(57)【要約】【課題】本発明は、中空糸膜の平均膜有効長が大きい外圧式濾過モジュールを効果的に洗浄できる洗浄方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係る外圧式濾過モジュールの洗浄方法は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜と、これらの複数本の中空糸膜を格納する円筒状の外筒ケースとを有する外圧式濾過モジュールの洗浄方法であって、被処理水の濾過を停止する濾過停止工程と、上記濾過停止工程後に上記外筒ケース内の被処理水を排出する排出工程と、上記排出工程後に上記中空糸膜を逆洗水により洗浄する逆洗工程と、上記逆洗工程後に上記外筒ケース内に薬液を保持する薬液保持工程とを備え、上記中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜と、これらの複数本の中空糸膜を格納する円筒状の外筒ケースとを有する外圧式濾過モジュールの洗浄方法であって、
被処理水の濾過を停止する濾過停止工程と、
上記濾過停止工程後に上記外筒ケース内の被処理水を排出する排出工程と、
上記排出工程後に上記中空糸膜を逆洗水により洗浄する逆洗工程と、
上記逆洗工程後に上記外筒ケース内に薬液を保持する薬液保持工程と
を備え、          
上記中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である外圧式濾過モジュールの洗浄方法。
【請求項２】
上記排出工程における上記被処理水の排出時間が０．５分以上１分以下である請求項１に記載の外圧式濾過モジュールの洗浄方法。
【請求項３】
上記逆洗工程で用いる逆洗水として、上記薬液保持工程で用いる薬液を用いる請求項１又は請求項２に記載の外圧式濾過モジュールの洗浄方法。
【請求項４】
上記薬液保持工程で気泡の供給を行う請求項１、請求項２又は請求項３に記載の外圧式濾過モジュールの洗浄方法。
【請求項５】
上記逆洗工程で気泡の供給を行う請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の外圧式濾過モジュールの洗浄方法。
【請求項６】
上記薬液保持工程の薬液が次亜塩素酸ナトリウム又は無機酸を含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の外圧式濾過モジュールの洗浄方法。
【請求項７】
上記中空糸膜がポリテトラフルオロエチレンを主成分とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の外圧式濾過モジュールの洗浄方法。
【請求項８】
一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜と、これらの複数本の中空糸膜を格納する円筒状の外筒ケースとを有する外圧式濾過モジュールを備える濾過装置であって、
被処理水の濾過を停止する濾過停止制御と、
上記濾過停止制御後に上記外筒ケース内の被処理水を排出する排出制御と、
上記排出制御後に上記中空糸膜を逆洗水により洗浄する逆洗制御と、
上記逆洗制御後に上記外筒ケース内に薬液を保持する薬液保持制御と
を行う制御機構を備え、
上記中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外圧式濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚水処理や医薬等の製造工程における固液分離処理装置として、上下方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する外圧式濾過モジュールを備える濾過装置が用いられている。このような濾過装置は、被処理水に含まれる不純物の透過を中空糸膜表面によって防ぐと共に、この不純物以外を中空糸膜の内部に透過させることで濾過処理を行う。
【０００３】
しかしながら、このような濾過装置は、被処理水に含まれる不純物の透過を中空糸膜の表面によって防ぐものであるため、中空糸膜の表面には内部に透過されなかった不純物が付着し、膜ファウリングを引き起こす。そのため、上記濾過装置は、中空糸膜表面に付着した不純物によって本来濾過されるべき液体の濾過効率が低下するおそれがある。
【０００４】
そのため、このような濾過装置では、濾過処理運転を間欠的に行い、かつこの濾過処理運転間に中空糸膜を洗浄することで膜ファウリングを防止している。具体的には、例えば定期的に濾過モジュールの中空糸膜の内部に処理済み液を逆洗水として加圧送液し、中空糸膜を逆洗浄する（特開２０１０−３６１８３号公報参照）。この逆洗浄により中空糸膜の外表面に堆積する固形分等が払拭される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３６１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記公報に記載された洗浄方法では、例えば中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上となるような平均膜有効長が大きい濾過モジュールにおいては、逆洗水が濾過モジュール全体に十分に行き渡らない。このため、上記公報に記載された洗浄方法では、特に逆洗水の注入口から遠く、かつ不純物が付着し易い被処理水の流入口付近の洗浄が不十分となり易い。従って、上記公報に記載された洗浄方法では、濾過の処理効率を高めた平均膜有効長が大きい濾過モジュールを安定して運用することができない。このため、中空糸膜の平均膜有効長が大きい濾過モジュールを効果的に洗浄できる洗浄方法が望まれている。
