(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸型分離膜を芯管のまわりに複数本結束し、結束端部にて熱可塑性樹脂からなるシール部材により中空糸型分離膜の生産水側と原水側を液密にシールしたエレメントを作製し、これをケースに入れ、芯管がケース外に配管にて接続できる構造を有する濾過膜モジュールの洗浄方法において、（１）濾過膜モジュールの生産水側より濾過水を流して原水側に向かって濾過を行うことにより濾過膜を洗浄し、次に前記洗浄を行いながら芯管から加圧空気を流して濾過膜を洗浄し、その後さらに芯管から加圧された濾過水を流し濾過膜を洗浄する物理的洗浄を行った後、（２）濾過膜モジュール内の水を抜き、（３）次いで原水に薬液を注入し濾過膜の原水側から生産水側に向かって濾過を行う薬液洗浄を行ない、（４）該物理的洗浄を行い、（５）濾過膜モジュール内の水を抜き、さらに（６）原水又は濾過水を濾過膜モジュールの原水側に送液する洗浄濾過を行い、（７）次いで該物理的洗浄を行い、（８）その後濾過膜モジュール内の水を抜く、（６）〜（８）の操作を繰り返し行うことで濾過膜モジュール内の残薬液濃度を洗浄薬液濃度の３／２０以上１／２以下まで低下させることを特徴とする濾過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】
本発明は濾過膜モジュールを設備する濾過膜を用いた濾過装置の洗浄方法に関する。特に、濾過膜モジュールの薬液洗浄を効率的に行うための洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
濾過膜モジュールを用いて原水から濾過水を得る膜濾過装置において、濾過膜の表面に生物分が付着したり、濾過膜の細孔に金属成分が蓄積したりして、濾過膜が詰まるため、濾過水量が低下するという問題がある。
【０００３】
このような問題に対して、濾過膜モジュールの物理洗浄や薬液洗浄が行なわれている。濾過膜モジュールの薬液洗浄方法としては、オフラインで行う方法とオンラインで行う方法がある。オフラインで循環しながら薬液洗浄を行う方法の場合は、長時間にわたり濾過膜装置を停止する必要がある。
【０００４】
一方、オンラインで薬液洗浄する場合、事前に物理的な洗浄を行わないとモジュール内に蓄積された生物分や金属分で薬液が無駄に消費され、薬液洗浄の効率を落とす問題点がある。その上、濾過膜モジュールに水が充満された状態で薬液洗浄を行うと、薬液濃度の調整が難しいという問題もある。
【０００５】
また、薬液洗浄後は、薬液によって剥離しやすくなった生物分や、膜の細孔に詰まっていて薬液中に溶け出した金属分を排出する必要がある。これらは、単に濾過膜モジュール内の水を濾過膜モジュール外に排出するだけでは完全には排出できない。
【０００６】
また、濾過膜モジュール内には、濾過膜の基材に付着した薬液成分が残留しており、このまま濾過を行うと、濾過水側に薬液成分が流出するおそれがある。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、濾過膜モジュールを設備する濾過膜を用いた濾過装置において、濾過膜モジュールを効率的に洗浄するためのオンライン薬液洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、前記課題に対し検討を行った結果、薬液洗浄を行う前に物理的洗浄を行うこと。また、薬液洗浄を行った後にも物理的洗浄を行い、十分に濾過膜モジュール内を洗浄すること。また、薬液洗浄後に洗浄濾過を行い、膜モジュール内の薬液濃度を十分に下げること。生産水側に薬液成分が混入しない方法をとること。によって上記課題を達成することを見いだした。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下のものである。
１）中空糸型分離膜を芯管のまわりに複数本結束し、結束端部にて熱可塑性樹脂からなるシール部材により中空糸型分離膜の生産水側と原水側を液密にシールしたエレメントを作製し、これをケースに入れ、芯管がケース外に配管にて接続できる構造を有する濾過膜モジュールの洗浄方法において、（１）濾過膜モジュールの生産水側より濾過水を流して原水側に向かって濾過を行うことにより濾過膜を洗浄し、次に前記洗浄を行いながら芯管から加圧空気を流して濾過膜を洗浄し、その後さらに芯管から加圧された濾過水を流し濾過膜を洗浄する物理的洗浄を行った後、（２）濾過膜モジュール内の水を抜き、（３）次いで原水に薬液を注入し濾過膜の原水側から生産水側に向かって濾過を行