JP7637562B2 - Membrane filtration system, membrane filtration method, chemical addition backwash device, and control device for chemical addition backwash device - Google Patents
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Description
本発明は、除濁膜等のろ過膜を用いて被処理水の膜ろ過処理を行う膜ろ過システム、膜ろ過方法、その膜ろ過システムに用いられる薬品添加逆洗装置、および薬品添加逆洗装置の制御装置に関する。 The present invention relates to a membrane filtration system that performs membrane filtration of water to be treated using a filtration membrane such as a turbidity removing membrane, a membrane filtration method, a chemical addition backwash device used in the membrane filtration system, and a control device for the chemical addition backwash device.
近年の水需要の高まりから排水を回収再利用する要求が増えている。排水を回収再利用する排水回収において、生物処理や凝集および固液分離処理の後に、除濁膜等のろ過膜を用いて懸濁物質等を含む生物処理水や固液分離水の膜ろ過処理を行う方法がある。この方法では、被処理水の性状が変動すること等によって、生物処理や凝集および固液分離処理が不安定となり、膜ろ過処理において膜のファウリング(閉塞)が発生することがある。この場合、例えば、膜の二次側から一次側に逆洗水を通水して逆洗を行い、膜表面または膜内部の付着物を物理的に剥離する物理洗浄が行われる。逆洗では解消しない膜のファウリングを解消するために、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤やアルカリ、酸等の薬品を逆洗水に加えた薬品添加逆洗液により薬品添加逆洗を行う化学的強化逆洗(CEB:Chemical Enhanced Backwash)を行うこともある。 In recent years, the demand for water has increased, and there is an increasing demand for the recovery and reuse of wastewater. In wastewater recovery, which recovers and reuses wastewater, there is a method in which after biological treatment, coagulation, and solid-liquid separation treatment, membrane filtration treatment of biologically treated water containing suspended matter and solid-liquid separated water is performed using a filtration membrane such as a turbidity removal membrane. In this method, the biological treatment, coagulation, and solid-liquid separation treatment may become unstable due to changes in the properties of the water to be treated, and membrane fouling (blockage) may occur in the membrane filtration treatment. In this case, for example, backwashing is performed by passing backwash water from the secondary side to the primary side of the membrane, and physical cleaning is performed to physically peel off the deposits on the membrane surface or inside the membrane. In order to eliminate membrane fouling that cannot be eliminated by backwashing, chemically enhanced backwashing (CEB: Chemical Enhanced Backwash) may be performed, in which a chemical-added backwash solution in which an oxidizing agent such as sodium hypochlorite, or a chemical such as an alkali or acid is added to the backwash water is used.
被処理水の性状が変動したときに、膜ろ過処理の前段の生物処理や凝集および固液分離処理を安定して行うことは困難である。生物処理が不安定になった場合に膜ろ過処理における薬品添加逆洗による薬品回復効果が不足すると主に有機物によって膜のファウリングが発生する。凝集および固液分離処理が不安定になった場合に膜ろ過処理における薬品添加逆洗による薬品回復効果が不足すると、主に小さな粒子となった金属系凝集剤等によって膜のファウリングが発生する。膜のファウリングの要因が異なれば、薬品添加逆洗に用いる薬品の種類が異なる。 When the properties of the water to be treated fluctuate, it is difficult to stably carry out the biological treatment, coagulation, and solid-liquid separation treatments that precede the membrane filtration treatment. When biological treatment becomes unstable, if the chemical recovery effect of backwashing with added chemicals in the membrane filtration treatment is insufficient, membrane fouling will occur mainly due to organic matter. When coagulation and solid-liquid separation treatments become unstable, if the chemical recovery effect of backwashing with added chemicals in the membrane filtration treatment is insufficient, membrane fouling will occur mainly due to metal-based coagulants that have become small particles. If the cause of membrane fouling is different, the type of chemical used for backwashing with added chemicals will differ.
膜のファウリングが発生すると処理水が得られにくくなり、排水回収システムを停止したり、大規模な膜の薬品洗浄や新しい膜の購入が必要となる。そのため、被処理水の性状が変動しても、早期に最適な洗浄条件を決定して薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能な方法が求められている。 When membrane fouling occurs, it becomes difficult to obtain treated water, and the wastewater recovery system must be shut down or large-scale chemical cleaning of the membranes or the purchase of new membranes must be required. Therefore, there is a need for a method that can determine optimal cleaning conditions early on and perform chemical backwashing to suppress membrane fouling, allowing stable operation even if the properties of the water to be treated fluctuate.
特許文献1には、有機物を含む被処理水を膜ろ過する膜モジュールを有する膜処理装置において、膜モジュールと同様の膜材質と膜形状を有し、膜面積が1/2~1/100のミニ膜モジュールを少なくとも1系列以上併設し、ミニ膜モジュールに膜モジュールと同様の被処理水を供給可能に構成した膜処理装置が記載されている。 Patent Document 1 describes a membrane treatment device having a membrane module that performs membrane filtration of water to be treated that contains organic matter, in which at least one series of mini membrane modules that have the same membrane material and shape as the membrane module and have a membrane area of 1/2 to 1/100 of the membrane module are installed side by side, and the mini membrane module is configured to be able to supply water to be treated that is the same as that of the membrane module.
しかし、特許文献1に記載の膜処理装置では、薬品添加逆洗ではなく、膜の薬品洗浄の条件を決定することが目的である。 However, the membrane treatment device described in Patent Document 1 aims to determine the conditions for chemical cleaning of the membrane, not for backwashing with the addition of chemicals.
特許文献2には、有機物を含む排水を膜ろ過処理する膜ろ過手段と、膜ろ過手段の膜を、酸とアルカリのそれぞれ1種類を含む、少なくとも2種類の薬品を使用した薬品洗浄(薬品添加逆洗)を定期的に行う洗浄手段と、を備え、薬品洗浄を行った際の薬品洗浄前の膜間差圧(ΔP0)と薬品洗浄後の膜間差圧(ΔP1)から算出したΔPa(=ΔP0-ΔP1)に対し、予め設定した基準膜間差圧ΔPxを参照して、次回の薬品洗浄において前回と同じ薬品を使用するか否かを選択する排水回収システムが記載されている。 Patent Document 2 describes a wastewater recovery system that includes a membrane filtration means for membrane filtration of wastewater containing organic matter, and a cleaning means for periodically performing chemical cleaning (backwashing with chemical addition) of the membrane of the membrane filtration means using at least two types of chemicals, including one acid and one alkali, and that selects whether or not to use the same chemical in the next chemical cleaning as in the previous chemical cleaning by referring to a preset reference transmembrane pressure ΔPx, calculated from the transmembrane pressure difference (ΔP0) before the chemical cleaning and the transmembrane pressure difference (ΔP1) after the chemical cleaning.
しかし、特許文献2に記載の排水回収システムでは、本装置における膜間差圧に基づいて次回の薬品添加逆洗の条件を選択しているため、早期に最適な薬品添加逆洗の条件を決定することができない場合がある。特許文献2のように本装置における薬品洗浄前後の膜間差圧により薬品添加逆洗の薬品条件を決定することは、早期な薬品選定ができないことに加え、洗浄のために本装置を停止する必要がある。さらに、本装置に組み込まれている膜モジュールの容積が大きいため薬品使用量が多くなり排水量が増えるデメリットもある。 However, in the wastewater recovery system described in Patent Document 2, the conditions for the next chemical addition backwash are selected based on the transmembrane pressure difference in the device, so it may not be possible to determine optimal conditions for chemical addition backwash early. Determining the chemical conditions for chemical addition backwash based on the transmembrane pressure difference before and after chemical cleaning in the device, as in Patent Document 2, not only does it not allow for early chemical selection, but it also requires the device to be stopped for cleaning. Furthermore, there is a disadvantage in that the volume of the membrane module built into the device is large, which increases the amount of chemicals used and the amount of wastewater.
