JP4962683B2 - スパイラル型膜モジュール装置の目詰まり防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、スパイラル型膜モジュール装置の目詰まりを防止する方法に関し、特に濁質の凝集状態を監視してスパイラル型膜モジュール装置の目詰まりを防止する方法に関する。

膜ろ過装置に用いられる膜モジュールとして、集水管の外周に分離膜を巻回したスパイラル型膜モジュールがある。このスパイラル型膜モジュールとしては、例えば特開平１１−１３７９７５号に開示されているようなものがある。このスパイラル型膜モジュールは、図２に示すようにシャフト１１の周りに袋状膜１２をメッシュスペーサ１３を介して巻き付けて円筒状の巻回体とし、この巻回体の後端面の外周側に透過水流出領域を内周側に濃縮水流出領域とをそれぞれ形成したものである（特許文献１参照）。

図３は、このようなスパイラル型膜モジュールを用いた膜ろ過装置の通水系統図であり、反応槽たる原水槽２１内の水がポンプ２２及び給液管路２３、開閉弁２４を介して膜分離装置本体２５に供給される。この膜分離装置本体２５は、耐圧容器内にスパイラル型膜モジュールを挿入したものであり、透過水は透過水取出管路２６から取り出され、濃縮水は濃縮水取出管路２７から取り出される。
特開平１１−１３７９７５号公報

しかしながら、図３に示す膜ろ過装置においては、原水槽２１を反応槽として凝集剤を注入し、原水中に含まれる懸濁物質をフロック化して、ろ過に適した状態としているが、原水槽２１における凝集が悪化すると、膜モジュールに目詰まりが生じる。そして、前述したようなスパイラル型膜モジュールを用いた場合、目詰まりが生じやすいばかりか目詰まりが進行すると、膜間差圧の増大により膜の破損に至ることがある。このため、特開平１１−１３７９７５号公報では、図４に示すように該給液管路２３から枝管２８を分岐させ、該枝管２８に調整弁２９を設け、該給液管路２３のうち該枝管２８の分岐点よりも下流側に開閉弁２４を設け、該開閉弁２４よりも下流側の給液管路２３の少なくとも一部をフレキシブルチューブ３０とする膜ろ過装置が提案されている。

この膜ろ過装置によりスパイラル型膜モジュールの目詰まりがかなり防止されるようになったが、上記装置は原水側の凝集状態を監視するものではないため、原水側の凝集状態が大きく悪化した場合には対応しきれず、目詰まりを完全には防止できないという問題がある。そこで従来は原水を孔径８〜１０μｍ程度の５Ａろ紙でろ過した後、このろ液１００ｍＬを孔径０．４５μｍのフィルターでろ過した時の最初の５００ｍＬのろ過時間をＴ１、残りの５００ｍＬのろ過時間をＴ２とした時のＭＦＦ値=Ｔ２／Ｔ１に基づき、この値が所定の値よりも大きくなったら、原水の凝集状態が悪化したと判断して、原水槽２１から膜分離装置本体２５への給水を停止するなどしていた。

しかしながら、このようなＭＦＦ値の測定（ＭＦＦ測定）により凝集状態を監視していたのでは、凝集状態を連続的に監視することができないため、急激に凝集状態が悪化した場合には、これが看過されてしまい、目詰まりによるスパイラル型膜モジュールの破断を完全には防止できないという問題点があった。

本発明は、このようなスパイラル型膜モジュール装置の目詰まりを防止する方法を提供することを目的とする。

第１に本発明は、原水を貯留した反応槽内に凝集剤を注入して前記反応槽内にて前記原水中に含まれる懸濁物質をフロック化させる凝集手段と、この凝集手段の下流側に設けられたスパイラル型膜モジュール装置と、これら凝集手段及びスパイラル型膜モジュール装置とを連結する給液管路とからなる膜ろ過装置において、前記反応槽の内部または前記給液管路に凝集センサを設け、前記原水中のフロック間の空隙における濁度を連続的測定し、ここで得られた凝集状態に基づき膜ろ過装置を制御するスパイラル型膜モジュールの目詰まり防止方法を提供する（発明１）。これにより従来は原水の凝集状態を所定の時間ごとにスポット的に測定していたが、凝集センサを用いることにより連続的に凝集状態を監視することができるので、凝集不良の原水がスパイラル型膜モジュール装置に供給されるのを防止することができる。

