JP2000079328A

JP2000079328A - 逆浸透膜モジュールの洗浄方法

Info

Publication number: JP2000079328A
Application number: JP10270553A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ko; 敦廣; Masahiko Hirose; 雅彦廣瀬
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで効率的に膜を洗浄する方法を提供す
ることにある。【解決手段】逆浸透膜に溶液を浸透圧以上の加圧下で供
給することにより、溶液中の溶質と溶媒を分離する逆浸
透膜モジュールにおいて、膜を洗浄する時に、無加圧か
ら浸透圧未満の圧力範囲で膜モジュールに溶液を供給し
続けるとともに透過液に洗浄剤を加え、サックバック現
象を利用して膜面上の汚染物質を除去することを特徴と
する逆浸透膜モジュールの洗浄方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、逆浸透膜モジュ
ールの洗浄方法に属する。詳しくは膜表面に汚染物質が
堆積し沈着した逆浸透膜モジュールを、膜の分離性能の
回復及び／又は圧力損失の低減化のために洗浄する方法
に属する。

【０００２】

【従来の技術】限外濾過膜（ＵＦ膜）や逆浸透膜（ＲＯ
膜）等の逆浸透膜を分離手段として備えた液体分離膜モ
ジュールは、熱エネルギーを必要としないのでエネルギ
ー的に有利である他、蒸留法と異なり相変化を伴わない
ので運転管理が容易であり、分離方法として種々の産業
分野で実用されている。

【０００３】逆浸透法によれば、海水や灌水などの塩分
を含んだ水に浸透圧以上の圧力をかけて逆浸透膜モジュ
ールを透過させることで、脱塩水を製造する事ができ
る。従って、逆浸透法は海水又は低濃度の塩水を脱塩し
て工業用、農業用又は家庭用の水を提供することに利用
されている。又、工業用超純水の製造などにも用いられ
ている。

【０００４】膜モジュールによって液体分離操作を長期
間にわたって行った場合や、膜に供給する原液の液質が
低劣な場合には、供給側の膜面に種々の有機物や、無機
コロイド、スケール成分などの無機物など（以下、「汚
染物質」という）が堆積し沈着して膜の分離性能を低下
させたり、圧力損失を増加させたり、究極的には膜モジ
ュールを破損させたりすることがある。

【０００５】そこで、汚染物質にて汚染された膜を洗浄
する必要がある。従来、洗浄法としては、特定の洗浄剤
を膜の供給側から流して、汚染物質を溶かしだして膜面
から除去する化学的方法（特開昭６１−１１１０８号公
報）、膜の透過側から供給側に向けて水又は空気を圧力
で押し込み、汚染物質を膜から剥離する物理的方法が知
られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記化学的方
法は、膜面に沈着した汚染物質層の表面には洗浄剤が流
れるが、膜面と汚染物質層との界面にまで十分に洗浄剤
が浸入しないため、膜の分離性能を十分に回復させるこ
とができない場合があった。又、前記物理的方法は、洗
浄流体を圧入させる装置を設置する必要があり、多大の
コストを要した。それ故、この発明の目的は、低コスト
で効率的に膜を洗浄する方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、本発明の洗浄方法は、逆浸透膜に溶液を浸透圧以上
の加圧下で供給することにより、溶液中の溶質と溶媒を
分離する逆浸透膜モジュールにおいて、膜を洗浄する時
に、無加圧から浸透圧未満の圧力範囲で溶液を供給し続
けるとともに透過液に洗浄剤を加えて膜面上の汚染物質
を除去することを特徴とする。

【０００８】逆浸透膜に供給する溶液の圧力を浸透圧よ
り低くすると、浸透圧によってサックバック現象が発生
し、溶媒が膜の透過側から供給側へ逆流する。本発明で
は、このとき透過液に洗浄剤を加えるので、洗浄剤を含
む溶媒が供給側に向かって膜を透過し、膜面と汚染物質
層との界面に浸入する。従って、汚染物質が速やかに剥
離し、除去される。しかも供給側に浸透圧未満の圧力の
溶液が継続して供給されている限り、サックバック現象
が止むことはない。また、原液側からの水流によって汚
染物質がより速やかに剥離し、除去される。溶液の供給
を停止することにより、しばらくすると、膜の供給側と
透過側とが濃度が同じになって浸透圧差が無くなり、洗
浄操作を停止することができる。従って、洗浄時間を調
整することもできる。