本発明の目的は、ろ過膜を用いる膜ろ過処理において、被処理水の性状が変動しても、早期に最適な洗浄条件を決定して薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能な方法膜ろ過システム、膜ろ過方法、その膜ろ過システムに用いられる薬品添加逆洗装置、および薬品添加逆洗装置の制御装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a membrane filtration system that can determine optimal cleaning conditions early on and perform chemical addition backwashing to suppress membrane fouling even if the properties of the water being treated fluctuate in a membrane filtration process that uses a filtration membrane, a membrane filtration method, a chemical addition backwashing device used in the membrane filtration system, and a control device for the chemical addition backwashing device, thereby enabling stable operation.
本発明は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過装置と、サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の前記被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記サブ薬品添加逆洗手段により行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、警報、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の実行、前記メインろ過膜の薬品洗浄の実行、前記メインろ過膜の洗浄条件の変更、および、前記メインろ過膜の運転条件改善提案のうちの少なくとも1つの出力を行う出力手段と、前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段と、を備え、前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水する、膜ろ過システムである。 The present invention provides a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane, a sub-membrane filtration device that filters water to be treated branched off from the water to be treated of the main membrane filtration device using a sub-filtration membrane, a main chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane, a sub-chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane, a sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value of the sub-filtration membrane, and a warning system based on filtration resistance values detected by the sub-filtration resistance detection means before and after the chemical addition backwashing performed by the sub -chemical addition backwashing means. and an output means for outputting at least one of information on the chemical addition backwashing of the main filtration membrane, execution of chemical addition backwashing of the main filtration membrane, execution of chemical cleaning of the main filtration membrane, change of cleaning conditions for the main filtration membrane, and proposal for improving operating conditions of the main filtration membrane , and a control means for controlling conditions for the chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed by the main chemical addition backwashing means based on filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing detected by the sub-filtration resistance detection means, wherein water passes through the sub-membrane filtration device at a higher flux than the main membrane filtration device.
本発明は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過工程と、サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過工程の前記被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過工程と、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うメイン薬品添加逆洗工程と、前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うサブ薬品添加逆洗工程と、前記サブ薬品添加逆洗工程において行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、警報、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の実行、前記メインろ過膜の薬品洗浄の実行、前記メインろ過膜の洗浄条件の変更、および、前記メインろ過膜の運転条件改善提案のうちの少なくとも1つの出力を行う出力工程と、を含み、前記サブ膜ろ過工程において、前記メイン膜ろ過工程よりも高いフラックスで通水し、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗工程において行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する、膜ろ過方法である。 The present invention includes a main membrane filtration process for filtering water to be treated using a main filtration membrane, a sub-membrane filtration process for filtering water to be treated branched from the water to be treated in the main membrane filtration process using a sub-filtration membrane, a main chemical addition backwash process for performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane, a sub-chemical addition backwash process for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane, and an output process for outputting at least one of an alarm, execution of chemical addition backwashing of the main filtration membrane, execution of chemical cleaning of the main filtration membrane, change of cleaning conditions of the main filtration membrane, and a proposal for improving the operating conditions of the main filtration membrane, based on filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing performed in the sub-chemical addition backwashing process, in which water is passed through at a higher flux in the sub-membrane filtration process than in the main membrane filtration process, and the conditions of the chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed in the main chemical addition backwashing process are controlled based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing . This is a membrane filtration method.
本発明は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過装置の薬品添加逆洗を行う薬品添加逆洗装置であって、サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段と、を備え、前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水する、薬品添加逆洗装置である。 The present invention is a chemical addition backwash device that performs chemical addition backwashing of a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane, and includes a sub-membrane filtration device that uses a sub-filtration membrane to filter water to be treated branched off from the water to be treated of the main membrane filtration device, a main chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane, a sub-chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane, a sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value of the sub-filtration membrane, and a control means for controlling conditions for chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed by the main chemical addition backwashing means based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing detected by the sub-filtration resistance detection means, and the chemical addition backwashing device passes water through the sub-membrane filtration device at a higher flux than the main membrane filtration device .
本発明は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過装置の薬品添加逆洗を行う薬品添加逆洗装置の制御装置であって、前記薬品添加逆洗装置は、サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、を備え、前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段を備え、前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水する、薬品添加逆洗装置の制御装置である。 The present invention is a control device for a chemical addition backwash device that performs chemical addition backwash of a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane, the chemical addition backwash device comprising: a sub-membrane filtration device that uses a sub-filtration membrane to filter water to be treated branched off from the water to be treated of the main membrane filtration device; a sub-chemical addition backwash means for performing chemical addition backwash of the sub-filtration membrane; and a sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value of the sub-filtration membrane, and a control means for controlling the conditions for chemical addition backwash of the main filtration membrane based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwash detected by the sub-filtration resistance detection means, and the control device for a chemical addition backwash device that passes water through the sub-membrane filtration device at a higher flux than the main membrane filtration device .
本発明では、ろ過膜を用いる膜ろ過処理において、被処理水の性状が変動しても、早期に最適な洗浄条件を決定して薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能な膜ろ過システム、膜ろ過方法、その膜ろ過システムに用いられる薬品添加逆洗装置、および薬品添加逆洗装置の制御装置を提供することができる。 In the present invention, in a membrane filtration process using a filtration membrane, even if the properties of the water being treated fluctuate, optimal cleaning conditions can be determined early and chemical addition backwashing can be performed to suppress membrane fouling, thereby providing a membrane filtration system that can operate stably, a membrane filtration method, a chemical addition backwashing device used in the membrane filtration system, and a control device for the chemical addition backwashing device.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 The following describes an embodiment of the present invention. This embodiment is an example of implementing the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
本発明の実施形態に係る膜ろ過システムの一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。 An example of a membrane filtration system according to an embodiment of the present invention is outlined in FIG. 1, and its configuration will be described.
膜ろ過システム1は、メインろ過膜を用いて被処理水をろ過するメイン膜ろ過装置10と、サブろ過膜を用いてメイン膜ろ過装置10の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置12と、メイン膜ろ過装置10のメインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段としてメイン逆洗配管32と、サブ膜ろ過装置12のサブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段としてサブ逆洗配管42と、サブ膜ろ過装置12のサブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段として流量計25および圧力計26と、流量計25および圧力計26により検知されたサブ薬品添加逆洗手段により行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて所定の出力を行う出力手段として出力部14と、を備える。メイン逆洗配管32は、メイン膜ろ過装置10のメインろ過膜の逆洗を行うためのメイン逆洗手段として、サブ逆洗配管42は、サブ膜ろ過装置12のサブろ過膜の逆洗を行うためのサブ逆洗手段として、機能してもよい。
The membrane filtration system 1 includes a main
図1の膜ろ過システム1において、メイン膜ろ過装置10の被処理水入口には、メイン被処理水配管28が接続され、メイン処理水出口には、メイン処理水配管30が接続され、メイン逆洗液入口には、メイン逆洗配管32が接続されている。サブ膜ろ過装置12の被処理水入口には、メイン被処理水配管28から分岐したサブ被処理水配管38が接続され、サブ処理水出口には、サブ処理水配管40が接続され、サブ逆洗液入口には、サブ逆洗配管42が接続されている。第1薬品タンクの一例である酸タンク18の薬品出口とメイン逆洗配管32とは、第1薬品配管である酸配管34によってポンプ22を介して接続されている。第2薬品タンクの一例である酸化剤タンク20の薬品出口とメイン逆洗配管32とは、第2薬品配管である酸化剤配管36によってポンプ24を介して接続されている。酸配管34から分岐した酸配管44がサブ逆洗配管42に接続され、酸化剤配管36から分岐した酸化剤配管46がサブ逆洗配管42に接続されている。サブ被処理水配管38には、流量計25および圧力計26が設置されている。圧力計26には、出力部14が設置されている。
In the membrane filtration system 1 of FIG. 1, the main treated
膜ろ過システム1は、制御手段として制御装置16を備えてもよい。制御装置16は、出力部14、ポンプ22、ポンプ24、流量計25、圧力計26等と、有線または無線の電気的接続等によって通信可能に接続されていてもよい。膜ろ過システム1は、さらに通信手段として通信装置を備えてもよい。通信装置は制御装置16に接続されており、例えば、インターネットを経由してサーバに接続される。サーバには少なくとも記録部または演算部が設けられている。記録部には、例えば、サブろ過抵抗検知手段によって測定されたデータが保管される。演算部では、サブろ過抵抗のデータを用いた演算が行われ、警報や薬品添加逆洗の実行、薬品洗浄の実行等の出力が行われてもよいし、記録部に保管されたデータが合わせて用いられて、薬品添加逆洗や薬品洗浄の実施履歴、使用薬品量および薬品コスト等が計算され、保管または出力されてもよい。出力は再びインターネットを経由して制御装置16に送られ、出力部14に警報を出したり、薬品添加逆洗や薬品洗浄が実行されたり、洗浄条件の変更がなされてもよい。
The membrane filtration system 1 may include a
本実施形態に係る膜ろ過方法および膜ろ過システム1の動作について説明する。 The membrane filtration method and operation of the membrane filtration system 1 according to this embodiment will be described.
