JP2009039677A - 浸漬型膜モジュールの洗浄方法および浸漬型膜ろ過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 浸漬型膜モジュールの薬品洗浄を、膜モジュールを浸漬槽内に設置したままのオンラインにて行うことができ、また薬品洗浄する際に使用する薬液の量を少量に抑えることができ、さらには浸漬槽内を薬液で汚染せずに薬品洗浄することができる方法を提供する。この薬品洗浄が実施するために好適な浸漬型膜ろ過装置を提供する。
【解決手段】 被処理水を貯留する浸漬槽内に設置されている浸漬型膜モジュールを洗浄する方法であって、浸漬槽内の被処理水を全量排出した後に、浸漬型膜モジュールの透過水取出口から薬液を通液し、浸漬型膜モジュール内の２次側が薬液で満たされた状態となった時に薬液の通液を停止して所定時間保持し、その後、膜モジュール内の２次側に薬液を保持したまま、浸漬槽内に水を供給し、浸漬型膜モジュールの下方から空気を噴出させて空気洗浄をおこなった後、浸漬層内の水を全量排出し、その後に、被処理水を浸漬槽内に供給する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、浸漬型膜モジュールの洗浄方法に関するものである。さらに詳しくは、上水道における浄水処理分野、工業用水や食品、医療プロセス用水といった産業用水製造分野、下水や工業廃水といった下廃水処理分野などに使用される浸漬型膜モジュールを薬液を用いて洗浄する方法に関するものである。

中空糸膜等の分離膜を用いた膜分離技術は、上水道における飲料用水製造分野、工業用水、工業用超純水、食品、医療といった産業用水製造分野、都市下水の浄化および工業廃水処理といった下排水処理分野などの幅広い分野に利用されている。また、膜分離に用いられる分離膜モジュールは、処理分野に係わらず加圧型と浸漬型に分類される。

浸漬型の分離膜モジュールは、浸漬槽内に浸漬設置され、吸引圧あるいは水頭差による圧力を駆動力として、分離膜によるろ過を行うものであり、浸漬槽内の被処理水から膜ろ過水を得る浸漬型膜分離手段として用いられる。この浸漬型モジュールは、分離膜の１次側の表面と、浸漬槽内の被処理水とを接触させるために、分離膜の外側をケースで覆わないことが多い。ケースで覆う場合でも、被処理水が流通できる孔を多く設けたケースで覆われている。

このような膜分離手段においては、被処理水をろ過するにあたって、被処理水中の水分は分離膜を介して透過水として取り出され、不純物は分離膜の表面上や多孔質部内にとどまるため、分離膜の目詰まりや分離膜間の流路閉塞が進行して、元来の透過水量が得られなくなる場合がある。

そこで、膜ろ過運転中に定期的に、分離膜の２次側から１次側へ透過水を逆流させることによって分離膜表面に付着、蓄積した不純物層（ケーキ層）を剥離、除去する逆流洗浄や、分離膜モジュール下部から連続的あるいは間欠的に空気を吹き込むことによって分離膜を揺動させたり、気泡によるせん断力によって分離膜表面や分離膜間に蓄積した不純物を剥離、除去したりする空気洗浄で代表される物理洗浄をおこなう。

しかしながら、膜ろ過運転が長期におよぶと、前述の物理洗浄によっても除去できない不純物が分離膜表面や分離膜間に付着、蓄積するため、薬液を用いてこれらの不純物を溶解除去する薬品洗浄が必要になってくる。薬品洗浄は、分離膜に付着、蓄積した不純物を薬液によって溶解あるいは除去させる薬品洗浄工程と、分離膜モジュール内の薬液を洗い流すリンス工程から構成される。

浸漬型膜モジュールの薬品洗浄方法については、一般的に、浸漬槽外へ浸漬型膜モジュールを取り出し、別に設けた薬液洗浄槽に浸漬型膜モジュールを移送し、この槽内に浸漬型膜モジュールを一定時間浸漬させるといった手法がとられる。しかしながら、この手法によって薬品洗浄をおこなうと、薬液を大量に使用するとともに、薬液洗浄槽という特別な洗浄設備を必要とする他、浸漬型膜モジュールを移送する工程と手段を必要とするので、大規模な浸漬型膜ろ過施設には不向きである。したがって、浸漬型膜モジュールの薬品洗浄を、浸漬槽に設置したままのオンラインにておこなうことが望まれている。

