(57)【要約】【課題】簡単な処理手段により、効果的に洗浄処理できる分離膜の洗浄方法を提供する。【解決手段】分離膜に付着した金属酸化物などの無機汚染物質を、金属鉄や還元鉄などの零価の鉄を含む洗浄液を用いて洗浄する分離膜の洗浄方法としたものであり、前記洗浄液は、ｐＨ３以下に調整して用いるのがよい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜に付着した無機汚染物質を、零価の鉄を含む洗浄液を用い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】
前記零価の鉄は、金属鉄又は還元鉄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。
【請求項３】
前記洗浄液は、ｐＨ３以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の分離膜の洗浄方法。
【請求項４】
零価の鉄を含む洗浄液からなる分離膜の洗浄剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分離膜の洗浄に係り、特に、水処理用透過膜の薬品洗浄方法と洗浄剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１１−１９４９０号公報
近年、浄水処理や下排水処理において分離膜を用いたプロセスが急速に普及しつつある。特に、浄水処理においては、精密ろ過膜や限外ろ過膜を凝集沈殿砂ろ過の代替プロセスとして、下排水処理では、生物処理の固液分離への適用が盛んである。
どのような膜ろ過装置でもある程度の時間処理を継続すると、原水に含まれる有機物や無機物が次第に膜表面や膜細孔内に付着する膜汚染が生じ、膜の透水性能が低下する。膜汚染が進行し、膜の透水性能が実用的なレベル以下に達した時、薬品洗浄を行い、膜の透水性能を回復させる。
一般に、有機性の汚染物質を洗浄する場合には、次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を使用し、鉄、マンガンなどの無機物による汚染には、酸性洗浄剤としてシュウ酸、クエン酸などの有機酸、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸、又は、それらの混合物を使用する。
【０００３】
上記したように、鉄、マンガンなどの金属酸化物に汚染された膜の洗浄には酸性洗浄剤が使用される。
しかし、塩酸や硫酸などの無機酸は、加温が必要なこと、洗浄時間が長くなるなどの問題があり、汚染の状況によっては期待した洗浄効果が得難い。
シュウ酸やクエン酸などの有機酸は、無機酸よりも洗浄効果はあるが、シュウ酸は人体に対して毒性があるため、特に、浄水処理への使用には抵抗が持たれている。クエン酸は毒性はないものの、シュウ酸よりも洗浄効果が小さく、数％以上高濃度で使用したり、加温の必要、洗浄時間の長期化などの問題がある。また、有機酸は有機物であるため、膜の洗浄に使用した後の洗浄廃水を処理する場合、生物処理、酸化処理などの分解処理を行う必要があり、無機酸を使用した場合よりも洗浄廃液の処理が困難となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、上記従来の問題点を解決し、簡単な処理手段により、効果的に洗浄処理できる膜の洗浄方法と洗浄剤を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、分離膜に付着した無機汚染物質を、零価の鉄を含む洗浄液を用いて洗浄することを特徴とする分離膜の洗浄方法としたものである。
前記洗浄において、零価の鉄は、金属鉄又は還元鉄であり、また前記洗浄液は、ｐＨ３以下とするのがよい。
また、本発明では、零価の鉄を含む洗浄液からなる分離膜の洗浄剤としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者は、鋭意研究を重ねたところ、膜に付着した金属酸化物などの無機汚染物質を洗浄するために、零価の鉄を含む水溶液を用いることで膜の洗浄が容易に行えることを見出し、本発明に至った。
例えば、膜に付着する代表的な無機汚染物質にマンガンがある。膜では二酸化マンガンの状態で付着しており、膜から洗浄除去するということは、これを分解し、２価のマンガンイオンにして水に溶解することである。この反応を表記すると、次のようになる。
ＭｎＯ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→Ｍｎ２＋＋２Ｈ２
上記式を見てわかるように、二酸化マンガンをマンガンイオンにするためには、水素イオンと電子が必要である。
