(57)【要約】 本発明は、酸化剤を含む水を用いた逆圧洗浄を実施した後に、還元剤を含む水を多孔質膜モジュールによってろ過することを含む、多孔質膜モジュールの洗浄方法、及び造水装置に関する。
2011108589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤を含む水を用いた逆圧洗浄を実施した後に、還元剤を含む水を多孔質膜モジュールによってろ過することを含む、多孔質膜モジュールの洗浄方法。
【請求項２】
還元剤を含む水の膜ろ過水の少なくとも一部を、逆圧洗浄ラインに設けたバイパスラインから系外に排出することを含む請求項１に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
【請求項３】
還元剤を含む水の膜ろ過水の少なくとも一部を、逆圧洗浄ラインに設けたバイパスラインから膜ろ過水貯留槽へ送水することを含む、請求項１または２に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
【請求項４】
還元剤を含む水をろ過する前または後に、膜ろ過水で多孔質膜モジュールを逆圧洗浄することを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
【請求項５】
酸化剤を含む水を用いた逆圧洗浄を実施した後に、多孔質膜モジュール内に該酸化剤を含む水を所定時間保持することを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
【請求項６】
酸化剤を含む水を用いた逆圧洗浄の実施中、実施前、実施後、及び多孔質膜モジュール内に酸化剤を含む水を保持している時間の少なくとも一部に空気洗浄を実施することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
【請求項７】
多孔質膜モジュールを用いたろ過により得られた膜ろ過水の少なくとも一部を半透膜でろ過することを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
【請求項８】
多孔質膜モジュールと、
前記多孔質膜モジュールの膜ろ過水を前記多孔質膜モジュールの２次側から１次側に供給する逆圧洗浄ユニットと、
前記多孔質膜モジュールの膜ろ過水を前記多孔質膜モジュールの２次側から１次側に供給するラインに酸化剤を供給する酸化剤供給ユニットと、
前記多孔質膜モジュールの１次側に還元剤を供給する還元剤供給ユニットと、
を含む造水装置。
【請求項９】
前記多孔質膜モジュールの２次側から１次側に膜ろ過水を供給するラインと系外排出ラインとに接続されたバイパスラインを含む、請求項８に記載の造水装置。
【請求項１０】
前記多孔質膜モジュールの２次側から１次側に膜ろ過水を供給するラインと膜ろ過水貯留槽とに接続されたバイパスラインを含む、請求項８または９に記載の造水装置。
【請求項１１】
多孔質膜モジュールの１次側に気体を供給する空気供給ユニットをさらに含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の造水装置。
【請求項１２】
多孔質膜モジュールを用いたろ過により得られた膜ろ過水の少なくとも一部をろ過する半透膜モジュールを含む、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の造水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水を多孔質膜で膜ろ過し水を得る造水装置における、多孔質膜モジュールの洗浄方法、および造水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、海水・かん水からの淡水の生成や下水二次処理水の再利用等には、脱塩効率や有害物質の除去効率が高く、維持管理が容易なために、逆浸透膜あるいはナノろ過膜（以下、これらを合わせて半透膜という）を備えた半透膜モジュールが多用されている。【０００３】
原水が清澄でない場合、半透膜の目詰まりを防止して、膜寿命を長くするために、半透膜モジュールの前段に砂ろ過、活性炭ろ過、ＭＦ膜ろ過、ＵＦ膜ろ過等の前処理手段を設けることが通例であり、濁質や微生物等を確実に捕捉、除去するＭＦ膜、ＵＦ膜が好ましく用いられている。ＭＦ膜／ＵＦ膜のろ過運転を行う場合、膜ろ過水量に伴って、膜表面や膜細孔内にフミン質や微生物由来のタンパク質等の付着量が増大していき、ろ過水量の低下あるいは膜差圧の上昇が問題となってくる。【０００４】
