(57)【要約】    【課題】  処理槽から取り出すことなく槽内洗浄ができると共に、酸化剤の使用を極力低減して膜の劣化を抑制する浸漬型膜モジュールの洗浄方法を提供すること。    【解決手段】  高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールの洗浄方法であって、｛（現在の差圧）―（初期差圧）｝で示される差圧上昇値が設定値Ｘに達した時点で透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に酸性の洗浄薬液を注入し、膜を洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧が設定値Ｙに達した時点で透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、膜を洗浄する第２洗浄工程を有する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールの洗浄方法であって、次式（１）；
浸漬型膜モジュールの差圧上昇値＝（現在の差圧）―（初期差圧）  （１）
（式中、初期差圧は、該浸漬型膜モジュールへの通水開始時又は洗浄後通水再開直後の差圧であり、洗浄が実施される毎に更新される。）で示される差圧上昇値が設定値Ｘに達した時点で透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に酸性の洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧が設定値Ｙに達した時点で透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第２洗浄工程を有することを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
【請求項２】
前記差圧上昇値の設定値Ｘが、１〜５kPaの範囲で設定される値であることを特徴とする請求項１記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
【請求項３】
前記初期差圧の設定値Ｙが、５〜５０kPaの範囲で設定される値であることを特徴とする請求項１又は２記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
【請求項４】
高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールの差圧を検出する圧力計と、圧力計の指示値が入力され次式（１）；
浸漬型膜モジュールの差圧上昇値＝（現在の差圧）―（初期差圧）  （１）
（式中、初期差圧は、該浸漬型膜モジュールへの通水開始時又は洗浄後通水再開直後の差圧であり、洗浄が実施される毎に更新される。）に基づいて差圧上昇値を算出する演算部と、該差圧上昇値が設定値Ｘに達した時点で酸性の洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第１洗浄工程及び第１洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧が設定値Ｙに達した時点で酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第２洗浄工程を自動的に制御する洗浄工程制御部を備えることを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄装置。
【請求項５】
高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールの洗浄方法であって、所定の洗浄間隔で酸性の洗浄薬液を透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧が設定値Ｙに達した時点で透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第２洗浄工程を有することを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
【請求項６】
