JP3583202B2

JP3583202B2 - Filtration device and filtration operation method

Info

Publication number: JP3583202B2
Application number: JP23747695A
Authority: JP
Inventors: 真澄小林; 謙治亘; 正松田; 潤一村越; 達郎山本
Original assignee: Inax Corp; Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Inax Corp; Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2015-09-14
Also published as: JPH0975686A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分離膜モジュールを用い、この分離膜モジュールのろ液側より吸引することにより、被処理液をろ過するろ過装置とろ過運転方法に関し、特に、汚濁性の高い液体をろ過することに適した、ろ過装置とろ過運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分離膜モジュールは、従来、無菌水、飲料水、高純度水等の製造装置や、空気の浄化装置に用いられきた。これらの用途に加えて、近年では、汚濁性の高い液体の処理にこの分離膜モジュールを用いることが検討され、一部実用化されている。
汚濁性の高い液体の処理とは、具体的には、下水処理における二次処理および三次処理やその浄化槽における固液分離等があげられる。
このような汚濁性の高い液体をろ過することに、分離膜モジュールを用いる場合には、この分離膜モジュールのろ液側より吸引することにより、被処理液のろ過を行うろ過装置とすることが一般的である。
【０００３】
図３は、従来の、分離膜モジュールを用い、この分離膜モジュールのろ液側より吸引することにより、被処理液をろ過するろ過装置の一例を示す概略図である。この例のろ過装置は、被処理液槽２と、この被処理液槽２内に配置された分離膜モジュール４と、この分離膜モジュール４と接続されたポンプ６によって概略構成されたものである。
【０００４】
また、図４は、上述の分離膜モジュール４の構造の一例を示す斜視図である。この分離膜モジュール４は、複数の中空糸で構成された１枚あるいは２枚以上の中空糸膜よりなる分離膜１８と、分離膜１８の両端に設けられた管状支持体２０とによって概略構成されたものである。
上述の管状支持体２０は、内部に内部集水路２４が形成された筒状のもので、その一端は閉止され、他端は、ろ液用配管８によって、ポンプ６と接続されている。
さらに、この管状支持体２０の側壁２６には、その長さ方向に沿ったスリット２８が形成されている。このスリット２８には、分離膜１８の端部が挿入されており、この分離膜１８はスリット２８に充填された密封剤で支持固定されている。すなわち、分離膜モジュール４としては、分離膜１８の両端部が２本の管状支持体２０によって、それぞれ支持されている。
この場合、分離膜１８の端部とは中空糸の繊維方向両端部であり、各中空糸の両端部は管状支持体２０の内部集水路２４内に位置している。
【０００５】
このように、分離膜モジュール４の管状支持体２０内の内部集水路２４は、ろ液用配管８によって、ポンプ６と接続されている。したがって、このポンプ６を稼動させることにより、分離膜モジュール４内が負圧になり、被処理液槽２に満たされた被処理液は、分離膜１８によってろ過され、そのろ液は、分離膜１８を構成する中空糸の内部を通って、内部集水路２４に入り、さらに、ろ液用配管８内部を通って、系外に排出される。
【０００６】
ところで、上述の例のろ過装置を、汚濁性の高い液体を処理することに用いる場合には、特に、ろ過によって被処理液より分離された固体が、分離膜１８表面に付着することによる分離膜１８の目詰まりが起こりやすく、このため、分離膜１８の寿命の短期化が問題となる。
分離膜１８の目詰まりの状態は、ろ液用配管８に設置された圧力計１０によって測定されるろ過時の差圧の上昇と、ろ液流量の低下によって知ることができる。
【０００７】
この目詰まりを防ぐために、エアーバブリングによる膜面洗浄が行われている。すなわち、被処理液槽２内の分離膜モジュール４下方に、散気装置３０を配置する。この散気装置３０は、多数の穴が形成された管状あるいは板状のもので、コンプレッサー３２と接続されており、このコンプレッサー３２を稼動させることによって、散気装置３０からは気体が発散される。
この散気装置３０から発散し、上昇する気泡によって、分離膜１８が揺動し、中空糸膜が相互に擦れ合ったり、中空糸膜と水の相対的流動により、その表面に付着した固体が取り除かれる。
【０００８】
上述のエアーバブリングによる膜面洗浄は、ろ過中に行うこともできるが、ろ過運転方法として、間欠運転方式を採用すると、より効果的に分離膜１８表面を洗浄することができる。
間欠運転方式とは、すなわち、ろ過と、その停止を、それぞれ所定時間ずつ繰り返す方法である。このろ過を停止している間に、エアーバブリングによる膜面洗浄を行う。
上述のように、間欠運転方式を採用し、エアーバブリングによる膜面洗浄を行った場合には、特に、処理流速が高い場合に、ろ過中に洗浄を行うよりも、その洗浄効果が高く、分離膜１８の寿命を長期化することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、分離膜１８の目詰まりを防ぐためには、ろ過の停止すなわちポンプ６停止後には、できるだけ、この目詰まりの原因である固体が、分離膜１８表面から離れることが望ましい。
しかしながら、上述の例のろ過装置においては、ポンプ６の運転を停止した直後には、そのろ液用配管８内に負圧が残っている。この負圧は徐々に解放されるが、この負圧が残っている間は、分離膜１８には、そのろ液側から吸引する力が働いており、分離膜１８表面には目詰まりの原因となる固体が引きつけられた状態になっている。
したがって、ポンプ６の運転を停止しても、この負圧が残っている間は、分離膜１８の目詰まりが促進されることになり、好ましくない。