そこで、膜の原水側に気泡を導入し、膜を揺動させ、膜同士を触れ合わせることにより膜表面の付着物質を掻き落とす空気洗浄や、膜のろ過方法とは逆方向に膜ろ過水あるいは清澄水を圧力で押し込み、膜表面や膜細孔内に付着していた汚染物質を排除する逆圧洗浄等の物理洗浄が実用化されている。【０００５】
さらに洗浄効果を高めるため、特許文献１では逆圧洗浄水に次亜塩素酸ナトリウムを添加したり、特許文献２では逆圧洗浄水にオゾン含有水を用いたりする方法が提案されている。酸化剤は、膜表面や膜細孔内に付着したフミン質や微生物由来のタンパク質等の有機物を分解・除去する効果がある。【０００６】
しかし、膜表面に付着した有機物を酸化剤で酸化分解した後、膜モジュール内やろ過側の２次側配管内に酸化剤が残留していることから、ろ過開始直後の膜ろ過水には高濃度の酸化剤が含まれることが多い。半透膜、とりわけ膜材質がポリアミド系の半透膜については酸化剤によって酸化劣化を引き起こしやすいため、膜モジュール内やろ過側の２次側配管内を原水や膜ろ過水で十分に洗い流したり、チオ硫酸ナトリウムや亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤を添加して酸化剤を還元中和したりする必要がある。【０００７】
膜モジュール内やろ過側の２次側配管内を原水や膜ろ過水で洗い流すだけでは、効率良く残留した酸化剤を還元中和できないことから、半透膜モジュールの前段で還元剤を常時添加する必要性が生じ、薬品コストが高くなる。また酸化剤を添加しながら原水をろ過する造水方法において、特許文献３では定期的に膜モジュールの１次側を還元剤である重亜硫酸溶液で洗浄を行う方法が、特許文献４では定期的に還元剤を含有する洗浄水で逆圧洗浄する方法が提案されている。しかし、還元剤による洗浄と洗浄との間の膜ろ過水には酸化剤が含有されていることから、半透膜モジュールの前段で還元剤を常時添加する必要性が生じ、薬品コストが高くなる。【０００８】
特許文献５では酸化剤による逆圧洗浄後、還元剤による逆圧洗浄を行う方法が提案されている。しかし、逆圧洗浄を多用していることから、水回収率及び生産水量が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】日本国特開２００１−７９３６６号公報
【特許文献２】日本国特開２００１−１８７３２４号公報
【特許文献３】日本国特開２００６−３０５４４４号公報
【特許文献４】日本国特開２００８−２９９０６号公報
【特許文献５】日本国特許第３３８０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
原水を多孔質膜モジュールで膜ろ過する膜分離装置において、後段への酸化剤の漏洩を防止し、水回収率及び生産水量が高く、効果的に多孔質膜モジュールを洗浄する方法、および造水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（１２）に関する。
（１）酸化剤を含む水を用いた逆圧洗浄を実施した後に、還元剤を含む水を多孔質膜モジュールによってろ過することを含む、多孔質膜モジュールの洗浄方法。
（２）還元剤を含む水の膜ろ過水の少なくとも一部を、逆圧洗浄ラインに設けたバイパスラインから系外に排出することを含む（１）に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
（３）還元剤を含む水の膜ろ過水の少なくとも一部を、逆圧洗浄ラインに設けたバイパスラインから膜ろ過水貯留槽へ送水することを含む、（１）または（２）に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
（４）還元剤を含む水をろ過する前または後に、膜ろ過水で多孔質膜モジュールを逆圧洗浄することを含む、（１）〜（３）のいずれか一項に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
（５）酸化剤を含む水を用いた逆圧洗浄を実施した後に、多孔質膜モジュール内に該酸化剤を含む水を所定時間保持することを含む、（１）〜（４）のいずれか一項に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