う薬液洗浄を行ない、（４）該物理的洗浄を行い、（５）濾過膜モジュール内の水を抜き、さらに（６）原水又は濾過水を濾過膜モジュールの原水側に送液する洗浄濾過を行い、（７）次いで該物理的洗浄を行い、（８）その後濾過膜モジュール内の水を抜く、（６）〜（８）の操作を繰り返し行うことで濾過膜モジュール内の残薬液濃度を洗浄薬液濃度の３／２０以上１／２以下まで低下させることを特徴とする濾過膜モジュールの洗浄方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の濾過膜モジュールのオンライン薬液洗浄方法は、例えば、湖沼や河川の原水から浄水を得るための膜濾過装置の洗浄方法として使用する。濾過膜モジュールとしては、例えば、限外濾過膜、精密濾過膜などの濾過膜モジュールが挙げられる。特に、図−１に示すような中空糸型分離膜を芯管のまわりに複数本結束した中空糸膜モジュールを設備した膜濾過装置は、生物分が濾過膜に付着して詰まり易いので、本発明の洗浄方法を適用することが有効である。
【００１０】
本発明の膜濾過装置は、例えば、図−２のフロー図を示したような、１０原水送液ポンプ、１１濾過膜モジュール、１２濾過水バッファータンク、１３濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク、１４芯管用加圧エアタンク、１５濾過膜入口弁、１６洗浄排水弁、１７濾過水出口弁、１８濾過水バイパス弁、１９バッファータンク側から見て膜モジュールの生産水側と芯管側を切り替える切替弁、２０濾過水バッファータンク加圧用空気弁、２１芯管用空気弁、２２エアライン用空気弁、２３濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク圧力設定用減圧弁、２４芯管用加圧エアタンク圧力設定用減圧弁などから構成される。
【００１１】
本発明の物理的洗浄方法としては、例えば、清澄水や空気を比較的高い流量で流す方法、清澄水や気体を流量変化を与えて流す方法、振動を与えて付着物を剥離する方法、超音波を与えて付着物を剥離する方法、熱ショックで付着物を剥離する方法などが挙げられる。特に膜の生産水側から濾過水などの清澄水を流す方法、濾過膜モジュールの生産水側から清澄水を流しながら芯管側から加圧空気を流して濾過膜モジュールを洗浄する方法、芯管側から濾過水を流し濾過膜を洗浄する方法、あるいはこれらを組み合わせる方法が好適である。
【００１２】
物理的洗浄方法としては、例えば、濾過膜の生産水側から濾過水を流して濾過膜を洗浄する方法がある。これは、バッファータンク側から見て濾過膜モジュールの生産水側と芯管側を切り替える切替弁１９を生産水側にして、その他の弁を閉にした後、濾過水バッファータンク加圧用空気弁２０を開にし、洗浄排水弁１６を開にする。この弁を開くタイミングは濾過水バッファータンク加圧用空気弁２０の開と同時か数秒後がよい。こうすることで濾過水バッファータンク１２にためられた濾過水が濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク１３の空気圧で押し出されて、濾過水が濾過膜の生産水側から原水側に向かって流れ、濾過膜の外側表面に付着した濁質を剥がすことで濾過膜表面を洗浄できる。
【００１３】
別の物理洗浄方法としては、濾過膜の生産水側から濾過水を流し濾過膜を洗浄すると同時に、芯管側から加圧空気を流して濾過膜モジュールを洗浄する方法がある。この方法は、バッファータンク側から見て濾過膜モジュールの生産水側と芯管側を切り替える切替弁１９を生産水側にして、その他の弁を閉にした後、濾過水バッファータンク加圧用空気弁２０と芯管用空気弁２１を開にし、洗浄排水弁１６を開にする。この弁を開くタイミングは濾過水バッファータンク加圧用空気弁２０、芯管用空気弁２１の開と同時か数秒後がよい。こうすることで濾過水バッファータンク１２にためられた濾過水が濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク１３の空気圧で押し出されて濾過水が濾過膜の生産水側から原水側に向かって流れ、濾過膜の外側表面に付着した濁質を剥がすと同時に、芯管側から中空糸束間を水が勢いよく流れ濾過膜モジュール内の濁質を効率よく排出することができる。
【００１４】
また、別の物理的洗浄方法としては、芯管側から濾過水を流し膜を洗浄する方法がある。この方法は、バッファータンク側から見て膜モジュールの生産水側と芯管側を切り替える切替弁１９を芯管側にして、その他の弁を閉にした後、濾過水バッファータンク加圧用空気弁２０を開にし、洗浄排水弁１６を開にする。この弁を開くタイミングは濾過水バッファータンク加圧用空気弁２０の開と同時か数秒後でよい。こうすることで、芯管に高速の濾過水が流れ、中空糸束間を水が勢いよく流れ膜を洗浄することができる。
