JP2019195761A - 濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、逆洗浄による複数本の中空糸膜の洗浄効果を高めることで、濾過処理効率の低下を十分に抑えることができる濾過モジュールの洗浄方法の提供を課題とする。【解決手段】本発明の一態様に係る濾過モジュールの洗浄方法は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する浸漬式又は外圧式濾過モジュールの洗浄方法であって、被処理液の濾過を停止する工程と、上記停止工程後に上記複数本の中空糸膜を逆洗水によって逆洗浄する工程とを備え、上記逆洗浄工程で、上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置に関する。

汚水処理や医薬等の製造工程における固液分離処理装置として、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールを備える濾過装置が用いられている。上記濾過装置は、被処理液に含まれる不純物の透過を中空糸膜表面によって防ぐと共に、この不純物以外を中空糸膜の内部に透過させることで濾過処理を行う。

しかしながら、この濾過装置は、被処理液に含まれる不純物の透過を中空糸膜表面によって防ぐものであるため、中空糸膜の表面には内部に透過されなかった不純物が付着する。そのため、この濾過装置は、中空糸膜の表面に付着した不純物によって本来濾過されるべき液体の濾過効率が低下するおそれがある。

そのため、この濾過装置では、濾過処理運転を間欠的に行い、この濾過処理運転間に複数本の中空糸膜を逆洗浄することで膜ファウリングを防止している。しかしながら、上記濾過装置では、濾過処理運転間に逆洗浄を行った場合でも、濾過処理運転を行うにつれて複数本の中空糸膜の表面に残留不純物が蓄積していき、濾過効率が低下しやすい。

そのため、今日では複数本の中空糸膜の表面への残留不純物の蓄積を抑えるべく、逆洗ポンプにインバータを接続し、逆洗ポンプをＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）することで濾過モジュールへの逆洗水の供給流量を制御する方法が採用されている（特開２０１３−２１２４９７号公報参照）。

特開２０１３−２１２４９７号公報

しかしながら、上記公報に記載されているようなインバータ等を用いたフィードバック制御によると、モータの出力（周波数）を複数回に亘って調整することを要するが、この調整時間中は所望の流量で複数本の中空糸膜を逆洗浄することができない。そのため、この洗浄方法によると、逆洗水の流量の調整に時間を要することで逆洗浄時間が長くなり、相対的に濾過処理時間が短くなるため濾過効率を十分に高め難い。さらに、この逆洗水には濾過モジュールを透過した濾過水が用いられる場合があるが、逆洗浄時間が長くなると濾過水の消費量が多くなり、最終的な水処理量の低下につながる。

また、インバータによりモータの出力を一定に制御することも考えられるが、この場合複数本の中空糸膜の表面への残留不純物の蓄積に起因して濾過モジュールに供給される逆洗水の流量が経時的に低下する。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、逆洗浄による複数本の中空糸膜の洗浄効果を高めることで、濾過処理効率の低下を十分に抑えることができる濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る濾過モジュールの洗浄方法は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する浸漬式又は外圧式濾過モジュールの洗浄方法であって、被処理液の濾過を停止する工程と、上記停止工程後に上記複数本の中空糸膜を逆洗水によって逆洗浄する工程とを備え、上記逆洗浄工程で、上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御する。

また、上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る濾過装置は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する浸漬式又は外圧式濾過モジュールを備える濾過装置であって、被処理液の濾過を停止する濾過停止機構と、上記濾過停止機構による濾過停止後に上記複数本の中空糸膜を逆洗水によって逆洗浄する逆洗浄機構とを備え、上記逆洗浄機構が、上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つ定流量弁を有する。

本発明の実施形態に係る濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置は、逆洗浄による複数本の中空糸膜の洗浄効果を高めることで、濾過処理効率の低下を十分に抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る濾過モジュールの洗浄方法を示すフロー図である。 図１の濾過モジュールの洗浄方法を実施可能な濾過装置を示す模式図である。 図１の濾過モジュールの洗浄方法とは異なる実施形態に係る濾過モジュールの洗浄方法を示すフロー図である。 図３の濾過モジュールの洗浄方法を実施可能な濾過装置を示す模式図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

本発明の一態様に係る濾過モジュールの洗浄方法は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する浸漬式又は外圧式濾過モジュールの洗浄方法であって、被処理液の濾過を停止する工程と、上記停止工程後に上記複数本の中空糸膜を逆洗水によって逆洗浄する工程とを備え、上記逆洗浄工程で、上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御する。

当該濾過モジュールの洗浄方法は、逆洗浄工程で濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御するので、複数本の中空糸膜の表面に付着した不純物に起因する逆洗水の流量の低下を容易かつ確実に防止することができる。従って、当該濾過モジュールの洗浄方法は、逆洗浄による複数本の中空糸膜の洗浄効果を高めることができ、濾過処理効率の低下を十分に抑えることができる。