また、上述の間欠運転方式を採用し、エアーバブリングによる膜面洗浄を行う場合には、ろ液用配管８内に負圧が残っている状態では、その洗浄効果は低下してしまう。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、分離膜モジュールを用い、この分離膜モジュールのろ液側より吸引することにより、被処理液をろ過するろ過装置とろ過運転方法において、特に、汚濁性の高い液体をろ過することに適したろ過装置とろ過運転方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の「分離膜モジュールを用い、この分離膜モジュールのろ液側よりポンプで吸引することにより、被処理液をろ過し、エアーバブリングによる膜面洗浄を行うろ過運転方法」においては、間欠運転方式を採用すると共に、ポンプの運転停止時の分離膜表面への固体の引きつけを弱め、目詰まりの促進を防止するために、ポンプの運転停止と同時に、分離膜モジュールに接続されたろ液用配管の、被処理液槽の被処理液面より高い位置に設けた圧力開放弁を開放することにより、ろ液用配管内の負圧を解放し、大気圧にすることを前記課題の解決手段とした。
本発明の「分離膜モジュールを用い、この分離膜モジュールのろ液側よりポンプで吸引することにより、被処理液をろ過し、エアーバブリングによる膜面洗浄を行うろ過装置」においては、ポンプの運転停止時の分離膜表面への固体の引きつけを弱め、目詰まりの促進を防止するために、分離膜モジュールに接続されたろ液用配管の、被処理液槽の被処理液面より高い位置に、圧力開放弁を設けると共に、間欠運転を実施するようろ過の運転を制御し、かつポンプの運転停止と同時に、圧力開放弁を開けるよう制御する制御装置を設けることを前記課題の解決手段とした。
【００１２】
また、上述のろ過装置において、上記圧力開放弁を被処理液槽の被処理液面から５００〜５０００ｍｍの高さに配することを前記課題の解決手段とした。
【００１３】
上述のろ過運転方法においては、所定時間ろ過した後、ろ過を停止すると同時に、圧力開放弁を開放し、所定時間経過後に、ろ過を開始することにより、分離膜モジュールの分離膜の目詰まりを防止することができる。
【００１４】
本発明のろ過装置には、圧力開放弁の開閉およびろ過の開始と停止を制御する制御装置を設けているので、間欠運転方式によるろ過運転方法を、自動制御により行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の請求項３記載のろ過装置の一例を示す概略図である。この例のろ過装置は、被処理液槽２と、この被処理液槽２内に配置された分離膜モジュール４と、ろ液用配管８によって分離膜モジュール４と接続されたポンプ６と、このろ液用配管８に設けられた圧力開放弁１２によって概略構成されたものである。この圧力開放弁１２は開閉可能な構造となっている。
また、ろ液用配管８には圧力計１０が設けられており、ろ過時の差圧を測定することができる。
【００１６】
上述の分離膜モジュール４の例としては、図４に示すような構造のものが用いられる。この分離膜モジュール４は、複数の中空糸で構成された１枚あるいは２枚以上の中空糸膜よりなる分離膜１８と、分離膜１８の両端に設けられた管状支持体２０とによって概略構成されたものである。
上述の管状支持体２０は、内部に内部集水路２４が形成された筒状のもので、その一端は閉止され、他端は、ろ液用配管８によって、ポンプ６と接続されている。
さらに、この管状支持体２０の側壁２６には、その長さ方向に沿ったスリット２８が形成されている。このスリット２８には、分離膜１８の端部が挿入されており、この分離膜１８はスリット２８に充填された密封剤で支持固定されている。すなわち、分離膜モジュール４としては、分離膜１８の両端部が２本の管状支持体２０によって、それぞれ支持されている。
この場合、分離膜１８の端部とは中空糸の繊維方向両端部であり、各中空糸の両端部は管状支持体２０の内部集水路２４内に位置している。
【００１７】
このように、分離膜モジュール４の管状支持体２０の内部集水路２４は、ろ液用配管８によって、ポンプ６と接続されているので、圧力開放弁１２を閉じた状態で、このポンプ６を稼動させることにより、分離膜モジュール４内が負圧になり、被処理液槽２に満たされた被処理液は、分離膜１８によってろ過され、そのろ液は、分離膜１８を構成する中空糸の内部を通って、内部集水路２４に入り、さらに、ろ液用配管８を通って、系外に排出される。
この分離膜モジュール４は、必要に応じて、２枚以上並列して、それらの内部集水路２４を１本のろ液用配管８にまとめて接続し、このろ液用配管８をポンプ６に接続して用いることもできる。
【００１８】
このろ過装置において、ろ過を停止する際には、上述のポンプ６の運転を停止するのと同時に、圧力開放弁１２を開けて、ろ液用配管８内の負圧を直ちに解放する。
この負圧の解放によって、ろ過中には、分離膜１８に対して、そのろ液側から働いていた吸引する力が解放され、分離膜１８表面に引きつけられていた固体は分離膜１８表面より離れやすくなる。
したがって、ろ過を停止している間には、分離膜１８の目詰まりが促進されることがないので、分離膜１８の寿命の長期化を図ることができる。
【００１９】
また、このポンプ６を停止するのと同時に圧力開放弁１２を開けることにより、ろ過中には、ろ液用配管８内を、分離膜モジュール４からポンプ６に向かって流れているろ液は、逆方向、すなわち、分離膜モジュール４に向かって一気に逆流する。
このろ液の逆流により、分離膜モジュール４の分離膜１８の表面に付着していた固体をその表面より引き離す力が働くので、分離膜１８表面の洗浄効果が得られる。
【００２０】
上述のろ液の逆流洗浄効果は、ろ液がより高い位置から逆流すると、その水頭差により、その効果をさらに高めることができる。このために、以下のような構造のろ過装置とすることもできる。
図２は、本発明の請求項４記載のろ過装置の一例を示す概略図である。
すなわち、図２に示すように、分離膜モジュール４とポンプ６を結ぶろ液用配管８の最上部が、分離膜モジュール４の配置された被処理液槽２内に満たされた被処理液の液面から５００〜５０００ｍｍの高さになるように配し、その最上部に、圧力開放弁１２を設けたものである。
図中Ｈは、被処理液槽２内に満たされた被処理液の液面から、ろ液用配管８の最上部までの高さを示すものである。
この高さＨは、高いほどその逆流洗浄効果は高くなるが、５００〜５０００ｍｍであることが好ましい。５００ｍｍ未満であると、十分な逆流洗浄効果が得られず、５０００ｍｍを越えると、装置が大型化するので不都合となる。
【００２１】
また、上述の例のろ過装置におけるろ過運転方法において、間欠運転方式によって、分離膜１８の目詰まりを、さらに防ぐことができる。