（６）酸化剤を含む水を用いた逆圧洗浄の実施中、実施前、実施後、及び多孔質膜モジュール内に酸化剤を含む水を保持している時間の少なくとも一部に空気洗浄を実施することを含む、（１）〜（５）のいずれか一項に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
（７）多孔質膜モジュールを用いたろ過により得られた膜ろ過水の少なくとも一部を半透膜でろ過することを含む、（１）〜（６）のいずれか一項に記載の多孔質膜モジュールの洗浄方法。
（８）多孔質膜モジュールと、
前記多孔質膜モジュールの膜ろ過水を前記多孔質膜モジュールの２次側から１次側に供給する逆圧洗浄ユニットと、
前記多孔質膜モジュールの膜ろ過水を前記多孔質膜モジュールの２次側から１次側に供給するラインに酸化剤を供給する酸化剤供給ユニットと、
前記多孔質膜モジュールの１次側に還元剤を供給する還元剤供給ユニットと、
を含む造水装置。
（９）前記多孔質膜モジュールの２次側から１次側に膜ろ過水を供給するラインと系外排出ラインとに接続されたバイパスラインを含む、（８）に記載の造水装置。
（１０）前記多孔質膜モジュールの２次側から１次側に膜ろ過水を供給するラインと膜ろ過水貯留槽とに接続されたバイパスラインを含む、（８）または（９）に記載の造水装置。
（１１）多孔質膜モジュールの１次側に気体を供給する空気供給ユニットをさらに含む、（８）〜（１０）のいずれか一項に記載の造水装置。
（１２）多孔質膜モジュールを用いたろ過により得られた膜ろ過水の少なくとも一部をろ過する半透膜モジュールを含む、（８）〜（１１）のいずれか一項に記載の造水装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の膜モジュールの洗浄方法によれば、原水を多孔質膜モジュールで膜ろ過する膜分離装置において、後段への酸化剤の漏洩を防止し、水回収率及び生産水量が高く、効果的に多孔質膜モジュールを洗浄する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明が適用される造水装置の概略フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態を、多孔質膜を備えた加圧型中空糸膜モジュール（以下、中空糸膜モジュール）ろ過装置を用いて膜ろ過する場合を例にとって、図１を参照しながら以下に説明する。ただし、本発明が以下に示す実施形態に限定される訳ではない。
【００１５】
本発明の洗浄方法を適用することができる造水装置は、例えば、図１に示すように、原水を貯留する原水貯留槽１と、原水を供給する原水供給ポンプ２と、原水供給時に開となる原水供給弁３と、原水をろ過する中空糸膜モジュール４と、逆圧洗浄や空気洗浄する場合などに開となるエア抜き弁５と、ろ過時に開となるろ過弁６と、中空糸膜ろ過水を貯留する膜ろ過水貯留槽７と、半透膜モジュール８と、中空糸膜ろ過水を半透膜モジュール８に供給するブースターポンプ９と、中空糸膜ろ過水を供給して中空糸膜モジュール４を逆圧洗浄する逆洗ポンプ１０及び逆洗する時に開となる逆洗弁１１を含む逆洗浄ユニットと、中空糸膜モジュール４の１次側の水を排水する場合に開となる排水弁１２と、圧縮空気を中空糸膜モジュール４の1次側に供給し空気洗浄する場合に開となる空洗弁１３及び圧縮空気の供給源であるコンプレッサー１４を含む空気供給ユニットと、酸化剤を貯留する酸化剤貯留槽１５及び逆圧洗浄水に酸化剤を供給する酸化剤供給ポンプ１６を含む酸化剤供給ユニットと、還元剤を貯留する還元剤貯留槽１７及び原水に還元剤を供給する還元剤供給ポンプ１８を含む還元剤供給ユニットと、酸化剤を含む水を用いた逆圧洗浄後に中空糸膜モジュール４およびその２次側配管の洗浄水を通水するバイパスライン１９と、酸化剤を含む水を用いた逆圧洗浄後に中空糸膜モジュール４およびその２次側配管洗浄時に開となるバイパス弁２０が設けられている。なお、上記空気供給ユニットは、ブロアを含んでもよい。
【００１６】
本造水装置において、通常のろ過工程では、原水供給弁３が開の状態で原水貯留槽１に貯留されている原水が原水供給ポンプ２によって中空糸膜モジュール４の１次側に供給され、ろ過弁６を開にすることで中空糸膜モジュール４の加圧ろ過が行われる。ろ過時間は原水水質やろ過流束に応じて適宜設定するのが好ましいが、所定のろ過差圧に達するまでろ過継続させても良い。
【００１７】
