JP2007522926A - 連続的な圧力減衰試験 - Google Patents

Abstract

連続的な完全性試験は、バックウォッシュ段階中に膜濾過システム中の膜上で実施される。膜細孔は、膜細孔を通して膜内腔内で透過液を置換するために、膜内腔内で透過液にバブルポイント未満の圧力でガスを適用することにより、バックウォッシュされる。完全性試験は、壁膜の反対側面の圧力よりも高い設定基準まで、壁膜内腔側面でのガス圧力を上昇させることにより膜上で実施され、次いで、膜内腔側面を隔離し、設定期間にわたり壁膜を通過するガスにより生じる壁膜内腔側面のガス圧力の低下を測定する。次いで、前記膜の完全性を判定するために、測定された圧力の低下を設定値と比較する。

Description

本発明は、膜濾過システムに関し、特にこのようなシステム中で使用される多孔性中空膜の完全性を試験することに関する。

多孔質膜濾過システムは、膜細孔が不純物で詰まるまで上昇する膜間圧力差（ＴＭＰ）を低下させると同時に、濾過効率と流量を維持するために、規則的な膜のバックウォッシングを必要とする。典型的には、バックウォッシュサイクル中に、不純物は、加圧されたガス、液体またはこれら両方により給水タンクまたはセル中の膜細孔から追い出される。次いで、膜からの不純物と付着物を含む液体は、タンクから排出させられるか、または洗い流される。

上記に述べられるように、膜のバックウォッシュ中に、バックウォッシュの液体が含有されるのはよくあることである。典型的には、ポンプは膜細孔を通して液体を後方に送るために使用される。しかし、膜細孔を通して液体を後方に押すための推進力を与えるために、ポンプの代わりとしてガス圧力を使用することができることが分かっている。この場合、ガスで満たした膜内腔にある壁膜を通して、膜内の液体をすべて空にすることが可能である。このようなバックウォッシュの利点の１つは、液体／ガス界面が膜に沿って移動するので、膜のすべての部分が、用いられるガスの圧力で液体によるバックウォッシュが起こるであろうということである。このことは、特に、濾液が膜の終端の１箇所のみから取り出される膜についての利点となる。

先行技術の完全性試験は、典型的には４〜２４時間ごとに行なわれる。なぜならば精度良く処理するのに１０分以上かかるからである。したがって、これは連続試験とみなされない。ダウンタイムが大きすぎるので、より頻度の高い試験は実用的ではない。水関連業界では、もし膜が悪くて試験の間に破損したら、低い水質の水を製造することになり、次の完全性試験が問題を同定するまで、数時間の間顧客に低い水質の水を送ることになるかもしれない。

したがって、非常に短い時間フレームで、定期的に行なうことができる完全性試験であることが望ましい。短時間の間隔にわたり膜の完全性を測定するので、精度が良くないが、完全性の重大な変化を検出するには十分であることが分かっており、その結果として、完全性の最低水準がいつでも維持されることが確認されている。

バックウォッシュは、繊維の損傷が発生する可能性の最も高い時間である。なぜならば、バックウォッシュは膜を最も攻撃する工程だからである。したがって、完全性試験は、バックウォッシュの最終工程で行なわれ、濾過を再開する直前に膜の完全性を確認することが望ましい。したがって、バックウォッシュから生じるあらゆる重大な損傷も検出されるであろう。

上記に記載されたバックウォッシュの形態で、バックウォッシュプロセスの一部で、圧力減衰試験方法を使用して、完全性試験を実施することが可能であることが見出された。このことは、上記に記載された欠点を１つ以上を克服するか、または少なくとも改善すると同時に、多くの望ましい利点を与える。

圧力減衰方法は、壁膜の両側面に試験圧力で加圧されたガスを用いて、壁の片方の側面で圧力を解放し、次いで、壁の反対側面での圧力減衰を測定することにより、中空多孔質膜の完全性を試験する。測定された圧力減衰は、漏れのないバルブと仮定された壁膜を隔ててガスの流量と直接関連する。予想流量より大きな流量は、膜完全性の欠如を示す。

