(57)【要約】【課題】  薬品添加逆洗方式によるろ過膜の洗浄方法において、単一の薬品を使用し、薬品添加濃度を上げることや、薬品添加逆洗工程およびリンス工程の実施頻度を上げることなしに洗浄効果のバラツキを抑制し、効率的なろ過膜の洗浄を行なう。【解決手段】  所定の膜ろ過処理時間毎に処理水の一部を用いてろ過膜の逆洗を行う逆洗工程と、薬品を添加した逆洗を行う薬品添加逆洗工程と、薬品添加逆洗後、ろ過膜を逆洗に用いた薬液中に浸漬処理する薬液浸漬工程と、処理水の一部を用いて薬液をろ過膜から洗い流すリンスを行うリンス工程とを含む薬品添加逆洗方式によるろ過膜の洗浄方法において、前記薬液浸漬工程とリンス工程との間に、同一薬品による再度の薬品添加逆洗を行う薬品添加再逆洗工程を少なくとも１回含み、かつ、薬品添加再逆洗工程における逆洗時間は、薬品添加逆洗工程における逆洗時間に比較して短時間とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水をろ過膜により浄化処理して処理水を得、所定の膜ろ過処理時間毎に前記処理水の一部を用いてろ過膜の逆洗を行う逆洗工程と、薬品を添加した逆洗を行う薬品添加逆洗工程と、薬品添加逆洗後、前記ろ過膜を逆洗に用いた前記薬液中に浸漬処理する薬液浸漬工程と、前記処理水の一部を用いて前記薬液をろ過膜から洗い流すリンスを行うリンス工程とを含む薬品添加逆洗方式によるろ過膜の洗浄方法において、
前記薬液浸漬工程とリンス工程との間に、前記薬品と同一薬品による再度の薬品添加逆洗を行う薬品添加再逆洗工程を少なくとも１回含み、かつ、前記薬品添加再逆洗工程における逆洗時間は、前記薬品添加逆洗工程における逆洗時間に比較して短時間とすることを特徴とするろ過膜の洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載のろ過膜の洗浄方法において、前記薬品添加再逆洗工程の後に、再度の薬液浸漬工程を含むことを特徴とするろ過膜の洗浄方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のろ過膜の洗浄方法において、前記薬品添加再逆洗工程は、ろ過膜の二次側の薬液から一次側の薬液に対して水圧を付加して薬液を移送する処理工程とし、前記水圧付加時間は、薬液浸漬後のろ過膜付着物質を前記薬液の移送により剥離するために予め定めた所定の秒数とすることを特徴とするろ過膜の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上水道、下水道、工業用水または廃水処理水など、原水中に含まれる汚濁物質をろ過膜により分離除去して浄化処理する、膜ろ過による水処理方法に関わり、特に、薬品添加逆洗方式によるろ過膜の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理水中の汚濁物質を除去する方法として、膜ろ過を利用した水処理方法がよく知られている。この膜ろ過を用いた水処理においては、運転の継続に伴い、ろ過膜の表面に汚濁物質の付着層が生じ、目詰まり、固形物による流路閉塞などのファウリングが起こり、ろ過性能が低下する問題がある。
【０００３】
そのため運転サイクルにおいて、所定時間のろ過工程後に、物理洗浄または薬品洗浄を実施し、ファウリングを低減するようにしている。物理洗浄には、膜ろ過後の処理水を逆流させる逆流洗浄（逆洗）、膜の一次側での水流によるフラッシング、空気により膜を振動させるエアースクラビングなどがあり、物理的な作用によって付着物質を取り除いている。一方、薬品洗浄は、物理洗浄では除去しきれない物質を薬品によって分解または溶解させて除去する方法で、例えば次亜塩素酸ナトリウム、硫酸、塩酸などの薬品を添加した逆洗を用いた水処理方法が提案されている。
【０００４】
図３は、本発明の対象とする従来の薬品添加逆洗方式によるろ過膜の洗浄方法の一例のシステム系統図を示し、次亜塩素酸ナトリウム添加逆洗を行なう洗浄方法の一例を示す。
【０００５】
図３において、１は原水、２は原水タンク、３は主ポンプ、４は原水供給弁、５は膜入口圧力計、６は水温計、７は膜モジュール、８は膜出口圧力計、９は流量センサー、１０はろ過水出口弁、１１はろ過水タンク入口弁、１２はろ過水タンク、１３は処理水、１４は逆洗ポンプ、１５は逆洗水供給弁、１６は排水弁、１７は次亜塩素酸ナトリウムタンク、１８は次亜塩素酸ナトリウム添加ポンプ、１９は次亜塩素酸ナトリウム添加バルブである。なお、図３においては、次亜塩素酸ナトリウム添加量制御装置の図示を省略している。