すなわち、所定時間ポンプ６を運転して、ろ過した後、そのポンプ６の運転停止と同時に、圧力開放弁１２を開けて、ろ液用配管８内の負圧を解放し、大気圧とし、所定時間経過後に、圧力開放弁１２を閉じて、ポンプ６を稼動させ、再びろ過を開始するろ過運転方法である。
このろ過運転方法においては、ろ過とその停止を繰り返すことにより、目詰まりの原因である固体が分離膜１８表面に引きつけられている状態と、離れている状態とがそれぞれ短時間で繰り返されるので、連続運転と比較して、分離膜１８の目詰まりを防止することができる。
【００２２】
上述のろ過時間およびその停止時間は、任意に設定することができるが、通常は、それぞれ１５秒〜２０時間および１秒〜２０時間とされる。
また、圧力開放弁１２は、ポンプ６の運転停止中には開放状態で、その運転中には閉じるようにすればよい。この圧力開放弁１２を開放する時間は、ろ液用配管８内の負圧が解放されるのに十分な時間であればよく、ポンプ６の運転停止中であっても、ろ液用配管８内の負圧が解放された時点で、この圧力開放弁１２を閉じてもよい。
【００２３】
また、上述の運転停止時に、エアーバブリングによる分離膜１８の膜面洗浄を行えば、分離膜１８の目詰まりを防ぐためには、さらに効果的である。この際、上述のろ過装置の例においては、そのろ過停止と同時に、ろ液用配管８内の負圧が解放され、その運転中には、分離膜１８表面に引きつけられていた固体が、この分離膜１８表面より離れやすくなるものであるので、エアーバブリングの十分な洗浄効果を得ることができる。
エアーバブリングは、被処理液槽２の外部に設けたコンプレッサー３２を稼動し、被処理液槽２内において、分離膜モジュール４の下方に設置した散気装置３０から気泡を発生させることによって、行うことができる。
【００２４】
上述のエアーバブリングによる膜面洗浄を行う場合には、分離膜１８の膜面が鉛直方向に沿うように分離膜モジュール４を配置することが望ましい。このように配置することにより、その下方より上昇する気泡が全て分離膜１８の膜面に均一に作用し、分離膜１８表面全体に対する洗浄効果が得られる。
【００２５】
また、上述の請求項３および請求項４記載のろ過装置の例において、圧力開放弁１２の開閉およびろ過の運転と停止、すなわちポンプ６の運転と停止を制御する制御装置１４を設けることができる。
特に、上述の間欠運転方式を採用した場合には、この制御装置１４によって、その運転を自動制御することができる。
【００２６】
圧力開放弁１２は、開閉可能なものであればよい。特に、電磁弁で、自動制御が可能であるものが好ましい。この圧力開放弁１２は、分離膜モジュール４とポンプ６を連結するろ液用配管８の、被処理液槽の被処理液面より高い位置に配置される。
また、圧力開放弁１２を開けることによって、外部から汚染物質が混入し、ろ液が汚染されることを防ぐために、圧力開放弁１２にはエアーフィルターが備え付けられていることが望ましい。
【００２７】
分離膜モジュール４について、その形状を限定することはない。
また、この分離膜モジュール４を構成する分離膜１８は、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、セラミック等より形成された、平膜タイプ、中空糸膜タイプ、管状タイプ、袋状タイプ等任意の形状のものを用いることができる。
この分離膜１８の分画性能は、ろ過によって分離したい固体の大きさによって、任意のものを選択することができる。例えば、細菌等の混入による汚染を避けるためには、その分画性能が０．２μｍ以下である分離膜１８を選択することが好ましい。
【００２８】
制御装置１４は、圧力開放弁１２の開閉およびポンプ６の運転と停止を、時間毎に制御することができるものであれば、任意のものを用いることができる。また、圧力開放弁１２とポンプ６のそれぞれに別々の制御装置１４を接続し、これらを制御するようにしてもよい。
被処理液槽２の大きさ、形状、材質は特に限定することはなく、被処理液量や、分離膜モジュール４の形状によって、任意に選択することができる。
同様に、ろ液用配管８の材質、径、長さについても、そのろ過装置の目的によって任意のものを用いることができる。
また、ポンプ６は、目的の被処理液量に応じて、任意のものを使用できる。
圧力計１０は、目的の範囲の圧力を測定することができればよい。この設置位置は、分離膜モジュール４とポンプ６を連結するろ液用配管８のいずれの位置であってもよい。
散気装置３０とコンプレッサー３２は、良好にエアーバブリングできるものであれば、任意のものを使用することができる。この散気装置３０とコンプレッサー３２は、必ずしも必須ではなく、必要に応じて、設置することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
（実施例１）
図１に示すような構造のろ過装置を作成した。
分離膜モジュール４は、三菱レイヨン（株）製“ステラポアーＬ”（分画性能０．１μｍ、中空糸膜使用）を５枚並列して設置したものである（この１枚の膜面積が２ｍ^２であるので、これら５枚を用いた場合の膜面積は１０ｍ^２である）。
ポンプ６は、ダイヤフラムポンプ（商品名）を用いた。
散気装置３０としては、散気管５本を５枚の分離膜モジュール４の下方にそれぞれ設置した。
【００３０】
このろ過装置について、その運転時の分離膜１８の差圧の上昇を測定した。
被処理液としては、２００ｐｐｍの酵母を懸濁させた水を用いた。これを被処理液槽２に満たし、ろ過運転中は、この被処理液を被処理液槽２外部より補給し、その液量を一定に保つようにして、ろ過運転を行った。
そのろ過運転方法は、ろ過流量は３３０ｍｌ／ｍｉｎ（ＬＶ＝０．００９９ｍ／ｈ）一定で、５分間のろ過と５分間のろ過の停止を繰り返す間欠運転方式を採用し、この運転停止中にエアーバブリングによる膜面洗浄を行った。
このとき、圧力開放弁１２は、ポンプ６を停止すると同時に開き、その３０秒後に閉じるように、制御装置１４を設定した。
エアーバブリングによる膜面洗浄は、運転停止時に、連続して３５Ｎｌ／ｍｉｎの空気を発生させて行った。
この結果、実験開始時におけるろ過時の差圧は２ｃｍＨｇであり、５カ月運転後の差圧は５７ｃｍＨｇまで上昇したが、流量は低下しなかった。
【００３１】
（実施例２）
実施例２のろ過装置について、実施例１の異なるところは、そのろ液用配管８と圧力開放弁１２の配置である。
すなわち、図２に示すように、ろ液用配管８を、分離膜モジュール４より、高さＨが１．５ｍになるように配し、これを地面にまで下ろして配置して、ポンプ６に接続した。このろ液用配管８の最上部に圧力開放弁１２を設置した。