【０００９】継続的にサックバック現象を生じさせる供
給溶液に洗浄剤を添加することにより、膜面に堆積した
汚染物質層の表面側と膜面側との両側から洗浄剤を反応
させて洗浄効果を高めることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明洗浄方法の実施形態を図面
とともに説明する。図１は、実施形態の洗浄方法を実現
する逆浸透膜分離装置を示す構成図である。

【００１１】この逆浸透膜分離装置においては、常時は
原液供給ライン１より処理すべき原液が供給され、前処
理ユニット２でｐＨ調整やスケールの除去がなされた
後、原液タンク１２に一旦溜められる。そして原液は加
圧ポンプ３で逆浸透膜モジュール４に送られ、そこで分
離操作が行われた後、透過液は透過ライン６を経て透過
液タンク１０に溜められ、他方、濃縮液は濃縮ライン５
を経て排出される。

【００１２】この間、原液タンク弁１１及び透過液タン
ク弁９は開かれており、原液側投入液弁１６、透過液側
ドレン弁１３及び洗浄剤タンク弁７は閉じられている。
原液側投入液弁１６は、原液タンク弁１１と加圧ポンプ
３との間で原液供給ライン１から分岐したラインに設け
られている。そして、その延長上では更に分岐して一方
が清浄水タンク弁１４を経て清浄水タンク１５と、他方
が洗浄剤第二タンク弁１８を経て洗浄剤第二タンク１７
と各々接続している。分離操作中は、これらタンク用の
弁も閉じられている。図中の弁において、白抜きは開、
塗りつぶしは閉を現す。以下の図２及び図３も同様であ
る。

【００１３】洗浄を開始するときは、ポンプ３の駆動を
低下させて膜モジュールに供給する原液の圧力を原液の
浸透圧未満から無加圧の範囲に調整すると共に、図２に
示すように透過液側ドレン弁１３を閉じたままで、透過
液タンク弁９を閉じる。そして、洗浄剤第二タンク弁１
８、原液側投入液弁１６及び洗浄剤タンク弁７を開く。
すると洗浄剤第二タンク１７からの洗浄剤が供給ライン
１に、洗浄剤タンク８からの洗浄剤が透過ライン６に流
入し、各々原液及び透過液と混ざる。

【００１４】そして、洗浄剤を含む透過液がサックバッ
ク現象によって逆浸透膜モジュール４の供給側に逆流
し、膜面に付着した汚染物質と膜面との界面に浸入し、
汚染物質を膜面から剥離させる。この間、透過液より浸
透圧の高い溶液（原液）を継続して供給しているので、
サックバック現象が継続して生じ、洗浄操作を持続させ
ることができる。また、その原液にも洗浄剤第二タンク
弁１８より洗浄剤が流入しているので、汚染物質の表面
に洗浄剤を含む水流が当たって汚染物質が速やかに除去
される。当該洗浄剤は、透過液側に用いる洗浄剤と同一
であっても異なるものであってもよく、汚染物質の性状
によって適宜選定される。また、濃度においても同様に
適宜選定される。除去された汚染物質は濃縮ラインＳを
通って排出される。

【００１５】次にポンプ３の駆動を停止させて原液の供
給を停止させる。しばらくすると膜の両側の浸透圧差が
なくなって逆流が終了する。その後、洗浄剤第二タンク
弁１８及び洗浄剤タンク弁７を閉じる。そして、図３に
示すように清浄水タンク弁１４を開き、原液タンク弁１
１を閉じると同時に、透過液側ドレン弁１３を開く。ポ
ンプ３の駆動を再開させると、清浄水タンク１５より無
加圧で投入される清浄水により、汚染物質が浮遊する供
給側の液は濃縮ライン５を通って排出され、膜面が清浄
水で濯がれる。また、透過ライン６に残留していた洗浄
剤を含有する透過液は、透過液側ドレン弁１３から排出
される。ポンプ３の駆動を停止させることにより濯ぎ工
程は終了する。

【００１６】以上で洗浄作業が完了する。続いて、液体
分離操作を行うときは、図１に示したように清浄水タン
ク弁１４、原液側投入液弁１６及び透過液側ドレン弁１
３を閉じると同時に、原液タンク弁１１及び透過液タン
ク弁９を開き、ポンプ３を駆動させる。

