(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液貯留槽からろ過膜モジュールの１次側に薬液を供給し、薬液でろ過膜モジュールの１次側が満たされた後、逆の流れで薬液をろ過膜モジュールの１次側から薬液貯留槽に戻すことを繰り返して、ろ過膜モジュールの１次側を洗浄することを特徴とするろ過膜モジュールの薬品洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載のろ過膜モジュールの薬品洗浄方法において、ろ過膜モジュールの２次側に空気を満たすことを特徴とするろ過膜モジュールの薬品洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ろ過膜モジュールの薬品洗浄方法に関し、さらに詳しくは、少ない薬液量で薬品洗浄が可能となるろ過膜モジュールの薬品洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＦ（精密ろ過）膜やＵＦ（限外ろ過）膜を用いて上工水を浄化する膜ろ過装置では、定期的に逆洗操作を行っているが、逆洗操作では完全に除去しきれない濁質成分や有機物質がろ過膜面やろ過膜の細孔に蓄積するため、次第にろ過抵抗が増加し、ついには浄水処理を継続できなくなる。
そこで、年間１〜２回程度、アルカリ性薬品（次亜塩素酸ナトリウムや水酸化ナトリウムなど）と酸性薬品（クエン酸などの有機酸）とを用いた薬品洗浄を行っている。
【０００３】
特開２００１−７９３６２号公報に開示された薬品洗浄方法では、ろ過膜を洗浄する薬液を洗浄用ポンプにより循環させている。また、中和剤を用いて薬液を無害化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−７９３６２号公報に開示の薬品洗浄方法では、薬液を循環させるため、循環路を満たす量の薬液が必要であり、多量の薬液を必要とする問題点がある。また、酸性薬液とアルカリ性薬液とをそれぞれ中和剤で中和するため、多量の中和剤を必要とする問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、少ない薬液量で薬品洗浄が可能となるろ過膜モジュールの薬品洗浄方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、薬液貯留槽からろ過膜モジュールの１次側に薬液を供給し、薬液でろ過膜モジュールの１次側が満たされた後、逆の流れで薬液をろ過膜モジュールの１次側から薬液貯留槽に戻すことを繰り返して、ろ過膜モジュールの１次側を洗浄することを特徴とするろ過膜モジュールの薬品洗浄方法を提供する。
上記第１の観点によるろ過膜モジュールの薬品洗浄方法では、薬液を循環させるのではなく、いわば往復させる。このため、薬液貯留槽からろ過膜モジュールまでの流路およびろ過膜モジュールの１次側を満たすだけの量の薬液で足り、少量の薬液で済む。
【０００９】
第２の観点では、本発明は、上記構成のろ過膜モジュールの薬品洗浄方法において、ろ過膜モジュールの２次側に空気を満たすことを特徴とするろ過膜モジュールの薬品洗浄方法を提供する。
上記第２の観点によるろ過膜モジュールの薬品洗浄方法では、ろ過膜モジュールの２次側に薬液が透過しないため、それだけ薬液量を節約できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るろ過膜モジュールの薬品洗浄装置１を示す構成図である。なお、以下では、単に薬品洗浄装置１と呼ぶ。