このろ過装置のろ過運転方法が、実施例１のろ過運転方法と異なるところは、圧力開放弁１２をポンプ６の運転停止と同時に開けて、その１分後に閉じるように、制御装置１４を設定した点である。
【００３２】
このろ過装置について、分離膜１８の差圧の上昇を測定した。
この結果、ろ過装置の実験開始時におけるろ過時の差圧は２ｃｍＨｇであり、７カ月運転後の差圧は４１ｃｍＨｇであり、流量も低下せず、安定運転が継続できた。
【００３３】
（比較例）
比較例のろ過装置において、実施例１と異なるところは、図３に示すように、ろ液用配管８に圧力開放弁１２が設けられていない点である。
すなわち、圧力開放弁１２が設けられていないので、このろ過装置のろ過の停止時の操作は、ポンプ６を停止するのみである。また、そのろ過開始時にはポンプ６を稼動させるのみの操作となる。
【００３４】
上述の圧力開放弁１２の開閉以外は実施例１と同様にして、このろ過装置について、ろ過運転時の分離膜１８の差圧の上昇を測定した。
この結果、実験開始時におけるろ過時の差圧は２ｃｍＨｇであった。この４０日運転後の差圧は２８ｃｍＨｇであったが、この頃より、ポンプ６の運転を停止しても、ろ液用配管８内の負圧が解放され難くなった。そして、２カ月後には、差圧は６８ｃｍＨｇになり、ろ液の流量は５０ｍｌ／ｍｉｎに低下した。
【００３５】
これらの結果により、分離膜モジュール４を用い、この分離膜モジュール４のろ液側より吸引することにより、被処理液をろ過するろ過装置において、この分離膜モジュール４のろ液用配管８に圧力開放弁１２を設け、所定時間ろ過した後、ろ過を停止するのと同時に圧力開放弁１２を開き、そのろ液用配管８内の負圧を解放して大気圧にし、所定時間経過後に、ろ過を開始することを繰り返す間欠運転方式を採用することにより、分離膜モジュール４の分離膜８の目詰まりを防止することができ、酵母を懸濁させた汚濁性の高い水についても、ろ過できることがわかる。
【００３６】
また、分離膜モジュール４とポンプ６とを結ぶろ液用配管８の最上部を、被処理液槽２内に満たされた被処理液の液面からの高さＨが１．５ｍである位置に配し、その最上部に、圧力開放弁１２を設けることにより、ろ過停止時に、ポンプ６を停止するのと同時に圧力開放弁１２を開放することによって起こるろ液の逆流による分離膜１８の洗浄効果を高めることができるので、さらに、分離膜１８の寿命を長期化することができることがわかる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分離膜モジュールを用い、この分離膜モジュールのろ液側より吸引することにより、被処理液をろ過するろ過装置およびろ過運転方法においては、被処理液を吸引するポンプと、分離膜モジュールとを結ぶろ液用配管に圧力開放弁を設け、ろ過を停止すると同時に、圧力開放弁を開放して、ろ液用配管内の負圧を解放するようにしているので、ろ過を停止している間には、分離膜モジュールの分離膜の目詰まりが促進されることがなく、この分離膜の寿命の長期化を図ることができ、汚濁性の高い液体のろ過を行うことができる。
【００３８】
また、ろ過を停止するのと同時に圧力開放弁を開けることにより、このポンプ運転中には、ろ液用配管内を、分離膜モジュールからポンプに向かって流れているろ液は、逆方向、すなわち、分離膜モジュールに向かって一気に逆流する。
このとき、分離膜モジュールの分離膜の表面に付着していた固体をその表面より引き離す力が働くので、分離膜表面の洗浄効果が得られる。
【００３９】
また、上述のろ過装置において、圧力開放弁を被処理液槽内に満たされた被処理液の液面から５００〜５０００ｍｍの高さに配し、該圧力開放弁を開放することにより、上述の逆流洗浄効果を高めることができ、その分離膜の寿命を、さらに長期化することができる。
【００４０】
また、上述のろ過運転方法において、所定時間ろ過した後、ろ過を停止すると同時に、圧力開放弁を開放して、ろ液用配管内の負圧を解放して大気圧にし、所定時間経過後に、再びろ過することを繰り返す間欠運転方式を採用することにより、さらに、分離膜モジュールの分離膜の目詰まりを防止することができる。
【００４１】
また、本発明のろ過装置には、圧力開放弁の開閉およびろ過装置の運転を制御する制御装置を設けることができる。このことによって、上述の間欠運転方式によるろ過運転方法を、自動制御により行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項３記載のろ過装置の一例を示す概略図である。
【図２】請求項４記載のろ過装置の一例を示す概略図である。
【図３】従来のろ過装置の一例を示す概略図である。
【図４】分離膜モジュールの構造の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
４・・・分離膜モジュール、８・・・ろ液用配管、１２・・・圧力開放弁、１４・・・制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a filtration device and a filtration operation method for filtering a liquid to be treated by using a separation membrane module and sucking the filtrate from the filtrate side of the separation membrane module. It relates to a suitable filtration device and filtration operation method.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Separation membrane modules have conventionally been used in manufacturing devices for sterile water, drinking water, high-purity water, and the like, and in air purification devices. In addition to these uses, in recent years, the use of this separation membrane module in the treatment of highly polluting liquids has been studied, and some have been put to practical use.
