(57)【要約】【課題】膜チューブの外周面に付着した膜汚染物質を効率良く剥離除去することができ、さらに、各膜チューブ間で流路閉塞の発生を防止することができるセラミック膜モジュールの洗浄方法を提供する。【解決手段】被処理水を、原水供給口１４からケーシング１１内に供給して各膜チューブ１３を透過させ濾過した後、濾過水排出部１９から排出するセラミック膜モジュール１０であって、被処理水中に空気を混合した状態で原水供給口１４からケーシング１１内に供給し、被処理水中の空気の気泡Ａを各膜チューブ１３に衝突させて膜チューブ１３を振動させ、ケーシング１１内に供給された空気を濃縮水排出口１５から排気する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端を閉塞した管状のセラミック製の複数の膜チューブを集束固定して成る膜エレメントがケーシング内に設けられ、上記ケーシングに被処理液供給部と濾過液排出部とが設けられ、被処理液を、上記被処理液供給部からケーシング内に供給して膜チューブを透過させ濾過した後、濾過液排出部から排出するセラミック膜モジュールの洗浄方法であって、
上記被処理液に気体を混合して上記被処理液供給部からケーシング内に供給し、被処理液中の気泡を上記膜チューブに衝突させて膜チューブを振動させ、上記ケーシング内に供給された気体を排気部から排気することを特徴とするセラミック膜モジュールの洗浄方法。
【請求項２】
気体混合装置によって、被処理液に気体を混合することを特徴とする請求項１記載のセラミック膜モジュールの洗浄方法。
【請求項３】
被処理液に混合される気体を薬剤によって発生させることを特徴とする請求項１記載のセラミック膜モジュールの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、上水（浄水）処理，下水・廃水処理等に用いられるセラミック膜モジュールの洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミック膜モジュールとしては、例えば、図７に示すように、複数本のチューブ状に形成された多孔質のセラミック膜５１（膜チューブ）が、一対のヘッダ５２，５３で支持されて、互いに間隔をおいて平行に配列されたものがある。一方のヘッダ５２には吸引室５４が形成されるとともに、吸引室５４を外部と連通させるための吸引口５５が設けられている。また、上記一方のヘッダ５２に支持されるセラミック膜５１の一端部は上記吸引室５４の内部に開口し、セラミック膜５１の他端部は他方のヘッダ５３に突き当てられている。
【０００３】
これによると、吸引口５５を通じてセラミック膜５１の内部に吸引圧を作用させることにより、被処理水は、セラミック膜５１の外側から内側へ透過して濾過され、濾過処理水として吸引室５４を経て吸引口５５から排出される。
【０００４】
上記セラミック膜５１の外周面に膜汚染物質が付着した場合、濾過処理水を、逆流させて吸引口５５から供給し、各セラミック膜５１の内側から外側へ流すことによって、各セラミック膜５１を逆洗していた（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２３５１６３号公報（第２頁、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来形式では、各セラミック膜５１を逆洗しても、セラミック膜５１の外周面に強固に付着した膜汚染物質を除去することは困難であるといった問題があった。
【０００７】
また、各セラミック膜５１間の間隔が狭い場合、被処理水中に含まれる濁質成分や浮遊物質等が各セラミック膜５１間にブリッジ等を形成して堆積し、各セラミック膜５１間で流路閉塞が発生し、濾過分離機能が低下してしまうといった問題が生じた。
【０００８】
本発明は、膜チューブの表面に付着した膜汚染物質を効率良く剥離除去することができ、さらに、各膜チューブ間で流路閉塞の発生を防止することができるセラミック膜モジュールの洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本第１発明は、先端を閉塞した管状のセラミック製の複数の膜チューブを集束固定して成る膜エレメントがケーシング内に設けられ、上記ケーシングに被処理液供給部と濾過液排出部とが設けられ、被処理液を、上記被処理液供給部からケーシング内に供給して膜チューブを透過させ濾過した後、濾過液排出部から排出するセラミック膜モジュールの洗浄方法であって、
