(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィンからなる分離膜を用いて被処理水の固液分離を行う濾過工程において、酸化力を有する薬剤溶液を分離膜の二次側から一次側へ通液するとともに、酸素濃度が１０ｖｏｌ％以下である気体を分離膜の下方から散気することを特徴とする分離膜の洗浄方法。
【請求項２】
溶存酸素濃度が３ｐｐｍ以下である薬剤溶液を用いることを特徴とする請求項１記載の分離膜の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリオレフィンからなる分離膜を用いて被処理水の固液分離を行う濾過工程において、低下した濾過効率を回復させるための分離膜の洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、浄水処理、下排水処理、或いは産業排水の処理等、濁度の高い被処理水の固液分離を行う方法として、砂濾過や重力沈殿等が行われている。しかしながら、これら方法による固液分離は、得られる処理水の水質が不充分となる場合が生じることや、固液分離のために広大な用地を必要とするといった不都合を有している。
【０００３】
この様な不都合を解決する方法として、近年精密濾過膜、限外濾過膜等の分離膜を配設した膜モジュールを用いて被処理水の固液分離を行う方法が種々検討されている。分離膜を用いて被処理水の濾過処理を行うと、水質の高い処理水を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
分離膜を用いて被処理水の固液分離を行う場合、濾過処理を継続するに従って懸濁物質による分離膜表面の目詰まりが進行するため、濾過流量の低下、或いは膜間差圧の上昇が生じる。このような状態を回復させるため、膜モジュールの下方に散気管を配設し、散気管からエアーの散気を行い、分離膜を揺動させることにより膜表面の懸濁物質を引き剥がす方法や、分離膜の二次側から一次側に向けて処理水を逆通水して目詰まり物質を除去する方法が行われている。
【０００５】
しかしながら、この様な洗浄処理を行っても、分離膜の目詰まりの度合いがひどい場合、特にファウリングが起こり分離膜に被処理水中の有機物が吸着している場合には、吸着した有機物を分離膜から除去することができないため、濾過効率の低下を十分に回復させることはできない。
【０００６】
これに対し、特開平６−１８２３３８号、特開平８−２５２４３８号公報には、分離膜を用いた濾過工程において、分離膜の二次側から一次側に、薬剤溶液を通液することにより、洗浄効果を高める方法が提案されている。この際に使用する薬剤溶液としては、分離膜に吸着した有機物を分解する目的で、酸化力を有する薬剤溶液が用いられている。
【０００７】
ところが、ポリオレフィンからなる分離膜を用いて濾過処理をおなった場合、前述した薬剤溶液を通液して分離膜の洗浄処理を行うと、用いた薬剤溶液により分離膜が酸化劣化される結果、分離膜の寿命が短くなるという不都合を有していた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述した不都合を解決するためなされたものであり、薬剤溶液による酸化劣化が起こりにくい分離膜の洗浄方法の開発を目的とするものである。
【０００９】
即ち、本発明の要旨は、ポリオレフィンからなる分離膜を用いて被処理水の固液分離を行う濾過工程において、酸化力を有する薬剤溶液を分離膜の二次側から一次側へ通液するとともに、酸素濃度が１０ｖｏｌ％以下である気体を分離膜の下方から散気することを特徴とする分離膜の洗浄方法にある。
【００１０】
好ましくは、溶存酸素濃度が３ｐｐｍ以下である薬剤溶液を用いると、薬剤溶液による分離膜の酸化劣化を更に低減させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態例を説明するが、本発明がそれらに限定解釈されるものではないことはもちろんである。図１は、本発明の実施形態の一例を示す概念図である。
【００１２】
膜モジュール２は、実質的に被処理水の濾過を行うポリオレフィンからなる分離膜が配設されている。原水槽１には、膜モジュールにより固液分離を行う被処理水が流入される。原水槽１には、複数個の膜モジュールが積層されて浸漬されるとともに、膜モジュール２の二次側を、濾過ポンプ４を用いて吸引することにより、分離膜による被処理水の濾過処理が行われ、被処理水中の懸濁物質等が除去された処理水が得られる。濾過処理を行う際には、必要に応じて散気管３より間欠的もしくは連続的にエアーの散気を行い、分離膜表面を洗浄しつつ濾過処理を行ってもよい。
【００１３】
