(57)【要約】【課題】  洗浄リンスのための水使用量を大幅に低下させることができる、経済的な分離  膜モジュールの薬液洗浄方法を提供する。【解決手段】  薬液にて分離膜モジュールを洗浄した後、分離膜モジュール内の薬液を排出し、分離膜モジュール内部に残留する該薬液を、精製水にて洗浄する膜モジュールの薬液洗浄方法であって、膜モジュールから排出される洗浄精製水を、回収膜モジュールにて処理し、再利用する薬液洗浄方法。使用済みのリンス水を膜モジュールにて精製し、繰り返し、膜モジュールの洗浄に使用することで、精製水の使用量を大幅に減少させた。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液にて分離膜モジュールを洗浄した後、分離膜モジュール内の薬液を排出し、分離膜モジュール内部に残留する薬液を、精製水にて洗浄する膜モジュールの薬液洗浄方法であって、膜モジュールから排出される洗浄精製水を、回収膜モジュールにて処理し再利用する薬液洗浄方法。
【請求項２】
回収膜が、洗浄される膜モジュールの分離孔径とほぼ同等か、それより細かい分離孔径を有する、請求項１記載の薬液洗浄方法。
【請求項３】
第一の回収膜で除濁した洗浄精製水を、第二の回収膜で薬液と精製水に分離する請求項１または２記載の薬液洗浄方法。
【請求項４】
第一の回収膜が限外濾過膜であり、第二の回収膜が逆浸透膜である請求項３記載の薬液洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、膜の洗浄方法に関する。さらに詳しくは、経済的で効果的な膜の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  液体中の成分を分離したり、ＳＳを除去する膜は、省エネルギーであることから色々な用途に使用されてきた。例えば、工場排水処理、河川水や地下水除濁、海水淡水化、バイオリアクターなどは、その一例である。使用される膜も、その用途に応じて、さまざまなものが使用されてきた。例えば河川水は、精密濾過膜、限外濾過膜や逆浸透膜によって濾過され飲用水などに利用される。また、排水においては、活性汚泥水を精密濾過膜やダイナミック濾過によって活性汚泥固形物と濾過水に分離されている。【０００３】  しかし、このような濾過は、濾過面にＳＳや吸着物が付着し濾過能力を低下させ、必要な濾過水量が得られなくなることがある。このため、濾過面を定期的または非定期的に洗浄することで、濾過面に付着したＳＳ分などを除去して濾過能力を保持することが行なわれている。例えば、特開平８−１４１３７５では、定期的に濾過側から濾過水を逆透過させることで濾過性能を維持している。また、特開平２００１−３８１７７には、濾過体下よりエアーを供給することで濾過面を洗浄しながら濾過を行うことが提案されている。さらに、特開平２００２−１２６４７０には、このような方法でも濾過面が洗浄できず、濾過体を化学洗浄する方法も提案されている。【０００４】  また特開昭６１−０７８４０３号公報には、限外ろ過膜または精密ろ過膜を薬剤を用いてｎ段に分けて多段に洗浄する方法において、第１段目の洗浄における膜透過液は薬液洗浄装置を通し、かつ第２段目以降の洗浄における膜透過液は薬液洗浄装置を通さずに薬液槽に返送し、薬液層に返送された薬液を次回の洗浄に使用する洗浄方法が開示されている。特開平５−９６２９１号公報には、砂ろ過層を逆洗した時の逆洗排水を捨てることなく膜モジュールにて膜分離し、この膜分離水を系において再利用することが開示されている。また特開平１１−２０７３４４号公報には砂ろ過装置の逆洗排水を、特定の構成を有するスパイラル型モジュールによって処理する方法が開示されている。更に特開２００１−８７７６４号公報には、浄水処理施設における砂ろ過池の洗浄排水を膜ろ過装置でろ過し、膜ろ過水を洗浄水として循環再利用することが開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−０７８４０３号公報
【特許文献２】特開平５−０９６２９１号公報
【特許文献３】特開平１１−２０７３４４号公報