水と接触している零価の鉄は、非常に酸化されやすく、零価から二価の鉄に酸化され、同時に電子を放出する。したがって、零価の鉄を含む洗浄水溶液がマンガンに汚染された膜に接触した場合、二酸化マンガンは、マンガンイオンとなり膜から除去することができる。従って、２価の鉄を含む洗浄水溶液では、電子を放出せず、効果はない。
【０００７】
零価の鉄には、純粋な金属鉄、還元鉄などが含まれる。形状は、粉末状、板状、棒状のいずれでもよい。
鉄の濃度としては、０．０５〜５．０％が好ましい。０．０５％未満であると、洗浄効果が低下し、５．０％を超えても洗浄効果が上がらない。
零価の鉄を使用して無機性汚染物質の洗浄を行う時、汚染の程度が重度である場合、又は洗浄効果を向上させたい場合は、洗浄液のｐＨが３以下の方が好ましい。洗浄液のｐＨが３を超えると、金属、金属酸化物あるいは金属水酸化物などを溶解するのに長い時間を要する。
洗浄液のｐＨを調整するために使用する酸性液は、有機酸、無機酸、又は両者の混合液等、特には限定されないが、廃液処理が容易な無機酸の方が好ましい。無機酸は、塩酸、硫酸、硝酸などが使用できる。
本発明の洗浄液においては、それぞれの洗浄液において他に洗浄を促進するものを含ませてもよい。
【０００８】
本発明は膜の種類に限定されるものではないが、例としては、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などが含まれる。また、ダイナミックろ過に使用する不織布、織布などのろ過体やろ過支持体でもよい、また、膜の形態、形状に限定されず、例えば平膜、中空糸膜、管状膜、スパイラル膜でよい。
膜の材質にも限定されるものではなく、例として、ポリオレフィン、ポリスルフオン、ポリアクリルニトリル、ポリビニルアルコール、セルロース系、フッ素系ポリマー、セラミックなどが含まれる。
本発明は、膜と洗浄液の接触中に他の物理的洗浄方法を加えてもよい。例えば、超音波洗浄、スポンジによる洗浄が含まれる。また、エアーバブリングを使用してもいいが、使用するガスは、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの洗浄剤と反応しない不活性ガスが好ましい。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
砂ろ過水の後処理として使用したラボスケールの中空糸膜モジュール（公称孔径：０．１μｍ、材質、ポリエチレン、膜面積７０ｃｍ２）を薬品洗浄した。膜ろ過装置の形式は加圧型であり、物理洗浄にはエアースクラビング洗浄を使用していた。薬品洗浄は、膜モジュールを膜ろ過装置から取り外して行うオフライン洗浄で行った。取り外した膜モジュールは、水道水の水流で洗浄した後に薬品洗浄に供した。洗浄前の膜は褐色に着色していたことから、明らかに鉄、マンガンなどの汚染物質が付着していた。
洗浄には、０．１Ｎ−塩酸溶液に０．１％の濃度になるように還元鉄を添加し、撹拌し、その中に膜モジュールを浸漬した。洗浄時間は６０分、洗浄温度は２０℃とした。洗浄後の清水透水性能は次のとおりであった。
膜の透水性能（ｍＬ／ｍｉｎ  ａｔ  ９．８ｋＰａ，２０℃）、（  ）内は使用前に対する割合
使用前            １７．０（１００％）
洗浄前              ６．８（４０％）
洗浄後            １６．１（９５％）
【００１０】
比較例１
実施例１の汚染膜を、０．１％−クエン酸で洗浄した。洗浄時間は６０分、洗浄温度は２０℃とした。洗浄後の清水透水性能は次のとおりであった。
膜の透水性能（ｍＬ／ｍｉｎ  ａｔ  ９．８ｋＰａ，２０℃）、（  ）内は使用前に対する割合
使用前            １７．０（１００％）
洗浄前              ６．８（３９％）
洗浄後            １０．５（６０％）
【００１１】
比較例２
実施例１の汚染膜を、０．１Ｎ−塩酸＋０．１％−クェン酸で洗浄した。洗浄時間は６０分、洗浄温度は２０℃とした。洗浄後の清水透水性能は次のとおりであった。
膜の透水性能（ｍＬ／ｍｉｎ  ａｔ  ９．８ｋＰａ，２０℃）、（  ）内は使用前に対する割合
使用前            １７．５（１００％）
洗浄前              ６．８（３９％）
洗浄後            １１．２（６４％）
【００１２】
比較例３
実施例１の汚染膜を、１Ｎ−塩酸で洗浄した。洗浄時間は６０分、洗浄温度は２０℃とした。洗浄後の清水透水性能は次のとおりであった。
膜の透水性能（ｍＬ／ｍｉｎ  ａｔ  ９．８ｋＰａ，２０℃）、（  ）内は使用前に対する割合
使用前            １７．０（１００％）
洗浄前              ６．８（４０％）
洗浄後              ６．８（４０％）
【００１３】
【発明の効果】
零価の鉄を含む洗浄液を使用することにより、無機酸よりも効果的に膜に付着した鉄、マンガンなどの金属酸化物による汚染を洗浄することができ、有機酸を使用していないので廃液処理も容易になる。