被処理水中の懸濁物質により、分離膜の目詰まりが進行することにより、濾過流量の低下或いは膜間差圧の上昇が発生し、分離膜の洗浄処理が必要となった際は、バルブ５を閉じることにより、濾過処理を停止するとともに、バルブ７を開放し、薬剤通液ポンプ６によって、薬剤溶液を分離膜の二次側より一次側へ通液する。
【００１４】
通液する薬剤溶液は、酸化力を有しており、膜面に吸着した有機物の分解を行うことができるものであり、例えば次亜塩素酸塩類、ペルオキソ炭酸塩類、過酸化水素等の水溶液を用いることができる。これらの内、洗浄効果が高いことから次亜塩素酸ナトリウム水溶液を薬剤溶液として用いることが好ましい。また、その際の次亜塩素酸ナトリウムの水溶液濃度は、0.5ｐｐｍ〜10000ｐｐｍとすることが好ましい。また、通液を行う薬剤溶液の通液量は、濾過処理を行う際の通液量の１／２〜１／５とするのがよい。
【００１５】
薬剤溶液を通液すると同時に、膜モジュールに配設された分離膜の下方に配設された散気管３より気体の散気を行う。通常散気を行う空気中の酸素濃度は２０ｖｏｌ％程度であるが、本発明の分離膜の洗浄方法においては、脱酸素手段９により、酸素濃度を１０ｖｏｌ％以下とした気体を用いる。酸素濃度を１０ｖｏｌ％以下とした気体を散気することにより、薬剤溶液による分離膜の酸化劣化において触媒的な作用を果たす被処理水中の酸素が低減され、分離膜の酸化劣化が防止される。更に好ましくは気体中の酸素濃度を５ｖｏｌ％以下とすると、分離膜劣化における酸素の触媒的な作用を更に低減させることができる。
【００１６】
空気中から酸素の除去を行う脱酸素手段９としては、ＰＳＡ法、ガス分離膜を用いる方法、鉄等の酸素吸収剤を詰めたカラムに通す方法等を用いることができる。また、窒素ガス、炭酸ガス等、酸素を含まない気体のガスボンベを連通させることにより気体の散気を行ってもよい。これらの内、ガス分離膜を用いて気体中から酸素の除去を行う方法は、コンパクトな装置で高い除去効率で酸素を除去することができることから好ましい。
【００１７】
本発明の分離膜の洗浄方法においては、洗浄時に通液を行う薬剤溶液中の溶存酸素濃度を、酸素除去手段８により、３ｐｐｍ以下、より好ましくは１ｐｐｍ以下に減少させておくのがよい。溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以下に低下させた薬剤溶液を分離膜に通液することにより、薬剤溶液中の溶存酸素を介した薬剤溶液による分離膜の酸化劣化を低減させることができる。
【００１８】
薬剤溶液中の酸素を低減させる酸素除去手段としては、例えば真空脱泡による方法、脱気膜を用いる方法、薬剤溶液を加熱して溶存酸素を低減させる方法、超音波脱泡法等を用いることができが、簡易な装置で酸素を除去できることから超音波脱法を用いることが好ましい。
【００１９】
本発明の分離膜の洗浄方法は、平膜タイプ、中空糸膜タイプ、管状膜タイプ、袋状膜タイプ等の形状の分離膜に適用することができる。更に本発明の分離膜の洗浄方法は、浸漬吸引濾過法、水頭差による自重濾過法、全量加圧濾過法、クロスフロー濾過法等の濾過工程に適用することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例において、各種測定は次の方法により行った。
（１）薬剤溶液中の溶存酸素濃度
ガルバニル電池式酸素濃度計（柴田科学（株）製：携帯型Ｏ2／ＤＯ計、ＯＤＴ−１００型）により測定した。
（２）気体中の酸素濃度
ガルバニル電池式酸素濃度計（柴田科学（株）製：携帯型Ｏ2／ＤＯ計、ＯＤＴ−１００型）により測定した。
（３）中空糸膜の引っ張り強度
試験終了後の中空糸膜モジュールから中空糸膜を切り出し、定速伸張型引っ張り試験機（エーアンドデー（株）製：ＵＴＭ−III、測定条件：ゲージ長１００ｍｍ、ヘッド速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、フルスケール荷重５００ｇｆ）により測定した。
【００２１】
＜実施例１＞
平均孔径０．１μｍの精密濾過用ポリエチレン中空糸膜をスクリーン状に展開固定した中空糸膜モジュール（商品名：ステラポアＬ、三菱レイヨン（株）製）を用いて、以下の条件にて、濁度２〜１５０度（平均１６度）、ＴＯＣ２〜２５ｍｇ／Ｌ（平均８ｍｇ／Ｌ）である河川水の濾過処理及び分離膜の洗浄処理を繰り返し実施した。
１．中空糸膜モジュールの二次側を吸引ポンプにより吸引し、膜濾過流束ＬＶ＝０．０２ｍ3／ｍ2／ｈにて河川水の濾過処理を５５分実施する。この際、散気管からの散気は行わない。
