(57)【要約】  本発明は、膜プラント（１）で製品の膜濾過を行う方法であって、Ａ）膜プラント（１）の第１の膜システム（２）で製品を濾過する段階と、Ｂ）水での少なくとも１つのリンス工程及び洗浄液での少なくとも１つの洗浄工程を含むマルチステップ洗浄手順により、第１の膜システム（２）を洗浄する段階であって、それにより少なくとも１つの汚染洗浄液が得られる段階と、Ｃ）少なくとも１つの汚染洗浄液を第２の膜システム（９）で濾過する段階であって、それにより回収洗浄液が得られる段階と、Ｄ）段階Ｂ）の洗浄工程で回収洗浄液を用いる段階とを含む膜濾過方法に関する。
2008542007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜プラント（１）で製品の膜濾過を行う方法であって、
Ａ）前記膜プラント（１）の第１の膜システム（２）で前記製品を濾過する段階と、
Ｂ）水での少なくとも１つのリンス工程及び洗浄液での少なくとも１つの洗浄工程を含むマルチステップ洗浄手順により、前記第１の膜システム（２）を洗浄する段階であって、それにより少なくとも１つの汚染洗浄液が得られる段階と、
Ｃ）前記少なくとも１つの汚染洗浄液を第２の膜システム（９）で濾過する段階であって、それにより回収洗浄液が得られる段階と、
Ｄ）前記段階Ｂ）の洗浄工程で前記回収洗浄液を用いる段階と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の膜システム（２）及び前記第２の膜システム（９）はそれぞれ、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜、ナノ濾過（ＮＦ）膜、又は逆浸透（ＲＯ）膜の群から選択される少なくとも１つの膜を収容する、請求項１に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項３】
前記第１の膜システム（２）及び前記第２の膜システム（９）の少なくとも一方は、管状膜システムである、請求項１又は２に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項４】
前記段階Ｂ）における前記少なくとも１つの洗浄工程は、３０００リットル〜１００００リットルの範囲の総容積を有する洗浄液で実施される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項５】
前記段階Ｂ）における前記少なくとも１つの洗浄工程は、腐食剤、金属イオン封鎖剤及び界面活性剤、又は酸及び該界面活性剤を含有する洗浄液で実施される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項６】
前記段階Ｂ）における前記少なくとも１つの洗浄工程は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、次亜塩素酸ナトリウム、リン酸、硝酸、エチレンジアミン四酢酸又はその誘導体等の錯化剤、ニトリロ三酢酸又はその誘導体、三リン酸カリウム、及びホスホネート又はアクリレート等の金属イオン封鎖剤の群から選択される、少なくとも１つの成分を含有する洗浄液で実施される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項７】
前記段階Ａ）における前記濾過は、乳製品、医薬品、食品又は醸造製品、及び廃水の群から選択される製品で実施される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項８】
前記第１の膜システム（２）及び前記第２の膜システム（９）は、デッドエンドフローで、クロスフローで、又はデッドエンドフローとクロスエンドフローとを交互にして操作される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項９】
前記段階Ｃ）の間、前記第２の膜システムは、蓄積した汚れがシステム性能を５〜３０％低下させるまでデッドエンドフローで操作されてから、前記第２の膜システムから前記蓄積した汚れをフラッシングするようにクロスフローで操作される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項１０】
