JP2002336662A

JP2002336662A - 水処理用ろ過膜装置

Info

Publication number: JP2002336662A
Application number: JP2001141402A
Authority: JP
Inventors: Shiro Inoue; 司朗井上; Naoko Ueda; 直子上田; Toshinori Iwai; 俊憲岩井; Kensaku Nakamura; 健作仲村
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】労力をかけずにろ過膜表面の洗浄を行うこと
ができるとともに、洗浄後浄水処理を再開したさいの水
質の低下を防止することができ、しかも処理槽内へのろ
過膜ユニットおよび曝気装置の設置を簡単に行うことが
できる水処理用ろ過膜装置を提供する。【解決手段】複数の支持脚６に支持された額縁状の架
台３と、架台３上に積層状に載置された複数のろ過膜ユ
ニット４と、架台３よりも下方において支持脚６に着脱
自在に取り付けられた曝気装置５とを備えている。架台
３上に、上下方向に伸びる複数のガード７を間隔をおい
て設け、ガード７に囲まれた部分において架台３上に複
数のろ過膜ユニット４を載置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば河川
水、湖沼水、池水、地下水等の原水から上水を得るため
の浄水処理、下水処理、および工業排水処理等に用いら
れる水処理用ろ過膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】たとえ
ば、浄水処理装置として、本出願人は、先に、好気性微
生物が付着した粒状活性炭を内蔵する処理槽と、処理槽
内に配置されたろ過膜ユニットと、処理槽内におけるろ
過膜ユニットよりも下方の部分に配された曝気装置とを
備えた装置を提案した（特開平１０−３２３６８３号公
報参照）。

【０００３】この装置では、処理槽中に、河川水、湖沼
水、池水、地下水等の原水を入れ、処理槽内に入れられ
た原水である槽内水中に曝気装置により曝気しつつ、槽
内水中の有機物を活性炭表面上に吸着させるとともに、
好気性微生物によりこの有機物を分解し、有機物の分解
物およびその他の懸濁物を槽内水中に浸漬したろ過膜ユ
ニットによりろ別することによって、浄水処理を行って
いる。

【０００４】しかしながら、上述した従来の装置を長時
間使用した場合、ろ過膜ユニットのろ過膜表面に有機物
の分解物やその他の懸濁物が付着し、膜に目詰まりが発
生すして膜の透水抵抗が上昇し、処理効率が低下する。
そのため、ろ過膜表面の付着物を定期的に洗浄してい
る。

【０００５】従来、ろ過膜表面の洗浄は、ろ過膜ユニッ
トを処理槽内から取り出し、ろ過膜ユニットを構成して
いるエレメントをろ過膜ユニットの枠から取り外し、ブ
ラシや高圧水によりろ過膜表面の付着物を洗い落とすこ
とにより行われている。しかしながら、この洗浄方法の
場合、手作業になるために大変な労力がかかる。

【０００６】また、従来、ろ過膜表面の洗浄は、ろ過膜
ユニットを処理槽内の槽内液中に浸漬した状態で、洗浄
用薬液を用いた逆洗、すなわち水位差を利用してろ過水
側から洗浄用薬液をエレメント内に注入することによっ
ても、行われている。しかしながら、この洗浄方法の場
合、労力はかからないものの、薬液により活性炭に付着
している微生物の生物活性力が低下し、ろ過膜表面の洗
浄後、浄水処理を再開した場合における微生物による有
機物分解効果が著しく低下するという問題がある。ま
た、ろ過膜表面の洗浄後、浄水処理を再開した場合、開
始初期の段階ではろ過膜を透過した水に薬液が含まれる
ので、水質が低下し、飲用に適さないという問題があ
る。

【０００７】さらに、従来の装置では、処理槽内へのろ
過膜ユニットおよび曝気装置の設置が面倒であるという
問題がある。

【０００８】この発明の目的は、上記問題を解決し、労
力をかけずにろ過膜表面の洗浄を行うことができるとと
もに、洗浄後浄水処理を再開したさいの水質の低下を防
止することができ、しかも処理槽内へのろ過膜ユニット
および曝気装置の設置を簡単に行うことができる水処理
用ろ過膜装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段と発明の効果】請求項１の
発明による水処理用ろ過膜装置は、複数の支持脚に支持
された額縁状の架台と、架台上に積層状に載置された複
数のろ過膜ユニットと、架台よりも下方において支持脚
に着脱自在に取り付けられた曝気装置とを備えているも
のである。

