(57)【要約】【課題】孔径の大きな中空糸膜や長い中空糸膜でも高い洗浄効果を得る。【解決手段】中空糸膜モジュール（１）の上室（５）および下室（７）の両方に洗浄用空気を同時導入すると共に中室（６）から排水する空気洗浄を行う。【効果】孔径が大きい中空糸膜や長い中空糸膜でも、圧縮空気が中空糸膜の全長に行き渡るようになり、所望の空気洗浄の効果が得られる。また、空気圧も低圧で済むため、中空糸膜に損傷を与えず、消費する空気量も節減可能となる。【選択図】図１
2007007503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に上隔壁および下隔壁を設けて上室と中室と下室とに区画し、前記上隔壁に中空糸膜の上端側を固定し且つ前記下隔壁に前記中空糸膜の下端側を固定し、前記中空糸膜の内側を前記上室と下室とに連通させた中空糸膜モジュールの洗浄方法であって、前記上室および下室の両方に洗浄用空気を同時導入すると共に前記中室から排水する空気洗浄を行うことを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法において、前記空気洗浄の後、前記中空糸膜モジュールに連結された二次側配管に残留するろ過水の自然落下によって逆洗を行うことを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法において、前記中空糸膜が、孔径１.０μｍ以上の中空糸膜であることを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法において、前記中空糸膜が、長さ５０ｃｍ以上であることを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
【請求項５】
ケース内に上隔壁および下隔壁を設けて上室と中室と下室とに区画し、前記上隔壁に中空糸膜の上端側を固定し且つ前記下隔壁に前記中空糸膜の下端側を固定し、前記中空糸膜の内側を前記上室と下室とに連通させた中空糸膜モジュールの洗浄装置であって、前記上室および下室の両方に洗浄用空気を同時導入する空気導入手段と、前記中室から排水する排水手段とを具備したことを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜モジュールの洗浄方法および装置に関し、さらに詳しくは、孔径が大きくなっても、また中空糸が長くなっても、高い洗浄効果が得られる中空糸膜モジュールの洗浄方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中空糸膜の上端側のみを固定し下端側は自由にした中空糸膜モジュールの一次側に原水を満たした状態を保ちつつ上端側から圧縮空気をろ過方向と逆方向に導入し、その後、一次側の原水を排水する中空糸膜の逆洗方法が知られている（特許文献１参照）。
また、中空糸膜の上端側および下端側の両方を固定した中空糸膜モジュールの一次側に原水を満たした状態で上端側から圧縮空気をろ過方向と逆方向に導入しつつ一次側の原水を排水することを繰り返す中空糸膜モジュールの逆洗方法が知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−１０８８２号公報
【特許文献２】特開平７−６８１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の中空糸膜の逆洗方法および中空糸膜モジュールの逆洗方法では、孔径が大きくなるほど、また中空糸が長くなるほど、洗浄効果が低くなる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、孔径が大きくなっても、また中空糸が長くなっても、高い洗浄効果が得られる中空糸膜モジュールの洗浄方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、ケース内に上隔壁および下隔壁を設けて上室と中室と下室とに区画し、前記上隔壁に中空糸膜の上端側を固定し且つ前記下隔壁に前記中空糸膜の下端側を固定し、前記中空糸膜の内側を前記上室と下室とに連通させた中空糸膜モジュールの洗浄方法であって、前記上室および下室の両方に洗浄用空気を同時導入すると共に前記中室から排水する空気洗浄を行うことを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法を提供する。
本願発明者が鋭意研究したところ、次のことを見いだした。すなわち、従来の中空糸膜の逆洗方法および中空糸膜モジュールの逆洗方法では、いずれも中空糸膜モジュールの上端側からのみ圧縮空気を導入している。そして、小孔径の中空糸膜や、短い中空糸膜の場合は、上端側から圧縮空気を導入しても中空糸膜の下端まで圧縮空気が行き渡り、空気洗浄の効果が得られる。ところが、孔径が大きくなったり、中空糸が長くなった場合は、上端側から導入した圧縮空気が中空糸膜の上半分くらいまでに一次側へ透過してしまい、下半分には行き渡らない。このため、中空糸膜の下半分では空気洗浄の効果が得られない。これに対して、下半分まで圧縮空気が行き渡るように空気圧を上げると、中空糸膜の上半分に過大な圧力がかかったり、急激な水の押出しによる衝撃で、中空糸膜に損傷を与えかねないので好ましくない。