第３の膜システム（１０）が、前記段階Ｃ）において、前記第２の膜システム（９）の代わりに又は該第２の膜システム（９）と交互に前記汚染洗浄液を濾過する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項１１】
第３の膜システム（１０）が、前記段階Ｃ）において前記汚染洗浄液を濾過し、前記第２の膜システム（９）が該第２の膜システム（９）から前記蓄積した汚れをフラッシングするようにクロスフローで操作されている間に、前記第３の膜システム（１０）がデッドエンドフローで操作され、前記第２の膜システム（９）がデッドエンドフローで操作されている間に、前記第３の膜システム（１０）が該第３の膜システム（１０）から前記蓄積した汚れをフラッシングするようにクロスフローで操作される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項１２】
前記回収洗浄液は、洗浄液及び／又は水と混合された後で前記段階Ｂ）の洗浄工程で再使用される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項１３】
前記段階Ｂ）の前記マルチステップ洗浄手順は、
ｉ）水で前記第１の膜システム（２）をリンスする工程と、
ｉｉ）腐食剤を含有する第１の洗浄液で前記第１の膜システム（２）を洗浄する工程と、
ｉｉｉ）水で前記第１の膜システム（２）をリンスする工程と、
ｉｖ）酸を含有する第２の洗浄液で前記第１の膜システム（２）を洗浄する工程と、
ｖ）水で前記第１の膜システム（２）をリンスする工程と、
ｖｉ）腐食剤を含有する第３の洗浄液で前記第１の膜システム（２）を洗浄する工程と、
ｖｉｉ）水で前記第１の膜システム（２）をリンスする工程と
を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の膜プラントで製品の膜濾過を行う方法。
【請求項１４】
製品の膜濾過を行う膜プラント（１）であって、
前記製品を濾過する第１の膜システム（２）と、
洗浄液が充填され、洗浄液ライン（４）を介して前記第１の膜システム（２）に接続可能である少なくとも１つの保持タンク（３）と、
回収ライン（７）を介して前記第１の膜システム（２）から出る汚染洗浄液を回収する少なくとも１つの回収タンク（８）であって、前記汚染洗浄液を濾過する少なくとも１つのさらなる膜システム（９、１０）に接続される回収タンク（８）と
を備え、前記少なくとも１つのさらなる膜システム（９、１０）は、回収洗浄液を該少なくとも１つのさらなる膜システム（９、１０）から前記保持タンク（３）へ戻すように該保持タンク（３）に接続される戻りライン（２０）に接続されることを特徴とする製品の膜濾過を行う膜プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜プラントにおいて製品の膜濾過を行う方法、及び製品の膜濾過を行う膜プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
膜濾過は、例えば、酪農業界、食品・飲料業界、金属業界、製薬業界、又は水道業界によって工業規模で膜プラントに適用される有利な技術である。
【０００３】
例えば、米国特許出願公開第２００５／００５３７０７号は、牛乳の種々の栄養成分の逐次分離を行う方法及び装置、特に、濾過膜を備えるクロスフロー濾過（cross-filtration）モジュールを用いて、牛乳、初乳、乳清、又は他の乳製品に含有される種々の乳タンパク質、炭水化物、酵素、及びミネラルの逐次分離を行う方法及び装置に関する。一実施の形態によれば、牛乳供給源からの牛乳が、その中に含まれる細菌を除去するために第１のクロスフロー濾過モジュールを通って流れ、牛乳の所定の画分を捕捉して濾過するために６つのさらなるクロスフロー濾過モジュールを通って流れる。
【０００４】
精密濾過、限外濾過、ナノ濾過、及び逆浸透の膜濾過技術は、分離プロセス、殺菌プロセス、再循環プロセス、及び回収プロセスとしてこれらを魅力的なものにする特性を有し、特性としては以下が挙げられる：
自動的な連続運転をもたらす連続プロセス、
相変化も温度変化も伴わない低いエネルギー利用率、
著しいサイズ制限のないモジュール設計、
保守要件の少ない最低限の可動部品、
分離される成分の形態又は化学的性質に対する無影響、