薬品洗浄装置１は、薬液貯留槽２と、薬液ポンプ３と、複数の配管４ａ〜４ｊと、複数の弁ＶＰ１〜ＶＰ４，ＶＷ１，ＶＷ２と、複数の流れ検知器Ｆ１〜Ｆ４と、弁ＶＰ１等の開閉を制御する制御装置５とを、移動台車６に搭載した構成である。
【００１４】
配管４ｆには、水道水を導入するためのホースカップリングＣ１が取り付けられている。
配管４ｅには、洗浄に使った後の薬液やリンス水を薬液貯留槽２へ戻すためのホースカップリングＣ２が取り付けられている。
配管４ｄには、薬液やリンス水を薬液貯留槽２から供給するためのホースカップリングＣ３が取り付けられている。
配管４ｉには、薬液やリンス水を廃棄するためのホースカップリングＣ４が取り付けられている。
配管４ｊには、リンス水を廃棄するためのホースカップリングＣ５が取り付けられている。
【００１５】
薬液貯留槽２には、薬液の残留量が少なくなるように、液溜まり部２ａが形成されている。
【００１６】
図２は、浄水場に設置された膜ろ過装置１００を示す構成図である。
膜ろ過装置１００は、従来と同様の構成に加えて、薬品洗浄操作のためのホースカップリングＣ６〜Ｃ１０と、洗浄廃液ピット（トラフでも配管でも良い）１２０と、洗浄廃液中和槽１２１と、リンス排水ピット（トラフでも配管でも良い）１２２と、リンス排水槽１２３と、逆洗排水＆泥吐き水ピット１１７（トラフでも配管でも良い）と、逆洗排水＆泥吐き水沈殿槽１１８とを備えている。
【００１７】
洗浄廃液ピット１２０、リンス排水ピット１２２、逆洗排水＆泥吐き水ピット１１７は、ろ過膜ユニット１０４Ａ，１０４Ｂ，…や薬品洗浄装置１より下方に位置するように設置されている。
洗浄廃液中和槽１２１、リンス排水槽１２３、逆洗排水＆泥吐き水沈殿槽１１８は、各ピット１２０，１２２，１１７より下方に位置するように設置されている。
【００１８】
次に、ろ過操作、逆洗操作、薬品洗浄操作の順に動作を説明する。
【００１９】
−ろ過操作−
ろ過操作では、原水は、原水槽１０１から、原水ライン１０３および原水ポンプ１０２Ａ，１０２Ｂ，…を介して、原水ライン１０３に沿って並列に配置されている複数のろ過膜ユニット１０４Ａ，１０４Ｂ，…へ供給される。
【００２０】
ろ過膜ユニット１０４Ａに供給された原水は、原水供給管１０５から複数のろ過膜モジュール１０６の１次側に供給され、一部はろ過膜モジュール１０６の２次側にろ過されて処理水となり、他の一部はろ過されずに循環水集水管１０７に集められる。
【００２１】
ろ過膜モジュール１０６の２次側にろ過された処理水は、処理水集水管１０８に集められ、処理水ライン１１０を経由して、処理水槽１１１へ送水される。
【００２２】
一方、ろ過されずに循環水集水管１０７に集められた原水は、循環水ライン１１２を経由して、原水槽１０１に戻される。
【００２３】
上記ろ過操作を継続していると、原水中に含まれる濁質成分やコロイド状の有機物がろ過膜モジュールのろ過膜面やろ過膜の細孔に捕捉され、ろ過抵抗が徐々に増加して、ろ過性能が低下してくる。そこで、逆洗操作を行う。
【００２４】
−逆洗操作−
逆洗操作では、ろ過操作を中断し、処理水槽１１１から処理水を逆洗ポンプ１１５により逆洗水ライン１１４に供給し、この逆洗水ライン１１４から複数のろ過膜ユニット１０４Ａ，１０４Ｂ，…に供給する。
ろ過膜ユニット１０４Ａに供給された処理水は、逆洗水として、処理水集水管１０８から複数のろ過膜モジュール１０６の２次側に供給され、ろ過膜モジュール１０６の１次側に透過し、原水供給管１０５に集められる。
原水供給管１０５に集められた逆洗水は、逆洗排水＆泥吐き水ピット１１７を介して、逆洗排水＆泥吐き水沈殿槽１１８へ排水される。
この逆洗操作により、ろ過性能が回復すると、再び、ろ過操作を行う。
【００２５】
