(57)【要約】【課題】膜モジュールの２次側の付着物を薬液洗浄によって、膜内部に押し込むことなく十分に除去することができる膜モジュールの洗浄方法を提供する。【解決手段】スケール成分を含有する原水を処理した槽外型膜モジュール１０を洗浄する方法であって、シュウ酸及び／又はクエン酸水溶液あるいは次亜塩素酸ソーダ水溶液などの洗浄薬液で膜の２次側１２のみを洗浄する第１の洗浄工程と、該第１の洗浄工程後に逆洗する第２の洗浄工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケール成分を含有する原水を処理した槽外型膜モジュールを洗浄する方法において、
逆洗を行うことなく洗浄薬液を膜の２次側の面に沿って流すことにより膜の２次側のみを洗浄する第１の洗浄工程と、該第１の洗浄工程後に膜を逆洗する第２の洗浄工程とを有することを特徴とする膜モジュールの洗浄方法。
【請求項２】
請求項１において、第１の洗浄工程では、膜の２次側の洗浄を気液混合液で行うことを特徴とする膜モジュールの洗浄方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、第１の洗浄工程では膜の２次側の洗浄を、洗浄液の循環もしくは循環及び浸漬で行うことを特徴とする膜モジュールの洗浄方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記膜は上下方向に配置された中空糸膜又は管状膜であり、第１の洗浄工程では膜の２次側に洗浄液を上向流にて通液することを特徴とする膜モジュールの洗浄方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、逆洗を次亜塩素酸ソーダ水溶液で行うことを特徴とする膜モジュールの洗浄方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、第１及び／又は第２の洗浄工程の後にリンス工程を行うことを特徴とする膜モジュールの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理用膜モジュールの洗浄方法に係り、特に原水中のスケール成分濃度が高い場合などに膜の２次側に析出するスケールを除去する方法として好適な膜モジュールの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業廃水や用水、或いは上下水等の濁質やコロイドを含む原水をＭＦ膜やＵＦ膜を用いて膜濾過する場合には、膜の透過流束を高く維持するために、濾過の進行に伴って、膜面に蓄積するケーク層を定期的に除去する操作が必須である。
【０００３】
通常の場合、膜面のケーク層は、透過水を２次側（透過水側）から逆流させて分離させる逆洗操作により除去されている。
【０００４】
しかしながら、このような逆洗操作のみでは、膜面に強固に付着した粘質状付着物を除去することが難しく、このため、このような粘質状付着物を除去するために、薬品洗浄を定期的に行うことが必要となる。特開平７−６００７２（特許３３９５２７４）には、膜を透過水で逆洗した後、透過薬剤を添加した洗浄薬液を２次側（透過水側）から１次側（原水側）に透過させて膜付着物を膜外へ排出する膜モジュールの洗浄方法が記載されている（例えば００１７〜００２９段落）。
また、特開平６−２９２８２０には、洗浄水を透過水室に導入し、透過水室から排出される洗浄水のうちの大部分を洗浄水槽に返送する一方、その一部を配管を経て原水室に送給する洗浄工程を行うことが記載されている（例えば００２２〜００２４段落）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６００７２