中空糸膜モジュール４の膜ろ過水は、一時的に膜ろ過水貯留槽７に貯留された後、ブースターポンプ９によって昇圧され、半透膜モジュール８に供給され、塩分などの溶質が除去された膜ろ過水と、塩分などの溶質が濃縮水に分離される。
【００１８】
所定時間のろ過運転後に定期的に中空糸膜モジュール４にろ過方向とは逆方向から洗浄水を逆流させる逆圧洗浄を行う。この洗浄は、半透膜モジュール８を運転継続しながら実施するものであるため、この期間中半透膜モジュール８は膜ろ過水貯留槽７に貯留しているろ過水を使用するものとする。原水供給ポンプ２を停止し、原水供給弁３と、ろ過弁６を閉じて、中空糸膜モジュール４のろ過工程を停止してから、エア抜き弁５と逆洗弁１１が開となり、逆洗ポンプ１０が稼働することで行われる。ここで、洗浄水を、酸化剤を含む水とする場合には、酸化剤貯留槽１５の酸化剤を酸化剤供給ポンプ１６で供給する。
【００１９】
中空糸膜モジュールの逆圧洗浄は、膜ろ過を続ける途中で定期的に行われ、その頻度は通常１５分〜１２０分に１回程度である。また酸化剤を含む洗浄水を用いた逆圧洗浄は、毎回の逆圧洗浄に適用しても構わないが、薬品コスト削減や後段の半透膜モジュール８に酸化剤が漏洩するリスクを軽減する理由により、１日に数回〜１週間に１回程度の頻度で実施することが好ましい。
【００２０】
先述した２種類の逆圧洗浄の時間は、特に制限するものではないが、５〜１２０秒の範囲内とするのが好ましい。１回の逆圧洗浄時間が５秒未満では、十分な洗浄効果が得られず、１２０秒を超えると中空糸膜モジュールの稼働効率が低くなる。逆圧洗浄時の流束は、特に制限するものではないが、ろ過流束の０．５倍以上であることが好ましい。逆圧洗浄の流束がろ過流束の０．５倍未満では、膜面に付着、堆積した有機系汚濁物質を十分に除去することが難しい。逆圧洗浄の流束は高いほうが膜の洗浄効果が高くなるので好ましいが、膜モジュール容器の破壊や膜の亀裂等の損傷を起こさない範囲内に適宜設定する。
【００２１】
洗浄水に添加する酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素やクロラミンが使用できるが、使用しやすさとコストの観点から次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。酸化剤の濃度としては、次亜塩素酸ナトリウムの場合数ｍｇ／Ｌ〜数千ｍｇ／Ｌの範囲でよいが、中空糸膜モジュール４内に酸化剤を含む洗浄水で保持する場合は５０ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ程度が好ましい。これは酸化剤濃度が低すぎると中空糸膜モジュール４内に酸化剤を含む洗浄水で保持している間に全て消費されてしまい洗浄効果が十分に得られないことと、濃度が高すぎると排水を処理するコストが多くかかるからである。
【００２２】
中空糸膜モジュール４内に酸化剤を含む洗浄水で保持する時間は５〜１８０分程度であることが好ましく、さらには、１０分〜３０分程度がより好ましい。あまり接触時間が短いと洗浄力が弱く、長すぎると装置を止めている時間が長くなり、装置の運転効率が落ちるからである。
【００２３】
さらに、膜表面や細孔内にファウリング物質が付着蓄積している場合、空洗弁１３を開にして中空糸膜モジュール４の１次側にコンプレッサー１４の圧縮空気を送り込み、膜を振動させる空気洗浄を、先述した２種類の逆圧洗浄実施中や実施前後または中空糸膜モジュール４内に酸化剤を含む中空糸膜ろ過水で保持している時間の少なくとも一部に実施することが好ましい。中空糸膜モジュール４の１次側に押し出された水や中空糸膜モジュール４の１次側に供給された空気はエア抜き弁５を通って系外に排出される。この場合、圧縮空気の圧力は高い方が膜の洗浄効果が高くなるので好ましいが、膜が損傷しない範囲内で適宜設定する。
【００２４】
酸化剤を含む水による中空糸膜モジュール４の逆圧洗浄を実施した直後は、中空糸膜モジュール４や２次側配管内に残留した酸化剤が後段の半透膜モジュール８に流入し、酸化劣化を起こす懸念があるため、本発明では、還元剤が添加された原水を膜モジュールでろ過する工程を実施する。逆圧洗浄および空気洗浄が終了した後、空洗弁１３が閉となり、排水弁１２が開となることで、膜表面や細孔内から剥離して中空糸膜モジュール４内で浮遊していたファウリング物質が系外に排出される排水工程が行われる。排水工程終了後、排水弁１２が閉、原水供給弁３が開となり、原水供給ポンプ２と還元剤供給ポンプ１８が稼働して給水工程が行われ、中空糸膜モジュール４の１次側が満水になった後、エア抜き弁５が閉、バイパス弁２０が開となり、バイパスライン１９から系外に排出しながらろ過を行う。一定時間ろ過した後、還元剤供給ポンプ１８が停止し、ろ過弁６が開、逆洗弁１１とバイパス弁２０が閉となることで、ろ過工程に戻り、先述した工程を繰り返す。