化学薬品添加を必要とせずに行われる分離。
【０００５】
膜プロセスの動作における主な問題の１つは、膜ファウリング、すなわち膜汚染である。膜ファウリングは、濾過された製品の特定の成分が膜の表面上又は膜マトリックス内に蓄積することにより生じる膜フィルタのフラックス（flux：透過流束）低下を指す。特定のファウリング（汚染）物質は、フィルタの逆洗又はスクラビング等の水圧手段によって除去することができ、ほとんどのファウリング物質は、定置洗浄（ＣＩＰ）又は化学洗浄等の化学的手段によって除去することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
当該技術分野の現状では、膜プラントの化学洗浄に用いられる洗浄液は洗浄プロセス後に廃棄される。環境上及び経済上の問題から、洗浄液及び／又は洗浄液中の水の少なくとも一部を再使用のために回収することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、使用済みの膜濾過システムの洗浄手順を含む、膜プラントで製品の膜濾過を行う方法を提供するという目的に基づく。それにより、膜濾過にかかる総費用が低減し、汚染された洗浄液の環境排出が低減する。
【０００８】
この目的は、以下の段階を含む膜プラントで製品の膜濾過を行う方法により達成される：
Ａ）  膜プラントの第１の膜システムで製品を濾過する段階と、
Ｂ）水での少なくとも１つのリンス工程及び洗浄液での少なくとも１つの洗浄工程を含むマルチステップ（multi-step：多段）洗浄手順により、第１の膜システムを洗浄する段階であって、それにより少なくとも１つの汚染洗浄液が得られる、洗浄する段階と、
Ｃ）少なくとも１つの汚染洗浄液を第２の膜システムで濾過する段階であって、それにより回収洗浄液が得られる段階と、
Ｄ）段階Ｂ）の洗浄工程で回収洗浄液を用いる段階。
【０００９】
これに関して、膜プラントは、好ましくは３００リットル／（ｈ・ｍ２）を超える膜フラックス（流束）を有する、産業製品の膜濾過を行う少なくとも１つの膜システムを備える装置である。
【００１０】
段階Ａ）において本発明による膜プラントの膜システムで濾過される製品は、乳製品、医薬品、食品若しくは醸造製品、又は廃水であることが好ましい。
【００１１】
洗浄段階Ｂ）は、膜濾過プロセスの性能及び経済性に大きな影響を及ぼす膜システム動作の不可欠部分である。膜ファウリング（汚染）は、一般に４つの分野に分類され、これらは無機物ファウリング、粒子／コロイドファウリング、バイオファウリング、有機物ファウリングである。ファウリングが無機物、粒子／コロイド、生物、又は有機物のいずれによるものであろうと、膜上にこれらがあることで、透過流量の減少又は同じ流量を維持するのに必要な供給圧力の上昇が生じる。本発明による方法の洗浄段階Ｂ）は、所定の定期的な時間間隔で、又はファウリングの結果としての膜システムの性能低下に応じて、開始されるべきである。洗浄段階Ｂ）は、標準的な定置洗浄（ＣＩＰ）装置及び流路を用いて実施され、化学薬品添加から循環、浸漬、排液、及びフラッシング（洗い流し）に至る全工程が全自動であることが好ましい。ＣＩＰの概念は、洗浄すべき装置を分解せずに洗浄手順が行われることを指す。
【００１２】
洗浄段階Ｂ）は、マルチステップ洗浄手順を含み、その個々のステップは、既存のファウリングの種類及び量に応じて変わる。例えば、マルチステップ洗浄手順において、プレリンス工程、洗浄工程、及びポストリンス工程を適切に組み合わせることが重要である。
【００１３】
膜ファウリングの原因が特定されると、少なくとも１つの洗浄工程で種々の洗浄液を用いて、ファウリング物質を膜から除去して第１の膜システムの膜フラックスを回復させることができる。膜と膜プラントの他の構成部品との化学的適合性が、本発明による方法の段階Ｂ）で用いられる洗浄液のタイプ及び最大許容濃度を制限する。さらに、温度、洗浄期間の長さ、及び流体力学的条件等の因子の全てが、マルチステップ洗浄手順の洗浄効率に影響を及ぼす。
【００１４】
