JP2008194698A - 分離膜モジュールの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、浄水用の原水ろ過用分離膜モジュールの洗浄方法、特には逆洗浄方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 洗浄水を、原水側に２つの出入口を有する分離膜モジュールの透過側から原水側に供給し、原水側の２つの出入口から排出する工程（Ａ´）からなり、原水側の２つの出入口から排出される洗浄水の量に差をつける、原水をろ過して透過水を得るための分離膜モジュールの洗浄方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、河川水や地下水等の天然水や各種排水等の原水をろ過し浄水を得る分離膜モジュールの洗浄方法、特には逆洗浄により分離膜モジュールを洗浄する方法に関する。

近年、浄水用のろ過設備として、従来のような凝集沈殿設備にかわって、分離膜モジュールを用いる方法が、設備費用や運転の容易さから、採用されるようになってきている。

一般に、分離膜モジュールを用いてろ過作業を続行すると、原水の濁り成分や、遊離固形物、あるいは溶解有機物等が膜ろ過面に付着し、膜のろ過能力を徐々に低下させ、最終的には膜ろ過が不可能となる。このようなろ過能力の低下を防止するために、一般的には、膜付着物の物理的、マニュアル的な除去作業が行われている。さらに、これを自動化し機械的に物理的除去を行い定常作業化する場合もある。しかしながら、物理的洗浄では完全な除去は困難であり、また強度の物理的洗浄は、膜を損傷させやすく、膜の寿命も短く交換が必要となる。
膜の交換は、ろ過作業の停止と透過水生産の停止を招く。このようなろ過能力の低下を防止するために、薬液を注入させる方法や、殺菌剤を混入させた液で逆洗浄する方法等が提案されている（特開平８−１４１３７５、特開平８−２４８５７）。また特開２００１−１７０４５６では、薬液を混入させてろ過停止を定期的に行なう方法が提案されている。しかしながら、いずれの方法もかなりの労力と時間を要し、分離膜による浄水ろ過装置のネックとなっている。
特開平８−１４１３７５ 特開平８−２４８５７ 特開２００１−１７０４５６

本発明は前記のような様々な問題点の解決を図る事を目的とし、短時間で洗浄が行える分離膜の洗浄方法を提供するものである。

本発明の第１の発明は、洗浄水を、原水側に２つの出入口を有する分離膜モジュールの透過側から原水側に供給し、原水側の２つの出入口から排出される工程（Ａ´）からなり、原水側の２つの出入口から排出される洗浄水の量に差をつける、原水をろ過して透過水を得るための分離膜モジュールの洗浄方法であり、その特徴は、分離膜モジュールの原水側に２つの出入口を設け、洗浄水を透過側から原水側に供給して分離膜を洗浄する工程（Ａ´）において、２つの出入口から排出される洗浄水の量に差をつけることにある。分離膜に付着した付着物は一般に逆洗浄によって、膜と垂直方向の一定の圧力を受け剥離しやすくなるが、強く付着した付着物に対してはそれだけでは不充分であり、時には膜と平行方向の流れをかけることも必要である。本発明のように、２つの出口間の排出水量に差をつけることにより、膜と平行方向の付着物を押し出す流れが生じることになり、剥離を容易にする。

本発明の第２の発明は、洗浄水を、原水側に出入口を有する分離膜モジュールの透過側から原水側に供給し、原水側の出入口から排出する工程（Ａ）と、原水を原水側に供給し、透過側に透過させることなく原水の一部を系外へ排出する工程（Ｃ）からなる、分離膜モジュールの洗浄方法である。原水の一部を、透過側に透過させることなく、系外へ排出することにより、洗浄後、原水側にある汚れ成分を系から除去でき、膜洗浄効果を高くすることができる。