処理対象の被処理水は、メイン被処理水配管28を通してメイン膜ろ過装置10に送液され、メイン膜ろ過装置10において、メインろ過膜を用いて被処理水の膜ろ過処理が行われる(メイン膜ろ過工程)。得られたメイン処理水は、メイン処理水配管30を通して排出される。
The treated water to be treated is sent to the main
膜ろ過システム1では、メイン膜ろ過装置10を連続運転する際に例えば定期的にメイン膜ろ過装置10の洗浄が行われる。メインろ過膜の洗浄は、例えばメイン処理水の少なくとも一部がメイン逆洗水としてメイン逆洗配管32を通してメイン膜ろ過装置10の2次側から1次側に逆流されて行われる(メイン逆洗工程)。メイン逆洗排水は、メイン膜ろ過装置10の1次側から排出される。
In the membrane filtration system 1, the main
そしてこのメイン逆洗を行ってもメインろ過膜のファウリングが解消しない場合には、薬品をメイン逆洗水に加えたメイン薬品添加逆洗液により薬品添加逆洗が行われる(メイン薬品添加逆洗工程)。メイン薬品添加逆洗工程では、例えば、酸タンク18からポンプ22により酸配管34を通して酸がメイン逆洗配管32においてメイン逆洗水に供給され、酸洗浄が行われるか、または、酸化剤タンク20からポンプ24により酸化剤配管36を通して酸化剤がメイン逆洗配管32においてメイン逆洗水に供給され、酸化剤洗浄が行われる。酸化剤に加えてアルカリが用いられてもよい。メイン薬品添加逆洗排液は、メイン膜ろ過装置10の1次側から排出される。メイン薬品添加逆洗工程において、メインろ過膜をメイン薬品添加逆洗液に所定の時間、浸漬する浸漬工程を行ってもよい。また、メイン薬品添加逆洗工程において、メイン膜ろ過装置10の1次側から排出されたメイン薬品添加逆洗排液をメイン膜ろ過装置10の2次側に循環させてもよい。
If the fouling of the main filtration membrane is not eliminated even after the main backwash is performed, a chemical-added backwash is performed with a main chemical-added backwash liquid obtained by adding a chemical to the main backwash water (main chemical-added backwash process). In the main chemical-added backwash process, for example, acid is supplied from the
上記の通り、排水回収等における膜ろ過処理において膜のファウリング(閉塞)が発生する場合がある。膜ろ過処理の膜のファウリング要因としては、主に、前段の生物処理工程に起因する有機物や、前段の凝集および固液分離処理工程に起因する無機凝集剤由来の金属粒子の2つである。被処理水の性状が変動したときに、膜ろ過処理の前段の生物処理や凝集および固液分離処理が不安定となることが主な要因で、メイン膜ろ過装置10に流入する有機物や金属粒子等の量が変化するため、ファウリングの主要因も変化してしまう。膜のファウリングの主要因が異なれば、薬品添加逆洗に用いる薬品の種類が異なってくる。
As mentioned above, membrane fouling (blockage) may occur during membrane filtration treatment in wastewater recovery, etc. The main causes of membrane fouling in membrane filtration treatment are organic matter resulting from the upstream biological treatment process, and metal particles derived from inorganic coagulants resulting from the upstream coagulation and solid-liquid separation treatment processes. When the properties of the water to be treated fluctuate, the main cause is that the biological treatment, coagulation, and solid-liquid separation treatments in the upstream stages of membrane filtration become unstable, and the amount of organic matter, metal particles, etc. flowing into the main
膜ろ過システム1では、メイン膜ろ過装置10によるメイン膜ろ過工程とは別に、サブ逆洗手段およびサブ薬品添加逆洗手段を備えたサブ膜ろ過装置12によるサブ膜ろ過工程を設け、サブろ過抵抗検知手段である流量計25および圧力計26により検知された、サブ膜ろ過工程におけるろ過抵抗値に基づいてサブ膜ろ過装置12における薬品添加逆洗の状況に応じた出力、例えば薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値の差があらかじめ定めた閾値を超えた場合に警報等の出力を出す。これによって、被処理水の性状が変動しても、サブ膜ろ過装置12において早期に最適な洗浄条件を決定して、メイン膜ろ過装置10においてその洗浄条件で薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能となる。
In the membrane filtration system 1, a sub-membrane filtration process is provided by a
メイン膜ろ過装置10とは別にサブ膜ろ過装置12を設けることによって、メイン膜ろ過装置10を停止しなくても薬品添加逆洗の最適な洗浄条件を決定することができ、メイン膜ろ過装置10の稼働時間を最大限にすることができる。
By providing a
サブ膜ろ過装置12を用いた薬品添加逆洗の最適な洗浄条件を決定する方法の例を以下に説明する。
An example of a method for determining optimal cleaning conditions for chemical addition backwashing using the
メイン被処理水配管28から分岐された被処理水は、サブ被処理水配管38を通してサブ膜ろ過装置12に送液され、サブ膜ろ過装置12において、サブろ過膜を用いて被処理水の膜ろ過処理が行われる(サブ膜ろ過工程)。得られたサブ処理水は、サブ処理水配管40を通して排出される。
The treated water branched off from the main treated
このように膜ろ過システム1では、メイン膜ろ過装置10を連続運転する際にメイン被処理水配管28から分岐された被処理水は、サブ膜ろ過装置12にも通水される。そして、サブ膜ろ過装置12においても例えば定期的にサブろ過膜の洗浄が行われる。サブろ過膜の洗浄は、メインろ過膜と同様に、例えばサブ処理水の少なくとも一部がサブ逆洗水としてサブ逆洗配管42を通してサブ膜ろ過装置12の2次側から1次側に逆流されて行われる(サブ逆洗工程)。サブ逆洗排水は、サブ膜ろ過装置12の1次側から排出される。サブ逆洗工程は、定期的に行われてもよいし、流量計25および圧力計26により検知されたろ過抵抗値に基づいて、例えば流量計25および圧力計26により検知されたろ過抵抗値が所定の逆洗基準値を超えた場合に行われてもよい。
In this way, in the membrane filtration system 1, when the main
そしてこのサブ逆洗を行ってもサブろ過膜のファウリングが解消しない場合には、薬品をサブ逆洗水に加えたサブ薬品添加逆洗液により薬品添加逆洗が行われる(サブ薬品添加逆洗工程)。サブ薬品添加逆洗工程では、例えば、酸タンク18からポンプ22により酸配管34、酸配管44を通して酸がサブ逆洗配管42においてサブ逆洗水に供給され、酸洗浄が行われるか、または、酸化剤タンク20からポンプ24により酸化剤配管36、酸化剤配管46を通して酸化剤がサブ逆洗配管42においてサブ逆洗水に供給され、酸化剤洗浄が行われる。酸化剤に加えてアルカリが用いられてもよい。サブ薬品添加逆洗排液は、サブ膜ろ過装置12の1次側から排出される。サブ薬品添加逆洗工程において、サブろ過膜をサブ薬品添加逆洗液に所定の時間、浸漬する浸漬工程を行ってもよい。また、サブ薬品添加逆洗工程において、サブ膜ろ過装置12の1次側から排出されたサブ薬品添加逆洗排液をサブ膜ろ過装置12の2次側に循環させてもよい。
If the fouling of the sub-filtration membrane is not eliminated even after the sub-backwashing is performed, a chemical-added backwashing is performed with a sub-chemical-added backwashing solution in which a chemical has been added to the sub-backwashing water (sub-chemical-added backwashing process). In the sub-chemical-added backwashing process, for example, acid is supplied from the
