TW202128271A - 膜過濾裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可檢測設置於氣體線的閥的異常的膜過濾裝置。所述膜過濾裝置具有：容器1；中空絲膜2，設置於所述容器1內；配管L2、配管L8、配管L9，用於對容器1內供給來自壓力氣源的空氣；以及閥V2、閥V8、閥V9，設置於各配管；於較所述配管的所述閥更靠所述壓力氣源側設置壓力感測器23或流量感測器24，由判定裝置30基於在將所述閥設為打開或關閉時的所述壓力感測器23或流量感測器24的檢測值的經時變化模式來判定所述閥的異常。

Description

膜過濾裝置

本發明是有關於一種膜過濾裝置。本發明特別是有關於一種包括對設置於空氣線的閥的異常進行檢測的機構的膜過濾裝置。

膜模組作為將濁質成分或有機物去除的單元，而於純水製造或廢水回收領域等中廣泛使用。中空絲膜模組的膜中，根據分離對象而分開使用微濾膜（Microfiltration Membrane，MF膜）或超濾膜（Ultrafiltration Membrane，UF膜）等。通常前者為0.1 μm左右的細孔，後者為0.005 μm～0.05 μm的細孔。

於對膜模組供給的懸濁水中包含大量濁質或有機物的情況下，產生膜的堵塞。為了降低膜的污染，而有時使膜起泡（bubbling），或進行空氣反洗。因此，於膜模組連接有空氣線（專利文獻1）。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2018-167262號公報

[發明所欲解決之課題] 本發明的目的在於提供一種可檢測設置於空氣等氣體線的閥的異常的膜過濾裝置。 [解決課題之手段]

本發明的膜過濾裝置具有：容器；分離膜，設置於所述容器內；被處理水通水單元，使被處理水通水至所述容器；氣體供給用配管，用於對所述容器內供給來自壓力氣源的氣體；以及閥，設置於所述配管；所膜過濾裝置的特徵在於包括：感測器，包含設置於較所述配管的所述閥更靠所述壓力氣源側的壓力感測器及流量感測器的至少一者；以及判定裝置，基於在將所述閥設為打開或關閉時的所述感測器的檢測值的經時變化模式來判定所述閥的異常。

於本發明的一實施方式中，所述判定裝置具有：儲存部，儲存有閥正常工作時的所述檢測值的經時變化模式；以及判定部，將所述感測器的所述檢測值的經時變化模式與自所述儲存部讀出的正常時的經時變化模式予以對比而進行異常判定。

於本發明的一實施方式中，設置中空絲膜作為所述分離膜，向所述中空絲膜的外側供給所述被處理水。

於本發明的一實施方式中，設置對所述中空絲膜的內部供給氣體的第一氣體供給用配管作為所述氣體供給用配管。

於本發明的一實施方式中，設置對所述中空絲膜的外側供給氣體的第二氣體供給用配管作為所述氣體供給用配管。

於本發明的一實施方式中，具有用於對所述分離膜進行水反洗的反洗水通水單元。 [發明的效果]

於本發明的膜過濾裝置中，基於在將設置於氣體供給配管的閥設為打開或關閉時的閥的一次側（氣體供給側）的壓力或流量的變化模式，而可迅速且準確地檢測閥的異常。

以下，參照圖1～圖4對實施形態進行說明。

圖1是表示本實施形態的包括中空絲膜模組的中空絲膜過濾裝置的過濾步驟的示意圖。如圖1所示，中空絲膜模組包括以圓筒的軸心線方向為上下方向（本實施形態中為鉛直方向）而配置的容器1。於所述容器1內，配置有多條中空絲膜2。

中空絲膜2於容器1的上部側，由作為固定部的合成樹脂製灌封部（potting）3來固定，且於容器1的下部側不固定。作為灌封部3的合成樹脂，例如可使用環氧樹脂（epoxy resin）。