The treatment of a highly polluting liquid includes, specifically, secondary treatment and tertiary treatment in sewage treatment and solid-liquid separation in a septic tank.
When a separation membrane module is used for filtering such a highly polluting liquid, a filtration device for filtering the liquid to be treated may be provided by suctioning the filtrate from the filtrate side of the separation membrane module. General.
[0003]
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a conventional filtration device that filters a liquid to be treated by using a separation membrane module and sucking the filtrate from the filtrate side of the separation membrane module. The filtration apparatus of this example is schematically constituted by a liquid tank 2 to be treated, a separation membrane module 4 disposed in the liquid tank 2 to be treated, and a pump 6 connected to the separation membrane module 4. .
[0004]
FIG. 4 is a perspective view showing an example of the structure of the separation membrane module 4 described above. The separation membrane module 4 is roughly constituted by a separation membrane 18 composed of one or more hollow fiber membranes composed of a plurality of hollow fibers, and a tubular support body 20 provided at both ends of the separation membrane 18. It is a thing.
The above-mentioned tubular support 20 is a tubular one having an internal water collecting passage 24 formed therein, one end of which is closed, and the other end of which is connected to the pump 6 by a filtrate pipe 8.
Further, a slit 28 is formed in the side wall 26 of the tubular support 20 along the length direction thereof. The end of the separation membrane 18 is inserted into the slit 28, and the separation membrane 18 is supported and fixed by a sealant filled in the slit 28. That is, as the separation membrane module 4, both ends of the separation membrane 18 are supported by the two tubular supports 20, respectively.
In this case, the ends of the separation membrane 18 are both ends in the fiber direction of the hollow fiber, and both ends of each hollow fiber are located in the internal water collecting passage 24 of the tubular support 20.
[0005]
Thus, the internal water collecting channel 24 in the tubular support 20 of the separation membrane module 4 is connected to the pump 6 by the filtrate pipe 8. Therefore, by operating the pump 6, the inside of the separation membrane module 4 becomes negative pressure, and the liquid to be treated filled in the liquid to be treated tank 2 is filtered by the separation membrane 18, and the filtrate is separated by the separation membrane. Through the inside of the hollow fiber constituting 18, the water enters the internal water collecting channel 24, and further passes through the inside of the filtrate pipe 8 and is discharged out of the system.
[0006]
By the way, when the filtration device of the above-described example is used for treating a highly polluting liquid, the separation membrane is particularly formed by the solid separated from the liquid to be treated by the filtration being attached to the surface of the separation membrane 18. Clogging of the separation membrane 18 is likely to occur, and therefore, shortening the life of the separation membrane 18 becomes a problem.
The state of clogging of the separation membrane 18 can be known from an increase in the differential pressure at the time of filtration measured by the pressure gauge 10 installed in the filtrate pipe 8 and a decrease in the flow rate of the filtrate.
[0007]
In order to prevent this clogging, the film surface is cleaned by air bubbling. That is, the air diffuser 30 is disposed below the separation membrane module 4 in the liquid tank 2 to be treated. The air diffuser 30 is a tubular or plate-shaped member having a large number of holes formed therein, and is connected to a compressor 32. By operating the compressor 32, gas is emitted from the air diffuser 30. .
Separation membrane 18 is oscillated by bubbles rising from air diffuser 30 and rising, so that the solid fibers adhered to the surface of hollow fiber membranes rub against each other due to relative flow of hollow fiber membranes and water. Removed.
[0008]
The above-described membrane surface cleaning by air bubbling can be performed during filtration. However, if the intermittent operation method is adopted as the filtration operation method, the surface of the separation membrane 18 can be more effectively cleaned.
The intermittent operation method is a method in which filtration and its stop are repeated for a predetermined time, respectively. While the filtration is stopped, the membrane surface is cleaned by air bubbling.
As described above, when the intermittent operation method is adopted and the membrane surface is cleaned by air bubbling, especially when the processing flow rate is high, the cleaning effect is higher than the cleaning performed during the filtration, and the separation is performed. The life of the film 18 can be extended.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to prevent the separation membrane 18 from being clogged, it is desirable that the solid that causes the clogging is separated from the surface of the separation membrane 18 as much as possible after the filtration is stopped, that is, after the pump 6 is stopped.
However, in the filtration device of the above-described example, immediately after the operation of the pump 6 is stopped, a negative pressure remains in the filtrate pipe 8. This negative pressure is gradually released, but while the negative pressure remains, the suction force acts on the separation membrane 18 from the filtrate side, and the surface of the separation membrane 18 is a cause of clogging. Solid is attracted.
Therefore, even if the operation of the pump 6 is stopped, while the negative pressure remains, clogging of the separation membrane 18 is promoted, which is not preferable.
Further, when the above-described intermittent operation method is adopted and the membrane surface is cleaned by air bubbling, the cleaning effect is reduced in a state where the negative pressure remains in the filtrate pipe 8.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a filtration device and a filtration operation method for filtering a liquid to be treated by using a separation membrane module and sucking from a filtrate side of the separation membrane module, particularly, It is an object of the present invention to provide a filtration device and a filtration operation method suitable for filtering highly liquid.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the “ filtration operation method of filtering the liquid to be treated by using a separation membrane module and suctioning the filtrate from the filtrate side of the separation membrane module with a pump to wash the membrane surface by air bubbling ” of the present invention, the intermittent operation In addition to adopting the method, in order to reduce the attraction of solids to the surface of the separation membrane when the operation of the pump is stopped and to prevent clogging, the filtrate piping connected to the separation membrane module at the same time as the operation of the pump is stopped The solution to the above-mentioned problem is to open the pressure release valve provided at a position higher than the surface of the liquid to be treated in the liquid to be treated, thereby releasing the negative pressure in the filtrate pipe to atmospheric pressure. did.