【０００６】
次に、図３に示すろ過膜の水処理方法および洗浄方法等について説明する。原水タンク２に流入した原水１は、主ポンプ３により原水供給弁４を介して、膜モジュール７へ供給され、ろ過される（ろ過工程）。ここで、ろ過流量は、流量センサー９の値が一定となるように主ポンプ３をインバータ制御することにより行われる。ろ過された水は流量センサー９、ろ過水出口弁１０、ろ過水タンク入口弁１１を介して、ろ過水タンク１２へ流入される。ろ過水タンク１２で容量を越えたろ過水が処理水１３として次工程へと通水される。所定時間のろ過が行われたところで、逆洗が実施される（逆洗工程）。逆洗工程は、ろ過水タンク１２の水を、逆洗ポンプ１４により逆洗水供給弁１５を介して、膜モジュール７の二次側から一次側へ流すことによりなされ、逆洗後の水は、排水弁１６を介して排水される。
【０００７】
ろ過工程および逆洗工程の所定回数が終了した後に、薬品を添加して逆洗を実施する（薬品添加逆洗工程）。図３の場合、次亜塩素酸ナトリウム添加逆洗として、前記ろ過水による逆洗に続けて、次亜塩素酸ナトリウムタンク１７に貯留された次亜塩素酸ナトリウムを、次亜塩素酸ナトリウム添加ポンプ１８を用いて次亜塩素酸ナトリウム添加バルブ１９を介して逆洗水に添加し、所定濃度の残留塩素濃度とした水を膜モジュールに注入する。膜モジュール７内が所定濃度の残留塩素水で満たされたところで一旦逆洗ポンプ１４を停止し、各バルブを閉じて、所定時間膜モジュール７を残留塩素水に浸漬する（薬液浸漬工程）。所定時間浸漬後に再度逆洗ポンプを起動してろ過水にて逆洗を実施することにより膜モジュール内の塩素水を洗い流すリンスが実施される（リンス工程）。
【０００８】
上記のように、逆洗工程、薬品添加逆洗工程、薬液浸漬工程およびリンス工程を含むろ過膜の洗浄方式を、薬品添加逆洗方式と称する。なお、膜面へのファウリング物質の洗浄薬品としては、上記の次亜塩素酸ナトリウム以外に、硫酸、塩酸、その他の薬品が使われる場合もある。さらに、後述する特許文献１の発明のように複数の薬品が使われる場合もある。
【０００９】
しかしながら、上記のような次亜塩素酸ナトリウム添加逆洗等の薬品添加逆洗方式では、洗浄効果にバラツキがあり、そのため洗浄が不十分な場所では膜目詰まり物質が残存し、水処理運転継続により膜差圧が上昇する問題があった。この問題を解消するため、次のような方策が取られていた。例えば、薬品濃度を上げて洗浄効果の低いところでも十分に洗浄を行うようにする方法である。しかしながら、この方法では当然ながら薬品使用量が増えることが問題となっていた。また、膜の劣化の観点から薬品濃度に上限がある場合には、前記方法は採用できない。さらに、前記とは異なる方法として、薬品添加逆洗工程およびリンス工程の実施頻度を上げる方法がある。しかしながら、この方法の場合にも薬品使用量が増えるのに加えて、薬品添加逆洗ではリンスなどに多くの処理水を使用するため、頻度を上げることにより、回収率（原水に対する処理水の比率）が低下するという問題があった。
【００１０】
さらにまた、特許文献１には、短時間に優れた洗浄効果を得ることができる洗浄方法として、第１の逆洗用薬液と第２の逆洗用薬液とを用いる洗浄方法が開示されており、特許文献１の段落記号[００２１]〜[００２４]の項には、「前記第１の逆洗用薬液として硫酸と過酸化水素の混合液を用い、前記第２の逆洗用薬液として水酸化ナトリウム溶液と過酸化水素の混合液を用いる実施形態」が記載されている。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１に開示された方法は、複数種の薬液を用いる洗浄方法であるため、装置や制御が複雑化し、またランニングコストも増大する問題がある。
