JPH0698276B2 - 膜分離方法 - Google Patents
膜分離方法Info
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- JPH0698276B2 JPH0698276B2 JP1086526A JP8652689A JPH0698276B2 JP H0698276 B2 JPH0698276 B2 JP H0698276B2 JP 1086526 A JP1086526 A JP 1086526A JP 8652689 A JP8652689 A JP 8652689A JP H0698276 B2 JPH0698276 B2 JP H0698276B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は膜分離方法に係り、特に凝集剤を添加した原水
を膜分離処理するにあたり、高い水透過速度を維持して
効率的な膜分離処理を行なうことを可能とする膜分離方
法に関する。
を膜分離処理するにあたり、高い水透過速度を維持して
効率的な膜分離処理を行なうことを可能とする膜分離方
法に関する。
［従来の技術］ 超純水は半導体製造工程において必要不可欠なものであ
り、半導体の洗浄水として多量に用いられている。しか
して、このような超純水の製造等の造水プロセスとし
て、従来より、半透膜を用いて水中の溶存物質を除去す
る膜分離法が広く採用されている。
り、半導体の洗浄水として多量に用いられている。しか
して、このような超純水の製造等の造水プロセスとし
て、従来より、半透膜を用いて水中の溶存物質を除去す
る膜分離法が広く採用されている。
超純水の製造に用いられる膜分離装置の性能としては、
原水中の溶存物質の除去性能だけではなく、その水透過
速度が高いことが要求される。即ち、所定量の純水を製
造するにあたり、膜分離装置の水透過速度が小さけれ
ば、多大な膜面積を必要とすることとなり、結果的に造
水コストが高騰する。
原水中の溶存物質の除去性能だけではなく、その水透過
速度が高いことが要求される。即ち、所定量の純水を製
造するにあたり、膜分離装置の水透過速度が小さけれ
ば、多大な膜面積を必要とすることとなり、結果的に造
水コストが高騰する。
ところで、一般に造水に適用する膜分離装置において
は、原水中に共存している懸濁性物質やコロイド性物質
のみならず、溶存性有機物等が分離膜面上に蓄積し、水
透過速度が低下するようになる。
は、原水中に共存している懸濁性物質やコロイド性物質
のみならず、溶存性有機物等が分離膜面上に蓄積し、水
透過速度が低下するようになる。
従来の膜分離法における最大の問題は、このように膜面
上にゲル状物質が蓄積し、膜面上に濾過比抵抗の大きな
ゲル状物質が次第に強固に蓄積して、水透過速度が低下
することである。この現象は超純水の製造のように比較
的汚染の少ない原水を用いる場合にも、程度の差はあ
れ、避けることのできない問題であった。
上にゲル状物質が蓄積し、膜面上に濾過比抵抗の大きな
ゲル状物質が次第に強固に蓄積して、水透過速度が低下
することである。この現象は超純水の製造のように比較
的汚染の少ない原水を用いる場合にも、程度の差はあ
れ、避けることのできない問題であった。
一般に、半透膜のうちUF膜などのように比較的大きい孔
があいているとされる膜でさえも、その表面開孔率は数
パーセント以下であるといわれている。この膜面上に濾
過比抵抗の大きい層が上乗せされれば、この層の表面か
ら、この層を通って半透膜の孔に達するまでの距離が増
加するために水透過速度は著しく低下する。
があいているとされる膜でさえも、その表面開孔率は数
パーセント以下であるといわれている。この膜面上に濾
過比抵抗の大きい層が上乗せされれば、この層の表面か
ら、この層を通って半透膜の孔に達するまでの距離が増
加するために水透過速度は著しく低下する。
このため、従来においては、原水中より懸濁物質等を除
去する前処理が行なわれており、多くの場合、凝集沈殿
砂濾過、精密濾過等の処理単位操作を組み合わせた前処
理が施されている。しかしながら、これらの前処理法
は、煩雑な操作を要する上に、多大な敷地面積を必要と
する。しかも、このような前処理を施した場合において
も、膜面への汚染物の蓄積を完全に防止することはでき
ず、定期的に膜面を薬品洗浄するなどの処理が必要とさ
れていた。
去する前処理が行なわれており、多くの場合、凝集沈殿
砂濾過、精密濾過等の処理単位操作を組み合わせた前処
理が施されている。しかしながら、これらの前処理法
は、煩雑な操作を要する上に、多大な敷地面積を必要と
する。しかも、このような前処理を施した場合において
も、膜面への汚染物の蓄積を完全に防止することはでき
ず、定期的に膜面を薬品洗浄するなどの処理が必要とさ
れていた。
このような問題を解決するものとして、晶析媒体等を原
水に添加する方法が知られているが、このような方法に
よっても、長期間通水を行なった場合には、晶析物や凝
集物が膜面に付着して膜面を汚染し、結果的に水透過速
度が低下するという問題が残されていた。
水に添加する方法が知られているが、このような方法に
よっても、長期間通水を行なった場合には、晶析物や凝
集物が膜面に付着して膜面を汚染し、結果的に水透過速
度が低下するという問題が残されていた。