なお、メイン逆洗工程において、メイン逆洗配管32がメイン逆洗手段として機能し、サブ逆洗工程において、サブ逆洗配管42がサブ逆洗手段として機能することになる。メイン薬品添加逆洗工程において、酸タンク18、ポンプ22、酸配管34等が第1薬品供給手段、例えば酸供給手段として、酸化剤タンク20、ポンプ24、酸化剤配管36等が第2薬品供給手段、例えば酸化剤供給手段として機能し、酸供給手段および酸化剤供給手段に加えてメイン逆洗配管32がメイン薬品添加逆洗手段として機能することになる。サブ薬品添加逆洗工程において、酸タンク18、ポンプ22、酸配管34、酸配管44等が第1薬品供給手段、例えば酸供給手段として、酸化剤タンク20、ポンプ24、酸化剤配管36、酸化剤配管46等が第2薬品供給手段、例えば酸化剤供給手段として機能し、酸供給手段および酸化剤供給手段に加えてサブ逆洗配管42がサブ薬品添加逆洗手段として機能することになる。
In the main backwash process, the
ここで、サブ薬品添加逆洗工程の開始前および終了後に被処理水をサブ膜ろ過装置12に通水し、サブろ過抵抗検知手段である流量計25および圧力計26によってサブ薬品添加逆洗工程の開始前および終了後の流量および圧力からろ過抵抗値が測定される。流量計25および圧力計26により検知された流量の低下や圧力の上昇から算出されたろ過抵抗値に基づいて、例えば、サブ薬品添加逆洗を行った際の薬品添加逆洗前のろ過抵抗値(R0)と薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R1)から算出したΔR1(R0-R1)が例えばあらかじめ定めた閾値であるCEB基準値を超えた場合に警報等の所定の出力が行われる(出力工程)。被処理水の水温が変動し、ろ過抵抗値の温度依存性を排除したい場合には、さらにサブ被処理水配管38に温度計を設置し、測定した被処理水の水温に基づく粘性等を考慮してサブろ過膜のろ過抵抗値を算出することが望ましい。
Here, before and after the start of the sub-chemical addition backwashing process, the water to be treated is passed through the
これによって、サブ膜ろ過装置12におけるサブろ過膜のファウリングの発生を早期に検知することができる。サブろ過膜のファウリングの発生を検知した場合にサブ膜ろ過装置12において最適な薬品添加逆洗の条件を決定し、メイン膜ろ過装置10においてサブ膜ろ過装置12で決定した最適な洗浄条件で薬品添加逆洗を行えば、被処理水の性状が変動しても膜のファウリングを抑制することができ、メイン膜ろ過装置10の安定運転が可能となる。あらかじめサブ膜ろ過装置12において最適な薬品添加逆洗の条件を決定することによって、メイン膜ろ過装置10を運転を停止しなくてもよく、メイン膜ろ過工程を継続してもよい。これによって、メイン膜ろ過装置10の稼働時間を最大限にすることができる。
This allows early detection of fouling of the sub-filtration membrane in the
サブ膜ろ過装置12におけるサブろ過膜は、例えば、メイン膜ろ過装置10におけるメインろ過膜と同様の膜材質と膜形状と膜孔径とを有し、メインろ過膜よりも膜面積が小さい膜が用いられる。メイン膜ろ過装置10よりも小型のサブ膜ろ過装置12で薬品添加逆洗の最適な洗浄条件を決定すれば、最適な薬品添加逆洗の条件の決定に要する薬液消費量を最小限に抑制することができる。
The sub-filtration membrane in the
サブ膜ろ過装置12(サブ膜ろ過工程)において、メイン膜ろ過装置10(メイン膜ろ過工程)よりも高いフラックスで通水することが好ましい。これによって、サブ膜ろ過装置12におけるサブろ過膜のファウリングの発生をより早期に検知することができる。サブろ過膜のファウリングの発生を検知した場合にサブ膜ろ過装置12において早期に最適な薬品添加逆洗の条件を決定し、メイン膜ろ過装置10においてサブ膜ろ過装置12で決定した最適な洗浄条件で薬品添加逆洗を行えば、被処理水の性状が変動しても膜のファウリングを抑制することができ、メイン膜ろ過装置10の安定運転が可能となる。
In the sub-membrane filtration device 12 (sub-membrane filtration process), it is preferable to pass water at a higher flux than in the main membrane filtration device 10 (main membrane filtration process). This allows the occurrence of fouling of the sub-filtration membrane in the
特許文献1に記載の膜処理装置の実施例では、本装置とミニ膜モジュールにおいて同じフラックスで通水し、ミニ膜モジュールにおける膜間差圧が150kPaを超えてから膜の薬品洗浄を行っているため、ファウリングの発生をより早期に検知することが困難であり、被処理水の性状の変動に早期に対応することが困難である。 In the example of the membrane treatment device described in Patent Document 1, water is passed through the device and the mini membrane module at the same flux, and the membrane is chemically cleaned only after the transmembrane pressure difference in the mini membrane module exceeds 150 kPa. This makes it difficult to detect the occurrence of fouling at an early stage and to respond quickly to changes in the properties of the water being treated.
サブ膜ろ過装置12(サブ膜ろ過工程)におけるフラックスは、メイン膜ろ過装置10(メイン膜ろ過工程)におけるフラックスの例えば2倍~10倍であり、4倍~6倍であることが好ましい。サブ膜ろ過装置12におけるフラックスがメイン膜ろ過装置10におけるフラックスの2倍未満であると、サブろ過膜のファウリングの発生をより早期に検知することできない場合があり、10倍を超えると、ファウリング発生の評価を過剰にしてしまい、予測精度が下がるおそれがある。
The flux in the sub-membrane filtration device 12 (sub-membrane filtration process) is, for example, 2 to 10 times, and preferably 4 to 6 times, the flux in the main membrane filtration device 10 (main membrane filtration process). If the flux in the
また、例えば、圧力計26により検知された、サブ膜ろ過装置12におけるサブ逆洗の前後のろ過抵抗値やサブ薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、メイン膜ろ過装置10において行われるメインろ過膜のメイン逆洗の条件やメイン薬品添加逆洗の条件を制御してもよい。例えば、サブ膜ろ過装置12における逆洗直後の抵抗上昇や薬品添加逆洗直後の抵抗上昇の傾向から、メイン膜ろ過工程の逆洗の条件、例えば、メイン逆洗の頻度や、薬品添加逆洗の条件、例えば、メイン薬品添加逆洗の頻度、メイン薬品添加逆洗で用いるメイン薬品添加逆洗液の薬品濃度、メイン薬品添加逆洗で用いる薬品の種類等を制御すればよい。これらの制御は手動で行ってもよいし、自動で行ってもよい。
In addition, for example, the conditions of the main backwash of the main filtration membrane and the conditions of the main chemical addition backwash performed in the main
より具体的な薬品添加逆洗の条件を決定する方法の一例について、図2に示すフローチャートを参照して説明する。 An example of a method for determining more specific conditions for chemical addition backwashing is described below with reference to the flowchart shown in Figure 2.