In the present invention, "a filtration apparatus for filtering a liquid to be treated and performing membrane surface cleaning by air bubbling" by using a separation membrane module and sucking the filtrate from the filtrate side of the separation membrane module with a pump to operate the pump. In order to weaken the attraction of the solid to the separation membrane surface at the time of stoppage and prevent the clogging from being promoted, the filtrate pipe connected to the separation membrane module is positioned higher than the liquid surface to be treated in the liquid tank to be treated. Means for solving the above-mentioned problem is to provide a pressure release valve, and to provide a control device for controlling the operation of filtration so as to perform an intermittent operation and for opening the pressure release valve at the same time as the operation of the pump is stopped.
[0012]
Further, in the above-mentioned filtration device, the pressure-relief valve is disposed at a height of 500 to 5000 mm from the surface of the liquid to be treated in the liquid tank to be treated .
[0013]
In the filtration operation method described above, after filtration predetermined time, preventing on stopping filtration, opening the pressure release valve, after a predetermined time has elapsed, by starting the filtration, clogging of the separation membrane of the separation membrane module can do.
[0014]
The filtration device of the present invention, since there is provided a control device for controlling the start and stop of opening and closing and filtration pressure relief valve, a filtration operation method according to the intermittent operation mode can be performed by automatic control.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the filtration device according to claim 3 of the present invention. The filtration apparatus of this example includes a liquid tank 2 to be treated, a separation membrane module 4 disposed in the liquid tank 2 to be treated, a pump 6 connected to the separation membrane module 4 by a filtrate pipe 8, This is schematically constituted by a pressure release valve 12 provided in a filtrate pipe 8. The pressure release valve 12 has a structure that can be opened and closed.
Further, a pressure gauge 10 is provided in the filtrate pipe 8, and a pressure difference during filtration can be measured.
[0016]
As an example of the separation membrane module 4 described above, one having a structure as shown in FIG. 4 is used. The separation membrane module 4 is roughly constituted by a separation membrane 18 composed of one or more hollow fiber membranes composed of a plurality of hollow fibers, and a tubular support body 20 provided at both ends of the separation membrane 18. It is a thing.
The above-mentioned tubular support 20 is a tubular one having an internal water collecting passage 24 formed therein, one end of which is closed, and the other end of which is connected to the pump 6 by a filtrate pipe 8.
Further, a slit 28 is formed in the side wall 26 of the tubular support 20 along the length direction thereof. The end of the separation membrane 18 is inserted into the slit 28, and the separation membrane 18 is supported and fixed by a sealant filled in the slit 28. That is, as the separation membrane module 4, both ends of the separation membrane 18 are supported by the two tubular supports 20, respectively.
In this case, the ends of the separation membrane 18 are both ends in the fiber direction of the hollow fiber, and both ends of each hollow fiber are located in the internal water collecting passage 24 of the tubular support 20.
[0017]
As described above, since the internal water collecting passage 24 of the tubular support 20 of the separation membrane module 4 is connected to the pump 6 by the filtrate pipe 8, the pump 6 is closed with the pressure release valve 12 closed. By the operation, the inside of the separation membrane module 4 becomes a negative pressure, and the liquid to be treated filled in the liquid to be treated tank 2 is filtered by the separation membrane 18, and the filtrate is the hollow fiber constituting the separation membrane 18. And then into the internal water collecting passage 24, and further through the filtrate pipe 8 to be discharged out of the system.
If necessary, the separation membrane module 4 is connected in parallel with two or more sheets, and collectively connects the internal water collecting passages 24 to one filtrate pipe 8. The filtrate pipe 8 is connected to the pump 6. It can also be used by connecting.
[0018]
In this filtration device, when the filtration is stopped, the operation of the pump 6 is stopped, and at the same time, the pressure release valve 12 is opened to immediately release the negative pressure in the filtrate pipe 8.
Due to the release of the negative pressure, during filtration, the suction force acting on the separation membrane 18 from the filtrate side is released, and the solid attracted to the surface of the separation membrane 18 is removed from the surface of the separation membrane 18 by filtration. It is easy to leave.
Therefore, while filtration is stopped, clogging of the separation membrane 18 is not promoted, so that the life of the separation membrane 18 can be extended.
[0019]
By opening the pressure release valve 12 at the same time as stopping the pump 6, the filtrate flowing from the separation membrane module 4 toward the pump 6 in the filtrate pipe 8 during filtration is It flows backward in the opposite direction, that is, toward the separation membrane module 4 at a stretch.
The reverse flow of the filtrate exerts a force acting to separate solids adhered to the surface of the separation membrane 18 of the separation membrane module 4 from the surface, thereby obtaining a cleaning effect on the surface of the separation membrane 18.
[0020]
The effect of the above-described backwashing of the filtrate can be further enhanced by the head difference when the filtrate flows backward from a higher position. For this purpose, a filtering device having the following structure can be provided.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the filtration device according to claim 4 of the present invention.
That is, as shown in FIG. 2, the filtrate pipe 8 connecting the separation membrane module 4 and the pump 6 uppermost, the separation membrane modules 4 arranged in the liquid to be treated filled liquid to be treated bath 2 The pressure relief valve 12 is provided at the uppermost part of the liquid level so as to be 500 to 5000 mm above the liquid level.
H in the drawing indicates the height from the liquid surface of the liquid to be treated filled in the liquid tank 2 to the top of the filtrate pipe 8.
The higher this height H is, the higher the backflow cleaning effect is, but it is preferably 500 to 5000 mm. If it is less than 500 mm, a sufficient backwashing effect cannot be obtained, and if it exceeds 5000 mm, the apparatus becomes large, which is inconvenient.
[0021]
Further, in the filtering operation method in the filtration device of the above-described example, clogging of the separation membrane 18 can be further prevented by the intermittent operation method.
That is, after the pump 6 is operated and filtered for a predetermined time, the pressure release valve 12 is opened at the same time when the operation of the pump 6 is stopped to release the negative pressure in the filtrate pipe 8 to atmospheric pressure. After the lapse of time, the pressure release valve 12 is closed, the pump 6 is operated, and the filtration is started again.
In this filtration operation method, the state in which the solid causing the clogging is attracted to the surface of the separation membrane 18 and the state in which the solid is separated are repeated in a short time by repeating the filtration and the stop thereof. The clogging of the separation membrane 18 can be prevented as compared with the continuous operation.