前記初期差圧の設定値Ｙが、５〜５０kPaの範囲で設定される値であることを特徴とする請求項５記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
【請求項７】
前記所定の洗浄間隔が、１２〜１２０時間の範囲で設定される値であることを特徴とする請求項５又は６記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
【請求項８】
高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールの差圧を検出する圧力計と、所定の間隔で酸性の洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第１洗浄工程及び該酸性の洗浄薬液による洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧が設定値Ｙに達した時点で酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第２洗浄工程を自動的に制御する洗浄工程制御部を備えることを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高濃度のカルシウムを含有する液中に配設され、液中の固形物を固液分離する浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する槽内洗浄方法及び該方法で使用する洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、処理槽にある液中の活性汚泥や凝集汚泥を固液分離するため、処理槽内に浸漬型膜モジュールを設置する方法が知られている。この方法は設備がコンパクトで、得られる処理水が清澄であり、濃縮槽が不要であり、また活性汚泥を処理槽内に高濃度に保持し、高い処理効率が得られる等多数のメリットを有する。
【０００３】
浸漬型膜モジュールは通常、該浸漬型膜モジュールの下方に槽内の被処理液に曝気空気を供給する散気装置を設けており、曝気空気により常に洗浄されている。しかし、微細粒子の目詰まり、ゲル層及びケーキ層の形成、無機物のスケーリングなどが徐々に進行することは避けがたい。このような場合には、差圧が上昇し、運転の継続が不可能になるため、薬液による洗浄が必要になる。
【０００４】
薬液による洗浄方法としては、槽外洗浄方法と槽内洗浄方法がある。槽外洗浄方法は、浸漬型膜分離装置全体もしくは一部を処理槽から取り出した後に、洗浄薬液を満たした薬液洗浄槽に浸漬する方法であり、洗浄工程以外の取り出しや再設置する工程が入るため、極めて効率が悪いという問題がある。
【０００５】
槽内洗浄方法としては、特許文献１の特開平８−２６６８７５号公報に、浸漬型膜カートリッジを処理槽内に浸漬した状態で始めに透過液流路を通して浸漬型膜モジュールの内部に、第１洗浄薬液として有機物の分解を行なう酸化剤又は無機物を溶解する酸を自然水頭で注入し濾過膜を洗浄し、第１洗浄薬液を排出した後に浸漬型膜カートリッジの内部に、第２洗浄薬液として第１洗浄薬液が酸化剤の場合は酸を、酸の場合は酸化剤を自然水頭で注入し濾過膜を洗浄する方法が開示されている。この方法によれば、浸漬型膜カートリッジを処理槽から取り出すことなく槽内において洗浄するため、メンテナンスを容易にすると共に浸漬型膜カートリッジの寿命を延ばすことができる。また、特許文献２の特開平９−３１３９０２号公報には、セラミック分離膜の透過水流路に濾過時とは逆方向に薬液を圧送してセラミック分離膜を薬品洗浄する浸漬型セラミック膜分離装置の薬品洗浄方法において、薬品洗浄を酸溶液及び酸化剤溶液により多段階的に、１週間に１回から６ヶ月に１回の間隔で行なうセラミック膜分離装置の薬品洗浄方法が開示されている。しかし、この方法では、１週間以内に差圧上昇が大きくなる場合や被処理水の組成が変動した場合には対応できない。更に酸性の薬液による洗浄と酸化剤を含有する薬液による洗浄を毎回繰返すため、酸化剤の使用量が増えると共に、酸化剤による浸漬膜の酸化劣化が起こり易いという問題もある。
【０００６】