【０００７】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、中空糸膜の平均膜有効長が大きい外圧式濾過モジュールを効果的に洗浄できる洗浄方法及び濾過装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る外圧式濾過モジュールの洗浄方法は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜と、これらの複数本の中空糸膜を格納する円筒状の外筒ケースとを有する外圧式濾過モジュールの洗浄方法であって、被処理水の濾過を停止する濾過停止工程と、上記濾過停止工程後に上記外筒ケース内の被処理水を排出する排出工程と、上記排出工程後に上記中空糸膜を逆洗水により洗浄する逆洗工程と、上記逆洗工程後に上記外筒ケース内に薬液を保持する薬液保持工程とを備え、上記中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である。
【０００９】
本発明の別の一態様に係る濾過装置は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜と、これらの複数本の中空糸膜を格納する円筒状の外筒ケースとを有する外圧式濾過モジュールを備える濾過装置であって、被処理水の濾過を停止する濾過停止制御と、上記濾過停止制御後に上記外筒ケース内の被処理水を排出する排出制御と、上記排出制御後に上記中空糸膜を逆洗水により洗浄する逆洗制御と、上記逆洗制御後に上記外筒ケース内に薬液を保持する薬液保持制御とを行う制御機構を備え、上記中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る外圧式濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置を用いることで、平均膜有効長が大きい濾過モジュールの洗浄効果が高まるので、平均膜有効長が大きい濾過モジュールを安定して運用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の濾過装置の構成を示す模式的断面図である。
【図２】図２は、図１の濾過装置とは異なる濾過装置の構成を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一態様に係る外圧式濾過モジュールの洗浄方法は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜と、これらの複数本の中空糸膜を格納する円筒状の外筒ケースとを有する外圧式濾過モジュールの洗浄方法であって、被処理水の濾過を停止する濾過停止工程と、上記濾過停止工程後に上記外筒ケース内の被処理水を排出する排出工程と、上記排出工程後に上記中空糸膜を逆洗水により洗浄する逆洗工程と、上記逆洗工程後に上記外筒ケース内に薬液を保持する薬液保持工程とを備え、上記中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である。
【００１３】
当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法では、濾過停止工程で濾過を停止した後に、排出工程で外筒ケース内の被処理水を排出する。このため、当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法を用いることで、上記排出工程後に行う逆洗工程で逆洗水を外圧式濾過モジュール全体に行き渡らせ易い。また、当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法は、上記逆洗工程後に薬液保持工程を備えるので、逆洗工程で除去可能な不純物が除去された状態で薬液を保持する。このため、薬液が中空糸膜を浸透し外圧式濾過モジュール全体に行き渡り易く、不純物が付着し易い被処理水の流入口付近の洗浄効果を高められる。従って、当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法を用いることで、特に中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である濾過モジュールを効果的に洗浄できる。
【００１４】
上記排出工程における上記被処理水の排出時間としては、０．５分以上１分以下が好ましい。上記排出工程における上記被処理水の排出時間を上記範囲内とすることで、処理時間の増大を抑止しつつ、被処理液を十分に排水できる。このため、上記排出工程後に行う逆洗工程で逆洗水を外圧式濾過モジュール全体に行き渡らせ易い。従って、特に中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である濾過モジュールの洗浄効果をより高められる。
【００１５】
上記逆洗工程で用いる逆洗水として、上記薬液保持工程で用いる薬液を用いるとよい。
このように上記逆洗工程で用いる逆洗水として、上記薬液保持工程で用いる薬液を用いることで、薬液保持工程において逆洗水を薬液と入れ替える必要がない。従って、外圧式濾過モジュールの洗浄時間を低減できる。
【００１６】
上記薬液保持工程で気泡の供給を行うとよい。このように上記薬液保持工程で気泡の供給を行うことで、薬液が撹拌され、外筒ケース内の薬液濃度が均一化される。これにより外圧式濾過モジュールの洗浄効果を高められる。
【００１７】
上記逆洗工程で気泡の供給を行うとよい。このように上記逆洗工程で気泡の供給を行うことで、中空糸膜表面に付着した不純物を的確に除去し、膜ファウリング防止効果を促進することができる。
【００１８】
上記薬液保持工程の薬液が次亜塩素酸ナトリウム又は無機酸を含むとよい。上記薬液保持工程の薬液に無機酸を含めることで、金属が無機酸に溶出されるので、中空糸に付着している金属の除去効率を向上できる。また、金属を溶出させた無機酸は、毒性が低く廃液処理が容易である。また、上記薬液保持工程の薬液に次亜塩素酸ナトリウムを含めることで、中空糸膜に付着している有機物の除去効率を向上できる。
