(57)【要約】【課題】  膜モジュールの透水性能を回復させるためのオンライン洗浄方法の提供。【解決手段】  水のろ過システムに使用される膜モジュールをろ過システムに装着したまま行うオンライン洗浄方法であり、膜モジュールに薬液を循環させる工程、膜モジュールを薬液に浸漬させる工程、及び膜モジュール内の薬液を水で排出する工程、を１サイクルの洗浄処理として、１サイクル又は２サイクル以上の洗浄処理を行うオンライン洗浄方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水のろ過システムに使用される膜モジュールをろ過システムに装着したまま行うオンライン洗浄方法であり、
膜モジュールに薬液を循環させる工程、
膜モジュールを薬液に浸漬させる工程、及び
膜モジュール内の薬液を水で排出する工程、
を１サイクルの洗浄処理として、１サイクル又は２サイクル以上の洗浄処理を行うオンライン洗浄方法。
【請求項２】
薬液が、無機酸、有機酸、次亜塩素酸ナトリウムを含む薬液から選ばれるものである、請求項１記載のオンライン洗浄方法。
【請求項３】
２サイクルの洗浄処理を行い、第１サイクルが無機酸を含む薬液を用い、第２サイクルが次亜塩素酸ナトリウムを含む薬液を用いる、請求項１又は２記載のオンライン洗浄方法。
【請求項４】
３サイクルの洗浄処理を行い、第１サイクルが無機酸を含む薬液を用い、第２サイクルが次亜塩素酸ナトリウムを含む薬液を用い、第３サイクルが有機酸を含む薬液を用いる、請求項１又は２記載のオンライン洗浄方法。
【請求項５】
膜モジュールに薬液を循環させる工程における薬液の循環速度が０．２〜１．０ｍ／ｓである、請求項１〜４のいずれかに記載のオンライン洗浄方法。
【請求項６】
薬液の排出工程が、薬液量の８０〜１２０％量の水を用い、膜モジュール内に水を循環させた後、排出する処理を１回として、合計で３回以上行う工程である、請求項１〜５のいずれかに記載のオンライン洗浄方法。
【請求項７】
透水性能が運転開始時の６０％以下になる前、又は膜間差圧が８０〜１００ｋＰａ以上に上昇する前に洗浄を行う、請求項１〜６のいずれかに記載のオンライン洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜モジュールをろ過システムに装着したままで洗浄するオンライン洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に液体中の成分を分離したり、SS（懸濁質）を除去する膜は、省エネルギーであることから様々な用途に使用されている。例えば、工場排水処理、河川水、湖水、地下水の除濁、海水淡水化、バイオリフター等が知られている。また、使用されるろ過膜も、その用途に応じて、そまざまなものが使用されている。例えば、河川水、湖水、地下水の除濁等では、精密ろ過膜、限外ろ過膜や逆浸透膜が使用され、処理水は飲用水などに利用されている。
【０００３】
ろ過膜として中空糸膜型限外ろ過膜モジュールを使用した処理システムでは、中空糸膜の内側に濁質成分を含む原水を供給し、濁質成分が除去された透過水を中空糸膜外に排出する。この方法では、中空糸膜の内側表面に透過されない濁質成分が付着蓄積するため、中空糸膜を目詰りさせ、それにより処理能力の低下が起こり、濁質成分の付着が進むと運転停止に至ることもある。
【０００４】
従って、中空糸膜の内側表面に付着した濁質成分は、定期的又は非定期的に取り除く処理を行いながら、ろ過運転を行うことが必要である。
【特許文献１】特開平１０−２４９３３８号
【特許文献２】特開平８−１９７０５３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
膜モジュールの薬液洗浄方法としては、オフラインで行う洗浄方法とオンラインで行う洗浄方法がある。オフライン洗浄方法は、ろ過システムから膜モジュールを取り外して洗浄する方法であり、ろ過膜モジュールの交換作業や代替モジュールが必要となり、その間、膜ろ過システム装置を停止する必要があるが、十分な洗浄を行うことができる利点がある。
【０００６】
一方、オンライン洗浄方法は、ろ過システムに膜モジュールを取り付けたままで洗浄を行う方法であり、システム上、オフライン洗浄方法の様にいろいろな洗浄手段が使用できないため、オフライン洗浄方法と比べると膜モジュールの透水性能回復が低い場合が多かった。また、使用する薬液によっては、薬液を含む排水の処理も必要であった。
【０００７】
本発明は、薬液洗浄により、膜モジュールの透水性能を回復することができる、オンライン洗浄方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、課題の解決手段として、