【特許文献４】特開２００１−０８７７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  このような化学洗浄において、膜モジュールを薬液で洗浄した後排出される薬液は回収され、化学薬剤排水として処理する。この化学薬剤排水は通常、中和や活性汚泥処理をして無害化処理された後、廃棄されている。このため、処理するのに費用がかかり不経済であった。また、多量の膜を洗浄した場合、多量の化学薬剤排水が出るため、処理をするのに一旦貯蔵する設備の確保が必要となり、費用がかかっていた。さらに、化学洗浄後の膜モジュールには、薬液が残留しており、この薬液を取り除くため、水道水などの精製水にて洗浄を行なっている。薬液洗浄直後の膜モジュールには多量の薬液が残留しており、精製水による洗浄排水には多量の薬液が混入しており、これも併せて前記処理が必要となっていた。本排水には、多量のＳＳ分と希薄な薬液が混入しており、特に処理が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、膜を洗浄した化学薬剤排水と洗浄精製水を有効に利用する方法を提案する。本発明者は、膜を洗浄した化学薬剤を含む洗浄精製水を、膜で処理することによって複数回、膜洗浄に利用することが出来ることを見出し、本発明を完成したものである。【０００７】  請求項１の発明は、薬液にて分離膜モジュールを洗浄した後、分離膜モジュール内の薬液を排出し、膜モジュール内部に残留する該薬液を、精製水にて洗浄する膜モジュールの薬液洗浄方法であって、膜モジュールから排出される洗浄精製水を、回収膜にて処理し再利用することを特徴とする薬液洗浄方法である。また請求項２の発明は、請求項１の発明において、洗浄される分離膜モジュールの分離孔径とほぼ同等か、それより細かい分離孔径を有する回収膜を用いろ薬液洗浄方法である。請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、第一の回収膜で除濁した洗浄精製水を、第二の回収膜で薬液と精製水に分離する薬液洗浄方法である。請求項４は、請求項３の発明において、第一の回収膜が限外濾過膜であり、第二の回収膜が逆浸透膜である薬液洗浄方法である。【０００８】  本発明に使用する回収膜および洗浄される膜の材質は持に限定されるものではない。例えば、ポリサルホン系樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッ素系樹脂、ＰＶＡ、セルロース誘導体樹脂、などのプラスチック類でも良いし、セラミックでも良い。また金属類でも良いし、複合樹脂でもよい。【０００９】  また、回収膜の孔径は、洗浄される膜の孔径とほぼ同等か、もしくは細かいことが好ましい。精製水にて膜洗浄した後の洗浄精製水には通常薬液とＳＳが多量に含まれる。この洗浄精製水を次に洗浄される分離膜モジュールの孔径とほぼ同等か細かい孔径を有する回収膜でろ過処理すると、透過液には薬液は含まれるもののＳＳは含まれないので、次に洗浄される膜へのＳＳ付着がなくなり、薬液の洗浄効果としては新品の精製水で洗浄した時と同様の効果を維持できる。ただし、回収膜で処理した洗浄精製水を利用する場合は、薬液洗浄後の分離膜モジュール内に薬液が残留する場合に使用することが好ましい。洗浄精製水で洗浄した後は、少量の新品の精製水で分離膜モジュールを洗浄することで、膜モジュール中の薬液は完全に除去することができる。【００１０】  また、使用する膜モジュールの形式は、回収膜モジュールについても、また洗浄される分離膜モジュールについても、特に限定されるものではない。例えば、中空糸膜モジュール、スパイラル型膜モジュール、平膜型膜モジュール、チューブ型膜モジュールなどが挙げられる。【００１１】  回収膜モジュールの使用方法は限定されるものではないが、洗浄精製水をろ過処理すると、液中のＳＳが膜に付着するため逆洗浄をかけることで、付着したＳＳを容易に除去できることが好ましい。特に、セルロース誘導体は材質の親水性が高く、薬液中のＳＳ分が膜から剥離しやすいので本用途に好ましい。さらに、外圧で濾過する形式の膜モジュールが好ましい。