例如，將中空絲膜2並入為U字型，利用灌封部3來固定中空絲膜的兩端。於此情況下，中空絲膜2的中間部位於容器1的下部。

於使用一端開口、且另一端密封的中空絲膜2的情況下，利用灌封部3來固定開口的中空絲膜2的一端側，且將經密封的另一端側配置於容器1的下部。

中空絲膜2可為UF膜或MF膜等中的任一者。中空絲膜2並無特別限制，通常使用內徑為0.2 mm～1.0 mm、外徑為0.5 mm～2.0 mm、有效長度為300 mm～2500 mm左右的中空絲膜。較佳為於容器1內裝填有500根～70,000根此種中空絲膜2的總膜面積為5 m² ～100 m² 左右的膜。

對於中空絲膜2的膜素材亦無特別限制，可使用聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）、聚乙烯（polyethylene）、聚丙烯（polypropylene）等。

於本實施形態中，對於具有中空絲膜2的中空絲膜模組進行說明，只要為使用了管狀膜的膜模組即可。

於灌封部3的上側區劃形成有處理水室7。中空絲膜2的上端側貫穿灌封部3，其上端的開口面向處理水室7，中空絲膜2的內部與處理水室7連通。於將中空絲膜2並入為U字型的情況下，中空絲膜2的兩端貫穿灌封部3。

灌封部3例如為圓盤狀，其外周面或者外周緣部以水密的方式接觸容器1的內表面。

於容器1內的下部，於中空絲膜2的下方，作為散氣構件而設置有散氣管10。於所述散氣管10，連接有具有閥V9的配管L9的一端。配管L9的另一端連接於來自氣壓源21的配管22，所述氣壓源21包括壓縮機（compressor）及儲存壓縮空氣的蓄壓器（accumulator）等。於配管22設置有壓力感測器23及流量感測器24。

於容器1的內部，導水管4於大致鉛直方向（容器1的軸方向）上延伸。導水管4例如沿著容器1的中心軸而配置。導水管4為前端（上端）封閉的圓管，於側周面，橫跨上下且於圓周方向上空開間隔而整體性地設置有多個噴出孔4a。噴出孔4a的數量並無特別限定，例如為5個～50個左右。

導水管4的高度（上下方向上的長度）並無特別限定，較佳為導水管4的上端位於灌封部3的下表面近旁。噴出孔4a的大小或形狀並無特別限定，例如為口徑5 mm～50 mm的圓形。導水管4的內徑例如為10 mm～100 mm左右。導水管4的上端亦可埋設於灌封部3。

導水管4的下部貫穿容器1的底面而延設，延伸至容器1的外部。於導水管4連接有原水配管L1。於原水配管L1設置有泵（pump）P1及閥（valve）V1。於原水配管L1連接有空氣導入用配管L2的一端。於空氣導入用配管L2設置有閥V2。所述配管L2的另一端連接於來自氣壓源21的配管22。

藉由切換閥V1與閥V2的開閉，可將原水/空氣向容器1的供給進行切換。藉由將閥V1設為打開，將閥V2設為關閉，利用泵P1且經由原水配管L1來輸送原水，可自導水管4的噴出孔4a向放射方向噴出原水，而對容器1內供給原水。

藉由將閥V1設為關閉，將閥V2設為打開，自空氣導入用配管L2供給空氣，可自導水管4的噴出孔4a向放射方向噴出氣泡，而進行起泡洗淨。亦可將閥V1及V2設為打開，而自噴出孔4a噴出氣液混合流。

於容器1的頂部設置有處理水（過濾水）的出口5。於容器1的側面的上部設置有濃縮水出口8。濃縮水出口8設置於灌封部3的下表面近旁。自灌封部3至濃縮水出口8的上緣為止的距離為0 mm～30 mm、特佳為0 mm～10 mm左右。於濃縮水出口8連接有配管L5。於配管L5設置有閥V5。

於容器1的側面的下部設置有排水口6。排水口6設置於容器1的底面近旁。於排水口6連接有配管L6。於配管L6設置有閥V6。

於處理水出口5連接有處理水取出配管L3。經由處理水取出配管L3而排出處理水（過濾水）。處理水儲留於處理水箱9。

於處理水取出配管L3設置有閥V3。於處理水取出配管L3，於閥V3與處理水出口5之間的位置連接有反洗水配管L4的一端。反洗水配管L4的另一端側經由閥V4及泵P2連接於處理水箱9。