【特許文献２】特開平６−２９２８２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、薬液洗浄の前に逆洗を行うと、透過水側に溜まったＳＳ（懸濁物質）やスケール成分が膜内部に押し込まれ、膜を閉塞させてしまう。透過水による逆洗を行うことなく薬液を２次側から１次側に透過させる薬液洗浄を行った場合も、同様に２次側のＳＳや薬液により析出したスケール成分が膜内部に押し込まれ、膜透過差圧を十分に小さくする洗浄効果は得られない。
同様に、特許文献２でも、透過水室に導入された洗浄水が掃流となって洗浄効果を発揮するものの、透過水室に導入された洗浄水の一部が分離膜を透過、逆流するため、２次側のＳＳやスケール成分が膜内部に押し込まれるのを抑制することはできない。
【０００７】
本発明は、膜モジュールの２次側の付着物を、膜内部に押し込むことなく、薬液洗浄によって十分に除去することができる膜モジュールの洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の膜モジュールの洗浄方法は、スケール成分を含有する原水を処理した槽外型膜モジュールを洗浄する方法において、逆洗を行うことなく洗浄薬液を膜の２次側の面に沿って流すことにより膜の２次側のみを洗浄する第１の洗浄工程と、該第１の洗浄工程後に膜を逆洗する第２の洗浄工程とを有することを特徴とするものである。
【０００９】
前記膜は上下方向に配置された中空糸膜又は管状膜であり、第１の洗浄工程では膜の２次側に洗浄液を上向流にて通液することが好ましい。また、膜の２次側の洗浄を気液混合液で行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明方法に従って膜モジュールを洗浄すると、膜面の２次側に対して洗浄薬液をクロスフローにて流すことにより、２次側の膜面に析出したＳＳやスケール成分を剥がすことができる。本発明では、透過水による逆洗を行うことなく洗浄薬液を２次側の膜面に沿って流すので、２次側のＳＳやスケール成分が膜内部に押し込まれることがなく、膜透過差圧を十分に小さくする洗浄効果が得られる。膜を上下方向に配置された中空糸膜又は管状膜とし、気液混合水で洗浄を行う場合には、気液混合水による振動が、膜面からのＳＳやスケール成分の剥離に効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】膜モジュールの縦断面図である。
【図２】膜モジュールの洗浄方法を示すフロー図である。
【図３】膜モジュールの洗浄方法を示すフロー図である。
【図４】膜モジュールの洗浄方法を示すフロー図である。
【図５】膜モジュールの洗浄方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る洗浄方法が適用される膜モジュール１０の模式的な縦断面図であり、図２〜５はこの膜モジュール１０の通水又は洗浄フロー図である。
【００１３】
この膜モジュール１０は、ベッセル（容器）１３と、該ベッセル１３内に設けられた膜１４とを有しており、ベッセル１３内はこの膜１４によって１次側１１と２次側１２（図２〜５）とに分隔されている。
【００１４】
ベッセル１３は、この実施の形態では円筒状であり、円筒の軸心方向を鉛直上下方向として縦長に設置されている。膜１４は中空糸膜又は管状膜であり、ベッセル１３内に上下方向に配置されている。膜１４は、ＭＦ膜、ＵＦ膜、ＮＦ膜などのいずれでもよい。膜材質は、ＰＶＤＦ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＳなどのいずれでもよい。
【００１５】
膜１４の上下両端はそれぞれポッティング部１５，１６によって結束されている。ベッセル１３内のポッティング部１５の上側に上部室１７が形成され、ポッティング部１６の下側に下部室１８が形成されている。膜１４内部は各室１７，１８に連通している。即ち、中空糸膜又は管状膜の上端部は該上部室１７に臨み、下端部は該下部室１８に臨んでいる。
【００１６】