上記逆洗浄工程で、上記複数本の中空糸膜の外側に気泡を供給するとよい。当該濾過モジュールの洗浄方法は、上述のように上記逆洗浄工程で濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御するので、この逆洗浄工程で上記複数本の中空糸膜の外側に気泡を供給した場合でも、気泡の供給圧力に起因して逆洗水の流量が低下しない。そのため、逆洗水及び気泡により上記複数本の中空糸膜を短時間で効果的に洗浄することができる。

上記逆洗浄工程による洗浄時間としては１５秒以上８０秒以下が好ましい。従来のインバータを用いたフィードバック制御では、逆洗水の流量の調整に時間を要するため、上記範囲の時間内では所望の流量を得難い。これに対し、当該濾過モジュールの洗浄方法は、上記逆洗浄工程で濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御するので、上記逆洗浄工程による洗浄時間を上記範囲内とした場合でも、上記複数本の中空糸膜の洗浄効果を十分に高めることができる。

上記逆洗水が薬剤を含有するとよい。このように、上記逆洗水が薬剤を含有することによって、上記複数本の中空糸膜の表面に付着した不純物をより確実に除去することができる。

また、本発明の他の一態様に係る濾過装置は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する浸漬式又は外圧式濾過モジュールを備える濾過装置であって、被処理液の濾過を停止する濾過停止機構と、上記濾過停止機構による濾過停止後に上記複数本の中空糸膜を逆洗水によって逆洗浄する逆洗浄機構とを備え、上記逆洗浄機構が、上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つ定流量弁を有する。

当該濾過装置は、逆洗浄機構が濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つ定流量弁を有するので、複数本の中空糸膜の表面に付着した不純物に起因する逆洗水の流量の低下を容易かつ確実に防止することができる。従って、当該濾過装置は、逆洗浄による複数本の中空糸膜の洗浄効果を高めることができ、濾過処理効率の低下を十分に抑えることができる。

なお、本発明において、「浸漬式」とは、中空糸膜の内周面側を負圧にして被処理液を内周面側に透過させる方式をいい、「吸引式」ともいう。また、「外圧式」とは中空糸膜の外周面側を高圧にして被処理液を中空糸膜の内周面側に透過させる方式をいう。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の各実施形態に係る濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置について図面を参照しつつ詳説する。

［第一実施形態］
＜濾過モジュールの洗浄方法＞
図１の濾過モジュールの洗浄方法は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する外圧式濾過モジュールの洗浄方法である。当該濾過モジュールの洗浄方法は、被処理液の濾過を停止する工程（停止工程）と、上記停止工程後に上記複数本の中空糸膜を逆洗水によって逆洗浄する工程（逆洗浄工程）とを備える。当該濾過モジュールの洗浄方法は、上記逆洗浄工程で、上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御する。

当該濾過モジュールの洗浄方法は、上記逆洗浄工程で上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御するので、上記複数本の中空糸膜の表面に付着した不純物に起因する逆洗水の流量の低下を容易かつ確実に防止することができる。従って、当該濾過モジュールの洗浄方法は、逆洗浄による複数本の中空糸膜の洗浄効果を高めることができ、濾過処理効率の低下を十分に抑えることができる。また、当該濾過モジュールの洗浄方法は、上記逆洗浄工程で上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御するため、逆洗水の流量の調整に時間を要しない。そのため、当該濾過モジュールの洗浄方法は、逆洗水として濾過水を使用した場合の濾過水の使用量を抑えることができ、最終的な水処理量の低下を抑えることができる。

＜濾過装置＞
まず、図２を参照して、当該濾過モジュールの洗浄方法を実施可能な濾過装置の一例について説明する。当該濾過装置は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜１１を有する外圧式濾過モジュール１を備えている。当該濾過装置は、１つの濾過モジュール１のみを備えていてもよく、複数の濾過モジュール１を備えていてもよい。当該濾過装置は、被処理液Ｘの濾過を停止する濾過停止機構２と、濾過停止機構２による濾過停止後に複数本の中空糸膜１１を逆洗水Ｐによって逆洗浄する逆洗浄機構３とを備える。また、当該濾過装置は、濾過モジュール１に被処理液Ｘを供給する被処理液供給機構４と、濾過モジュール１に供給する被処理液Ｘを貯留する被処理液貯留槽５と、逆洗水Ｐを貯留する逆洗水貯留槽６とを備える。逆洗水貯留槽６及び濾過モジュール１は濾過水排出管７によって接続されている。逆洗浄機構３は、濾過モジュール１に供給する逆洗水Ｐの流量を一定に保つ定流量弁３ａを有する。なお、本実施形態では、逆洗水Ｐとして、複数本の中空糸膜１１を透過した濾過水が用いられる。但し、この逆洗水Ｐとしては、複数本の中空糸膜１１を透過した後、さらに逆浸透膜等の他の濾過膜を透過した透過水を用いてもよい。また、この逆洗水Ｐとしては、水道水等、複数本の中空糸膜１１を透過した濾過水とは別途用意した水を用いることも可能である。

