JP2014188453A - Water treatment system and water treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水処理システム及び水処理方法に関する。 The present invention relates to a water treatment system and a water treatment method.
膜モジュールを用いて原水の水処理を行う水処理システムとして、様々なものが知られている。例えば、膜モジュールとして複数の管状膜を有するものを用い、原水を膜モジュールで吸引濾過して固液分離を行うものが知られている。膜モジュールの管状膜によって濾過された処理水は貯留槽に回収され、膜モジュールで濾過されずに通過した原水は水源に戻される。また、例えば、特許文献1に示すように、原水に空気を混合し、気液混相流とした原水を膜モジュールに流して水処理を行っている。 Various water treatment systems that perform raw water treatment using membrane modules are known. For example, a membrane module having a plurality of tubular membranes and performing solid-liquid separation by suction filtration of raw water through the membrane module is known. The treated water filtered by the tubular membrane of the membrane module is collected in a storage tank, and the raw water that has passed without being filtered by the membrane module is returned to the water source. For example, as shown in Patent Document 1, water is treated by mixing raw water with air and flowing the raw water in a gas-liquid mixed phase flow through a membrane module.
ここで、上述のような水処理システムで用いられる膜モジュールは、数十本から数百本の管状膜で構成されている。そのような膜モジュールに対して、原水に空気を混合した気液混相流を流す場合、膜モジュール内の多数の管状膜に均一に原水と空気が流れず、中には管状膜に空気が詰まることにより原水が全く流れないものも発生する。このように、原水が流れない管状膜が発生すると、実質的に濾過に寄与する管状膜の本数が減ることによって濾過効率が低下することに加え、吸引圧力によって付着した固体が乾燥することにより、管状膜の寿命が縮まるという問題が発生する。 Here, the membrane module used in the water treatment system as described above is composed of tens to hundreds of tubular membranes. When a gas-liquid mixed phase flow in which air is mixed with raw water flows through such a membrane module, the raw water and air do not flow uniformly through a number of tubular membranes in the membrane module, and the tubular membrane is clogged with air. In some cases, raw water does not flow at all. Thus, when a tubular membrane in which raw water does not flow is generated, the filtration efficiency is lowered by reducing the number of tubular membranes that substantially contribute to filtration, and the solid adhered by the suction pressure is dried, There arises a problem that the lifetime of the tubular membrane is shortened.
このような問題は、膜洗浄効果の高い気泡投入比率を保ちながら、動力削減のために原水の流速を小さくした場合に発生し易い。従って、空気量を少なくすると共に所定速度以上の流速で運転することによって、流速の勢いで気泡が管状膜中に詰まらないようにする方法が考えられる。しかしながら、当該方法を採用したとしても、複数の管状膜に均一に流すことができない場合がある。また、当該方法では、膜洗浄効果を高めることが出来ず、高い動力が必要となるという問題がある。 Such a problem is likely to occur when the flow rate of the raw water is reduced in order to reduce power while maintaining the bubble injection ratio with a high membrane cleaning effect. Therefore, it is conceivable to reduce the amount of air and operate at a flow rate equal to or higher than a predetermined speed so that bubbles are not clogged in the tubular membrane due to the momentum of the flow rate. However, even if this method is adopted, it may not be possible to uniformly flow through the plurality of tubular membranes. Further, this method has a problem that the film cleaning effect cannot be enhanced and high power is required.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高い膜洗浄効率を保ちつつ、低い動力にて、複数の管状膜に均一に気液混相流の原水を流すことのできる水処理システムおよび水処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and can uniformly feed raw water of a gas-liquid mixed phase flow to a plurality of tubular membranes with low power while maintaining high membrane cleaning efficiency. An object is to provide a water treatment system and a water treatment method.