そこで、上記第１の観点による中空糸膜モジュールの洗浄方法では、中空糸膜モジュールの上端側および下端側の両方から圧縮空気を同時導入することとした。これにより、大きな孔径の中空糸膜や長い中空糸膜でも、圧縮空気が中空糸膜の全長に行き渡るようになり、所望の空気洗浄の効果が得られるようになった。また、空気圧も低圧で済むため、中空糸膜に損傷を与えず、消費する空気量も節減可能となる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による中空糸膜モジュールの洗浄方法において、前記空気洗浄の後、前記中空糸膜モジュールに連結された二次側配管に残留するろ過水の自然落下によって逆洗を行うことを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法を提供する。
上記第２の観点による中空糸膜モジュールの洗浄方法では、上記空気逆洗後に残留する一次側の懸濁物を洗い流す水逆洗に、二次側配管に残留するろ過水の自然落下を利用するため、水逆洗の動力が不用になる。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点による中空糸膜モジュールの洗浄方法において、前記中空糸膜が、孔径１.０μｍ以上の中空糸膜であることを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法を提供する。
本発明は、孔径１.０μｍ未満の中空糸膜の洗浄にも適用できるが、孔径１.０μｍ以上の中空糸膜で特に従来技術では得られない洗浄効果が得られる。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点による中空糸膜モジュールの洗浄方法において、前記中空糸膜が、長さ５０ｃｍ以上であることを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法を提供する。
本発明は、長さ５０ｃｍ未満の中空糸膜の洗浄にも適用できるが、長さ５０ｃｍ以上の中空糸膜で特に従来技術では得られない洗浄効果が得られる。
【０００９】
第５の観点では、本発明は、ケース内に上隔壁および下隔壁を設けて上室と中室と下室とに区画し、前記上隔壁に中空糸膜の上端側を固定し且つ前記下隔壁に前記中空糸膜の下端側を固定し、前記中空糸膜の内側を前記上室と下室とに連通させた中空糸膜モジュールの洗浄装置であって、前記上室および下室の両方に洗浄用空気を同時導入する空気導入手段と、前記中室から排水する排水手段とを具備したことを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄装置を提供する。
上記第５の観点による中空糸膜モジュールの洗浄装置では、前記中空糸膜モジュールの洗浄方法を好適に実施できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法および装置によれば、大きな孔径の中空糸膜や長い中空糸膜でも、高い洗浄効果を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
図１は、実施例１に係る中空糸膜ろ過装置１００を示す構成図である。
この中空糸膜ろ過装置１００において、中空糸膜モジュール１は、ケース４内に上隔壁３’および下隔壁３を設けて上室５と中室６と下室７とに区画し、上隔壁３’に中空糸膜２の上端側を固定し且つ下隔壁３に中空糸膜２の下端側を固定し、中空糸膜２の内側を上室５と下室７とに連通させたものである。
【００１３】
中空糸膜２は、孔径１.５μｍ〜２.０μｍの中空糸膜であり、長さは８０ｃｍである。
【００１４】
制御装置１０は、弁Ｖ１〜Ｖ９やポンプＰなどを制御して工程を進める。
【００１５】
図２は、弁Ｖ１〜Ｖ９およびポンプＰの工程に応じた状態を示す図表である。
「原水供給」工程では、制御装置１０は、原水弁Ｖ１、一次排気弁Ｖ８および二次排気弁Ｖ９を開ける。原水は、自然落下により中空糸膜モジュール１の中室６に入る。制御装置１０は、一次排気弁Ｖ８から原水が出てくるのを監視する。原水が一次排気弁Ｖ８から出てきたら（原水が中空糸膜モジュール１の中室６に満たされたら）「ろ過」工程へ移る。なお、「原水供給」工程の時間を監視し、あらかじめ設定された中室６が満水となる時間だけ「原水供給」工程を継続してから「ろ過」工程へ移ってもよい。
【００１６】