しかし、上記ろ過操作と逆洗操作とを繰り返していると、逆洗操作では除去されなかった濁質成分や有機物が蓄積され、逆洗操作を行っても、ろ過性能を十分に回復できなくなる。そこで、薬品洗浄操作を行う。
【００２６】
−薬品洗浄操作−
薬品洗浄操作は、複数のろ過膜ユニット１０４Ａ，１０４Ｂ，…の各々について順に行う。
【００２７】
図３に示すように、例えば、ろ過膜ユニット１０４Ａを薬品洗浄しようとする場合、薬品洗浄装置１の移動台車６を移動して、ろ過膜ユニット１０４Ａの近傍に配置する。
次に、ろ過膜ユニット１０４Ａのろ過操作を停止する。すなわち、原水ポンプ１０２Ａを停止し、ろ過膜ユニット１０４Ａの原水供給弁ＶF6，処理水弁ＶF8，逆洗水弁ＶF9 を閉とする。
なお、他のろ過膜ユニット１０４Ｂ，…でのろ過操作は継続していてもかまわない。
【００２８】
以下、次のステップ順に操作を行う。
ＳＴＥＰ−０１（接続管取付）
図４に示すように、ろ過膜ユニット１０４Ａの弁ＶF1〜弁ＶF5は閉になっている。
また、薬品洗浄装置１の弁ＶW1〜弁ＶP4は閉になっている。また、薬液ポンプ３は、停止している。
この状態で、作業者は、次の作業を行う。
・浄水場内の水道水給水栓と薬品洗浄装置１のホースカップリングＣ１とをフレキシブルホースで接続する。
・浄水場内の圧縮空気分配栓と膜ろ過ユニット１０４ＡのホースカップリングＣ６及びＣ９とをフレキシブルホースで接続する。
・薬品洗浄装置１のホースカップリングＣ２と膜ろ過ユニット１０４ＡのホースカップリングＣ７とをフレキシブルホースで接続する。
・薬品洗浄装置１のホースカップリングＣ３と膜ろ過ユニット１０４ＡのホースカップリングＣ８とをフレキシブルホースで接続する。
・薬品洗浄装置１のホースカップリングＣ４と洗浄排液ピット１２０とをフレキシブルホースで接続する。
・薬品洗浄装置１のホースカップリングＣ５とリンス排水ピット１２２とをフレキシブルホースで接続する。
【００２９】
ＳＴＥＰ−０２（泥吐き）
図４に示すように、弁ＶF1と、弁ＶF5とを開とする（手動）。弁ＶF1から入った圧縮空気は、ろ過膜ユニット１０４Ａの処理水集水管１０８に入り、さらに各ろ過膜モジュール１０６の２次側に入り、２次側の処理水を１次側に押し戻す。各ろ過膜モジュール１０６の１次側に押し戻された処理水および１次側にあった原水は、原水供給管１０５に集まり、弁ＶF5を経て、逆洗排水＆泥吐き水ピット１１７に排出される。この時、各ろ過膜モジュール１０６に付着していた濁質成分や有機物が、処理水および原水と共に排出されるので、逆洗排水＆泥吐き水沈殿槽１１８で沈殿処理する。
ろ過膜ユニット１０４Ａの泥吐きを確認したら、図４に示すように、弁ＶF５を閉とする（手動）。弁ＶF１は、薬品洗浄操作が終了するまで開としておく。
【００３０】
ＳＴＥＰ−０３（アルカリ性薬液の調製）
図４に示すように、薬品洗浄装置１の弁ＶＷ２を開にして（手動）、水道水を薬液貯留槽２に所定量投入した後、弁ＶＷ２を閉にする（手動）。ここで、水道水として約３５℃の温水を用いれば、後で行うバブリング洗浄の効果を向上できる。
次いで、アルカリ性薬液を薬液貯留槽２に所定量投入し（手動）、所定の濃度あるいはｐＨ値に調製する。
なお、調製後のアルカリ性薬液の液量は、少なくとも薬液貯留槽２の液溜まり部２ａからろ過膜モジュール１０６までの配管およびろ過膜モジュール１０６の１次側を満たしうる量とする。調製後のアルカリ性薬液を全て薬液貯留槽２に満たした状態でのアルカリ性薬液面の液面は、ろ過膜ユニット１０４Ａの原水供給管１０５の位置より高低差ｈだけ低くなる（そうなるように薬液貯留槽２の形状が決定されている）。
【００３１】
ＳＴＥＰ−０４（アルカリ性薬液注入とバブリング洗浄）
