(57)【要約】  【課題】  洗浄薬液排水の排出量を大幅に低下させることができ、経済的であり、また、洗浄薬液排水の貯留量も大幅に低下することができる洗浄方法を提供する。  【解決手段】  使用済みの薬液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、薬液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】
薬液にて膜モジュールを洗浄した後、前記薬液を、薬液精製用膜モジュールにて濾過し、膜モジュール洗浄用の薬液として用いて再度薬液洗浄を行うことを特徴とする薬液洗浄方法。
【請求項２】
薬液精製用膜モジュールが、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ことを特徴とする、請求項１記載の薬液洗浄方法。
【請求項３】
当初に使用される薬液の内、少なくとも３０重量％の薬液が、３回以上膜モジュールを洗浄することを特徴とする、請求項1または２記載の薬液洗浄方法。
【請求項４】
薬液が、有機酸、無機酸、もしくは界面活性剤の水溶液であるか、またはこれらの混合液であることを特徴とする請求項1〜３いずれかに記載の薬液洗浄方法。
【請求項５】
薬液精製用膜モジュールが、外圧型濾過膜モジュールであり、逆洗浄により付着した濁質成分が除去できるものであることを特徴とする請求項1〜４いずれかに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、洗浄に使用した薬剤は、化学薬剤排水として処理する必要があった。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。また前記特許文献１では、膜の洗浄に用いた逆洗水を、別の膜モジュールにて処理し再利用しているが、複数の薬液槽を必要とするものであり、また、膜の分離孔の径については考慮されていない。
【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、膜で処理することによって複数回、膜洗浄に適応させ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、薬液にて膜モジュールを洗浄した後、前記薬液を、薬液精製用膜モジュールにて濾過し、膜モジュール洗浄用の薬液として用いて再度薬液洗浄を行うことを特徴とする薬液洗浄方法である。
【０００８】
また請求項２の発明は、薬液精製用膜モジュールが、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ことを特徴とする薬液洗浄方法である。請求項３の発明は、当初に使用される薬液の内、少なくとも３０重量％の薬液が、３回以上膜モジュールを洗浄することを特徴とする薬液洗浄方法である。請求項４は、薬液が、有機酸、無機酸、もしくは界面活性剤の水溶液であるか、またはこれらの混合液であることを特徴とする薬液洗浄方法である。また、請求項５の発明は、薬液精製用膜モジュールが、外圧型濾過膜モジュールであり、逆洗浄により付着した濁質成分が除去できるものであることを特徴とする薬液洗浄方法である。
【０００９】
本発明に使用する薬液精製用膜および洗浄する膜の材質は特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。
【００１０】
また、膜の孔径も限定されないが、洗浄す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。膜洗浄した後の薬液には通常SSが多量に含まれる。この薬液を次に洗浄する膜モジュールの孔径とほぼ同等か細かい孔径を有する膜で洗浄すると、次に洗浄する膜へのSS付着がなくなり新品の薬液で洗浄した時と同様の効果を維持できる。
【００１１】
また、使用する膜モジュールの形式は、薬液精製用の膜モジュールについても、また洗浄する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。
【００１２】
薬液精製用の膜モジュールの使用方法はどのようなものでも良いが、薬液精製後は、薬液中のSSが多量に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。
【００１３】
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。
【００１４】
また、使用する薬液の濃度は、膜の洗浄が可能であればどのような濃度でも良いが、複数回使用するため初期に調整する薬液の濃度は、最低限有効な薬液濃度より高いほうがよい。好ましくは、1回の薬液洗浄で初期の膜性能の90％以上まで回復する最低限の濃度の1.5倍以上10倍以下、好ましくは、2倍以上5倍以下がよい。この範囲の下限以上の濃度であれば、複数回の薬液洗浄を行って消費される薬液の有効性と、膜を水リンスする際に持ち込まれる水による希釈があっても複数回使用できる濃度を保つことができる。また、この範囲の上限以下の濃度であれば、濃度が濃いことによる膜の劣化も最小限に留めることが可能となる。また、使用する洗浄用薬液の濃い濃度のものを薬液に加えて所定の濃度に調整してもよい。この方法であれば、薬液による洗浄回数が増えても、薬液濃度の変動は少なくすることが出来て効果的である。濃度の検知には、pH,電気伝導度、屈折率、UV、TOC、色度、など一般的な分析手法など、さまざまな方法が適応できる。
【００１５】
本発明では、最初に調整した薬剤の、膜モジュール洗浄への使用回数は少なくとも３０重量％の薬液が、3回以上膜モジュールを洗浄していることが好ましい。化学薬液排水の量を下げることが可能となる。
【００１６】
本発明の方法は、どのような排水に使用された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分は洗浄薬液に混じって排出されるので好ましい。
【００１７】
また、薬液洗浄時の洗浄方法では、どのような方法でも採用できる。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、本発明では薬液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SS分は確実に除去できている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。
【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。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、再度、洗浄用薬液タンクに戻される。この液の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。薬液精製用膜モジュールは、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、薬液精製用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、洗浄薬液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、洗浄薬液排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、薬液洗浄用モジュールとし、新品の同型式モジュールを薬液精製用モジュールとした。使用する薬液としては、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、薬液洗浄用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。この液を薬液精製用モジュールに1m3/Hで外圧濾過し、薬液の精製を行い、洗浄用薬液タンクに戻した。この薬液のpHとキャピラリー毛細管の吸い上がり高さを測定し、薬液の濃度を確認し,所定濃度に戻すためクエン酸と界面活性剤を追加した。この薬液を使用して、最初の薬液洗浄用モジュールと同様に使用されたモジュールを全く同様の方法で薬液洗浄した。また使用した薬液は最初と全く同様の方法で精製を行った。
【００２２】
この操作で合計5本の薬液洗浄用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。薬液精製用モジュールは、この後、水道水で逆洗浄したところ、使用前と全く同様の性能に回復した。
（比較例１）
【００２３】
薬液精製用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、2回目洗浄のモジュールは、性能回復が90％以下となり、不十分な回復となった。
（比較例２）
【００２４】
薬液精製用モジュールを内圧型として使用した以外は、実施例１と全く同様の方法で薬液洗浄を実施した。その結果、２回目の薬液洗浄後の薬液を、薬液精製用モジュールで濾過しているとき、SSによって膜詰まりを生じ、薬液の精製が困難になった。
【００２５】
表1に、実施例１および比較例１、２における評価の結果を示した。
【００２６】
【表１】
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本発明の薬液洗浄方法では、薬液の繰り返し使用が可能となり、廃棄する薬液を大幅に  削減することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の洗浄方法のフロー図。
【符号の説明】
【００２８】
１  薬液洗浄タンク
２  洗浄用膜モジュール
３  再処理原液タンク
４  薬液ポンプ
５  再処理ポンプ
６  薬液精製用膜モジュール
７  逆洗浄水道水
【図１】
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