【００１７】洗浄剤は、膜面上の汚染物質が、金属、金
属酸化物、炭酸カルシウムその他の塩などの無機物であ
るときは、ｐＨ＝１〜６の酸が好ましい。例えば塩酸、
硝酸、硫酸などの無機酸、あるいはシュウ酸、クエン
酸、リン酸などの有機酸である。洗浄剤のｐＨが６を超
えると、無機物からなる汚染物質に含浸し難く、洗浄作
用が低下する。特に好ましいｐＨ範囲は２〜５である。

【００１８】前記溶質が、微生物、油分などの有機物又
はシリカスケールであるときは、洗浄剤としてはｐＨ＝
８〜１２のアルカリが好ましい。例えばアルカリ金属
（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）の水酸化物やアンモニアである。洗
浄剤のｐＨが８に満たないと、微生物、油分などの有機
物又はシリカスケールからなる汚染物質に含浸し難く、
洗浄作用が低下する。特に好ましいｐＨ範囲は９〜１１
である。

【００１９】前記汚染物質が油分などの有機物であると
きは、洗浄剤としては濃度１〜１００００ｐｐｍの界面
活性剤が好ましい。例えばアルキルベンゼンスルフォン
酸ナトリウムなどのアニオン系界面活性剤である。界面
活性剤の濃度が１００００ｐｐｍを超えると、界面活性
剤が浸透膜の性能を低下させる可能性がある。特に好ま
しい濃度範囲は１〜５０００ｐｐｍである。

【００２０】前記汚染物質が微生物又は有機物であると
きは、洗浄剤としては濃度１〜１００００ｐｐｍの還元
剤が好ましい。例えばヒドラジン、ヒドラジン水和物で
ある。還元剤の濃度が１００００ｐｐｍを超えると、還
元剤が浸透膜の性能を低下させる可能性がある。特に好
ましい濃度範囲は１〜５０００ｐｐｍである。

【００２１】前記汚染物質が微生物又は有機物であると
きは、洗浄剤としては濃度１〜１００００ｐｐｍの酸化
剤も好ましい。例えば過酸化水素、過酸化物、次亜塩素
酸塩、ヨウ素である。酸化剤の濃度が１００００ｐｐｍ
を超えると、酸化剤が浸透膜の性能を低下させる可能性
がある。特に好ましい濃度範囲は１〜５０００ｐｐｍで
ある。

【００２２】汚染物質が、例えば無機物と有機物の両方
である場合は、アルカリによる洗浄を行い、次に酸によ
る洗浄を行うなど、複数回に分けて洗浄する。先に酸で
洗浄し、次にアルカリで洗浄しても良い。分離操作の際
に供給する溶液の浸透圧は、透過液の浸透圧よりも１ｋ
ｇｆ／ｃｍ²以上高いのが好ましい。浸透圧差が１ｋｇ
ｆ／ｃｍ²に満たないと、サックバック現象の発生が不
十分だからである。従って、供給する溶液の浸透圧は１
ｋｇｆ／ｃｍ²以上が必要である。

【００２３】

【実施例】図１の逆浸透膜分離装置において、逆浸透膜
モジュール４として、スパイラル型逆浸透膜モジュール
（日東電工株式会社製芳香族ポリアミド系複合膜NTR-70
SWC-S8）を用いて、ｐＨ＝６．８の３．５％ＮａＣｌ水
溶液を原液として供給圧力５６ｋｇｆ／ｃｍ²、濃縮水
流量８０Ｌ／ｍｉｎの条件で供給し、原液を濃縮水と透
過液とに分離する操作を行った。すると、当初の原液供
給側の圧力損失（△Ｐ）は０．１８ｋｇｆ／ｃｍ²であ
ったが、逆浸透膜がスライムなどの有機物によって汚染
された結果、０．６０ｋｇｆ／ｃｍ²まで増大した。

【００２４】再び△Ｐ＝０．６０ｋｇｆ／ｃｍ²のまま
この逆浸透膜モジュール４にｐＨ＝６．８の３．５％Ｎ
ａＣｌ水溶液（浸透圧：３５ｋｇｆ／ｃｍ²）を原液と
して供給圧力５６ｋｇｆ／ｃｍ²、濃縮水流量８０Ｌ／
ｍｉｎの条件で供給し、原液を濃縮水と透過液とに分離
する運転をした。

