JP4818508B2

JP4818508B2 - 水処理装置

Info

Publication number: JP4818508B2
Application number: JP2000367133A
Authority: JP
Inventors: 賢治本城; 聡史宮下; 勝行矢ノ根; 修身加藤
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: JP2002166276A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川水や湖沼水の濾過、下排水処理や産業排水処理における固液分離など、特に汚濁性の高い液体の処理を行う水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中空糸膜モジュールを利用した水処理は、無菌水、飲料水、高度純水の製造、空気の浄化等に数多く使用されてきたが、これらの用途に加えて、近年では下水処理場における二次処理、三次処理や、浄化槽における固液分離、産業廃水中の懸濁物質の固液分離など、高汚濁性水の処理用途に用いられるようになっている。
図９は従来の中空糸膜モジュールを用いた水処理装置の一例を示す概略構成図である。この水処理装置４は、被処理液供給ライン３１から被処理液が供給される被処理液槽３２と、この被処理液槽３２内に設けられた中空糸膜モジュール１０と、この中空糸膜モジュール１０の下方に配置され、圧空ポンプ３７が接続された膜洗浄エアバブリング用の散気装置２０とを具備して構成されている。
【０００３】
また、中空糸膜モジュール１０の濾過液吸引口３５は、圧力計３３が設けられた濾過液用配管３４に接続されている。さらに、濾過液用配管３４には吸引ポンプ３６が接続されている。
中空糸膜モジュール１０は散気装置２０の上方に設置されており、散気装置から発生した気泡が接触するような配置になっている。
処理は、吸水ポンプ３６を用いて中空糸膜モジュール１０内を負圧にして濾過処理することにより行われ、被処理液は中空糸膜１１によって濾過され、濾過液は濾過吸水口３５及び濾過液用配管３４を通って、系外に排出されている。
【０００４】
ところで、被処理液中には毛髪、トイレットペーパー由来のパルプ、衣料品洗濯時に発生する糸くず等の繊維状夾雑物を含んでいる。中空糸膜モジュール１０を用いた濾過処理においては、長時間の濾過運転を行うと、被処理液中の繊維状夾雑物が、中空糸膜の膜面に絡みつく現象がしばしば生じる。これが濾過差圧の上昇に繋がり、濾過性能の低下を引き起こし、水処理の能力が低下するという問題があった。
図１０に、膜面への繊維状夾雑物の絡みつきを減らす目的で大型スクリーンを設置した水処理装置の一例を示す。この水処理装置５では、被処理液が中空糸膜モジュール１０が浸漬される被処理液槽３２に送られる以前の被処理液供給配管３１にスクリーン４１を設置し夾雑物を濾過して除去を行う。これにより、被処理液槽中の夾雑物は少なくなっており、中空糸膜面への絡みつきが防止できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大型スクリーンにより前処理を行う方法においては、中空糸膜への繊維状夾雑物の絡みつきを減少させ、安定な濾過処理が行えるが、大型スクリーンを設置する専用のスペース確保が必要なばかりでなく、大規模な工事を必要とするため、設備費が増加するという問題があった。
また、散気装置を設けて中空糸膜をバブリングエアで洗浄するという方法もあるが、被処理液中の繊維状夾雑物を浮遊させ、かえって中空糸膜に絡みついてしまう可能性もあり、根本的な解決方法とは言えない。
また、特開平２−５９０９８号公報や特開平４−２７１８１６号公報などに示されるように、モジュールの配置や運転方法等により、絡みつきを低減する等の提案がされているが、いずれも平膜モジュールを用いたものであり、中空糸膜モジュールを用いた装置での提案はほとんどなかった。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、既存の中空糸膜モジュールを用いた水処理装置をそのまま利用し、繊維状夾雑物を捕捉して中空糸膜への絡みつきを防止して、安定した処理を行うことのできる水処理装置を提供することを目的とする。