本発明による方法の段階Ｂ）における、水での少なくとも１つのリンス工程及び洗浄液での少なくとも１つの洗浄工程は、水若しくは洗浄液を用いた膜の浸漬、順洗、又は逆洗によって、又はそれらの組み合わせによって実施することができる。浸漬プロセス中、第１の膜システムの膜は、所定の期間にわたって水又は洗浄液に浸漬される。順洗が行われると、第１の膜システムの膜は、水又は洗浄液で順方向にフラッシング（洗い流し）され、水又は洗浄液は、濾過段階Ａ）よりも急速にシステムを通って流れる。急速な流れ及びそれによって生じる乱流により、吸収された粒子が膜から解放されて排出される。逆洗は、逆濾過プロセスである。液体（例えば、水、透過液、又は洗浄液）が、圧力下で膜を通して逆方向に流され、膜の孔が内圧方式でフラッシングされる。
【００１５】
段階Ｂ）のマルチステップ洗浄手順の各ステップ、複数のステップ、又は全ステップでは、洗浄液、水、及び汚染物質を含有する汚染洗浄液が得られる。本発明の方法の段階Ｃ）において、この少なくとも１つの汚染洗浄液流が第２の膜システムで濾過されて、回収洗浄液流が得られる。この濾過工程により、汚染洗浄液流の洗浄液及び／又は水の少なくとも一部が回収されて、化学薬品を添加せずに比較的低エネルギーの使用及び十分に整えられたプロセス条件で再使用される。本発明による方法の段階Ｄ）における回収洗浄液の再使用は、化学薬品の排出又は水の浪費による環境被害を回避するのに役立つ。さらに、膜プラントにおける製品の膜濾過を行う本方法は、洗浄液及び／又は水の節約によってコストパフォーマンスがより高くなる。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、第１の膜システム及び  第２の膜システムはそれぞれ、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜、ナノ濾過（ＮＦ）膜、又は逆浸透（ＲＯ）膜の群から選択される少なくとも１つの膜を有する。これらの膜は、セルロース膜、高分子膜又はセラミック膜であることが好ましい。
【００１７】
精密濾過は、０．０５μｍ〜１０μｍの範囲のコロイド粒子若しくは懸濁粒子、細菌、又は脂肪球を分離する低圧膜プロセスである。精密濾過は、例えば、発酵、ブロス清澄化及びバイオマス清澄化、並びに回収に用いることができる。
【００１８】
限外濾過は、最高１０バールの圧力を用いた選択的分画プロセスである。限外濾過は、牛乳及び乳清の分画及びタンパク質分画に広く用いられる。これは、分子量が１０００を超える懸濁物質及び溶質を濃縮する。透過液は、低分子量の有機溶質及び有機塩を含有する。
【００１９】
ナノ濾過は、脱塩（demineralization）、色除去（color removal）、及び淡水化（desalination）等の分離用途を果たすことができる。ナノ濾過は、小さなイオンが膜を通ることを可能にする一方で大きなイオン及びほとんどの有機成分を排除する。これは、ルーズ逆浸透とみなすことができる。
【００２０】
逆浸透は、プロセス流を脱水するか、溶液中の低分子量物質を濃縮／分離するか、又は廃水を洗浄するための高効率技法である。逆浸透に用いられる特定の高分子膜は、全イオン性固体の９９％以上を阻止する。
【００２１】
これら４つの分離技術は、孔径又はそれらの除去機能に基づいて通常は定義される。本発明の好適な実施の形態によれば、第１の膜システム及び第２の膜システムの少なくとも一方が管状膜システムである。管状膜システムは、管状膜、毛管膜、又は中空糸膜を有するシステムに分けることができる。管状膜システムは、複数のそのような管状膜、毛管膜、又は中空糸膜を有する。
【００２２】
管状膜は、約５ｍｍ〜１５ｍｍの直径を有する管である。複数のそのような管状膜は、自立型ではないため円筒形の支持シェル内に通常は配置される。管状膜内の流れは、通常は内圧方式で流れる。
【００２３】
毛管膜は、管状膜の直径よりも小さな、すなわち０．５ｍｍ〜５ｍｍの直径を有する。用途に合わせて複数の毛管膜が束ねられる。毛管膜は、濾過圧力に抵抗するのに十分な強度を有する。毛管膜を通る流れは、内圧方式又は外圧方式の両方であり得る。
【００２４】
中空糸膜は、０．１μｍ未満の直径を有する膜である。中空糸膜を有する膜システムでは、何千もの中空ストロー状の繊維が束に分けられる。動作中、濾液（例えば水）が圧力下又は真空下で繊維壁に通され、濃縮液（retentate：保持液）が繊維壁によって保持される。中空糸膜は、懸濁固形分含量の少ない水の処理にしか用いることができない。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態によれば、段階Ｂ）における少なくとも１つの洗浄工程は、総容積が３０００リットル〜１００００リットルの範囲、より好ましくは４０００リットル〜９０００リットルの洗浄液で実施することができる。洗浄液のこの容積は、第１の膜システムに接続可能な保持タンク内に入れることができる。