本発明者らは、管状膜の空気が詰まった部分に着目して鋭意研究することで、次の知見を見出すに至った。すなわち、本発明者らは原水の濾過を行う際に、原水に表面張力緩和剤を添加することにより、管状膜内への表面張力による気泡の侵入に対する抵抗力が小さくなることを見出した。これにより、本発明者らは、当該方法によって気液混相流が複数の管状膜内を均一に流れることを見出した。 The inventors of the present invention have eagerly studied paying attention to the portion of the tubular membrane clogged with air, and have found the following knowledge. That is, the present inventors have found that when filtering raw water, by adding a surface tension relaxation agent to the raw water, the resistance to invasion of bubbles due to surface tension into the tubular membrane is reduced. As a result, the present inventors have found that the gas-liquid multiphase flow uniformly flows in the plurality of tubular membranes by the method.
そこで、本発明に係る水処理システムは、複数の管状膜を有し、原水を濾過する膜モジュールと、原水の水源から膜モジュールへ原水を供給する原水供給部と、原水に気体を供給し、膜モジュールに供給される原水を気液混相流とする気体供給部と、表面張力緩和剤を原水に加える表面張力緩和剤供給部と、を備える。 Therefore, the water treatment system according to the present invention has a plurality of tubular membranes, a membrane module that filters raw water, a raw water supply unit that supplies raw water from a raw water source to the membrane module, and supplies gas to the raw water, The gas supply part which makes the raw | natural water supplied to a membrane module a gas-liquid mixed phase flow, and the surface tension relaxation agent supply part which adds a surface tension relaxation agent to raw | natural water are provided.
本発明に係る水処理システムは、表面張力緩和剤を原水に加える表面張力緩和剤供給部を備えている。原水に表面張力緩和剤を加えることにより、気液混相流内の原水の表面張力が緩和され、原水中の気泡が膜モジュール内の管状膜へ侵入する際の表面張力による抵抗力が小さくなる。これにより、気泡が管状膜内へ侵入しやすくなり、詰まり難くなる。従って、膜モジュールが複数の管状膜を有している場合であっても、気液混相流内の原水は管状膜の各々を均一に流れることができる。更に、動力削減のために流速を小さくした場合であっても、気液混相流の原水は各管状膜を均一に流れることができる。以上によって、水処理システムは、高い膜洗浄効率を保ちつつ、低い動力にて、複数の管状膜に均一に気液混相流の原水を流すことができる。 The water treatment system according to the present invention includes a surface tension relaxation agent supply unit that adds a surface tension relaxation agent to raw water. By adding a surface tension relaxation agent to the raw water, the surface tension of the raw water in the gas-liquid mixed phase flow is relaxed, and the resistance force due to the surface tension when bubbles in the raw water enter the tubular membrane in the membrane module is reduced. Thereby, it becomes easy for a bubble to penetrate | invade into a tubular film | membrane, and it becomes difficult to clog. Therefore, even when the membrane module has a plurality of tubular membranes, the raw water in the gas-liquid mixed phase flow can uniformly flow through each of the tubular membranes. Furthermore, even when the flow rate is reduced to reduce power, the raw water of the gas-liquid mixed phase flow can flow uniformly through each tubular membrane. As described above, the water treatment system can flow the gas-liquid mixed phase raw water uniformly to the plurality of tubular membranes with low power while maintaining high membrane cleaning efficiency.
本発明に係る水処理システムにおいて、表面張力緩和剤は植物系界面活性剤または穀物由来脂肪酸ナトリウムであることが好ましい。原水中や後の処理工程にて用いる微生物へ悪影響を与えることはないこと、また微生物によって分解されるため、後の処理工程や環境に悪影響を与えないためである。 In the water treatment system according to the present invention, the surface tension relaxant is preferably a plant surfactant or a cereal-derived fatty acid sodium. This is because it does not adversely affect the microorganisms used in the raw water and in the subsequent treatment process, and is decomposed by the microorganisms, and therefore does not adversely affect the subsequent treatment process and the environment.