当該濾過装置は、逆洗浄機構３が濾過モジュール１に供給する逆洗水Ｐの流量を一定に保つ定流量弁３ａを有するので、複数本の中空糸膜１１の表面に付着した不純物に起因する逆洗水Ｐの流量の低下を容易かつ確実に防止することができる。従って、当該濾過装置は、逆洗浄による複数本の中空糸膜１１の洗浄効果を高めることができ、濾過処理効率の低下を十分に抑えることができる。また、当該濾過装置は、定流量弁３ａで濾過モジュール１に供給する逆洗水Ｐの流量を一定に保つので、逆洗水Ｐの流量の調整に時間を要しない。そのため、当該濾過装置は、逆洗水Ｐとして用いる濾過水の液量を抑えることができ、最終的な水処理量の低下を抑えることができる。さらに、当該濾過装置は、従来の濾過装置のようなフィードバック制御機構を要しないので、逆洗浄機構３に要する設備コストを抑えることができる。

（濾過モジュール）
濾過モジュール１は、上下方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜１１と、複数本の中空糸膜１１の上端部を保持する上側保持部材１２と、複数本の中空糸膜１１の下端部を保持する下側保持部材１３と、複数本の中空糸膜１１、上側保持部材１２及び下側保持部材１３を格納するケーシング１４とを有する。

〈中空糸膜〉
中空糸膜１１は、好ましくは熱可塑性樹脂を主成分とする。中空糸膜１１の主成分としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。これらの中でも機械的強度、耐薬品性、耐熱性、耐候性、不燃性等に優れ、多孔質性であるＰＴＦＥが好ましく、１軸又は２軸延伸したＰＴＦＥがより好ましい。なお、「主成分」とは、質量換算で最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいう。

〈ケーシング〉
ケーシング１４は、例えば軸が上下方向と平行な筒状である。ケーシング１４の上部開口１４ａは、濾過水排出管７と接続されている。ケーシング１４の下部開口１４ｂは、被処理液供給機構４を構成する後述の被処理液供給管４ａと接続されている。ケーシング１４は、複数本の中空糸膜１１を透過しなかった被処理液Ｘや、逆洗浄後の逆洗水Ｐ等を排出可能な排出口１４ｃを有する。

〈保持部材〉
上側保持部材１２は、ケーシング１４の上部開口１４ａと排出口１４ｃとの間に配設され、ケーシング１４の内部空間を上下方向に区画する。上側保持部材１２は、複数本の中空糸膜１１を、これらの中空糸膜１１の上部開口が上側に突出した状態で保持する。これにより、複数本の中空糸膜１１の内部に透過した濾過水はケーシング１４の上部開口１４ａから濾過水排出管７を通って逆洗水貯留槽６に貯留される。下側保持部材１３は、間隔を空けて設けられ、複数本の中空糸膜１１の下端部を固定する複数の固定部位１３ａを有する。複数の固定部位１３ａによって複数本の中空糸膜１１の下端部を固定することで、下部開口１４ｂからケーシング１４内に供給された被処理液Ｘは、複数の固定部位１３ａ間から複数本の中空糸膜１１の表面（外周面）側に導入される。

（被処理液供給機構）
被処理液供給機構４は、被処理液Ｘの濾過処理を行う際に濾過モジュール１に被処理液Ｘを供給する。被処理液供給機構４は、被処理液貯留槽５に接続される被処理液供給管４ａと、被処理液供給管４ａに配設される被処理液供給ポンプ４ｂ及びバルブ４ｃとを有する。被処理液供給ポンプ４ｂは、被処理液貯留槽５に貯留される被処理液Ｘを濾過モジュール１側に圧送可能に構成されている。また、バルブ４ｃは、被処理液Ｘの流量を調整可能に構成されている。被処理液供給機構４は、バルブ４ｃを開いた状態で被処理液供給ポンプ４ｂを駆動することによって被処理液貯留槽５に貯留される被処理液Ｘを濾過モジュール１に供給する。

（濾過停止機構）
濾過停止機構２は、濾過水排出管７に配設される吸引ポンプ２ａ及びバルブ２ｂと、吸引ポンプ２ａ及びバルブ２ｂを駆動制御する濾過運転制御部２ｃとを有する。濾過停止機構２は、濾過運転制御部２ｃの制御によって吸引ポンプ２ａの駆動を停止すると共に、バルブ２ｂを閉じることで被処理液Ｘの濾過を停止する。

濾過運転制御部２ｃは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリを含むコンピュータから構成されている。濾過運転制御部２ｃは、後述の逆洗浄制御部３ｅと共に単一の制御部８を構成している。

なお、当該濾過装置は、濾過モジュール１によって被処理液Ｘの濾過処理を行う濾過処理機構を備えている。上記濾過処理機構は、濾過停止機構２と同様の構成を有している。換言すると、当該濾過装置では、濾過停止機構２が上記濾過処理機構を兼ねている。上記濾過処理機構は、被処理液供給機構４によって濾過モジュール１に被処理液Ｘが供給された状態で、濾過運転制御部２ｃの制御によってバルブ２ｂを開き、かつ吸引ポンプ２ａを駆動させることで濾過モジュール１による濾過処理を行う。この濾過処理機構によって処理された濾過水は、濾過水排出管７を通って逆洗水貯留槽６に貯留される。