外圧であると、大きなＳＳ分を補足しても、膜詰まりを起こす心配が少ないためである。【００１２】  さらに本発明では、第一の回収膜と第二の回収膜を用いて洗浄精製水から、薬液と精製���を得ることもできる。第一の回収膜で洗浄精製水中のＳＳを除去し、第二の回収膜で薬液と精製水を分離する。例えば、第一の回収膜には、精密ろ過膜、限外ろ過膜、逆浸透膜などが上げられる。第二の回収膜には、精密ろ過膜、限外ろ過膜、逆浸透膜、あるいはパーベーパレーション膜などが上げられる。材質は第一回収膜、第二回収膜とも例えば、ポリサルホン系樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッ素系樹脂、ＰＶＡ、セルロース誘導体樹脂、などのプラスチック類でも良いし、セラミックでも良い。また金属類でも良いし、複合樹脂でもよい。【００１３】  好ましくは、第一回収膜にはＳＳを除去するのに適した限外ろ過膜を使用し、第二回収膜には薬液と水を分離するのに適した逆浸透膜を用いることがよい。第一の回収膜でＳＳを除去した液をそのまま精製水の代わりに膜洗浄に使用してもよいし、第二の回収膜で処理して、高濃度の薬液と精製水に分けて、膜洗浄に再利用することができる。【００１４】  本発明に使用する薬液については、特に限定されるものではない。例えば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸などの無機酸水溶液、また、クエン酸、シュウ酸などの有機酸水溶液、また、次亜塩素酸塩水溶液、過酸化水素水や重亜硫酸塩類などの酸化剤や還元剤、また洗剤や界面活性剤水溶液などがあげられる。特に、本発明では、無機酸、有機酸、または界面活性剤の水溶液やその混合物が好ましい。これらの液体は化学的安定性が比較的良好で複数回の膜洗浄に使用できるためである。【００１５】  また本発明でいう精製水とは、水道水、工業用水、純水、井戸水、清浄な河川水などである。またこれらの水質に準じた水である。さらに、これらを精製処理した水でもよい。例えば粗沈殿処理、プレフィルターろ過処理、膜処理、活性炭処理、凝集処理、紫外線処理、オゾン処理、イオン交換処理などがあげられるし、こられを複合した処理をしていてもよい。【００１６】  本発明の方法は、どのような排水に使用された分離膜モジュールでも適応可能である。特に、ＳＳを含む液体を濾過する用途には最適である。例えば、河川水や、地下水や湖沼水の濾過、または活性汚泥や凝集処理水の濾過に使用された場合はＳＳ分が膜に蓄積しやすく薬液洗浄で多量のＳＳ分が洗浄薬液に混じって排出されるので、本発明の方法により、大きな効果が得られる。【００１７】  また、薬液洗浄時の洗浄方法は、特に限定されるものではない。例えば浸漬洗浄でも良いし、フラッシュ洗浄でもよい。特に、本発明では第一の回収膜で除濁した洗浄精製水による洗浄時に逆洗浄を併用する場合に特に有効である。本方法を適応させると再利用される精製水にはＳＳ分が含まれていないので、逆洗浄時に膜透過側をＳＳで汚染することが無くなる。さらに、第二回収膜により得られた精製水で洗浄を行なう場合でも、逆洗浄する場合がさらに好ましい。本発明では精製水も第二回収膜でＳＳが除去されているためである。【００１８】  本発明の方法は以下のように実施することができる。まず、最初に所定有効濃度の膜洗浄薬液を洗浄用薬液タンクに調整する。この薬液を用いて分離膜モジュールを洗浄する。特に、逆洗浄を併用する洗浄を行う場合に効果がある。薬液洗浄後は、膜モジュール内���の薬液は自然流下または気体によって膜モジュール内部から排出される。これらの洗浄後の薬液は再処理原液タンクに蓄え、薬液精製用膜モジュールで濾過されてもよいし、廃棄処理されてもよい。この後、精製水（リンス水）によって膜モジュール内部に付着した薬液をリンス洗浄する。逆洗浄によって精製水で膜モジュール中の薬液を洗浄する場合は、ＳＳと薬液を含む洗浄精製水（リンス排水）が膜モジュールから排出される。この液を、回収リンス水タンクに集め、第一の回収膜によってＳＳ除去して、第一処理水とし、リンス水として再度使用する。また、この透過液を第二の回収膜で濃縮液と第二処理水とに分離して、濃縮水は薬液タンクにいれて再使用する。第二処理水もリンス水として再使用できる。濃縮水中の薬液は薬液濃度を種々の分析方法で測定し、濃度の有効性を確認して、再度使用する。もし濃度が薄ければ、濃い濃度の薬液を添加して所定濃度に調整することができる。回収膜モジュールは、好ましくは、圧力計や流量計を装備した装置で膜透過性能を確認しておき、薬液濾過の都度もしくは、一定性能以下になった場合に、逆洗浄などで付着したＳＳを除去して、回収膜モジュール自体の性能を回復させることができる。