サブ膜ろ過装置12において、メイン膜ろ過装置10のメイン被処理水配管28から分岐された被処理水について所定の時間、膜ろ過処理が行われた後、例えば定期的にサブ逆洗が行われ、サブ逆洗を行ってもサブろ過膜のファウリングが解消しない場合には、薬品添加逆洗が行われる。薬品添加逆洗が行われた際の薬品添加逆洗前のろ過抵抗値(R0)が測定され(S10)、例えば洗浄条件1(例えば、薬品として酸化剤が用いられる)で薬品添加逆洗が行われた(S12)後、薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R1)が測定され、例えば制御装置16によって薬品添加逆洗前のろ過抵抗値(R0)と薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R1)の差であるΔR1(R0-R1)が算出される(S14)。制御装置16は、算出されたΔR1に対し、あらかじめ設定した基準ろ過抵抗上昇度であるCEB薬品条件変更基準ΔRrefを参照する。
In the
ΔR1≦CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合には、一つめに評価された洗浄条件1によってろ過抵抗が十分に低下した(すなわち、薬品添加逆洗は十分である)と判断されるため、制御装置16によってメイン膜ろ過装置10の薬品添加逆洗を洗浄条件1で行うように指示が出され、メイン膜ろ過装置10において洗浄条件1で薬品添加逆洗が行われる(S20)。この場合、サブ膜ろ過装置12における二つめの洗浄条件2による薬品添加逆洗は行われずに、終了してもよい。
When ΔR 1 ≦CEB chemical condition change standard ΔR ref , it is determined that the filtration resistance has been sufficiently reduced by the first evaluated cleaning condition 1 (i.e., chemical addition backwashing is sufficient), so the
ΔR1>CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合には、次の薬品添加逆洗において前回と異なる薬品条件である洗浄条件2が使用される。例えば洗浄条件2(例えば、薬品として酸が用いられる)で薬品添加逆洗が行われた(S16)後、薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R2)が測定され、例えば制御装置16によって薬品添加逆洗前のろ過抵抗値(R0)と薬品添加逆洗後のろ過抵抗値(R2)の差であるΔR2(R0-R2)が算出される(S18)。例えば制御装置16は、算出されたΔR2に対し、CEB薬品条件変更基準ΔRrefを参照する。
When ΔR 1 > CEB chemical condition change standard ΔR ref , cleaning condition 2, which is a different chemical condition from the previous one, is used in the next chemical addition backwash. For example, after chemical addition backwash is performed under cleaning condition 2 (e.g., acid is used as the chemical) (S16), the filtration resistance value (R 2 ) after chemical addition backwash is measured, and ΔR 2 (R 0 -R 2 ), which is the difference between the filtration resistance value (R 0 ) before chemical addition backwash and the filtration resistance value (R 2 ) after chemical addition backwash, is calculated by, for example, the control device 16 (S18). For example, the
ΔR2≦CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合には、二つめに評価される洗浄条件2によってろ過抵抗が十分に低下した(すなわち、薬品添加逆洗は十分である)と判断されるため、制御装置16によってメイン膜ろ過装置10の薬品添加逆洗を洗浄条件2で行うように指示が出され、メイン膜ろ過装置10において洗浄条件2で薬品添加逆洗が行われる(S22)。この場合、サブ膜ろ過装置12における次の洗浄条件による薬品添加逆洗は行われずに、終了してもよい。
When ΔR2 ≦ CEB chemical condition change standard ΔRref , it is determined that the filtration resistance has been sufficiently reduced by the second evaluated cleaning condition 2 (i.e., chemical addition backwashing is sufficient), so the
ΔR2>CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合には、次の薬品添加逆洗において前回と異なる薬品条件である洗浄条件が使用され、以降、ΔRN≦CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなるまで(Nは1以上の整数)、S10からS14と同様のフローで継続して行われる。 If ΔR 2 > CEB chemical condition change standard ΔR ref , the next chemical addition backwash will use cleaning conditions that are different from the previous chemical conditions, and thereafter, the same flow as S10 to S14 will be repeated until ΔR N ≦ CEB chemical condition change standard ΔR ref (N is an integer greater than or equal to 1).
洗浄条件2以降では、前回と異なる洗浄条件を用いればよく、例えば、洗浄条件1とは異なる薬品を使用してもよいし、洗浄条件1と同じ薬品を使用して異なる薬品濃度としたり、異なる洗浄濃度、洗浄時間としてもよい。 From cleaning condition 2 onwards, different cleaning conditions may be used. For example, a different chemical may be used than in cleaning condition 1, or the same chemical as in cleaning condition 1 may be used at a different chemical concentration, or a different cleaning concentration or cleaning time may be used.
ΔRN≦CEB薬品条件変更基準ΔRrefとなった場合に、制御装置16によってメイン膜ろ過装置10の薬品添加逆洗の洗浄条件が制御されてもよい。例えば、制御装置16によってポンプ22やポンプ24が制御されてもよい。
When ΔR N ≦CEB chemical condition change reference ΔR ref , the
被処理水の性状から無機物に起因するファウリングよりも有機物に起因するファウリングがより優位に働くと考えられる場合には、例えば洗浄条件1において薬品添加逆洗の薬品として有機物の除去に効果がある酸化剤+アルカリを用いる条件が先に評価され、そのあとの洗浄条件2において薬品添加逆洗の薬品として無機物の除去に効果がある酸を用いる条件が評価される。被処理水の性状から有機物に起因するファウリングよりも無機物に起因するファウリングがより優位に働くと考えられる場合には、例えば洗浄条件1において薬品添加逆洗の薬品として無機物の除去に効果がある酸を用いる条件が先に評価され、そのあとの洗浄条件2において薬品添加逆洗の薬品として有機物の除去に効果がある酸化剤+アルカリを用いる条件が評価される。 If it is believed that fouling caused by organic matter is more prevalent than fouling caused by inorganic matter based on the properties of the water to be treated, then, for example, in cleaning condition 1, a condition in which an oxidizing agent + alkali that is effective in removing organic matter is used as the chemical for chemical-added backwashing is evaluated first, and then, in cleaning condition 2, a condition in which an acid that is effective in removing inorganic matter is used as the chemical for chemical-added backwashing is evaluated. If it is believed that fouling caused by inorganic matter is more prevalent than fouling caused by organic matter based on the properties of the water to be treated, then, for example, in cleaning condition 1, a condition in which an acid that is effective in removing inorganic matter is used as the chemical for chemical-added backwashing is evaluated first, and then, in cleaning condition 2, a condition in which an oxidizing agent + alkali that is effective in removing organic matter is used as the chemical for chemical-added backwashing is evaluated.
加えて、サブ膜ろ過装置12の薬品添加逆洗のろ過抵抗値から、ろ過抵抗上昇度(ΔRcake,ΔRbackwash,ΔRCEB)を算出し、膜閉塞挙動から考えられる警報や、運転改善提案を出力部14に出力してもよい。図3に、膜ろ過装置における逆洗を行った際のろ過量(m3/m2)に対するろ過抵抗(/m)の一例を示す。図4に、膜ろ過装置における逆洗、薬品添加逆洗を行った際のろ過量(m3/m2)に対するろ過抵抗(/m)の一例を示すグラフである。
In addition, the filtration resistance increase degree (ΔR cake , ΔR backwash , ΔR CEB ) may be calculated from the filtration resistance value of the chemical-added backwash of the
ろ過抵抗上昇度ΔRcakeは、膜ろ過工程1回で上昇するろ過抵抗であり、膜面に付着したケーキ等によって発生する抵抗の傾きである。ケーキ抵抗は、逆洗で回復する可逆的な膜閉塞である。ろ過抵抗上昇度ΔRbackwashは、逆洗では回復するのが困難なろ過抵抗の傾きである。ろ過抵抗上昇度ΔRCEBは、薬品添加逆洗でも回復するのが困難なろ過抵抗であり、不可逆的な膜閉塞である。 The filtration resistance increase degree ΔR cake is the filtration resistance that increases in one membrane filtration process, and is the slope of the resistance generated by cake attached to the membrane surface. Cake resistance is a reversible membrane blockage that is recovered by backwashing. The filtration resistance increase degree ΔR backwash is the slope of the filtration resistance that is difficult to recover by backwashing. The filtration resistance increase degree ΔR CEB is a filtration resistance that is difficult to recover even by backwashing with the addition of chemicals, and is an irreversible membrane blockage.