（逆洗浄機構）
逆洗浄機構３は、逆洗水貯留槽６と濾過水排出管７とを接続する濾過水循環管３ｂと、濾過水循環管３ｂに配設される上述の定流量弁３ａと、濾過水循環管３ｂに配設される濾過水供給ポンプ３ｃ及び薬剤供給管３ｄと、濾過水供給ポンプ３ｃの駆動制御及び薬剤供給管３ｄを介する薬剤Ｙの投入制御を行う逆洗浄制御部３ｅとを有する。定流量弁３ａは、濾過水供給ポンプ３ｃの下流側で濾過水排出管７に配設されている。濾過水循環管３ｂは、吸引ポンプ２ａ及びバルブ２ｂの配設位置よりも濾過モジュール１側で濾過水排出管７に接続されている。逆洗浄機構３は、バルブ２ｂが閉じられた状態で、逆洗浄制御部３ｅの制御によって濾過水供給ポンプ３ｃを駆動し、逆洗水貯留槽６に貯留される逆洗水Ｐを一定流量で濾過モジュール１に供給する。また、逆洗浄機構３は、濾過モジュール１側に圧送される逆洗水Ｐに薬剤供給管３ｄから薬剤Ｙを投入する。これにより、薬剤Ｙを含有する逆洗水Ｐによって濾過モジュール１を逆洗浄することができる。薬剤供給管３ｄは、定流量弁３ａよりも上流側（逆洗水貯留槽６側）で濾過水循環管３ｂに配設されることが好ましい。当該濾過装置は、薬剤供給管３ｄが定流量弁３ａよりも上流側で濾過水循環管３ｂに配設されることで、濾過モジュール１の逆洗浄時に薬剤Ｙが含有された逆洗水Ｐによって定流量弁３ａを同時に洗浄することができる。

薬剤供給管３ｄから投入する薬剤Ｙとしては、例えば次亜塩素酸ナトリウム、無機酸、有機酸、水酸化ナトリウム、界面活性剤等が挙げられる。上記無機酸としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸、亜硫酸水素ナトリウム等が挙げられる。また、上記有機酸としては、例えばクエン酸、シュウ酸等が挙げられる。

続いて、当該濾過モジュールの洗浄方法の各工程について詳説する。なお、当該濾過モジュールの洗浄方法は、通常濾過処理運転と交互に行う。そのため、当該濾過モジュールの洗浄方法の実施前において、バルブ２ｂは開かれており、吸引ポンプ２ａは駆動されている。上記濾過処理運転の１回の運転時間としては、例えば１０分以上６０分以下とすることができる。

（停止工程）
停止工程（Ｓ０１）では、被処理液Ｘの濾過を停止する。Ｓ０１は、濾過停止機構２によって行う。Ｓ０１では、濾過運転制御部２ｃの制御によって吸引ポンプ２ａの駆動を停止すると共に、バルブ２ｂを閉じることで被処理液Ｘの濾過を停止する。

（逆洗浄工程）
逆洗浄工程（Ｓ０２）では、逆洗水貯留槽６に貯留された逆洗水Ｐを上部開口側１４ａから濾過モジュール１内に供給することで、逆洗水Ｐによって複数本の中空糸膜１１を逆洗浄する。Ｓ０２は、逆洗浄機構３によって行う。Ｓ０２では、バルブ２ｂが閉じられた状態で、逆洗浄制御部３ｅの制御によって、濾過水供給ポンプ３ｃを駆動して逆洗水貯留槽６内の逆洗水Ｐを濾過モジュール１側に圧送する。当該濾過モジュールの洗浄方法は、逆洗浄機構３が濾過水供給ポンプ３ｃの下流側に定流量弁３ａを有しているので、Ｓ０２の開始直後から濾過モジュール１内に一定の流量で逆洗水Ｐを供給することができる。

また、Ｓ０２では、濾過モジュール１側に圧送される逆洗水Ｐに薬剤供給管３ｄから薬剤Ｙを投入する。これにより、逆洗水Ｐが薬剤Ｙを含有する。当該濾過モジュールの洗浄方法は、薬剤Ｙが含有された逆洗水Ｐを濾過モジュール１に供給することで、複数本の中空糸膜１１の表面に付着した不純物をより確実に除去することができる。

なお、当該濾過モジュールの洗浄方法は、Ｓ０２の終了後に又はＳ０２と並行して、複数本の中空糸膜１１の外側に透過した逆洗水Ｐを排出口１４ｃから排出する工程（排出工程）を有していてもよい。

Ｓ０２による洗浄時間の上限としては、８０秒が好ましく、６０秒がより好ましい。従来のインバータを用いたフィードバック制御では、逆洗水の流量の調整に時間を要するため、上記上限以下の時間内では所望の流量を得難い。これに対し、当該濾過モジュールの洗浄方法は、Ｓ０２の開始直後から逆洗水Ｐの流量を一定に保つことができるので、Ｓ０２による洗浄時間を上記上限以下とした場合でも、複数本の中空糸膜１１の洗浄効果を十分に高めることができる。一方、Ｓ０２による洗浄時間の下限としては、複数本の中空糸膜１１の表面に付着した不純物を十分に除去する観点から、１５秒が好ましく、３０秒がより好ましい。