【００２６】
本発明の好適な実施の形態では、段階Ｂ）における少なくとも１つの洗浄工程は、腐食剤、金属イオン封鎖剤及び界面活性剤、又は酸及び界面活性剤を含有する洗浄液で実施される。
【００２７】
腐食剤は、有機物ファウリング又は微生物ファウリングによって汚染された膜を洗浄するのに通常は用いられる。腐食剤の機能は２つあり、加水分解及び可溶化である。多糖類及びタンパク質を含む有機物質は、腐食剤によって加水分解される。金属イオン封鎖剤は、洗浄液中の遊離カルシウムと結合して石灰化及び脂肪酸石鹸形成を防止することができる。
【００２８】
酸は、ファウリング層からスケール及び金属二酸化物（metal dioxides）を除去するのに主に用いられる。例として、酸化鉄により汚染されている膜の洗浄にはクエン酸が効果的であるが、それは、クエン酸が酸化鉄沈殿物を溶解するだけでなく鉄との錯体も形成するからである。
【００２９】
界面活性剤は、親水性構造及び疎水性構造の両方を有する。界面活性剤は、水中の脂肪、油、及びタンパク質とのミセルを形成することができる。界面活性剤は、これらの物質により汚染された膜を洗浄するのに役立つことができる。界面活性剤によっては、細菌細胞壁の機能を阻止することができるもの、及び細菌と膜との間の疎水性相互作用に干渉できるものがある。したがって、界面活性剤は、生物膜の形成により広がる汚染を引き起こす。本発明の段階Ｂ）において洗浄液中で用いられる界面活性剤は、アニオン性及び／又は両性であり得る。
【００３０】
さらに、洗浄液は、有機堆積物を酸化及び可溶化するための次亜塩素酸ナトリウム又は過酸化水素等の酸化剤を含有することができ、洗浄液は、６０℃よりも高い温度を有することが好ましい。
【００３１】
好ましくは、段階Ｂ）における少なくとも１つの洗浄工程は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、次亜塩素酸ナトリウム、リン酸、硝酸、エチレンジアミン四酢酸又はその誘導体等の錯化剤、ニトリロ三酢酸又はその誘導体、三リン酸カリウム、及びホスホネート又はアクリレート等の金属イオン封鎖剤の群から選択される、少なくとも１つの成分を含有する洗浄液で実施される。
【００３２】
本発明で用いられる膜システムは、デッドエンドフロー（dead-end  flow）で、クロスフロー（cross-flow）で、又はデッドエンドフローとクロスフローとを交互にして操作することができる。
【００３３】
デッドエンド濾過は、膜システムに入る濾過すべき液体の全てに圧力をかけて膜に通すことで行われる。膜の孔径に応じて、液体のいくつかの固形物及び成分は膜上に残る。
【００３４】
クロスフロー濾過が行われる場合、濾過すべき液体は膜の表面に接線流状に流される。選択された成分を有する液体の一部は、膜を透過して透過液を形成する。液体とその成分との残りは、膜に保持されて濃縮液を形成する。
【００３５】
本発明の好適な実施の形態によれば、膜濾過を行う方法の段階Ｃ）の間、第２の膜システムは、蓄積した汚れがシステム性能を５〜３０％低下させるまでデッドエンドフローで操作されてから、第２の膜システムから蓄積した汚れをフラッシングするようにクロスフローで操作される。このようなデッドエンド濾過は、クロスフロー特性の期間を時折伴って１００％の水を膜に押し通して、膜の表面上の汚染物質の濃度を低下させる。この文脈での５〜３０％の性能の低下は、同じ圧力での透過流量の５〜３０％の減少、又は同じ流量を維持するための供給圧力の５〜３０％の上昇を意味する。
【００３６】
