JPS644802B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、過工程を前処理工程とし脱塩など
の処理に圧力を使用する透過膜処理工程におい
て、透過膜処理工程から排出される流体の圧力を
利用して、該透過膜処理に付される被処理液中の
懸濁浮遊物質などを除去する過装置における
材を洗浄再生する方法に関するものである。

最近、透過膜処理として逆浸透圧法、ウルトラ
フイルトレーシヨン法等が脱塩、脱有機物などに
効果的に利用されているが、これらの処理におい
ては数Kgｆ／cm²乃至数10Kgｆ／cm²の圧力を必要と
している。例えば逆浸透圧法においては、その被
処理液における浸透圧の数倍の圧力を運転圧とし
てその被処理液を加圧することによつて、半透膜
を経て透過水を得るわけであるが、この際濃縮液
は高圧であつて最終的には減圧弁によつて常圧に
減圧される。しかしながら、従来この濃縮液の有
する高圧の利用法としては、特公昭48−988号公
報にみられるごとき、タービンを利用し圧力を速
度エネルギに変換して高圧エネルギを回収し、こ
のエネルギをもつてポンプを駆動させる方法があ
る。この回収動力の利用に際しては、メインを流
れる液の送水とか、あるいは特開昭54−10284号
公報にみられるようにメインを流れる液の循環に
利用されている。このような利用法は、タービン
を利用して高圧エネルギを回収するものである
が、本発明は、高圧流体の高圧を直接利用しよう
とするものである。利用される流体の圧力は、そ
のままあるいは減圧して適度の圧力にしてから利
用することができる。

透過膜処理においては、液中に存する懸濁性物
質、コロイド性物質などの存在が大きな問題とな
り、これらの膜面への付着は、その透過水量の低
下へと大きく影響するとともに、濃度分極の原因
ともなつて、有効圧力差の低下、及び膜の破損を
招くから、できる限り十分な前処理によつて被処
理液中の懸濁浮遊物質などの除去が望まれるとと
もに、膜透過水もできる限り多く回収することが
望まれる。

本発明は、透過膜処理において系外へ排出され
る高圧系の液体の圧力を有効に利用して、透過膜
工程によつて処理されるべき被処理液の過工程
における材の逆洗洗浄を遂行して材に付着す
る汚染物を除去するもので、かくて被処理液の前
処理を効果的に行い、膜への影響を極小にし、透
過膜プロセスの効率を向上させる有効な背圧利用
方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、圧力を使用する透過膜処理におい
て、該透過膜処理工程における高圧系液体の全部
又は一部を使用し、その液体が持つている比較的
高圧のエネルギをそのまま、前処理において使用
した過装置の材の逆洗に利用することによつ
て、常時被処理液の前処理を円滑に行ない透過膜
処理工程の処理効果を高度に維持しようとするも
のである。

透過膜処理工程から排出される液体の圧力は数
Kgｆ／cm²乃至数10Kgｆ／cm²の圧力であつて、例え
ば逆浸透圧法においては、その被処理液の浸透圧
の数倍の圧力を運転圧としてその被処理液を加圧
することによつて、半透膜を経て透過水を得るわ
けであるが、この際濃縮液は少なくとも15Kgｆ／
cm²の高圧である。海水に至つては浸透圧が約25Kg
ｆ／cm²であるから被処理海水の加圧は自と、50〜
70Kgｆ／cm²となり、系外へ排出される濃縮液の圧
力は少なくとも45Kgｆ／cm²で相当の高圧と言え
る。

また、ウルトラフイルトレーシヨン法あるいは
マイクロポーラス膜を利用した膜過法において
は膜が一種の篩として利用される透過膜法であ
り、加える圧力は２〜７Kgｆ／cm²の低圧でよく、
その系外排出濃縮液の圧力は通常１〜５Kgｆ／cm²
程度である。この圧力の利用は低圧であるが故に
また考えられていない。特にウルトラフイルトレ
ーシヨン法の場合には、有機質含有液の処理に利
用される可能性が大きく、高分子物質である蛋白
質の濃縮、油水の分離、パルプ廃水中の高分子リ
グニンの分別濃縮、廃水中のコロイド性高分子機
物の分離濃縮などにも利用することができるが、
この工程において使用した圧力も全く回収利用さ
れずに廃棄されているのが現状である。

また、これら透過膜処理工程から排出される高
圧濃縮液（膜側残留液と同じ）の量は加圧水量の
１／２乃至1/5程度であることが多いが、海水を逆浸
透圧法によつて処理する場合には、加圧水量の2/
３程度であり場合によつては9/10程度に及ぶこと
もある。このような高圧の膜側残留液は、精密
過処理などの前処理からの処理水が濃縮されたも
のであるから、懸濁浮遊物はほとんど存在せず濃
縮された流体とは言え、極めて清澄なものであ
る。とくに濃縮度が余り進んでいない前記のよう
な加圧水量の2/3とか9/10が膜側残留液として排
出される場合にはほとんど過処理された液体と
変わらない。このような清澄かつ圧力を保有する
流体をそのまま廃棄することは極めて大きな損失
である。透過膜分離プロセスを利用するに当つて
は、多くの場合、被処理液の前処理を行なつてか
ら透過膜分離プロセスへ供給するが、この前処理
としての過工程においては定期的に材を清澄
な過水を加圧して逆洗し、材層の表面あるい
は材の細孔内、材間に付着した汚染物を除去
て再生を行なつているのが実状である。