図４に示すように、ろ過膜ユニット１０４Ａの弁ＶF2を開とし（手動）、弁ＶF3を開とする（手動）。
【００３２】
次に、制御装置５に指示し、薬品洗浄装置１の三方弁ＶＰ１をＺＸ方向に開とし（制御装置５により自動）、弁ＶＰ２を開とし（自動）、薬液ポンプ３の運転を開始する（自動）と同時にろ過膜ユニット１０４Ａの弁ＶF４を開とする（自動）。
これにより、ろ過膜モジュール１０６の１次側に薬液貯留槽２からアルカリ性薬液が入ると共に圧縮空気が入り、アルカリ性薬液がろ過膜モジュール１０６の１次側を上昇しながらバブリング洗浄が行われる。ここで、上昇する薬液面がバブリングにより波打つと共に気液境界面で気泡のはじける現象で薬液面に接する膜面に周波数の高い振動を与え、アルカリ性薬液による化学的洗浄に加えて振動による物理的洗浄で洗浄効果が高められる。
この時、ろ過膜モジュール１０６の２次側には圧縮空気の圧力が掛かっているので、アルカリ性薬液が２次側に透過することはない。このため、アルカリ性薬液の使用量が少なくて済む効果がある。
【００３３】
バブリングを完了した空気は、循環水集水管１０７，弁ＶF2，ホースカップリングＣ７，Ｃ２，流れ検出器Ｆ１を経由して、大気に出て行く。
【００３４】
アルカリ性薬液は、ろ過膜モジュールの１次側の上端まで上昇しきった後、循環水集水管１０７，弁ＶF2，ホースカップリングＣ７，Ｃ２，流れ検出器Ｆ１を経由して、薬液貯留槽２に戻る。これを流れ検知器Ｆ１（この検知器は電磁式流量計などで代用しても良い）で検知すると、制御装置５は、図４に示すように、薬液ポンプ３を停止する（自動）。
すると、この時点ではｈより大きくなっている高低差により、アルカリ性薬液は、原水供給管１０５，弁ＶF3，ホースカップリングＣ８，Ｃ３，ＶＰ２，流れ検出器Ｆ２，三方弁ＶＰ１を経由して、薬液貯留槽２に戻る。そして、アルカリ性薬液の液面がろ過膜モジュール１０６の１次側を下降しながら、バブリング洗浄が行われる。
全てのアルカリ性薬液が薬液貯留槽２に戻ると、流れ検出器Ｆ２で流れを検知しなくなる。そこで、制御装置５は、上記薬液ポンプ３の運転を再開し（自動）、上記の薬液面の上昇／下降を伴ったバブリング洗浄を複数回繰り返す。ただし、図４では、ＳＴＥＰ−０４（アルカリ性薬液注入とバブリング洗浄）は１回だけになっている。
【００３５】
ＳＴＥＰ−０５（アルカリ性薬液排液）
薬液面の上昇／下降を伴ったバブリング洗浄が所定回数終わると、制御装置５は、図４に示すように、ろ過膜ユニット１０４Ａの弁ＶF4を閉じる（自動）。そして、薬品洗浄装置１の三方弁ＶＰ１をＺＹ方向に切り換え（自動）、弁ＶＰ３を開とし（自動）、薬液ポンプ３を運転する（自動）。
これにより、薬液貯留槽２に溜まっているアルカリ性薬液が、洗浄廃液ピット１２０へ排液される。
アルカリ性薬液の排液が終了すると、図４に示すように、流れ検知器Ｆ４が流れを検知しなくなるので、制御装置５は、薬液ポンプ３を停止し（自動）、弁ＶＰ３を閉とする（自動）。
なお、薬液貯留槽２の底部にドレイン弁を配設して排液することも可能である。
【００３６】
洗浄排液ピット１２０へ排液されたアルカリ性薬液は、自然流下で、洗浄廃液中和槽１２１に貯留され、後述する酸性薬液排液と混合し、中和により無害化される。
【００３７】
ＳＴＥＰ−０６（リンス）
次に、制御装置５は、図４に示すように、弁ＶＷ１を開とする（自動）。すると、リンス水として水道水が、ホースカップリングＣ１，弁ＶＷ１，流れ検出器Ｆ２，弁ＶＰ２，ホースカップリングＣ３，Ｃ８，弁ＶF3，原水供給管１０５，ろ過膜モジュール１０６の１次側，循環水集水管１０７，弁ＶF2，ホースカップリングＣ７，Ｃ２，流れ検出器Ｆ１を経由して、薬液貯留槽２に送水され貯留される。これにより、リンス水が通過した配管経路および薬液貯留槽２がリンスされる。