本発明に係る水処理システムにおいて、原水供給部は原水ポンプであり、表面張力緩和剤供給部は原水ポンプの上流側に設置されていることが好ましい。これによって、原水ポンプ内において原水中の表面張力緩和剤が撹拌されるため、表面張力緩和剤が原水中に均一に広がる。従って、膜モジュール内の複数の管状膜へ、より確実に原水を均一に流すことができる。 In the water treatment system according to the present invention, the raw water supply unit is preferably a raw water pump, and the surface tension relaxation agent supply unit is preferably installed upstream of the raw water pump. As a result, the surface tension relaxation agent in the raw water is agitated in the raw water pump, so that the surface tension relaxation agent spreads uniformly in the raw water. Therefore, the raw water can be made to flow more reliably to the plurality of tubular membranes in the membrane module.
また、本発明の水処理方法は表面張力緩和剤を原水に添加する工程と、原水に気体を供給することで気液混相流とする工程と、複数の管状膜を有する膜モジュールに気液混相流を供給する工程と、複数の管状膜に気液混相流を通すことによって濾過を行う工程と、を備える。この方法を用いることで、原水に表面張力緩和剤を添加でき、気液混相流内の原水の表面張力が緩和され、原水中の気泡が膜モジュール内の管状膜へ侵入する際の表面張力による抵抗力が小さくなる。これにより、気泡が管状膜内へ侵入しやすくなり、詰まり難くなる。従って、複数の管状膜を有している膜モジュールに対して、気液混相流内の原水を管状膜の各々を均一に流すことができる。更に、動力削減のために流速を小さくした場合であっても、気液混相流の原水は、各管状膜を均一に流れることができる。以上によって、この水処理方法を採用することで、高い膜洗浄効率を保ちつつ、低い動力にて、複数の管状膜に均一に気液混相流の原水を流すことができる。 The water treatment method of the present invention includes a step of adding a surface tension relaxation agent to raw water, a step of supplying a gas to the raw water to form a gas-liquid mixed phase flow, and a gas-liquid mixed phase to a membrane module having a plurality of tubular membranes. A step of supplying a flow, and a step of performing filtration by passing a gas-liquid mixed phase flow through a plurality of tubular membranes. By using this method, a surface tension relaxant can be added to the raw water, the surface tension of the raw water in the gas-liquid mixed phase flow is relaxed, and the surface tension when bubbles in the raw water enter the tubular membrane in the membrane module Resistance is reduced. Thereby, it becomes easy for a bubble to penetrate | invade into a tubular film | membrane, and it becomes difficult to clog. Therefore, with respect to the membrane module having a plurality of tubular membranes, the raw water in the gas-liquid mixed phase flow can be made to flow uniformly through each of the tubular membranes. Furthermore, even when the flow velocity is reduced to reduce power, the raw water of the gas-liquid mixed phase flow can flow uniformly through each tubular membrane. As described above, by adopting this water treatment method, the raw water of the gas-liquid mixed phase flow can be uniformly fed to the plurality of tubular membranes with low power while maintaining high membrane cleaning efficiency.
本発明によれば、高い膜洗浄効果を保ちつつ、低い動力にて、複数の管状膜に均一に気液混相流を流すことが可能になる。 According to the present invention, a gas-liquid mixed phase flow can be made to flow uniformly through a plurality of tubular membranes with low power while maintaining a high membrane cleaning effect.
以下、添付図面を参照しながら本発明による水処理システムの一実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は以下の内容に限定されない。また、添付図面は実施形態の一例を示したものであり、形態はこれに限定して解釈されるものではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。なお、図面中上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づく。図面の寸法及び比率は図示されたものに限られるものではない。 Hereinafter, an embodiment of a water treatment system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the following contents. The accompanying drawings show an example of the embodiment, and the form is not construed as being limited thereto. The present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist thereof. Note that the positional relationships such as up, down, left and right in the drawings are based on the positional relationships shown in the drawings unless otherwise specified. The dimensions and ratios of the drawings are not limited to those shown in the drawings.