本発明の好適な実施の形態では、第３の膜システムが、段階Ｃ）において、第２の膜システムの代わりに又は第２の膜システムと交互に汚染洗浄液を濾過する。この第３の膜システムは、例えば第２の膜システムの膜の閉塞に起因する第２の膜システムの故障の場合にのみ用いられるスタンバイシステム又はバックアップシステムとしての役割を果たすことができる。第３の膜システムは、例えば第２の膜システムの洗浄すなわちフラッシング中に、汚染洗浄液の濾過を続行する代替的な膜システムとしての役割を果たすこともできる。１つの可能性は、第２の膜システムが第２の膜システムから蓄積した汚れをフラッシングするようにクロスフローで操作されている間に、第３の膜システムが段階Ｃ）において汚染洗浄液を濾過するようにデッドエンドフローで操作され、第２の膜システムがデッドエンドフローで操作されている間に、第３の膜システムが第３の膜システムから蓄積した汚れをフラッシングするようにクロスフローで操作されることである。
【００３７】
第２の膜システム及び／又は第３の膜システムから出る回収洗浄液は、洗浄液及び／又は水と混合された後で段階Ｂ）の洗浄工程で再び用いられることが好ましい。洗浄液及び／又は水を回収洗浄液に加えることにより、第１の膜システムの洗浄に用いられる洗浄液は、再使用前にその元の濃度に整えられる。
【００３８】
本発明の一実施の形態によれば、段階Ｂ）のマルチステップ洗浄手順は、
ｉ）水で第１の膜システムをリンスする工程と、
ｉｉ）腐食剤を含有する第１の洗浄液で第１の膜システムを洗浄する工程と、
ｉｉｉ）水で第１の膜システムをリンスする工程と、
ｉｖ）酸を含有する第２の洗浄液で第１の膜システムを洗浄する工程と、
ｖ）水で第１の膜システムをリンスする工程と、
ｖｉ）腐食剤を含有する第３の洗浄液で第１の膜システムを洗浄する工程と、
ｖｉｉ）水で第１の膜システムをリンスする工程と
を含む。
【００３９】
工程ｖｉ）において、腐食剤が次の濾過用途のために膜の孔を開き、孔は工程ｖｉ）の酸によって閉じられる。工程ｖｉ）で用いられる第３の洗浄液は、工程ｉｉ）で用いられるものとは異なる洗浄液であっても同じ洗浄液であってもよい。
【００４０】
本発明はさらに、製品の膜濾過を行う膜プラントであって、製品を濾過する第１の膜システムと、洗浄液が充填され、洗浄液ラインを介して第１の膜システムに接続可能である少なくとも１つの保持タンクと、回収ラインを介して第１の膜システムから出る汚染洗浄液を回収する少なくとも１つの回収タンクであって、汚染洗浄液を濾過する少なくとも１つのさらなる膜システムに接続される、少なくとも１つの回収タンクとを備え、少なくとも１つのさらなる膜システムは、回収洗浄液を少なくとも１つのさらなる膜システムから保持タンクへ戻すように保持タンクに接続される戻りラインに接続される、製品の膜濾過を行う膜プラントに関する。本発明による方法は、このような膜プラントで実施することができる。
【００４１】
図面を参照して本発明を以下でより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
膜プラント１は、本発明による方法の段階Ａ）において製品、例えば乳製品を濾過するための第１の膜システム２を備える。保持タンク３に、数千リットルの洗浄液が充填される。この保持タンク３は、本発明による方法の洗浄段階Ｂ）を実施するために洗浄液ライン４を介して第１の膜システム２に接続可能である。図１に示すように、保持タンク３が洗浄液ライン４を介して第１の膜システム２に接続されると、製品の濾過が停止され、第１の膜システム２がマルチステップ洗浄手順によって洗浄され、この洗浄手順のうちの１つの洗浄工程は、保持タンク３から第１の膜システム２を通して洗浄液を流すことを含む。第１の膜システム２がクロスフロー濾過を行うように構成される場合、第１の膜システムから、透過液流５及び濃縮液流６という２つの流れが出る。両方の流れ５、６が、本発明による方法の洗浄段階Ｂ）の間に汚染洗浄液を含む。流れ５、６は、共通の回収ライン７で合流し、汚染洗浄液が回収ライン７によって回収タンク８に導かれて回収される。この汚染洗浄液は、排出されるのではなく、２つのさらなる膜システム９、１０によって濾過される。回収タンク８は、輸送ライン１１を介してこれらの膜システム９、１０に接続され、輸送ライン１１は、２つの膜システム９、１０それぞれの一方に接続される２つの平行ライン１２、１３に分かれる。２つの膜システム９、１０は、精密濾過膜、限外濾過膜、ナノ濾過膜、又は逆浸透濾過膜１６、１７を収容する。２つの平行ライン１２、１３の一方を介して２つの膜システム９、１０の一方に入る液体は、透過液ライン１４、１５又は濃縮液ライン１８、１９を介して膜システム９、１０から出ることができる。膜システム９、１０の２つの透過液ライン１４、１５は、共通の戻りライン２０にまとまり、戻りライン２０は、回収洗浄液及び／又は水を膜システム９、１０から保持タンク３へ戻すように保持タンク３に接続され、回収洗浄液及び／又は水は第１の膜システム２の次の洗浄工程のために保持タンク３に貯蔵される。洗浄液の全容積が２つの膜システム９、１０での濾過工程によって再循環させられるわけではないため、回収洗浄液は、保持タンク３を満たすように洗浄液及び／又は水と混合される。