また、第２に本発明は、前記凝集状態に異常が認められた場合には、前記反応槽と給液管路との間で原水を循環させるように制御するスパイラル型膜モジュールの目詰まり防止方法を提供する（発明２）。これにより凝集センサにより凝集状態に異常が認められたら反応槽と給液管路との間で原水を循環させることによりスパイラル型膜モジュール装置への原水の供給が停止するので、凝集不良の原水がスパイラル型膜モジュール装置に供給されるのを防止することができる。

さらに、第３に本発明は、前記凝集状態に異常が認められた場合には、前記スパイラル型膜モジュール装置の運転を停止するように制御するスパイラル型膜モジュールの目詰まり防止方法を提供する（発明３）。これにより凝集センサにより凝集状態に異常が認められたらスパイラル型膜モジュールの運転を停止することで、凝集不良の原水がスパイラル型膜モジュール装置に供給されるのを防止することができる。

本発明のスパイラル型膜モジュールの目詰まり防止方法によれば、原水の凝集状態を連続的に監視することができるので、凝集状態が悪化したら直ちにスパイラル型膜モジュール装置の運転を制御することができるので、スパイラル型膜モジュール装置に目詰まりが生じるのを確実に防止することができる。

以下、本発明のスパイラル型膜モジュールの目詰まり防止方法の一実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態のスパイラル型膜モジュールの目詰まり防止方法を適用可能な膜ろ過装置の凝集手段としての原水槽近傍を示す通水系統図であり、全体構成としては図４に示す膜ろ過装置において、フレキシブルチューブ３０を有しない以外は同じであるので同一の構成には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。同図において、反応槽たる原水槽２１の下側にはポンプ２２を備えた給液管路２３が接続されており、該給液管路２３の途中には枝管２８を分岐させ、この枝管２８に調整弁２９を設けている。そして、この給液管路２３のうち該枝管２８の分岐点よりも下流側に開閉弁２４を設け、該開閉弁２４よりも下流側の給液管路２３の下流側には、スパイラル型膜モジュールを備えた膜分離装置本体（図示せず）が連続している。

上述したような膜ろ過装置において、原水槽２１の上側には凝集センサ１と、攪拌機２と凝集剤注入路３とが設けられている一方、下側には原水ポンプ５を備えた原水供給管４が連結されている。

そして、この凝集センサ１は測定部６と制御部７とを内蔵したコンピュータなどの情報処理装置に接続されており、この凝集センサ１は、例えば原水Ｗの中にレーザー光を放射し、このレーザーが原水Ｗの中の懸濁物質やフロックによって生じる散乱光を連続的に検出する。この散乱光は原水Ｗの濁度、すなわちフロックの部分を除く清澄度が高いほど散乱光の平均強度は低く検出されるので、測定部６は散乱光の平均強度が所定の値を超えたか否かで凝集状態の正常・異常を判断する。さらに、制御部７は、この測定部６における凝集状態の判断結果に基づき、開閉弁２４及び調整弁２９を制御できるようになっている。なお、この制御部７は、凝集剤注入機構（図示せず）や原水ポンプ５を制御可能としてもよい。

前記構成につきその作用について説明する。まず、原水供給管４から原水槽２１に原水Ｗを注入したら凝集剤注入路３から凝集剤を注入し、攪拌機２により原水槽２１内を攪拌してフロックを形成する。そうしたら、凝集センサ１のレーザー光線により原水Ｗの中の懸濁物質やフロックによって生じる散乱光を連続的に検出する。

そして、測定部６によりその散乱光の平均強度を判断し、凝集状態が正常、例えば、散乱光の平均強度が所定の値以下であれば、この判断結果に基づき制御部７は、開閉弁２４及び調整弁２９を制御する。すなわち、図１（ａ）に示すように開閉弁２４を開成するとともに調整弁２９を閉鎖するように制御することで、原水がポンプ２２により給液管路２３から膜分離装置本体（図示せず）に供給され、スパイラル型膜モジュールによる膜分離が行われる。