【００１５】
これらの物理的洗浄を実施した後には、濾過膜モジュール内の水を排出し、剥離した生物分などの濁質を除去する。この排出方法としては、バッファータンク側から見て濾過膜モジュールの生産水側と芯管側を切り替える切替弁１９を生産水側にして、洗浄排水弁１６を開にして、その他の弁を閉にした後、芯管用空気弁２１を開にすることで、芯管からエアが供給され、濾過膜モジュール１１内の水を効率よく短時間で抜くことができる。
【００１６】
本発明では、物理的洗浄を行った後に、薬液洗浄を行う。この薬液洗浄の方法は、濾過洗浄を行いながら原水または濾過水に薬液を注入する方法で行なう。例えば、濾過膜入口弁１５、濾過水バイパス弁１８、エアライン用空気弁２２を開の状態にして、切替弁１９を生産水側にして、その他の弁を閉にして、原水送液ポンプ１０にて原水を濾過膜モジュール１１に送液する洗浄濾過操作と同時に薬液ポンプ０９にて薬液を送液することで濾過膜モジュール１１を薬液で満たす。
原水の代わりに濾過水を用いても構わない。
【００１７】
これらの方法をとれば、濾過膜モジュール１１内の水はあらかじめ抜いてあるため、原水送液ポンプ１０の送り量と薬液ポンプ０９の薬液送り量で決まる薬液濃度で簡単に膜モジュールは所定の薬液濃度で満たされることになる。また、薬液の入った濾過水は濾過水バイパス弁１８にて排水側に排出されることで生産水タンクに薬液の入った濾過水が入ることはなく、より安全な生産水が得られることになる。
【００１８】
薬液洗浄に用いる薬液としては、例えば次亜塩素酸ソーダ、塩酸、クエン酸等が挙げられる。特に次亜塩素酸ソーダが好適である。薬液洗浄における次亜塩素酸ソーダ薬液濃度は塩素濃度として２〜５ｐｐｍが好適である。
【００１９】
本発明においては、この薬液洗浄の後に前記物理的洗浄のいずれかを再び行う。その後濾過膜モジュール１１内の水を前記方法などで完全に抜く。この後、更に原水又は濾過水を流して洗浄濾過を行う。この方法は、例えば、濾過膜入口弁１５と濾過水バイパス弁１８とエアライン用空気弁２２を開の状態にして、切替弁１９を生産水側にして、その他の弁を閉にして、原水送液ポンプ１０にて原水を濾過膜モジュール１１に送り濾過を行う。濾過膜モジュール１１には濾過膜に付着した薬液が残っているが、濾過水バイパス弁１８にて排水側に排出されることで、生産水タンクに残存した薬液が混入した濾過水が流れ込むことがなく、より安全な生産水が得られることになる。この濾過後は同様に物理洗浄を行い、その後濾過膜モジュール１１内の水を完全に抜く。この洗浄濾過、物理洗浄を数回繰り返すことで残った薬液の濃度を効率的に下げることができる。
【００２０】
【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】
本発明は図−１に示すように中空糸型分離膜を芯管のまわりに複数本結束し、当該中空膜モジュールの結束開口端部にて中空糸が他分離膜を熱可塑性樹脂素材であるシール部材を用いることにより、中空糸型分離膜の内側と外側を液密にシールしたシール部を有するエレメントを作製し、これをケースに入れ、芯管がケース外に配管にて接続できる構造を有するモジュールを作製し、膜モジュールとして使用した。
【００２１】
図−２に示すように、薬液ポンプ０９、原水送液ポンプ１０、膜モジュール１１、濾過水バッファータンク１２、濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク１３、芯管用加圧エアタンク１４、膜入口弁１５、洗浄排水弁１６、濾過水出口弁１７、濾過水バイパス弁１８、バッファータンク側から見て膜モジュールの生産水側と芯管側を切り替える切替弁１９、濾過水バッファータンク加圧用空気弁２０、芯管用空気弁２１、エアライン用空気弁２２、濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク圧力設定用減圧弁２３、芯管用加圧エアタンク圧力設定用減圧弁２４からなる芯管付きのモジュールを用いた膜濾過装置を作製しテストを行った。
【００２２】