上記被処理液に気体を混合して上記被処理液供給部からケーシング内に供給し、被処理液中の気泡を上記膜チューブに衝突させて膜チューブを振動させ、上記ケーシング内に供給された気体を排気部から排気するものである。
【００１０】
これによると、被処理液に気体を混合して被処理液供給部からケーシング内に供給し、被処理液中の気泡を膜チューブに衝突させることによって、膜チューブが衝撃を受けて振動するため、膜チューブの表面に付着した膜汚染物質が効率良く剥離除去される。また、上記被処理液中の気泡の流れによって乱流が発生し、この乱流効果によっても膜チューブが振動するため、膜汚染物質がさらに剥離除去される。
【００１１】
また、上記のような膜チューブの振動により、濁質成分や浮遊物質等が各膜チューブ間にブリッジ等を形成して堆積することも防止できるため、各膜チューブ間で流路閉塞が発生するのを防止することができ、濾過分離機能の低下を防ぐことができる。尚、ケーシングへ供給された気体は排気部から外部へ排気されるため、多量の気体がケーシング内へ残留してしまうことはない。
【００１２】
また、本第２発明は、気体混合装置によって、被処理液に気体を混合するものである。
これによると、気体混合装置によって気体を被処理液に混合し、この被処理液を被処理液供給部からケーシング内に供給する。
【００１３】
また、本第３発明は、被処理液に混合される気体を薬剤によって発生させるものである。
これによると、被処理液に薬剤を投入することによって、気体が発生して被処理液に混合される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
セラミック膜モジュール１０のケーシング１１は種々の形状を採用できるが本実施の形態では、一例として直管円筒状のものを挙げている。上記ケーシング１１は両端が膜エレメント装入口１１ａとして開口し、膜エレメント装入口１１ａの外周縁にフランジ１２を有している。ケーシング１１は、内部に充填する複数（２個）の膜エレメント２４を両側の膜エレメント装入口１１ａの各々から装入しており、両側の膜エレメント２４の間に形成する給水空間１１ｂに対応する位置に被処理水（被処理液の一例）を供給する原水供給口１４（被処理液供給部の一例）を有し、両側に濃縮水排出口１５を有している。尚、上記原水供給口１４はケーシング１１の下部に位置しており、上記両濃縮水排出口１５はケーシング１１の上部に位置している。
【００１５】
上記膜エレメント２４は、被処理水を濾過する複数の膜チューブ１３と、集束プレート１６とで構成されている。上記各膜チューブ１３は、セラミック製であり、先端を閉塞した細い直管状をなし、多数の細孔を有した膜形成材のみで管壁を成形してなり、管外径１〜６ｍｍφ、管壁肉厚０．１〜０．８ｍｍの形状をなすものである。
【００１６】
これら膜チューブ１３は、所定間隔で平行に配置するとともに基端を上記集束プレート１６に形成した貫通孔に装入して配置し、各膜チューブ１３の基端間に充填する接着材層１７によって集束プレート１６に水密に集束固定している。
【００１７】
上記両膜エレメント２４はそれぞれ両膜エレメント装入口１１ａからケーシング１１の内部に充填されており、集束プレート１６はシール材１８を介してフランジ１２に水密に配置される。
【００１８】
また、ケーシング１１の両端部には濾過水排出部１９（濾過液排出部の一例）が設けられている。上記濾過水排出部１９は、各膜チューブ１３の基端開口１３ａを覆う帽子状の集水キャップ２０と、この集水キャップ２０の外周上部に設けられた濾過水排出口２１と、上記集水キャップ２０の開口端に設けられたフランジ３５とで構成されている。上記集水キャップ２０のフランジ３５は、シール材２２を介して集束プレート１６に水密に配置されており、固定ボルト，ナット２３によって集束プレート１６と共に上記フランジ１２側に一体に締め付けられて連結固定されている。これにより、上記集束プレート１６が両フランジ１２，３５間に挟まれて膜エレメント２４がケーシング１１内に固定されるとともに、集水キャップ２０がケーシング１１の両端部に取付けられる。
【００１９】
尚、上記集水キャップ２０の外周下部には、集水キャップ２０内のドレンを排出するためのドレン排出口３６が設けられている。