水のろ過システムに使用される膜モジュールをろ過システムに装着したまま行うオンライン洗浄方法であり、
膜モジュールに薬液を循環させる工程（以下「第１工程」という）、
膜モジュールを薬液に浸漬させる工程（以下「第２工程」という）、及び
膜モジュール内の薬液を水で排出する工程（以下「第３工程」という）、
を１サイクルの洗浄処理として、１サイクル又は２サイクル以上の洗浄処理を行うオンライン洗浄方法を提供する。
【０００９】
また本発明は、上記の洗浄処理により、膜モジュールの透水性能の回復率を９０％以上にするものである。
【００１０】
第１工程において用いる薬液は、無機酸、有機酸及び次亜塩素酸ナトリウムを含む薬液から選ばれるものが好ましい。無機酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸などを挙げることができる。有機酸としては、クエン酸、シュウ酸、安息香酸、ソルビン酸などを挙げることができる。
【００１１】
第１工程において用いる薬液の濃度は、特に制限されるものではないが、通常、無機酸は０．１Ｎ以下であれば、洗浄する膜モジュールを劣化させることがないので使いやすい。好ましくは0.001Ｎ〜0.05Ｎであり、更に好ましくは、0.001Ｎ〜0.1Ｎである。有機酸は、５質量％以下であればよく、好ましくは、０．１〜２質量％であり、更に好ましくは、０．１〜１質量％である。次亜塩素酸ナトリウムは、50〜500ppm（質量基準）が好ましく、より好ましくは50〜100ppmである。
【００１２】
第１工程において、膜モジュールに薬液を循環させる工程における薬液の循環速度は０．２〜１．０ｍ／ｓが好ましく、０．５〜１．０ｍ／ｓがより好ましい。
【００１３】
第２工程において、膜モジュールは薬液に完全に浸漬することが好ましく、浸漬時間は常温（２０℃）で２〜６時間が好ましく、２〜３時間がより好ましい。
【００１４】
第３工程において、第１工程にて使用した薬液量の８０〜１２０％量の水を用い、膜モジュール内に水を循環させた後、排出する処理を１回として処理する。本発明では、第３工程の処理を合計で２回又は３回以上行うことが好ましい。
【００１５】
第３工程において、水温は特に制限されるものではなく、１〜９９℃の範囲で設定することができるが、水温は高い方が洗浄効果は大きくなるため、好ましくは３５〜９５℃であり、更に好ましくは６０〜９５℃である。
【００１６】
また本発明においては、第４工程として、膜の透過側から、透過水又は薬液（次亜塩素酸ナトリウム等）を用いて逆圧洗浄を行うこともできる。
【００１７】
本発明において、透水性能の回復率とは、洗浄後の膜の純水透過流速をＡ、製造直後の純水透過流速をＢとするとき、下記式で表わされる値である。
【００１８】
透水性能の回復率（％）＝（Ａ／Ｂ）×１００
本発明においては、１つのサイクルでは１つの薬液を用いる。２サイクル以上の洗浄処理をするときは、同一又は異なる薬液を用いることができるが、異なる薬液を組み合わせて用いることが好ましい。
【００１９】
２サイクルの洗浄処理を行うときには、第１サイクルでは、第１工程にて無機酸を含む薬液を用い、第２サイクルでは第１工程にて次亜塩素酸ナトリウムを含む薬液を用いることが好ましい。
【００２０】
３サイクルの洗浄処理を行うときは、第１サイクルでは第１工程にて無機酸を含む薬液を用い、第２サイクルでは第１工程にて次亜塩素酸ナトリウムを含む薬液を用い、第３サイクルでは第１工程にて有機酸を含む薬液を用いることが好ましい。
【００２１】
本発明の洗浄方法を適用する目安としては、
（I）透水性能が運転開始時の６０％以下になる前、及び
（II）膜間差圧が８０〜１００ｋＰａ以上又は運転初期の約４倍に上昇する前
のいずれか又は両方を用いることができる。
【００２２】
（I）の場合、定圧ろ過運転のときには、運転初期の透水性能の７０％に低下するまでに洗浄することが好ましく、８０％に低下するまでに洗浄することがより好ましい。
【００２３】
（II）の場合、ろ過運転が定流量運転のときには、６０〜８０ｋPaに上昇するまでに洗浄することが好ましく、６０ｋPaに上昇するまでに洗浄することがより好ましい。又は、運転初期の約４倍に上昇する前に洗浄することが好ましく、約３倍に上昇する前に洗浄することがより好ましい
膜モジュールの膜材質は特に制限されず、公知のものを用いることができ、限外ろ過又は精密ろ過膜に一般的に使用されているものを用いることができる。例えば、酢酸セルロース系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を挙げることができ、取り扱いがの容易さから、酢酸セルロース系樹脂が好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のオンライン洗浄方法では、薬液洗浄により、透水性能を充分に回復させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のオンライン洗浄方法を適用するろ過システムは公知のものであり、例えば、特許文献２の図１（ろ過システムの概略図）に示されるものを挙げることができる。