一方、半導体製造工程及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）製造工程などでは、フッ酸、アンモニア及び硝酸などが使用されるため、半導体基板を超純水などで洗浄した際の洗浄廃液として、フッ化物イオンや窒素化合物を含む排水が排出される。さらに、石炭火力発電所、ガラス表面加工工場などにおいてもフッ化物イオンや窒素化合物を含む排水が生じる。このような排水を処理する場合、一般的には排水中に過剰のカルシウム源を添加して排水中からフッ化物イオンをカルシウム塩として除去する（2F-+Ca2+→CaF2）。通常、フッ化物イオンは１０mg/L以下の濃度まで除去する必要があることから、処理水中の残留カルシウム濃度は１００〜１０００mg/L程度になる。このような残留カルシウム濃度１００〜１０００mg/Lの原水は、次いで硝化槽で硝化処理され、更に脱窒槽で脱窒処理され窒素化合物が除去された後、浸漬型膜モジュールが浸漬された酸化槽に送液され、脱窒槽で添加され残存するメタノールを酸化分解する酸化処理を行うと共に、浸漬型膜モジュールで活性汚泥を固液分離して透過液を処理水として得ることで、排水中のフッ素、窒素、残存メタノールおよび浮遊物質の全てを除去している。
【特許文献１】特開平８−２６６８７５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平９−３１３９０２号公報（請求項３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールでは、膜の差圧が数日から１週間程度の短期間で数十kPaにまで上昇し、通水が継続不可能となる。この際、特許文献１の特開平８−２６６８７５号公報記載の酸や酸化剤の繰り返し洗浄を実施しても、回復率は６０％程度と低く、膜の通水と洗浄を繰り返す度に、膜の差圧は急激に上昇するため、槽外洗浄を行わざるを得ない。更に、特開平８−２６６８７５号公報記載の洗浄方法では、酸化剤による洗浄を頻繁に行なうため、膜が劣化し易いという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールを処理槽から取り出すことなく、槽内において洗浄することができると共に、酸化剤の使用を極力低減して膜の劣化を抑制する浸漬型膜モジュールの洗浄方法及び洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行なった結果、（ｉ）高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールにおいて、数日から１週間程度の非常に短期間で膜の差圧が数十kPaにまで上昇するのは、膜面及び膜内部の細孔にカルシウムスケールが析出あるいは成長したためであること、（ii）このような成長したカルシウムスケールが析出した膜面は最早従来の槽内洗浄では回復が困難であるものの、（現在の差圧）―（初期差圧）で表される差圧上昇値をカルシウムスケールの析出状況の指標として、これを従来の数十kPaに比較すると遥かに低い例えば１〜５kPaとなった時点で酸性の洗浄薬液による槽内洗浄を頻繁に実施すると、膜面が回復すると共にカルシウムスケールの成長を防止して、長期間の安定した運転が可能となること、（iii）このような酸性の洗浄薬液による槽内洗浄を頻繁に実施することによって生じる初期差圧の緩やかな上昇は、有機物に由来する膜汚染であること、（iｖ）従って初期差圧を有機物に由来する膜汚染の指標とし、これを例えば５〜５０kPaに達した時点で酸化剤を含有する洗浄薬液による槽内洗浄を実施すれば、有機物由来の汚染を改善できると共に酸化剤の洗浄回数が減少して膜の劣化を起こすことが無いこと、（ｖ）すなわち、進行の早いカルシウムの析出と、進行の穏やかな有機物に由来する汚染に対して、別々の指標を設けることで、差圧発生要因を的確に判定し、効果的な槽内洗浄を行なうことが可能となること、などを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明（１）は、高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールの洗浄方法であって、次式（１）；
浸漬型膜モジュールの差圧上昇値＝（現在の差圧）―（初期差圧）  （１）