膜モジュールをオンラインにて薬品洗浄する方法として、薬液貯槽から薬液を分離膜モジュールの２次側から１次側に向かって通液し、前記薬液貯槽と前記分離膜モジュールとを結ぶ配管の途中に設置したフィルタで薬液をろ過した後、再度分離膜モジュールの２次側に供給し、薬液を循環させる薬品洗浄方法が提案されている（特許文献１参照）。本方法は、膜モジュール内が閉鎖空間となっていて、その上部や下部に配管が接続している加圧型膜モジュールには適している。しかし、浸漬槽内に浸漬型膜モジュールが設置された装置に適用した場合、広い浸漬槽内の内壁面全体が薬液で汚染されることになり、ろ過工程再開前のリンス工程にて、浸漬槽内の広い内壁面全体をリンスするためにリンス水を大量に使用する必要があり、浸漬型膜モジュールのオンライン薬品洗浄には適していない。

そこで、浸漬型膜モジュールを浸漬槽内に設置したままでオンラインにて薬品洗浄する場合に、薬品洗浄廃水量を低減できる技術として、浸漬槽内の被処理水を槽外に排出し、浸漬膜モジュールの膜の一部が水面上に表出したときに、膜の２次側へ薬液の注入を開始して１次側に浸出させることを特徴とする薬品洗浄方法が提案されている（特許文献２参照）。この手法では、浸漬型膜モジュールの膜の一部が水面上に表出したときに、膜の２次側から供給され１次側に浸出した薬液が浸漬槽内の被処理水により希釈されることはほとんどなく、また膜の２次側に注入された薬液は、水面上に表出した膜部分から優先的に膜の１次側に浸出するため、膜表面に浸出した薬液のほとんどは被処理水と接触することなく膜面に保持され、その後流下すると記載されている。

しかしながら、特許文献２の方法では、浸漬槽内の被処理水を排出する速度と、膜の２次側から薬液を注入する速度との関係が重要であるにもかかわらず、それら速度が明記されておらず、排出される被処理水と膜の１次側に浸出してくる薬液とを接触させないための条件が明確でない。さらに、特許文献２においては、膜の２次側に注入されて保持された薬液は、その後、透過水を膜の２次側から逆流させて洗浄することにより、膜の１次側へと排出し、次いで槽外へと排出している。このような手法によって、膜の２次側から薬液を排出させると、排出途中の薬液で浸漬槽の内壁面が汚染されてしまい、ろ過工程再開前に浸漬槽の内壁面に付着した薬液を洗浄除去する必要があり、多量のリンス水を要する。

また、上記以外の薬品洗浄技術として、浸漬槽内の被処理水を排出した後、浸漬型膜モジュールの２次側から薬液を間欠的に複数回通液し、その際、１回目に通液する薬液の量を、浸漬型膜モジュールの膜外表面全体にしみ出すのに十分な最低通液量よりも多くし、２回目以降に通液する薬液の量を、最低通液量の２〜５倍とすることを特徴とする薬品洗浄方法が提案されている（特許文献３参照）。しかしながら、特許文献３においては、浸漬型膜モジュールの２次側から通液した薬液が浸漬槽内に直接流れ込むため、特許文献１や２の場合と同様に浸漬槽内の広い内壁面が薬液で汚染されることになり、ろ過工程再開前に浸漬槽内の広い内壁面に付着した薬液を水洗等により洗浄除去する必要があり、多量のリンス水を要する。

特開2006-281022号公報 特開2006-255567号公報 特許第3583201号公報

本発明の目的は、浸漬型膜モジュールの薬品洗浄を、膜モジュールを浸漬槽内に設置したままのオンラインにておこなうことができ、また薬品洗浄する際に使用する薬液の量を少量に抑えることができ、さらには浸漬槽内を薬液で汚染せずに薬品洗浄することができる、浸漬型膜モジュールの洗浄方法を提供すること、および、本薬品洗浄方法を行うために好適な浸漬型膜ろ過装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、次の事項で特定されるものである。
（１） 被処理水を貯留する浸漬槽内に設置されている浸漬型膜モジュールを洗浄する方法であって、浸漬槽内の被処理水を全量排出した後に、浸漬型膜モジュールの透過水取出口から薬液を通液し、浸漬型膜モジュール内の２次側が薬液で満たされた状態となった時に薬液の通液を停止して所定時間保持し、その後、膜モジュール内の２次側に薬液を保持したまま、浸漬槽内に水を供給し、浸漬型膜モジュールの下方から空気を噴出させて空気洗浄をおこなった後、浸漬槽内の水を全量排出し、その後に、被処理水を浸漬槽内に供給することを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
（２） （１）に記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法において、被処理水を浸漬槽内に供給して貯留させた後に、浸漬型膜モジュール内の２次側の吸引を開始することにより、２次側の残存薬液を排出することを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
（３） （１）または（２）に記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法において、浸漬型膜モジュールの透過水取出口から薬液が通液される時に浸漬型膜モジュール内の２次側から排出された残存透過水を、浸漬槽外に排出することを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
（４） （１）〜（３）のいずれかに記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法において、空気洗浄後に浸漬槽内の水を全量排出した後、浸漬槽内に供給された被処理水のうちの初期の所定量もしくは所定時間は、浸漬槽内に貯留せずに排出することを特徴とする浸漬型膜モジュールの薬品洗浄方法。