【００２６】
本発明のオンライン洗浄方法は、１サイクル以上の洗浄処理をするものであるが、２サイクル以上の洗浄処理をすることが好ましい。以下、２サイクル以上の洗浄処理について説明する。
【００２７】
＜第１サイクル＞
（第１工程）
まず、所定有効濃度の無機酸水溶液を調製する。この薬液を用いて、膜モジュールを洗浄する。洗浄方法は、膜モジュールの原水入口側から薬液を供給し、膜モジュールの濃縮側へ薬液を流し、循環させる。このとき、薬液の一部は、膜モジュールを透過（自然ろ過）してもよい。
【００２８】
（第２工程）
その後、膜モジュール内を前記薬液で満水状態とし、浸漬・放置する。
【００２９】
（第３工程）
次に、水を膜モジュールの原水側に上記と同様に循環させた後、排出させる。このとき、水の一部は、膜モジュールを透過（自然ろ過）してもよい。
【００３０】
（第４工程）
必要に応じて、水で、透過側から逆圧洗浄を行う。
【００３１】
＜第２サイクル＞
第１サイクル終了時において、透水性能の回復率が９０％未満のときには、所定濃度の次亜塩素酸ナトリウムを用い、第１サイクルの第１工程〜第３工程又は第１工程〜第４工程までと同じ処理をする。
【００３２】
＜第３サイクル＞
第２サイクル終了時において、透水性能の回復率が９０％未満のときには、所定濃度の有機酸を用い、第１サイクルの第１工程〜第３工程又は第１工程〜第４工程までと同じ処理をする。
【００３３】
本発明のオンライン洗浄方法は、工場排水処理、河川水、湖水、地下水の除濁、海水淡水化、バイオリフターなどに用いられる膜モジュールを洗浄し、透水性能を回復させる方法として適している。
【実施例】
【００３４】
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。
【００３５】
実施例１
酢酸セルロース系樹脂でできた中空糸膜３．５ｍ２を搭載した中空糸膜モジュールFE10−FC−FUC1583（ダイセン・メンブレン・システムズ社製）を、河川水を原水として3ヶ月間運転した。運転方法は、内圧クロスフローによる定流量ろ過（ろ過流速３ｍ／日）で行った。運転前の膜モジュールに１００ｋPaで加圧した時の純水透過流速は１７．８m／日であったが、運転後は１２．５m／日となった。
【００３６】
＜第１サイクル＞
（第１工程）
無機酸として、硫酸0.01Nを水道水で調合し、５０Ｌ調製した。まず、膜モジュールの原水側より、薬液を流量２６L／min（循環速度０．６m/s）で２時間循環させ、このとき、膜モジュールを自然ろ過させた。
【００３７】
（第２工程）
次に、膜モジュールを前記薬液に完全に浸漬した状態にて、２時間放置した。このときの水温は２０〜２５℃であった。
【００３８】
（第３工程）
その後、水道水５０Lを用いて前記薬液洗浄と同条件で水洗した。この水洗を３回繰り返した。
【００３９】
（第４工程）
その後、水道水を用いて、膜モジュールの透過側より逆圧洗浄を行った。膜モジュールの透過流速は、製造直後の値と比較すると９４％であった。
【００４０】
＜第２サイクル＞
（第１工程）
次亜塩素酸ナトリウムを水道水で調合し、５０L調製した（有効塩素濃度50ppm）。まず、膜モジュールの原水側より、薬液を流量２６L／min（循環速度０．６m/s）で２時間循環させ、このとき、膜モジュールを自然ろ過させた。その後、第２工程〜第４工程は、第１サイクルと同様にして処理した。膜モジュールの透過流速は、製造直後の値と比較すると１００％であり、使用前の透水性能に回復した。
【００４１】
実施例２
運転前の膜モジュールの透過速度は１８．２ｍ／日であったが、運転後は１１．０ｍ／日となった。この膜モジュールに対して、実施例１と同じ方法（第１及び第２サイクル）により洗浄を行った。膜モジュールの透過流速は、製造直後の値と比較すると８５％であった。次に、第３サイクルとして、クエン酸の１質量％溶液を用いて実施例１と同様に洗浄した。膜モジュールの透過流速は、製造直後の値と比較すると９５％であった。
【００４２】
実施例３
運転前の膜モジュールに１００ｋＰａで加圧したときの純水透過速度は１８．６ｍ／日であったが、運転後は５．８ｍ／日となった。この膜モジュールに対して、実施例２と同じ方法により洗浄を行ったところ、膜モジュールの透過流速は、製造直後の値と比較すると８１％であった。