一態様によれば、本発明は、懸濁液から固形物を濾過するために用いられる透過性中空膜の完全性試験方法であって、
（i）懸濁液中に浸漬させた透過性中空膜壁を隔てて圧力差を与え、懸濁液を多孔性中空膜外側表面に適用して、膜壁を通して濾過を起こさせ、濾過を持続させ、
（ａ）懸濁液の一部が、中空膜内腔から透過液として取り出されるために、壁膜を通過し、かつ
（ｂ）少なくとも固形物の一部が、中空膜上に、または中空膜中に、またはそうでなければ膜周囲の液体内に懸濁固形物として保持され、
（ii）膜細孔を通して内腔内の透過液を置換するために、膜内腔内で透過液にバブルポイント未満の圧力でガスを用いることにより、膜細孔をバックウォッシし、
（iii）下記ａ〜ｄ：
ａ．壁膜の反対側の圧力よりも高い設定基準まで、壁膜内腔側面でのガス圧力を上昇させ、
ｂ．膜内腔側面を隔離し、
ｃ．設定期間にわたり壁膜を通過するガスにより生じる壁膜内腔側面でのガス圧力の低下を測定し、
ｄ．膜の完全性を判定するための設定値に対する圧力の低下を測定して比較する、
ことにより、膜の完全性試験を実施し、
（iv）液体で膜内腔を充填し、および
（v）壁膜を通して濾過を再開する、
ことを含む、試験方法を提供する。

この試験方法とバックウォッシ方法の利点は、圧力減衰試験の予備的な部分（ガスで膜内腔を充填すること）と、最終部分（液体で内腔を再充填すること）とが、既にバックウォッシュプロセスの一部として実施されていることである。これは、圧力減衰試験の許容時間とシステムの「ダウンタイム」の大幅な減少をもたらす。さらに、Logarithmic Reduction値（ＬＲＶ）４に相当する完全性で膜を試験するためにのみ要求されるならば、完全性試験は、典型的には約３０秒から１分と非常に短くなりうる。「ダウンタイム」を短くする必要があれば、合理的な精度の完全性試験を、５〜１０秒で実施することができる。

膜のすべてのバックウォッシュで、この完全性試験を実施することができたので、完全性試験は連続的であるとして合理的に記載されることができる。しかしながら、増加したダウンタイムを犠牲にして、より長い試験時間をより高い精度のために使用することができることが認められるであろう。完全性試験はまた、さらにダウンタイムの減少と、試験頻度の増加との間の妥協として、第２または第３のバックウォッシュのいずれで実施されてもよい。

本発明のさらなる実施形態と例証は、記載された本発明の技術的思想または範囲から外れることなく可能であることが、認められるであろう。

Claims (4)

1. 懸濁液から固形物を濾過するために用いられる透過性中空膜の完全性試験方法であって、
   （i）懸濁液中に浸漬させた透過性中空膜壁を隔てて圧力差を与え、前記懸濁液を多孔性中空膜外側表面に適用して、膜壁を通して濾過を起こさせ、濾過を持続させ、
   （ａ）懸濁液の一部が、中空膜内腔から透過液として取り出されるために、壁膜を通過し、かつ
   （ｂ）少なくとも固形物の一部が、中空膜上に、または中空膜中に、またはそうでなければ膜周囲の液体内に懸濁固形物として保持され、
   （vi）膜細孔を通して内腔内の透過液を置換するために、膜内腔内で透過液にバブルポイント未満の圧力でガスを用いることにより、膜細孔をバックウォッシし、
   （vii）下記ａ〜ｄ：
   ａ．壁膜の反対側の圧力よりも高い設定基準まで、壁膜内腔側面でのガス圧力を上昇させ、
   ｂ．膜内腔側面を隔離し、
   ｃ．設定期間にわたり壁膜を通過するガスにより生じる壁膜内腔側面でのガス圧力の低下を測定し、
   ｄ．前記膜の完全性を判定するための設定値に対する圧力の低下を測定して比較する、
   ことにより、膜の完全性試験を実施し、
   （viii）液体で膜内腔を充填し、および
   （ix）壁膜を通して前記濾過を再開する、
   ことを含む、試験方法。
2. 完全性試験を膜のおのおののバックウォッシ中に行う、請求項１記載の懸濁液から固形物を濾過するために用いられる透過性中空膜の完全性試験方法。
3. 完全性試験を設定回数の膜のバックウォッシ後に行う、請求項１記載の懸濁液から固形物を濾過するために用いられる透過性中空膜の完全性試験方法。
4. 設定値が、ＬＲＶ値４に相当する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の懸濁液から固形物を濾過するために用いられる透過性中空膜の完全性試験方法。