（５） （１）〜（４）のいずれかに記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法において、浸漬型膜モジュール内の２次側に供給する薬液が、硫酸、塩酸、硝酸、シュウ酸、クエン酸、アスコルビン酸、水酸化ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、および界面活性剤よりなる群から選ばれる１種以上を含む薬液であることを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
（６） 被処理水を貯留する浸漬槽、該浸漬槽内に設置された浸漬型膜モジュール、該浸漬型膜モジュールの下方に設置された散気装置、及び、浸漬型膜モジュール内の２次側に連通した配管を備えてなる浸漬型膜ろ過装置において、浸漬型膜モジュール内の２次側に連通する配管に、薬液通液用の薬液供給配管が連通し、浸漬型膜モジュール内の２次側に所定量の薬液を供給した時点で薬液の通液を停止するための開閉弁が、薬液供給配管に配置されていること、及び、浸漬型膜モジュール内の２次側に連通する配管に透過水配管と薬液廃棄配管とが切替弁を介して連通するように配置され、かつ、浸漬型膜モジュール内の２次側の残存薬液を排出させる際に前記切替弁が薬液廃棄配管へと連通するように切り替えられ、残存薬液が排出され配管内が透過水で洗浄された時に、透過水配管へと連通するように前記切替弁が切り替られる機構が備えられていることを特徴とする浸漬型膜ろ過装置。

本発明法によれば、浸漬型膜モジュールの薬品洗浄を、膜モジュールを浸漬槽内に設置したままのオンラインにておこなうことができ、さらに、薬品洗浄する際に使用する薬液の量を少量に抑えることができる。さらにまた、浸漬槽内を薬液で汚染することなく膜を薬品洗浄することができる。また、薬液の使用量が少ないために、薬品洗浄後のリンスで使用するリンス水の量を少なくすることも可能になる。

以下、本発明の望ましい実施の形態を図面を用いて説明する。ただし、本発明の範囲がこれらに限られるものではない。
図１は、本発明における浸漬型膜モジュールの一実施態様を示す概略断面図である。

本発明における浸漬型膜モジュールとは、単独あるいは複数の分離膜を内部に配設して構成したものであって、分離膜の外周が露出しているものをいう。分離膜の形状には、中空糸膜、チューブラー膜、平膜等がある。ここで、中空糸膜とは直径２mm未満の円管状の分離膜、チューブラー膜とは直径２mm以上の円管状の膜をいう。本発明においては、いずれの形状の分離膜を用いても構わないが、透過水側（２次側）に薬品洗浄用の液体を封入した際に、その封入液体の保持が容易であり、大きな膜面積を確保し易いことから、円管状の中空糸膜やチューブラー膜が好適である。即ち、平膜の場合は、透過水側に保持した液体からの圧力により、膜の支持体からの剥離が引き起こされ易いが、円管状の中空糸膜やチューブラー膜の場合は、保持した液体からの圧力が膜の全方向に均一にかかり、膜の剥離等が引き起こされ難いからである。

また、中空糸膜を用いた浸漬型膜モジュール１としては、図１に示すように、通常数百本から数万本の中空糸膜２（中空糸膜は線でもって模式的に示されている。）を束ねた中空糸膜束の両端が接着固定されてなる膜モジュール構造が採られる。その接着固定部３の片端側（図１の上側）は中空糸膜端面が開口した状態で接着固定されている。もう一方の片端側（図１の下側）の接着固定部３′は中空糸膜端面が閉塞された状態で接着固定されている。

中空糸膜２としては、多孔質の膜面を有する中空糸状の分離膜であれば、特に限定しないが、ポリアクリロニトリル、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース等の有機素材や、セラミック等の無機素材からなる群から選ばれる少なくとも１種からなる中空糸膜であることが好ましく、さらに膜強度の点からポリフッ化ビニリデン製中空糸膜がより好ましい。中空糸膜表面の細孔径についても特に限定されないが、０．００１μm〜１μmの範囲内で適宜選択すればよい。また、中空糸膜２の外径についても特に限定されないが、中空糸膜の揺動性が高く、洗浄性に優れるため、２５０μm〜２０００μmの範囲内であることが好ましい。

また、中空糸膜束の両側端部を接着剤で接着固定する際の接着剤については、特に限定されないが、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。