上記原水供給口１４には供給用配管２６が接続されており、この供給用配管２６には、この配管２６内を流れる被処理水に空気（気体の一例）を混合する空気混合装置２７（気体混合装置の一例）が接続されている。上記空気混合装置２７は、圧縮空気を蓄えるタンク２８と、このタンク２８に圧縮空気を供給するコンプレッサー２９とで構成されている。上記タンク２８とコンプレッサー２９とを接続する接続配管３０、および、上記供給用配管２６とタンク２８とを接続する接続配管３１にはそれぞれ、バルブ３２，３３が設けられている。
【００２０】
尚、上記両濃縮水排出口１５は、ケーシング１１内の濃縮水（膜チューブ１３を透過しないで濁質成分等が濃縮された水）を排出するとともに、ケーシング１１内に供給された空気を外部へ排気する排気部の役割も兼用している。
【００２１】
また、上記濃縮水排出口１５と濾過水排出口２１とドレン排出口３６とはそれぞれバルブ（図示省略）によって開閉されるように構成されている。
以下、上記構成における作用を説明する。
【００２２】
通常運転時、空気混合装置２７のバルブ３３を閉じ、濃縮水排出口１５とドレン排出口３６とを閉じる。この状態で、被処理水（被処理流体）を供給用配管２６に流して原水供給口１４からケーシング１１内の給水空間１１ｂへ供給する。このようにしてケーシング１１内に供給された被処理水は、各膜チューブ１３の外側から内側へ流れ込む際に膜チューブ１３で濾過され、膜チューブ１３を透過した被処理水は濾過処理水として膜チューブ１３の内部流路２５を通って基端開口１３ａから集水キャップ２０内に流入し、濾過水排出口２１から外部へ排出される。
【００２３】
また、上記通常運転によって、膜チューブ１３の外周面に膜汚染物質が付着して濾過機能が低下してきた場合、以下のような方法で各膜チューブ１３の洗浄を行う。
【００２４】
すなわち、予め、バルブ３２を開き、コンプレッサー２９を駆動してタンク２８に圧縮空気を蓄えておく。そして、両濃縮水排出口１５を開き、さらに、被処理水を供給用配管２６に流して原水供給口１４からケーシング１１内の給水空間１１ｂへ供給するとともに、バルブ３３を開いて、タンク２８内の圧縮空気を供給用配管２６内へ送り込む。
【００２５】
これにより、供給用配管２６内を流れる被処理水に上記空気が混合されて、被処理水中に多数の気泡Ａが存在した状態で、上記被処理水が原水供給口１４からケーシング１１内へ供給され、この際、被処理水中の気泡Ａが各膜チューブ１３に衝突することによって、各膜チューブ１３が衝撃を受けて振動する。この振動によって、膜チューブ１３の外周面（表面）に付着した膜汚染物質が振るい落とされて効率良く膜チューブ１３の外周面から剥離除去される。また、上記被処理水中の気泡Ａの流れによって乱流が発生し、この乱流効果によっても膜チューブ１３が振動するため、膜汚染物質がさらに剥離除去される。
【００２６】
また、上記のような膜チューブ１３の振動により、被処理水中の濁質成分や浮遊物質等が各膜チューブ１３間にブリッジ等を形成して堆積することも防止できるため、各膜チューブ１３間で流路閉塞が発生するのを防止することができ、濾過分離機能の低下を防ぐことができる。
【００２７】
尚、上記のような洗浄によって膜チューブ１３から剥離した膜汚染物質や濁質成分，浮遊物質は濃縮水排出口１５からケーシング１１の外部へ排出され、さらに、ケーシング１１内へ供給された空気も上記濃縮水排出口１５から外部へ排気されるため、多量の空気がケーシング１１内へ残留してしまうことはない。
【００２８】
尚、上記のような膜チューブ１３の洗浄は通常運転中に行われるため、常に、被処理水が濾過され、濾過処理水として濾過水排出口２１から排出されているが、通常運転を一旦停止した状態で、膜チューブ１３の洗浄を行ってもよい。この場合、両濾過水排出口２１を閉じ、原水供給口１４からケーシング１１内へ供給された被処理水を全て空気と共に両濃縮水排出口１５から排出してもよい。
【００２９】
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、空気混合装置２７をタンク２８とコンプレッサー２９とで構成しているが、第２の実施の形態として、図５に示すように、空気混合装置２７に高圧ボンベ３７を用い、高圧ボンベ３７内の圧縮空気を供給用配管２６内へ送り込んでもよい。また、空気混合装置２７としてエジェクター（図示せず）や超音波発信器（図示せず）等を用いてもよい。
【００３０】
上記第１および第２の実施の形態では、気体の一例として、空気を被処理水に混合しているが、空気に限定されるものではなく、被処理水の濾過および濾過後の処理工程に悪影響を及ぼさないものであれば、空気以外の気体、例えば、二酸化炭素や塩素等を混合してもよい。