【００４３】
第２の膜システム９及び第３の膜システム１０を選択的に又は交互に用いて、回収タンク８から流れてくる汚染洗浄液が濾過される。これらは、デッドエンドフローで、クロスフローで、又はデッドエンドフローとクロスフローとを交互にして操作される。この流れ操作のために、第２の膜システム９の第１の入口弁２１及び第１の出口弁２２と、第３の膜システム１０の第２の入口弁２３及び第２の出口弁２４とを開閉することができる。
【００４４】
本発明による第２の膜システム９及び第３の膜システム１０の１つの可能な応用は、以下の通りである。第１の入口弁２１が開かれ、第２の入口弁２３、第１の出口弁２２、及び第２の出口弁２４が閉じられる。したがって、第２の膜システム９は、回収タンク８から輸送ライン１１を通して流れてくる汚染洗浄液のデッドエンド濾過を実施する。濾過された液体（回収洗浄液／水）は、或る程度の量の汚れを後に残して、第１の透過液ライン１４を通過して戻りライン２０に進む。一定量の汚れが第１の膜１６に蓄積すると、第２の膜システム９をフラッシングして、汚れが膜１６を詰まらせることにより低下するそのシステム性能を回復させる必要がある。したがって、第１の出口弁２２を開くことで、第２の膜システム９でクロスフローが生じて汚れをその膜１６から第１の濃縮液ライン１８へフラッシングし、第１の濃縮液ライン１８から回収タンク８に排出又は再循環される。同時に、第３の膜システム１０によってデッドエンド濾過を実施することができ、その出口弁２４を閉じたままその入口弁２３が開かれる。次に濾過された液体（回収洗浄液／水）は、第２の透過液ライン１５と戻りライン２０とを介して第３の膜システム１０を出る。一定量の汚れが第２の膜１７に蓄積すると、第３の膜システム１０がフラッシングされて、再び第２の膜システム９がデッドエンド濾過を引き受ける。
【００４５】
本発明による膜プラント１は、それぞれが異なる洗浄液及び／又は水を収容する複数の保持タンク３を有することが好ましい。各保持タンク３は、少なくとも１つの洗浄工程で少なくとも１つの第１の膜システム２を洗浄するのに十分な洗浄液及び／又は水を収容する。膜プラント１は、少なくとも１つの回収タンク８をさらに備える。回収タンク８が１つしか設けられない場合、輸送ライン１１を介してこれを完全に空にした後でしか、第１の膜システム２から流れてくる次の（異なる種類の）汚染洗浄液を回収することができない。図１による膜プラント１は、汚染洗浄液を濾過するための２つのさらなる膜システム９、１０を含む。本発明の別の実施形態では、膜プラントは、この濾過工程のために１つだけ又は３つ以上のさらなる膜システムを有する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による膜プラントで実施される本発明による方法の動作のシーケンスを概略的に示す流れ図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  膜プラント
２  第１の膜システム
３  保持タンク
４  洗浄液ライン
５  透過液流
６  濃縮液流
７  回収ライン
８  回収タンク
９  第２の膜システム
１０  第３の膜システム
１１  輸送ライン
１２  第１のライン
１３  第２のライン
１４  第１の透過液ライン
１５  第２の透過液ライン
１６  第１の膜
１７  第２の膜
１８  第１の濃縮ライン
１９  第２の濃縮ライン
２０  戻りライン
２１  第１の入口弁
２２  第１の出口弁
２３  第２の入口弁
２４  第２の出口弁
【図１】
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【国際調査報告】
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