【００２５】
酸化剤の中和に使用する還元剤としては、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムといった無機系還元剤を使用することができる。しゅう酸やアスコルビン酸といった有機系還元剤は排水ＴＯＣ濃度を増加させ排水処理にコストがかかるという問題から本発明には適さない。還元剤の濃度としては、数ｍｇ／Ｌ〜数千ｍｇ／Ｌの範囲でよく、中空糸膜モジュール４やろ過側の２次側配管内に残留した酸化剤を還元中和するのに必要な理論濃度の１倍〜５倍程度にするのがより好ましい。
【００２６】
酸化剤が添加される水は、中空糸膜モジュール４の膜ろ過水、半透膜モジュール８の膜ろ過水あるいは濃縮水でも構わないが、半透膜モジュール８の膜ろ過水を用いると水回収率が低下し、濃縮水を用いると濃縮された有機物で酸化剤が消費されてしまうことから、中空糸膜モジュール４の膜ろ過水を用いることが好ましい。
【００２７】
還元剤を含む水の膜ろ過水は、バイパスライン１９を通水することなく、膜ろ過水貯留槽７に送水しても構わないが、還元中和が不十分であったり、逆洗弁１１と酸化剤供給ポンプ１６との間に残留した微量な酸化剤が、次の逆圧洗浄時に中空糸膜モジュール４の２次側配管に漏洩する可能性があることからバイパスライン１９に一部または全部通水することが好ましい。
【００２８】
バイパスライン１９は酸化剤供給ポンプ１６と逆洗ポンプ１０との間に設けることが望ましいが、逆洗ポンプ１０が逆回転可能な場合、逆洗ポンプ１０と膜ろ過水貯留槽７に設けても構わない。またバイパスライン１９は膜ろ過水貯留槽７に接続されていても構わないが、還元中和が不十分な酸化剤の漏洩するリスクを軽減するために系外排出ラインに接続されていることが好ましい。
【００２９】
還元剤が添加される水は原水あるいは中空糸膜モジュール４の膜ろ過水、半透膜モジュール８の膜ろ過水あるいは濃縮水でも構わないが、中空糸膜モジュール４や半透膜モジュール８の膜ろ過水を用いると水回収率が低下し、半透膜モジュール８の濃縮水を用いると濃縮された有機物や無機物で目詰まりの発生が懸念されるため、原水を用いることが好ましい。
【００３０】
還元剤を含む水をろ過する時間としては、中空糸膜モジュール４内や中空糸膜モジュール４の２次側配管内の酸化剤が還元中和されるまで行うことが好ましく、例えば酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いた場合、バイパスライン１９中の遊離塩素濃度が０．１ｍ／Ｌ程度となる程度まで実施することが好ましい。遊離塩素濃度の測定法には、ＤＰＤ法、電流法、吸光光度法などが用いられる。測定は適宜採水し、ＤＰＤ法および電流法により遊離塩素濃度の測定を行うか、吸光光度法を用いた連続自動測定機器により遊離塩素濃度の測定を行う。これら測定により、遊離塩素濃度を監視し、還元剤を添加した水をろ過する時間を決定および調整することが好ましい。
【００３１】
本発明における中空糸膜モジュール４としては、図１のような加圧型膜モジュール以外にも、原水の入った膜浸漬槽に浸漬させてポンプやサイフォン等で吸引ろ過する浸漬型膜モジュールのいずれでも構わない。また加圧型膜モジュールの場合、外圧式でも内圧式であっても良いが、前処理の簡便さの観点から外圧式である方が好ましい。
【００３２】
モジュールを構成する多孔質膜の材質としては、多孔質の中空糸膜であれば特に限定しないが、セラミック等の無機素材、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリエーテルスルホン、塩化ビニールからなる群から選ばれる少なくとも１種類を含んでいると好ましく、さらに膜強度や耐薬品性の点からはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）がより好ましく、親水性が高く耐汚れ性が強いという点からはポリアクリロニトリルがより好ましい。中空糸膜表面の細孔径については特に限定されず、精密ろ過（ＭＦ）膜であっても限外ろ過（ＵＦ）膜であっても構わず、０．００１μｍ〜１０μｍの範囲内で便宜選択することができる。