２．濾過処理を停止し、中空糸膜の二次側から一次側方向に、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素濃度５０ｐｐｍ）溶液を膜透過流束０．０１ｍ3／ｍ2／ｈにて５分間通液する。この際、通液させた次亜塩素酸ナトリウム水溶液中の溶存酸素濃度は６〜９ｐｐｍであった。また、薬剤溶液の通液と同時に、分離膜の下方に配設された散気管から、酸素濃度を５ｖｏｌ％とした気体を分離膜の投影面積あたり３０Ｎｍ3／ｍ2／ｈの強度で供給した。なお、散気を行う気体は、予めガス分離膜（商品名：ＭＨＦ、三菱レイヨン（株）製）を配設したモジュールを用いて、空気中からの脱酸素処理を行うことにより、酸素濃度を前述の値まで低減させた。
【００２２】
上記１、２を１サイクルとして、このサイクルを繰り返し６ヶ月間継続して行った後、中空糸膜モジュールに配設された中空糸膜の引っ張り強度を測定した。測定結果を表１に示した。本実施例における濾過工程においては、分離膜の薬剤溶液による酸化劣化が少なく、濾過工程に使用する前の分離膜の強度と比較して、高い強度を維持していた。
【００２３】
＜実施例２＞
実施例１と同様の中空糸膜モジュールを用いて、下記の条件にて濾過処理及び洗浄処理を実施した。
１．中空糸膜モジュールの二次側を吸引ポンプにより吸引し、膜濾過流束ＬＶ＝０．０２ｍ3／ｍ2／ｈにて濾過処理を５５分実施する。この際、散気は実施しない。
２．濾過処理を停止し、溶液中の溶存酸素濃度が０．８ｐｐｍである次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素濃度５０ｐｐｍ）水溶液を膜透過流束０．０１ｍ3／ｍ2／ｈにて５分間通液する。なお、次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、通液前に溶液に柴田科学（株）製超音波式脱気ユニットＳＤＵ−１００を用いて、超音波を５５ｋＨｚで５５分間かけることにより脱酸素処理を行い、溶存酸素濃度を前述の値まで低減させた。
また、薬剤溶液の通液と同時に、分離膜下方の散気管から、酸素濃度を５ｖｏｌ％とした気体を、分離膜の投影面積あたり３０Ｎｍ3／ｍ2／ｈの強度で供給した。なお、散気を行った気体は、予めガス分離膜（商品名：ＭＨＦ、三菱レイヨン（株）製）を配設したモジュールを用いて、空気中からの脱酸素処理を行うことにより、酸素濃度を前述の値まで低減させた。
【００２４】
上記１、２を１サイクルとして、このサイクルを繰り返し６ヶ月間継続して行った後、中空糸膜の引っ張り強度を測定した。測定結果を表１に示した。本実施例における濾過工程においては、中空糸膜の薬剤溶液による酸化劣化が少なく、高い引っ張り強度を維持していた。
【００２５】
＜比較例＞
実施例１と同様の中空糸膜モジュールを用いて、河川水の濾過処理を行った。
１．中空糸膜モジュールの二次側を吸引ポンプにより吸引し、膜濾過流束ＬＶ＝０．０２ｍ3／ｍ2／ｈにて濾過を５５分実施する。この際、散気は実施しない。
２．濾過処理を停止し、中空糸膜の二次側から一次側方向に、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素濃度５０ｐｐｍ）溶液を膜透過流束０．０１ｍ3／ｍ2／ｈにて５分間通液する。薬剤溶液中の溶存酸素濃度は６〜９ｐｐｍであった。
また、通液と同時に、分離膜下方に配設した散気管から、空気を分離膜の投影面積あたり３０Ｎｍ2／ｍ2／ｈの強度で供給した。空気中の酸素濃度は２０ｖｏｌ％であった。
【００２６】
上記１、２を１サイクルとして、このサイクルを繰り返し６ヶ月間継続して行った後、中空糸膜の引っ張り強度を測定した。本比較例においては、中空糸膜の引っ張り強度は、酸化劣化のため、濾過工程に使用する前の中空糸膜の強度の約２／３まで低下していた。
【００２７】
【表１】
0004257804.tif 000002
【００２８】
【発明の効果】
本発明の分離膜の洗浄方法は、ポリオレフィンからなる分離膜を用いて被処理水の固液分離を行う濾過工程において、酸化力を有する薬剤溶液を分離膜の二次側から一次側へ通液するとともに、酸素濃度が１０ｖｏｌ％以下である気体を分離膜の下方から散気するので、分離膜の膜面近傍の酸素濃度が減少し、酸素を介在した薬剤溶液による分離膜の酸化劣化を防止することができ、分離膜による被処理水の濾過処理を長期間安定して行うことができる。好ましくは、溶存酸素濃度が３ｐｐｍ以下である薬剤溶液を用いると、酸化劣化を更に効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１：原水槽
２：膜モジュール
３：散気管
４：濾過ポンプ
５：バルブ
６：薬剤通液ポンプ
７：バルブ
８：酸素除去手段
９：脱酸素手段
【図１】
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