（式中、初期差圧は、該浸漬型膜モジュールへの通水開始時又は洗浄後通水再開直後の差圧であり、洗浄が実施される毎に更新される。）で示される差圧上昇値が設定値Ｘに達した時点で透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に酸性の洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧が設定値Ｙに達した時点で透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第２洗浄工程を有する浸漬型膜モジュールの洗浄方法を提供するものである。
【００１１】
また、本発明（２）は、高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールと、該浸漬型膜モジュールの差圧を検出する圧力計と、圧力計の指示値が入力され次式（１）；
浸漬型膜モジュールの差圧上昇値＝（現在の差圧）―（初期差圧）  （１）
（式中、初期差圧は、該浸漬型膜モジュールへの通水開始時又は洗浄後通水再開直後の差圧であり、洗浄が実施される毎に更新される。）に基づいて差圧上昇値を算出する演算部と、該差圧上昇値が設定値Ｘに達した時点で酸性の洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第１洗浄工程及び該第１洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧が設定値Ｙに達した時点で酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第２洗浄工程を自動的に制御する洗浄工程制御部を有する浸漬型膜モジュールの洗浄装置を提供するものである。
【００１２】
また、本発明（３）は、高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールの洗浄方法であって、所定の洗浄間隔で酸性の洗浄薬液を透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧が設定値Ｙに達した時点で透過液流路を通して該浸漬型膜モジュールの内部に酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第２洗浄工程を有する浸漬型膜モジュールの洗浄方法を提供するものである。
【００１３】
また、本発明（４）は、高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールの差圧を検出する圧力計と、所定の間隔で酸性の洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第１洗浄工程及び該酸性の洗浄薬液による洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧が設定値Ｙに達した時点で酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第２洗浄工程を自動的に制御する洗浄工程制御部を備える浸漬型膜モジュールの洗浄装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の浸漬型膜モジュールの洗浄方法によれば、進行の早いカルシウムの析出は低く設定される差圧上昇値で管理して頻繁に洗浄を実施し、進行の穏やかな有機物に由来する汚染は、緩やかに上昇する初期差圧で管理して少ない頻度で洗浄を実施する。このため高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールを処理槽から取り出すことなく、槽内において効果的な洗浄ができると共に、酸化剤の使用を極力低減して膜の劣化を抑制することができる。仮に、従来の差圧のみによる管理方法で１〜５kPaの低い差圧で洗浄を行なったとしても、差圧発生要因の判定が困難であり、カルシウムスケールの成長は防止できるものの、酸による洗浄と酸化剤による洗浄の両方を頻繁に行う必要があり、洗浄コストが嵩むと共に、酸化剤による洗浄を頻繁に行うため膜が劣化し易くなる。
【００１５】
ところで、差圧上昇値により、酸性の洗浄薬液による槽内洗浄工程を行なわせる場合、制御が比較的複雑となる。原水のカルシウム濃度などの組成や処理条件などが安定している場合には、カルシウムスケールの析出に起因する差圧上昇値の変化も概ね一様である。そこで、このような場合には所定の間隔、例えば１２〜１２０時間の範囲に設定し、短い間隔で洗浄工程を行なわせても良好にカルシウムスケールの成長を防止することができる。