なお、コロイド成分を除去するために、Al塩、Fe塩、Mg
塩等の無機凝集剤を添加して凝集処理した原水を直接膜
分離装置に通水して膜分離する方法が知られている。
塩等の無機凝集剤を添加して凝集処理した原水を直接膜
分離装置に通水して膜分離する方法が知られている。
また、膜分離装置を定期的に背圧洗浄して分離膜に蓄積
したゲル層を除去することにより、水透過速度を回復さ
せることも知られている。
したゲル層を除去することにより、水透過速度を回復さ
せることも知られている。
［発明が解決しようとする課題］ 凝集処理した原水を膜分離装置に通水した場合において
もコロイド粒子の影響を完全に除外することはできな
い。また、凝集により生じたフロックが膜面に付着して
圧密化されることにより、水透過速度が経時的に低下す
るという問題もあった。
もコロイド粒子の影響を完全に除外することはできな
い。また、凝集により生じたフロックが膜面に付着して
圧密化されることにより、水透過速度が経時的に低下す
るという問題もあった。
即ち、水処理の分野で広く用いられている無機系凝集剤
であるAl,Fe,Mg塩などが水中で形成する水酸化アルミニ
ウムや水酸化鉄等の凝集ブロックの濾過比抵抗は１〜10
×1012m/kgの範囲であり、有機性粘質物と比較すると、
その濾過比抵抗は小さい。しかしながら、これらの凝集
フロックは圧縮性があり、高圧条件下におかれると緻密
化されて濾過比抵抗が急増するという特性をもってい
る。従って、凝集剤によりコロイド性物質がフロック化
されて濾過比抵抗が減少するのにかかわらず、これらの
フロックが膜面に圧密化することによって濾過比抵抗が
増大するため、凝集剤の水透過速度を上昇させる効果は
相殺され、結果的に凝集剤を用いない場合と同様に水透
過速度が経時的に低下するようになる。
であるAl,Fe,Mg塩などが水中で形成する水酸化アルミニ
ウムや水酸化鉄等の凝集ブロックの濾過比抵抗は１〜10
×1012m/kgの範囲であり、有機性粘質物と比較すると、
その濾過比抵抗は小さい。しかしながら、これらの凝集
フロックは圧縮性があり、高圧条件下におかれると緻密
化されて濾過比抵抗が急増するという特性をもってい
る。従って、凝集剤によりコロイド性物質がフロック化
されて濾過比抵抗が減少するのにかかわらず、これらの
フロックが膜面に圧密化することによって濾過比抵抗が
増大するため、凝集剤の水透過速度を上昇させる効果は
相殺され、結果的に凝集剤を用いない場合と同様に水透
過速度が経時的に低下するようになる。
分離膜の背圧洗浄を行なうことによりゲル層を剥離除去
する方法は、水透過速度の回復に有効な方法ではある
が、凝集処理を施していない原水を膜分離する場合に
は、原水中のコロイド粒子が膜面にゲル層を形成するた
め、頻繁に、例えば15分に１回の割合（即ち、14分通
水、１分洗浄）で背圧洗浄する必要がある。このため、
従来の背圧洗浄方法は、洗浄頻度が高く、処理効率が悪
い上に、分離膜が早期に損耗するという欠点があった。
する方法は、水透過速度の回復に有効な方法ではある
が、凝集処理を施していない原水を膜分離する場合に
は、原水中のコロイド粒子が膜面にゲル層を形成するた
め、頻繁に、例えば15分に１回の割合（即ち、14分通
水、１分洗浄）で背圧洗浄する必要がある。このため、
従来の背圧洗浄方法は、洗浄頻度が高く、処理効率が悪
い上に、分離膜が早期に損耗するという欠点があった。
本発明は上記従来の問題点を解決し、半透膜を用い、圧
力を駆動力として、有機性物質や無機性物質を含む原水
を膜分離する方法において、高い水透過速度を長期間安
定に維持して、効率的に膜分離処理することができる膜
分離方法を提供することを目的とする。
力を駆動力として、有機性物質や無機性物質を含む原水
を膜分離する方法において、高い水透過速度を長期間安
定に維持して、効率的に膜分離処理することができる膜
分離方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明の膜分離方法は、凝集剤を添加した原水を直接に
（即ち、前処理を施すことなく、そのまま）膜分離装置
に通水して膜分離処理する方法において、30分〜120分
に１回の割合で分離膜を背圧逆洗することを特徴とす
る。
（即ち、前処理を施すことなく、そのまま）膜分離装置
に通水して膜分離処理する方法において、30分〜120分
に１回の割合で分離膜を背圧逆洗することを特徴とす
る。
なお、本発明の方法において、30〜120分に１回の割合
で分離膜を背圧逆洗するとは、１回の膜分離処理（原水
の通水）と背圧逆洗を30〜120分のサイクルで行なうこ
とを表わし、この30〜120分のサイクルは、背圧逆洗時
間を含むものである。
で分離膜を背圧逆洗するとは、１回の膜分離処理（原水
の通水）と背圧逆洗を30〜120分のサイクルで行なうこ
とを表わし、この30〜120分のサイクルは、背圧逆洗時
間を含むものである。
以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。
第１図は本発明の膜分離方法の実施に好適な膜分離装置
の系統図である。
の系統図である。
図示の膜分離装置は、原水に凝集剤を添加して凝集処理
する攪拌機1aを備える凝集反応槽１、凝集処理した原水
の循環水槽２、分離膜3aを備える膜モジュール３、原水
