穩定的膜過濾流量的推定方法
2023-09-19 07:58:10 2
專利名稱：穩定的膜過濾流量的推定方法
技術領域：
本發明涉及由膜過濾初期的試驗數據推定新設膜過濾設備設計所需的穩定的膜過濾流量值的方法。
背景技術：
使用超濾膜、精密過濾膜等過濾膜的膜過濾設備，在膜組件內流通成為分離對象的被處理液，從膜組件外部對該被處理液體施加壓力。並且，主要根據膜細孔的大小，在可得到某種程度流量的條件內進行目標過濾。
膜過濾設備的被處理液的性狀根據每種膜過濾設備的不同而不同，被處理液所含的各種物質產生膜堵塞等所謂的生垢而急劇或慢慢地導致流量的降低。因此，膜過濾設備較短期地反覆進行空氣洗滌等的物理洗滌、衝洗等，使膜性能恢復某種程度後使用。而且，通常情況是，在將使膜性能充分恢復的藥品洗滌設想為例如每半年一次的範圍內，並且在可能的運行條件的範圍內，對直到藥品洗滌為止的半年間的期間的可穩定運行的狀態進行特定，在這樣的條件之中採用效率最好的條件進行運行。
將膜過濾設備在定流量條件下穩定運行時的運行壓力的典型行為示於圖10(a)。圖10(a)中，橫坐標是運行天數，縱坐標是運行壓力。將圖10(a)中用圓圈包圍的部分的放大圖示於圖(b)。圖10(b)表示與定期洗滌相伴的短期的壓力波動。由圖10(a)可知，運行壓力在運行的初期急劇上升。可是，初期狀態一過去就進入穩定期，運行壓力隨著運行天數按一定的斜率慢慢增加。一過穩定期，就變為末期，運行壓力急劇地上升，接近於送液泵的運行極限，必須對過濾膜進行藥品洗滌。
作為膜過濾設備的運行條件，在預先假定該從初期到末期的運行期間和短期的洗滌條件的場合，該期間能按一定流量穩定運行的最大流量下運行會效率最好。為此設計膜過濾設備時，以一定的短期的洗滌條件和直到藥品洗滌為止的運行期間為前提，推定穩定狀態下的流量的最大值成為多大的值，由此確定膜過濾設備的設計規模。
然而，這種實際運行時的穩定狀態的流量，受包括前處理在內的被處理液中所含的物質的種類、粒子的性狀、濃度等影響，此外，可以認為，過濾膜的特性、被處理液中所含的物質與過濾膜的相互作用、過濾膜的洗滌條件、運行條件等各種條件複雜地影響從而決定。以往由於這些複雜的相互作用，因此可以認為完全不可能預先推定穩定狀態的流量值。
作為要推定該穩定狀態流量的嘗試，例如提出了使用一定的過濾器，在一定時間、一定壓力下過濾被處理液，由過濾開始時刻和過濾結束時刻的流量的測定值求出穩定狀態的流量值的稱作SDI(Silt Density Index)測定方法的方法。然而可使用該方法的被限定在極窄的水質範圍，很難說有實用性。另外，特開2001-327967號公報(專利文獻1)記載了由濁質量值和溶解性有機物碳量的測定值及膜過濾流量的函數，謀求膜過濾流量、物理洗滌間隔、藥液洗滌時期、前處理等的最佳化的方法。然而該發明必須對DOC、E260、濁度進行分析，很繁雜。另外，由於將有機物汙染的原因特定成腐殖質，由DOC與E260的比率簡單地計算，算出汙染程度，故腐殖質以外的有機物參與膜汙染的場合，也有時不能正確地評價其影響。
因此，以往在設計新設膜過濾設備時，通常情況是使用1種或2種以上的候補膜的膜組件，一邊經驗性或嘗試性地使用各種的前處理與膜組件的組合，一邊使實際的被處理液流通到膜組件中，預先進行從最短1個月左右到最長包含季節變化在內的1年左右的長期運行，嘗試性地進行可穩定地得到的流量的最大值為怎樣程度的值的試驗。例如，非專利文獻1中記載了在日本岐阜縣山之內水淨化廠使用超濾膜(UF)一邊進行各種的前處理試驗，一邊研究膜淨水處理系統的長期穩定性的試驗結果報告，報導了各種的同樣的試驗結果。