【００１６】
また、本発明の浸漬型膜モジュールの洗浄装置によれば、前記方法を比較的簡易な装置で確実に実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態における浸漬型膜モジュールの洗浄装置を説明する。浸漬型膜モジュールとしては、特に制限されず、処理槽内に浸漬され配設されるものであって、該浸漬型膜モジュール内部の透過液を外部に取り出す透過液流路と、該浸漬形膜モジュールの下方に付設される散気装置を有する公知のものが使用できる。すなわち、浸漬型膜モジュールは透過液流路に吸引手段により負圧を与えることにより、処理槽内の活性汚泥や凝集汚泥などの固形物が分離された透過液を得るものである。浸漬型膜モジュールの形態としては、特に制限されず、平膜型、中空糸型、チューブラー型等が挙げられる。
【００１８】
浸漬型膜モジュールが浸漬される高濃度のカルシウムを含有する液としては、特に制限されないが、例えば半導体製造排水、液晶ディスプレイ製造排水、石炭火力発電所排水、ガラス表面加工工場排水及びごみ埋立地浸出水、あるいはこれらを公知の処理方法で処理した処理水などが挙げられ、カルシウムを１００mg-Cａ/L以上、特に２００〜１０００mg-Cａ/L含有するものである。カルシウム濃度が１００mg-Cａ/L未満では膜面のカルシウム付着や成長が顕著ではなく、本発明を適用する効果が表れ難くなる。具体的には、例えば半導体製造工場などにおいて生じるフッ化物イオンおよび窒素化合物を含有する排水中に過剰のカルシウム源を添加して排水中からフッ化物イオンをカルシウム塩として除去し、次いで硝化槽で硝化処理され、更に脱窒槽で脱窒処理され窒素化合物が除去された後、処理槽である酸化槽に送液された液が挙げられる。また、液中の固形物は活性汚泥に限らず、凝集汚泥であってもよい。浸漬型膜モジュールの差圧を検出する圧力計としては、特に制限されないが、例えば、浸漬型膜モジュールの透過液流路に設置され、所定負荷の吸引手段による吸引に伴う圧力を測定するものが挙げられる。
【００１９】
また、本発明の浸漬型膜モジュールの洗浄装置は、更に圧力計の指示値が入力され前記式（１）に基づいて差圧上昇値を算出する演算部と、該差圧上昇値が設定値Ｘに達した時点で酸性の洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第１洗浄工程及び第１洗浄工程の繰り返し実施により漸次上昇する初期差圧Ｚが設定値Ｙに達した時点で酸化剤を含有する洗浄薬液を注入し、該浸漬型膜モジュールの膜を洗浄する第２洗浄工程を自動的に制御する洗浄工程制御部を備える。当該差圧上昇値は現在の差圧から初期差圧を引いたものである。ここで差圧とは、吸引濾過時における膜モジュールの一次側（被処理液側）の圧力と二次側（透過液側）の圧力との差、すなわち濾過差圧を言う。また初期差圧とは、該浸漬型膜モジュールへの通水開始時又は洗浄後通水再開直後の差圧であり、洗浄が実施される毎に更新されるものである。すなわち、初期差圧は最初の洗浄では通水開始時の差圧を言い、その後繰返される洗浄においては、例えば第３回通水においては当該第３回通水を再開した直後の差圧を言う。また、前記演算部及び洗浄工程制御部は、例えばシーケンス回路を構成することにより、入力された圧力計の指示値や演算値に基づき制御弁を開閉したりする。
【００２０】
第１洗浄工程を実施する指標となる該差圧上昇値の設定値Ｘとしては、例えば１〜５kPaの範囲で設定される値が好適である。浸漬型膜モジュールは高濃度のカルシウムを含有する液中に配設されるため、膜面へのカルシウムスケールの析出や成長が数日から１週間程度の短期間で進む。このため、従来のように差圧上昇を数十kPaにまで放置しておくと、膜面の回復が最早困難となるため、数十kPaより遥かに低い差圧となった時点で酸性薬液で洗浄を行い、カルシウムスケールの析出や成長を抑制する。設定値Ｘが１kPa未満では洗浄が頻繁になり過ぎ、浸漬型膜モジュールの本来の目的である固液分離が十分に行なわれ難くなり、一方、５kPaを越えると膜面及び膜内でカルシウムスケールが成長してしまい、膜面の回復が困難になる。第１洗浄工程で使用される酸性の洗浄薬液としては、塩酸及びクエン酸が挙げられ、例えば０．１〜１．０％の濃度に調整され用いられる。酸性の洗浄薬液として硫酸やシュウ酸を用いることはこれらがカルシウムと反応してスケールを生じるため不適である。