を膜モジュール３に供給するための加圧循環ポンプＰ、
膜モジュール３の背圧加圧手段４及び凝集剤の供給手段
５より主として構成されている。符号11〜20は液流通用
の配管を示す。21はポンプＰを迂回するように設けられ
た配管であり、V1，V2はバルブである。
する攪拌機1aを備える凝集反応槽１、凝集処理した原水
の循環水槽２、分離膜3aを備える膜モジュール３、原水
を膜モジュール３に供給するための加圧循環ポンプＰ、
膜モジュール３の背圧加圧手段４及び凝集剤の供給手段
５より主として構成されている。符号11〜20は液流通用
の配管を示す。21はポンプＰを迂回するように設けられ
た配管であり、V1，V2はバルブである。
なお、第１図の装置では、背圧加圧手段４は、分離膜3a
に対し静水頭をかけ得るように上下方向に延設されたヘ
ッダにて構成されている。
に対し静水頭をかけ得るように上下方向に延設されたヘ
ッダにて構成されている。
図示の方法においては、まず原水を配管11より凝集反応
槽１に供給し、配管12より供給される凝集剤と攪拌機1a
にて攪拌して凝集反応させ、コロイド成分を凝集させ
る。
槽１に供給し、配管12より供給される凝集剤と攪拌機1a
にて攪拌して凝集反応させ、コロイド成分を凝集させ
る。
凝集処理された原水は、配管13、循環水槽２、配管14,1
5を経て、加圧循環ポンプＰの動力により膜モジュール
３に供給され膜分離処理される。この場合、バルブV1は
開、閉のいずれでも良い。
5を経て、加圧循環ポンプＰの動力により膜モジュール
３に供給され膜分離処理される。この場合、バルブV1は
開、閉のいずれでも良い。
膜モジュール３の透過水は配管16、背圧加圧手段４、配
管17を経て処理水として系外に排出される。一方、濃縮
水は、配管18,20より循環水槽２に循環される。この
際、バルブV2を開閉することにより、必要に応じて濃縮
水の一部を配管19より系外に排出する。
管17を経て処理水として系外に排出される。一方、濃縮
水は、配管18,20より循環水槽２に循環される。この
際、バルブV2を開閉することにより、必要に応じて濃縮
水の一部を配管19より系外に排出する。
このようにして原水の膜分離処理を継続して行なった後
は、次のようにして分離膜3aの背圧洗浄を定期的に行な
う。
は、次のようにして分離膜3aの背圧洗浄を定期的に行な
う。
即ち、バルブV1を開とすると共に、ポンプＰを停止す
る。ポンプＰを停止することにより、膜モジュール３内
の水が瞬時に配管21を経て循環水槽２側に逆流する。即
ち、第１図の場合、濃縮水取出用配管20の開放端が循環
水槽２の水面位より高い位置にあることから、ヘッド差
により瞬時に逆流が発生する。
る。ポンプＰを停止することにより、膜モジュール３内
の水が瞬時に配管21を経て循環水槽２側に逆流する。即
ち、第１図の場合、濃縮水取出用配管20の開放端が循環
水槽２の水面位より高い位置にあることから、ヘッド差
により瞬時に逆流が発生する。
また、ポンプＰを停止すると、背圧加圧手段４としての
ヘッダにより、膜モジュール３の分離膜3aに背圧をかけ
ることができる。このヘッダの立上げ高さは、特に制限
はないが、例えば、0.1〜0.5kg/cm2程度の背圧を加える
ことができるようにするのが好ましい。
ヘッダにより、膜モジュール３の分離膜3aに背圧をかけ
ることができる。このヘッダの立上げ高さは、特に制限
はないが、例えば、0.1〜0.5kg/cm2程度の背圧を加える
ことができるようにするのが好ましい。
このようにして背圧をかけた状態で逆洗を行なうと、分
離膜3aの膜面（原水側）に圧縮されて堆積しているゲル
層（凝集フロック層）は、原水ポンプＰを停止すること
により、圧力開放状態となり、その圧縮度がゆるんだ状
態となると共に、この圧縮度がゆるんだゲル層の表面に
沿って瞬間的に高速の逆流が流れ、更に、分離膜3aに背
圧が加えられることにより、ゲル層は効率的に取り除か
れる。
離膜3aの膜面（原水側）に圧縮されて堆積しているゲル
層（凝集フロック層）は、原水ポンプＰを停止すること
により、圧力開放状態となり、その圧縮度がゆるんだ状
態となると共に、この圧縮度がゆるんだゲル層の表面に
沿って瞬間的に高速の逆流が流れ、更に、分離膜3aに背
圧が加えられることにより、ゲル層は効率的に取り除か
れる。
このようにして、ゲル層を除去した後は、ポンプＰを作
動させて原水の膜分離処理を再開する。
動させて原水の膜分離処理を再開する。
本発明の方法においては、このように凝集剤を添加した
原水を直接に膜分離装置に通水した後、背圧逆洗するた
め、背圧逆洗の頻度を従来より大幅に少なくできる。即
ち、原水の水質によっても異なるが、30〜120分に１回
という非常に低い割合にすることができる。
原水を直接に膜分離装置に通水した後、背圧逆洗するた
め、背圧逆洗の頻度を従来より大幅に少なくできる。即
ち、原水の水質によっても異なるが、30〜120分に１回
という非常に低い割合にすることができる。
なお、上記説明は本発明の一例であって、本発明はその
要旨を越えない限り、上記説明に限定されるものではな
い。
要旨を越えない限り、上記説明に限定されるものではな
い。
例えば、凝集剤の添加は、凝集反応槽を設けることな
く、循環水槽に直接添加するようにしても良く、更には
原水供給配管又は循環水配管に凝集剤を添加するように