また、専用のスペースを確保して大型のスクリーンを設置することなく、設備費を増加させないで、安定した処理を行うことのできる水処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に係る水処理装置は、被処理液を処理する中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュールの下方に設けられた散気装置とを具備し、前記中空糸膜モジュールと前記散気装置との間に、被処理液中の繊維状夾雑物を捕捉する捕捉手段が設けられ、該捕捉手段は、孔を有するボール状のものであることを特徴とする。
本願請求項２に係る水処理装置は、被処理液を処理する中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュールの下方に設けられた散気装置とを具備し、前記中空糸膜モジュールと前記散気装置との間に、被処理液中の繊維状夾雑物を捕捉する捕捉手段が設けられ、該捕捉手段は、孔を有する２枚以上のプレートが前記散気装置に対してハの字状に傾斜して固定されたものであることを特徴とする。
また、前記捕捉手段は、前記中空糸膜モジュールと一体に設けることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の水処理装置で行われる処理は、被処理液を固液分離する濾過処理などのことである。
図１は、本発明の水処理装置の一例を示す図である。この水処理装置１は、被処理液供給ライン３１から被処理液が供給される被処理液槽３２と、この被処理液槽３２内に設けられた中空糸膜モジュール１０と、この中空糸膜モジュール１０の下方に配置され、圧空ポンプ３７が接続された膜洗浄エアバブリング用の散気装置２０と、支持台２２によって支持された夾雑物捕捉部２１ａとを具備して構成されている。
また、本発明の水処理装置１では、散気装置２０の上方に中空糸膜モジュール１０が設けられ、散気装置２０と中空糸膜モジュール１０の間に夾雑物捕捉部２１ａが設置される。
また、中空糸膜モジュール１０の濾過液吸引口３５は、圧力計３３を設けた濾過液用配管３４に接続され、この濾過液用配管３４は吸引ポンプ３６に接続されている。
【０００９】
図２は、本発明の水処理装置１に用いられる中空糸膜モジュールの一例を示す概略図である。この中空糸膜モジュールは、中空糸膜１１からなる中空糸膜束１２と濾液の通路となる集水管１３とで概略構成される。中空糸膜束は中空糸膜１１同士が同方向に平行して並列に配置され、その両端は２本の集水管１３に固定用樹脂１６によって固定されており、中空糸膜１１の端部は集水管１３の内部に通じている。
【００１０】
中空糸膜１１は被処理液の濾過を行うものである。本発明に用いられる中空糸膜１１の材質としてはポリオレフィン、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリアクリロニトリル、セラミックス等の各種材料及びその複合物からなるものが用いることができる。中空糸膜１１は濾過膜として使用可能なものであれば、孔径、空孔率、膜厚、外径等に特に制限はない。分画性能は、その濾過の目的によって任意のものが選択でき、通常０．０１〜１μｍのものが適用される。また、中空糸膜１１を拘束糸条により一体化しても構わない。
【００１１】
集水管１３は、その内部を濾液が流れる管状のもので、その端部に濾液を取り出すための吸水口１４が形成されている。集水管１３の材質は被処理液に対する耐久性を有し、濾過処理時の圧力に耐えうるものであれば良く、例えば、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。
図示例では、集水管１３は断面が円形の集水管であるが、特に限定されるものではなく他の形状であっても構わない。
【００１２】
固定用樹脂１６は、中空糸膜１１を集水管１３に固定すると共に、被処理液と中空糸膜１１を透過した濾過液とを液もれなく仕切る部材として機能するものである。
固定用樹脂１６の材質としては、水中での使用に際して耐久性に問題がなければ制限がなく、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂、各種の熱可塑性樹脂が例示される。
【００１３】
夾雑物捕捉部２１ａには、図３に示されるような孔２６ａが無数に空いたプレートが用いられる。この孔２６ａに被処理液が通過するが、繊維状夾雑物は孔２６ａを通過できないので、捕捉することができる。
