(57)【要約】【課題】簡便でありながら、高い洗浄効果を有する分離膜の洗浄方法を提供すること【解決手段】膜ろ過処理に用いられる分離膜（１０２）の洗浄方法であって、前記分離膜（１０２）が組み込まれた分離膜ユニット（１０）の下方開口部を閉塞し、前記分離膜ユニット（１０）の内部に液体を投入し、前記分離膜（１０２）を前記液体に浸漬させて洗浄する方法によれば、分離膜ユニット（１０）の洗浄操作も簡便であり、作業労力も少なくてすみ、高い洗浄効果を得ることができる。【選択図】図１
2008114154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜ろ過処理に用いられる分離膜の洗浄方法であって、
前記分離膜が組み込まれた分離膜ユニットの下方開口部を閉塞し、
前記分離膜ユニットの内部に液体を投入し、
前記分離膜を前記液体に浸漬させて洗浄することを特徴とする分離膜の洗浄方法。
【請求項２】
前記液体に浸漬された分離膜に気体を導入させながら洗浄することを特徴とする請求項１記載の分離膜の洗浄方法。
【請求項３】
前記分離膜は浸漬型精密ろ過膜であることを特徴とする請求項１記載の分離膜の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離膜の洗浄方法に関する。より詳しくは、膜ろ過処理に用いられる分離膜の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活系、産業系を問わず、有機物が含まれる廃水が発生するが、その廃水処理として、活性汚泥法が利用されている。活性汚泥法は、好気性微生物により有機物を二酸化炭素と水に分解する働きを利用した生物処理法であり、沈降性に優れた好気性微生物の塊を活性汚泥として利用する廃水処理方法である。
【０００３】
活性汚泥法は汚泥と処理水とを分離することが必要となるが、精密ろ過（ＭＦ）膜等の分離膜を直接曝気槽に浸漬して、処理水を汚泥等から分離する膜分離活性汚泥法が近年注目され、普及しつつある。膜分離活性汚泥法は、高度な処理水を比較的簡易に得ることができる方法であるが、前記分離膜の膜表面に汚れ成分が付着するため膜透過性能が低下することで、使用時間の経過に伴って膜分離能も低下する問題がある。そのため、分離膜が格納された膜モジュール等を定期的に薬品洗浄すること等によって、膜透過性を回復させることが必要である。
【０００４】
洗浄方法としては、例えば、洗浄槽を設置し、膜槽から引き上げた膜モジュールを清水が入った前記洗浄槽に浸漬して薬品洗浄を行う方法（以下、「浸漬洗浄法」と称する。）がある。例えば、特許文献１には、好気性廃水処理槽とは別に分離膜ユニットを設置し、被処理水を排出して洗浄を行う浸漬膜の洗浄方法に関する技術が開示されている。また、膜モジュールを曝気槽に浸漬したままで、透過液の引き抜き配管から洗浄液を逆通液して洗浄する方法（以下、「インライン洗浄法」と称する。）等が行なわれている。以下、浸漬洗浄法の代表的な従来技術を添付図面に基づいて説明する。
【０００５】
図７は、一般的な浸漬洗浄法を説明するための概念図である。図７の符号２は、膜分離装置を示しており、分離膜を洗浄している状態を示している。膜分離装置２は、分離膜ユニット２０と、膜浸漬曝気槽２１と、洗浄槽２２とから構成されている。
【０００６】
前記分離膜ユニット２０は、分離膜エレメント２０１を集合・格納したものである。前記分離膜ユニット２０は、分離膜エレメント２０１を散気するための空気配管２０２，２０３と、その接続部２０２ａ，２０３ｂと、前記分離膜エレメント２０１で膜ろ過するための吸引配管２０４とその接続部２０４ｃと、を備えている。浸漬洗浄法は、この分離膜ユニットに付着した汚泥等の汚れ成分を浸漬洗浄するものである。
【０００７】
前記膜浸漬曝気槽２１は、分離膜ユニット２０を槽内に浸漬して活性汚泥を処理する槽である。膜浸漬曝気槽２１は、曝気する空気配管２１１と、分離膜ユニット２０の分離膜エレメント２０１で膜ろ過するための吸引配管２１４と、を備えている。
【０００８】