することもできる。
く、循環水槽に直接添加するようにしても良く、更には
原水供給配管又は循環水配管に凝集剤を添加するように
することもできる。
また、背圧加圧手段も図示のものの他、加圧ガス供給管
や加圧ポンプ等を設けた構成とすることができる。
や加圧ポンプ等を設けた構成とすることができる。
背圧逆洗を行なう時には、通水は停止しても継続してい
てもどちらでも良いが、第１図に示すように、原水の加
圧循環ポンプを迂回するバイパス配管21を設け、かつ、
循環水槽の水面位より高所に開放可能な濃縮水取出用配
管を設け、通水を停止して、原水の逆流を瞬時に生じさ
せることにより、極めて高い洗浄効果を得ることができ
る。
てもどちらでも良いが、第１図に示すように、原水の加
圧循環ポンプを迂回するバイパス配管21を設け、かつ、
循環水槽の水面位より高所に開放可能な濃縮水取出用配
管を設け、通水を停止して、原水の逆流を瞬時に生じさ
せることにより、極めて高い洗浄効果を得ることができ
る。
本発明の方法において、凝集剤としては、特に制限はな
く、例えばポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、
含鉄、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄等を
用いることができ、これらの凝集剤に更に各種高分子ポ
リマーを凝集助剤として併用することもできる。
く、例えばポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、
含鉄、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄等を
用いることができ、これらの凝集剤に更に各種高分子ポ
リマーを凝集助剤として併用することもできる。
このような凝集剤の添加量はジャーテスト等により、濾
過抵抗が最少となる範囲で適宜決定すれば良く、必ずし
も従来の凝集沈殿濾過法で一般に採用されている添加量
ほどの多量にする必要はない。本発明においては、通常
の場合、凝集剤の添加量は原水に対して10〜200ppm程度
とするのが好ましい。ただし、原水水質に応じて添加す
ることはいうまでもない。
過抵抗が最少となる範囲で適宜決定すれば良く、必ずし
も従来の凝集沈殿濾過法で一般に採用されている添加量
ほどの多量にする必要はない。本発明においては、通常
の場合、凝集剤の添加量は原水に対して10〜200ppm程度
とするのが好ましい。ただし、原水水質に応じて添加す
ることはいうまでもない。
本発明の方法において用いる分離膜の種類には特に制限
はないが、特にUF膜、RO膜に有効である。
はないが、特にUF膜、RO膜に有効である。
［作用］ 例えばUF膜又はRO膜を用いて膜分離を行なう場合の水透
過速度JVと原水溶質濃度Ｃの関係は、次式で表わせる。
過速度JVと原水溶質濃度Ｃの関係は、次式で表わせる。
JV＝KlnCW／Cb …… ここでk:物質移動係数、Cw：膜面の溶質濃度、Cb：溶液
の溶質濃度、であり、溶質とは、溶存性物質ないしコロ
イド状物質を示す。
の溶質濃度、であり、溶質とは、溶存性物質ないしコロ
イド状物質を示す。
式から、ｋを大きく、Cbを小さくすれば、JVが大きく
なることは明らかである。このうち、ｋを大きくするに
は、溶液の温度を高めたり、流れの乱流を促進させたり
することで達成されるが、これらの方法はいずれも、多
大なエネルギーを必要とし、必ずしも有利な方法とは言
えない。
なることは明らかである。このうち、ｋを大きくするに
は、溶液の温度を高めたり、流れの乱流を促進させたり
することで達成されるが、これらの方法はいずれも、多
大なエネルギーを必要とし、必ずしも有利な方法とは言
えない。
一方、Cbを小さくする方法として、凝集剤を用いる方法
が知られておりコロイド状物質を含むものに対して効果
が認められる。即ち、凝集反応によりコロイド状物質を
フロック化し、見かけ上のCbを小さくさせるのである。
このために、Jvは、多くの場合著しく増加することが報
告されている。
が知られておりコロイド状物質を含むものに対して効果
が認められる。即ち、凝集反応によりコロイド状物質を
フロック化し、見かけ上のCbを小さくさせるのである。
このために、Jvは、多くの場合著しく増加することが報
告されている。
しかしながら、Jvが著しく増加すると、膜面近傍で膜へ
向かう速度が高まるために、Jvが小さい条件では溶液中
に浮遊していたフロック状成分が急速に膜面上にひきつ
けられるようになる。このために、膜面上には、コロイ
ド状成分ではなく、フロック状成分が蓄積する。従って
長期にわたって高いJvを維持できなくなるという問題が
あった。このときの、Jvの低下はフロック状成分蓄積層
の圧密化によるものである。
向かう速度が高まるために、Jvが小さい条件では溶液中
に浮遊していたフロック状成分が急速に膜面上にひきつ
けられるようになる。このために、膜面上には、コロイ
ド状成分ではなく、フロック状成分が蓄積する。従って
長期にわたって高いJvを維持できなくなるという問題が
あった。このときの、Jvの低下はフロック状成分蓄積層
の圧密化によるものである。
ところで、フロック状成分蓄積層の圧密化によるJvの低
下を小さくする方法として、定期的に膜面の透過水側か