また、中空糸膜束の両端にそれぞれ形成された接着固定部３と接着固定部３’とは、その間に存在する多数本の中空糸膜２を介して繋がっており、その多数本の中空糸膜２では中空糸膜が並列に引き揃えられた状態にあり、この中空糸膜２の部分で膜ろ過機能が発揮される。この多数本の中空糸膜部分における並列引き揃え束は、特に補強部材を介在させない構造であってもよいし、また、補強手段を介在させた構造であってもよい。その補強手段を介在させた構造としては、例えば、断面積３〜７００mm^２の好ましくは円筒形のステー（金属棒等）を１〜３０本程度、中空糸の引き揃え束の外周や内部に配置し、接着固定部同士がステーによっても連結している構造や、ネット等の多孔板状素材を接着固定部間の中空糸膜引き揃え束の外周を覆うように配置した構造が挙げられる。

図２は浸漬型膜モジュールを浸漬槽内に配置した浸漬型膜ろ過装置の概略を示す図である。被処理水は、原水６として、浸漬槽５内に原水供給口から連続的あるいは断続的に流入される。流入した原水（被処理水）は、浸漬槽５内で液相５aと沈降した懸濁物質からなる沈降汚泥相５ｂに相分離される。浸漬槽５内には浸漬型膜モジュール１が浸漬設置されており、透過水配管の下流側に配設された吸引ポンプ８によって、浸漬型膜モジュール１内の分離膜、透過水配管７、及びろ過弁９を介して、液相５a内の被処理水が膜ろ過され、透過水（膜ろ過水）が取り出される（ろ過工程）。なお、この際、配管途中の開閉弁１９は開状態である。このろ過工程において浸漬槽５内は静置状態におかれるために、液相５a中から懸濁物質が沈降して液相５a中の懸濁物質濃度が低減し、浸漬型膜モジュール１の分離膜への懸濁物質負荷が低減する。

ろ過工程を所定時間単独で行った後、吸引ポンプ８を停止し、ろ過弁９を閉じ、ろ過工程を停止する。引き続き、逆洗弁１２を開き、逆洗ポンプ１１によって逆洗水配管１０を介して浸漬型膜モジュール１へ逆洗水を送り込み、中空糸膜の逆流洗浄を行う（逆洗工程）。同時に、空洗弁１５を開き、空洗エア配管１４と、浸漬型膜モジュール１の下部に設置した散気装置１６とを介して、ブロワ１３から供給される空気を液相５ａ内に送出させ、気泡を浸漬型膜モジュール１内に散気して中空糸膜を空気洗浄する（空洗工程）。逆流洗浄と空気洗浄とによって、浸漬型膜モジュール１内の中空糸膜が揺動され、中空糸膜の表面や中空糸膜間の流路に蓄積した懸濁物質を剥離、除去される。このとき、中空糸膜の表面や中空糸膜間の流路に蓄積した懸濁物質が液相５a中に舞い戻り、さらに、液相５a中を沈降途中あるいはいったん沈降した懸濁物質が舞い上がるので、液相５a中の懸濁物質濃度が上昇する。

一方、逆洗工程と空洗工程を行う前の時点では、ろ過工程を単独で行う時間、すなわち浸漬槽５内が静置状態となってからの液相５a中の懸濁物質の沈降時間が最も長くなっていて、沈降汚泥相５ｂ内の懸濁物質量が最大となり、沈降した懸濁物質の濃縮が最も進んで懸濁物質濃度が最高となっている。従って、この時点で、浸漬槽５の底部に設けた排出弁１８を開き、沈降汚泥相５ｂ中の沈降した懸濁物質を汚泥として、排出配管１７を介して浸漬槽外へと引抜く（排泥工程）。よって、排泥工程は、ろ過工程に次ぐ工程として、逆洗工程及び空洗工程の前工程として行う。

ここで、静置状態とは、例えば、浸漬型分離膜モジュールの下方に設置された散気装置からの散気によって生ずる気液混相流による浸漬槽内での主に上下方向への循環流がなく、さらに、浸漬槽への流入水の流入によって生ずる主に上下方向への水流の乱れや偏流などが少なく、水流による懸濁物質の沈降阻害が小さい状態をいう。例えば、浸漬槽内の水流の平均流速が０．４m/min以下であり、かつ浸漬槽内の水流の平均上昇流速が８０mm/min以下である状態をいう。

浸漬型膜モジュール１の薬品洗浄の必要が生じる状況としては、長期間のろ過運転をおこなった後が挙げられる。このような浸漬型膜モジュールの薬品洗浄を、浸漬槽内に膜モジュールを設置したままの状態、即ち浸漬型膜ろ過装置上でおこなうためには、図３に示す配管等の付属設備が必要となる。つまり、図２に示した浸漬型膜ろ過装置に、薬液供給配管２０、薬液供給弁２１、薬液供給ポンプ２２、薬液廃棄弁２３、薬液廃棄配管２４、薬液廃棄用吸引ポンプ２５を接続あるいは設置する。