【００２１】
また、本発明の浸漬型膜モジュールの洗浄装置は、前記第１洗浄工程が前述のような差圧上昇値を洗浄の指標とするものではなく、所定の間隔で行なうものであってもよい。差圧上昇値により、酸性の洗浄薬液による洗浄を行なわせる場合、制御が比較的複雑となる。原水のカルシウム濃度などの組成や処理条件などが安定している場合には、カルシウムスケールの析出に起因する差圧上昇値の変化も概ね一様である。そこで、このような場合には所定の間隔、例えば１２〜１２０時間の範囲に設定し、短い間隔で洗浄工程を行なわせても良好にカルシウムスケールの成長を防止することができる。
【００２２】
第２洗浄工程を実施する指標となる初期差圧の設定値Ｙとしては、例えば５〜５０kPaの範囲で設定される値が好適である。酸性の洗浄薬液による槽内洗浄を頻繁に実施することにより、今度は有機物汚染に起因する初期差圧の緩やかな上昇が起こる。このため、該初期差圧を高めに設定することで有機物の効率的な洗浄を行なう。設定値Ｙが５kPa未満では酸化剤による洗浄が頻繁になり過ぎ、浸漬型膜モジュールの膜が劣化し易くなり、一方、５０kPaを越えると膜面の回復が困難になる傾向がある。第２洗浄工程で使用される酸化剤を含有する洗浄薬液としては、例えば次亜塩素酸ナトリウム溶液及び過酸化水素などが挙げられ、その濃度は０．１〜１．０％の範囲とすることが、膜の劣化を防ぐことができる点で好適である。また、本発明の浸漬型膜モジュールの洗浄装置は、洗浄薬液を自動的に所定濃度に調整する洗浄薬液調整手段、特に酸性の洗浄薬液を自動的に所定濃度に調整する洗浄薬液調整手段を備え洗浄が終了する毎に自動的に濃度調整や薬液補充を行なうことが、酸性薬液による槽内洗浄は頻繁且つ洗浄の間隔も一定ではないので、洗浄の際、速やかに対処できる点で好ましい。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態における浸漬型膜モジュールの洗浄方法を図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施の形態例の浸漬型膜モジュールの洗浄装置のフロー図であり、図２は本実施の形態例の浸漬型膜モジュールの洗浄方法を説明するもので、通水日数と浸漬型膜モジュールの差圧との関係を示す図である。図１中、浸漬型膜モジュールの洗浄装置１０は、処理槽１５の液中に浸漬され設置される浸漬型膜モジュール１１と、浸漬型膜モジュール１１の差圧を測定する圧力計１２と、圧力計１２の指示値が入力され差圧上昇値を算出する演算部１３と、洗浄工程制御部１４と、洗浄薬液調整手段３０を備えている。処理槽１５中に供給される被処理液は、例えば半導体製造工場において生じるフッ化物イオンおよび窒素化合物を含有する排水が所定の処理工程を経て供給されたもので、例えばカルシウムを１００mg-Cａ/L以上、特に２００〜１０００mg-Cａ/L含有する。なお、図１では処理槽１５の液は一部硝化槽へ返送され硝化槽における高濃度の微生物による効率的な生物処理を可能としている。浸漬型膜モジュール１１の直下には散気装置１６が設けられており、処理槽１５内に曝気空気を供給する。浸漬型膜モジュール１１には透過液流路１７が接続され、この透過液流路１７に吸引ポンプ１８により負圧を与えることで処理槽１５内の活性汚泥を固液分離し、清澄な透過水を処理水として得る。この時、透過液流路１７から常に一定流量の透過水が得られるように、すなわち定流量濾過が行なわれるように制御する。この透過液流路１７には圧力計１２が接続されており、浸漬型膜モジュール１１の差圧を常時検出する。
【００２４】
図２に示すように、圧力計１２の当初差圧（初期差圧）はｙ１であり、数日から１週間程度の短期間で膜面に目詰まりが発生して差圧ｘ１（現在の差圧）にまで上昇する。検出された差圧は記録されると共に、この記録された差圧から演算部１３は差圧上昇値を前記式（１）から算出する。差圧上昇値ｘ１−ｙ１が例えば１〜５kPaの範囲で設定される設定値Ｘとなった時点で洗浄工程制御部１４の制御により、酸性の洗浄薬液による槽内洗浄工程を起動させる。差圧上昇値の算出は常時算出してもよく、また一定時間おきに算出してもよい。