藉由將閥V3設為關閉，將閥V4設為打開，使泵P2工作而可經由反洗水配管L4自處理水出口5向容器1流動過濾水，而進行中空絲膜2的水反洗。圖1表示將反洗水配管L4連接於處理水箱9、而將過濾水用於反洗水的結構，但反洗水亦可為原水。

以對在反洗水配管L4中流動的反洗水中添加藥液的方式，具有配管L7及閥V7的藥液添加單元（圖示略）連接於配管L4的泵P2的上游側。所添加的藥液是包含次氯酸鈉、強鹼性劑、強酸性劑等的藥液，根據膜附著物來選擇。例如，於膜附著物為有機物、包含有機物的濁質等的情況下，較佳為以次氯酸鈉殘留0.05 mgCl₂ /L～0.3 mgCl₂ /L的方式來添加。

以對閥V3與處理水出口5之間的配管L3供給空氣的方式，具有閥V8的配管L8的一端連接於配管L3。配管L8的另一端連接於來自氣壓源21的配管22。

[過濾處理] 於由所述中空絲膜過濾裝置實施的過濾處理中，如圖1所示，將閥V1、閥V3、閥V5設為打開，將閥V2、閥V4、閥V6、閥V7、閥V8、閥V9設為關閉，使泵P1工作，而向導水管4供給原水。自導水管4經由噴出孔4a供給至容器1內的原水中，透過中空絲膜2的透過水作為處理水而自處理水出口5取出，經由處理水取出配管L3輸送至處理水箱9。

未透過中空絲膜2的濃縮水，自濃縮水出口8經由配管L5而排出。亦可以將所排出的濃縮水與原水混合而供給至容器1的方式來循環。

圖1所示的中空絲膜過濾裝置是於中空絲膜2的外側利用以交叉流（cross flow）方式來流通原水的外壓式進行過濾處理。

若持續進行所述過濾處理，則濁質蓄積於中空絲膜2。因此，於將過濾處理進行規定時間後，或者處理水量減少的情況下，如下述般進行對由中空絲膜2所捕獲的濁質進行洗淨的洗淨處理。

[洗淨處理] 於中空絲膜過濾裝置的洗淨處理中，首先，如圖2所示，進行空氣反洗。 將閥V1、閥V2、閥V3、閥V4、閥V6、閥V7、閥V9設為關閉，將閥V5、閥V8設為打開，而進行經由配管L8將空氣自處理水室7供給至中空絲膜2內，將中空絲膜2內的透過水朝原水側壓出的空氣反洗。中空絲膜2具有使水透過、但完全或幾乎不使空氣透過的性質。因此，當來自配管L8的空氣供給至中空絲膜2內時，中空絲膜2內的水朝中空絲膜2外（原水側）透過（被壓出）。當中空絲膜2內的全部的水被壓出至中空絲膜2外時，中空絲膜2內僅為空氣。所述空氣完全或幾乎不朝中空絲膜2外流出。

其後，將閥V8設為關閉，將閥V3設為打開等，而使中空絲膜2內及處理水室7內朝大氣開放，而釋放壓力。

其後，將圖示省略，將閥V5、閥V6設為打開，而將容器1內的水經由配管L6排出。其後，將閥V6設為關閉，將閥V1、閥V5設為打開，經由配管L1、導水管4及噴出孔4a對容器1內供給原水，而對容器1內加水。

接著，將閥V1設為關閉，將閥V5、閥V9設為打開，自散氣管10將空氣吹入容器1而進行散氣管起泡。洗淨排水自濃縮水出口8經由配管L5排出至系統外。

接著，在將閥V1設為關閉之後，將閥V2設為打開，自配管L2將空氣供給至導水管4，自噴出孔4a噴出氣泡，而對中空絲膜2進行洗淨。

其後，藉由將閥V1、閥V2設為關閉，將閥V6設為打開，而將容器1內的水自配管L6排出。

接著，將閥V4設為打開，使泵P2工作，將處理水箱9內的處理水（過濾水）經由處理水室7供給至中空絲膜2內，對中空絲膜2進行水反洗。於本實施形態中，此時，將閥V7設為打開，對來自處理水箱9的過濾水添加藥劑，利用藥液對中空絲膜2進行反洗，但亦可不進行所述藥劑添加。