浸漬型膜モジュールの薬品洗浄方法の手順は、まず排出弁１８を開にして、浸漬槽５内の被処理水を全量排出し（図４）、その後、開閉弁１９および薬液供給弁２１を開とし、薬液供給ポンプ２２にて薬液を浸漬型膜モジュール１の２次側に供給する（図５）。この時、浸漬型膜モジュールの２次側およびその下流側の配管内に残存していた透過水が１次側に排出されるために、その残存透過水を浸漬槽外に排出する。残存透過水の排出が終了した時点で排出弁１８を閉にする（図６）。なお、２次側から１次側へ排出される残存透過水の量は、浸漬型膜モジュール内の２次側の体積と配管内の体積とから知ることが可能であるため、残存透過水の排出が終了するまでの時間を、残存透過水量や薬液供給流速等の条件から求め、排出弁１８を閉にするまでの時間を設定すればよい。また、このとき、排出した透過水には、供給した薬液が微量程度混入するだけであるために放流してもよい。薬液の供給はその後も続け、浸漬型膜モジュールの２次側が薬液で満たされた時点で、開閉弁１９および薬液供給弁２１を閉じ、その次に薬液供給ポンプ２２を停止させ、この状態にて所定時間保持する（図７）。これによって膜内部および膜外表面に付着した懸濁物質を溶解または引き離すことが可能になる。なお、浸漬型膜モジュール１に供給する薬液量は、膜外表面に薬液が滲み出す程度で十分であるため、浸漬型膜モジュール１の２次側の体積と薬液供給配管内の体積に応じて決定すればよい。さらに、薬液供給後に閉にする開閉弁１９および薬液供給弁２１については、浸漬型膜モジュール１の２次側の体積と薬液供給配管内の体積に応じて決定される所定の薬液供給量の薬液が供給された時点で自動的に閉となるように設定されている。また、薬液を保持する時間は好ましくは５分から１２０分であり、より好ましくは３０分から６０分である。

薬液を浸漬型膜モジュール１の２次側に一定時間保持した後、その薬液保持のままで、浸漬槽５内に水（被処理水や透過水等を用いる。）を浸漬型モジュール１が水没するまで供給する（図８）。浸漬型膜モジュール１が水で満たされた時点で水の供給を止め、空洗弁１５を開とし、散気装置１６を介してブロワ１３から供給される空気にて空気洗浄をおこなう（図９）。この空気洗浄によって、薬液によって溶解され、また膜から引き離された懸濁物質を剥離、除去することが可能になる。続いて、空洗弁１５を閉じ、その次にブロワ１３を停止させ、空気洗浄を終了した後、排出弁１８を開にして、浸漬槽内の水を全量排出する（図４）。このとき、排出した水には浸漬型膜モジュール１の２次側に保持した薬液がほとんど混入していないために放流しても問題はない。水の全量排出が終了した後、排出弁１８を開にしたままで、浸漬槽５に被処理水を供給する。供給直後の被処理水を浸漬槽外に排出する（図１０）。これによって、前述の水の全量排出の際に排出配管１７内に残った懸濁物質を完全に排出することが可能になるとともに、排出した水内に微量に混入した薬液をさらに希釈することが可能となる。なお、被処理水を排出する時間は１分程度が好ましい。被処理水の排出から１分程度が経過した時点で排出弁１８を閉じて、供給された被処理水を浸漬槽５内に貯留させる（図８）。

浸漬槽５に供給された被処理水中に浸漬型膜モジュール１全体が水没した時点で、被処理水の供給を止め、開閉弁１９を開とし、切替弁２３を薬液廃棄配管側に対して開とし、薬液廃棄用吸引ポンプ２５によって、浸漬型膜モジュール１の２次側に残存している液体を廃液槽（図示なし）へ排出するとともに、薬液供給時に薬液によって汚染された配管内を透過水によって洗浄し、この洗浄水も廃液槽へ排出する（図１１）。これによって、薬液で浸漬槽を汚染することなく、膜モジュールの２次側の薬液の排出をおこなうことができる。また、このとき廃液槽に排出する透過水量は浸漬型膜モジュール１内の２次側および配管内を十分に洗浄するために、薬品洗浄時に供給した薬液量の５〜１０倍が好ましい。この際に廃液槽に排出する透過水量は、従来の薬品洗浄で使用するリンス水の量よりも大幅に少ない量であり、残存薬液を洗うためのリンス水を大幅に低減させることができる。