【特許文献１】特開２００４−４１９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、この発明の課題は、従来と同様に単一の薬品を使用し、薬品添加濃度を上げることや、薬品添加逆洗工程およびリンス工程の実施頻度を上げることなしに洗浄効果のバラツキを抑制し、効率的な薬品添加逆洗方式によるろ過膜の洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の課題を解決するため、この発明は、原水をろ過膜により浄化処理して処理水を得、所定の膜ろ過処理時間毎に前記処理水の一部を用いてろ過膜の逆洗を行う逆洗工程と、薬品を添加した逆洗を行う薬品添加逆洗工程と、薬品添加逆洗後、前記ろ過膜を逆洗に用いた前記薬液中に浸漬処理する薬液浸漬工程と、前記処理水の一部を用いて前記薬液をろ過膜から洗い流すリンスを行うリンス工程とを含む薬品添加逆洗方式によるろ過膜の洗浄方法において、前記薬液浸漬工程とリンス工程との間に、前記薬品と同一薬品による再度の薬品添加逆洗を行う薬品添加再逆洗工程を少なくとも１回含み、かつ、前記薬品添加再逆洗工程における逆洗時間は、前記薬品添加逆洗工程における逆洗時間に比較して短時間とすることを特徴とする（請求項１の発明）。
【００１４】
上記発明によれば、薬品による分解などにより剥離し易くなった膜目詰まり物質を、短時間の薬品添加再逆洗工程により剥離させることができ、さらにその部分での薬品の分解効果の向上により、全体的に洗浄のバラツキを小さくすることができる。これにより、従来と同じ薬品と濃度、および実施頻度において、より効果的な洗浄を果たすことが可能となる。
【００１５】
また、上記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし３の発明が好ましい。即ち、前記請求項１に記載のろ過膜の洗浄方法において、前記薬品添加再逆洗工程の後に、再度の薬液浸漬工程を含むこととする（請求項２の発明）。詳細は後述するが、前記請求項２の発明によれば、薬品添加による逆洗工程および薬液浸漬工程のトータル時間をそれ程変えることなく、短時間の薬品添加再逆洗工程と薬液浸漬工程の頻度を増大することにより、洗浄効果をより向上することができる。なお、リンス工程は、従前どおり、最後工程として１回実施するだけでである。
【００１６】
さらに、前記請求項１または２に記載のろ過膜の洗浄方法において、前記薬品添加再逆洗工程は、ろ過膜の二次側の薬液から一次側の薬液に対して水圧を付加して薬液を移送する処理工程とし、前記水圧付加時間は、薬液浸漬後のろ過膜付着物質を前記薬液の移送により剥離するために予め定めた所定の秒数とする（請求項３の発明）。前記薬品添加再逆洗工程の主目的は、薬品による分解などにより剥離し易くなった膜目詰まり物質を取り除くことにあるので、前記水圧付加時間は、後述するように、例えば５秒程度でよい。また、水圧付加は、図３に示す逆洗ポンプの稼動によって行なうことができるが、逆洗ポンプの稼動によらずに、別途設けた圧力源から圧力を短時間付加するようにすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、薬品添加逆洗方式によるろ過膜の洗浄方法において、単一の薬品を使用し、薬品添加濃度を上げることや、薬品添加逆洗工程およびリンス工程の実施頻度を上げることなしに洗浄効果のバラツキを抑制し、効率的なろ過膜の洗浄を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、実施例ならびに図１〜図３に基づき、以下に述べる。なお、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明のろ過膜の洗浄方法の実施例について従来例と比較して説明する図である。なお、図１に示す実施例の対象とするろ過膜の洗浄方法のシステム系統図は、図３で示す従来のシステム系統図と同様であり、前述のように、洗浄方法の工程において、本発明の場合、短時間の薬品添加再逆洗工程を含む点のみが、従来と異なる。
【００２０】
まず、図１について以下に詳述する。図１の左欄には、逆洗、薬品添加逆洗、浸漬、リンス等の各工程を示し、従来の薬品添加逆洗方式（中央欄）および本発明における薬品添加逆洗方式（右欄）の各方式において実施される工程例を比較して示す。各方式共に、各工程における時間、膜ろ過水使用量、薬品使用量（次亜塩素酸ナトリウム使用量）の一例を示す。
【００２１】