【００３１】
次に、第３の実施の形態を図６に基づいて説明する。
すなわち、第３の実施の形態における気体混合装置は、被処理液に混合される気体を薬剤によって発生させるものであり、供給用配管２６に、薬剤を投入する薬剤投入装置４１が接続されている。上記薬剤投入装置４１と供給用配管２６とは投入用配管４２を介して接続され、この投入用配管４２にはバルブ４３が設けられている。尚、上記薬剤は、供給用配管２６中を流れる被処理水と化学反応して、気体の一例である二酸化炭素又は塩素等を発生させるものであり、例えばドライアイスや液化炭酸ガス等が用いられる。
【００３２】
これによると、各膜チューブ１３の洗浄を行う場合、バルブ４３を開き、薬剤投入装置４１を作動させて、薬剤を供給用配管２６に投入する。これにより、薬剤が供給用配管２６中を流れる被処理水と化学反応して、二酸化炭素（又は塩素）の気体が発生する。これにより、供給用配管２６内を流れる被処理水に上記二酸化炭素（又は塩素）の気体が混合されて、被処理水中に多数の気泡Ａが存在した状態で、上記被処理水が原水供給口１４からケーシング１１内へ供給されるため、膜チューブ１３の外周面（表面）に付着した膜汚染物質が振るい落とされて効率良く膜チューブ１３の外周面から剥離除去される。
【００３３】
上記第３の実施の形態では、気体の一例として二酸化炭素又は塩素を挙げたが、二酸化炭素又は塩素に限定されるものではなく、被処理水の濾過および濾過後の処理工程に悪影響を及ぼさないものであれば、上記二酸化炭素や塩素以外の気体を薬剤で発生させてもよい。
【００３４】
上記第１〜第３の各実施の形態では、被処理水を膜チューブ１３の外側から内側へ透過させて濾過しているが、内側から外側へ透過させて濾過してもよい。
上記第１〜第３の各実施の形態では、被処理液の一例として被処理水を挙げたが、水に限定されるものではなく、他の液体であってもよい。
【００３５】
上記第１〜第３の各実施の形態では、濃縮水排出口１５を排気部と兼用しているが、濃縮水排出口１５とは別に、ケーシング１１に排気口（排気部の一例）を形成し、ケーシング１１内に供給された空気を上記排気口から外部へ排気してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、被処理液中に混合された気泡が膜チューブに衝突することによって、膜チューブが衝撃を受けて振動するため、膜チューブの表面に付着した膜汚染物質が効率良く剥離除去される。また、上記被処理液中の気泡の流れによって乱流が発生し、この乱流効果によっても膜チューブが振動するため、膜汚染物質がさらに剥離除去される。
【００３７】
また、上記のような膜チューブの振動により、濁質成分や浮遊物質等が各膜チューブ間にブリッジ等を形成して堆積することも防止できるため、各膜チューブ間で流路閉塞が発生するのを防止することができ、濾過分離機能の低下を防ぐことができる。尚、ケーシングへ供給された気体は排気部から外部へ排気されるため、多量の気体がケーシング内へ残留してしまうことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるセラミック膜モジュールの断面図である。
【図２】同、セラミック膜モジュールの一部切欠き斜視図である。
【図３】同、セラミック膜モジュールの膜エレメントの断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるセラミック膜モジュールの気体混合装置の図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるセラミック膜モジュールの気体混合装置の図である。
【図７】従来の膜モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１０　　セラミック膜モジュール
１１　　ケーシング
１３　　膜チューブ
１４　　原水供給口（被処理液供給部）
１５　　濃縮水排出口（排気部）
１９　　濾過水排出部（濾過液排出部）
２４　　膜エレメント
２７　　空気混合装置（気体混合装置）
Ａ　　気泡
【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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