(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜を用いて被処理水をろ過する内圧式膜ろ過装置において、前記膜ろ過装置でのろ過工程における膜印加圧力の値を、前記中空糸膜の膨張開始圧力を超過しない値とし、該膨張開始圧力以上の圧力で前記中空糸膜を原水側から薬品添加洗浄処理することを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
【請求項２】
中空糸膜を用いて被処理水をろ過する内圧式膜ろ過装置において、ろ過処理後の前記中空糸膜を薬品添加逆流洗浄処理する工程の直前に、前記中空糸膜の膨張開始圧力以上の送水圧を用いて、薬品添加水を中空糸膜の内径側から膜ろ過する工程を組み込むことを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
【請求項３】
薬品添加水を中空糸膜の内径側から膜ろ過する工程の初期に、所定時間の運転停止工程を組み込むことを特徴とする請求項２記載の膜ろ過装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水道、下水道、工業用水または廃水中に含まれる汚濁物質を分離除去するための中空糸膜を用いた内圧式膜ろ過装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理水中の汚濁物質を除去する方法として、中空糸膜を用いた膜ろ過装置による水処理方法がよく知られている。この膜ろ過装置による水処理においては、運転の継続に伴い、膜の表面や細孔内に汚濁物質の付着・蓄積がおこり、ろ過性能が低下する問題がある。そのため、安定した処理水量が得られないか、もしくは、安定した処理水量を得るためについには、さらに運転操作圧力を上昇させなければならない。後者の場合、膜の耐圧も懸念されるが、膜自体が膨張してろ過機能を有する細孔径も広がり、細孔内への汚濁物質の付着・蓄積がより進行・促進されることが予想される。
そのため、定流量ろ過の場合は、膜差圧が所定値以上に上昇した時点または一定の運転時間が経過した時点で膜の洗浄が行うことにより、ろ過性能の回復をはかっている。ここで、通常の膜洗浄手段は膜ろ過水による逆流洗浄（以下、洗浄という）であるが、膜の汚染があるところまで進行すると急激なろ過性能の低下を招くことになる。この場合、逆洗によるろ過性能の回復は期待できず、薬品による洗浄を行うことになる。尚、薬品洗浄が不十分な場合には、その洗浄頻度を上げることにも繋がり、これらの問題を解決することが望まれていた。
【０００３】
上記のように、従来の中空糸膜を用いた膜ろ過装置の運転方法、特に中空糸膜を用いた内圧式膜ろ過装置の運転方法には以下の問題がある。
１）膜の表面や細孔内に汚濁物質の付着・蓄積がおこり、ろ過性能が低下する。
２）ろ過条件によっては、膜自体が膨張してろ過機能を有する細孔径が広がり、細孔内への汚濁物質の付着・蓄積がより進行・促進されると薬品洗浄の頻度が高くなる。
【０００４】
一方、膜の表面に汚濁物質の付着・蓄積が起こり、ろ過性能が低下する問題点を解決する技術については数多くの報告がある（例えば、特許文献１）
ところが、膜自体が膨張してろ過性能を有する細孔径が広がり、細孔内への汚濁物質の付着・蓄積がより進行・促進されるという薬品洗浄の頻度が高くなり問題点については何ら報告がなされていない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８６４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたもので、逆洗効果の低下を防止し、また、膜細孔内の汚濁物質に対する洗浄力を高める膜ろ過装置の運転方法を提供することにある。また、本発明は中空糸膜を内圧式でろ過動作するときにろ過性能が低下しにくい膜ろ過装置の運転方法、及びろ過性能が低下したろ過膜のろ過性能を回復させる膜ろ過装置の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、以下、本発明を説明する。
請求項１の発明は、中空糸膜を用いて被処理水をろ過する内圧式膜ろ過装置において、前記膜ろ過装置でのろ過工程の膜印加圧力の値を、前記中空糸膜の膨張開始圧力を超過しない値とし、該膨張開始圧力以上の圧力で前記中空糸膜を原水側から薬品添加洗浄処理することを特徴とする膜ろ過装置の運転方法である。この方法では、膜の細孔内への汚濁物質の捕捉を低減できるとともに逆洗効果の低下を防止できる。なお、前記膜の膨張開始圧力とは、中空糸膜に対して圧力を印加したときの膜内外径の変化が開始する圧力を意味し、中空糸膜によりその値は異なる。
前記中空糸膜からなる膜は特に制限されないのであり、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）などが使用される。さらに、それら中空糸膜を含む膜モジュールでもよい。具体的には、平膜モジュール、中空糸膜型モジュール、管型モジュールなどが例示される。
【０００８】
請求項２の発明は、中空糸膜を用いて被処理水をろ過する内圧式膜ろ過装置の運転方法において、ろ過処理後の前記中空糸膜を薬品添加逆洗処理する工程の直前に、前記中空糸膜の膨張開始圧力以上の送水圧を用いて、薬品添加水を中空糸膜の内径側から膜ろ過処理する工程を組み込むことを特徴とする。水ろ過工程と逆洗工程とを繰返し行う間に、間欠的に前記薬品添加逆洗工程を行うものであって、ろ過過処理後の中空糸膜を薬品洗浄するのであるが、逆洗処理後の中空糸膜を薬品逆洗洗浄処理してもよい。この薬品添加水の膜ろ過処理により、薬品添加水が細孔内全体に分散されて細孔内に捕捉された汚染物質に接触して薬品洗浄の効果を向上させることができる。前記中空糸膜を薬品逆洗洗浄処理する工程の直前とは、本発明の所期の目的を達成できる程度での直前を意味する。