【００１０】このろ過膜装置を用いた水処理は、次のよ
うにして行われる。すなわち、表面に好気性微生物が付
着した微生物付着担体を内蔵した処理槽内に、この発明
によるろ過膜装置を配するとともに、処理槽内に被処理
水を入れ、被処理水である槽内水中に、曝気装置を用い
て曝気しつつ、槽内水中の有機物を好気性微生物により
分解し、有機物の分解物およびその他の懸濁物をろ過膜
ユニットによりろ別する。

【００１１】そして、従来の装置のように、ろ過膜ユニ
ットと曝気装置とを別々に処理槽内に配置する必要がな
く、その設置作業が簡単になる。

【００１２】また、ろ過膜ユニットのろ過膜表面に有機
物の分解物やその他の懸濁物が付着し、膜に目詰まりが
発生した場合のろ過膜表面の洗浄処理は、次のようにし
て行われる。すなわち、水処理を停止した後、ろ過膜装
置を処理槽から洗浄液の入れられている洗浄槽内に移
す。ついで、曝気装置を利用して洗浄液中に曝気する
と、エアリフト効果により、洗浄層内に洗浄液の循環流
が形成される。このとき、曝気装置から処理液中への曝
気により、ろ過膜ユニットに沿って上昇する流れにター
ビュレンスが与えられる。その結果、ろ過膜表面への付
着物が洗浄液により剥がれ易くなされるとともに、ろ過
膜表面が洗浄液の流れにのっている気泡により擦られ、
その結果ろ過膜表面の付着物が洗い落とされる。ここ
で、洗浄液中には、粒状プラスチックやアンスラサイト
を投入しておくことが好ましい。この場合、粒状プラス
チックやアンスラサイトが、洗浄液の循環流にのって循
環するので、これらがろ過膜表面を擦り、ろ過膜表面か
らの付着物洗い落とし効果が一層優れたものになる。

【００１３】したがって、ろ過膜ユニットのろ過膜表面
の洗浄を、労力をかけずに行うことができる。また、水
処理と洗浄処理とを別々の槽で行うので、洗浄処理後に
水処理を再開したさいにも、粒状担体に付着した好気性
微生物による有機物分解効果の低下を防止することがで
きるとともに、得られる処理水の水質の低下を防止する
ことができる。さらに、曝気装置は着脱自在に支持脚に
取り付けられているので、曝気装置の空気吹き出し口が
詰まった場合には、支持脚から取り外すことにより簡単
に詰まりを解消することができる。

【００１４】さらに、浄水処理および洗浄処理のいずれ
の場合にも、架台上に複数のろ過膜ユニットが載置さ
れ、架台の下方に曝気装置が配置されているので、１つ
の曝気装置を用いての空気の吹き込みに起因する循環流
の発生によって、全てのろ過膜ユニットを利用した浄水
処理および全てのろ過膜ユニットのろ過膜に対する洗浄
処理が行われるので、各ろ過膜ユニットに対して１つの
曝気装置を設ける場合に比べて、装置全体がコンパクト
になるとともに、曝気のための動力費が低減される。

【００１５】請求項２の発明による水処理用ろ過膜装置
は、請求項１の発明において、架台上に、上下方向に伸
びる複数のガードが間隔をおいて設けられ、ガードに囲
まれた部分において架台上に複数のろ過膜ユニットが載
置されているものである。この場合、水処理用ろ過膜装
置を処理槽内に設置する場合や、洗浄槽内に移す場合の
架台上からのろ過膜ユニットのずれや落下を防止するこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施形態】以下、この発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。

【００１７】図１はこの発明による水処理用ろ過膜装置
を示し、図２は水処理用ろ過膜装置のろ過膜ユニットを
示す。また、図３はこの発明による水処理用ろ過膜装置
を用いて行う浄水処理方法を示し、図４は同じくろ過膜
ユニットのろ過膜表面の洗浄方法を示す。