以下、添付図面を参照しながら本発明による水処理システムの一実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of a water treatment system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本実施形態に係る水処理システム1を示す概略構成図である。図1に示すように、水処理システム1は、膜モジュール2と、原水槽(原水の水源)3と、原水ポンプ(原水供給部)4と、流量計6と、空気ブロワ(気体供給部)7と、圧力計8,9と、濾過水槽11と、濾過ポンプ12と、逆洗ポンプ13と、表面張力緩和剤供給部14と、制御部16と、を備えている。膜モジュール2よりも上流側では、原水槽3と膜モジュール2とは、ラインL1で接続されている。膜モジュール2よりも下流側では、原水槽3と膜モジュール2とは、ラインL2で接続されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a water treatment system 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a water treatment system 1 includes a
膜モジュール2は、原水を濾過して固液分離するためのモジュールである。膜モジュール2は、複数のチューブラー膜(管状膜)5を有している。膜モジュール2は、複数のチューブラー膜5を束ねた状態で円筒状のケース10に収容することによって構成されている。チューブラー膜5は、内径が3〜20mm程度で、長さが50〜300cm程度のストロー状の膜であり、材質として、例えば、PVDF、PEなどが挙げられる。一つ当りの膜モジュール2は、50〜1000本のチューブラー膜5を有している。ただし、これらの内径、長さ、本数は一例であって、この数値に限定されるものではなく、当該範囲より小さくてもよく、大きくてもよい。また、材質も一例であって、限定されない。
The
原水槽3は、水処理システム1で処理される原水を貯留する槽である。なお、原水は種々の不純物や活性汚泥などを含有している場合が多い。また、原水の水源は、原水槽3に替えて、下水ポンプ場などであってもよい。この場合、ラインL1は、下水ポンプ場から直接原水を吸い上げ、ラインL2は、膜モジュール2を通過した原水を下水ポンプ場へ排出する。原水ポンプ4は、ラインL1に設けられており、原水槽3から原水を吸引し、膜モジュール2に供給する。原水ポンプ4の配置は特に限定されず、ラインL1,L2の何れかの位置に設けられている。流量計6は、ライン上L1に設けられ、原水ポンプ4で圧送される原水の流量を測定する。
The raw water tank 3 is a tank for storing raw water to be processed by the water treatment system 1. The raw water often contains various impurities and activated sludge. The source of raw water may be a sewage pump station or the like instead of the raw water tank 3. In this case, the line L1 sucks the raw water directly from the sewage pump station, and the line L2 discharges the raw water that has passed through the
空気ブロワ7は、原水に空気を供給し、膜モジュール2に供給される原水を気液混相流とする。空気ブロワ7は、ラインL1上であって、原水ポンプ4と膜モジュール2との間に設けられているが、膜モジュール2より上流側であれば、特に位置は限定されない。圧力計8は、膜モジュール2の上流側の圧力、具体的には、膜モジュール2の入口の直前の圧力を検出する。圧力計9は、膜モジュール2の下流側の圧力、具体的には、膜モジュール2の出口の直後の圧力を検出する。例えば、空気の供給量(供給速度)は、0.05〜0.5m/sとすることができる。ただし、当該範囲で運転すれば、本システムのメリットが特に大きくなるものであるため、当該範囲に限定されるものではなく、例えば、1.0m/sや2.0m/sやそれ以上の供給量で運転してもよい。
The air blower 7 supplies air to the raw water and uses the raw water supplied to the
膜モジュール2のチューブラー膜5を流れる原水の流れは、小さな気泡が上昇していくバブル流であってもよく、潰れたような状態の縦長で弾丸状の気泡が形成されるスラグ流であってもよく、スラグ流から大小様々な気泡が混在するチャーン流であってもよい。
The flow of raw water flowing through the