Ｓ０２では、逆洗浄の開始直後から逆洗浄の終了時まで逆洗水Ｐの流量は一定である。Ｓ０２によって濾過モジュール１に供給する逆洗水Ｐの流量（つまり、定流量弁３ａによる制御後の流量）の下限としては、３０ＬＭＨが好ましく、４０ＬＭＨがより好ましい。一方、上記流量の上限としては、８０ＬＭＨが好ましく、６０ＬＭＨがより好ましい。上記流量が上記下限に満たないと、複数本の中空糸膜１１の表面に付着した不純物を十分に除去することができないおそれがある。逆に、上記流量が上記上限を超えると、逆洗水Ｐの使用量が不必要に多くなるおそれがある。

Ｓ０２における濾過モジュール１への逆洗水Ｐの供給圧力（つまり、定流量弁３ａによる流量制御後の供給圧力）の下限としては、８０ｋＰａが好ましく、１００ｋＰａがより好ましい。一方、上記供給圧力の上限としては、２５０ｋＰａが好ましく、２００ｋＰａがより好ましい。上記供給圧力が上記下限に満たないと、複数本の中空糸膜１１の表面に付着した不純物を十分に除去することができないおそれがある。逆に、上記供給圧力が上記上限を超えると、複数本の中空糸膜１１の洗浄効果が余り向上されない一方、濾過水供給ポンプ３ｃの出力が不必要に大きくなり、逆洗浄に要するコストが高くなるおそれがある。

［第二実施形態］
＜濾過モジュールの洗浄方法＞
図３の濾過モジュールの洗浄方法は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する外圧式濾過モジュールの洗浄方法である。当該濾過モジュールの洗浄方法は、被処理液の濾過を停止する工程（停止工程）と、上記停止工程後に上記複数本の中空糸膜を逆洗水によって逆洗浄する工程（逆洗浄工程）とを備える。当該濾過モジュールの洗浄方法は、上記逆洗浄工程で、上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御する。また、当該濾過モジュールの洗浄方法は、上記逆洗浄工程で、上記複数本の中空糸膜の外側に気泡を供給する。

当該濾過モジュールの洗浄方法は、上記逆洗浄工程で上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御するので、この逆洗浄工程で上記複数本の中空糸膜の外側に気泡を供給した場合でも、気泡の供給圧力に起因して逆洗水の流量が低下しない。そのため、逆洗水及び気泡により上記複数本の中空糸膜を短時間で効果的に洗浄することができる。また、当該濾過モジュールの洗浄方法は、気泡の供給圧力に起因して逆洗水の流量が低下しないので、上記逆洗水の供給圧力及び上記気泡の供給圧力を同時に高めることが容易であり、上記逆洗水及び気泡による洗浄効果を高めやすい。

＜濾過装置＞
図４を参照して、当該濾過モジュールの洗浄方法を実施可能な濾過装置の一例について説明する。当該濾過装置は、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜１１を有する外圧式濾過モジュール１を備えている。当該濾過装置は、１つの濾過モジュール１のみを備えていてもよく、複数の濾過モジュール１を備えていてもよい。当該濾過装置は、被処理液Ｘの濾過を停止する濾過停止機構２と、濾過停止機構２による濾過停止後に複数本の中空糸膜１１を逆洗水Ｐによって逆洗浄する逆洗浄機構２３とを備える。また、当該濾過装置は、濾過モジュール１に被処理液Ｘを供給する被処理液供給機構４と、濾過モジュール１に供給する被処理液Ｘを貯留する被処理液貯留槽５と、逆洗水Ｐを貯留する逆洗水貯留槽６とを備える。逆洗水貯留槽６及び濾過モジュール１は濾過水排出管７によって接続されている。逆洗浄機構２３は、濾過モジュール１に供給する逆洗水Ｐの流量を一定に保つ定流量弁３ａを有する。なお、当該濾過装置は、逆洗浄機構２３以外の構成については図２の濾過装置と同様とすることができる。そのため、以下では逆洗浄機構２３についてのみ説明する。また、本実施形態では、逆洗水Ｐとして、複数本の中空糸膜１１を透過した濾過水が用いられる。但し、この逆洗水Ｐとしては、複数本の中空糸膜１１を透過した後、さらに逆浸透膜等の他の濾過膜を透過した透過水を用いてもよい。また、この逆洗水Ｐとしては、水道水等、複数本の中空糸膜１１を透過した濾過水とは別途用意した水を用いることも可能である。