另外，試驗不花費這麼長時間的場合，將可認為被處理液組成比較近似的過去的膜過濾設備的經驗值作為參考，經驗性地估計新型膜過濾設備的穩定狀態的流量值，然後乘以安全係數使之比通常大，作為設計值進行設計。
專利文獻1特開2001-327967號公報非專利文獻1高效率淨水技術開發研究(ACT 21)自來水用膜過濾技術的新發展，(財)自來水研究中心發行，2002年12月發行，200頁～204頁、227頁～230頁、257～271頁、272頁～274頁、277頁～279頁。
發明內容
本發明的課題是，提供由膜過濾初期的膜過濾特性的測定數據，推定包含膜過濾設備短期洗滌在內的長期穩定運行時的流量最大值的方法。
本發明涉及一種推定方法，其是推定膜組件及運行條件被特定了的膜過濾設備穩定運行時的最大流量的方法，其特徵在於，包括使用上述膜過濾設備的被處理液和膜組件的膜，獲得上述膜過濾設備的初期膜過濾特性的測定值A的工序；獲得膜組件和運行條件與上述膜組件和運行條件相同或近似的多個已設膜過濾設備穩定運行時的最大流量值的工序；使用上述多個已設膜過濾設備的被處理液和膜組件的膜，獲得上述多個已設膜過濾設備的初期膜過濾特性的測定值B的工序；以及，基於上述已設膜過濾設備的最大流量值與測定值B的關係，由上述測定值A推定上述膜過濾設備的最大流量的推定工序。
這裡，上述推定工序，優選是利用式或曲線表示上述初期膜過濾特性的測定值B的對數值與上述最大流量的關係，在該式或曲線中外插或內插上述測定值A，推定上述膜過濾設備的最大流量的工序。
另外，上述運行條件，優選至少包含過濾時間或膜洗滌模式的條件。此外，上述的初期膜過濾特性，優選是選自定壓單純過濾阻力、定量單純過濾阻力、帶洗滌的定壓過濾阻力、帶洗滌的定量過濾阻力之中的任一種的初期膜過濾特性。另外，優選上述的初期膜過濾特性的測定值與上述穩定運行時的最大流量的經驗值利用將測定值換算為對數的半對數曲線相結合。
發明效果由膜過濾初期的短時間的流通液數據極為簡單地推定包含膜過濾設備的洗滌條件在內的長期穩定運行時的流量最大值成為可能。其結果，在設計新設膜過濾設備時不需進行長期的試驗運行。
具體實施例方式
參照附圖對本發明的實施方式例進行說明。本發明首先對預定新設的膜過濾設備的膜組件和運行條件進行特定。並且，使用該膜組件中所使用的膜和預定由新設膜過濾設備處理的被處理液，測定膜的過濾阻力等初期膜過濾特性(將該值作為測定值A)。該測定經過10分～1小時左右的短時間完成。
接著，選擇2個以上的與預定新設的膜過濾設備相同或近似的膜組件和運行條件的已設膜過濾設備，對於這些設備，收集在直到預定的藥品洗滌為止的運行時間範圍內可穩定運行的流量最大值的經驗數據。這樣的經驗值是各設備改變運行壓力等運行條件嘗試性地收集的值。另外，使用在已設膜過濾設備中使用的膜組件的膜、和已設膜過濾設備的被處理液，測定與上述相同的初期膜過濾特性(將該值作為測定值B)。
接著，將多個已設膜過濾設備的上述流量最大值的經驗值、和它們的測定值B，繪製成將測定值B取為對數側的半對數曲線。並且用直線連接這些多個點，特定該直線上的與上述測定值A相對應的點。讀取該點的流量值，可得到需求的預定新設的膜過濾設備中可穩定運行的流量的最大值。