【００１９】
上記中空糸膜がポリテトラフルオロエチレンを主成分とするとよい。このように上記中空糸膜の主成分をポリテトラフルオロエチレンとすることで、中空糸膜が十分な機械的強度を有するので、中空糸膜の強度に律則されず洗浄条件を最適化し易い。従って、濾過モジュールの洗浄効果を高められる。
【００２０】
本発明の別の一態様に係る濾過装置は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜と、これらの複数本の中空糸膜を格納する円筒状の外筒ケースとを有する外圧式濾過モジュールを備える濾過装置であって、被処理水の濾過を停止する濾過停止制御と、上記濾過停止制御後に上記外筒ケース内の被処理水を排出する排出制御と、上記排出制御後に上記中空糸膜を逆洗水により洗浄する逆洗制御と、上記逆洗制御後に上記外筒ケース内に薬液を保持する薬液保持制御とを行う制御機構を備え、上記中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である。
【００２１】
当該濾過装置では、濾過停止制御で濾過を停止した後に、排出制御で外筒ケース内の被処理水を排出できる。このため、当該濾過装置を用いることで、上記排出制御により被処理水を排出した後に逆洗制御により逆洗水を制御できるので、逆洗水を外圧式濾過モジュール全体に行き渡らせ易い。また、当該濾過装置を用いることで、上記逆洗水を外圧式濾過モジュール全体に行き渡らせた後に上記薬液保持制御により薬液を保持できるので、逆洗制御で除去可能な不純物が除去された状態で薬液を保持できる。このため、薬液が中空糸膜を浸透し外圧式濾過モジュール全体に行き渡り易く、不純物が付着し易い被処理水の流入口付近の洗浄効果を高められる。従って、当該濾過装置を用いることで、特に中空糸膜の平均膜有効長が２ｍ以上である濾過モジュールを効果的に洗浄できる。
【００２２】
ここで、「主成分」とは、質量含有率が５０％以上、好ましくは９０％以上である成分を意味する。
【００２３】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る外圧式濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
【００２４】
図１の濾過装置１は、外圧式濾過モジュール２と、濾過運転機構３と、被処理水供給機構４と、排出機構５と、逆洗機構６と、気泡供給機構７と、制御機構８とを主に備える。
【００２５】
上記外圧式濾過モジュール２は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜２１と、これらの複数本の中空糸膜２１を格納する円筒状の外筒ケース２４とを主に有する。また、上記中空糸膜２１の平均膜有効長は２ｍ以上である。
【００２６】
また、上記制御機構８は、被処理水の濾過を停止する濾過停止制御と、上記濾過停止制御後に上記外筒ケース２４内の被処理水を排出する排出制御と、上記排出制御後に上記中空糸膜２１を逆洗水により洗浄する逆洗制御と、上記逆洗制御後に上記外筒ケース２４内に薬液を保持する薬液保持制御とを行う。
【００２７】
当該濾過装置１では、濾過停止制御で濾過を停止した後に、排出制御で外筒ケース２４内の被処理水を排出できる。このため、当該濾過装置１を用いることで、上記排出制御により被処理水を排出した後に逆洗制御により逆洗水を制御できるので、逆洗水を外圧式濾過モジュール２全体に行き渡らせ易い。また、当該濾過装置１を用いることで、上記逆洗水を外圧式濾過モジュール２全体に行き渡らせた後に上記薬液保持制御により薬液を保持できるので、逆洗制御で除去可能な不純物が除去された状態で薬液を保持できる。このため、薬液が中空糸膜２１を浸透し外圧式濾過モジュール２全体に行き渡り易く、不純物が付着し易い被処理水の流入口付近の洗浄効果を高められる。従って、当該濾過装置１を用いることで、特に中空糸膜２１の平均膜有効長が２ｍ以上である濾過モジュールを効果的に洗浄できる。
【００２８】
当該濾過装置１は、平均膜有効長を長くすることで、中空糸膜の単位面積当たりの消費エネルギーが低減されるので、当該濾過装置１は、特に大規模な下水処理等に好適に使用することができる。
【００２９】
＜外圧式濾過モジュール＞
外圧式濾過モジュール２は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜２１と、上記複数本の中空糸膜２１の両端部を固定する保持部材（上部保持部材２２及び下部保持部材２３）と、これらの複数本の中空糸膜２１を格納する円筒状の外筒ケース２４とを有する。
【００３０】
（中空糸膜）
中空糸膜２１は、内側の中空部に水を透過させる一方、被処理液に含まれる粒子の透過を阻止する多孔質状の膜である。
【００３１】
中空糸膜２１としては、熱可塑性樹脂を主成分とするものを用いることができる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。中でも、上記中空糸膜２１がポリテトラフルオロエチレンを主成分とするとよい。このように上記中空糸膜２１の主成分をポリテトラフルオロエチレンとすることで、中空糸膜２１が十分な機械的強度を有するので、中空糸膜２１の強度に律則されず洗浄条件を最適化し易い。従って、外圧式濾過モジュール２の洗浄効果を向上できる。なお、中空糸膜２１は、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等を適宜含有していてもよい。
【００３２】