（逆洗浄機構）
逆洗浄機構２３は、逆洗水貯留槽６と濾過水排出管７とを接続する濾過水循環管３ｂと、濾過水循環管３ｂに配設される定流量弁３ａ、濾過水供給ポンプ３ｃ及び薬剤供給管３ｄと、濾過水供給ポンプ３ｃの駆動制御及び薬剤供給管３ｄを介する薬剤Ｙの投入制御を行う逆洗浄制御部３ｅとを有する。また、逆洗浄機構２３は、ケーシング１４の下部開口１４ｂに連通する気泡供給管２３ａと、気泡供給管２３ａの下部開口１４ｂとの連通側と反対側の端部に接続される気泡供給器２３ｂと、気泡供給器２３ｂを駆動制御する気泡供給制御部２３ｃとを有する。気泡供給管２３ａの下部開口１４ｂと連通する側の端部は、バルブ４ｃの下流側において被処理液供給管４ａと接続されている。逆洗浄機構２３は、気泡供給管２３ａ、気泡供給器２３ｂ及び気泡供給制御部２３ｃを有する以外、図２の逆洗浄機構３と同様の構成とすることができる。

気泡供給器２３ｂは、気泡を供給できるものであればその種類は特に限定されない。気泡供給器２３ｂとしては、例えばブロワー、コンプレッサー等を用いることができる。気泡供給制御部２３ｃは、ＣＰＵ及びＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを含むコンピュータから構成される。気泡供給制御部２３ｃは、濾過運転制御部２ｃ及び逆洗浄制御部３ｅと共に単一の制御部２８を構成している。

続いて、当該濾過モジュールの洗浄方法の各工程について詳説する。当該濾過モジュールの洗浄方法は、通常濾過処理運転と交互に行う。そのため、当該濾過モジュールの洗浄方法の実施前において、バルブ２ｂは開かれており、吸引ポンプ２ａは駆動されている。上記濾過処理運転の１回の運転時間としては、図１の濾過モジュールの洗浄方法と同様とすることができる。なお、当該濾過モジュールの洗浄方法における停止工程（Ｓ１１）は、図１の濾過モジュールの洗浄方法の停止工程（Ｓ０１）と同様の手順で行うことができる。そのため、以下では逆洗浄工程（Ｓ１２）についてのみ説明する。

（逆洗浄工程）
Ｓ１２では、逆洗水貯留槽６に貯留された逆洗水Ｐを上部開口側１４ａから濾過モジュール１内に供給することで、逆洗水Ｐによって複数本の中空糸膜１１を逆洗浄する。また、Ｓ１２では、上記逆洗浄と同時に、気泡供給器２３ｂを駆動することで濾過モジュール１内に下部開口１４ｂ側から気泡を供給し、これらの気泡によって複数本の中空糸膜１１の表面を擦過することで複数本の中空糸膜１１を揺動し、複数本の中空糸膜１１の表面に付着した不純物を除去する。

Ｓ１２は、逆洗浄機構２３によって行う。Ｓ１２では、バルブ２ｂが閉じられた状態で、逆洗浄制御部３ｅの制御によって、濾過水供給ポンプ３ｃを駆動して逆洗水貯留槽６内の逆洗水Ｐを濾過モジュール１側に圧送する。Ｓ１２では、濾過モジュール１側に圧送される逆洗水Ｐに薬剤供給管３ｄから薬剤Ｙを投入し、薬剤Ｙが混合された逆洗水Ｐを濾過モジュール１に供給する。

同時に、Ｓ１２では、バルブ４ｃが閉じられた状態で、気泡供給制御部２３ｃの制御によって気泡供給器２３ｂを駆動し、下部開口１４ｂ側から濾過モジュール１内に気泡を供給する。当該濾過モジュールの洗浄方法は、逆洗浄機構２３が濾過水供給ポンプ３ｃの下流側に定流量弁３ａを有しているので、気泡供給器２３ｂによって気泡を供給した場合でも、Ｓ１２の開始直後から濾過モジュール１に一定の流量で逆洗水Ｐを供給することができる。

なお、当該濾過モジュールの洗浄方法は、Ｓ１２の終了後に又はＳ１２と並行して、複数本の中空糸膜１１の外側に透過した逆洗水Ｐを排出口１４ｃから排出する工程（排出工程）を有していてもよい。

気泡供給器２３ｂによる気泡の供給圧力の下限としては、１５０ｋＰａが好ましく、２００ｋＰａがより好ましい。当該濾過モジュールの洗浄方法は、濾過モジュール１に供給する逆洗水Ｐの流量を一定に保つので、気泡供給器２３ｂによる気泡の供給圧力を上記下限以上とした場合でも、気泡の浮上圧力に起因して逆洗水Ｐによる逆洗浄効果が低下し難い。そのため、当該濾過モジュールの洗浄方法は、上記供給圧力を上記下限以上とすることで、逆洗水Ｐ及び気泡による洗浄効果を同時に高めることができる。一方、上記気泡の供給圧力の上限としては、３００ｋＰａが好ましく、２５０ｋＰａがより好ましい。上記気泡の供給圧力が上記上限を超えると、複数本の中空糸膜１１の洗浄効果が余り向上されない一方、逆洗浄に要するコストが高くなるおそれがある。