即，令人驚奇的是，與被處理液是什麼無關，如果有膜組件和運行條件相同或近似的多個已設膜過濾設備的流量最大值的數據，則通過測定已設膜過濾設備的膜的初期膜過濾特性、和預定新設的膜過濾設備的膜的初期膜過濾特性，可立即推定出預定新設的膜過濾設備能夠得到的穩定流量的最大值。
再者，以上為了說明方便按測定值A、測定值B、最大流量值的順序對本發明所述的推定方法的各工序作了說明，但未必限於該順序。例如，可以按測定值A、最大流量值、測定值B的順序求出，也可以是最大流量值、測定值B、測定值A的順序。
本發明是在以針對各種各樣的被處理液建設的數量較多的膜過濾設備的經驗值為基礎，嘗試性地進行各種的數據解析中，繪製上述的半對數曲線圖，令人驚奇地發現，與被處理液的性狀如何無關，各種已設膜過濾設備的數據均在特定了膜組件和運行條件的大致一條直線上，從而完成的。
由此，變得能夠極容易、且以短時間、而且高準確度地進行以往需要短則一個月、通常一年左右的長期間的試驗運行的新設膜過濾設備的設計條件的推定。以下對這種推定更詳細地進行說明。
首先，這裡所說的新設膜過濾設備，是指在計劃階段還沒有建設的膜過濾設備，但即使是已設膜過濾設備，也可以是未預先進行長期的試驗，就以被處理液的性狀近似的其他的已設膜過濾設備的數據為基礎設想設計值從而建設的膜過濾設備，或者是未進行經驗性地找出最大流量的作業的設備，這些設備有不一定完成最佳化設計的可能性，故在推定流量的最大值上具有意義。
接著，對新設膜過濾設備中使用的膜組件和運行條件進行特定。原因是它們在繪製上述的半對數曲線的場合，成為特定不同的直線的參數。這裡，膜組件的分類原則上根據膜的材質、膜是中空絲還是平膜等膜的形狀、孔徑、孔數、為中空絲的場合的絲徑、絲長度、絲在組件中的填充率、為平膜的場合的膜尺寸、膜間距離、是螺旋型的還是壓濾型的等等的組件形式等來進行判斷。由於上述這些不同的場合膜組件的性能也不同，故作為原則上不同的膜組件進行特定。
實際上，按照膜組件的製品分類來進行判斷較簡便，為優選。即，如果是相同等級(grade)的製品，則判斷為相同的膜組件，如果是不同等級的製品，則判斷為不同的膜組件，這樣就很簡便，這是因為，帶有不同的等級號可認為有不同的規格參數和性能。相同的製品有2個以上的不同等級的場合，返回上述的原則進行判斷即可。另外，所謂膜組件近似，意味著相對於某個特定的膜組件，上述各種的規格參數、特性相近，可以作為那個膜組件的代替品使用。再者，所謂特性相近，意味著即使特性的數值不同，數值也在±30％的偏差範圍內，若在該偏差範圍內，則判斷為特性相近或實質上相同的運行條件。更優選數值在±20％的偏差範圍內，進一步優選數值在±10％的偏差範圍內。
另外，所謂運行條件是指由(1)在實際運行中處理被處理液的過濾工序的時間和(2)對膜進行洗滌的洗滌工序的時間及(3)根據需要擠出濁性成分的衝洗工序的時間之和構成的過濾時間(實際運行的循環單元工序的實行所需要的時間)、膜洗滌的方式、膜洗滌中使用空氣洗滌的場合的空氣流量、反洗時間等的膜洗滌模式，上述這些相同的場合，判斷為運行條件相同。再者，即使它們的數值不同，但如果數值在±30％的偏差範圍內，則判斷為運行條件近似、或為實質上相同的運行條件的範圍內。更優選數值在±20％的偏差範圍內，進一步優選數值在±10％的偏差範圍內。再者，前處理條件不需要包括在運行條件內。原因是前處理使被處理液的性狀發生變化，但本發明無論被處理液的性質如何都可適用。