中空糸膜２１の平均長さ（平均膜有効長）の下限としては、２ｍであり、２．５ｍがより好ましく、２．８ｍがさらに好ましい。一方、中空糸膜２１の平均長さの上限としては、４ｍが好ましく、３．５ｍがより好ましい。中空糸膜２１の平均長さが上記下限未満であると、濾過の処理効率が不足するおそれがある。逆に、中空糸膜２１の平均長さが上記上限を超えると、中空糸膜２１の自重によって中空糸膜２１の撓みが大きくなり過ぎるおそれや、外圧式濾過モジュール２の設置時等における取扱い性が低下するおそれがある。なお、中空糸膜２１の平均長さとは、上部保持部材２２に固定された上端部から下部保持部材２３に固定された下端部までの平均距離を意味する。
【００３３】
中空糸膜２１の気孔率の下限としては、７５％が好ましく、７８％がより好ましい。また、中空糸膜２１の気孔率の上限としては、９０％が好ましく、８５％がより好ましい。中空糸膜２１の気孔率が上記下限未満であると、透水性が低下し、外圧式濾過モジュール２の濾過能力が低下するおそれがある。一方、中空糸膜２１の気孔率が上記上限を超えると、中空糸膜２１の機械的強度及び耐擦過性が不十分となるおそれがある。なお、気孔率とは、中空糸膜２１の体積に対する空孔の総体積の割合をいい、ＡＳＴＭ−Ｄ−７９２に準拠して中空糸膜２１の密度を測定することで求めることができる。
【００３４】
中空糸膜２１の空孔の平均径の下限としては、０．０１μｍが好ましく、０．０５μｍがより好ましい。一方、上記中空糸膜２１の空孔の平均径の上限としては、０．４５μｍが好ましく、０．２μｍがより好ましい。上記中空糸膜２１の空孔の平均径が上記下限未満であると、透水性が低下するおそれがある。逆に、上記中空糸膜２１の空孔の平均径が上記上限を超えると、被処理液に含まれる不純物の中空糸膜２１内部への透過を阻止できないおそれがある。なお、空孔の平均径とは、中空糸膜２１の外周面の空孔の平均径を意味し、例えば細孔直径分布測定装置（例えばＰｏｒｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の「多孔質材料自動細孔径分布測定システム」）により測定することができる。
【００３５】
（保持部材）
上部保持部材２２は、複数本の中空糸膜２１の上側を保持する部材であり、外筒ケース２４内に配設される。また、上部保持部材２２により外筒ケース２４の上部保持部材２２より上側の部分と下側の部分とは分離されている。この上部保持部材２２は、複数本の中空糸膜２１の上端部が上部保持部材２２の上側に突出するように中空糸膜２１を保持する。これにより複数本の中空糸膜２１の内部に浸透した処理済水は外筒ケース２４の上部保持部材２２より上側の部分に排出される。
【００３６】
下部保持部材２３は、複数本の中空糸膜２１の下側を保持する部材であり、外筒ケース２４内で上部保持部材２２より下方に配設される。上記下部保持部材２３は、中空糸膜２１の下端部を固定する複数の固定部位２３ａを有する。この固定部位２３ａは、例えば棒状に形成されており、一定の間隔を持って複数、略平行に配設され、上方側にそれぞれ複数本の中空糸膜２１が配設されている。
【００３７】
被処理水は、下部保持部材２３の複数の固定部位２３ａの間隙から外筒ケース２４内の上部保持部材２２及び下部保持部材２３との間に流入することができる。この流入した被処理水は、中空糸膜２１により濾過され、中空糸膜２１の内部に浸透する。
【００３８】
上部保持部材２２及び下部保持部材２３の材質としては特に限定されず、例えばエポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
【００３９】
（外筒ケース）
外筒ケース２４は、上記複数本の中空糸膜２１を格納する円筒状のケースである。外筒ケース２４は、内部に被処理水を貯留できる。また、外筒ケース２４は、下部に配設される被処理水の流入口２４ａと、上部に配設される処理済水の排出口２４ｂと、上部保持部材２２及び下部保持部材２３との間のうち上部保持部材２２に近い位置に配設される逆洗水排出口２４ｃとを有する。
【００４０】
外筒ケース２４の材質としては特に限定されず、例えば塩化ビニル樹脂、プロピレン樹脂、エチレン樹脂、エーテルスルホン樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
【００４１】
＜濾過運転機構＞
濾過運転機構３は、加圧ポンプ３ａを有し、被処理水Ｘの濾過の運転及び停止を制御する。上記加圧ポンプ３ａは、外圧式濾過モジュール２の被処理水の流入口２４ａに被処理水Ｘを供給する供給用配管１０上に配設される。
【００４２】
当該濾過装置１では、加圧ポンプ３ａの運転により中空糸膜２１の内部へ被処理水Ｘを加圧供給することにより濾過処理が行える一方、加圧ポンプ３ａの停止により濾過処理が停止できる。
【００４３】
＜被処理水供給機構＞
被処理水供給機構４は、被処理水用開閉バルブ４ａを有し、被処理水Ｘの外圧式濾過モジュール２への供給を制御する。上記被処理水用開閉バルブ４ａは、上記供給用配管１０の外圧式濾過モジュール２の被処理水の流入口２４ａと加圧ポンプ３ａとの間に配設される。
【００４４】
当該濾過装置１では、被処理水用開閉バルブ４ａは、濾過運転機構３の加圧ポンプ３ａの運転時に開け、被処理水Ｘを外圧式濾過モジュール２に流入させる一方、濾過運転機構３の加圧ポンプ３ａの停止時に閉じ、被処理水Ｘが外圧式濾過モジュール２に流入することを抑止する。
【００４５】
＜排出機構＞
排出機構５は、排出管５ａと、排出用開閉バルブ５ｂとを有し、外圧式濾過モジュール２の外筒ケース２４内の被処理水の排出を制御する。上記排出管５ａは、上記供給用配管１０の外圧式濾過モジュール２の被処理水の流入口２４ａと被処理水用開閉バルブ４ａとの間に接続される。また、上記排出用開閉バルブ５ｂは、上記排出管５ａに配設される。
【００４６】
当該濾過装置１では、上記排出用開閉バルブ５ｂを開くことで、上記外筒ケース２４内の被処理水を排出することができる。
【００４７】