[0022]
The above-mentioned filtration time and the stop time thereof can be arbitrarily set, but are usually 15 seconds to 20 hours and 1 second to 20 hours, respectively.
The pressure release valve 12 may be open when the operation of the pump 6 is stopped, and may be closed during the operation. The time for opening the pressure release valve 12 may be a time sufficient for releasing the negative pressure in the filtrate pipe 8. Even when the operation of the pump 6 is stopped, the filtrate pipe 8 may be opened. The pressure release valve 12 may be closed when the negative pressure in the inside is released.
[0023]
Further, if the surface of the separation membrane 18 is cleaned by air bubbling during the above-mentioned operation stoppage, it is more effective to prevent the separation membrane 18 from being clogged. At this time, in the above-described example of the filtration device, the negative pressure in the filtrate pipe 8 is released at the same time as the filtration is stopped, and during the operation, the solid attracted to the surface of the separation membrane 18 is removed. Since it is easier to separate from the surface of the separation membrane 18, a sufficient cleaning effect of air bubbling can be obtained.
The air bubbling is performed by operating the compressor 32 provided outside the liquid tank 2 to be processed, and generating air bubbles from the air diffuser 30 installed below the separation membrane module 4 in the liquid tank 2 to be processed. be able to.
[0024]
When performing the above-described membrane surface cleaning by air bubbling, it is desirable to arrange the separation membrane module 4 so that the membrane surface of the separation membrane 18 extends along the vertical direction. By arranging in this manner, all the bubbles rising from below act uniformly on the surface of the separation membrane 18, and a cleaning effect on the entire surface of the separation membrane 18 can be obtained.
[0025]
Further, in the above-described examples of the filtering device according to claims 3 and 4, a control device 14 that controls the opening and closing of the pressure release valve 12 and the operation and stop of the filtration, that is, the operation and stop of the pump 6, can be provided. .
In particular, when the above-described intermittent operation method is adopted, the operation can be automatically controlled by the control device 14.
[0026]
The pressure release valve 12 only needs to be able to open and close. In particular, a solenoid valve that can be automatically controlled is preferable. The pressure release valve 12 is arranged at a position higher than the liquid surface of the liquid tank to be processed in the filtrate pipe 8 connecting the separation membrane module 4 and the pump 6 .
Further, it is desirable that the pressure release valve 12 be provided with an air filter in order to prevent contaminants from entering from outside and thereby contaminating the filtrate by opening the pressure release valve 12.
[0027]
The shape of the separation membrane module 4 is not limited.
The separation membrane 18 constituting the separation membrane module 4 is made of cellulose, polyolefin, polysulfone, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ceramic, etc., and is a flat membrane type, a hollow fiber type, a tubular type, Any shape such as a bag type can be used.
The fractionation performance of the separation membrane 18 can be arbitrarily selected depending on the size of the solid to be separated by filtration. For example, in order to avoid contamination due to contamination with bacteria or the like, it is preferable to select a separation membrane 18 having a fractionation performance of 0.2 μm or less.
[0028]
As the control device 14, any device can be used as long as it can control the opening and closing of the pressure release valve 12 and the operation and stop of the pump 6 every time. Alternatively, separate control devices 14 may be connected to each of the pressure release valve 12 and the pump 6 to control them.
The size, shape, and material of the liquid tank 2 to be treated are not particularly limited, and can be arbitrarily selected depending on the amount of the liquid to be treated and the shape of the separation membrane module 4.
Similarly, the material, diameter, and length of the filtrate pipe 8 may be arbitrary depending on the purpose of the filtration device.
Further, any pump can be used according to the target amount of the liquid to be treated.
The pressure gauge 10 only needs to be able to measure a pressure in a target range. This installation position may be any position of the filtrate pipe 8 connecting the separation membrane module 4 and the pump 6.
As the air diffuser 30 and the compressor 32, any one can be used as long as it can satisfactorily air bubble. The air diffuser 30 and the compressor 32 are not necessarily required, and can be installed as needed.
[0029]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
(Example 1)
A filtration device having a structure as shown in FIG. 1 was prepared.
The separation membrane module 4 is provided with five “Stellapore L” (fractionation performance: 0.1 μm, using hollow fiber membrane) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. arranged in parallel (the membrane area of one membrane is 2 m ^2). Therefore, the film area when these five sheets are used is 10 m ² ).
As the pump 6, a diaphragm pump (trade name) was used.
As the air diffuser 30, five air diffusers were respectively installed below the five separation membrane modules 4.
[0030]
With respect to this filtration device, an increase in the differential pressure of the separation membrane 18 during the operation was measured.
As a liquid to be treated, water in which 200 ppm of yeast was suspended was used. This was filled in the liquid tank 2 to be treated, and during the filtration operation, the liquid to be treated was supplied from the outside of the liquid tank 2 to be treated, and the filtration operation was performed so as to keep the liquid amount constant.
The filtration operation method employs an intermittent operation method in which the filtration flow rate is 330 ml / min (LV = 0.0099 m / h) and the filtration is stopped for 5 minutes and the filtration is stopped for 5 minutes. The membrane surface was cleaned by bubbling.
At this time, the control device 14 was set so that the pressure release valve 12 was opened at the same time when the pump 6 was stopped, and closed 30 seconds after the stop.
The cleaning of the film surface by air bubbling was performed by continuously generating 35 Nl / min of air when the operation was stopped.
As a result, the differential pressure during filtration at the start of the experiment was 2 cmHg, and the differential pressure after 5 months of operation increased to 57 cmHg, but the flow rate did not decrease.
[0031]
(Example 2)
The second embodiment differs from the first embodiment in the arrangement of the filtrate pipe 8 and the pressure release valve 12.
That is, as shown in FIG. 2, the filtrate pipe 8 is arranged so that the height H becomes 1.5 m from the separation membrane module 4, this is lowered to the ground, and the pump 6 is mounted on the pump 6. Connected. A pressure release valve 12 was installed at the top of the filtrate pipe 8.