濾過モジュール１内に供給する気泡の流量の下限としては、１５０Ｌ／ｍｉｎが好ましく、２００Ｌ／ｍｉｎがより好ましい。当該濾過モジュールの洗浄方法は、濾過モジュール１に供給する逆洗水Ｐの流量を一定に保つので、濾過モジュール１内に供給する気泡の流量を上記下限以上とした場合でも逆洗水Ｐによる逆洗浄効果が低下し難い。そのため、当該濾過モジュールの洗浄方法は、上記流量を上記下限以上とすることで、逆洗水Ｐ及び気泡による洗浄効果を同時に高めることができる。一方、上記流量の上限としては、３００Ｌ／ｍｉｎが好ましく、２５０Ｌ／ｍｉｎがより好ましい。上記流量が上記上限を超えると、複数本の中空糸膜１１の洗浄効果が余り向上されない一方、逆洗浄に要するコストが高くなるおそれがある。

Ｓ１２による濾過モジュール１への逆洗水Ｐの供給圧力の下限としては、１２０ｋＰａが好ましく、１５０ｋＰａがより好ましい。当該濾過モジュールの洗浄方法は、逆洗水Ｐの供給と並行して下部開口１４ｂ側から濾過モジュール１内に気泡を供給した場合でも、逆洗水Ｐの供給圧力を上記下限以上とすることで逆洗水Ｐの流量を十分に大きくすることができ、その結果逆洗水Ｐ及び気泡による洗浄効果を同時に高めることができる。一方、上記供給圧力の上限としては、２５０ｋＰａが好ましく、２２０ｋＰａがより好ましい。上記供給圧力が上記上限を超えると、複数本の中空糸膜１１の洗浄効果が余り向上されない一方、逆洗浄に要するコストが高くなるおそれがある。

なお、Ｓ１２による洗浄期間及び逆洗水Ｐの流量としては、図１の濾過モジュールの洗浄方法と同様とすることができる。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば上述の実施形態では外圧式濾過モジュールを用いた構成について説明したが、当該濾過モジュールの洗浄方法は浸漬式濾過モジュールの洗浄に用いることもできる。また、当該濾過装置は、浸漬式濾過モジュールを備える濾過装置として構成することも可能である。

当該濾過モジュールの洗浄方法は、必ずしも薬剤が混合された逆洗水によって複数本の中空糸膜を逆洗浄しなくてもよい。また、当該濾過モジュールの洗浄方法は、薬剤が混合された逆洗水を用いる場合でも、濾過水とは別個に用意した薬液を逆洗水として用いてもよい。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例］
［Ｎｏ．１］
図４の濾過装置を用い、２５分間の濾過処理運転と交互に逆洗浄工程を行った。上記濾過処理運転時の被処理液の透過流束は４０ＬＭＨとした。上記逆洗浄工程では、濾過処理運転の停止後（つまり、上述の停止工程後）６０秒の間、濾過水に薬剤（次亜塩素酸ナトリウム溶液）を濃度５ｍｇ／Ｌで混合した逆洗水による逆洗浄と、気泡供給器による濾過モジュール内への気泡の供給とを同時に行った。上記逆洗浄工程において濾過モジュールに供給する逆洗水の流量は４８ＬＭＨで一定とした。また、この逆洗浄工程後にはケーシング内の液体を３０秒間で排出し、３０秒間の濾過準備を経て濾過処理運転を再開した。なお、濾過モジュールとしては、複数本の中空糸膜の合計膜面積が１００ｍ^２である住友電気工業社製のポアフロン（登録商標）加圧型膜モジュール「ＯＰＭＷ−１２Ｂ１００」を、定流量弁としては、旭有機材社製の「旭有機材製定流量弁Ｃタイプ」（呼び径２５ｍｍ、差動圧力３０〜２００ｋＰａ）を用い、濾過水循環管としては、配管サイズ５０Ａのものを用いた。Ｎｏ．１の逆洗浄工程における洗浄条件を表１に示す。

［Ｎｏ．２］
Ｎｏ．１と同様の濾過装置を用い、２５分間の濾過処理運転と交互に逆洗浄工程を行った。上記濾過処理運転時の被処理液の透過流束は４０ＬＭＨとした。Ｎｏ．２では、濾過処理運転の停止後、気泡供給器による気泡の供給を６０秒間行い、その後に逆洗浄工程としてＮｏ．１と同様の逆洗水による逆洗浄を６０秒間行った（つまり、Ｎｏ．２では、逆洗浄工程とは別個の工程で気泡を供給しており、逆洗浄工程では気泡を供給していない）。上記逆洗浄工程において濾過モジュールに供給する逆洗水の流量は４８ＬＭＨで一定とした。上記逆洗浄工程後には３０秒間の濾過準備を経て濾過処理運転を再開した。Ｎｏ．２の洗浄条件を表１に示す。

［比較例］
［Ｎｏ．３］
図４の濾過装置の定流量弁に代えて、濾過水供給ポンプにインバータを接続し、逆洗浄工程でインバータによりモータの出力を一定に制御した以外、Ｎｏ．１と同様にして複数本の中空糸膜の洗浄を行った。