膜モジュール１０は、中空糸膜又は管状膜の内部を１次側とし、中空糸膜又は管状膜の外部を２次側とした内圧式モジュールであってもよく、中空糸膜又は管状膜の外部を１次側とし、内部を２次側とした外圧式モジュールであってもよいが、この実施の形態では内圧式とされている。内圧式モジュール及び外圧式モジュールのいずれにおいても、１次側を加圧するポンプの他に、２次側から吸引するポンプ９（図２）を設けてもよい。
【００１７】
この膜モジュール１０の下部室１８の下部（ベッセル１３の下端部）には、バルブＶ１を有した原水配管１が接続され、上部室１７の上部（ベッセル１３の上端部）には、バルブＶ２を有した濃縮水配管２が接続されているが、原水配管１が上部に接続され、濃縮水配管２が下部に接続されてもよい。
【００１８】
膜モジュールの２次側１２の下部にバルブＶ３を有した配管３が接続され、２次側の上部にバルブＶ４を有した配管４が接続されている。配管３からは、バルブＶ５を有したブローライン２０が分岐している。
【００１９】
この膜モジュール１０によって処理される原水は、用水であってもよく、排水であってもよいが、Ｃａ等の硬度成分を多く含む（例えばＣａ濃度５０〜５００ｍｇ／Ｌ）生活排水、ごみ浸出水、フッ素処理排水、電子産業排水など、Ｃａ系スケールが発生し易い排水を処理するのに好適である。
【００２０】
図２は、膜モジュール１０によって原水を処理する際のフローを示している。
【００２１】
この場合、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ４が開とされ、バルブＶ３，Ｖ５が閉とされ、原水は配管１から１次側１１に流入し、濃縮水が配管２から流出する。原水が１次側１１内を流れる間に水の一部が膜１４を２次側１２へ透過し、透過水が配管４から取り出される。なお、バルブＶ３も開とし、配管３，４から透過水を取り出してもよく、バルブＶ４を閉、Ｖ３を開とし、配管３のみから透過水を取り出してもよい。この原水処理を継続すると、膜１４にスケールが析出・付着するようになるので、膜の洗浄を行う。
【００２２】
本発明では、薬液洗浄に先立つ逆洗は行わない。即ち、図２のフローにて原水処理しているときに、膜透過差圧が規定差圧以上となったり、透過水量が規定水量以下となった場合には、逆洗を行うことなく、まず２次側１２のみを図３のフローに従って薬液で洗浄する。
【００２３】
この洗浄薬液としては、膜付着物がＣａ系スケールである場合、濃度０．５〜３．０ｗｔ％程度のシュウ酸及び／又はクエン酸水溶液が好適であり、膜付着物がスライムである場合には、有効塩素濃度１００〜３０００ｐｐｍの次亜塩素酸ソーダ水溶液が好適である。
【００２４】
図３では、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５を閉とし、バルブＶ３，Ｖ４を開とする。配管４を薬液タンク５に連通させ、薬液タンク５内をポンプ６及び配管７を介して配管３に薬液供給可能に連通する。また、配管３にエア配管８からエア（空気）を供給可能とする。そして、ポンプ６を作動させ、薬液タンク５内の洗浄薬液を配管７，３を介して２次側１２の下部に流入させ、２次側１２内を上昇させ、配管４から流出させてタンク５に循環させる。このときの薬液流量は、２次側１２内におけるＬＶが０．０１〜０．３ｍ／ｓ特に０．０５〜０．２ｍ／ｓとなる程度が好ましい。また、配管８からエアを導入し、２次側１２内をバブリングすることが好ましい。エア供給量は２次側１２内のＬＶが０．０１〜０．２ｍ／ｓ特に０．０５〜０．１５ｍ／ｓとなる程度が好ましい。
【００２５】
この際、バルブＶ１，Ｖ２が閉となっているので、２次側１２を流れる洗浄薬液が１次側１１へ透過することはなく、洗浄薬液は２次側１２のみを流れて循環する。
【００２６】
この薬液による循環洗浄を０．５〜５ｈ特に０．５〜２．０ｈ行うのが好ましい。また、この薬液による循環洗浄を好ましくは０．５〜５ｈ特に好ましくは０．５〜２．０ｈ行った後、薬液浸漬を０．５〜２４ｈｒ程度行ってもよい。