其後，將閥V4、閥V7設為關閉，將閥V2、閥V6設為打開，對導水管4內供給空氣，自噴出孔4a噴出氣泡而對中空絲膜2進行洗淨，且將容器1內的水自配管L6排出。

其後，將閥V2、閥V6設為關閉，將閥V1、閥V3、閥V5設為打開，對容器1內進行原水的加水，接著，再次開始如圖1所示的過濾步驟。

[空氣閥的異常檢測機構] 於上文所述的閥V2、閥V8、閥V9的一次側（蓄壓器側）的配管L2、配管L8、配管L9所連接的配管22，設置有氣壓檢測用壓力感測器23及流量檢測用流量感測器24。

於配管L2、配管L8、配管L9的一次側，來自蓄壓器的氣壓發生作用，故在閥關閉時，各閥的一次側成為規定壓力（蓄壓器內的空氣壓力）。於閥V2、閥V9的情況下，當將閥設為打開時，藉由空氣通過閥而流出，而閥一次側的氣壓降低，其後當所述閥關閉時上升，而恢復為原壓力。

於閥V8的情況下，當將閥設為打開時，藉由空氣通過閥V8而流出，而閥V8的一次側的氣壓降低。其後，當各中空絲膜2內的水全部被壓出至原水側時，空氣完全或幾乎不透過中空絲膜2，故閥V8的一次側的氣壓上升，而恢復為原壓力。

所述壓力的經時變化模式如上述般於各閥V2、閥V8、閥V9中為固有的模式。

於本發明的一實施方式中，基於所述壓力的變化模式來檢測閥的異常。 於即便接收到閥開訊號但閥未打開的情況下，壓力感測器的檢測壓力不降低，故檢測到異常產生。於即便閥打開但未全開的情況下，檢測壓力未降低至規定的低壓力，故檢測到異常產生。

於閥V2、閥V9的情況下，於即便接收到閥閉訊號但閥未全閉時，壓力感測器23的檢測壓力不上昇（恢復）至原壓力，故檢測到異常產生。

即便取代壓力感測器23而使用流量感測器24的檢測值，亦可進行閥V2、閥V8、閥V9的異常檢測。 於閥無故障的情況下，於閥關閉時，流量感測器24的檢測流量為零。當將閥設為打開時，藉由所述流量感測器24來檢測規定的空氣流量。

於閥V8的情況下，於閥開後，當各中空絲膜2內的水被壓出至原水側時，檢測空氣流量實質上為零。

於閥V2、閥V9的情況下，當閥被設為關閉時，流量感測器24的檢測空氣流量為零。

如此般，空氣流量的經時變化模式，於各閥V2、閥V8、閥V9中為固有的模式。

於本發明的另一實施方式中，基於所述流量的變化模式來檢測閥的異常。 於即便接收到閥開訊號但閥未打開的情況下，流量感測器所檢測的空氣流量為零，故檢測到異常產生。於即便閥打開但未全開的情況下，檢測流量未成為規定的流量，故檢測到異常產生。於閥V2、閥V9的情況下，於即便接收到閥閉訊號但閥未全閉的情況下，流量感測器24的檢測流量不為零，故檢測到異常產生。

圖3表示用於根據壓力的變化模式來判定異常的判定裝置。所述判定裝置30包含具有中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）、唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM），隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）等的電腦，藉由執行儲存於ROM的程式，而構成判定部32。於儲存部31，儲存有各閥正常開閉時的壓力變化模式資料。對判定部32，輸入來自閥控制電路（圖示略）的閥開訊號及閥閉訊號，並且經由類比/數位（Analog/Digital，A/D）轉換器40輸入各壓力感測器的檢測壓力。判定結果經由發送部33發送至管理中心或運轉擔當者的便攜終端。