濾過水槽11は、膜モジュール2のチューブラー膜5によって固液分離された処理水を貯留する槽である。濾過ポンプ12は、ケース10に接続されており、チューブラー膜5の外側から原水を吸引するためのポンプである。これによって、濾過ポンプ12は、チューブラー膜5で固液分離されてケース10内に流出する処理水を濾過水槽11へ供給する。逆洗ポンプ13は、ケース10に接続されており、濾過水槽11に貯留された濾過水を膜モジュール2へ逆流させることによって、チューブラー膜5の内部の洗浄を行う。濾過によって、膜モジュール2のチューブラー膜5の内部には原水中の汚泥が蓄積していくため、一定時間濾過した後、逆洗ポンプ13を駆動させることによって、チューブラー膜5の洗浄を行うことができる。
The filtered
表面張力緩和剤供給部14は、原水に対して表面張力を低下させる薬剤(表面張力緩和剤)を添加する部分である。表面張力緩和剤を原水に適宜かつ適量添加することによって、チューブラー膜5入口部において、表面張力による気泡のチューブラー膜5への侵入に対する抵抗力を小さくすることができる。これによって、気泡がチューブラー膜の入口あるいは内部にて詰まることを防ぐことができる。
The surface tension relaxation
図1に示す実施形態では、表面張力緩和剤供給部14は原水槽1内の原水に表面張力緩和剤を添加するように設けられている。ただし、表面張力緩和剤供給部14の設置場所は図1に示すようには限定されない。図1に示す実施形態では膜モジュール2にて濾過された後の原水はラインL2を介して原水槽3へと循環するため、表面張力緩和剤供給部14はラインL2の一部分に接続するように設けてもよい。ただし、原水の水源を河川などとする場合、濾過後の原水は河川などに排水するため、膜モジュール2より上流側、例えばラインL1の一部分に接続するように設ける必要がある。また、表面張力緩和剤供給部14は一つに限らず、複数設けてもよい。なお、原水ポンプ4の上流側に設置することで、原水ポンプ4内において原水中の表面張力緩和剤が撹拌され、表面張力緩和剤が原水中に均一に広がるため好ましい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the surface tension relaxation
表面張力緩和剤供給部14が表面張力緩和剤を原水に添加する方法としては、ポンプを用いた送液や重力による滴下などが挙げられる。しかし、これに限定することなく他の方法を用いてもよい。また、手作業にて原水に表面張力緩和剤を添加してもよく、この場合は表面張力緩和剤供給部14を必ずしも設ける必要はない。例えば、作業者が表面張力緩和剤を運搬し、原水槽3などに投入することによって原水に添加してよい。また、図1に示す実施形態では、表面張力緩和剤供給部14は後述する制御部16にて制御されている。ただし本願発明はこれに限定されず、表面張力緩和剤供給部14は制御部16とは独立して制御してもよい。
Examples of the method in which the surface tension relaxation
添加される表面張力緩和剤の成分は、界面活性剤のような親水基と疎水基を有する物質を含むことが好ましい。具体的には、パーム油由来などの植物系界面活性剤や穀物由来脂肪酸ナトリウムなどを用いることが好ましい。特に膜分離活性汚泥法においては、原水の主成分が活性汚泥であり、活性汚泥中の微生物に悪影響を与えることがないためである。さらに、植物性界面活性剤や穀物由来脂肪酸ナトリウムなどは微生物によって分解されるため、処理工程や環境に悪影響を与えないため好ましい。 The component of the surface tension relaxation agent to be added preferably contains a substance having a hydrophilic group and a hydrophobic group such as a surfactant. Specifically, it is preferable to use plant surfactants derived from palm oil, cereal-derived fatty acid sodium, and the like. Particularly in the membrane separation activated sludge method, the main component of the raw water is activated sludge, which does not adversely affect microorganisms in the activated sludge. Furthermore, plant surfactants and cereal-derived fatty acid sodium are preferable because they are decomposed by microorganisms and do not adversely affect the treatment process and the environment.