接著，使用在新設膜過濾設備中使用的膜組件的膜、和要由新設膜過濾設備處理的被處理液，測定膜的初期膜過濾特性的測定值A。這裡，所謂初期膜過濾特性是指，採用未使用的新過濾膜開始被處理液的處理之後，直到轉移到圖1所示那樣的穩定狀態為止的期間的膜特性，實際上測定從處理開始後的10分鐘左右開始，最長包括2次或3次洗滌工序的程度的時間間隔下的膜特性就足夠。作為這樣的初期膜過濾特性應該測定的項目，可舉出定壓單純過濾阻力、定量單純過濾阻力、帶洗滌的定壓過濾阻力、帶洗滌的定量過濾阻力等，以下對作為初期膜過濾特性使用定壓單純過濾阻力的情況進行說明，對於其他的初期膜過濾特性在後面進行敘述。
圖1是測定初期膜過濾特性的裝置的模式圖。成為裝置中心的膜組件，是在殼體中容納了只有一根的長度20cm左右的中空絲2的微型組件1。該中空絲2使用與在預定用於新設膜過濾設備中的膜組件中使用的中空絲相同的未使用的中空絲，但中空絲的長度可以與殼體的長度一致。中空絲2的一個端部使用關閉工具5封閉，另一端部成為開放端6，並使得從膜透過的液體能夠流出。被處理液從微型組件側部的入口3進入殼體內，只有從膜透過的液體從開放端6流出。微型組件側部的出口4通過管線62變成為關閉端63。
容器11內的新設膜過濾設備的被處理液70，一邊被攪拌器10攪拌，一邊通過泵20的擠出滾21，通過管線61從容器11中抽吸出，再通過管線61被送到微型組件側部的入口3。通過該泵20的旋轉，過濾壓力施加到微型組件上。在管線61與管線62的中途分別設有壓力計50、51，只要測定正常地進行著，2個壓力計顯示的壓力就為大致相同的值。
在微型組件1的開放端6的下部，放置有接收從開放端6流出的膜透過液71的容器31。該容器31再放置在可根據每個容器31逐次測定膜透過液71的重量的電子天秤30上。由電子天秤30測定的重量的增加數據被送到計算機40進行數據處理，運算定壓單純過濾阻力K。
這裡，對於定壓單純過濾阻力K進行說明。K也稱作Ruth定壓過濾係數，是由定壓過濾條件下的濾餅過濾的研究得出的係數。關於K，是在從過濾開始算起的過濾時間為θ、濾液量為V的場合，取θ/V為縱坐標，取V為橫坐標繪製成方格網曲線圖，利用所得出的直線的斜率θ/V2來定義的。該θ/V為縱坐標、V為橫坐標的曲線圖記載在圖1的計算機40的部分上，計算機40中裝有進行該K的運算的程序。再者，在求K時，為使壓力計50、51為恆定壓力(定壓)，使滾21的轉速為一定的條件進行測定即可。用10分鐘左右便簡單地完成該定壓單純過濾阻力的測定。由此可得出使用了用於新設膜過濾設備的膜組件中的膜和被處理液的定壓單純過濾阻力K的測定值A。
再者，用於測定這種初期膜過濾特性的裝置，可以是各種的改型品，並不限於圖1那樣的裝置。例如，收容在微型組件中的中空絲可以不限於一根，並且，也可以使用平膜的微型組件。另外，測定也可以使流量一定而測定壓力波動。
接著，從已設膜過濾設備之中選擇多個與新設膜過濾設備的膜組件和運行條件相同或近似的已設膜過濾設備(實際上，參考已設膜過濾設備的膜組件和運行條件，選擇新設膜過濾設備的膜組件和運行條件)。選擇已設膜過濾設備時，不需要被處理液的性狀與新設膜過濾設備的被處理液近似。