【００２５】
第１洗浄工程では、先ず吸引ポンプ１８を停止、自動弁１９を閉として透過液の吸引を停止する。次いで自動弁２０を開として、処理槽１５の上部に設置された洗浄薬液貯留槽２１にあらかじめ調整され貯留された酸性の薬液を、自然水頭により浸漬型膜モジュール１１の内部に微小流速で注入する。なお、酸性の薬液の注入は自然水頭ではなく、ポンプを用いて薬液を注入するようにしてもよい。洗浄薬液貯留槽２１に貯留された酸性の洗浄薬液の全量を注入した後、浸漬型膜モジュール１１内に洗浄薬液を３０分〜２時間保持する。酸性の薬液洗浄により、膜面上に析出しつつあるカルシウムスケールを溶解し、その析出と成長を抑制する。これにより、差圧はｙ２まで低下する。次いで、自動弁１９を開、吸引ポンプ１８を運転再開して所定流量での透過液の吸引を再開すると同様に数日から１週間程度の短期間で膜面に目詰まりが発生して差圧ｘ２まで上昇し、現在の差圧と初期差圧の差ｘ２−ｙ２が設定値Ｘとなった時点で第１洗浄工程を実施する。このような設定値Ｘを酸性薬液洗浄の一指標とする第１洗浄工程を繰り返し実施することにより、カルシウムスケールの析出及び成長は抑制されるものの、今度は有機物が膜面に除々に蓄積するようになり、ｙ１、ｙ２・・・で示される初期差圧が通水日数と共に漸次緩やかに上昇する。
【００２６】
通水回数ｎ回の初期差圧ｙｎが例えば５〜５０kPaの範囲で設定される設定値Ｙになった時点で洗浄工程制御部１４からの指示により、酸化剤を含有する洗浄薬液による槽内洗浄工程を起動させ、浸漬型膜モジュール１１および透過液流路１７内に残存する酸性の洗浄薬液（当該酸化剤を含有する洗浄薬液による洗浄工程を行なう直前に行なわれた酸性の薬液による洗浄工程において注入された洗浄薬液）を排出するのに十分な時間だけ透過液を吸引した後、酸化剤を含有する洗浄薬液による槽内洗浄を自動的に実施する。酸化剤を含有する薬液の注入量及び注入時間は適宜決定される。酸化剤含有薬液による洗浄により、膜面上に蓄積する有機物を分解し、膜面の回復を図る。これにより、差圧はほぼ初期の差圧に近いｙｎ＋１まで低下する。
【００２７】
また、酸性の洗浄薬液及び酸化剤を含有する洗浄薬液のいずれかを用いた槽内洗浄が終了する毎に、洗浄薬液調整手段３０により洗浄薬液の調整を自動的に行ってもよい。洗浄薬液調整手段３０は洗浄薬液貯留槽２１に設置された攪拌機２２と、レベルスイッチ２３と、希釈水の配管に接続された自動弁２４と、酸貯槽２５内の酸を洗浄薬液貯留槽２１に注入する酸定量ポンプ２６と、酸化剤貯槽２７内の酸化剤を洗浄薬液貯留槽２１に注入する酸化剤定量ポンプ２８からなる。洗浄薬液の自動調整は、先ず自動弁２４を開として、洗浄薬液貯留槽２１に希釈水を流入させ、所定の水位に達すると、レベルスイッチ２３で検出して自動弁２４を閉とする。次に酸貯槽２５内の酸あるいは酸化剤貯槽２７内の酸化剤のいずれか一方を、酸定量ポンプ２６または酸化剤定量ポンプ２８で所定量注入する。次いで攪拌機２２を一定時間運転し、薬液を十分に混合、希釈する。図１では、洗浄薬液貯留槽を１槽としたが、２槽用意して酸性の洗浄薬液と酸化剤を含有する洗浄薬液を各々調整し、貯留するようにしてもよい。また、酸性の洗浄薬液のみ自動調整として酸化剤を含有する洗浄薬液は手動調整としてもよいし、両方を手動調整としてもよい。
【００２８】
また、本発明の浸漬型膜モジュールの洗浄方法の第１洗浄工程においては、前記差圧上昇値で管理する方法に代えて、所定の洗浄間隔で行なう方法としてもよい。原水のカルシウム濃度などの組成や処理条件などが安定している場合には、カルシウムスケールの析出に起因する差圧上昇値の変化も概ね一様である。そこで、このような場合には所定の間隔、例えば１２〜１２０時間の範囲に設定し、短い間隔で洗浄工程を行なわせてもよい。
【００２９】
本発明の洗浄方法によれば、進行の早いカルシウムの析出は低く設定される差圧上昇値で管理して頻繁に洗浄を実施し、進行の穏やかな有機物に由来する汚染は、緩やかに上昇する初期差圧で管理して少ない頻度で洗浄を実施する。このため高濃度のカルシウムを含有する液中に配設される浸漬型膜モジュールを処理槽から取り出すことなく、槽内において効果的な洗浄ができると共に、酸化剤の使用を極力低減して膜の劣化を抑制することができる。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