＜逆洗機構＞
逆洗機構６は、逆洗水供給管６ａと、逆洗水供給ポンプ６ｂと、逆洗水排出管６ｃと、逆洗用開閉バルブ６ｄとを有し、上記中空糸膜２１の逆洗水による洗浄を制御する。上記逆洗水供給管６ａは、排出用配管９に接続される。上記逆洗水供給ポンプ６ｂは、上記逆洗水供給管６ａ上に配設される。また、逆洗水排出管６ｃは、外圧式濾過モジュール２の逆洗水排出口２４ｃに接続される。上記逆洗用開閉バルブ６ｄは、上記逆洗水排出管６ｃ上に配設される。
【００４８】
当該濾過装置１では、逆洗用開閉バルブ６ｄを開き、逆洗水供給ポンプ６ｂを運転することにより逆洗水を処理済水の排出口２４ｂから外圧式濾過モジュール２へ流入させることで中空糸膜２１の洗浄を行うことができる。なお、外圧式濾過モジュール２へ流入した逆洗水は、逆洗水排出管６ｃを経て排出され、この逆洗水の流れにより上記中空糸膜２１が洗浄される。
【００４９】
＜気泡供給機構＞
気泡供給機構７は、気泡供給管７ａと、気泡供給器７ｂとを有し、外圧式濾過モジュール２へ気泡を供給する。上記気泡供給管７ａの一端は、上記供給用配管１０の外圧式濾過モジュール２の被処理水の流入口２４ａと被処理水用開閉バルブ４ａとの間に接続される。また、上記気泡供給管７ａの他端は、上記気泡供給器７ｂに接続される。
【００５０】
上記気泡供給器７ｂは、気泡を供給できるものであればよく、例えばブロワー、コンプレッサー等を用いることができる。
【００５１】
＜制御機構＞
制御機構８は、例えばパーソナルコンピューター、プログラマブルロジックコントローラー等の制御装置８ａを有する。制御機構８は、外圧式濾過モジュール２の運転制御を行うと共に、外圧式濾過モジュール２の洗浄を制御する。具体的には、制御機構８は、濾過運転機構３と、被処理水供給機構４と、排出機構５と、逆洗機構６と、気泡供給機構７とを制御する。
【００５２】
当該濾過装置１では、上記制御機構８は、運転制御として外圧式濾過モジュール２を用いて被処理水Ｘを濾過する濾過運転制御を行う。また、上記制御機構８は、洗浄制御として、被処理水Ｘの濾過を停止する濾過停止制御と、上記濾過停止制御後に上記外筒ケース２４内の被処理水Ｘを排出する排出制御と、上記排出制御後に上記中空糸膜２１を逆洗水により洗浄する逆洗制御と、上記逆洗制御後に上記外筒ケース２４内に薬液を保持する薬液保持制御とを行う。
【００５３】
＜濾過装置の運転方法＞
次に、当該濾過装置１の運転方法について説明する。当該濾過装置１の運転方法は、運転工程と、洗浄工程とを備える。当該濾過装置１の運転方法は、上記運転工程及び洗浄工程の間に上記洗浄工程以外の工程を有してもよいが、上記運転工程及び洗浄工程を交互に繰り返し行うことが好ましい。当該濾過装置１の運転方法は、上記運転工程及び洗浄工程を繰り返し行うことによって、膜ファウリングの防止効果及び濾過装置１の運転コスト抑制効果を促進することができる。
【００５４】
（運転工程）
運転工程では、外圧式濾過モジュール２による濾過処理を行う。上記運転工程は、制御機構８による濾過運転機構３の制御に基づいて行われる。具体的には、上記運転工程は、制御機構８の制御に従って被処理水用開閉バルブ４ａを開き、加圧ポンプ３ａを起動することで濾過処理が開始され、制御機構８によって被処理水用開閉バルブ４ａを閉じ、加圧ポンプ３ａを停止することで濾過処理が休止される。
【００５５】
上記運転工程では、外圧式濾過モジュール２による濾過処理を連続して行ってもよいが、この濾過処理と排出機構５及び逆洗機構６とによる洗浄とを繰り返し行うことが好ましい。具体的には、濾過処理後に排出機構５により外圧式濾過モジュール２の外筒ケース２４内の被処理水を排出した後、逆洗機構６により逆洗を行う。当該濾過装置１の運転方法は、このように上記運転工程で外圧式濾過モジュール２による濾過処理と逆洗機構６による洗浄とを繰り返し行うことによって、後述する洗浄工程による洗浄効果と合わせて膜ファウリング防止効果を高めつつ、長期安定した運転を容易かつ確実に行うことができる。
なお、上記運転工程における洗浄では、薬液を用いた洗浄をしてもよいが、当該濾過装置１の運転方法は、後述する洗浄工程によって十分な洗浄を行うことができるため、この運転工程では薬液洗浄をしない方が好ましい。
【００５６】
このように濾過処理と洗浄とを繰り返し行う場合、１回の濾過処理時間の下限としては、２０分が好ましく、３０分がより好ましい。一方、１回の濾過処理時間の上限としては、５０分が好ましく、４０分がより好ましい。また、１回の逆洗の洗浄時間の下限としては、０．３分が好ましく、０．５分がより好ましい。一方、１回の逆洗の洗浄時間の上限としては、２分が好ましく、１分がより好ましい。また、１回の排水時間は、外圧式濾過モジュール２の容量等により決まるが、例えば０．５分以上１分以下程度である。
【００５７】
上記運転工程における運転時間の下限としては、５時間が好ましく、８時間がより好ましく、１０時間がさらに好ましい。一方、上記運転工程における運転時間の上限としては、４８時間が好ましく、２４時間がより好ましく、２０時間がさらに好ましい。上記運転工程における運転時間が上記下限に満たないと、濾過処理効率が十分に向上しないおそれがある。逆に、上記運転工程における運転時間が上記上限を超えると、複数本の中空糸膜２１の表面への不純物の付着量が増加して濾過能力が不足するおそれがある。なお、濾過処理と洗浄とを繰り返し行う場合、上記運転時間には、濾過処理間に行われる洗浄時間を含む。
【００５８】
なお、上記運転工程では、上記時間の範囲内で濾過処理量に基づいて外圧式濾過モジュール２の運転時間を制御してもよい。
【００５９】
上記運転工程における中空糸膜２１の膜間差圧の上限としては、４５ｋＰａが好ましく、３５ｋＰａがより好ましい。上記膜間差圧が上記上限を超えると、濾過能力が不足するおそれがある。一方、上記膜間差圧の下限としては、特に限定されないが、例えば１０ｋＰａ程度である。