なお、図１において、薬品使用量および膜ろ過水量ならびに浸漬時間合計や全薬品添加逆洗時間合計を、従来と本発明とで同一としているが、これは本発明の実施例の効果をわかりやすく検証するために、便宜上設定したものであり、必ずしも同一に設定する必要はない。即ち、各工程における時間、膜ろ過水使用量、薬品使用量および再び実施する薬品添加逆洗の回数などは、原水水質および運転条件などにより適宜決定することが望ましい。さらに、使用する薬品に関しても次亜塩素酸ナトリウムに限らず、硫酸など他の薬品に関しても適用可能である。
【００２２】
図１から明らかなように、従来の薬品添加逆洗は、所定の浸漬時間を30minとした場合、逆洗（60s）後の最初の薬品添加逆洗（60s）で注入した次亜塩素酸ナトリウム添加水に（30min）浸漬した後に、次亜塩素酸ナトリウムを含まない膜ろ過水にてリンス（120s）を行なう工程である。これに対して本発明では、逆洗（60s）後の最初の薬品添加逆洗（50s）で注入した次亜塩素酸ナトリウム添加水に（10min）浸漬した後に、再び次亜塩素酸ナトリウム添加水にて再逆洗を５秒間（5s）実施し、さらに（10min）浸漬した後に、次亜塩素酸ナトリウム添加水による再逆洗を５秒間（5s）実施した。そして、さらに（10min）浸漬した後に、次亜塩素酸ナトリウムを含まない膜ろ過水にてリンス（120s）を行った。
【００２３】
図１に示す本発明の実施例によれば、薬品による分解などにより剥離し易くなった膜目詰まり物質を、短時間（5s）の薬品添加再逆洗工程により剥離させることができ、さらにその部分での薬品の分解効果の向上により、全体的に洗浄のバラツキを小さくすることができる。また、薬品添加逆洗工程および薬液浸漬工程のトータル時間（60sおよび30min）を従来と変えることなく、短時間の薬品添加再逆洗工程と薬液浸漬工程の頻度を増大することにより、洗浄効果をより向上することができる。なお、図１において、注入する次亜塩素酸ナトリウム添加水の濃度は一回目およびそれ以降ともにほぼ同じ濃度としてもよいし、効果に大差ない範囲であれば多少増減しても構わない。また、再度の薬品添加逆洗工程および薬液浸漬工程は、適宜その回数を減らすこともできる。
【００２４】
次に、本発明のろ過膜の洗浄方法に係る運転結果の一例について述べる。図２は、本発明の運転結果の一例と従来例とを比較して示す図であり、横軸に運転日数、縦軸に補正膜差圧[kPa at25℃]を示し、次亜塩素酸ナトリウム添加逆洗後における膜差圧を２５℃に補正してプロットした図を示す。図２における運転は、以下のように行なった。
【００２５】
前記図１に示した次亜塩素酸ナトリウム添加逆洗方法にて、膜面積４０m2、分画分子量１５０，０００〜２００，０００Da、内径1.5mmのポリエーテルスルホン／ポリビニルピロリドン混合製の内圧中空糸膜を用いて運転を行った。膜ろ過流束は２．０ｍ3／（ｍ2・日）とし、ろ過３３分毎に逆洗を実施した。そして図１に示した次亜塩素酸ナトリウム添加逆洗を、ろ過工程を４１回実施するごとに残留塩素濃度が１５０ｍｇ／Lとなるように行った。原水には、河川表流水を用い、運転期間中に実施した水質分析における水質の平均値は、濁度が４度、TOCが２ｍｇ／Lであった。
【００２６】
図２の運転結果によれば、従来の方法における膜差圧上昇速度が0.10kPa／日であるのに対して、本発明における膜差圧上昇速度は0.07kPa／日と改善され、本発明における薬品添加逆洗方法の優位性が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のろ過膜の洗浄方法の実施例について従来例と比較して説明する図。
【図２】本発明のろ過膜の洗浄方法に係る運転結果の一例について従来例と比較して示す図。
【図３】本発明の対象とする薬品添加逆洗方式によるろ過膜の洗浄方法の一例のシステム系統図。
【符号の説明】
【００２８】
１：原水、２：原水タンク、３：主ポンプ、４：原水供給弁、５：膜入口圧力計、６：水温計、７：膜モジュール、８：膜出口圧力計、９：流量センサー、１０：ろ過水出口弁、１１：ろ過水タンク入口弁、１２：ろ過水タンク、１３：処理水、１４：逆洗ポンプ、１５：逆洗水供給弁、１６：排水弁、１７：次亜塩素酸ナトリウムタンク、１８：次亜塩素酸ナトリウム添加ポンプ、１９：次亜塩素酸ナトリウム添加バルブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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