更に本発明の第３の発明は、原水側に２つの出入口を有し、洗浄水を原水側の２つの出入口から排出する工程（Ａ´）において、原水側の２つの出入口から排出される洗浄水の量に差をつけることができる。
更に、本発明は、工程（Ａ´）が、原水側の２つの出入口のうち、一方の出入口から洗浄水を排出する工程と、他方の出入口から洗浄水を排出する工程とからなるものとすることができる。この時、更に、２つの出入口から排出される洗浄水の排出時間に差をつけることによって、排出量に差をつけてもよい。こうすることによって、分離膜と並行する排出水の流れを作り、膜剥離を容易にすることが出来る。

また、本発明では、原水側の２つの出入口のうち、前記の洗浄時の排出量の大きい側が、通常の原水ろ過時の原水供給量の少ないか、あるいは原水を供給しない側となるように排出させることができる。通常のろ過においては、当然のことながら、分離膜モジュールの原水供給量の多い側とは逆側の出入口により近いところに付着物がより多く付着していると考えられる。よって、供給量の少ない側に、より多くの洗浄水を供給することで洗浄の効果を高められる。

本発明においては、分離膜モジュールをその長さ方向に立てて設置した場合、原水は大半下部より供給し、上側の出入口が、洗浄時の排出量の大きい出口となる。

更に、本発明のモジュールを構成する分離膜は、好ましくは、中空糸とすることができる。

分離膜としては、逆浸透膜、ナノ濾過膜、限外濾過膜及び精密濾過膜が挙げられ、限外濾過膜及び精密濾過膜が好ましい。分離膜の材質としては、酢酸セルロース、セルロース系、ポリアクリロニトリル系、ポリスルホン系、ポリオレフィン系等を用いることができるが、好ましくはセルロース系樹脂、特に酢酸セルロースが逆洗効果が顕著に現れるために更に好ましい。

更に、本発明では、洗浄液が遊離塩素成分を１〜１０ｐｐｍ含有するものであってもよい。洗浄液に遊離塩素成分を含有させることにより、付着成分の膜からの剥離が促進される。なお、１０ｐｐｍ以上の遊離塩素成分を洗浄液に含有させることは、廃液のもたらす環境への影響の観点から好ましくない。遊離塩素成分を含有する化合物として例えば、次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。
更にまた本発明は、第１及び２の発明の特徴に加えて、分離膜モジュール内の液を保持したまま一定時間運転を停止する工程（Ｂ）を含むことができる。これにより分離膜中の付着物は一段と脱離しやすくなる。前記の、工程（Ａ）（又は（Ａ´））及び工程（Ｃ）を用いる場合、それらの工程は工程（Ａ）（又は（Ａ´））次に工程（Ｃ）の順に行なうことができる。また、工程（Ａ）（又は（Ａ´））、（Ｂ）、（Ｃ）を用いる場合、それらの工程は（Ａ）（又は（Ａ´））、（Ｂ）、（Ｃ）の順に行なうことができる。
第１及び３発明における原水側の２つの出入口から排出される洗浄水の量の比率は、分離膜の汚れの多い位置にあわせて、選択できる。

以上説明したように、本発明は、浄水用の原水ろ過用分離膜モジュールの洗浄方法（逆洗）として、簡便にしてかつ短時間で洗浄出来る有効な洗浄方法である。

本発明の分離膜モジュールの洗浄方法における洗浄液の流量等の運転条件は例えば下記の実施例記載の条件により行うことができる。

以下に本発明の実施の形態を図によって説明する。

図１は本発明の１つの実施の形態を示す、分離膜モジュールによる水ろ過装置のフロー図であり、矢印は洗浄運転時の洗浄水の流れを示している。本発明が対象とする分離膜モジュールには透過水タンクからポンプにより圧送された洗浄水が上部又は下部出入口から排出され、分離膜モジュールの洗浄に使用される。分離膜モジュールを、定期的に洗浄することで、モジュール膜の内壁に付着した物質が洗浄され脱離する。

洗浄時の排水の排出方法としてはＡ）上部出入口と下部出入口に分けて排出するか、あるいは、Ｂ）まず下部出入口から全量排出した後、上部出入口より全量排出する方法で行った。