ら、透過水を逆流させる逆洗がある。この方法は、精密
濾過膜（MF）において、多くの実績があり、粗大粒子の
蓄積層、即ち、ケーキ層を膜面から剥離させる方法とし
て有効なものである。しかしながら、微小粒子であるコ
ロイド状成分を主体とするものは、濃度の高い蓄積層
で、コロイド粒子間の会合が促進し、粒子相互間の結合
力の大きい、強固なゲル層となる。このため、コロイド
状成分を主体とするものに対しての逆洗の効果は期待で
きない場合が多い。このために、従来は長期間の使用の
後は、薬品洗浄を行なって膜面上のゲル層を除去する手
段が必要であった。
下を小さくする方法として、定期的に膜面の透過水側か
ら、透過水を逆流させる逆洗がある。この方法は、精密
濾過膜（MF）において、多くの実績があり、粗大粒子の
蓄積層、即ち、ケーキ層を膜面から剥離させる方法とし
て有効なものである。しかしながら、微小粒子であるコ
ロイド状成分を主体とするものは、濃度の高い蓄積層
で、コロイド粒子間の会合が促進し、粒子相互間の結合
力の大きい、強固なゲル層となる。このため、コロイド
状成分を主体とするものに対しての逆洗の効果は期待で
きない場合が多い。このために、従来は長期間の使用の
後は、薬品洗浄を行なって膜面上のゲル層を除去する手
段が必要であった。
現在、一般に市販されているUFないしRO膜は、電荷を持
たないポリスルホン膜であっても水中においては負に帯
電する。多くの水中の粒子は負に帯電しているので、Jv
が小さい場合には、同じ電荷同志のクローン反発力によ
って膜面上の、粒子の蓄積を減少させることができる。
しかしながらこのようなJvは極めて小さい値であって、
実用に供せない。これに対して、Jvを高めるために、圧
力などの駆動力を高めると、クーロン反発力によって、
膜面近傍から遠ざけようとする速度よりも、速い速度で
コロイド粒子が近接して、結果的に強固なゲル層を形成
してしまうのである。一方、一般に用いられている凝集
剤は、水中のコロイド粒子の電荷と反対の電荷を持って
いる。即ち、AlやFe塩などの無機系凝集剤は、水中で金
属水酸化物を生じ、この金属水酸化物の周囲は正に帯電
するので、水中の負電荷に帯電したコロイド粒子を吸着
させて、凝集フロックをつくることができる。
たないポリスルホン膜であっても水中においては負に帯
電する。多くの水中の粒子は負に帯電しているので、Jv
が小さい場合には、同じ電荷同志のクローン反発力によ
って膜面上の、粒子の蓄積を減少させることができる。
しかしながらこのようなJvは極めて小さい値であって、
実用に供せない。これに対して、Jvを高めるために、圧
力などの駆動力を高めると、クーロン反発力によって、
膜面近傍から遠ざけようとする速度よりも、速い速度で
コロイド粒子が近接して、結果的に強固なゲル層を形成
してしまうのである。一方、一般に用いられている凝集
剤は、水中のコロイド粒子の電荷と反対の電荷を持って
いる。即ち、AlやFe塩などの無機系凝集剤は、水中で金
属水酸化物を生じ、この金属水酸化物の周囲は正に帯電
するので、水中の負電荷に帯電したコロイド粒子を吸着
させて、凝集フロックをつくることができる。
水中で負に帯電している分離膜を用いて、正に帯電した
凝集フロックを含む水を分離する場合には、Jvが大きい
ことに加えて、クーロン引力により膜面上に強固な凝集
フロックの層が形成される。一般に、凝集剤を用いて凝
集した原水を直接に膜分離する方法においては、初期に
得られる高Jvのために、ある程度の長期にわたって継続
した運転を実施することができる。しかしながら、より
長期の通水を行なうと、凝集層が圧密濃縮することによ
ってフロック同志の会合が起こり、強固なゲル状の層を
形成することになる。結果的にこの層の抵抗のために、
Jvは低下し、薬品洗浄などにより、この層を除去する必
要があった。
凝集フロックを含む水を分離する場合には、Jvが大きい
ことに加えて、クーロン引力により膜面上に強固な凝集
フロックの層が形成される。一般に、凝集剤を用いて凝
集した原水を直接に膜分離する方法においては、初期に
得られる高Jvのために、ある程度の長期にわたって継続
した運転を実施することができる。しかしながら、より
長期の通水を行なうと、凝集層が圧密濃縮することによ
ってフロック同志の会合が起こり、強固なゲル状の層を
形成することになる。結果的にこの層の抵抗のために、
Jvは低下し、薬品洗浄などにより、この層を除去する必
要があった。
本発明者は、これらのことを鑑みて、凝集剤を用いるこ
とによって得られるJvを継続させる方法を検討した。
とによって得られるJvを継続させる方法を検討した。
多くの市販分離膜は水中で負に帯電しているので、Alや
Fe塩で凝集したフロックは、膜面に付着することは避け
られない。膜面にクーロン引力に付着したこのフロック
の第一層は、逆洗などの手段によって取り除くことはで
きない。
Fe塩で凝集したフロックは、膜面に付着することは避け
られない。膜面にクーロン引力に付着したこのフロック
の第一層は、逆洗などの手段によって取り除くことはで
きない。
膜面上に沈積成長する凝集フロックの層は、経時的に会
合し、フロックの粗大化が起こり、ついには膜面上の全
域にわたって会合していく、MF膜などのように、濾過速
度よりも大きい速度で逆洗を行なう場合には、凝集フロ