活性汚泥を処理水と分離する場合には、空気配管２１１の接続部２１１ａと２１２ｂを、分離膜ユニット２０の接続部２０２ａと２０３ｂにそれぞれ連結した状態で、曝気ブロワ２１２により曝気する。同様に、吸引配管２１４の接続部２１４ｃと、分離膜ユニット２０の接続部２０４ｃとを連結した状態で、吸引ポンプ２１５により吸引する。
【０００９】
分離膜ユニット２０を洗浄する際は、図７のように分離膜ユニット２０を接続部２０２ａ（２１１ａ），２０３ｂ（２１１ｂ），２０４ｃ（２１４ｃ）で切り離し、洗浄槽２２に移す。そして、洗浄槽２２全体に洗浄薬液を投入して洗浄槽２２内で薬液洗浄を行う。洗浄終了後、再び分離膜ユニット２０を膜浸漬曝気槽２１に移しかえて、接続部２０２ａと２１１ａ，２０３ｂと２１１ｂ，２０４ｃと２１４ｃをそれぞれ連結して復帰する。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１６７５５５号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、前記浸漬洗浄法は、高い洗浄効果を発揮するが、新たに洗浄槽を設置する必要や、分離膜ユニットを洗浄槽に移動する作業を要したり、薬液を洗浄槽の容積全体に投与する必要があるため必要薬液量が多いこと等から経済性や作業性に優れていない。また、前記インライン洗浄法等は、インラインで洗浄するため簡便な洗浄方法といえるが、分離膜の汚れや目詰まりが激しい場合等には十分な洗浄効果が得られないため、洗浄方法としても十分とはいえない。
【００１２】
そこで、本発明は、簡便でありながら、高い洗浄効果を有する分離膜の洗浄方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
まず、本発明では、膜ろ過処理に用いられる分離膜の洗浄方法について、分離膜が組み込まれた分離膜ユニットの下方開口部を閉塞し、前記分離膜ユニットの内部に液体を投入して前記分離膜を前記液体に浸漬させて洗浄する分離膜の洗浄方法を提供する。これにより、分離膜ユニットの下方開口部を閉塞して液体に浸漬させて洗浄することで、少ない液体の使用量でありながら、効率的かつ簡易に洗浄することができる。
【００１４】
次に、本発明では、前記液体に浸漬された分離膜に気体を導入させながら洗浄する分離膜の洗浄方法を提供する。これにより、液体に浸漬された分離膜をより効果的に洗浄することができる。続いて、本発明では、前記分離膜は浸漬型精密ろ過膜である洗浄方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る分離膜の洗浄方法によれば、簡易な洗浄方法でありながら、高い洗浄効果を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面に示された実施の形態は、本発明の好適な実施の形態を例示したものであり、これにより本発明が狭く解釈されることはない。
【００１７】
図１は、本発明に係る洗浄方法を説明するための概念図である。図１の符号１は膜分離装置を示しており、分離膜を洗浄している状態を示している。膜分離装置１は、分離膜ユニット１０が膜浸漬曝気槽１１に沈められており、洗浄用具１２が装着された状態である。
【００１８】
前記分離膜ユニット１０は、分離膜エレメント１０１を集合・格納したものである。前記分離膜ユニット１０は空気配管１１１と接続されており、曝気ブロワ１１６により曝気することができるようコック１１２，１１３が開いている状態である。また、前記分離膜ユニット１０の下部には、前記分離膜エレメント１０１等によって処理された液体等を排出したりする下部開口部を有している。
【００１９】
そして、膜浸漬曝気槽１１には、活性汚泥が貯水されている状態である。前記膜浸漬曝気槽１１内に浸漬されている分離膜ユニット１０の底部には洗浄用具１２が装着されており、この洗浄用具１２によって分離膜ユニット１０の底部が閉塞された状態となり、前記分離膜ユニット内から液体が排出されないようになっている。かかる状態の分離膜ユニット１０内に清水（洗浄用の清水）が液面Ｗまで投入されている。即ち、分離膜ユニット１０内だけに洗浄溶液が充填されており、膜浸漬曝気槽１１へ洗浄溶液が漏れ出していない状態である。
【００２０】