孔２６ａの大きさは、繊維状夾雑物が捕捉できる大きさであれば特に制限はないが、好ましくは孔の直径が０．５〜１０ｍｍの範囲であり、特に好ましくは孔の直径が０．５〜２ｍｍの範囲である。
プレート状夾雑物捕捉部２１ａの材質については特に制限はない。また、プレート状夾雑物捕捉部２１ａの孔２６ａの数は、繊維状夾雑物が捕捉できれば特に制限はない。孔２６ａの配置についても特に制限はない。
夾雑物捕捉部２１ａは、散気装置２０と中空糸膜モジュール１０との間に位置していなければならない。それ以外の位置に設置しても中空糸膜への繊維状夾雑物の絡みつきの防止の効果は得られない。
【００１４】
夾雑物捕捉部２１ａは散気装置２０と中空糸膜モジュール１０との間に位置していれば、被処理液槽内に特に制限なく設置することができる。図４には夾雑物捕捉部２１ａを用いた水処理装置の他の例を示す。この水処理装置２の夾雑物捕捉部２１ａは支持台２２の上にハの字型に固定されている。夾雑物捕捉部がハの字型に固定されていると、槽底と平行のプレート状夾雑物捕捉部よりも水に接触する面積が広くなるため夾雑物の捕捉効率が高い。
【００１５】
また、夾雑物捕捉部の他の例として、例えば複数の糸条を平行となるよう並列に並べて固定したもの、孔の空いたフィルム、ボール等が挙げられる。夾雑物捕捉部の他の具体例として、以下のものが例示される。なお、夾雑物捕捉部はこれらの例に制限されるものではない。
図５に、被処理液中の繊維状夾雑物を捕捉する夾雑物捕捉部の他の一例を示す。この夾雑物捕捉部２１ｂは複数の糸条２３、糸条を固定する固定枠２４、これを支持台に接続して固定する支持台接続部２５から構成される。複数の糸条２３は格子状に組まれ、固定枠２４に固定されている。
【００１６】
夾雑物捕捉部２１ｂの糸条２３は、水中での使用に際しての耐久性に問題がないものであれば、特に限定されるものではなく、各種の天然繊維、合成繊維からなる撚糸、金属からなるワイヤーが使用できる。
夾雑物捕捉部２１ｂの構造は、洗浄あるいは交換が容易であり、膜面を洗浄するバブリングエアの流路を塞ぐことなく、繊維状夾雑物が捕捉できれば特に制限はない。
夾雑物捕捉部２１ｂの水処理装置１内での固定方法は、絡みついた夾雑物を除去、洗浄あるいは交換する際に、水処理装置１内への着脱が容易にできれば特に制限はない。
【００１７】
図６はボール状夾雑物捕捉部の一例を示した図である。このボール状夾雑物捕捉部２１ｃは、ボール状の構造体に多数の孔２６ｃを設けたものである。多数の孔を設けることにより、繊維状夾雑物を捕捉しやすくなる。
孔２６ｃの大きさは、繊維状夾雑物が捕捉できる大きさであれば特に制限はないが、好ましくは孔の直径が０．５〜１０ｍｍの範囲であり、特に好ましくは孔の直径が０．５〜２ｍｍの範囲である。
ボール状夾雑物捕捉部２１ｃの材質については特に制限はない。また、ボール状夾雑物捕捉部２１ｃの孔２６ｃの数は、繊維状夾雑物が捕捉できれば特に制限はない。孔２６ｃの配置についても特に制限はない。
【００１８】
また、ボール状夾雑物捕捉部２１ｃは、軸などに串刺し状に固定して複数個を用いることができる。なお、軸に固定する際には、軸を中心に回転するようにすることが好ましい。
図７はボール状夾雑物捕捉部２１ｃを用いた水処理装置の一例を示す。この水処理装置３はボール状夾雑物捕捉部２１ｃが槽底と平行に一列にセットされている。ボール状夾雑物捕捉部２１ｃは、水流によって回転して、より多くの夾雑物を捕捉できるような方法により、支持台２２と固定することが好ましい。
夾雑物捕捉部２１ｃの固定については、上述のように支持台を設けて固定するほか、複数の中空糸膜モジュール１０を枠体に固定して一体のユニットとし、その枠体の中空糸膜モジュール１０の下方に固定することもできる。
【００１９】
また、夾雑物捕捉部は中空糸膜モジュールと一体に設けることができる。図８に夾雑物捕捉部が中空糸膜モジュールと一体に設けられた一例を示す。中空糸膜モジュール１７の夾雑物捕捉部１５は複数の糸条を中空糸膜１１に対して平行となるように等間隔に揃えたものであり、夾雑物捕捉部両端に取り付けられた固定用のワイヤーで集水管１３に固定されている。
中空糸膜モジュール１７と一体に設けられた夾雑物捕捉部１５は中空糸膜束１２よりも下側に設けられていることが必要である。そのようにすることにより、繊維状夾雑物を夾雑物捕捉部１５で捕捉してから、夾雑物が減少した被処理液を中空糸膜により処理することができる。