浸漬型膜モジュール１および配管内の残存薬液の洗浄（リンス）が終了した時点に、切替弁２３を透過水配管側に対して開とし、透過水配管７のろ過弁９を開とすることより、吸引ポンプ８によって透過水を得る膜ろ過工程が再開される（図１２）。この切り替えと同時に、薬液廃棄用吸引ポンプ２５を止める。なお、切替弁２３を薬液廃棄配管側に対して開となる状態から、透過水配管側に対して開となる状態へ切り替える操作に関しては、薬液廃棄配管に設置されたｐＨ計、残留塩素計などにより、管内を流れる廃液のｐＨや残留塩素濃度などを自動測定し、そのｐＨが中性になる、または残留塩素濃度が基準値以下になるなどの基準を満たした時点で配管内残存薬液が洗浄除去されたと判断し、自動的に切り替えるようにすればよい。

膜モジュール２次側から排出される薬液や水が流出される先の配管を薬液廃棄配管２４から透過水配管７へと切り替えるための切替弁２３としては、三方切替弁を用いればよいが、そのような切替機能が発揮できれば、他の切替手段を用いてもよい。

本発明を、以下の実施例を用いてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施例、比較例においては、外径１．５mm、公称孔径０．０５μmのポリフッ化ビニリデン製中空糸膜３５００本が収納され、上接着端側が開口し、下接着端側が封止された図１に示す構造の円筒形状浸漬型中空糸膜モジュール（長さ１m、有効膜面積１５m^２）を用いた。この中空糸膜モジュールは、中空糸膜３５００本からなる中空糸膜束の両端を接着剤で固定し、その接着固定部の一端側の一部を切断して中空糸膜内部を開口させ、上接着端の上に、透過水出口のあるモジュールキャップを被せることにより作製した。

［実施例１］
図３に示す浸漬型膜ろ過装置に上記浸漬型膜モジュールを設置した装置で、琵琶湖水を原水として供給し、１ヶ月間の膜ろ過運転を実施した。その結果、１か月後には、浸漬型膜モジュールの透過水量は初期値比で２４．４％に低下した。

そこで、透過水量が低下した浸漬型膜モジュールの薬品洗浄を次の手順でおこなった。
まず、排出弁１８を開にして、浸漬槽５内の被処理水を全量排出し、その後、開閉弁１９および薬液供給弁２１を開とし、薬液供給ポンプ２２にて１Ｎ塩酸を浸漬型膜モジュールの２次側に供給した。なお、この時に供給した塩酸の総量は４Ｌであった。この量は、浸漬型膜モジュールと接続された配管内と浸漬型膜モジュールの２次側の総体積にほぼ相当する。また、薬液供給開始時から最初の４Ｌ分の水が排出された時点で排出弁１８を閉とした。

塩酸を４Ｌ供給した時点で、開閉弁１９および薬液供給弁２１を閉じ、その次に薬液供給ポンプ２２を停止させ、その状態で６０分間保持した。続いて、浸漬槽５に被処理水を、浸漬型膜モジュールが水没するまで供給し、空洗弁１５を開け、散気装置１６を介してブロワ１３から供給される空気にて空気洗浄を１分間おこなった。空気洗浄終了後、排出弁１８を開け、浸漬槽５内の被処理水を全量排出し、排出弁１８を開けたまま被処理水を浸漬槽５に供給開始した。被処理水を１分供給した時点で排出弁１８を閉じ、浸漬槽５に被処理水を供給し続け、浸漬型膜モジュールが水没した時点で被処理水の供給を止め、開閉弁１９を開、および切替弁２３を廃液槽側に対して開とし、薬液廃棄用吸引ポンプ２５によって４０Ｌ分の吸引をおこない、２次側に残存していた塩酸を排出した。

このようにして塩酸による薬品洗浄が終了した後に、上記と同じ手法にて、３，０００mg/L次亜塩素酸ナトリウムによる薬品洗浄をおこなった。

全ての薬品洗浄が終了した後に、膜ろ過を再開して浸漬型膜モジュールの透過水量を測定したところ、初期値比で９４．７％の値まで回復していた。

［比較例１］
実施例１の場合と同様、図３に示す浸漬型膜ろ過装置に前記浸漬型膜モジュールを設置した装置で、琵琶湖水を原水として供給し、１ヶ月間の膜ろ過運転を実施し、１か月経過後に透過水量が初期値比の２４．４％まで低下した浸漬型膜モジュールに対し、次の手順で、薬品洗浄をおこなった。

まず、開閉弁１９および薬液供給弁２１を開とし、薬液供給ポンプ２２にて１Ｎ塩酸を浸漬型膜モジュールの２次側に供給した。なお、この時に供給した塩酸の量は１０Ｌであった。