【００１８】図１において、水処理用ろ過膜装置(1)
は、複数、ここでは平面から見て方形の角部に来るよう
に配された４本の垂直状山形材(2)と、これらの山形材
(2)の下端寄りの部分に固定された方形額縁状の架台(3)
と、架台(3)上に積層状に載置された複数、ここでは２
つのろ過膜ユニット(4)と、架台(3)よりも下方において
山形材(2)に着脱自在に取り付けられた曝気装置(5)とを
備えている。

【００１９】各山形材(2)は、その山形突出部が外向き
となるように配されている。これらの山形材(2)の架台
(3)よりも下方の部分が架台(3)の支持脚(6)となり、同
じく上方の部分がろ過膜ユニット(4)のガード(7)となっ
ている。なお、この実施形態では、架台(3)上に載置さ
れるろ過膜ユニット(4)の数が２つであるので、山形材
(2)のガード(7)の部分の長さがこれに対応しているが、
山形材(2)のガード(7)の部分の長さは、積層されるろ過
膜ユニット(4)の数に応じて適宜変更される。

【００２０】ろ過膜ユニット(4)は、図２に示すよう
に、枠(8)内に着脱自在に取り付けられた複数の中空状
平膜エレメント(9)を備えている。下側のろ過膜ユニッ
ト(4)は、その下端周縁部が架台(3)上に載置されてい
る。枠(8)の互いに平行な２つの上枠部材には、それぞ
れ２つの吊り環(10)が設けられている。図示は省略した
が、各平膜エレメント(9)は、対向状に配置された２枚
の平膜と、それらに挟まれた通水性のスペーサとよりな
る。各平膜エレメント(9)に、その中空部内と連通する
ように可撓性の吸引管(11)が接続されている。平膜エレ
メント(9)の平膜としては、限外ろ過膜や精密ろ過膜が
用いられるが、その中でも比較的吸引抵抗が小さく、コ
ストの安い精密ろ過膜を用いることが好ましい。なお、
ろ過膜ユニット(4)には、平膜を用いた平膜エレメント
(9)に代えて、中空糸状膜を用いたキャピラリーエレメ
ントを適用することができる。

【００２１】曝気装置(5)は、方形額縁状に組み合わさ
れた４本の直管部(5a)と、互いに平行な１対の直管部(5
a)どうしを連通させる連通用直管部(5b)と、連通直管部
(5b)により連通させられていない他の２本の直管部(5a)
のうちのいずれか一方に設けられた空気導入管部(5c)と
よりなる。直管部(5a)および連通用直管部(5b)にはそれ
ぞれ複数の空気吹き出し口(5d)が形成されている。空気
導入管部(5c)には、可撓性の空気供給管が着脱自在に接
続されるようになっている。そして、曝気装置(5)は、
連通用直管部(5b)により連通させられた２つの直管部(5
a)が、山形材(2)に固着された互いに平行な２つの支持
桟(12)に、Ｕボルト(13)およびナットにより着脱自在に
固定されている。

【００２２】次に、上記水処理用ろ過膜装置(1)を用い
て行う浄水処理方法について、図３を参照して説明す
る。

【００２３】まず、ろ過膜装置(1)を、クレーン等を用
いて、好気性微生物が付着した微生物付着粒状担体(21)
を内蔵している処理槽(20)内に配置する。処理槽(20)の
前流側には、原水中の粗大物および易沈降物を沈降分離
させる沈降分離槽(22)が設けられており、ここで粗大物
および易沈降物が分離された原水が、ポンプ(23)により
原水供給管(24)を通して処理槽(20)内に送り込まれるよ
うになっている。また、処理槽(20)内には、処理槽(20)
内に送り込まれた原水である槽内液の液面を検出するレ
ベルセンサ(25)が設けられている。ポンプ(23)およびレ
ベルセンサ825)は、図示しない制御器に接続されてい
る。

【００２４】ついで、各ろ過膜ユニット(4)の全ての吸
引管(11)を、貯水槽(26)へ伸びる１つのろ過水管(27)に
接続するとともに、曝気装置(5)の空気導入管部(5c)
に、可撓性の空気供給管(28)を接続する。ろ過水管(27)
の途中には吸引ポンプ(29)が設けられており、この吸引
ポンプ(29)により槽内水が平膜を通過して平膜エレメン
ト(9)内に吸引されるようになっている。空気供給管(2
8)の途中には空気供給用のブロワ（図示略）が設けられ
ている。