【００３３】
分離膜の形状としては、特に限定しないが、中空糸膜、平膜、管状膜、モノリス膜等があるが、いずれでも構わない。
【００３４】
ろ過方式は、全量ろ過方式、クロスフローろ過方式のどちらでも良いが、エネルギー消費が少ないという観点から全量ろ過である方が好ましい。
【００３５】
ここで膜ろ過装置のろ過流量制御方法としては、定流量ろ過であっても定圧ろ過であっても差し支えはないが、ろ過水の生産水量の制御のし易さの点から定流量ろ過である方が好ましい。
【００３６】
半透膜とは被分離混合液中の一部の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させない半透性を有する膜であり、ナノろ過膜や逆浸透膜を包含する。その素材には酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材がよく使用されている。またその膜構造は膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い分離機能層を有する複合膜などを適宜使用できる。膜形態には中空糸膜、平膜がある。本発明は、これら膜素材、膜構造や膜形態によらず実施することができいずれも効果があるが、代表的な膜としては、例えば酢酸セルロース系やポリアミド系の非対称膜およびポリアミド系、ポリ尿素系の分離機能層を有する複合膜などがあり、造水量、耐久性、塩排除率の観点から、酢酸セルロース系の非対称膜、ポリアミド系の複合膜を用いることが好ましい。
【００３７】
半透膜モジュール８の運転圧力は０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａであり、供給水の種類、運転方法などで適宜使い分けられる。かん水や超純水などの浸透圧の低い水を供給水とする場合には比較的低圧で、海水淡水化や廃水処理、有用物の回収などの場合には比較的高圧で使用される。
【００３８】
また、本発明において、ナノろ過膜または逆浸透膜を備えた半透膜モジュール８は、前記半透膜エレメントを１〜数本圧力容器の中に収めたモジュールはもちろんであるが、このモジュールを複数本並列に配置したものをも含むものである。組合せ、本数、配列は目的に応じて任意に行うことができる。なお、半透膜エレメントとは、前記半透膜を実際に使用するために形態化したものであり、平膜はスパイラル、チューブラー、プレート・アンド・フレーム型のエレメントとして、また中空糸膜は束ねた上でケースに組み込んで使用することができるが、本発明はこれらの半透膜エレメントの形態に左右されるのもではない。
【実施例】
【００３９】
以下に具体的実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。【００４０】
＜実施例１＞
図１に示すように、中空糸膜モジュール４には東レ（株）製の分画分子量１５万Ｄａのポリフッ化ビニリデン製中空糸ＵＦ膜で膜面積が７２ｍ２の加圧型膜モジュール（ＨＦＵ−２０２０）１本を用い、原水供給弁３とろ過弁６を開いて、原水供給ポンプ２を稼動して、濁度４度、ＴＯＣ２ｍｇ／Ｌ、塩濃度３．５％の海水をろ過流束３ｍ／ｄで全量ろ過した。また、半透膜モジュール８には東レ（株）製逆浸透膜エレメント（ＴＭ８２０−４００）４本を用い、膜ろ過流量６０ｍ３／ｄ、濃縮水流量１２０ｍ３／ｄ、回収率３３％でろ過した。【００４１】
中空糸膜モジュール４は３０分ろ過した後、原水供給弁３とろ過弁６を閉じて、原水供給ポンプ２を停止すると同時に、逆洗弁１１と空洗弁１３とエア抜き弁５を開き、逆洗ポンプ１０を稼動して、流束３ｍ／ｄの逆圧洗浄と膜モジュールの下方から１００Ｌ／ｍｉｎで空気を供給する空気洗浄を同時に１分間実施した。その後、逆洗弁１１と空洗弁１３を閉じ、逆洗ポンプ１０を停止すると同時に、排水弁１２を開いて、中空糸膜モジュール４内の水を系外に全量排出した。その後、原水供給弁３とろ過弁６を開いて、原水供給ポンプ２を稼動して、原水を中空糸膜モジュール４内に供給後、エア抜き弁５を閉じて、ろ過工程に戻り、先述した工程を繰り返していった。【００４２】