【００２７】
その後、バルブＶ５を開とし、２次側１２及び配管３，４内の残留洗浄薬液を配管３に連なるブローライン２０を介して系外に排出する。次いで図４の通り、配管４をリンス水タンク１５に接続すると共に、リンス水タンク１５内のリンス水をポンプ１６及び配管１７を介して配管３に供給可能に接続する。バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５は閉とし、バルブＶ３，Ｖ４は開とする。リンス水としては、膜モジュール１で原水を処理したときに得られる透過水が好適であるが、濁度が１ＮＴＵ未満の工業用水であってもよい。
【００２８】
ポンプ１６を作動させ、タンク１５内のリンス水を配管１７、配管３、２次側１２、配管４を介して循環させる。この工程は、いわゆるリンス工程と呼ばれるものである。リンス水の流量は、２次側１２内のＬＶが０．０１〜０．３ｍ／ｓ特に０．０５〜０．２ｍ／ｓとなる程度が好ましい。リンス工程は０．１〜３ｈ特に０．１〜１．０ｈ程度行うのが好ましい。
【００２９】
このリンス工程でも、バルブＶ１，Ｖ２を閉としているので、リンス水が２次側１２から１次側１１へ透過することがなく、リンス水は２次側１２のみを通って循環する。なお、このリンス工程終了後、２次側１２及び配管３，４内の残留リンス水を配管３に連なるブローライン２０から系外に排出してもよい。
【００３０】
リンス工程終了後、図５の通り、配管３，４を配管１８，１９を介して次亜塩素酸ソーダ水溶液タンク（図示略）に接続し、バルブＶ１〜Ｖ４を開、バルブＶ５を閉とする。そして、配管１８，１９及び配管３，４を介して２次側１２へ次亜塩素酸ソーダ水溶液を供給する。次亜塩素酸ソーダ水溶液による洗浄時間は、０．１〜３時間、特に０．１〜２．０時間程度が好ましい。次亜塩素酸ソーダ水溶液を上記のように２次側１２に供給すると、次亜塩素酸ソーダ水溶液は膜１４を透過して１次側１１にも流入し、２次側１２だけでなく１次側１１内も次亜塩素酸ソーダ水溶液で満たされる。その後、バルブＶ１〜Ｖ５を閉とし、膜１４を次亜塩素酸ソーダ水溶液に浸漬した状態に好ましくは１〜２４ｈ特に好ましくは２〜２４ｈ維持する浸漬工程を行う。
【００３１】
この浸漬工程終了後、２次側１２内の残留次亜塩素酸ソーダ水溶液をブローライン２０を介して系外に排出してもよい。
【００３２】
浸漬工程の後、再び図５のようにバルブＶ１〜Ｖ４を開、バルブＶ５を閉とし、配管１８，１９，３，４から清浄水を２次側１２に供給し、２次側１２及び１次側１１内を清浄水で洗浄し、洗浄排水を配管１，２を介して排出する（仕上げリンス工程）。この仕上げリンス工程に用いる清浄水としては、原水を膜モジュール１０で透過処理して得た透過水が好適である。この仕上げリンス工程では、ベッセル１内の２次側の容積の１〜１０倍特に２〜５倍の容積の清浄水を２次側１２に供給するのが好ましい。
【００３３】
上記の各工程を行うことにより、膜１４へのスケール系及びスライム系付着物が薬液で洗浄除去される。また、図２のように薬液を２次側１２に上向流で通水するときに膜１４が振動し、膜面付着物が剥離するので、洗浄効果が増大し、膜透過水量が十分に回復する。なお、スライム系付着物が無い場合は、次亜塩素酸ソーダ水溶液の浸漬工程を省略してもよい。また、スケール成分が少ない場合には、次亜塩素酸ソーダ水溶液を上記工程のシュウ酸やクエン酸等の酸洗浄に代えて行うこともできる。
【００３４】
上記の一連の工程による膜モジュール洗浄を行った後、一般的な洗浄に用いられる薬液を２次側から１次側に通液する洗浄を行ってもよい。
【００３５】
図１では、配管２はベッセル１３の上端面に接続され、配管１はベッセル１３の下端面に接続されているが、ベッセル１３の側周面に接続されてもよい。
【００３６】