ック同志が会合したゲル層も除去できる。しかしなが
ら、UF膜やRO膜などの場合には、濾過速度よりも大きい
速度で背圧をかけると、膜が破壊してしまい通液が不可
能となる。このためUF膜やRO膜などの緻密な膜におい
て、逆洗を行なう場合、その速度は濾過速度と比べて小
さい値に設定する必要がある。このように弱い力でしか
逆洗できない、UF膜やRO膜では、会合の進んだゲル層を
除去することができない。
合し、フロックの粗大化が起こり、ついには膜面上の全
域にわたって会合していく、MF膜などのように、濾過速
度よりも大きい速度で逆洗を行なう場合には、凝集フロ
ック同志が会合したゲル層も除去できる。しかしなが
ら、UF膜やRO膜などの場合には、濾過速度よりも大きい
速度で背圧をかけると、膜が破壊してしまい通液が不可
能となる。このためUF膜やRO膜などの緻密な膜におい
て、逆洗を行なう場合、その速度は濾過速度と比べて小
さい値に設定する必要がある。このように弱い力でしか
逆洗できない、UF膜やRO膜では、会合の進んだゲル層を
除去することができない。
一方、膜面で進行する凝集フロックの会合時において、
未凝集のコロイド状粒子を取り込む作用も生じる。即
ち、会合が進んで強いゲル状の層を形成する過程で、未
凝集のコロイド状粒子を吸着させるのである。従って、
ある程度の会合が進行しないうちに、逆洗によって、凝
集フロックを膜面より遠ざける操作を行なうと、未凝集
のコロイド状粒子を膜面上に取り残すことになって、遂
には、コロイド状微粒子の蓄積層を形成することにな
る。
未凝集のコロイド状粒子を取り込む作用も生じる。即
ち、会合が進んで強いゲル状の層を形成する過程で、未
凝集のコロイド状粒子を吸着させるのである。従って、
ある程度の会合が進行しないうちに、逆洗によって、凝
集フロックを膜面より遠ざける操作を行なうと、未凝集
のコロイド状粒子を膜面上に取り残すことになって、遂
には、コロイド状微粒子の蓄積層を形成することにな
る。
このようなことから、凝集剤を用いることによりCbを小
さくし、かつ、定期的な逆洗によりCwを小さくして、Jv
を高い値に維持するのは、逆洗の間隔が重要な因子とな
る。
さくし、かつ、定期的な逆洗によりCwを小さくして、Jv
を高い値に維持するのは、逆洗の間隔が重要な因子とな
る。
本発明者らは、凝集剤を用いた場合の多くの事例につい
て検討した結果、逆洗の間隔は、30分から２時間までの
ところで、Jvを高い値に維持できることを見出した。
て検討した結果、逆洗の間隔は、30分から２時間までの
ところで、Jvを高い値に維持できることを見出した。
このような間隔で定期的に逆洗をすることにより、膜面
に付着している強固な付着層は除いて、ある程度会合が
進み未凝集のコロイド状物質を取り込んだ粗大化した凝
集フロックを膜面から遠ざけることができる。このこと
により、Cbを小さく、Cwを小さくして、多大エネルギー
を消費することなく、Jvを高く維持することができるの
である。
に付着している強固な付着層は除いて、ある程度会合が
進み未凝集のコロイド状物質を取り込んだ粗大化した凝
集フロックを膜面から遠ざけることができる。このこと
により、Cbを小さく、Cwを小さくして、多大エネルギー
を消費することなく、Jvを高く維持することができるの
である。
［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
実施例１ 原水（相模湖湖水）中にポリ塩化アルミニウム（PAC）1
00mg/lを添加し、凝集フロックを発生させた懸濁液を、
下記条件にて通水、背圧逆洗した。フラックスの経時変
化を第２図に示す。
00mg/lを添加し、凝集フロックを発生させた懸濁液を、
下記条件にて通水、背圧逆洗した。フラックスの経時変
化を第２図に示す。
処理条件 分 離 膜 :UF膜（ポリスルホンUF膜：分画分子量２ 万） 膜モジュール：波状スペーサ（3mm高さ）を挿入したス パイラルモジュール。
膜面循環平均流速:0.93m/sec 平 均 圧 力 :1.26kg/cm2 背圧逆洗圧 :0.17kg/cm2 運転サイクル:27分通水/3分背圧逆洗の間欠運転 比較例１ 背圧逆洗を行なわず連続運転としたこと以外は実施例１
と同様の処理を行ない、フラックスの経時変化を第２図
に示した。
と同様の処理を行ない、フラックスの経時変化を第２図
に示した。
比較例２ PACを添加しなかったこと以外は実施例１と同様の処理
を行ない、フラックスの経時変化を第２図に示した。
を行ない、フラックスの経時変化を第２図に示した。
第２図より明らかなように、本発明の方法によれば、従
来の方法に比べて約３倍の高フラックスを得ることがで
きる。
来の方法に比べて約３倍の高フラックスを得ることがで
きる。
実施例２ 原水（厚木市水）にカオリン5mg/l及びPAC30mg/lを添加
し、凝集フロックを発生させた懸濁液を、下記条件にて
通水、背圧逆洗した。フラックスの経時変化を第３図に
示す。
し、凝集フロックを発生させた懸濁液を、下記条件にて
通水、背圧逆洗した。フラックスの経時変化を第３図に
示す。
処理条件 分 離 膜 ：低圧RO膜（ポリスルホンポバール系複合 膜） 膜モジュール：実施例１で用いたものと同様。