例えば、ΔRcakeが通常よりも高くなった場合には、例えば出力部14に警報を出し、運転条件の改善提案等を提示する。警報の内容は、例えば「ケーキ抵抗異常」等が挙げられる。ケーキ抵抗異常となるケースは、膜ろ過原水の懸濁物質濃度が上昇していることが考えられるため、運転条件の改善提案内容は、例えば「前段処理水濁度を確認し、運転調整する」、「ろ過時間を半分にする」等が挙げられる。
For example, when ΔR cake becomes higher than normal, an alarm is issued to the
例えば、ΔRbackwashが通常よりも高くなった場合には、例えば出力部14に警報を出し、運転条件の改善提案等を提示する。警報の内容は、例えば「逆洗回復性異常」等が挙げられる。逆洗回復性異常となるケースは、前段の有機物処理(例えば、生物処理や凝集沈殿等)が不良となっていることが考えられるため、運転条件の改善提案内容は、例えば「前段の凝集処理の最適化(凝集剤の添加量の再検討、pHの変更等)」等が挙げられる。
For example, when ΔR backwash becomes higher than normal, an alarm is issued to the
例えば、ΔRCEBが通常よりも高くなった場合には、例えば出力部14に警報を出し、運転条件の改善提案等を提示する。警報の内容は、例えば「薬品添加逆洗回復異常」等が挙げられる。運転条件の改善提案内容は、例えば「CEB薬液種変更」、「CEB濃度増加」等が挙げられる。
For example, when ΔR CEB becomes higher than normal, an alarm is issued to the
制御装置16は、サブ膜ろ過装置12において被処理水を通水した際の圧力と流量等を測定したデータを記憶し、逆洗直後のろ過抵抗上昇や薬品添加逆洗直後のろ過抵抗上昇のデータを算出し、これに基づいてメイン膜ろ過装置10やサブ膜ろ過装置12の薬品添加逆洗の条件(例えば、薬品添加逆洗の頻度、薬品の種類、薬品の濃度、薬品添加逆洗の時間等)を自動で制御してもよい。
The
メイン膜ろ過装置10のメイン被処理水配管28に圧力計を設置し、逆洗の前後、薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値を測定し、膜間差圧上昇をクロスチェックとして確認してもよい。
A pressure gauge can be installed in the main treated
出力部14における出力としては、サブ膜ろ過装置12における薬品添加逆洗の状況を示す表示や音等の視聴覚的に認知可能な警報の他に、薬品添加逆洗の状況に対応するための対応方法、改善提案等が表示されてもよい。出力部14は、例えば、情報を表示、出力することができるものであればよく、特に制限はないが、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示手段である表示装置や、スピーカ等の音声出力手段である音声出力装置等が挙げられる。例えば、警報の方法としては、制御盤のタッチパネル上に表示する、インターネット通信を介して運転員に通知する、監視室等に通知する等が挙げられる。
The output from the
出力部14は、薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値の差が例えばあらかじめ定めた閾値を超えた場合に警報等の出力を出してもよい。警報の閾値は、1つに予め決めてもよいし、段階的、比例的に変化させてもよい。
The
制御装置16は、例えば、プログラムを演算するCPU等の演算手段、プログラムや演算結果を記憶するROMおよびRAM等の記憶手段等を含んで構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成される。制御装置16は、サブろ過抵抗検知手段により検知された、サブ膜ろ過装置12において行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、メイン膜ろ過装置10において行われるメインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する機能を有する。制御装置16は、例えば、ポンプ22およびポンプ24のオン/オフや流量等を調整して、メイン薬品添加逆洗液への薬品の添加量を制御する機能を有する。
The
処理対象となる被処理水は、例えば懸濁物、有機物、金属粒子等の無機物等を含む水であり、特に制限はないが、例えば、半導体製造工場、食品工場等から排出される有機物を含む排水が生物処理された(生物処理工程)生物処理水、凝集および固液分離処理(凝集/固液分離処理工程)された固液分離処理水、生物処理された後、その生物処理水について凝集および固液分離処理された固液分離処理水等が挙げられる。生物処理工程、凝集/固液分離処理工程の前後段に他の工程が入って処理された水であってもよい。 The water to be treated is water containing suspended solids, organic matter, inorganic matter such as metal particles, and the like, and is not particularly limited. Examples include biologically treated water obtained by biologically treating wastewater containing organic matter discharged from semiconductor manufacturing plants, food factories, etc. (biological treatment process), solid-liquid separation treated water obtained by coagulation and solid-liquid separation treatment (coagulation/solid-liquid separation treatment process), and solid-liquid separation treated water obtained by coagulation and solid-liquid separation treatment of the biologically treated water after it has been biologically treated. Water that has been treated through other processes before or after the biological treatment process or the coagulation/solid-liquid separation treatment process may also be used.
生物処理は、微生物を用いて、被処理水の処理を行うものであればよく、特に制限はない。凝集および固液分離処理は、ポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤や高分子凝集剤等の凝集剤を用いて、被処理水の凝集処理および固液分離処置を行うものであればよく、特に制限はない。 There are no particular limitations on the biological treatment, so long as it uses microorganisms to treat the water to be treated. There are no particular limitations on the coagulation and solid-liquid separation treatment, so long as it uses a coagulant, such as an inorganic coagulant, such as polyaluminum chloride, or a polymer coagulant, to perform coagulation treatment and solid-liquid separation treatment of the water to be treated.
被処理水の性状が、TOCで示される有機物の含有量が1~50mg/Lの範囲で変動し、またはICP分析法で示される鉄、アルミニウム、マンガン等の金属粒子および溶存金属等の無機物の含有量がそれぞれ0.01~20mg/Lの範囲で変動する水である場合に、本実施形態に係る膜ろ過システムおよび膜ろ過方法が好適に適用される。 The membrane filtration system and membrane filtration method according to this embodiment are suitable for use when the properties of the water to be treated are such that the content of organic matter as indicated by TOC varies in the range of 1 to 50 mg/L, or the content of metal particles such as iron, aluminum, manganese, and other inorganic matter such as dissolved metals as indicated by ICP analysis varies in the range of 0.01 to 20 mg/L.
メインろ過膜、サブろ過膜は、例えば、限外ろ過膜(UF膜)または精密ろ過膜(MF膜)等の除濁膜である。膜の形状は、例えば、中空糸膜等である。 The main filtration membrane and the sub-filtration membrane are, for example, turbidity removing membranes such as ultrafiltration membranes (UF membranes) or microfiltration membranes (MF membranes). The shape of the membrane is, for example, a hollow fiber membrane.
薬品添加逆洗に用いる酸としては、特に制限はないが、塩酸、硫酸等の無機酸、シュウ酸、クエン酸等の有機酸が挙げられ、薬品添加逆洗のときの回復性等の点から、シュウ酸、クエン酸等の有機酸を用いることが好ましい。 There are no particular limitations on the acid used for chemical backwashing, but examples include inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and organic acids such as oxalic acid and citric acid. From the standpoint of recovery during chemical backwashing, it is preferable to use organic acids such as oxalic acid and citric acid.