【００３８】
リンス水が薬液貯留槽２に所定量溜まる時間が経過した後、制御装置５は、図４に示すように、弁ＶＰ４を開とする（自動）。これにより、薬液貯留槽２のリンス水が、高低差により、リンス排水ピット１２２へ排水される。
【００３９】
リンス排水ピット１２２へ排水されたリンス水は、自然流下で、リンス排水槽１２３に貯留され、後述する酸性薬液に対するリンス水と混合し、中和により無害化される。
【００４０】
ＳＴＥＰ−０７（残留リンス水排水）
制御装置５は、上記ＳＴＥＰ−０６（リンス）を所定時間行った後、図４に示すように、弁ＶＷ１を閉じ（自動）、弁ＶＰ２を閉じ（自動）、薬液ポンプ３を運転する。これにより、薬液貯留槽２内のリンス水が全て排水される。
制御装置５は、流れ検知器Ｆ３が流れを検知しなくなると、薬液ポンプ３を停止し（自動）、弁ＶＰ４を閉じる（自動）。
【００４１】
ＳＴＥＰ−０８（酸性薬液調製）
図４に示すように、薬品洗浄装置１の弁ＶＷ２を開にして（手動）、水道水を薬液貯留槽２に所定量投入した後、弁ＶＷ２を閉にする（手動）。ここで、水道水として約３５℃の温水を用いれば、後で行うバブリング洗浄の効果を向上できる。
次いで、酸性薬液を薬液貯留槽２に所定量投入し（手動）、所定の濃度あるいはｐＨ値に調製する。
なお、調製後の酸性薬液の液量は、少なくとも薬液貯留槽２の液溜まり部２ａからろ過膜モジュール１０６までの配管およびろ過膜モジュール１０６の１次側を満たしうる量とする。調製後の酸性薬液を全て薬液貯留槽２に満たした状態での酸性薬液面の液面は、ろ過膜ユニット１０４Ａの原水供給管１０５の位置より高低差ｈだけ低くなる（そうなるように薬液貯留槽２の形状が決定されている）。
【００４２】
ＳＴＥＰ−０９（酸性薬液注入とバブリング洗浄）
制御装置５に指示し、図４に示すように、薬品洗浄装置１の三方弁ＶＰ１をＺＸ方向に開とし（自動）、弁ＶＰ２を開とし（自動）、薬液ポンプ３の運転を開始する（自動）と同時にろ過膜ユニット１０４Ａの弁ＶF４を開とする（自動）。
これにより、ろ過膜モジュール１０６の１次側に薬液貯留槽２から酸性薬液が入ると共に圧縮空気が入り、酸性薬液がろ過膜モジュール１０６の１次側を上昇しながらバブリング洗浄が行われる。ここで、上昇する薬液面がバブリングにより波打つと共に気液境界面で気泡のはじける現象で薬液面に接する膜面に周波数の高い振動を与え、酸性薬液による化学的洗浄に加えて振動による物理的洗浄で洗浄効果が高められる。
この時、ろ過膜モジュール１０６の２次側には圧縮空気の圧力が掛かっているので、酸性薬液が２次側に透過することはない。このため、酸性薬液の使用量が少なくて済む効果がある。
【００４３】
バブリングを完了した空気は、循環水集水管１０７，弁ＶF2，ホースカップリングＣ７，Ｃ２，流れ検出器Ｆ１を経由して、大気に出て行く。
【００４４】
酸性薬液は、ろ過膜モジュールの１次側の上端まで上昇しきった後、循環水集水管１０７，弁ＶF2，ホースカップリングＣ７，Ｃ２，流れ検出器Ｆ１を経由して、薬液貯留槽２に戻る。これを流れ検知器Ｆ１で検知すると、制御装置５は、図４に示すように、薬液ポンプ３を停止する（自動）。
すると、この時点ではｈより大きくなっている高低差により、酸性薬液は、原水供給管１０５，弁ＶF3，ホースカップリングＣ８，Ｃ３，ＶＰ２，流れ検出器Ｆ２，三方弁ＶＰ１を経由して、薬液貯留槽２に戻る。そして、酸性薬液の液面がろ過膜モジュール１０６の１次側を下降しながら、バブリング洗浄が行われる。