【００６０】
また、上記運転工程における被処理水の透過流束は、被処理水の流量等に応じて適宜決定されるが、例えば２０ＬＭＨ以上１０５ＬＭＨ以下とできる。
【００６１】
（洗浄工程）
洗浄工程では、上記外圧式濾過モジュール２による濾過処理を休止して、上記外圧式濾過モジュール２を洗浄する。具体的には、上記洗浄工程は、制御機構８の制御に従って加圧ポンプ３ａの停止により開始され、制御機構８によってこの加圧ポンプ３ａが再度起動するまでの期間行われる。この洗浄工程において、上記制御機構８は、被処理水の濾過を停止する濾過停止制御と、上記濾過停止制御後に上記外筒ケース２４内の被処理水を排出する排出制御と、上記排出制御後に上記中空糸膜２１を逆洗水により洗浄する逆洗制御と、上記逆洗制御後に上記外筒ケース２４内に薬液を保持する薬液保持制御とを行う。具体的には、上記洗浄工程は、以下に述べる外圧式濾過モジュールの洗浄方法を用いて行われる。
【００６２】
＜外圧式濾過モジュールの洗浄方法＞
当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法は、被処理水の濾過を停止する濾過停止工程と、上記濾過停止工程後に上記外筒ケース２４内の被処理水を排出する排出工程と、上記排出工程後に上記中空糸膜２１を逆洗水により洗浄する逆洗工程と、上記逆洗工程後に上記外筒ケース２４内に薬液を保持する薬液保持工程と、薬液保持工程で保持した外筒ケース２４内の薬液を排出するフラッシング工程とを主に備える。
【００６３】
当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法では、濾過停止工程で濾過を停止した後に、排出工程で外筒ケース２４内の被処理水を排出する。このため、当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法を用いることで、上記排出工程後に行う逆洗工程で逆洗水を外圧式濾過モジュール２全体に行き渡らせ易い。また、当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法は、上記逆洗工程後に薬液保持工程を備えるので、逆洗工程で除去可能な不純物が除去された状態で薬液を保持する。このため、薬液が中空糸膜２１を浸透し外圧式濾過モジュール２全体に行き渡り易く、不純物が付着し易い被処理水の流入口付近の洗浄効果を高められる。従って、当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法を用いることで、特に中空糸膜２１の平均膜有効長が２ｍ以上である濾過モジュールを効果的に洗浄できる。
【００６４】
（濾過停止工程）
濾過停止工程では、濾過運転機構３を用いて、被処理水の濾過を停止する。具体的には、制御機構８の制御に従って、加圧ポンプ３ａを停止し、被処理水用開閉バルブ４ａを閉じる。これにより被処理水Ｘが外圧式濾過モジュール２に流入することを抑止する。
【００６５】
（排出工程）
排出工程では、排出機構５を用いて、上記濾過停止工程後に上記外筒ケース２４内の被処理水を排出する。具体的には、制御機構８の制御に従って、排出用開閉バルブ５ｂを開くことで、外筒ケース２４内の被処理水のほぼ全量を排出する。なお、「ほぼ全量排出する」とは、濾過運転時における外筒ケース２４内の被処理水量に対し、排出後に外筒ケース２４内に残留する被処理水量が５体積％以下、好ましくは１体積％以下となるように排出することを意味する。
【００６６】
上記排出工程に要する時間は、外圧式濾過モジュール２の容量等により決まるが、例えば０．５分以上１分以下程度である。排出工程における被処理水の排出時間（排出工程に要する時間）の下限としては、０．６分がより好ましい。一方、排出工程における被処理水の排出時間の上限としては、０．８分がより好ましい。排出工程における被処理水の排出時間が上記下限未満であると、被処理液を十分に排水できず、濾過モジュールの洗浄効果が不十分となるおそれがある。逆に、排出工程における被処理水の排出時間が上記上限を超えると、不要に排出工程に要する時間が長くなり、濾過モジュールの洗浄効率が低下するおそれがある。
【００６７】
（逆洗工程）
逆洗工程では、逆洗機構６を用いて、上記排出工程後に中空糸膜２１を逆洗水により洗浄する。具体的には、制御機構８の制御に従って、逆洗用開閉バルブ６ｄを開き、逆洗水供給ポンプ６ｂの運転により逆洗水を処理済水の排出口２４ｂから外圧式濾過モジュール２へ流入させることで中空糸膜２１の洗浄を行う。なお、外圧式濾過モジュール２へ流入した逆洗水は、逆洗水排出管６ｃを経て排出される。
【００６８】
上記逆洗工程で気泡の供給を行うとよい。このように上記逆洗工程で気泡の供給を行うことで、中空糸膜２１表面に付着した不純物を的確に除去し、膜ファウリング防止効果を促進することができる。気泡の供給は、気泡供給機構７により行うことができる。
【００６９】
上記逆洗水は、中空糸膜２１の洗浄を行える限り特に限定されず、例えば処理済水や市水等を用いることもできるが、上記逆洗工程で用いる逆洗水として、後述する薬液保持工程で用いる薬液を用いるとよい。このように上記逆洗工程で用いる逆洗水として、上記薬液保持工程で用いる薬液を用いることで、薬液保持工程において逆洗水を薬液と入れ替える必要がない。従って、外圧式濾過モジュール２の洗浄時間を低減できる。
【００７０】
逆洗水供給ポンプ６ｂによる逆洗水の吐出圧の下限としては、２０ｋＰａが好ましく、１００ｋＰａがより好ましい。一方、上記逆洗水の吐出圧の上限としては、２００ｋＰａが好ましく、１５０ｋＰａがより好ましい。上記逆洗水の吐出圧が上記下限未満であると、逆洗水による洗浄効果が不足するおそれがある。逆に、上記逆洗水の吐出圧が上記上限を超えると、高吐出圧の逆洗水供給ポンプ６ｂや高耐圧の外圧式濾過モジュール２が必要となるため、製造設備のコストが上昇するおそれがある。