本発明では、前記分離膜ユニット１０の下部開口部を閉塞することができればよく、その方法や手段については限定されないが、好適には、前記下部開口部を覆うことができる板やシート等によって閉塞する方法が望ましく、より簡便な方法で下部開口部を閉塞できる点で好ましい。
【００２１】
また、本発明において、前記分離膜ユニット１０の下部開口部と洗浄用具１２とを固定する方法や手段についても特に限定されず、例えば、ベルトによって分離膜ユニット１０と洗浄用具１２とを固定してもよいし、分離膜ユニット１０の規格・形状に適合する大きさや形状である洗浄用具１２として、脱着操作が容易なバックル等の連結具で固定するようにしてもよい。
【００２２】
本発明においては、分離膜ユニット１０の下部開口部を閉塞できればよいため、大掛かりな洗浄槽も不要であり、分離膜ユニット１０全体を大掛かりな装置に接続する必要等もないため、洗浄操作が簡便であり、作業労力も少なくてすむ。特に、使用する膜浸漬曝気槽１１のスケールが大きい場合や、設置場所や作業環境が狭い場合等には、前記分離膜ユニット１０を左右方向に移動する作業は特に労力や移動スペース等を必要とするが、本発明に係る洗浄方法は膜浸漬曝気槽１１の範囲内で上下移動させるだけでよいため作業効率等も優れている。
【００２３】
この状態で、清水が充填された分離膜ユニット１０に対して洗浄薬液を投入し、曝気ブロワ１１６によって空気配管１１１から空気を分離膜ユニット底部に導入して撹拌しながら膜を洗浄することができる。
【００２４】
図２は、本発明に係る洗浄方法を工程順に説明するための概念図である。以下、図１と併せて説明する。
【００２５】
図２のＡ状態は、装置の運転を中止し、分離膜ユニット１０に格納された分離膜エレメント１０１の洗浄を開始しようとする状態である。まず、空気配管１１１のコック１１２，１１３を閉じて、分離膜ユニット１０と曝気ブロワ１１６（図１参照）とを遮断する。同様に、図示はしないが、分離膜ユニット１０と吸引ポンプ１１５（図１参照）との間も遮断して、分離膜エレメント１０１の内部が吸引減圧されないようにする。そして、分離膜ユニット１０を上方向（図２；矢印Ｓ参照）に引き上げて洗浄用具１２を分離膜ユニット１０の底部に装着する。
【００２６】
Ｂ状態は、上方に引き上げられた分離膜ユニット１０に対して前記洗浄用具１２の装着が完了した状態である。洗浄用具１２を分離膜ユニット１０の底部に装着することで、分離膜ユニット１０の下部開口部を十分に閉塞させることができる。このようにして、洗浄用具１２が装着された分離膜ユニット１０に清水を注入しながら、下方向（図２；Ｔ方向）に降ろすことで膜浸漬曝気槽１１内に浸漬させる。
【００２７】
Ｃ状態は、洗浄用具１２が装着された分離膜ユニット１０を膜浸漬曝気槽１１内に浸漬して洗浄している状態である。即ち、分離膜ユニット１０内に洗浄用の清水が液面Ｗまで投入されている。そして、清水で充填された分離膜ユニット１０内に洗浄薬液が投入されて、コック１１２，１１３を開くことで空気を導入し、撹拌しながら膜エレメント１０１を洗浄している。前記分離膜ユニット１０に高濃度の薬液洗浄を入れてしまうと分離膜のチューブ等をいためてしまうため、散気をしながら撹拌することが望ましい。
【００２８】
洗浄完了後は、そのまま膜ユニット１０から洗浄用具１２を外して取り除き、そのまま通常運転の状態に戻し、装置の運転を開始する。即ち、本発明に係る洗浄方法によれば、前記洗浄用の清水や洗浄薬液の使用量が分離膜ユニット１０の容積量だけでよいため、これらの使用量が少ない点で経済的であるだけでなく、そのまま膜浸漬曝気槽１１内へ排出することで十分に中和できる点で簡便でもある。
【００２９】
従って、本発明に係る洗浄方法によれば、まず、分離膜エレメント１０１全体が洗浄液に浸漬されるため高い洗浄効果を得ることができる。次に、分離膜ユニットを他の洗浄槽に移し変える必要がないため、分離膜ユニット１０を横方向（左右方向）に移動する必要がなく、縦方向（図２、矢印Ｓ，Ｔ等参照）に昇降させる操作だけでよいため、洗浄時の操作が簡易であり省力的である。更に、洗浄に使用する洗浄液が、分離膜ユニット１０内の内部容積のみに投薬するだけでよいため、洗浄液使用量が少なくてすむ。従って、経済的であり、かつ環境にも優しい。更に、使用後の洗浄液は、曝気槽内で中和させることができるため、特別な後処理や廃水処理等を必要としない点で操作が簡便である。