The difference between the filtration operation method of this filtration device and the filtration operation method of Example 1 is that the control device 14 is set so that the pressure release valve 12 is opened at the same time when the operation of the pump 6 is stopped and closed one minute after that. Is a point.
[0032]
For this filtration device, the rise in the differential pressure across the separation membrane 18 was measured.
As a result, the differential pressure at the time of filtration of the filtration device at the start of the experiment was 2 cmHg, the differential pressure after 7 months of operation was 41 cmHg, the flow rate did not decrease, and stable operation could be continued.
[0033]
(Comparative example)
In the filtration device of the comparative example, the difference from the first embodiment is that the filtrate pipe 8 is not provided with the pressure release valve 12 as shown in FIG.
That is, since the pressure release valve 12 is not provided, the operation when the filtration of the filtration device is stopped is only to stop the pump 6. Further, at the start of the filtration, the operation is only to operate the pump 6.
[0034]
Except for the opening and closing of the pressure release valve 12, the increase in the differential pressure of the separation membrane 18 during the filtration operation was measured for this filtration device in the same manner as in Example 1.
As a result, the pressure difference during filtration at the start of the experiment was 2 cmHg. The differential pressure after this 40-day operation was 28 cmHg. From this time, even when the operation of the pump 6 was stopped, the negative pressure in the filtrate pipe 8 became difficult to release. Two months later, the differential pressure was 68 cmHg, and the flow rate of the filtrate was reduced to 50 ml / min.
[0035]
Based on these results, in the filtration device that filters the liquid to be treated by using the separation membrane module 4 and sucking the filtrate from the filtrate side of the separation membrane module 4, pressure is applied to the filtrate pipe 8 of the separation membrane module 4. the open valve 12 is provided, after filtration predetermined time, open the pressure relief valve 12 simultaneously with the stop filtration, to atmospheric pressure to release the negative pressure of the filtrate pipe in 8, after a predetermined time has elapsed, filtered By employing an intermittent operation method that repeats starting, the clogging of the separation membrane 8 of the separation membrane module 4 can be prevented, and even highly polluted water in which yeast is suspended can be filtered. Understand.
[0036]
The position of the top, the height H from the liquid surface of the liquid to be treated filled liquid to be treated vessel 2 is 1.5m filtrate pipe 8 connecting the separation membrane module 4 and the pump 6 , And a pressure release valve 12 is provided at the uppermost part thereof, so that when the filtration is stopped, the pump 6 is stopped and the pressure release valve 12 is simultaneously opened to wash the separation membrane 18 due to the backflow of the filtrate. It can be seen that the effect can be enhanced, so that the life of the separation membrane 18 can be further extended.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, by using the separation membrane module of the present invention and sucking the filtrate from the filtrate side of the separation membrane module, in the filtration device and the filtration operation method for filtering the liquid to be treated, the liquid to be treated is sucked. a pump, a pressure relief valve provided on the filtrate pipe connecting the separation membrane module, on stopping filtration, by opening the pressure relief valve, because so as to release the negative pressure in the filtrate for the pipe While the filtration is stopped, clogging of the separation membrane of the separation membrane module is not promoted, and the life of the separation membrane can be prolonged. It can be carried out.
[0038]
Also, by opening the pressure release valve at the same time as stopping the filtration, during the operation of the pump, the filtrate flowing from the separation membrane module toward the pump in the filtrate pipe is in the opposite direction, that is, Then, it flows backward at a stretch toward the separation membrane module.
At this time, since a force acts to separate solids attached to the surface of the separation membrane of the separation membrane module from the surface, a cleaning effect on the surface of the separation membrane can be obtained.
[0039]
Further, in the above-described filtering device, placed at a height of 500~5000mm from the liquid surface of the liquid to be treated which is filled with pressure relief valve in the liquid to be treated within the tank, more to open the pressure release valve, above Of the separation membrane can be enhanced, and the life of the separation membrane can be further lengthened.
[0040]
Further, in the filtration operation method described above, after filtration predetermined time, on stopping filtration, by opening the pressure relief valve, to release the negative pressure in the filtrate for the pipe to atmospheric pressure, after a predetermined time has elapsed, By adopting an intermittent operation system in which filtration is repeated again, clogging of the separation membrane of the separation membrane module can be further prevented.
[0041]
Further, the filtration device of the present invention can be provided with a control device that controls the opening and closing of the pressure release valve and the operation of the filtration device. Thereby, the filtration operation method by the intermittent operation method described above can be performed by automatic control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a filtration device according to claim 3.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the filtration device according to claim 4.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a conventional filtration device.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of the structure of a separation membrane module.
[Explanation of symbols]
4: separation membrane module, 8: piping for filtrate, 12: pressure release valve, 14: controller

Claims

Using a separation membrane module disposed in the liquid tank to be treated , a filtration operation method of filtering the liquid to be treated and washing the membrane surface by air bubbling by suctioning the filtrate from the filtrate side of the separation membrane module with a pump . ,
While adopting the intermittent operation method,
At the same time as the operation of the pump is stopped, the liquid tank to be treated is connected to the filtrate piping connected to the separation membrane module in order to reduce the attraction of solids to the surface of the separation membrane and prevent clogging when the operation of the pump is stopped. A pressure release valve provided at a position higher than the surface of the liquid to be treated, thereby releasing the negative pressure in the filtrate pipe to atmospheric pressure.

By using a separation membrane module disposed in the liquid tank to be treated , by suctioning the filtrate from the filtrate side of the separation membrane module with a pump, the liquid to be treated is filtered, and the filtration device for cleaning the membrane surface by air bubbling ,
In order to weaken the attraction of solids to the surface of the separation membrane when the operation of the pump is stopped and to prevent clogging, the filtrate pipe connected to the separation membrane module is higher than the liquid surface of the liquid tank to be treated. in position, Rutotomoni pressure relief valve is provided,
A filtration device, comprising: a control device for controlling a filtration operation so as to perform an intermittent operation, and controlling to open a pressure release valve simultaneously with a stop of a pump operation .

The filtering apparatus according to claim 2 , wherein the pressure release valve is disposed at a height of 500 to 5000 mm from a liquid surface of the liquid tank to be processed.