【発明の効果】
【００１９】  本発明の薬液洗浄方法では、精製水で膜モジュールをリンスした排水の排出量を大幅に低下させることができ、経済的で効果的である。また、精製水の貯留量も大幅に低下することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。図１は、本発明の洗浄方法の一例である。
【実施例１】
【００２１】  河川水濾過に６ヶ月使用された酢酸セルロース素材でできた中空糸膜５０ｍ２を搭載した中空糸膜モジュールＦＷ５０ＲＶＣ−ＦＵＣ１５８２（ダイセン・メンブレン・システムズ社製）を、分離膜モジュール（薬液で洗浄されるモジュール）とし、新品の同型式モジュールを第一回収膜モジュールとした。また第二回収膜モジュールとしてスパイラル型逆浸透膜モジュールＳＷ０８−００−ＤＲＡ９８１０（ダイセン・メンブレン・システムズ社製）を用いた。薬液としては、クエン酸と界面活性剤（ウルトラジル５３；エコラボ社製）をそれぞれ０．５％になるよう水道水に溶かした液を用いた。まず、分離膜モジュールの透過側より薬液を流量１０ｍ３／Ｈで２０秒逆透過させ、その後薬液をモジュール内に満たしたまま装置を２時間停止し浸漬洗浄を行った。この後、再度薬液を同条件で逆透過させて洗浄を修了した。洗浄後の液は、再処理原液タンクに蓄えた。薬液洗浄した膜モジュール内部の薬液を、自然流下で排出した。この後、リンス水として水道水にて流量１０ｍ３／Ｈで２０分間、外圧濾過して、分離膜モジュールをリンスして内部の残留した薬液を洗浄排出した。最後の１０秒間の洗浄排水中の薬液濃度を測定したところ、クエン酸、界面活性剤とも０ｍｇ／Ｌであった。この洗浄精製水を回収リンス水タンクに入れ、第一回収膜モジュールでろ過流量５ｍ３／Ｈで外圧ろ過し回収リンス水中のＳＳを除去し、第一処理水としてタンクに入れた。この液のクエン酸、界面活性剤濃度は、ともに３０ｍｇ／Ｌであった。またＳＳは０ｍｇ／Ｌであった。この液で、次の薬液洗浄モジュールを同様に１０分間リンスし、その後新品の水道水を補給し１０分間リンスした。最後の１０秒間の洗浄精製水中の薬液濃度を測定したところ、クエン酸、界面活性剤とも０ｍｇ／Ｌであった。【００２２】  さらに、残った第一処理水を、第二回収膜モジュールで処理し第二処理水と濃縮水に分離した。第二処理水は第二処理水タンクに貯め、濃縮水は第一処理水タンクにためた。この第二処理水の薬液濃度は、クエン酸、界面活性剤とも１ｍｇ／Ｌであった。また濃縮水中のクエン酸、界面活性剤濃度はともに２９０ｍｇ／Ｌであった。この濃縮水は、洗浄用薬液タンクに送り、新品の薬液を作成するときの水に混入して再使用した。【００２３】  この操作で合計５本の分離膜モジュールを薬液洗浄した。その結果、いずれのモジュールも製造時の膜透過流量の９０％以上まで性能が回復した。【００２４】  ５本の洗浄で水道水の使用量は、合計で９ｍ３であった。
［比較例１］【００２５】  回収膜モジュールを使用しない他は、実施例１と全く同様に薬液洗浄を実施した。その結果、５本の洗浄での水道水使用量は、１８ｍ３であった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】  本発明の洗浄方法のフロー図。
【符号の説明】
【００２７】１  洗浄用薬液タンク
２  分離膜モジュール
３  再処理原液タンク
４  薬液ポンプ
５  回収リンス水タンク
６  第一回収膜モジュール
７  第一処理水タンク
８  第二回収膜モジュール
９  第二処理水タンク
１０  リンス水タンク
１１  補給水道水
【図１】
2005246361.tif 000002