なお、図３の工程では、２次側１２から１次側１１に薬液が染み込まないよう、１次側のバルブＶ１，Ｖ２を閉めているが、１次側１１へ液体もしくは気体を供給し圧力をかけて１次側１１へ薬液が浸透しないように制御してもよい。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例及び比較例について説明する。以下の実施例及び比較例では、下記水質の原水（生活排水）を５７．４ｍ３／ｄにて生物処理して、その活性汚泥の固液分離に膜モジュールを用い、下記水質の給水を４５日間通水した後に膜モジュールを洗浄した。  膜モジュールとしては、Ｐｅｎｔａｉｒ製ＭＢＲ用膜（膜面積３３ｍ２）を２本並列に配置されたものを用いた。
＜原水水質＞
ＢＯＤ：１００ｍｇ／Ｌ、
ケルダール窒素：１６ｍｇ／Ｌ、
ＰＯ４−Ｐ：２ｍｇ／Ｌ、
Ｃａ：７５ｍｇ／Ｌ
＜膜モジュールの給水水質＞
ＭＬＳＳ：７０００ｍｇ／Ｌ
ＢＯＤ：５ｍｇ／Ｌ未満
硝酸性窒素：１５ｍｇ／Ｌ
ＰＯ４−Ｐ：１．８ｍｇ／Ｌ
Ｃａ：７２ｍｇ／Ｌ
【００３８】
［実施例１］
図１の採水工程で、濾過を１．０ｍ／ｄにて１０分行い、逆洗を７．２ｍ／ｄにて１０秒行うことを繰り返し行った。４５日間の通水で、２０℃換算膜間差圧が、１５ｋＰａから４７ｋＰａに上昇したので、次の工程（１）〜（４）に従って膜モジュールを洗浄した。
【００３９】
（１）  図３の通り、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５を閉、バルブＶ３、Ｖ４を開とし、２次側の下端から１％クエン酸よりなる洗浄薬液及びエアを２次側にのみ１時間循環させた。なお、薬液流量は０．９ｍ３／ｍｉｎ（線速度０．１ｍ／ｓ）であり、エア流量は０．９ｍ３／ｍｉｎ（線速度０．１ｍ／ｓ）である。
（２）  洗浄薬液をブローライン２０から抜き、次いで図４の通り２次側の下端から、膜透過水を０．９ｍ３／ｍｉｎ（０．１ｍ／ｓ）で３０分循環させてリンスを行った。
（３）  図５の通り、１次側のバルブＶ１，Ｖ２を開け、２次側から１次側に、有効塩素１５００ｐｐｍの次亜塩素酸ソーダ水溶液を２ｍ３／ｈｒで１５分逆通液した後、２時間浸漬した。
（４）  その後、図５の通り、２次側から１次側に、清浄水として膜透過水を２ｍ３／ｈｒで３０分逆通液した。
【００４０】
この洗浄の結果、２０℃換算膜間差圧は１５ｋＰａに回復した。本実施例で処理対象とした生活排水は、Ｃａ濃度が高いため、２次側に析出したＣａスケールを膜に押し込まずに系外に排出する本発明方法は有効であった。
【００４１】
［比較例１］
実施例１と同一の原水について同一の採水運転を４５日間行い、２０℃換算膜間差圧が、１５ｋＰａから４７ｋＰａに上昇した膜モジュールを次の工程（１）〜（４）に従って洗浄した。
【００４２】
（１）  図５のようにバルブＶ１〜Ｖ４を開、バルブＶ５を閉とし、２次側から１次側に、１％クエン酸水溶液を２ｍ３／ｈｒで１５分逆通液した後、４５分浸漬した。
（２）  次いで、２次側から１次側に、膜透過水を２ｍ３／ｈｒで３０分逆通液してリンス工程を行った。
（３）  次いで図５のフローに従って、２次側から１次側に有効塩素１５００ｐｐｍの次亜塩素酸ソーダ水溶液を２ｍ３／ｈｒで１５分逆通液した後、２時間浸漬した。
（４）  次いで、図５のフローに従って、２次側から１次側に膜透過水を２ｍ３／ｈｒで３０分逆通液した。
【００４３】
この洗浄の結果、２０℃換算膜間差圧は、２２ｋＰａまでしか回復しなかった。これは、２次側からの逆洗によりＣａスケールが膜内部へ押し込まれるとともに、次亜塩素酸ソーダ逆通液後のアルカリで析出したＣａスケールが、膜透過水による再度の逆通液によって２次側に押し込まれ、初期値を回復しなかったためであると考えられる。
【符号の説明】
【００４４】
１１  １次側
１２  ２次側
１３  ベッセル
１４  膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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