原水の濾過時には、膜入口弁１５、濾過水出口弁１７、エアライン用空気弁２２を開状態、切替弁１９を生産水側、その他の弁を閉にし、原水送液ポンプ１０にて原水を膜モジュール１１に送液して濾過を行う。この時、濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク１３、芯管用加圧エアタンク１４には濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク圧力設定用減圧弁２３、芯管用加圧エアタンク圧力設定用減圧弁２４で設定された空気圧で圧縮空気が満たされている。
【００２３】
洗浄操作の有効性は、以下のような条件で行い、評価した。
（１）原水：琵琶湖水
（２）運転条件
濾過膜モジュール：濾過膜面積１８０ｍ2（中空糸膜外側の総面積）、
モジュール数：１本、
濾過膜素材：ＣＴＡ（セルローストリアセテート）製限外濾過（ＵＦ）膜
濾過速度及び時間：
２ｍ3／ｈｒで２４時間濾過を行なった後に洗浄操作を行った。
【００２４】
（３）洗浄操作後の流量回復率
初期流量÷洗浄後流量×１００（％）で求めた値である。
（４）洗浄操作後の残留薬液濃度
洗浄操作終了直後の生産水中の残留薬液濃度（次亜塩素酸濃度）を測定した。薬液洗浄において原水へ注入した次亜塩素酸濃度は２ｐｐｍである。濃度は比色法にて測定した。
（５）薬液洗浄方法
薬液洗浄は、原水に薬液を注入し濾過膜の原水側から生産水側に向かって濾過を行いながら、３分間行った。
（６）物理的洗浄方法
物理的洗浄は発明の実施形態に記載の物理的洗浄方法を組み合わせて行った。即ち、濾過膜の生産水側から濾過水を流して濾過膜を洗浄する方法を７秒間行い、次に濾過膜の生産水側から濾過水を流し濾過膜を洗浄すると同時に、芯管側から加圧空気を流して濾過膜モジュールを洗浄する方法を１０秒間、次に芯管側から加圧された濾過水を流し膜を洗浄する方法を１０秒間実施し、その後モジュール内の水を抜いた。
＜比較例１＞薬液洗浄のみを実施した。
＜比較例２＞物理的洗浄後に濾過膜モジュール内を排水せずに、引続き薬液洗浄を実施し、その後、再び物理的洗浄を実施した。
＜実施例１＞物理的洗浄後に濾過膜モジュール内を排水し、次いで薬液洗浄を実施した後、再び物理的洗浄を実施した後、濾過膜モジュール内を排水した。
＜実施例２＞物理洗浄＋排水＋薬液洗浄＋物理洗浄＋排水＋洗浄濾過＋物理洗浄＋排水（最後の洗浄濾過＋物理洗浄＋排水は各々３回繰り返した）
【００２５】
洗浄操作テスト結果は次ぎのとおりであった。
それぞれの洗浄方法を実施した後の濾過水の流量回復率は、
比較例１(90%)＜比較例２(95%)＜＜実施例１(100%)＝実施例２(100%)であった。
また、テスト開始後１ヶ月後の濾過水の流量回復率は、
比較例１(70%)＜比較例２(85%)＜＜実施例１(95%)＝実施例２(96%)であり、実施例１と実施例２はほとんど濾過水量の変動は見られなかったが、比較例１は初期水量に対し約３０％の水量低下、比較例２は初期水量に対し約１５％の水量低下が見られた。
洗浄終了後の残留薬液濃度に関して比較した。原水へ注入した次亜塩素酸濃度は２ｐｐｍに対して、
比較例１：１．８ｐｐｍ
比較例２：１．４ｐｐｍ
実施例１：１．０ｐｐｍ
実施例２：０．３ｐｐｍ
であった。
【００２６】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明の薬液洗浄方法によれば、オンラインで効率的に濾過膜モジュールの洗浄ができ、かつ濾過モジュールの濾過流量の回復性が高い。また、効率的に残留薬液濃度を低下させるこのとできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用した濾過膜モジュールの一例である。
【図２】本発明による膜濾過装置のフロー図の一例である。
【符号の説明】
０１  原水入口
０２  濾過水入口
０３  中空糸型分離膜束
０４  シール材
０５  ケース
０６  芯管
０７  芯管継ぎ手
０８  Ｏリング
０９  薬液ポンプ
１０  原水送液ポンプ
１１  濾過膜モジュール
１２  濾過水バッファータンク
１３  濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク
１４  芯管用加圧エアタンク
１５  濾過膜入口弁
１６  洗浄排水弁
１７  濾過水出口弁
１８  濾過水バイパス弁
１９  バッファータンク側から見て膜モジュールの生産水側と芯管側を切り替える切替弁
２０  濾過水バッファータンク加圧用空気弁
２１  芯管用空気弁
２２  エアライン用空気弁
２３  濾過水バッファータンク加圧用加圧エアタンク圧力設定用減圧弁
２４  芯管用加圧エアタンク圧力設定用減圧弁
【図１】
0004560701.tif 000002
【図２】
0004560701.tif 000003