【００２５】次いで、膜の洗浄のためにポンプ３の出力
を低下させ、供給する原液の圧力を原液の浸透圧より低
い１ｋｇｆ／ｃｍ²とし、弁の開閉を図２の状態にして
洗浄剤タンク８からｐＨ＝２の硝酸水溶液を透過液に投
入し、逆流させた。同時に洗浄剤第二タンク１７からｐ
Ｈ＝２の硝酸水溶液を原液に投入し、膜面上の汚染物質
層に当てた。逆流開始後も上記圧力で原液を５分間供給
し続けた。原液供給中、透過液は逆流し続けていた。そ
の後、弁の開閉を図３の状態にして清浄水タンク１５か
ら純水を投入し、膜面の汚染物質を排出した。その結
果、逆浸透膜モジュール４の圧力損失が０．２０ｋｇｆ
／ｃｍ²まで低減された。

【００２６】比較のために、弁の開閉を図２の状態にす
る直前にポンプ３の駆動を停止した以外は上記と同一条
件で膜を洗浄した。その結果、逆浸透膜モジュール４の
圧力損失が０．２５ｋｇｆ／ｃｍ²までしか低減されな
かった。同じく比較のために、弁の開閉を図２の状態に
する直前にポンプ３の駆動を停止したことと、硝酸水溶
液を投入することなく、純水のみ投入し、しばらく放置
したこと以外は上記と同一条件で膜を洗浄した。その結
果、圧力損失は０．６０ｋｇｆ／ｃｍ2^のまま変わらな
かった。

【００２７】

【発明の効果】通常の物理的洗浄法と異なり、サックバ
ック現象を利用して洗浄剤を逆流させるため、逆流させ
るための別途の装置や動力源が不要で、コストもあまり
かからない。また、通常の化学的洗浄法と異なり、汚染
物質層と膜面との界面に洗浄剤を浸入させることができ
るので、ほぼ完全に膜性能を回復させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の洗浄方法を実現する逆浸透膜分離装
置の液体分離工程を示す構成図である。

【図２】実施形態の洗浄方法を実現する逆浸透膜分離装
置の洗浄工程を示す構成図である。

【図３】実施形態の洗浄方法を実現する逆浸透膜分離装
置の濯ぎ工程を示す構成図である。

【符号の説明】

１原液供給ライン２前処理ユニット３加圧ポンプ４逆浸透膜モジュール５濃縮ライン６透過ライン７洗浄剤タンク弁８洗浄剤タンク９透過液タンク弁１０透過液タンク１１原液タンク弁１２原液タンク１３透過液側ドレン弁１４清浄水タンク弁１５清浄水タンク１６原液側投入液弁１７洗浄剤第二タンク１８洗浄剤第二タンク弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA03 HA61 KC04 KC16 KE06R KE22Q KE24Q KE28Q MA06 MC54X PA02 PB03 PB22 PB23 PB24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】逆浸透膜に溶液を浸透圧以上の加圧下で供
給することにより、溶液中の溶質と溶媒を分離する逆浸
透膜モジュールにおいて、膜を洗浄する時に、無加圧から浸透圧未満の圧力範囲で
溶液を供給し続けるとともに透過液に洗浄剤を加えて膜
面上の汚染物質を除去することを特徴とする逆浸透膜モ
ジュールの洗浄方法。
【請求項２】膜を洗浄するときに供給される溶液が洗浄
剤を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記汚染物質が無機物であり、洗浄剤が酸
である請求項１に記載の方法。
【請求項４】前記汚染物質が有機物、微生物又はシリカ
スケールであり、洗浄剤がアルカリである請求項１に記
載の方法。
【請求項５】前記汚染物質が有機物であり、洗浄剤が界
面活性剤である請求項１に記載の方法。
【請求項６】前記汚染物質が有機物又は微生物であり、
洗浄剤が還元剤である請求項１に記載の方法。
【請求項７】前記汚染物質が有機物又は微生物であり、
洗浄剤が酸化剤である請求項１に記載の方法。
【請求項８】供給する溶液と透過液との浸透圧差が１ｋ
ｇｆ／ｃｍ²以上である請求項１に記載の方法。
【請求項９】供給する溶液の浸透圧が１ｋｇｆ／ｃｍ²
以上である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】供給する溶液が海水である請求項１に記
載の方法。