【０００９】
請求項３の発明、薬品添加水を中空糸膜の内径側から膜ろ過する工程の初期に、所定時間の運転停止工程を組み込んだことを特徴とするものである。この方法では、薬品添加洗浄を行う前に、膜押し付け圧力を開放することで、膜付着・蓄積物の膜面からの剥離性を促して次工程の薬品添加洗浄効果を高めることができる。
前記所定時間は、本発明の所期の目的を達成できる限り特に規定されないのであって、中空糸膜の性状、原水の性状などにより変動するので一概に規定することができない。薬品添加水を中空糸膜の内径側から膜ろ過する工程の初期も同様である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ろ過膜処理時に用いる中空糸膜が膨張しないため、膜の細孔内に汚濁物質が捕捉されない。また、用いる中空糸膜の逆洗の効果の低減を防止し、薬品添加頻度を下げることができるので、膜の長寿命化にも繋がる。さらに、本発明の請求項２の運転方法によって、一度細孔に捕捉された汚濁物質に、薬品を効率良く接触させることができ、洗い流すことができるようになる。本発明の請求項３の運転方法によって、洗浄効果を向上させ、洗浄頻度を低減することが可能となる。
【発明の実施の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。なお、本発明はこの発明の実施の形態によって制限されるものではない。
図１は、本発明の運転方法が適用される装置の概略図である。図１において、主要部は、原水ポンプ１、内圧式膜モジュール２、逆洗ポンプ３、処理水タンク４、薬品注入ポンプ（図示していない）、およびこれらに連結された管路とバルブである。
【００１２】
図１に示す装置の動作について説明する。原水ポンプ１によって、供給された原水は、膜モジュール２において固液分離され、清澄な処理水が処理水タンク４へ送水・貯留される。逆洗時は、逆洗ポンプ３により処理水が膜モジュール２の処理水側から原水側に向かって供給され、膜面から剥離した汚泥が排水される。
薬品洗浄時は、従来からの方法では、逆洗時に薬品が注入され、膜の処理水側から薬品がモジュール内に供給されるのであるが、本発明の薬品洗浄は、従来の方法の前工程として、薬品が原水側から膜モジュールに、膜の膨張開始圧力以上で供給される工程が付加される。
【００１３】
図２は、本実施例に用いた中空糸膜に対する印加圧力と膜内外径の変化を測定した結果である（膜の膨張性の確認）。前記印加圧力は膜印加圧力と同義であり、図１のろ過水ポンプにおける膜の一次側に加圧される圧力を指す。
図２より、本実施例で用いた膜は、印加圧力が約60kPaで膜の膨張が生じ始めたのがわかる。内圧式膜ろ過の場合、膨張した膜の細孔に捕捉された汚濁物質を、逆洗（外圧）によって排除するのは困難と思われる。
【００１４】
図3は、ａ）ろ過工程（定流量運転）が流束３m/d、時間３０分の条件、ｂ）逆洗工程（定流量運転）流束６．６m/d、時間１分の条件で、ａのろ過工程とｂの逆洗工程とを交互に繰返し運転したときの、膜印加圧力について、ａのろ過工程運転に入った直後の圧力の経時変化を示したものである。
ここで、使用した膜は図２で用いた膜と同じ精密ろ過膜（内圧式中空糸膜）であり、ろ過方式は全量ろ過であり、河川表流水（濁度０．８−１．０ｍｇ／Ｌ、水温１９−２２℃）で試験した。
図3から、膜印加圧力は運転日数の経過とともに上昇傾向にあるが、図示したＡ点（２７日目）、膜印加圧力では６０kPa付近の前後においてその上昇率が変化していることがわかる。
具体的には、運転開始から２６日目までのプロット群の回帰直線αと、２７日目以降のプロット群の回帰直線βの傾きを比較すると、回帰直線βの傾きは回帰直線αの傾きの約６倍であり、２７日目、つまり膜印加圧力が６０ｋＰａを超えた条件では、それ以前のようには物理洗浄が効かず、膜目詰まりが加速的に進んだと考えられる。この結果から、本発明の請求項１の運転方法である、膜が膨張する膜印加圧力未満での運転は有効である。
【００１５】
（作用）
図４は、図３と同様にろ過工程と逆洗工程とを交互に繰返し運転し、さらに薬品洗浄した後に、ろ過工程と逆洗工程とを交互に繰返し運転したときの膜印加圧力の経時変化を示したものである。すなわち、運転日数が３５日までは図３と同様にろ過工程と逆洗工程とを交互に繰返し運転し、運転日数が３６日目に本発明の方法に従い薬品添加逆洗洗浄処理を行った。具体的には、逆洗工程（薬品添加水使用）の前に、薬品添加水での膜ろ過処理を膜印加圧力７５ｋＰａで１分間行った後、５分間運転を停止し、流束６．６m/d、時間１分の条件で薬品添加逆洗処理した。
なお、比較例として、従来から行われているような逆洗工程のタイミングに流束６．６m/d、時間１分の条件で薬品添加逆洗処理した結果も図４に併せて示した。
図４から、膜印加圧力は運転日数の経過とともに上昇傾向にあるが、本発明の方法により、ほぼ運転初期時の膜印加圧力に回復していることが分かり、従来法に比べて本発明の方法が極めて優れていることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が適用される膜ろ過装置図である。
【図２】本実施例で用いた膜の膨張開始圧力を示したものである。
【図３】本実施例における膜印加圧力の経時変化を示したものである。
【図４】本実施例における本発明による洗浄効果と、従来方法の洗浄効果を比較したものである。
【符号の説明】
【００１７】
ろ過水ポンプ、  2.膜モジュール、  3.逆洗ポンプ、  4.処理水槽
【図１】
0004833956.tif 000002
【図２】
0004833956.tif 000003
【図３】
0004833956.tif 000004
【図４】
0004833956.tif 000005