【００３０】
図３は分離膜ユニットに洗浄用具を装着する際の斜視図であり、図４は、分離膜ユニットに洗浄用具を装着する際の側面図であり、図５は分離膜ユニットに洗浄用具を装着する際の正面図であり、図６は分離膜ユニットに洗浄用具を装着した際の上面図である。
【００３１】
まず、図３は、膜分離ユニット１０の底部方向に洗浄用具１２が位置する状態である。そして、膜分離ユニット１０は、膜分離エレメント１０１が格納され、前記膜分離エレメント１０１の下部に散気管１０２が格納されており、該散気管１０２にはカプラー１０２１が設けられていることで外部の空気配管（例えば、図１の符合１１１等参照）と脱着できる。そして、膜分離ユニット１０には、つり紐１０３が設けられており、これにより上下に持ち上げたり降ろしたりすることができる。また、膜分離ユニット１０の外縁には、分離膜ユニット１０を上下させるためのガイド１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃが設けられている。このガイドにベルトを通すことで安定させることができる。
【００３２】
洗浄用具１２はシート状であり、面１２１を矢印Ｕ方向（図３参照）から分離膜ユニット１０の底部に密着させることで、分離膜ユニット１０の下部開口部を閉塞させるものである。そして、面１２１の端部１２１ａを矢印Ｖ方向（図３参照）に折り曲げることで、より効果的に分離膜ユニット１０の下部開口部を閉塞させることができる用具である。前記面１２１の端部１２１ａにはベルト１２３が設けられており、このベルト１２３は前記膜分離ユニット１０と洗浄用具１２とを固定するためのものである。そしてベルト１２３には、留め具（バックル）１２４が設けられており、該留め具１２４を分離膜ユニット１０の上で止めることで分離膜ユニット１０と洗浄用具１２を固定することができる。
【００３３】
図４、図５は、図３の分離膜ユニット１０に装着された洗浄用具１２をベルト１２３で縛着しようとする状態である。即ち、折り曲げられた洗浄用具の端部１２１ａをベルト１２３で上方向に引っ張ることで、分離膜ユニット１０の下部開口部をより閉塞させる。
【００３４】
図６は、上方に引っ張りあげたベルト１２３をそれぞれ上面で結んだ状態であり、これにより分離膜ユニットの下部開口部は洗浄用具１２で覆われるため閉塞することができる。ベルト１２３を結ぶ方法については特に限定されず、例えば、バックル等の連結具を用いて結ぶことができる。
【００３５】
本発明において用いられる洗浄用具１２の形状・種類・材質等については特に限定されず、分離膜ユニット１０の下部開口部を閉塞できるものであればよいが、好適には、防水処理された合成樹脂製のシートや金属製又はプラスチック製の板等が望ましく、更に望ましくは、前記分離膜ユニットと水密に閉塞でき、かつ柔軟性を備えた物質であるものが望ましく、例えば、ターポリン（軟質塩化ビニルラミネート布）等のプラスチック製のシート等が望ましい。これにより、洗浄のために注入する洗浄液の漏れをより効果的に防止できる。
【００３６】
また、本発明に係る洗浄方法は、活性汚泥法における処理段階についてどの段階で使用されるか等についても特に限定されず、例えば、前処理に用いられる分離膜ユニット（エレメント）等であってもよく、活性汚泥法による生物処理の幅広い工程において用いることができる。また、洗浄条件等についても特に限定されず、原水水質や分離膜の性能・種類等に応じて洗浄条件・洗浄回数等を適宜決定することができる。
【００３７】
そして、本発明では、用いられる膜そのものの性質や種類等について特に限定されず、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ；Microfiltration）や、限外ろ過膜（ＵＦ；Urtrafiltration）等であっても良いが、好適には、分離能が高く目詰まりし易い浸漬型精密ろ過膜であることが好ましく、より高い洗浄効果を得ることができる点で望ましい。なお、前記浸漬型精密ろ過膜とは、使用の際になんらかのかたちで浸漬される精密ろ過膜であればよく、例えば、一時的に浸漬して使用される精密ろ過膜であってもよく、常時膜全体が浸漬されている精密ろ過膜に限定されない。