また、中空糸膜モジュール１７と一体に設けられた夾雑物捕捉部１５は散気装置２０と中空糸膜束１２との間の位置に設けなければならない。そのようにすることにより、中空糸膜１１への繊維状夾雑物の絡みつきを防止することができる。
【００２０】
中空糸膜モジュール１７と一体に設けられた夾雑物捕捉部１５の形状については、図８のものに限定されない。被処理液槽３２内に中空糸膜モジュール１７を平行に複数設置した場合に、中空糸膜モジュール間に入り込んで膜面を洗浄するバブリングエアの流路を塞がない程度の大きさであり、繊維状夾雑物が捕捉できればよい。また、集水管１３への固定ができる構造で、中空糸膜１１を傷つけたり等の影響がなく、絡みついた夾雑物を簡単に除去できる形状であればよい。特に、繊維状夾雑物をからませて捕捉し、その除去を容易に行うことを考えるならば紐状、帯状、棒状であることが好ましい。また、これらを格子状等の形状にしてもよい。
【００２１】
中空糸膜モジュール１７と一体に設けられた夾雑物捕捉部１５の集水管１３への固定方法は、洗浄あるいは交換を考慮すると中空糸膜モジュール１７と一体に設けられた夾雑物捕捉部１５そのものの着脱が容易であることがより好ましい。例えば、夾雑物捕捉部両端に固定用ワイヤーを取り付けて集水管１３に縛り付ける方法や、夾雑物捕捉部両端と集水管１３に固定用治具を設けて固定する方法などが挙げられる。
また、構造によっては中空糸膜１１と共に中空糸膜モジュール１７に設けられる夾雑物捕捉部１５も固定用樹脂１６により固定しても良い。
【００２２】
中空糸膜モジュール１７に一体に設けられた夾雑物捕捉部１５となる糸条としては、水中での使用に際しての耐久性に問題がないものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、合成繊維、天然繊維等からなる撚糸、金属からなるワイヤー、プレートなどが使用できる。
【００２３】
散気装置２０は、多数の細孔が形成された中空体であり、被処理液槽の底部に設置される。散気装置２０に接続された圧空ポンプ３７から空気を送り込むことによって、中空糸膜モジュールに空気を気泡の状態として送り込むことができる。
そして、散気装置２０から発生する気泡により、中空糸膜モジュール１０の中空糸膜１１の膜面が洗浄されると同時に、被処理液槽底部から被処理液表面への水流を発生させることができる。気泡による中空糸膜１１の洗浄を効果的に行うためには、散気装置２０は中空糸膜モジュール１０の下方に位置していなければならない。
【００２４】
本発明の水処理装置１においては、散気装置２０を用いた通常のバブリング洗浄を併用しての濾過運転を行なっても、夾雑物捕捉部２１が中空糸膜モジュール１０と散気装置２０の間に位置するように設置されているので、繊維状夾雑物が水流と共に上昇しても、夾雑物は中空糸膜１１と接触する前に、夾雑物捕捉部２１で捕捉され、中空糸膜１１に繊維状夾雑物が絡みつくことを防止することができる。したがって、本発明の水処理装置１は夾雑物捕捉部２１を設けても、特別な運転方法で行う必要がない。
また、本発明の水処理装置１は、水処理装置自体を新設しなくとも、従来の中空糸膜モジュールを用いた水処理装置４の散気装置２０と中空糸膜モジュール１０の間に夾雑物捕捉部２１を設置することができる。
また、中空糸膜モジュール１０または中空糸膜モジュールを枠体に複数個固定したユニットを水深方向に複数個積み上げて配置することも可能である。水深方向に複数個積み上げて配置すると、夾雑物捕捉部２１をユニット枠体下部に固定した場合や、中空糸膜モジュール１０と一体で固定した場合、水深方向のそれぞれのユニットまたは中空糸膜モジュール１０の間に夾雑物捕捉物が存在することとなり、より確実に夾雑物を捕捉でき、安定に処理することができる。
【００２５】
次に、本発明の水処理装置における水処理方法について図１を用いて説明する。まず、繊維状夾雑物を含んだ被処理液が被処理液供給配管３１を通って被処理液槽３２に送られる。被処理液槽３２内では散気装置２０から発生する気泡による対流が生じており、被処理液は上方への流動が生じるようになる。この流動の際に、被処理液が夾雑物捕捉部２１ａに接触し、被処理液に含まれる繊維状夾雑物は夾雑物捕捉部２１ａにより捕捉される。そして、繊維状夾雑物の含有量が減った被処理液はさらに上昇して中空糸膜モジュール１０の方に移動する。