また１日４回酸化剤貯留槽１５内の次亜塩素酸ナトリウムを中空糸膜モジュール４の膜ろ過水に添加した洗浄水を用いた逆圧洗浄を実施した。逆洗弁１１と空洗弁１３とエア抜き弁５を開き、逆洗ポンプ１０、酸化剤供給ポンプ１６を稼動して、流束３ｍ／ｄの逆圧洗浄と中空糸膜モジュール４の1次側に１００Ｌ／ｍｉｎで空気を供給する空気洗浄を同時に１分間実施した。この時の逆圧洗浄水中の塩素濃度を３００ｍｇ／Ｌとした。次に、逆洗ポンプ１０、酸化剤供給ポンプ１６を停止して、中空糸膜モジュール４内を塩素濃度３００ｍｇ／Ｌで２０分間保持した。その後、排水弁１２を開いて、中空糸膜モジュール４内の水を系外に全量排出した。次に、原水供給弁３とバイパス弁２０を開いて、原水供給ポンプ２と還元剤供給ポンプ１８を稼動して、亜硫酸水素ナトリウムが添加された原水を中空糸膜モジュール４内に供給後、エア抜き弁５を閉じて、バイパスライン１９に通水しながらろ過を１分間実施した。その後、原水供給弁３を閉じて、原水供給ポンプ２と還元剤供給ポンプ１８を停止し、エア抜き弁５と排水弁１２を開いて、中空糸膜モジュール４内の水を系外に全量排出した。このような還元剤リンス工程を３回実施した。また、この時の原水中の亜硫酸水素ナトリウム濃度を３００ｍｇ／Ｌとした。その後、還元剤供給ポンプ１８を停止し、ろ過弁６を開いて、逆洗弁１１とバイパス弁２０を閉じて、ろ過工程に戻り、先述した工程を繰り返した。【００４３】
その結果、中空糸膜モジュール４の水回収率は９２．７％（生産水量１６２．１ｍ３／日）、ろ過差圧は運転開始直後６０ｋＰａに対し、２ヶ月間も６０〜７０ｋＰａを推移し、安定運転できた。また、半透膜モジュール８の脱塩率は運転開始直後９９．７％に対し、２ヶ月後も９９．６％と安定に推移した。【００４４】
（比較例１）
次亜塩素酸ナトリウムを添加した洗浄水による逆洗後に、原水に亜硫酸水素ナトリウムの添加を行わなかったこと以外は、実施例１と全く同じにした。【００４５】
その結果、中空糸膜モジュール４の水回収率は９２．７％（生産水量１６２．１ｍ３／日）、ろ過差圧は運転開始直後６０ｋＰａに対し、２ヶ月間も６０〜７０ｋＰａを推移し、安定運転できた。しかし、逆浸透膜モジュール８の脱塩率は酸化劣化により運転開始直後９９．７％に対し、２ヶ月後は９２．３％に低下した。実施例１と比べ、中空糸膜モジュール４の水回収率及び生産水量は同等であるが、半透膜モジュール８の脱塩率は低下した。【００４６】
（比較例２）
亜硫酸水素ナトリウムが添加された原水をバイパスライン１９に通水しながらろ過を実施する替わりに、亜硫酸水素ナトリウムを中空糸膜モジュール４の膜ろ過水に添加した洗浄水を用いた逆圧洗浄を１分間実施したこと以外は、実施例１と全く同じにした。【００４７】
その結果、中空糸膜モジュール４の水回収率は９２．６％（生産水量１５９．７ｍ３／日）、ろ過差圧は運転開始直後６０ｋＰａに対し、２ヶ月間も６０〜７０ｋＰａを推移し、安定運転できた。逆浸透膜モジュール８の脱塩率は運転開始直後９９．７％に対し、２ヶ月後も９９．６％と安定した。実施例１と比べ、半透膜モジュール８の脱塩率は低下することなく安定運転できたが、中空糸膜モジュール４の水回収率は低下した。【００４８】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１０年３月２日出願の日本特許出願２０１０−０４５０３７に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の膜モジュールの洗浄方法によれば、原水を多孔質膜モジュールで膜ろ過する膜分離装置において、後段への酸化剤の漏洩を防止し、水回収率及び生産水量が高く、効果的に多孔質膜モジュールを洗浄する方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１    原水貯留槽
２    原水供給ポンプ
３    原水供給弁
４    中空糸膜モジュール
５    エア抜き弁
６    ろ過弁
７    膜ろ過水貯留槽
８    半透膜モジュール
９    ブースターポンプ
１０  逆洗ポンプ
１１  逆洗弁
１２  排水弁
１３  空洗弁
１４  コンプレッサー
１５  酸化剤貯留槽
１６  酸化剤供給ポンプ
１７  還元剤貯留槽
１８  還元剤供給ポンプ
１９  バイパスライン
２０  バイパス弁
【図１】
2011108589.tif 000003
【国際調査報告】
2011108589.tif 000004
2011108589.tif 000005
2011108589.tif 000006
2011108589.tif 000007