一方、凝集状態が異常、例えば、散乱光の平均強度が所定の値を超えるものであれば、この判断結果に基づき制御部７は、図１（ｂ）に示すように開閉弁２４を閉鎖するとともに調整弁２９を開成するように制御することで、原水は給液管路２３から枝管２８の経路を循環するようになり、膜分離装置本体（図示せず）には供給されない。これにより凝集状態が悪くなった時点で、膜分離装置本体への原水の供給がストップするので、スパイラル型膜モジュールの目詰まりを未然に防止することができるようになっている。

上述したとおり本実施形態によれば、原水Ｗを貯留した反応槽たる原水槽２１内に凝集剤を注入して上記原水槽２１内にて前記原水Ｗ中に含まれる懸濁物質をフロック化させる凝集手段と、この凝集手段の下流側に設けられたスパイラル型膜モジュール装置を備えた膜分離装置本体と、これら凝集手段及びスパイラル型膜モジュール装置とを連結する給液管路２３とからなる膜ろ過装置において、前記原水槽２１に凝集センサ１を設け、前記原水Ｗ中のフロック間の空隙における濁度を連続的測定し、ここで得られた凝集状態に基づき膜ろ過装置を制御しているので、原水槽２１での凝集状態を連続的に監視することができるので、凝集不良の原水Ｗがスパイラル型膜モジュール装置を備えた膜分離装置本体に供給されるのを防止することができ、これによりスパイラル型膜モジュール装置の目詰まりを未然に防止することが可能となる。具体的には、凝集センサ１による凝集状態の検出に異常が認められた場合には、給液管路２３と枝管２８とに設けた開閉弁２４及び調整弁２９を制御することにより、原水槽２１と給液管路２３との間で原水を循環させるように制御する。

以上本発明について前述した実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこの実施形態に限るものではなく、例えば凝集センサは原水槽２１でなく給液管路２３の基端部に設けて同様の制御を行ってもよい。また、制御についても凝集不良の原水がスパイラル型膜モジュール装置に供給されなければよく、凝集状態に異常が認められた場合には、前記スパイラル型膜モジュール装置の運転を停止したり、ポンプ２２を停止したりするだけでもある程度の効果が期待できる。

本発明のスパイラル型膜モジュール装置の目詰まり防止方法によれば、凝集状態が悪化したら直ちにスパイラル型膜モジュール装置の運転を制御することでスパイラル型膜モジュール装置の目詰まりを確実に防止することができるので、スパイラル型膜モジュール装置の膜破断の故障の生じにくい膜ろ過装置とすることができて有用である。

本発明の一実施形態によるスパイラル型膜モジュール装置の目詰まり防止方法の反応槽における通水系統を示す要部概略構成図であり、（ａ）は凝集正常状態の制御を、（ｂ）は凝集異常状態の制御をそれぞれ示す。 スパイラル型膜モジュール装置の一例を示す断面図である。 従来のスパイラル型膜モジュール装置を備えた膜ろ過装置の一例を示す通水系統図である。 従来のスパイラル型膜モジュール装置を備えた膜ろ過装置の他の例を示す通水系統図である。

符号の説明

１…凝集センサ
２…攪拌機（凝集手段）
３…凝集剤注入路（凝集手段）
６…測定部
７…制御部
２１…反応槽（凝集手段）
２５…膜分離装置本体
２８…枝管
Ｗ…原水

Claims (1)

1. 原水を貯留した反応槽内に凝集剤を注入して前記反応槽内にて前記原水中に含まれる懸濁物質をフロック化させる凝集手段と、この凝集手段の下流側に設けられたスパイラル型膜モジュール装置と、これら凝集手段及びスパイラル型膜モジュール装置とを連結する給液管路とからなる膜ろ過装置におけるスパイラル型膜モジュールの目詰まり防止方法であって、
   前記反応槽の内部または前記給液管路に凝集センサを設け、前記給液管路に前記スパイラル型膜モジュール装置への供給水量を調節する第１弁を設け、前記給液管路の前記第１弁よりも上流側に、前記反応槽へ原水を循環させるための枝管を設けるとともに、前記枝管に前記反応槽への循環水量を調節する第２弁を設け、前記原水中のフロック間の空隙における濁度を連続的測定し、ここで得られた凝集状態に異常が認められた場合には、前記第１弁を閉鎖するとともに前記第２弁を開成し、もって前記反応槽と前記給液管路との間で原水を循環させるように膜ろ過装置を制御することを特徴とするスパイラル型膜モジュール装置の目詰まり防止方法。

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