この材の逆洗に、前記するごとき清澄の高圧
膜側残留液を利用することは極めて合理的であ
る。前処理工程にて採用される過装置の一般的
なものは、砂、活性炭を材とする加圧式あるい
は重力式砂過機、珪藻土を利用したプレコート
過機、細孔の樹脂あるいはステンレス製のカー
トリツジフイルターなどである。従来法によるこ
れらの逆洗工程は、通常は清澄な過水を別途に
設けるポンプによつて加圧して行なわれるが、本
発明は清澄な過水の代りに、すでに前処理によ
つて過され清澄化した膜分離プロセスの膜側残
留液を利用するものであり、ポンプを利用せず、
その自らの有する圧力を利用するものであるか
ら、従来のごとく洗浄のための逆洗ポンプを設備
し、過したい過処理水を徒に使用する必要は
全くないのである。

膜分離プロセスにおける膜側残留液量のみによ
つては過機の逆洗を完遂できない場合もあるの
で適当な清澄水の補給が必要なときもある。ま
た、高圧の膜側残留液による逆洗に当つては気体
の導入も可能で、ガス−液混合流体によつて逆洗
効果を助長することもできる。

次に本発明の実施例を第１図を参照しつつ説明
すると、被処理水は管路１を経て砂過装置Ａに
供給され過される。この場合、通常材として
は平均粒径0.4〜0.6mmの珪砂を使用する。過速
度はLVとして５〜15ｍ／ｈであるが、通常は約
６〜７ｍ／ｈである。液は管路２を経て砂過
処理水槽Ｂに貯留された後、管路３を経て送液ポ
ンプＰ−１によつて加圧され、管路４，５を経て
精密過装置Ｃ−１に至りここで過される。精
密過装置Ｃ−１のメデア（材）は逆洗によつ
て再生し得るもの、すなわち材質としては多数の
樹脂を固結させたもの、あるいは焼結金属、網状
体、多数の網状体を圧着せしめたものなど逆洗可
能なメデアを利用する。

次いで液は、管路６，７を経て昇圧ポンプＰ
−２によつて更に昇圧されて、管路８を経て透過
膜装置Ｄへ圧送される。透過膜装置Ｄにおいて
は、膜透過液と膜側残留液（濃縮液とも云
う）に分離される。膜側残留液は本発明におい
て利用する高圧の清澄な液体で、系内圧力調整弁
ｊによつて減圧され、管路１１を経て系外へ排出
される。以上の間、各経路上の弁ａ，ｂおよびｅ
は全開であり、その他の弁は全閉となつている。
以上が透過膜システムの正常時の運転状況であ
る。

さて、長期に運転が継続されるにつれて精密
過装置Ｃ−１におけるメデアは目詰まりして過
の圧力損失が増大する。そこで、所定の圧力損失
に至れば自動あるいは手動によつて弁の開閉の切
替えを行なう。即ち、送液ポンプＰ−１からの加
圧流体を管路４，１７および１３を経て並列配備
された予備の精密過装置Ｃ−２へ流入せしめ、
その液を管路１２，１６および７を経て昇圧ポ
ンプＰ−２へ送り昇圧せしめて管路８を経て透過
膜装置Ｄへ加圧下に送液する。透過膜装置Ｄ内の
圧力は系内圧力調整弁ｊの調整によつて所定圧に
維持される。管路１０を経る高圧の膜側残留液
は系内圧力調整弁ｊによつて減圧され、管路１
５，６を経て精密過装置Ｃ−１のメデアを逆洗
し、管路１８を経て系外へ排出される。以上の間
弁ｃ，ｄ，ｈおよびｉは全開であり、他は全閉と
なつている。

次に精密過装置Ｃ−２のメデアが目詰まりす
ると、その圧力を自動あるいは人為的に検出し
て、自動あるいは手動によつて精密過装置Ｃ−
２の逆洗工程に、そして逆洗を終了した精密過
装置Ｃ−１は通常の過工程に移る。

まず送液ポンプＰ−１から移送される被処理液
は、管路４，５を経て精密過装置Ｃ−１に至
り、その液は管路６，７を経て昇圧ポンプＰ−
２により更に昇圧されて管路８を経て透過膜装置
Ｄに加圧下に送液される。透過膜装置Ｄからの膜
透過液は管路９を経て系外へ排出され、膜側残
留液は管路１０を経て系内圧力調整弁ｊにより
減圧された後、管路１２を経て精密過装置Ｃ−
２に送られ、これを逆洗して管路１３，１４を経
て系外へ排出される。以上の間弁ａ，ｂ，ｆ，ｇ
は全開で、他は全閉である。なお、管路１１およ
び弁ｅは特に精密過装置Ｃ−１またはＣ−２の
逆洗を要しないときの膜側残留液の排出経路で
あり、また自動、手動による弁切替え時のそれぞ
れ経路およびリリーフ弁として作用するものであ
つて必須のものではない。