膜面循環平均流速:0.93m/sec 平 均 圧 力 :10kg/cm2 背圧逆洗圧 :0.17kg/cm2 運転サイクル:27分通水/3分背圧逆洗の間欠運転 比較例３ PACを添加せず、また、背圧逆洗を行なわなかったこと
以外は実施例２と同様の処理を行ない、フラックスの経
時変化を第３図に示した。
以外は実施例２と同様の処理を行ない、フラックスの経
時変化を第３図に示した。
第３図より明らかなように、本発明の方法によれば、従
来の方法に比べて約２倍のフラックスを得ることができ
る。
来の方法に比べて約２倍のフラックスを得ることができ
る。
実施例３ 原水（相模川河川水）中にポリ塩化アルミニウム（PA
C）100mg/lを添加し、凝集フロックを発生させた懸濁液
を、下記条件にて通水、背圧逆洗した。逆洗サイクルと
平均フラックスとの関係を調べ、結果を第４図に示し
た。
C）100mg/lを添加し、凝集フロックを発生させた懸濁液
を、下記条件にて通水、背圧逆洗した。逆洗サイクルと
平均フラックスとの関係を調べ、結果を第４図に示し
た。
処理条件 分 離 膜 :UF膜（ポリスルホンUF膜：分画分子量２ 万） 膜モジュール：実施例１で用いたものと同様。
膜面循環平均流速:0.93m/sec 平 均 圧 力 :1.28kg/cm2 背圧逆洗圧 :0.17kg/cm2 運転サイクル： 比較例４ PACを添加しなかったこと以外は実施例３と同様に処理
を行ない、逆洗サイクルと平均フラックスとの関係を調
べ、結果を第４図に示した。また、逆洗を行なわなかっ
たもの（逆洗サイクル＝０分）についても平均フラック
スを調べ、結果を第４図に示した。
を行ない、逆洗サイクルと平均フラックスとの関係を調
べ、結果を第４図に示した。また、逆洗を行なわなかっ
たもの（逆洗サイクル＝０分）についても平均フラック
スを調べ、結果を第４図に示した。
第４図より、30〜120分の逆洗サイクルにて、良好なフ
ラックスが得られることが明らかである。
ラックスが得られることが明らかである。
［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の膜分離方法によれば、凝集
処理を施した原水を直接に膜分離装置に通水して膜分離
処理するにあたり、凝集フロックの膜面への圧密化を防
止して、従来の凝集処理のみの場合或いは背圧逆洗処理
のみの場合に比べて飛躍的に高い水透過速度を維持する
ことができる。しかも逆洗頻度を低くおさえることがで
きることから、処理作業数も軽減され、処理操作が簡便
ものとされるため処理コストが低廉化されると共に、分
離膜の損耗を防止してその寿命を延長させることが可能
とされる。
処理を施した原水を直接に膜分離装置に通水して膜分離
処理するにあたり、凝集フロックの膜面への圧密化を防
止して、従来の凝集処理のみの場合或いは背圧逆洗処理
のみの場合に比べて飛躍的に高い水透過速度を維持する
ことができる。しかも逆洗頻度を低くおさえることがで
きることから、処理作業数も軽減され、処理操作が簡便
ものとされるため処理コストが低廉化されると共に、分
離膜の損耗を防止してその寿命を延長させることが可能
とされる。
第１図は本発明の膜分離方法の実施に好適な膜分離装置
の系統図、第２図は実施例１、比較例１及び比較例２の
結果を示すグラフ、第３図は実施例２及び比較例３の結
果を示すグラフ、第４図は実施例３及び比較例４の結果
を示すグラフである。 １……凝集反応層、２……循環水槽、 ３……膜モジュール、3a……分離膜、 ４……背圧加圧手段。
の系統図、第２図は実施例１、比較例１及び比較例２の
結果を示すグラフ、第３図は実施例２及び比較例３の結
果を示すグラフ、第４図は実施例３及び比較例４の結果
を示すグラフである。 １……凝集反応層、２……循環水槽、 ３……膜モジュール、3a……分離膜、 ４……背圧加圧手段。
Claims (1)
- 【請求項１】凝集剤を添加した原水を直接に膜分離装置
に通水して膜分離処理する方法において、30分〜120分
に１回の割合で分離膜を背圧逆洗することを特徴とする
膜分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1086526A JPH0698276B2 (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 膜分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1086526A JPH0698276B2 (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 膜分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02265628A JPH02265628A (ja) | 1990-10-30 |
| JPH0698276B2 true JPH0698276B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=13889436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1086526A Expired - Lifetime JPH0698276B2 (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 膜分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0698276B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2506455B2 (ja) * | 1989-09-11 | 1996-06-12 | 日本碍子株式会社 | クロスフロ―濾過方法 |