「ろ過」工程では、制御装置１０は、一次排気弁Ｖ８および二次排気弁Ｖ９を閉じ、上ろ過水弁Ｖ２および下ろ過水弁Ｖ３を開く。また、次亜注入ポンプＰを運転する。原水は、中空糸膜モジュール１の中室６から中空糸膜２を透過してろ過水となり、上室５および下室７に入る。ろ過水は、上室５および下室７から二次側配管８に入る。そして、二次側配管８で消毒剤である次亜塩素酸ナトリウムを注入され、流量調節器を経て、図示されていないろ過水貯留槽に入る。制御装置１０は、「ろ過」工程の時間を監視し、「ろ過」工程を一定時間たとえば２０〜４０分間継続させると「空気洗浄」工程へ移る。
【００１７】
「空気洗浄」工程では、制御装置１０は、原水弁Ｖ１，上ろ過水弁Ｖ２および下ろ過水弁Ｖ３を閉じ、排水排気弁Ｖ４を開けた後、上空気弁Ｖ６および下空気弁Ｖ７を開く。また、次亜注入ポンプＰを停止する。圧縮空気は、流量計を経て、上室５および下室７に同時に入り、中空糸膜２の上端側および下端側から内側へ入り、中空糸膜２を中室６へ透過する。中室６へ抜けた空気は、中室６内の原水と共に排水排気弁Ｖ４から排出される。制御装置１０は、「空気洗浄」工程の時間を監視する。「空気洗浄」工程を５〜１０秒間継続すると「一次排水」工程へ移る。
【００１８】
「一次排水」工程では、制御装置１０は、上空気弁Ｖ６，下空気弁Ｖ７および排水排気弁Ｖ４を閉じ、一次排気弁Ｖ８および一次排水弁Ｖ５を開く。中室６内に残っていた原水は、一次排水弁Ｖ５から排出される。制御装置１０は、一次排水弁Ｖ５から原水が出てくるのを監視する。原水が一次排気弁Ｖ５から出てこなくなったら（原水が中空糸膜モジュール１の中室６から出てしまったら）「リンス」工程へ移る。なお、「一次排水」工程の時間を監視し、「一次排水」工程を４〜６秒間継続すると「リンス」工程へ移ってもよい。
【００１９】
「リンス」工程では、制御装置１０は、一次排気弁Ｖ８を閉じ、上ろ過水弁Ｖ２および二次排気弁Ｖ９を開く。二次側配管８に残留していたろ過水は、自然落下により中空糸膜モジュール１の上室５に入り、中空糸膜２の上端側から内側へ入り、中空糸膜２を中室６へ透過する。中室６へ抜けたろ過水は、一次排水弁Ｖ５から排出される。この「リンス」工程により、膜の水逆流洗浄および膜一次側のリンスが行われる。リンス水量を増したい場合は二次側配管８に貯えられる水量を多くする。制御装置１０は、「リンス」工程の時間を監視する。「リンス」工程を１５〜２０秒間継続すると、上ろ過水弁Ｖ２，一次排水弁Ｖ５，一次排気弁Ｖ８および二次排気弁Ｖ９を閉じ、「原水供給」工程に戻る。
【００２０】
−評価試験−
中空糸膜ろ過装置１００を用い、濁度が０.０１から１２度の範囲で変動する伏流水を原水とした膜ろ過処理試験を行った。使用した膜モジュールの膜面積は２５ｍ2、ろ過時の流束は５ｍ／日とした。膜ろ過を２０分間継続する毎に本発明の洗浄を行った。洗浄においては、上室と下室から空気を２０秒間供給し、１回の洗浄における中空糸膜単位面積当たりの空気消費量は３.８ＮＬ／ｍ2とした。このときの空気圧は１００ｋＰａであった。
図３のＡに、観測された膜間差圧の変化を示す。
【００２１】
−比較例１−
洗浄時の空気供給を上室のみから行う以外は上記評価試験と同じ条件で膜ろ過処理試験を行った。中空糸膜単位面積当たりの空気消費量は３.８ＮＬ／ｍ2とした。このときの空気圧は１２０ｋＰａであった。
図３のＢに、比較例１の膜間差圧の変化を示す。
【００２２】
−比較例２−
洗浄時の空気供給を下室のみから行う以外は上記評価試験と同じ条件で膜ろ過処理試験を行った。中空糸膜単位面積当たりの空気消費量は３.８ＮＬ／ｍ2とした。このときの空気圧は１２０ｋＰａであった。
図３のＣに、比較例２の膜間差圧の変化を示す。
【００２３】
図３のＡ，Ｂ，Ｃを比較すれば判るように、本発明の結果Ａは比較例Ｂ，Ｃに比べて膜間差圧の上昇速度が小さく、洗浄効果が向上することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法および装置は、水道分野の浄水処理、下水処理、工業用水処理に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１に係る中空糸膜ろ過装置を示す構成図である。
【図２】工程による制御対象の状態変化を示す図表である。
【図３】本発明および比較例１，２における膜間差圧の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１                中空糸膜モジュール
２                中空糸膜
３                下隔壁
３’              上隔壁
４                ケース
５                上室
６                中室
７                下室
１０              制御装置
Ｖ１〜Ｖ９        バルブ
Ｐ                次亜注入ポンプ
【図１】
2007007503.tif 000003
【図２】
2007007503.tif 000004
【図３】
2007007503.tif 000005