制御部16は、水処理システム1全体の運転制御を行う。制御部16は、原水ポンプ4、流量計6、空気ブロワ7、圧力計8,9、濾過ポンプ12、逆洗ポンプ13、及び表面張力緩和剤供給部14と電気的に接続されている。制御部16は、膜モジュール2で濾過を行うときは、圧力計8,9の検出値に基づいて、原水ポンプ4、空気ブロワ7、濾過ポンプ12を制御することもできる。制御部16は、膜モジュールの逆洗を行うときは、逆洗ポンプ13を制御する。
The
次に、水処理システム1が原水の水処理を行うときの動作手順の一例について説明する。 Next, an example of an operation procedure when the water treatment system 1 performs water treatment of raw water will be described.
まず、制御部16は、原水ポンプ4及び空気ブロワ7を起動させる。原水ポンプ4は、原水槽3から原水を吸引すると共にラインL1を介して膜モジュール2へ原水を供給する。空気ブロワ7は、原水に空気を供給することで原水を気液混相流とする。このとき、原水循環速度は、0.1〜0.5m/s程度の低い速度に設定することができる。また、空気ブロワ7による気泡投入比率を高くすることができ、0.1〜0.2程度、より好ましくは0.3〜0.5程度に設定することができる。また、制御部16は、濾過ポンプ12を起動させる。濾過ポンプ12のフラックスは、0.5〜3.0m/s程度に設定される。ただし、原水循環速度、気泡投入比率、フラックスは上述の数値範囲に限定されるものではなく、当該数値範囲より小さくともよく、大きくともよい。
First, the
表面張力緩和剤供給部14は原水に対して表面張力緩和剤を適宜かつ適量添加する。表面張力緩和剤供給部14は制御部16の動作に従って添加してもよい。また、制御部16と独立して水処理システム1の駆動時間を基準にして添加してもよいし、作業者が手作業にて適宜添加してもよい。この場合は、表面張力緩和剤供給部14を必ずしも設ける必要はない。原水に表面張力緩和剤を添加する時は、水処理システムが図1に示す循環型である場合は特に限定されず、例えばラインL2中の原水に添加してもよい。一方で、原水の水源を河川などとし水処理システムが循環型ではない場合、膜モジュール2より上流側に設ける必要がある。例えば、ラインL1中の原水に添加してもよい。この場合、表面張力緩和剤の添加を原水に行うのは、原水ポンプ4によって原水が吸引される前でもよいし、原水に空気が供給された後でもよい。なお、原水ポンプ4の上流側に設置することで、原水ポンプ4内において原水中の表面張力緩和剤が撹拌され、表面張力緩和剤が原水中に均一に広がるため好ましい。
The surface tension relaxation
制御部16は、膜モジュール2の入口側の圧力計8による検出値及び出口側の圧力計9の検出値を取得する。制御部16は、これらの検出結果に基づいて、原水ポンプ4、空気ブロワ7、濾過ポンプ12を制御してもよい。
The
次に、本実施形態に係る水処理システム1の作用・効果について説明する。 Next, the operation and effect of the water treatment system 1 according to the present embodiment will be described.
