtration operation. That is, during the filtration operation, the stop operation was performed twice out of three times, and the backwash operation was performed the remaining one time. The flux of the hollow fiber membrane in the backwash operation was set to 120 L/m 2 ·h.
原水の温度及び濾過運転における流束を変えて上述の運転を行い、吸引圧力が限界圧力達するまでの稼働時間を確認した。限界圧力は、40kPaとした。この結果を次の表1にまとめて示す。 The above operation was performed while changing the temperature of the raw water and the flux in the filtration operation, and the operation time until the suction pressure reached the limit pressure was confirmed. The limit pressure was set to 40 kPa. The results are summarized in Table 1 below.
表1のデータから、それぞれの条件で限界圧力達するまでの稼働時間において得られた透過水の総量である総濾過量を算出した結果を次の表2に示す。 Based on the data in Table 1, Table 2 below shows the results of calculating the total amount of permeated water obtained during the operating time until the limit pressure is reached under each condition.
このように、125・e-0.032・T≦F≦56.8・e0.016・Tを満たす範囲内では、中空糸膜の閉塞を抑制しつつ、30m3以上の十分な濾過量を確保できることが確認できた。なお、得られた透過水の濁度は、安定して1.0以下であった。 Thus, within the range satisfying 125 · e −0.032 · T ≤ F ≤ 56.8 · e 0.016 · T , while suppressing clogging of the hollow fiber membrane, a sufficient filtration amount of 30 m 3 or more It was confirmed that the The turbidity of the obtained permeated water was stably 1.0 or less.
1 濾過装置
10 原水槽
11 ヒータ
12 温度センサ
20 処理水槽
30 供給ライン
31 原水ポンプ
40 中空糸膜モジュール
41 中空糸膜
42 集水ヘッダ
50 給気ライン
51 散気管
52 ガスボンベ
60 排出ライン
61 吸引ポンプ
62 流量計
63 圧力センサ
64 入口切換弁
65 出口切換弁
70 中間タンク
80 逆洗ライン
81 吸込部
82 吐出部
83 供給部
84 吸込切換弁
85 吐出切換弁
86 供給切換弁
90 透過水タンク
100 運転制御部
1
Claims (5)
前記処理水槽に前記原水を供給しつつ、前記中空糸膜の内腔を吸引することにより前記中空糸膜を外側から内側に透過した透過水を取り出す工程と、
前記中空糸膜の内腔の吸引を停止することにより前記中空糸膜の内外の圧力差を除去する工程と、
前記中空糸膜の内腔に加圧した水を供給することにより前記中空糸膜を逆洗する工程と、
を予め定められるパターンで繰り返し、
前記透過水を取り出す工程において、前記原水の温度をT[℃]、前記中空糸膜における前記透過水の流束をF[L/m2・h]、自然対数の底をeとして、前記透過水の流束を125・e-0.032・T≦F≦56.8・e0.016・Tを満たすように設定する、濾過方法。 A filtration method for removing suspended solids from raw water using an immersion-type hollow fiber membrane module having a plurality of hollow fiber membranes and placed in a treatment water tank,
A step of removing permeated water that has permeated the hollow fiber membrane from the outside to the inside by sucking the lumen of the hollow fiber membrane while supplying the raw water to the treated water tank;
a step of removing the pressure difference between the inside and outside of the hollow fiber membrane by stopping the suction of the lumen of the hollow fiber membrane;
backwashing the hollow fiber membranes by supplying pressurized water to the lumen of the hollow fiber membranes;
is repeated in a predetermined pattern,
In the step of removing the permeated water, the permeated water is A filtration method in which the water flux is set to satisfy 125·e −0.032·T ≦F≦56.8·e 0.016·T .
前記原水が供給される処理水槽と、
前記処理水槽の内部に配設され、複数の中空糸膜を有する中空糸膜モジュールと、
前記中空糸膜の内腔を吸引する吸引ポンプを有し、前記中空糸膜を外側から内側に透過した透過水を前記中空糸膜モジュールから排出する排出ラインと、
加圧した水を前記中空糸膜の内腔に供給する逆洗ラインと、
前記排出ラインにより、前記原水の温度をT[℃]、前記中空糸膜における前記透過水の流束をF[L/m2・h]、自然対数の底をeとして、125・e-0.032・T≦F≦56.8・e0.016・Tを満たすよう前記透過水を排出する濾過運転、
前記排出ラインによる前記中空糸膜の内腔の吸引を停止することにより前記中空糸膜の内外の圧力差を除去する停止運転、及び
前記排出ラインによる前記中空糸膜の内腔の吸引を停止するとともに前記逆洗ラインから加圧した水を前記中空糸膜の内腔に供給する逆洗運転、
を予め定められるパターンで繰り返すよう、前記排出ライン及び前記逆洗ラインを制御する運転制御部と、
を備える、濾過装置。 A filtering device for removing suspended solids from raw water,
a treated water tank to which the raw water is supplied;
a hollow fiber membrane module disposed inside the treated water tank and having a plurality of hollow fiber membranes;
a discharge line that has a suction pump that sucks the lumen of the hollow fiber membrane and discharges permeated water that has permeated the hollow fiber membrane from the outside to the inside from the hollow fiber membrane module;
a backwash line for supplying pressurized water to the lumen of the hollow fiber membrane;
With the discharge line, the temperature of the raw water is T [° C.], the flux of the permeated water in the hollow fiber membrane is F [L / m 2 h], and the base of natural logarithm is e, 125 · e −0 .032 T ≤ F ≤ 56.8 e Filtration operation for discharging the permeated water so as to satisfy 0.016 T ;
stop operation for removing the pressure difference between the inside and outside of the hollow fiber membranes by stopping the suction of the lumen of the hollow fiber membranes by the discharge line; and stopping the suction of the lumens of the hollow fiber membranes by the discharge line. Backwashing operation for supplying pressurized water from the backwash line to the lumen of the hollow fiber membrane,
in a predetermined pattern, an operation control unit that controls the discharge line and the backwash line;
A filtration device.
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