【００２５】そして、トリハロメタン前駆物質や異臭味
原因物質を含む河川水、湖沼水、池水、地下水等の原水
中の粗大物および易沈降物を沈降分離槽(22)において沈
降分離した後、原水をポンプ(23)により原水供給管(24)
を通して処理槽(20)内に送り込む。このとき、制御器、
ポンプ(23)およびレベルセンサ(25)によって、処理槽(2
0)内の槽内水の液面が上側のろ過膜ユニット(4)の上端
より常に上方に位置するように原水の供給が制御され
る。

【００２６】この状態において、ブロワにより空気供給
管(28)を通して曝気装置(5)に空気を送り込むことによ
り下側のろ過膜ユニット(4)の下方から槽内水中に曝気
するとともに、吸引ポンプ(29)で槽内水を吸引する。

【００２７】すると、槽内水中の有機物が粒状担体(21)
に付着している好気性微生物により分解され、有機物の
分解物や、浮遊固形物、細菌等の懸濁物がろ過膜ユニッ
ト(4)の平膜エレメント(9)の平膜によりろ別され、平膜
を通過したろ過水が吸引管(11)およびろ過水管(27)を通
って貯水槽(26)に送られる。なお、原水中にはウィルス
が含まれていることがあり、平膜がウィルス除去機能を
持たないことと、配水過程での微生物汚染を避けるた
め、貯水槽(26)に送る前にろ過水管(27)内を流れている
ろ過水に適量の塩素注入を行い、上水として貯水槽(26)
に溜める。

【００２８】下側のろ過膜ユニット(4)の下方から曝気
装置(5)により槽内水中に曝気すると、エアリフト効果
により、処理槽(20)内に図３に矢印で示すような槽内水
の循環流が形成される。すなわち、ろ過膜ユニット(4)
の隣接する平膜エレメント(9)間を槽内水、粒状担体(2
1)および気泡が上昇し、気泡は水面に達すると大気中に
放出され、槽内水および粒状担体(21)はろ過膜ユニット
(4)と処理槽(20)の周壁との間を通って下方に流れてろ
過膜ユニット(4)との下側に至り、再度気泡とともにろ
過膜ユニット(4)の隣接する平膜エレメント(9)間を上昇
する。このとき、ろ過膜ユニット(4)の下方から槽内水
中への曝気により、ろ過膜ユニット(4)の隣接する平膜
エレメント(9)間を上昇する流れにタービュレンスが与
えられる。

【００２９】粒状担体(21)もこの循環流にのって循環す
るので、原水中に存在する好ましくない有機物との接触
効率が向上し、粒状担体(21)への有機物吸着率も向上す
る。また、原水中の濃度のままでは効率よく生物処理さ
れ難い有機物も、粒状担体(21)表面上に濃縮された状態
では、粒状担体(21)表面上に付着している微生物によっ
て容易に効率よく分解される。粒状担体(21)に吸着され
た有機物は、順次付着微生物によって分解されるので、
飽和吸着による粒状担体(21)の性能低下が防止される。
また、好気性微生物への有機物の分解に必要な酸素供給
も効率良く行われる。

【００３０】ろ過膜ユニット(4)の平膜エレメント(9)の
平膜表面に有機物の分解物やその他の懸濁物が付着して
平膜に目詰まりが発生した場合に行う洗浄処理方法につ
いて、図４を参照して説明する。

【００３１】まず、ポンプ(23)および吸引ポンプ(29)の
運転を停止して水処理を中断し、吸引管(11)をろ過水管
(27)から外した後、水処理用ろ過膜装置(1)をクレーン
等により、洗浄液が入れられている洗浄槽(30)内に移
す。洗浄槽(30)の周壁下端部には洗浄液排出口(31)が形
成されており、この洗浄液排出口(31)にフィルタ(32)が
設けられている。洗浄液としては、たとえば塩素濃度が
０．０５〜１％となる次亜塩素酸ナトリウムの水溶液が
用いられる。洗浄液は、平膜エレメント(9)の平膜表面
から付着物を剥がれ易くする。また、洗浄液中には、プ
ラスチックやアンスラサイト等からなる粒状体(33)が投
入されている。粒状体(33)の粒径は０．１〜５ｍｍの範
囲内にあることが好ましい。なお、フィルタ(32)の目開
きは粒状体の粒径よりも小さくなっている。また、粒状
体(33)の投入量は、洗浄液１リットル当たり５０００〜
１５０００ｍｇであることが好ましい。