【００７１】
逆洗時間の下限としては、０．３分が好ましく、０．５分がより好ましい。一方、上記逆洗時間の上限としては、２分が好ましく、１分がより好ましい。上記逆洗時間が上記下限未満であると、中空糸膜２１の表面に付着した不純物を十分に除去できないおそれがある。逆に、上記逆洗時間が上記上限を超えると、濾過時間が相対的に減少するため、濾過処理効率が十分に向上しないおそれがある。ここで、逆洗時間とは、外圧式濾過モジュール２への逆洗水の流入開始から流入停止するまでの時間を指す。なお、逆洗を断続的に複数回連続して行う場合は、最初の逆洗の逆洗水の流入開始から最後の逆洗の流入停止するまでの時間とする。
【００７２】
（薬液保持工程）
薬液保持工程では、上記逆洗工程後に上記外筒ケース２４内に薬液を保持する。薬液保持工程は、制御機構８が濾過運転機構３の被処理水用開閉バルブ４ａと、排出機構５の排出用開閉バルブ５ｂと、逆洗機構６の逆洗水供給管６ａ、逆洗水供給ポンプ６ｂ及び逆洗用開閉バルブ６ｄとを制御することで行える。具体的には、制御機構８の制御に従って、被処理水用開閉バルブ４ａ、排出用開閉バルブ５ｂ、及び逆洗用開閉バルブ６ｄを閉じることで、外圧式濾過モジュール２へ供給された薬液を保持する。なお、逆洗水として薬液保持工程で用いる薬液を用いる場合は、逆洗工程完了時に逆洗に用いた逆洗水を排出せず、そのまま保持する。また、逆洗水として薬液保持工程で用いる薬液を用いない場合は、被処理水用開閉バルブ４ａ、排出用開閉バルブ５ｂ、及び逆洗用開閉バルブ６ｄを閉じる前に逆洗機構６を用いて逆洗水供給管６ａから逆洗水供給ポンプ６ｂを用いて薬液を外圧式濾過モジュール２へ供給する。この薬液供給時間は、外圧式濾過モジュール２の容量等により決まるが、例えば０．５分以上２．０分以下程度である。
【００７３】
上記薬液保持工程で気泡の供給を行うとよい。このように上記薬液保持工程で気泡の供給を行うことで、薬液が撹拌され、外筒ケース２４内の薬液濃度が均一化される。これにより濾過モジュールの洗浄効果を高められる。気泡の供給は、気泡供給機構７により行うことができる。
【００７４】
上記薬液に用いる薬品としては、次亜塩素酸ナトリウム、無機酸、有機酸、水酸化ナトリウム、界面活性剤等を挙げることができる。中でも次亜塩素酸ナトリウム及び無機酸が好ましい。
【００７５】
上記薬液に次亜塩素酸ナトリウムを含めることで、中空糸膜２１に付着している有機物の除去効率を向上できる。次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合、次亜塩素酸ナトリウムの濃度の下限としては、１ｍｇ／Ｌが好ましく、１０ｍｇ／Ｌがより好ましい。一方、上記次亜塩素酸ナトリウムの濃度の上限としては、５００ｍｇ／Ｌが好ましく、１００ｍｇ／Ｌがより好ましい。上記次亜塩素酸ナトリウムの濃度が上記下限未満であると、中空糸膜２１の洗浄効果が不十分となるおそれがある。なお、水酸化ナトリウムを併用して洗浄効果を高めることもできる。この場合、洗浄効果の観点から、次亜塩素酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムの合計量に対する次亜塩素酸ナトリウムの割合を８５質量％以上とすることが好ましい。
【００７６】
また、上記薬液に無機酸を含めることで、金属が無機酸に溶出されるので、中空糸に付着している金属の除去効率を向上できる。また、金属を溶出させた無機酸は、毒性が低く廃液処理が容易である。上記無機酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、亜硫酸水素ナトリウム等が挙げられる。無機酸を用いる場合、無機酸の濃度の下限としては、１０ｍｇ／Ｌが好ましく、５０ｍｇ／Ｌがより好ましい。一方、上記無機酸の濃度の上限としては、１０００ｍｇ／Ｌが好ましく、５００ｍｇ／Ｌがより好ましい。上記無機酸の濃度が上記下限未満であると、中空糸膜２１の洗浄効果が不十分となるおそれがある。また、洗浄効果の観点から、上記薬液のｐＨが２以下となるように無機酸を配合するとよい。
【００７７】
薬液保持時間の下限としては、１５分が好ましく、３０分がより好ましい。一方、上記薬液保持時間の上限としては、９０分が好ましく、６０分がより好ましい。上記薬液保持時間が上記下限未満であると、中空糸膜２１の表面に付着した不純物を十分に除去できないおそれがある。逆に、上記薬液保持時間が上記上限を超えると、濾過時間が相対的に減少するため、濾過処理効率が十分に向上しないおそれがある。
【００７８】
（フラッシング工程）
フラッシング工程では、被処理水等の順洗水を用いて中空糸膜２１の順洗浄を行うと共に、薬液保持工程で保持した外筒ケース２４内の薬液を排出する。フラッシング工程は、制御機構８が濾過運転機構３の加圧ポンプ３ａと、被処理水用開閉バルブ４ａとを制御することで行える。具体的には、制御機構８の制御に従って、被処理水用開閉バルブ４ａを開け、加圧ポンプ３ａを運転する。また、供給用配管１０には、順洗水を供給する。
【００７９】
フラッシング時間の下限としては、０．５分が好ましく、１分がより好ましい。一方、上記フラッシング時間の上限としては、１０分が好ましく、５分がより好ましい。上記フラッシング時間が上記下限未満であると、中空糸膜２１の表面に付着した不純物を十分に除去できないおそれや薬液を十分に排出できないおそれがある。逆に、上記フラッシング時間が上記上限を超えると、濾過時間が相対的に減少するため、濾過処理効率が十分に向上しないおそれがある。
【００８０】
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００８１】