酸洗浄において、酸を添加した薬品添加逆洗液のpHが1~3の範囲になるように酸を添加することが好ましく、費用対効果等の観点からは、pH2~3の範囲になるように酸を添加することがより好ましい。 In acid cleaning, it is preferable to add acid so that the pH of the backwash solution containing the chemicals to which the acid has been added is in the range of 1 to 3, and from the standpoint of cost-effectiveness, it is even more preferable to add acid so that the pH is in the range of 2 to 3.
薬品添加逆洗に用いる酸化剤としては、特に制限はないが、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系酸化剤等が挙げられる。 There are no particular limitations on the oxidizing agent used in chemical backwashing, but examples include chlorine-based oxidizing agents such as sodium hypochlorite.
薬品添加逆洗に用いるアルカリとしては、特に制限はないが、比較的安価な水酸化ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム等を用いることが好ましい。 There are no particular restrictions on the alkali used for chemical backwashing, but it is preferable to use relatively inexpensive sodium hydroxide, sodium hypochlorite, etc.
酸化剤+アルカリを用いる洗浄において、アルカリを添加した薬品添加逆洗液のpHが10~13の範囲になるようにアルカリを添加することが好ましく、費用対効果等の観点からは、pH11~12の範囲になるようにアルカリを添加することがより好ましい。 When cleaning using an oxidizing agent + alkali, it is preferable to add alkali so that the pH of the backwash solution with added alkali is in the range of 10 to 13, and from the standpoint of cost-effectiveness, etc., it is even more preferable to add alkali so that the pH is in the range of 11 to 12.
薬品添加逆洗において、必要に応じて酸、アルカリ、酸化剤以外の他の薬品、例えば、界面活性剤等の膜洗浄剤等を使用してもよい。膜洗浄剤としては、例えば、ECOLABO社製のULTRASILシリーズ等が挙げられる。 In the chemical backwash, chemicals other than acids, alkalis, and oxidizing agents, such as membrane cleaners such as surfactants, may be used as necessary. Examples of membrane cleaners include the ULTRASIL series manufactured by ECOLABO.
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<実施例1>
図1に示す膜ろ過システム1を用い、凝集および固液分離処理水を表1に示す条件で通水し、逆洗および薬品添加逆洗を行った。メイン膜ろ過装置では、フラックス:1.2(m/d)で通水し、サブ膜ろ過装置では、フラックス:7(m/d)で通水した(メイン膜ろ過装置のフラックスの5.83倍)。
Example 1
Using the membrane filtration system 1 shown in Fig. 1, the coagulation and solid-liquid separation treated water was passed through under the conditions shown in Table 1, and backwashing and chemical addition backwashing were performed. Water was passed through the main membrane filtration device at a flux of 1.2 (m/d), and through the sub-membrane filtration device at a flux of 7 (m/d) (5.83 times the flux of the main membrane filtration device).
薬品添加逆洗の洗浄条件としては、洗浄条件1:酸化剤である次亜塩素酸ナトリウム+アルカリである水酸化ナトリウム(有機物に起因するファウリングに有効)、洗浄条件2:酸であるシュウ酸(無機物に起因するファウリングに有効)が考えられる。 Possible cleaning conditions for chemical backwashing are: cleaning condition 1: sodium hypochlorite, an oxidizing agent, plus sodium hydroxide, an alkali (effective against fouling caused by organic matter); cleaning condition 2: oxalic acid, an acid (effective against fouling caused by inorganic matter).
[洗浄条件1:次亜塩素酸ナトリウム+水酸化ナトリウムの場合]
洗浄条件1では、薬品添加逆洗液として次亜塩素酸ナトリウム+水酸化ナトリウムの水溶液(次亜塩素酸ナトリウム濃度:900mg/L、水酸化ナトリウムの濃度:280mg/L)を用いた。図5に、メイン膜ろ過装置において薬品添加逆洗で洗浄条件1を実施したときのろ過日数に対する膜間差圧(MPa)を示す。図6に、実施例1のサブ膜ろ過装置において薬品添加逆洗で洗浄条件1を実施したときのろ過量(m3/m2)に対するろ過抵抗(/m)を示す。
[Cleaning condition 1: Sodium hypochlorite + sodium hydroxide]
In cleaning condition 1, an aqueous solution of sodium hypochlorite + sodium hydroxide (sodium hypochlorite concentration: 900 mg/L, sodium hydroxide concentration: 280 mg/L) was used as the chemical-added backwashing solution. Figure 5 shows the transmembrane pressure difference (MPa) versus the number of filtration days when cleaning condition 1 was performed with chemical-added backwashing in the main membrane filtration apparatus. Figure 6 shows the filtration resistance (/m) versus the filtration volume ( m3 / m2 ) when cleaning condition 1 was performed with chemical-added backwashing in the sub-membrane filtration apparatus of Example 1.
図6に示すように、サブ膜ろ過装置のろ過抵抗値の測定結果より、次亜塩素酸ナトリウム+水酸化ナトリウムの薬品添加逆洗ではろ過抵抗上昇度ΔRCEBが上昇しており、薬品添加逆洗による洗浄が不十分であると判断された。 As shown in FIG. 6, the measurement results of the filtration resistance value of the sub-membrane filtration device showed that the filtration resistance increase degree ΔR CEB increased when backwashing with the addition of chemicals of sodium hypochlorite + sodium hydroxide was performed, and it was determined that cleaning by backwashing with the addition of chemicals was insufficient.
図5に示すように、洗浄条件1で薬品添加逆洗を行ったメイン膜ろ過装置のろ過抵抗値の測定結果でも、膜差圧の上昇が確認され、薬品添加逆洗による洗浄効果が足りないと確認された。 As shown in Figure 5, the measurement results of the filtration resistance value of the main membrane filtration device where chemical-added backwashing was performed under cleaning condition 1 also confirmed an increase in the transmembrane pressure difference, confirming that the cleaning effect of chemical-added backwashing was insufficient.
[洗浄条件1:次亜塩素酸ナトリウム+水酸化ナトリウム+洗浄条件2:シュウ酸の場合]
そこで、有機物に起因するファウリングに有効な次亜塩素酸ナトリウムを用いる洗浄条件1に加えて、無機物に起因するファウリングに有効なシュウ酸を用いる洗浄条件2による薬品添加逆洗も実施した。
[Cleaning condition 1: sodium hypochlorite + sodium hydroxide + cleaning condition 2: oxalic acid]
Therefore, in addition to cleaning condition 1 using sodium hypochlorite, which is effective against fouling caused by organic matter, chemical addition backwashing was also carried out under cleaning condition 2 using oxalic acid, which is effective against fouling caused by inorganic matter.
洗浄条件2では、薬品添加逆洗液としてシュウ酸の水溶液(シュウ酸の濃度:0.2重量%)を用いた。図7に、実施例2のメイン膜ろ過装置において薬品添加逆洗で洗浄条件1+洗浄条件2を実施したときのろ過日数に対する膜間差圧(MPa)を示す。図8に、実施例2のサブ膜ろ過装置において薬品添加逆洗で洗浄条件1+洗浄条件2を実施したときのろ過量(m3/m2)に対するろ過抵抗(/m)を示す。 In cleaning condition 2, an aqueous solution of oxalic acid (oxalic acid concentration: 0.2 wt%) was used as the chemical-added backwashing solution. Fig. 7 shows the transmembrane pressure difference (MPa) versus the number of filtration days when cleaning condition 1 + cleaning condition 2 were performed with chemical-added backwashing in the main membrane filtration apparatus of Example 2. Fig. 8 shows the filtration resistance (/m) versus the filtration volume ( m3 / m2 ) when cleaning condition 1 + cleaning condition 2 were performed with chemical-added backwashing in the sub-membrane filtration apparatus of Example 2.