全ての酸性薬液が薬液貯留槽２に戻ると、流れ検出器Ｆ２で流れを検知しなくなる。そこで、制御装置５は、上記薬液ポンプ３の運転を再開し（自動）、上記の薬液面の上昇／下降を伴ったバブリング洗浄を複数回繰り返す。ただし、図４では、ＳＴＥＰ−０９（酸性薬液注入とバブリング洗浄）は１回だけになっている。
【００４５】
ＳＴＥＰ−１０（酸性薬液排液）
薬液面の上昇／下降を伴ったバブリング洗浄が所定回数終わると、制御装置５は、図４に示すように、ろ過膜ユニット１０４Ａの弁ＶF4を閉じる（自動）。そして、薬品洗浄装置１の三方弁ＶＰ１をＺＹ方向に切り換え（自動）、弁ＶＰ３を開とし（自動）、薬液ポンプ３を運転する（自動）。
これにより、薬液貯留槽２に溜まっている酸性薬液が、洗浄廃液ピット１２０へ排液される。
酸性薬液の排液が終了すると、図４に示すように、流れ検知器Ｆ４が流れを検知しなくなるので、制御装置５は、薬液ポンプ３を停止し（自動）、弁ＶＰ３を閉とする（自動）。
【００４６】
洗浄排液ピット１２０へ排液された酸性薬液は、自然流下で、洗浄廃液中和槽１２１に貯留され、先に貯留しているアルカリ性薬液排液と混合し、中和により無害化される。この時、中和剤を併用してもよい。
なお、先に洗浄廃液中和槽１２１に貯留しているアルカリ性薬液排液は例えばｐＨ１２（水酸化ナトリウム０.４％＋次亜塩素酸ナトリウム０.１％水溶液）であり、例えばｐＨ２.７の酸性薬液（クエン酸１％水溶液）が後から混合されても、混合液は例えばｐＨ５.０８どまりであり、ｐＨ５以下にはならないため、塩素ガスは発生しない。
【００４７】
ＳＴＥＰ−１１（リンス）
上記ＳＴＥＰ−０６と同様である。
【００４８】
ＳＴＥＰ−１２（残留リンス水排水）
上記ＳＴＥＰ−０７と同様である。
リンス排水ピット１２２へ排液された酸性薬液に対するリンス水は、自然流下で、リンス排水槽１２３に貯留され、先に貯留しているアルカリ性薬液に対するリンス水と混合し、中和により無害化される。
【００４９】
ＳＴＥＰ−１３（接続管取外）
制御装置５が残留リンス水の排水を完了したことを報知したら、作業者は、膜ろ過ユニット１０４Ａの弁ＶF1，ＶF2，ＶF3を閉とし（手動）、すべてのフレキシブルホースを取り外す。
この後、膜ろ過ユニット１０４Ａは、通常のろ過操作に戻ることが出来る。
【００５０】
この後、作業者は、薬品洗浄装置１の移動台車６を次の膜ろ過ユニット１０４Ｂに移動し、薬品洗浄を行う。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のろ過膜モジュールの薬品洗浄方法によれば、薬液の注入と排出とを往復式に繰り返す方式であり、循環式でないため、少ない薬液量で薬品洗浄が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るろ過膜モジュールの薬品洗浄装置を示す構成図である。
【図２】膜ろ過装置を示す構成図である。
【図３】ろ過膜モジュールの薬品洗浄装置の使用状態を示す構成図である。
【図４】ろ過膜モジュールの薬品洗浄装置の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１          ろ過膜モジュールの薬品洗浄装置
２          薬液貯留槽
３          薬液ポンプ
５          制御装置
６          移動台車
１００      膜ろ過装置
１０６      ろ過膜モジュール
【図１】
0003668939.tif 000002
【図２】
0003668939.tif 000003
【図３】
0003668939.tif 000004
【図４】
0003668939.tif 000005