まず、従来の水処理システムについて説明する。従来の水処理システムは、図1に示す水処理システム1から表面張力緩和剤供給部14を除いた構成を有する。
First, a conventional water treatment system will be described. The conventional water treatment system has a configuration in which the surface tension relaxation
上述のように、膜モジュール2は、数十本から数百本の管状膜で構成されている。従来の水処理システムにおいて、そのような膜モジュール2に対して、原水に空気を混合した気液混相流を流す場合、図2(a)に示すように、膜モジュール2内の多数のチューブラー膜5に均一に原水と空気が流れず、中にはチューブラー膜5に空気が詰まることにより原水が全く流れないものも発生する。このように、原水が流れないチューブラー膜5が発生すると、実質的に濾過に寄与するチューブラー膜5の本数が減ることによって濾過効率が低下することに加え、吸引圧力によって付着した固体が乾燥することにより、チューブラー膜5の寿命が縮まるという問題が発生する。
As described above, the
このような問題は、膜洗浄効果の高い気泡投入比率を保ちながら、動力削減のために原水の流速を小さくした場合に発生し易い。従って、空気量を少なくすると共に所定速度以上の流速で運転することによって、流速の勢いで気泡がチューブラー膜5中に詰まらないようにする方法が考えられる。しかしながら、当該方法を採用したとしても、複数のチューブラー膜5に均一に流すことができない場合がある。また、当該方法では、空気量が少ないために膜洗浄効果を高めることが出来ず、高い動力が必要となるため、原水ポンプ4を大きくしなければならないという問題がある。
Such a problem is likely to occur when the flow rate of the raw water is reduced in order to reduce power while maintaining the bubble injection ratio with a high membrane cleaning effect. Therefore, it is conceivable to reduce the amount of air and operate at a flow rate equal to or higher than a predetermined speed so that bubbles are not clogged in the
ここで、本発明者らは、チューブラー膜5の空気が詰まった部分に着目して鋭意研究することで、次の知見を見出すに至った。すなわち、本発明者らは原水の濾過を行う際に、原水に表面張力緩和剤を添加することにより、チューブラー膜5内への表面張力による気泡の侵入に対する抵抗力が小さくなることを見出した。これにより、本発明者らは、当該方法によって、原水の循環速度を高くすることなく、且つ、空気量を少なくすることなく気液混相流が複数のチューブラー膜5内を均一に流れることを見出した。
Here, the present inventors came to find the following knowledge by paying attention to the part of the
そこで、本実施形態に係る水処理システム1は、新たに表面張力緩和剤供給部14を設けることで、少なくとも膜モジュール2にて濾過される原水に対して表面張力緩和剤を添加し、チューブラー膜5の入口部においての表面張力による気泡のチューブラー膜5への侵入に対する抵抗力(反発力)を小さくすることができる。また、チューブラー膜5内においても、気泡がチューブラー膜5にひっかかる抵抗を少なくすることができるため、気泡が詰まることを防ぐことができる。さらには、表面張力緩和剤を原水に添加することによって、気液混相流内の気泡が小さくなるので、気泡がチューブラー膜5内に詰まりにくくなる。従って、図2(b)に示すように、膜モジュール2が多数のチューブラー膜5を有している場合であっても、気液混相流の原水は各チューブラー膜5を均一に流れることができる。これにより、実際に膜モジュール2内で濾過するチューブラー膜5の本数が減り、膜濾過率の効率が低下することを防ぐことができる。また、濾過によってチューブラー膜5内に付着した固体が乾燥して、チューブラー膜5の寿命を縮めてしまうこともなくなる。
Therefore, the water treatment system 1 according to the present embodiment newly adds a surface tension
さらには、膜洗浄効率を高くするために気液混相流内の空気の比率を多くし、且つ、動力削減のために流速を小さくした場合であっても、気液混相流の原水は、各チューブラー膜5内を均一に流れることができる。流速に着目すると、従来の水処理システムでは原水循環速度が約0.5m/s未満である場合、図2(a)に示すように気泡がチューブラー膜5内に詰まってしまう確率が高くなっていくことが確認されている。一方で表面張力緩和剤を添加した場合、約1/5程度の原水循環速度(約0.1m/s)であっても、図2(b)に示すように気液混相流は膜モジュール2内にある複数のチューブラー膜5内を均一に流れることが確認された。従って、表面張力緩和剤を添加することで、低い動力にて、複数の管状膜に均一に気液混相流の原水を流すことができる。
Furthermore, even if the ratio of air in the gas-liquid multiphase flow is increased to increase the membrane cleaning efficiency and the flow rate is reduced to reduce power, the raw water of the gas-liquid multiphase flow is It can flow uniformly in the
添加される表面張力緩和剤の成分は、界面活性剤のような親水基と疎水基を有する物質を用いることができ、具体的には、パーム油由来などの植物系界面活性剤や穀物由来脂肪酸ナトリウムなどを用いることが好ましい。特に原水に活性汚泥が含有されている場合、活性汚泥中の微生物へ悪影響を与えることはない。さらに、上記材料を用いた場合微生物によって分解されるため、処理工程や環境に悪影響を与えないという効果もある。また、上記成分を用いた場合、チューブラー膜5内に付着した固体などを除去することもできるため、膜洗浄力が向上する。