接著，收集使用這些多個已設膜過濾設備嘗試性地測定的穩定狀態下流量最大值的數據。通常，已設膜過濾設備，從開始運行起的不久的期間，為了運行條件最佳化，通過使過濾壓力適當變動而改變流量，在該狀態下運行一定期間，調查過濾壓力隨時間經過的行為。將進行這種運行的狀態的例子示於圖2～圖4。
圖2是以在某個已設膜過濾設備(A)中，階段性地增加流量，求出流量達到多少，過濾壓力能維持穩定狀態，即，求出穩定狀態流量的最大值為目的而進行的實驗結果。再者，因為流量是每單位膜面積每一天得到的膜透過液體積，故作為流量的單位，可以使用m3/m2/d＝m/d(即m/天)。在實驗初期，從4m/d的小流量開始，判明在該流量下可得到穩定狀態。於是，接著將流量升到6m/d，結果壓力上升的斜率過大，判明不能穩定運行。由此知道，在為6m/d時超過得到穩定狀態的流量的最大值。實際上在其後的試驗中判明流量的最大值大約是4.7m/d。
圖3是表示用於求出另外的已設膜過濾設備(B)的穩定流量最大值的實驗結果的圖。運行當初按2.9m/d進行運行，結果判明，壓力上升的斜率過大，在達到直到預定的藥品洗滌為止的運行期間之前已超過作為設備運行壓力上限的200kPa。即，沒有得到穩定狀態。因此，對膜進行藥品洗滌使之恢復到與新品同樣的狀態，將流量降到2.4m/d再進行運行。於是判明可得到壓力上升的斜率小的穩定狀態。接著，再度對膜進行藥品洗滌使之恢復到與新品同樣的狀態，將流量升到2.6m/d進行運行。於是判明在該流量下也可得到穩定狀態。此外，由在2.6m/d與2.9m/d之間更微細地調節流量而進行的沒有圖示的實驗的結果，可確認該已設膜過濾設備(B)的流量最大值大約是2.7m/d。
圖4是表示求出另外的已設膜過濾設備(C)的穩定狀態流量最大值的實驗結果的圖。首先，運行當初在流量為1.5m/d的條件下運行，判明在該流量下可得到穩定狀態。於是，接著使流量增加到3m/d，結果過濾壓力急劇地增加，成為部分地突破作為設備運行上限壓力的200kPa。即，不能得到穩定狀態。由其後的更細地劃分階段的沒有圖示的實驗，可確認該膜過濾設備可得到穩定狀態的流量最大值是2.8m/d。
即，穩定流量最大值，首先是推定為安全側的流量值，是進行某種程度的期間的過濾運行，調查壓力上升的程度，判斷是否可得到所希望的範圍的壓力上升的斜率，將可得到所希望的斜率的情形作為穩定狀態，再改變流量判斷是否可得到穩定狀態，通過上述這一階段性的嘗試，經驗性地求出的值。這樣地收集由已設膜過濾設備分別獨立地測定的穩定狀態下的流量最大值的數據(實際上，從這樣的數據齊全的已設膜過濾設備之中選擇多個成為新設膜過濾設備設定條件的參考的已設膜過濾設備。)。
接著，使用在已設膜過濾設備中使用的膜組件的膜、和由該已設膜過濾設備處理的被處理液，測定與上述圖1關聯地說明的定壓單純過濾阻力K。使用的膜是與收容在已設膜過濾設備所使用的膜組件中的膜相同規格參數特性(或相同等級)的膜，是未使用的膜。再者，不需要膜的長度、根數相同。關於多個所選擇的已設膜過濾設備之中剩餘的已設膜過濾設備也同樣，使用該設備的被處理液、和與收容在該設備的膜組件中的膜相同的規格參數特性的未使用的膜，測定定壓單純過濾阻力K。將得到的多個測定值作為測定值B。該測定也與上述的新設膜過濾設備的情況同樣地，對於各個膜至多10分鐘左右結束測定。再者，初期膜過濾特性的測定值，由於是每個設備所固有的值，故已得到測定值B的場合，使用該測定值即可。