塩酸を１０Ｌ供給した時点で、開閉弁１９および薬液供給弁２１を閉じ、その次に薬液供給ポンプ２２を停止させ、その状態で６０分間保持した。

続いて、空洗弁１５を開け、散気装置１６を介してブロワ１３から供給される空気にて空気洗浄を１分間おこなった。空気洗浄終了後、排出弁１８を開け、浸漬槽５内の被処理水を全量排出した後、開閉弁１９および逆洗弁１２を開け、逆洗ポンプ１１にて浸漬型膜モジュールの逆洗（リンス）をおこなった。逆洗を１５０Ｌ分おこなった時点で排出弁１８を閉じ、浸漬槽５内の浸漬型膜モジュールが水没するまで逆洗水を供給した。

上記の塩酸による薬品洗浄においては、２次側に供給する塩酸は１０Ｌ、リンス水は１５０Ｌとなり、塩酸は実施例１の２．５倍の量を使用し、リンス水は実施例１の約４倍の量を使用した。また、比較例１では、浸漬型膜モジュールと接続された配管内と浸漬型膜モジュールの２次側の総体積に対して過剰量の塩酸を供給したために、塩酸が浸漬型膜モジュールの１次側にも浸出してきたので、また、残存薬液を浸漬槽内を経由して外部に排出したので、浸漬槽内が薬液によって汚染され、この薬液汚染を洗浄（リンス）するために多量のリンス水が必要であった。

上記のようにして塩酸による薬品洗浄が終了した後に、上記と同じ手法にて、３，０００mg/L次亜塩素酸ナトリウムによる薬品洗浄をおこなった。

上記の次亜塩素酸ナトリウムによる薬品洗浄においても、塩酸洗浄の時と同様、薬液による浸漬槽内の汚染が生じ、リンス水を大量に使用することが必要であった。

全ての薬品洗浄が終了した後に、膜ろ過を再開して浸漬型膜モジュールの透過水量を測定したところ、初期値比で９４．４％の値まで回復していた。

［比較例２］
図２に示す浸漬型膜ろ過装置に前記浸漬型膜モジュールを設置した装置で、琵琶湖水を原水として供給し、１ヶ月間の膜ろ過運転を実施し、１か月経過後に透過水量が初期値比の２４．８％まで減少した浸漬型膜モジュールに対し、次の手順で、薬品洗浄をおこなった。

まず、排出弁１８を開け、浸漬槽５内の被処理水を全量排出した。次に浸漬槽５に１Ｎ塩酸を浸漬型膜モジュールが塩酸中に没するまで供給し、その状態で６０分保持した。なお、この時に供給した塩酸の量は６５Ｌであった。その後、空洗弁１５を開け、散気装置１６を介してブロワ１３から供給される空気にて空気洗浄を１分間おこなった。空気洗浄後、排出弁１８を開け、浸漬槽５内の塩酸を全量排出し、開閉弁１９および逆洗弁１２を開け、逆洗ポンプ１１にて浸漬型膜モジュールの逆洗（リンス）をおこなった。なお、この時、逆洗水１５０Ｌ分の逆洗をおこなった。

上記の塩酸による薬品洗浄においては、浸漬槽に供給する塩酸は６５Ｌ、リンス水は１５０Ｌとなり、塩酸は実施例１の約１６倍の量を使用し、リンス水は実施例１の約４倍の量を使用した。また、比較例２では、大量の塩酸を浸漬槽内に供給して塩酸洗浄したので浸漬槽内の広範囲が薬液によって汚染され、この薬液汚染を洗浄（リンス）するために多量のリンス水が必要であった。

塩酸による薬品洗浄が終了した後に、上記と同じ手法にて、３，０００mg/L次亜塩素酸ナトリウムによる薬品洗浄をおこなった。

上記の次亜塩素酸ナトリウムによる薬品洗浄においても、塩酸洗浄の時と同様、大量の薬液が必要であり、さらに、薬液による浸漬槽内の汚染を洗浄するためにリンス水を大量に使用することが必要であった。

全ての薬品洗浄が終了した後に浸漬型膜モジュールの透過水量を測定したところ、初期値比で９５．１％の値まで回復していた。

本発明法は、浸漬槽内に設置された浸漬型膜モジュールを、そのままの状態で薬品洗浄する際に適用できる。浸漬型膜モジュールを設置した浸漬型膜ろ過装置は、例えば、上水道における飲料用水製造、工業用水、工業用超純水、食品、医療といった産業用水製造分野、都市下水の浄化および工業廃水処理といった下排水処理分野などに使用することできるが、これら用途に限られるものではない。