如圖4所示般，當輸入閥的開訊號時，開始判定，將感測器的檢測壓力的變化模式、與自儲存部讀出的正常變化模式予以對比。於自正常時的變化模式的偏離率為容許範圍內的情況下，判定為無異常，並發送正常訊號。於脫離所述容許範圍的情況下，判定為有異常，並發送警報。

於圖3、圖4的說明中，基於將閥設為打開的時間點以後的檢測壓力的經時變化模式來判定閥的異常，但亦可基於將閥設為關閉的時間點以後的檢測壓力的經時變化模式來判定閥的異常。

圖3、圖4是根據壓力的變化模式來判定異常，但於流量的情況下亦藉由同樣的判定裝置來進行判定、發送。

本發明中，亦可使用空氣以外的氣體。

所述實施形態是本發明的一例，本發明亦可設為圖示以外的形態。本發明亦可應用於藉由將閥進行開閉而供給空氣等氣體的圖示以外的各種結構的膜過濾裝置。

使用特定的實施方式對本發明詳細地進行了說明，但所屬技術領域中具有通常知識者當知，在不脫離本發明的意圖與範圍內能夠進行各種變更。 本申請案基於2019年10月4日提出申請的日本專利申請案2019-183944，並且所述申請案藉由引用整個而援用於本申請案。

1:容器 2:中空絲膜 3:灌封部 4:導水管 4a:噴出孔 5:處理水出口 6:排水口 7:處理水室 8:濃縮水出口 9:處理水箱 10:散氣管 21:氣壓源 22:配管 23:壓力感測器 24:流量感測器 30:判定裝置 31:儲存部 32:判定部 33:發送部 40: A/D轉換器 L1:原水配管、配管 L2、L5、L6、L7、L8、L9:配管 L3:處理水取出配管、配管 L4:反洗水配管、配管 P1、P2:泵 V1～V9:閥

圖1是實施形態的中空絲膜過濾裝置的示意圖。 圖2是洗淨處理時的中空絲膜過濾裝置的示意圖。 圖3是異常檢測裝置的框圖。 圖4是表示異常檢測方法的流程圖。

1:容器

2:中空絲膜

3:灌封部

4:導水管

4a:噴出孔

5:處理水出口

6:排水口

7:處理水室

8:濃縮水出口

9:處理水箱

10:散氣管

21:氣壓源

22:配管

23:壓力感測器

24:流量感測器

L1:原水配管、配管

L2、L5、L6、L7、L8、L9:配管

L3:處理水取出配管、配管

L4:反洗水配管、配管

P1、P2:泵

V1~V9:閥

Claims (6)

1. 一種膜過濾裝置，具有：容器；分離膜，設置於所述容器內；被處理水通水單元，使被處理水通水至所述容器；氣體供給用配管，用於對所述容器內供給來自壓力氣源的氣體；以及 閥，設置於所述氣體供給用配管；且所述膜過濾裝置的特徵在於包括： 感測器，包含設置於較所述氣體供給用配管的所述閥更靠所述壓力氣源側的壓力感測器及流量感測器的至少一者；以及 判定裝置，基於在將所述閥設為打開或關閉時的所述感測器的檢測值的經時變化模式來判定所述閥的異常。
2. 如請求項1所述的膜過濾裝置，其中所述判定裝置具有：儲存部，儲存有閥正常工作時的所述檢測值的經時變化模式；以及 判定部，將所述感測器的所述檢測值的經時變化模式與自所述儲存部讀出的正常時的經時變化模式予以對比而進行異常判定。
3. 如請求項1或請求項2所述的膜過濾裝置，其中設置中空絲膜作為所述分離膜，向所述中空絲膜的外側供給所述被處理水。
4. 如請求項3所述的膜過濾裝置，其中設置對所述中空絲膜的內部供給氣體的第一氣體供給用配管作為所述氣體供給用配管。
5. 如請求項3或請求項4所述的膜過濾裝置，其中設置對所述中空絲膜的外側供給氣體的第二氣體供給用配管作為所述氣體供給用配管。
6. 如請求項1至請求項5中任一項所述的膜過濾裝置，其中具有用於對所述分離膜進行水反洗的反洗水通水單元。

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