接著，由上述所得到的數據推定新設膜過濾設備穩定狀態下流量最大值。首先，將上述所得到的已設膜過濾設備的K的多個測定值B、和穩定狀態下的流量最大值，將K值取為對數側繪製成半對數曲線圖，然後劃出通過所繪製的點的直線，如已經說明的那樣發現，無論被處理液的性狀如何，若將膜組件和運行條件特定，則即使是由不同膜過濾設備測定的點，也均在同一直線上。即，可推定即使新設膜過濾設備，由其測定的點也存在於該直線上。
於是，將上述所製得的新設膜過濾設備的K的測定值A繪製在該直線上，讀取縱坐標的膜過濾流量值，則可推定該值為在作為對象的新設膜過濾設備中可得到穩定狀態的流量最大值。即，通過由已設膜過濾設備的數據進行外插或內插，可推定新設膜過濾設備的穩定狀態。
這樣，以已設膜過濾設備的經驗值、和能簡單地測定的初期膜特性為基礎，儘管被處理液的性狀不同，也可高準確度地得到目標的流量最大值。因此，以往新設膜過濾設備所必需的長期試驗運行、求設備建設後的流量最大值的嘗試性的試驗運行變得不再需要。
反之，若使用新設膜過濾設備的被處理液，測定在各種膜組件中使用的膜的初期膜過濾特性，則當使用與任一個已設膜過濾設備同樣的膜組件、運行條件時，可得到新設膜過濾設備的最高流量，即可預先特定最佳條件。
即，若構築積累了各種條件的已設膜過濾設備的最大流量值及初期膜過濾特性的數據的資料庫，則使用新設膜過濾設備的被處理液，只測定各種膜的初期膜過濾特性，就可立即決定最適合於新設膜過濾設備的膜組件和運行條件。
其次，作為可用作初期膜過濾特性的，除了上述的單純過濾阻力K以外，還可舉出定量單純過濾阻力、帶洗滌的定壓過濾阻力、帶洗滌的定量過濾阻力等。但是，初期膜過濾特性不限於這些，也可以是能特定膜初期特性的參數。
例如，所謂定量單純過濾阻力，按以下所述定義，即，根據在一定流量條件下使用與圖1同樣的裝置測定的膜透過量和運行壓力隨時間的波動值，採用在方格曲線圖的橫坐標為膜透過體積的積算值V(相當於時間)、縱坐標為運行壓力P的場合所得到的直線的斜率定義。將其示於圖5。該定量單純過濾阻力因為實際的膜過濾設備在定量運行條件下運行，故從該觀點考慮是實際的。然而，另一方面，用於測定初期膜過濾特性的裝置，必須利用來自壓力計的信號控制泵的動作，故變得更複雜。
另外，作為初期膜過濾特性，雖然測定更加複雜，但也可以使用甚至包含2次到3次左右的洗滌工序的特性。將對定壓條件下的K附加加了洗滌條件的稱為帶洗滌的定壓過濾阻力。將其圖示則為圖6所示。實線是實際的測定數據，可以使用虛線所示的直線的斜率作為初期膜過濾特性。
同樣地，在測定定量單純過濾阻力時，也可以使用甚至增加了2次到3次左右的洗滌工序的特性。將在定量條件下附加了洗滌條件的特性稱為帶洗滌的定量過濾阻力。將其圖示，則為圖7所示。實線是包括實際洗滌的測定數據，可使用虛線所表示的直線的斜率作為初期膜過濾特性。
此外，有關運行時的溫度，由已設膜過濾設備的運行溫度確定標準的基準溫度，與該基準溫度的偏差，通過對被處理液粘度隨溫度的變化進行換算來應對即可。以下，舉出實施例進一步詳細地說明本發明，但本發明請求保護的範圍不限於這些的實施例。