【００３１】
実施例１及び比較例１
図１に示すフローを有する下記仕様の浸漬型膜モジュールの洗浄装置を用い、下記運転方法にて洗浄を行なった。結果を図３に示す。
・  浸漬型膜モジュール；平膜型
・  浸漬型膜モジュールにおける透過流束（Flux）；０．４m３/m２・d（一定）
・処理槽１５に供給される被処理液；半導体製造工場において生じるフッ化物イオンおよび窒素化合物を含有する排水中に過剰のカルシウム源を添加して排水中からフッ化物イオンをカルシウム塩として除去し、次いで硝化槽で硝化処理され、更に脱窒槽で脱窒処理され窒素化合物が除去された後、処理槽１５である酸化槽に送液された液である。その性状を硝化槽に流入する直前の液の性状と共に表１に示す。
・比較例１の運転方法； 通水開始後１２日間は比較例１（RUN1）として、従来の通り差圧が２０kPaに達すると槽内洗浄を実施した。洗浄条件は、１．０％塩酸を浸漬型膜モジュール内に２時間保持することとした。
・実施例１の運転方法；比較例１の実施後、実施例１（RUN2）として差圧上昇値を算出し、差圧上昇値が３kPaに達すると０．５％塩酸の３０分間保持による第１洗浄工程を起動させ、初期差圧が１０kPaに達すると０．６％次亜塩素酸ナトリウム溶液の２時間保持による第２洗浄工程を起動させた。
【００３２】
図３の結果から、比較例１は通水開始５日後には差圧が２０kPaに達し、槽内洗浄を実施したが、回復率は６０〜７０％程度と低く、膜の通水と洗浄を繰り返す度に、差圧は急激に上昇するようになってしまい通水が困難となった。そこで、１．０％塩酸を用いて２時間の槽外洗浄を実施したところ、概ね通水開始時の差圧にまで回復した。回復率は洗浄前後の差圧により算出されるもので、例えば通水開始時の初期差圧が１kPa、洗浄前の差圧が２０kPa、洗浄後の差圧が８．５kPaであれば、回復率は｛（２０−８．５）／（２０−１）｝×１００から６０．５％と算出される。実施例１において、酸性の薬液による槽内洗浄は３〜７日間に１回の頻度で実施された。洗浄間隔に差があるのは、原水組成の変化によるところが大きいと考えられた。洗浄条件は比較例１に比べて、薬液濃度が低く、保持時間も短いにも拘わらず十分に差圧が回復した。初期差圧は緩やかに上昇したが、酸化剤を含有する薬液による槽内洗浄によって、おおよそ通水開始時の差圧にまで回復した。
【００３３】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の洗浄方法によれば、進行の早いカルシウムスケールの析出と、進行の緩やかな有機物に由来する汚染に対して、別々の指標を設けることで、差圧発生要因を的確に判定し、効果的な槽内洗浄を行うことが可能となる。従って、高濃度のカルシウムを含有する被処理水の固液分離手段として浸漬型膜分離装置を採用することができ、従来の沈殿槽により固液分離を行う処理装置の代替品とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態例の浸漬型膜モジュールの洗浄装置のフロー図である。
【図２】本実施の形態例の浸漬型膜モジュールの洗浄方法を説明するもので、通水日数と浸漬型膜モジュールの差圧との関係を示す図である。
【図３】実施例１及び比較例１における通水日数と浸漬型膜モジュールの差圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０      浸漬型膜モジュールの洗浄装置
１１      浸漬型膜モジュール
１２      圧力計
１３      演算部
１４      洗浄工程制御部
１５      処理槽
１６      散気装置
１７      透過液流路
１８      吸引ポンプ
１９、２０、２４    自動弁
２１      洗浄薬液貯留槽
２２      攪拌機
２３      レベルスイッチ
２５      酸貯槽
２６      酸定量ポンプ
２７      酸化剤貯槽
２８      酸化剤定量ポンプ
３０      洗浄薬液調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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