洗浄液には、微量の次亜塩素酸ナトリウムを混入させ、遊離塩素成分を含ませた。

分離膜モジュールとして、膜面積１６ｍ^２、酢酸セルロースエーテル中空糸膜のＦＮ２０−ＦＵＣ１５８２（ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社製）モジュールを使用して、河川表流水をろ過実験した。ろ過工程として、分離膜モジュール原水下部出入口から入れ、濃縮水を上部出入口から排出した。排出流量は４ｍ^３／時間で行なった。ろ過時間は３０分で、透過流束は６ｍ／日で運転した。洗浄工程として、透過水は一部をタンクに保持し、定期的に洗浄を行なった。洗浄流束は１８ｍ／日で行い、洗浄排水はＡ）上部出入口と下部出入口に分けて排出するか、もしくは、Ｂ）まず下部出入口に全量排出した後、上部出入口から全量排出した。洗浄液には遊離塩素濃度で３〜５ｐｐｍの次亜鉛素酸ナトリウムを混入させた。洗浄時間は合計で１分間とした。次に運転停止工程では、洗浄液を保持したまま２分間運転を停止した。洗浄液排出工程では、ろ過を停止したまま、原水を分離膜モジュール下部出入口より８ｍ^３／時間で導入しながら、全量の３０％を系外へ排出させた。この工程は２分間行った。

比較例

洗浄工程で洗浄排水の上部出入口と下部出入口の排出量を同じにし、また、浸漬工程あるいは洗浄液排出工程を実施しなかったこと以外は、実施例と全く同様に運転を行なった。
評価

分離膜モジュールろ過工程開始時の２５℃換算の膜間圧力と、運転を２４時間継続した後の２５℃換算の膜間圧力を比較した。表１に運転条件とその評価結果を示した。２４時間運転した後での膜間圧力の上昇が低い洗浄方法が、有効な方法となる。

洗浄工程の種類がＡ、排出比率が１．５と２のものは、上部・下部出入口への排出比率を、流量で変えた。また、Ｂの排出比率が１．５と２のものは、上部・下部出入口への排出比率を、流量を同じにして、下部出入口から排出する工程と上部出入口から排出する工程の排出時間の比率を変えた。

図１は、本発明の実施の形態を示す、水ろ過装置の洗浄運転時の水のフローを示している。

Claims (9)

1. 洗浄水を、原水側に２つの出入口を有する分離膜モジュールの透過側から原水側に供給し、原水側の２つの出入口から排出される工程（Ａ´）からなり、原水側の２つの出入口から排出される洗浄水の量に差をつける、原水をろ過して透過水を得るための分離膜モジュールの洗浄方法であって、上部出入口／下部出入口の排出比率が１．５から２である分離膜モジュールの洗浄方法。
2. 工程（Ａ´）が原水側の２つの出入口のうち、一方の出入口から洗浄水を排出する工程と、他方の出入口から洗浄水を排出する工程とからなる、請求項１記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
3. 原水側の２つの出入口のうち、より多くの洗浄水が排出される出入口が、原水のろ過時において原水を供給しないか、またはより少ない量の原水を供給する出入口である、請求項１又は２記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
4. 分離膜モジュールをその長さ方向に立てて設置し、より多くの洗浄水が排出される出入口が上側の出入口である請求項１乃至３いずれか１項に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
5. 原水側の２つの出入口から排出される洗浄水の排出時間に差をつけることにより、排出される洗浄水の量に差をつける、請求項１乃至４いずれか1項に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
6. 更にモジュール内の液を保持したまま一定時間洗浄運転を停止する工程（Ｂ）からなる請求項２乃至５いずれか1項に記載の洗浄方法。
7. 分離膜が、中空糸である、請求項１乃至６のいずれか1項に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
8. 分離膜が、セルロース系樹脂からなるものである、請求項１乃至７のいずれか1項に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
9. 洗浄水が、遊離塩素成分を１〜１０ｐｐｍ含むものである、請求項１乃至８いずれか1項に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。

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