図8に示すように、サブ膜ろ過装置のろ過抵抗値の測定結果より、ろ過抵抗上昇度ΔRCEBの上昇が抑えられていることが確認されたため、洗浄が十分であると判断された。 As shown in FIG. 8, it was confirmed from the measurement results of the filtration resistance value of the sub-membrane filtration device that the increase in the filtration resistance increase degree ΔR CEB was suppressed, and therefore it was determined that the cleaning was sufficient.
図7に示すように、洗浄条件1+洗浄条件2で薬品添加逆洗を行ったメイン膜ろ過装置のろ過抵抗値の上昇はほとんど確認されず、安定運転することができていた。 As shown in Figure 7, there was almost no increase in the filtration resistance value of the main membrane filtration device when chemical addition backwashing was performed under cleaning condition 1 + cleaning condition 2, and stable operation was possible.
サブ膜ろ過装置のろ過抵抗値の測定結果に基づいてメイン膜ろ過装置において洗浄条件1および洗浄条件2を併用することによって、膜のファウリングを抑制し、6ヵ月間安定運転することができた。 By using cleaning condition 1 and cleaning condition 2 in combination in the main membrane filtration device based on the measurement results of the filtration resistance value of the sub-membrane filtration device, membrane fouling was suppressed and stable operation was achieved for six months.
このように、ろ過膜を用いる膜ろ過処理において、被処理水の性状が変動しても、早期に最適な洗浄条件を決定して薬品添加逆洗を行って膜のファウリングを抑制することができ、安定運転が可能となった。 In this way, in membrane filtration processes using filtration membranes, even if the properties of the water being treated fluctuate, optimal cleaning conditions can be determined early on and backwashing with the addition of chemicals can be performed to suppress membrane fouling, making stable operation possible.
1 膜ろ過システム、10 メイン膜ろ過装置、12 サブ膜ろ過装置、14 出力部、16 制御装置、18 酸タンク、20 酸化剤タンク、22,24 ポンプ、25 流量計、26 圧力計、28 メイン被処理水配管、30 メイン処理水配管、32 メイン逆洗配管、34,44 酸配管、36,46 酸化剤配管、38 サブ被処理水配管、40 サブ処理水配管、42 サブ逆洗配管。 1 Membrane filtration system, 10 Main membrane filtration device, 12 Sub-membrane filtration device, 14 Output section, 16 Control device, 18 Acid tank, 20 Oxidizer tank, 22, 24 Pump, 25 Flow meter, 26 Pressure gauge, 28 Main treated water pipe, 30 Main treated water pipe, 32 Main backwash pipe, 34, 44 Acid pipe, 36, 46 Oxidizer pipe, 38 Sub treated water pipe, 40 Sub treated water pipe, 42 Sub backwash pipe.
Claims (4)
サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、
前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段と、
前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、
前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、
前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記サブ薬品添加逆洗手段により行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、警報、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の実行、前記メインろ過膜の薬品洗浄の実行、前記メインろ過膜の洗浄条件の変更、および、前記メインろ過膜の運転条件改善提案のうちの少なくとも1つの出力を行う出力手段と、
前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段と、
を備え、
前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水することを特徴とする膜ろ過システム。 A main membrane filtration device that filters the water to be treated using a main filtration membrane;
A sub-membrane filtration device that filters the water to be treated branched from the water to be treated of the main membrane filtration device using a sub-filtration membrane;
A main chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane;
A sub-chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane;
A sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value of the sub-filtration membrane;
an output means for outputting at least one of a warning, execution of chemical addition backwashing of the main filtration membrane, execution of chemical cleaning of the main filtration membrane, change of cleaning conditions of the main filtration membrane, and a proposal for improving operating conditions of the main filtration membrane, based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing performed by the sub-chemical addition backwashing means detected by the sub-filtration resistance detection means ;
A control means for controlling conditions of the chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed by the main chemical addition backwashing means based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing detected by the sub filtration resistance detection means;
Equipped with
A membrane filtration system , characterized in that the sub-membrane filtration device passes water at a higher flux than the main membrane filtration device .
サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過工程の前記被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過工程と、
前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うメイン薬品添加逆洗工程と、
前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うサブ薬品添加逆洗工程と、
前記サブ薬品添加逆洗工程において行われた薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、警報、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の実行、前記メインろ過膜の薬品洗浄の実行、前記メインろ過膜の洗浄条件の変更、および、前記メインろ過膜の運転条件改善提案のうちの少なくとも1つの出力を行う出力工程と、
を含み、
前記サブ膜ろ過工程において、前記メイン膜ろ過工程よりも高いフラックスで通水し、
前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗工程において行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御することを特徴とする膜ろ過方法。 a main membrane filtration process for filtering the water to be treated using a main filtration membrane;
A sub-membrane filtration process of filtering the water to be treated branched from the water to be treated in the main membrane filtration process using a sub-filtration membrane;
A main chemical addition backwashing process for adding chemicals to the main filtration membrane and backwashing the main filtration membrane;
A sub-chemical addition backwashing process for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane;
an output process for outputting at least one of an alarm, execution of chemical addition backwashing of the main filtration membrane, execution of chemical cleaning of the main filtration membrane, change of cleaning conditions of the main filtration membrane, and a proposal for improving operating conditions of the main filtration membrane, based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing performed in the sub-chemical addition backwashing process;
Including,
In the sub-membrane filtration process, water is passed through at a higher flux than in the main membrane filtration process,
A membrane filtration method , characterized in that conditions for chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed in the main chemical addition backwashing process are controlled based on filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing .
サブろ過膜を用いて前記メイン膜ろ過装置の被処理水から分岐された被処理水をろ過するサブ膜ろ過装置と、
前記メインろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのメイン薬品添加逆洗手段と、
前記サブろ過膜の薬品添加逆洗を行うためのサブ薬品添加逆洗手段と、
前記サブろ過膜のろ過抵抗値を検知するためのサブろ過抵抗検知手段と、
前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メイン薬品添加逆洗手段により行われる前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段と、
を備え、
前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水することを特徴とする薬品添加逆洗装置。 A chemical addition backwashing device that adds chemicals to a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane,
A sub-membrane filtration device that filters the water to be treated branched from the water to be treated of the main membrane filtration device using a sub-filtration membrane;
A main chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the main filtration membrane;
A sub-chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane;
A sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value of the sub-filtration membrane;
A control means for controlling conditions of the chemical addition backwashing of the main filtration membrane performed by the main chemical addition backwashing means based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwashing detected by the sub filtration resistance detection means;
Equipped with
A chemical addition backwash device , characterized in that water is passed through the sub-membrane filtration device at a higher flux than that of the main membrane filtration device .
前記サブろ過抵抗検知手段により検知された、前記薬品添加逆洗の前後のろ過抵抗値に基づいて、前記メインろ過膜の薬品添加逆洗の条件を制御する制御手段を備え、前記サブ膜ろ過装置において、前記メイン膜ろ過装置よりも高いフラックスで通水することを特徴とする薬品添加逆洗装置の制御装置。 A control device for a chemical addition backwashing device that performs chemical addition backwashing of a main membrane filtration device that filters water to be treated using a main filtration membrane, the chemical addition backwashing device comprising: a sub-membrane filtration device that uses a sub-filtration membrane to filter water to be treated that is branched off from the water to be treated of the main membrane filtration device; a sub-chemical addition backwashing means for performing chemical addition backwashing of the sub-filtration membrane; and a sub-filtration resistance detection means for detecting a filtration resistance value of the sub-filtration membrane.
A control device for a chemical addition backwash device, comprising: a control means for controlling the conditions of the chemical addition backwash of the main filtration membrane based on the filtration resistance values before and after the chemical addition backwash detected by the sub-filtration resistance detection means, and characterized in that water is passed through the sub-membrane filtration device at a higher flux than that of the main membrane filtration device .
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