實施例1對於某河水的砂過濾設備，在建設用於過濾其反洗時的排水的新設膜過濾設備之前，推定了穩定流量的最大值。排水的濁度是100度，為比較高的值。作為從必要處理量等出發適宜考慮的膜組件，選擇旭化成ケミカルズ公司制的中空絲型精密過濾膜組件(型號UNA·620A、膜面積50m2)，直到藥品洗滌為止的穩定運行期間設定為6個月。另外，將作為標準的運行條件的、過濾運行28.5分、反洗同時空氣洗滌1分、衝洗30秒的合計30分鐘作為單元工序。通過重複該單元工序來進行運行。再者，反洗的同時進行空氣洗滌時，向反洗所使用的過濾水中添加次氯酸鈉並使之成為1～5mg/l的濃度。使用在該膜組件中使用的膜的未使用品、圖1所述的裝置、及砂過濾的反洗時的排水，測定膜的定壓單純過濾阻力K。測定的值是0.35，為比較大的值。將該值作為測定值A。
接著，使用型號與上述所選擇的膜組件相同的膜組件，並且選擇運行條件相同的3個設備。第一個設備是圖2中示出實驗結果一部分的膜過濾設備(A)，是過濾濁度為0.03度的河水的設備。使用與該膜過濾設備(A)的膜組件所使用的膜相同的未使用的膜、和由膜過濾設備(A)處理的河水，使用圖1的裝置在溫度20℃下測定定壓單純過濾阻力K，結果是0.00033。將該值作為測定值B的第一個值。
第二個設備是圖3中表示出實驗結果一部分的膜過濾設備(B)，是過濾濁度為1度的工業用水的設備。該膜過濾設備(B)所使用的膜組件製品和運行條件與膜過濾設備(A)相同。使用該膜過濾設備(B)的工業用水和膜，使用圖1的裝置同樣地測定定壓單純過濾阻力K，結果是0.022。將該值作為測定值B的第二個值。
第三個設備是圖4中表示出實驗結果一部分的膜過濾設備(C)，是向原水施加凝聚沉澱和砂過濾的前處理，對濁度成為0.14度的河水進行過濾的設備。該膜過濾設備(C)所使用的膜組件製品和運行條件與膜過濾設備(A)相同。使用該膜過濾設備(C)的前處理完的水和膜，使用圖1的裝置同樣地測定定壓單純過濾阻力K，結果是0.0187。將該值作為測定值B的第三個值。
然後，將這些(A)～(C)的膜過濾設備的、先前特定過的穩定流量最大值和定壓單純過濾阻力K示於表1。
表1
將這些值用白圓圈(○)繪製成以定壓單純過濾阻力為對數側的半對數曲線，所得到曲線圖示於圖8。於是由圖8可以看出，這三點在一條直線上。在該直線上用黑方形(■)標繪上述測定值A的點(K值＝0.3500)，讀取該點的流量值，是1.4m/d。該值成為穩定流量最大值的推定值。
接著，基於所選擇的膜組件、運行條件，建設新設膜過濾設備後，施加前處理，一邊進行濁度100度的河水的過濾運行，一邊階段性地改變流量，測定穩定流量的最大值。將測定時過濾壓力的行為例示於圖9。雖然直到1.39m/d為止可得到穩定狀態，但知道在為1.74m/d時壓力上升過於急劇，不能得到穩定狀態。由更詳細的實驗可得到穩定流量最大值的測定值也為1.4m/d，在測定誤差的範圍內與推定值非常一致的結果。
比較例1採用SDI(Silt Density Index)測定方法，嘗試了穩定狀態流量最大值的推定。作為過濾器，使用孔徑0.45μm的精密過濾器(Millipore公司制、商品名HAWP，φ47mm)，分別過濾了實施例1的膜過濾設備(A)、(B)、(C)的被處理液。過濾條件是過濾壓力為210kPa恆定，過濾流量的測定時間間隔為15分鐘。首先，在過濾開始時測定過濾被處理液500ml所需要的時間。將該時間記為t0。接著繼續過濾，從過濾開始經過測定時間間隔15分鐘之後，再度測定過濾被處理液500ml所需要的時間。將該時間記為t15。由這些的測定值和以下的數學式求出SDI。