【００３８】
本発明において、洗浄される膜モジュールの種類や形状等については特に限定されないが、槽浸漬式のものが好ましく、更に好適には、中空糸型モジュールであることが望ましい。中空糸型モジュールは、管径の細いため活性汚泥によって詰まりやすいが、本発明に係る洗浄方法によれば、効果的に前記管径のつまりも解消することができる。
【００３９】
本発明において、洗浄に用いられる液体については特に限定されず、例えば、アルカリ性であってもよいし酸性であってもよいが、好適には、有機性の汚れに対しては次亜塩素酸ナトリウムを用いることが望ましく、無機性の汚れに対しては塩酸を用いることが望ましい。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の効果を検証することを目的に比較実験を行った。本発明に係る洗浄方法と、従来の洗浄方法（浸漬洗浄法、インライン洗浄法）との洗浄効果等の比較である。
【００４１】
実験手法は、以下の要領で行った。
洗浄方法としては以下の３つの洗浄方法について検証した。まず、本発明に係る洗浄方法と、比較例として浸漬洗浄法（比較例２）とインライン洗浄法（比較例２）とによる洗浄を行なった。膜分離活性汚泥法に使用した分離膜をそれぞれの洗浄方法で洗浄し、その洗浄効果の検証を行った。廃水処理の条件は、表１に示す条件で行なった。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
前記膜分離活性汚泥法に用いられた分離膜を、それぞれの洗浄方法で洗浄してその洗浄効果を評価した。その結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】
2008114154.tif 000004
【００４５】
＜考察＞
実施例（本発明に係る洗浄方法）では、洗浄液に０．２％の次亜塩素酸ナトリウムを用いた結果、使用量は１．０ｍ３／ユニットでありながら、吸引圧力が２０．６ｋＰａ回復した。一方、比較例１では、吸引圧力は２０．５ｋＰａ回復したが、次亜塩素酸ナトリウムの使用量が２．０ｍ３／ユニットであった。比較例２では、次亜塩素酸ナトリウムの使用量は０．５ｍ３／ユニットであったが、吸引圧力は８．５ｋＰａしか回復しなかった。
【００４６】
以上より、３種類の洗浄方法を同時に実施して比較検証した結果、本発明に係る洗浄方法の効果は、簡便な洗浄方法でありながら、使用する薬液量も少なく、高い洗浄効果を有することが示された。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る膜モジュールの洗浄方法は、生活廃水、工業廃水等を処理する生物処理廃水に用いられる幅広い分離膜の洗浄に用いることができるため、廃水処理を行う多くの分野で利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る洗浄方法を説明するための概念図
【図２】本発明に係る洗浄方法を経時的に説明するための概念図
【図３】分離膜ユニットに洗浄用具を装着する際の斜視図
【図４】分離膜ユニットに洗浄用具を装着する際の側面図
【図５】分離膜ユニットに洗浄用具を装着する際の正面図
【図６】分離膜ユニットに洗浄用具を装着した際の上面図
【図７】従来の典型的な浸漬洗浄法を説明するための概念図
【符号の説明】
【００４９】
１  膜分離装置
１０  分離膜ユニット
１１  膜浸漬曝気槽
１２  洗浄用具
１０１  分離膜エレメント
１１１  空気配管
１１２  曝気ブロワ
１１４  吸引配管
１１５  吸引ポンプ
【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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【図６】
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【図７】
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