As the component of the surface tension relieving agent to be added, a substance having a hydrophilic group and a hydrophobic group such as a surfactant can be used. Specifically, a plant surfactant derived from palm oil or a grain derived fatty acid is used. Sodium or the like is preferably used. In particular, when activated sludge is contained in raw water, there is no adverse effect on microorganisms in the activated sludge. Furthermore, since the above materials are decomposed by microorganisms, there is an effect that the treatment process and the environment are not adversely affected. In addition, when the above components are used, the solid adhering to the
本発明の実施形態に係る水処理システム1にて用いられる表面張力緩和剤は濾過を行う原水の量と比較すると微量である。そのため、表面張力緩和剤供給部14は他の構成と比較すると小型でよいため、従来の水処理システムに対して組み込みが容易である。
The surface tension relaxation agent used in the water treatment system 1 according to the embodiment of the present invention is very small compared to the amount of raw water to be filtered. Therefore, since the surface tension relaxation
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、図1は水処理システム1のシステム構成の一例に過ぎず、異なるシステム構成を採用してもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, FIG. 1 is only an example of the system configuration of the water treatment system 1, and a different system configuration may be adopted.
1…水処理システム、2…膜モジュール、4…原水ポンプ(原水供給部)、5…チューブラー膜(管状膜)、7…空気ブロワ(空気供給部)、8,9…圧力計、14…表面張力緩和剤供給部、16…制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water treatment system, 2 ... Membrane module, 4 ... Raw water pump (raw water supply part), 5 ... Tubular membrane (tubular membrane), 7 ... Air blower (air supply part), 8, 9 ... Pressure gauge, 14 ... Surface tension relaxation agent supply unit, 16... Control unit.
Claims (4)
前記原水の水源から前記膜モジュールへ前記原水を供給する原水供給部と、
前記原水に気体を供給し、前記膜モジュールに供給される前記原水を気液混相流とする気体供給部と、
表面張力緩和剤を前記原水に加える表面張力緩和剤供給部と、を備える水処理システム。 A membrane module having a plurality of tubular membranes and filtering raw water;
A raw water supply unit for supplying the raw water from the raw water source to the membrane module;
A gas supply unit configured to supply a gas to the raw water and use the raw water supplied to the membrane module as a gas-liquid mixed phase flow;
A water treatment system comprising: a surface tension relaxant supply unit that adds a surface tension relaxant to the raw water.
前記表面張力緩和剤供給部は前記原水ポンプの上流側に設置されている請求項1または2に記載の水処理システム。 The raw water supply unit is a raw water pump,
The water treatment system according to claim 1 or 2, wherein the surface tension relaxation agent supply unit is installed on the upstream side of the raw water pump.
前記原水に気体を供給することで気液混相流とする工程と、
複数の管状膜を有する膜モジュールに前記気液混相流を供給する工程と、
前記複数の管状膜に前記気液混相流を通すことによって濾過を行う工程と、を備える水処理方法。 Adding a surface tension relaxant to the raw water;
A gas-liquid mixed phase flow by supplying gas to the raw water;
Supplying the gas-liquid mixed phase flow to a membrane module having a plurality of tubular membranes;
And a step of performing filtration by passing the gas-liquid mixed phase flow through the plurality of tubular membranes.
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