| US5958243A (en) * | 1996-07-11 | 1999-09-28 | Zenon Environmental Inc. | Apparatus and method for membrane filtration with enhanced net flux |
| AU4653899A (en) | 1998-07-21 | 2000-02-14 | Toray Industries, Inc. | Method for inhibiting growth of bacteria or sterilizing around separating membrane |
| US6878294B2 (en) | 2000-07-06 | 2005-04-12 | Nitto Denko Corporation | Running method and treatment system for spiral wound membrane element and spiral wound membrane module |
| JP7520764B2 (ja) * | 2021-05-12 | 2024-07-23 | 水ｉｎｇ株式会社 | 水処理方法及びその装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5662589A (en) * | 1979-10-26 | 1981-05-28 | Kobe Steel Ltd | Preprocessing method for sea water or salt water |
| JPS5990688A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-25 | Arubatsuku Service Kk | シリカ含有水処理方法 |
| JPS59105809A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 膜による液体濃縮法 |
| JPS60187306A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-24 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 限外膜モジユ−ルの洗浄方法 |
| JPS61133104A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-20 | Nec Kansai Ltd | 逆浸透膜の簡易フラツシング方法 |
| JPS61136404A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-24 | Nec Kansai Ltd | 液濾過装置 |
| JPS61254288A (ja) * | 1985-05-07 | 1986-11-12 | Ebara Infilco Co Ltd | 微粒子やコロイド等を含む液の固液分離方法 |
| JPS62168505A (ja) * | 1986-01-17 | 1987-07-24 | Nok Corp | 限外口過装置の逆洗方法 |
| EP0248593A1 (en) * | 1986-06-06 | 1987-12-09 | Speech Systems, Inc. | Preprocessing system for speech recognition |
| JPS6312309A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-19 | Hitachi Ltd | 中空糸膜モジユ−ル構造 |
| JPS6328000A (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-05 | 三菱電機株式会社 | デイスプレイ装置の表示方法 |
| JPS63175687A (ja) * | 1987-01-14 | 1988-07-20 | Ebara Infilco Co Ltd | リン酸イオンを含有する有機性汚水の処理方法 |
-
1989
- 1989-04-05 JP JP1086526A patent/JPH0698276B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 逆浸透法・限外瀘過法▲ＩＩ▼応用膜利用技術ハンドブック（昭５３−６−３０）（株）幸書房Ｐ．２３〜３２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02265628A (ja) | 1990-10-30 |
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