SDI(15分)＝[(1-t0/t15)×100]/15使用膜過濾設備(A)的被處理液的場合的SDI是0。而使用膜過濾設備(B)的被處理液的場合的SDI是3.8。此外，使用膜過濾設備(C)的被處理液的場合的SDI是6.5。膜過濾設備(B)與膜過濾設備(C)的穩定流量最大值儘管是相互接近的值，但SDI成為大不相同的結果。另外，使用實施例1的新設膜過濾設備的被處理液同樣嘗試測定SDI，結果由於濁度大，故不能得到膜透過液。即，過濾流量是零，不能測定。
產業上的可利用性根據本發明，在新設膜過濾設備的設計中，不進行長期的試驗運行，而由以短時間求出的膜過濾初期的膜過濾特性的測定數據，就可簡單地推定包含膜過濾設備的短期洗滌在內的長期穩定運行時的流量最大值。
圖1是表示測定初期膜過濾特性的裝置構成例概況的模式圖。
圖2是表示對於已設膜過濾設備(A)，求穩定狀態流量最大值的實驗結果例的圖。
圖3是表示對於已設膜過濾設備(B)，求穩定狀態流量最大值的實驗結果例的圖。
圖4是表示對於已設膜過濾設備(C)，求穩定狀態流量最大值的實驗結果例的圖。
圖5是表示用於求定量單純過濾阻力的曲線例的圖。
圖6是表示帶洗滌的定壓過濾阻力的概念的圖。
圖7是表示帶洗滌的定量過濾阻力的概念的圖。
圖8是表示K值與穩定狀態的流量最大值的關係的例子的圖。
圖9是表示對於新設膜過濾設備，求穩定狀態的流量最大值的實驗結果例的圖。
圖10是表示膜過濾設備的典型運行壓力的行為例的圖。
權利要求
1.一種推定方法，是推定膜組件和運行條件被特定了的膜過濾設備穩定運行時的最大流量的方法，包括使用所述膜過濾設備的被處理液和膜組件的膜，得到所述膜過濾設備的初期膜過濾特性的測定值A的工序；得到膜組件和運行條件與所述膜組件和運行條件相同或近似的多個已設膜過濾設備穩定運行時的最大流量值的工序；使用所述多個已設膜過濾設備的被處理液和膜組件的膜，得到所述多個已設膜過濾設備的初期膜過濾特性的測定值B的工序；基於所述已設膜過濾設備的最大流量值和測定值B的關係，由所述測定值A推定所述膜過濾設備的最大流量的推定工序。
2.如權利要求1所述的推定方法，其特徵在於，上述推定工序是用式或曲線表示所述初期膜過濾特性的測定值B的對數值和所述最大流量的關係，在該式或曲線中外插或內插所述測定值A來推定所述膜過濾設備的最大流量的工序。
3.如權利要求1或2所述的推定方法，其特徵在於，所述運行條件至少包括過濾時間或膜洗滌模式的條件。
4.如權利要求1～3的任一項所述的推定方法，其特徵在於，所述初期膜過濾特性是選自定壓單純過濾阻力、定量單純過濾阻力、帶洗滌的定壓過濾阻力、和帶洗滌的定量過濾阻力之中的特性。
全文摘要
本發明要解決的課題是提供一種由膜過濾初期的膜過濾特性的測定數據，推定包括膜過濾設備的洗滌在內的長期穩定運行時的流量最大值的方法。具體地說，本發明提供由使用膜組件和運行條件被特定了的新設膜過濾設備的、被處理液和該膜組件的膜所測定的初期膜過濾特性的測定值A，和與膜組件和運行條件相同或近似的多個已設膜過濾設備穩定運行時的最大流量的經驗值，以及使用已設膜過濾設備的被處理液和膜組件的膜所測定的初期膜過濾特性的測定值B，推定新設膜過濾設備穩定運行時的最大流量的方法。
文檔編號B01D65/00GK101068611SQ20058004143
公開日2007年11月7日 申請日期2005年11月30日 優先權日2004年12月3日
發明者小川高史, 森吉彥 申請人:旭化成化學株式會社