浸漬型膜モジュールの一実施態様を示す概略断面図である。 薬品洗浄用設備を設けてない浸漬型膜ろ過装置の一実施態様を示す概略図である。 本発明による浸漬型膜ろ過装置の一実施態様を示す概略図である。 図３に示す浸漬型膜ろ過装置において膜モジュールを薬品洗浄する際の一工程（全量排出工程）を示す概略図である。 図３に示す浸漬型膜ろ過装置において膜モジュールを薬品洗浄する際の別の一工程（薬液供給工程Ｉ）を示す概略図である。 図３に示す浸漬型膜ろ過装置において膜モジュールを薬品洗浄する際の別の一工程（薬液供給工程ＩＩ）を示す概略図である。 図３に示す浸漬型膜ろ過装置において膜モジュールを薬品洗浄する際の別の一工程（薬液保持工程）を示す概略図である。 図３に示す浸漬型膜ろ過装置において膜モジュールを薬品洗浄する際の別の一工程（空気洗浄前の水供給工程）を示す概略図である。 図３に示す浸漬型膜ろ過装置において膜モジュールを薬品洗浄する際の別の一工程（空気洗浄工程）を示す概略図である。 図３に示す浸漬型膜ろ過装置において膜モジュールを薬品洗浄する際の別の一工程（被処理水供給工程）を示す概略図である。 図３に示す浸漬型膜ろ過装置において膜モジュールを薬品洗浄する際の別の一工程（薬液排出工程）を示す概略図である。 図３に示す浸漬型膜ろ過装置において膜モジュールによる膜ろ過が行われる工程を示す概略図である。

符号の説明

１：浸漬型膜モジュール
２：中空糸膜
３、３′：接着固定部
４：膜の２次側
５：浸漬槽
５a：液相
５ｂ：沈降汚泥相
６：流入原水
７：透過水配管
８：吸引ポンプ
９：ろ過弁
１０：逆洗水配管
１１：逆洗ポンプ
１２：逆洗弁
１３：ブロワ
１４：空洗エア配管
１５：空洗弁
１６：散気装置
１７：排出配管
１８：排出弁
１９：開閉弁
２０：薬液供給配管
２１：薬液供給弁
２２：薬液供給ポンプ
２３：切替弁
２４：薬液廃棄配管
２５：薬液廃棄用吸引ポンプ

Claims (6)

1. 被処理水を貯留する浸漬槽内に設置されている浸漬型膜モジュールを洗浄する方法であって、浸漬槽内の被処理水を全量排出した後に、浸漬型膜モジュールの透過水取出口から薬液を通液し、浸漬型膜モジュール内の２次側が薬液で満たされた状態となった時に薬液の通液を停止して所定時間保持し、その後、膜モジュール内の２次側に薬液を保持したまま、浸漬槽内に水を供給し、浸漬型膜モジュールの下方から空気を噴出させて空気洗浄をおこなった後、浸漬槽内の水を全量排出し、その後に、被処理水を浸漬槽内に供給することを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
2. 請求項１に記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法において、被処理水を浸漬槽内に供給して貯留させた後に、浸漬型膜モジュール内の２次側の吸引を開始することにより、２次側の残存薬液を排出することを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
3. 請求項１または２に記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法において、浸漬型膜モジュールの透過水取出口から薬液が通液される時に浸漬型膜モジュール内の２次側から排出された残存透過水を、浸漬槽外に排出することを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法において、空気洗浄後に浸漬槽内の水を全量排出した後、浸漬槽内に供給された被処理水のうちの初期の所定量もしくは所定時間は、浸漬槽内に貯留せずに排出することを特徴とする浸漬型膜モジュールの薬品洗浄方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の浸漬型膜モジュールの洗浄方法において、浸漬型膜モジュール内の２次側に供給する薬液が、硫酸、塩酸、硝酸、シュウ酸、クエン酸、アスコルビン酸、水酸化ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、および界面活性剤よりなる群から選ばれる１種以上を含む薬液であることを特徴とする浸漬型膜モジュールの洗浄方法。
6. 被処理水を貯留する浸漬槽、該浸漬槽内に設置された浸漬型膜モジュール、該浸漬型膜モジュールの下方に設置された散気装置、及び、浸漬型膜モジュール内の２次側に連通した配管を備えてなる浸漬型膜ろ過装置において、浸漬型膜モジュール内の２次側に連通する配管に、薬液通液用の薬液供給配管が連通し、浸漬型膜モジュール内の２次側に所定量の薬液を供給した時点で薬液の通液を停止するための開閉弁が、薬液供給配管に配置されていること、及び、浸漬型膜モジュール内の２次側に連通する配管に透過水配管と薬液廃棄配管とが切替弁を介して連通するように配置され、かつ、浸漬型膜モジュール内の２次側の残存薬液を排出させる際に前記切替弁が薬液廃棄配管へと連通するように切り替えられ、残存薬液が排出され配管内が透過水で洗浄された時に、透過水配管へと連通するように前記切替弁が切り替られる機構が備えられていることを特徴とする浸漬型膜ろ過装置。

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