被処理液の濾過は、中空糸膜１１が濾膜となり、吸引ポンプ３６を用いて、濾過液用配管３４、濾過吸引口３５を通して中空糸膜モジュール内部を負圧にすることにより行われる。
中空糸膜１１によって濾過された濾過液は集水管１３の内部を通り、更に吸水口１４から系外へ排出されるようになっている。圧力計３３は中空糸膜の閉塞度合いを監視するために設置される。運転時の圧力は特に限定されない。
【００２６】
濾過処理においては、上記のような、中空糸膜１１を透過した濾液を回収する側を吸引する吸引濾過法で行うことが好ましい。特に、周期的に一時吸引を停止する、いわゆる間欠吸引運転方法を採用することにより、膜面堆積物が膜面内部へ入り込むのを効率的に防止することができ、中空糸膜モジュールの機能回復処理頻度を低下させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の水処理装置は、被処理液を処理する中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュールの下方に設けられた散気装置とを具備し、前記中空糸膜モジュールと前記散気装置との間に、被処理液中の繊維状夾雑物を捕捉する捕捉手段が設けられているものである。このため、既存の中空糸膜モジュールを用いた水処理装置をそのまま利用し、繊維状夾雑物を捕捉して中空糸膜への絡みつきを防止して、安定した濾過処理を行うことができる。
また、専用のスペースを確保して大型のスクリーンを設置することなく、設備費を増加させないで、中空糸膜モジュールへの繊維状夾雑物の絡みつきを防止することができ、夾雑物捕捉手段のメンテナンスを定期的に行えば、長期にわたって安定した水処理が可能となる。
【００２８】
前記捕捉手段は、前記中空糸膜モジュールと一体に設けることができる。このため、既存の中空糸膜モジュールを交換するだけで、繊維状夾雑物の中空糸膜への絡みつきを防止することができ、中空糸膜モジュールの洗浄または交換の回数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水処理装置の一例を示す模式構成図である。
【図２】水処理装置の用いられる中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の水処理装置に用いられる夾雑部捕捉部の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の水処理装置に用いられる夾雑物捕捉部を他の方法で設置した一例を示す模式構成図である。
【図５】本発明の水処理装置に用いられる夾雑物捕捉手段の他の一例を示す図である。
【図６】本発明の水処理装置に用いられる夾雑物捕捉手段の他の一例であるボール状夾雑物捕捉部を示す図である。
【図７】本発明の水処理装置に用いられる夾雑物捕捉手段としてボール状夾雑物捕捉部が用いられた一例を示す模式構成図である。
【図８】本発明の水処理装置に具備される中空糸膜モジュールと一体に夾雑物捕捉物を備えた一例を示す斜視図である。
【図９】従来の中空糸膜モジュールを用いた水処理装置の一例を示す模式構成図である。
【図１０】従来のスクリーンを設置した場合の水処理装置の一例を示す模式構成図である。
【符号の説明】
１水処理装置
１０中空糸膜モジュール
１２中空糸膜束
１７夾雑物捕捉部が一体に設けられている中空糸膜モジュール
２０散気装置
２１ａ夾雑物捕捉部

Claims

被処理液を処理する中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュールの下方に設けられた散気装置とを具備し、
前記中空糸膜モジュールと前記散気装置との間に、被処理液中の繊維状夾雑物を捕捉する捕捉手段が設けられ、該捕捉手段は、孔を有するボール状のものであることを特徴とする水処理装置。
被処理液を処理する中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュールの下方に設けられた散気装置とを具備し、
前記中空糸膜モジュールと前記散気装置との間に、被処理液中の繊維状夾雑物を捕捉する捕捉手段が設けられ、該捕捉手段は、孔を有する２枚以上のプレートが前記散気装置に対してハの字状に傾斜して固定されたものであることを特徴とする水処理装置。
前記捕捉手段が、前記中空糸膜モジュールと一体に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置。