【００３２】この状態で、ブロワにより空気供給管(28)
を通して曝気装置(5)に空気を送り込むことにより下側
のろ過膜ユニット(4)の下方から槽内水中に曝気する。
すると、エアリフト効果により、洗浄処理槽(20)内に図
４に矢印で示すような槽内水の循環流が形成される。す
なわち、両ろ過膜ユニット(4)の隣接する平膜エレメン
ト(9)間を槽内水、粒状体(33)および気泡が上昇し、気
泡は水面に達すると大気中に放出され、槽内水および粒
状体(33)はろ過膜ユニット(4)と処理槽(20)の周壁との
間を通って下方に流れて下側のろ過膜ユニット(4)との
下側に至り、再度気泡とともに両ろ過膜ユニット(4)の
隣接する平膜エレメント(9)間を上昇する。このとき、
ろ過膜ユニット(4)の下方から槽内水中への曝気によ
り、ろ過膜ユニット(4)の隣接する平膜エレメント(9)間
を上昇する流れにタービュレンスが与えられる。

【００３３】粒状体(33)もこの循環流にのって循環する
ので、両ろ過膜ユニット(4)の隣接する平膜エレメント
(9)間を上昇する気泡および粒状担体(21)が平膜を擦る
ことにより、平膜表面上の付着物が洗い落とされる。こ
のような洗浄は、平膜表面の汚れ状態にもよるが、１〜
５時間程度行われる。

【００３４】ここで、粒状体(33)がプラスチックからな
る場合、粒状体(33)が平膜表面や洗浄槽(30)の周壁内周
面を擦ったり、粒状体(33)どうしが衝突したりしたとし
てもその粒径は変化しにくく、この粒状体(33)を長期間
にわたって使用することができる。また、粒状体(33)が
アンスラサイトからなる場合、アンスラサイトは硬度の
大きな無煙炭であるから、粒状体(33)が平膜表面や洗浄
槽(30)の周壁内周面を擦ったり、粒状体(33)どうしが衝
突したりしたとしてもその粒径の変化が抑制され、この
粒状体(33)を長期間にわたって使用することができる。

【００３５】ろ過膜ユニット(4)の平膜の付着物に多く
の無機物が含まれている場合、洗浄液排出口(31)から洗
浄液を抜いた後、再度水を入れ、この水に濃度が０．０
５〜１％となるようにシュウ酸を投入する。なお、洗浄
液を抜くさいには、フィルタ(32)の働きにより粒状体(3
3)の流出は防止される。ついで、上記と同様にして曝気
装置(5)によりシュウ酸水溶液中に空気を吹き込み、平
膜表面の付着物を洗い落とす。

【００３６】曝気装置(5)の空気吹き出し口(5d)が詰ま
った場合には、曝気装置(5)を支持脚(6)から取り外して
洗浄することにより簡単に詰まりを解消することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による水処理用ろ過膜装置の実施形態
を示す斜視図である。

【図２】水処理用ろ過膜装置に用いられるろ過膜ユニッ
トを示し、(a)は正面図、(b)は平面図である。

【図３】水処理用ろ過膜装置を用いて行う浄水処理方法
を示す概略図である。

【図４】水処理用ろ過膜装置を用いて行う洗浄方法を示
す概略図である。

【符号の説明】

(1)：水処理用ろ過膜装置 (3)：架台 (4)：ろ過膜ユニット (5)：曝気装置 (6)：支持脚 (7)：ガード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩井俊憲大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内 (72)発明者仲村健作大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA21 HA42 HA93 JA02A JA04A KA31 KB22 KB25 KC14 KC16 KD16 KD24 MA01 MA03 MB02 PA01 PB04 PB05 PC51 PC80

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の支持脚に支持された額縁状の架台
と、架台上に積層状に載置された複数のろ過膜ユニット
と、架台よりも下方において支持脚に着脱自在に取り付
けられた曝気装置とを備えている水処理用ろ過膜装置。
【請求項２】架台上に、上下方向に伸びる複数のガー
ドが間隔をおいて設けられ、ガードに囲まれた部分にお
いて架台上に複数のろ過膜ユニットが載置されている請
求項１記載の水処理用ろ過膜装置。