［Ｎｏ．４］
Ｎｏ．３と同様の濾過装置を用い、インバータにより逆洗水の流量が４８ＬＭＨとなるように制御した以外、Ｎｏ．２と同様にして複数本の中空糸膜の洗浄を行った。

＜透過流束＞
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４のそれぞれについて、濾過処理運転と逆洗浄工程とを交互に行い、濾過処理運転開始直後（最初の濾過処理運転の開始直後）、最初の濾過処理運転から２００時間、５００時間、１０００時間及び１８００時間経過後の逆洗浄工程における逆洗水の透過流束［ＬＭＨ］を測定した。この測定結果を表２に示す。なお、上記透過流束は、該当する逆洗浄工程の終了直前（開始から６０秒後）の値である。

＜膜差圧＞
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４のそれぞれについて、最初の濾過処理運転から２００時間、５００時間、１０００時間及び１８００時間経過後の逆洗浄工程に続く濾過処理運転再開時の２５℃における中空糸膜の膜差圧［ｋＰａ］を測定した。この測定結果を表３に示す。

＜評価結果＞
表２，３に示すように、濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保ったＮｏ．１及びＮｏ．２は、濾過処理開始から１８００時間が経過した後でも中空糸膜の膜差圧が低く抑えられており、逆洗浄による洗浄効果が十分に得られていることが分かる。中でも、逆洗水による逆洗浄と同時に濾過モジュール内に気泡を供給したＮｏ．１は、表１に示すように濾過モジュールへの逆洗水の供給圧力及び気泡供給器による気泡の供給圧力が共に高められることで、逆洗浄工程による効果がより高められている。これに対し、濾過水供給ポンプにインバータを接続し、逆洗浄工程でインバータによりモータの出力を一定に制御したＮｏ．３、及びインバータにより逆洗水の流量が４８ＬＭＨとなるように制御したＮｏ．４は、経時的に逆洗水の透過流束が小さくなっており、濾過処理開始から２００時間以上が経過すると逆洗浄時間中に逆洗水の透過流束を十分に調整できなくなっている。また、Ｎｏ．３及びＮｏ．４は、濾過処理開始から２００時間以上が経過すると、逆洗水の透過流束の減少に対応して中空糸膜の膜差圧がＮｏ．１及びＮｏ．２に比較して明らかに大きくなっている。

以上のように、本発明の実施形態に係る濾過モジュールの洗浄方法は、逆洗浄による複数本の中空糸膜の洗浄効果を高めることで濾過処理効率の低下を十分に抑えることができるので、浸漬式及び外圧式濾過モジュールの洗浄方法として適している。

１ 濾過モジュール
２ 濾過停止機構
２ａ 吸引ポンプ
２ｂ バルブ
２ｃ 濾過運転制御部
３ 逆洗浄機構
３ａ 定流量弁
３ｂ 濾過水循環管
３ｃ 濾過水供給ポンプ
３ｄ 薬剤供給管
３ｅ 逆洗浄制御部
４ 被処理液供給機構
４ａ 被処理液供給管
４ｂ 被処理液供給ポンプ
４ｃ バルブ
５ 被処理液貯留槽
６ 逆洗水貯留槽
７ 濾過水排出管
８ 制御部
１１ 中空糸膜
１２ 上側保持部材
１３ 下側保持部材
１３ａ 固定部位
１４ ケーシング
１４ａ 上部開口
１４ｂ 下部開口
１４ｃ 排出口
２３ 逆洗浄機構
２３ａ 気泡供給管
２３ｂ 気泡供給器
２３ｃ 気泡供給制御部
２８ 制御部
Ｐ 逆洗水
Ｘ 被処理液
Ｙ 薬剤

Claims (5)

1. 一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する浸漬式又は外圧式濾過モジュールの洗浄方法であって、
   被処理液の濾過を停止する工程と、
   上記停止工程後に上記複数本の中空糸膜を逆洗水によって逆洗浄する工程と
   を備え、
   上記逆洗浄工程で、上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つよう制御する濾過モジュールの洗浄方法。
2. 上記逆洗浄工程で、上記複数本の中空糸膜の外側に気泡を供給する請求項１に記載の濾過モジュールの洗浄方法。
3. 上記逆洗浄工程による洗浄時間が１５秒以上８０秒以下である請求項１又は請求項２に記載の濾過モジュールの洗浄方法。
4. 上記逆洗水が薬剤を含有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の濾過モジュールの洗浄方法。
5. 一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を有する浸漬式又は外圧式濾過モジュールを備える濾過装置であって、
   被処理液の濾過を停止する濾過停止機構と、
   上記濾過停止機構による濾過停止後に上記複数本の中空糸膜を逆洗水によって逆洗浄する逆洗浄機構と
   を備え、
   上記逆洗浄機構が、上記濾過モジュールに供給する逆洗水の流量を一定に保つ定流量弁を有する濾過装置。

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