上記実施形態では、薬液の供給に逆洗機構を用いる場合を説明したが、図２に示すように濾過装置１１の外筒ケース２４が薬液を供給する薬液供給口２４ｄをさらに有し、この薬液供給口２４ｄに接続される薬液供給管１２ａと、上記薬液供給管１２ａ上に配設される薬液供給ポンプ１２ｂとにより構成される薬液供給機構１２をさらに備えてもよい。このような構成とする場合、上記薬液供給口２４ｄは、上部保持部材２２及び下部保持部材２３との間のうち下部保持部材２３に近い位置に配設するとよい。このように上記薬液供給口２４ｄを上記位置に配設することで、中空糸膜２１に不純物が付着し易い被処理水の流入口側に薬液を供給できるので、中空糸膜２１の洗浄効果を高められる。
【００８２】
また、当該濾過装置の外圧式濾過モジュールの数は１に限定されるものではなく、複数であってもよい。当該濾過装置が複数の外圧式濾過モジュールを有する場合、これらの複数の外圧式濾過モジュールは、まとめて制御されてもよく、また各々別個に制御されてもよい。
【００８３】
当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法において、逆洗工程及び薬液保持工程での気泡の供給は必須ではなく、いずれか一方又は両方の工程で気泡の供給を省略できる。また、逆洗工程及び薬液保持工程の両方の工程で気泡の供給を行わない場合、当該濾過装置の気泡供給機構を省略することができる。
【００８４】
また、当該外圧式濾過モジュールの洗浄方法において、フラッシング工程は必須ではなく、省略することができる。
【００８５】
また、外圧式濾過モジュールは、上部保持部材が中空糸膜の両端を保持し、下部保持部材が中空糸膜をＵ字状に湾曲させて折り返す構成としてもよい。この場合、中空糸膜の平均長さとは、下部保持部材で固定された湾曲部の下端部から上部保持部材に固定された上端部までの長さをいう。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８７】
［処理例１］
当該濾過装置を用い、１回の運転工程として、３５分間の濾過、０．７５分間の被処理水の排水、及び０．７５分間の逆洗をこの順に行った。上記運転工程を２０回（運転時間１２時間）行う毎に洗浄工程を行った。上記洗浄工程として、０．７５分間の被処理水の排水、０．７５分間の逆洗、１分間の薬液供給、４０分間の薬液保持、及び３分間のフラッシングをこの順に行った。なお、逆洗水及び順洗水には処理済水を用い、薬液には濃度２００ｍｇ／Ｌの次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いた。また、当該濾過装置の中空糸膜の平均膜有効長は３ｍである。
【００８８】
上述の運転手順で、運転工程における被処理水の透過流束を４０ＬＭＨ以上６０ＬＭＨの範囲として、１０日間運転を行った。その間の運転工程における中空糸膜の膜間差圧は、平均３０ｋＰａであった。
【００８９】
［処理例２］
上記処理例１において、洗浄工程において排水を行わなかった以外は、処理例１と同様にして当該濾過装置の運転を行った。その間の運転工程における中空糸膜の膜間差圧は、平均５０ｋＰａであった。
【００９０】
処理例１と処理例２との結果を比較すると、処理例１の平均膜間差圧は、処理例２の平均膜間差圧より低い。つまり、洗浄工程で被処理水の排水を行うことで、膜間差圧が低減できており、平均膜有効長が２ｍ以上である中空糸膜を効果的に洗浄できていることが分かる。
【００９１】
［処理例３］
上記処理例１において、洗浄工程において０．２５分間の被処理水の排水を行った以外は、処理例１と同様にして当該濾過装置の運転を行った。その間の運転工程における中空糸膜の膜間差圧は、平均４５ｋＰａであった。
【００９２】
処理例３と処理例２との結果を比較すると、処理例３の平均膜間差圧は、処理例２の平均膜間差圧より低い。洗浄工程で被処理水の排水を行うことで、膜間差圧が低減できており、中空糸膜を効果的に洗浄できていることが分かる。
【００９３】
処理例１と処理例３との結果を比較すると、処理例１の平均膜間差圧の方が処理例３の平均膜間差圧より低い。処理例１では、排出工程における被処理水の排出時間を０．５分以上１分以下とすることで、被処理液の排水がさらに進み、その結果、上記排出時間が０．５分未満である処理例３の場合より膜間差圧が低くなったと考えられる。つまり、排出工程における被処理水の排出時間を０．５分以上１分以下とすることで、平均膜有効長が２ｍ以上である中空糸膜をさらに効果的に洗浄できていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の一態様に係る外圧式濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置を用いることで、平均膜有効長が大きい濾過モジュールの洗浄効果が高まるので、平均膜有効長が大きい濾過モジュールを安定して運用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１、１１  濾過装置
２  外圧式濾過モジュール
２１  中空糸膜
２２  上部保持部材
２３  下部保持部材
２３ａ  固定部位
２４  外筒ケース
２４ａ  流入口
２４ｂ  排出口
２４ｃ  逆洗水排出口
２４ｄ  薬液供給口
３  濾過運転機構
３ａ  加圧ポンプ
４  被処理水供給機構
４ａ  被処理水用開閉バルブ
５  排出機構
５ａ  排出管
５ｂ  排出用開閉バルブ
６  逆洗機構
６ａ  逆洗水供給管
６ｂ  逆洗水供給ポンプ
６ｃ  逆洗水排出管
６ｄ  逆洗用開閉バルブ
７  気泡供給機構
７ａ  気泡供給管
７ｂ  気泡供給器
８  制御機構
８ａ  制御装置
９  排出用配管
１０  供給用配管
１２  薬液供給機構
１２ａ  薬液供給管
１２ｂ  薬液供給ポンプ
【図１】
2018023965.tif 000003
【図２】
2018023965.tif 000004