以上においては、メデアを取り出すことなく逆
洗を行なう方法を説明したが、別にバツチ式の洗
浄設備を設けメデアを取り出してはその洗浄設備
に取り付け、（その間洗浄ずみのメデアを過設
備に収納して定常運転に入り、）高圧膜側残留液
で逆洗してもよい。

一方、高圧の膜側残留液によつて精密過装
置Ｃ−１又はＣ−２のメデアを逆洗する際、メデ
アの汚染原因物質あるいは目詰まり原因物質に対
して化学的に不活性なガス体又はこれらの原因物
質に対し酸化力を有するガス体、例えばN₂、
Cl₂、O₃、O₂などを利用し、第２図に示す如くこ
れを管路１９を経て気−液エゼクタＥを介して流
入せしめ、メデアをガス−液混合流体で洗浄する
ことができる。

なお、ガス体の代りに管路１９から逆洗に不足
分の液体を供給することもでき、そのときにはＥ
として液−液エゼクタを利用することができる。

また上記メデア洗浄の際に薬剤処理を必要とす
るときには、やはり管路１９より適当な薬品を供
給しメデアの逆洗を円滑に行なうことができる。
例えば次亜塩素酸ソーダ液、ホルマリン液、過酸
化物などの溶液あるいは界面活性剤を含む洗剤、
酵素洗剤、酸、アルカリ剤などを利用することも
できる。あるいは、上記ガス体と薬剤溶液等の液
体の両方を同時に使用してもよい。

また、上記メデアの逆洗に際して加温が効果的
である場合には、透過膜装置Ｄの膜側残留液の
流出口と精密過装置Ｃ−１又はＣ−２の逆洗流
体入口の間の経路に加熱圏を設けるか、精密過
装置Ｃ−１又はＣ−２自体を加熱し得る機構を設
けてもよい。

以上の説明においては精密過装置Ｃ−１又は
Ｃ−２の逆洗について示したが、同様の方法によ
り砂過装置Ａのメデアの逆洗に利用することも
できる。その際には通常逆洗水量が不足するので
別途逆洗用水を補給する必要がある。この場合に
も第２図について示したように管路１９からたと
えばガス体を導入して逆洗効果を高めることがで
きる。また精密過装置は、３台以上並列に配備
し、過工程と逆洗工程を順番に切替えて使用し
てもよい。

このように本発明によるときには、膜分離プロ
セスから排出される清澄な加圧液を、過工程に
おけるメデアの逆洗に際し、直接的にその加圧液
の保有するエネルギを極めて効率良く且つ容易に
利用できるので、前処理としての過工程を効果
的に従つて膜分離プロセスを高い効率で実施で
き、また逆洗専用ポンプ等の設備が省略できるば
かりでなく、逆洗用の清澄水も不要となり、そ
の操作も簡便であり、設備費、運転経費ともに著
しく節減できるなどの利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体系
統説明図、第２図はエゼクタを利用する場合の部
分系統説明図である。 Ａ……砂過装置、Ｂ……処理水槽、Ｃ−１，
Ｃ−２……精密過装置、Ｄ……透過膜装置、Ｅ
……エゼクタ、Ｐ−１……送液ポンプ、Ｐ−２…
…昇圧ポンプ、ａ乃至ｊ……弁、１乃至１９……
管路、……膜透過液、……膜側残留液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前処理工程として過工程を有する膜分離プ
   ロセスにおいて、前記膜分離プロセスから排出さ
   れる膜側残留液の圧力を前記過工程における
   材の逆洗洗浄に利用することを特徴とする膜分離
   プロセスにおける背圧利用法。 ２ 前記逆洗洗浄工程が、前記膜側残留液を管路
   により精密過装置へ供給、通液して処理される
   ものである特許請求の範囲第１項記載の背圧利用
   法。 ３ 前記過工程が、２台又は３台以上の前記精
   密過装置を並列的に使用して行なわれるもので
   あつて、前記過工程と前記逆洗洗浄工程がそれ
   ぞれ交互又は順番に切替えて処理されるものであ
   る特許請求の範囲第２項記載の背圧利用法。 ４ 前記逆洗洗浄工程が、前記膜側残留液に対し
   前記精密過装置の材の汚染原因物質又は閉塞
   原因物質に対し化学的又は物理的洗浄作用を有す
   るガス体及び／又は薬剤を混合して処理されるも
   のである特許請求の範囲第２項又は第３項記載の
   背圧利用法。 ５ 前記ガス体又は薬剤の混合工程が、気−液エ
   ゼクタ及び／又は液−液エゼクタを使用して処理
   されるものである特許請求の範囲第４項記載の背
   圧利用法。