JP5431493B2 - 浸漬型分離膜装置の洗浄方法、及び浸漬型分離膜装置の洗浄システム - Google Patents

Description

本発明は、浸漬型分離膜装置の洗浄方法、及び浸漬型分離膜装置の洗浄システムに関する。

種々の原水の濾過に用いられる濾過膜は、濾過精度に優れること、設置スペースが少なくて済み、運転管理が容易である。このような理由から、濾過膜は、各種の濾過装置に用いられている。特に浸漬型分離膜装置は、省スペース性が高く、高濁度の原水の濾過に強い。従って、浸漬型分離膜装置は、近年導入が進んでいる。しかし、このような浸漬型分離膜装置は、濾過を継続するに従って、原水中の除去対象物質が膜表面に付着することにより、孔が閉塞される。よって、浸漬型分離膜装置は、徐々に濾過性能が低下し、ついには濾過できなくなってしまうという問題を有している。そこで、濾過性能を維持するために、気体洗浄や逆圧水洗浄が一般的に行われている。気体洗浄は、空気等の気体を濾過膜の原水側に気泡として導入する方法である。逆圧水洗浄は、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆圧水洗浄媒体を噴出させて膜の濾過面の付着物を除去する方法である。

また洗浄効果を高めるため、逆圧水洗浄媒体に酸化作用のある次亜塩素酸ソーダを添加する方法が知られている。また、オゾン水を用いて逆圧水洗浄する方法（例えば、特許文献１）やオゾン化加圧空気で逆圧水洗浄する方法（例えば、特許文献２）が知られている。さらには、オゾン化空気を濾過膜の原水側に気泡として注入する方法（例えば、特許文献３）が知られている。

特開平４−３１０２２０号公報 特開昭６０−５８２２２号公報 特開昭６３−４２７０３号公報

膜表面の付着物を除去し高い膜濾過流束を維持するためには、気体洗浄時の流量を多く設定することが有効である。また、気体洗浄時間を長くすることが有効である。しかし、これらの方法は、気体洗浄時における濾過膜の振動を増加させることになる。これらの方法は、濾過膜に負荷を掛けるため、濾過膜の寿命が短くなるという問題を有する。また、次亜塩素酸ソーダやオゾン水などの酸化剤を用いた逆圧水洗浄方法、空気やオゾン化空気を濾過膜の原水側に気泡として導入する方法等は、洗浄効果を高める上で有効である。しかし、これらの方法は、原水の濁質等の条件によっては必ずしも十分安定な膜濾過流束が得られない場合がある。

例えば、分離膜装置として、膜がケースに入れられた加圧タイプの分離膜装置を用いた場合、ケースの中を薬液で満たすことができる。従って、分離膜装置は、膜表面に付着した汚染物質が無機物であれ、有機物であれ比較的簡単に十分な洗浄効果が得ることができる。しかし、浸漬型分離膜装置では、分離膜装置の洗浄のために膜浸漬槽へ薬液を満たす方法も考えられる。この方法は、多くの薬液量が必要であるという問題があり、操作も煩雑であるという問題があった。以上より、浸漬型分離膜装置の膜表面に付着した汚染物質を簡便、且つ確実に洗浄することのできる洗浄方法が求められていた。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、分離膜装置の膜表面に付着した汚染物質を簡便、且つ確実に洗浄することのできる浸漬型分離膜装置の洗浄方法、及び浸漬型分離膜装置の洗浄システムを提供することを目的とする。

ここで、本発明者らは、分離膜装置を被濾過液が満たされた槽内に浸漬させた状態で、濾過水側から薬液を注入して洗浄を行い、除去対象物質を溶解させることで、大量の薬品を要することなく、簡単な操作で分離膜装置の膜表面の除去対象物を洗浄することができることを見出した。本発明者らは、除去対象物が膜に強固に付着していた場合は、薬液が膜厚方向外表面まで、浸透しにくい状態となることを見出した。特に、無機物による膜汚染のような場合は、無機物が膜厚方向で外膜面側に析出することで、汚染が起こることを明らかにした。無機物が一旦析出すると析出した無機物は膜に強固に固着する。このような場合において、分離膜装置を槽内に設置したまま逆圧水洗浄側から薬液を注入する方法では、低い膜間差圧で薬液を注入しても、比較的汚れ度合いの低い場所からのみ膜外表面まで薬液が流れ出し、分離膜装置全体を十分に洗浄することができない。また、薬液を速く流しすぎても、除去対象物と薬液を反応させるための十分な反応時間が得られない。そこで、発明者らは、鋭意検討の結果、薬液注入時の膜間差圧には、膜の目詰まり度合いによって最適値が存在することを明らかにした。最適な膜間差圧で薬液を注入すると、膜外表面に付着した除去対象物を除去するために、薬液を分離膜装置全体に行き渡らせることができる。つまり、膜が比較的汚れておらず、被ろ過液をろ過するときの膜間差圧が低いときには、より高い膜間差圧で薬液を注入しないと汚染箇所まで薬液が行き届かない。一方、薬液注入時の膜間差圧が高すぎた場合、薬液が速く流れすぎてしまい除去対象物を除去するための十分な反応時間が得られない。逆に、被ろ過液をろ過するときの膜間差圧が高い場合には、より低い膜間差圧で薬液を注入しても汚染箇所に薬液を行き届かせることができる。具体的に、本発明者らは、洗浄前の被ろ過液をろ過するときの膜間差圧をＸ（ｋＰａ）とし、薬液注入時の初期膜間差圧をＹ（ｋＰａ）とした場合に、-０．３７５Ｘ+３０≦Ｙ≦０．５Ｘ+８０の関係が成り立つように薬液を注入することが好適であることを見出した。ただし、０＜Ｘ＜８０である。

このように、膜表面の汚れ具合に応じて、適切な膜間差圧をかけて薬液を注入すると、薬液は、除去対象物が強固である部分に対しても膜厚方向外表面まで行き届くことができる。また、この方法は、除去対象物が薬液と反応するために、除去対象物と薬液が接触する適切な接触時間を与えることができる。従って、この方法は、分離膜装置全体の膜表面に付着している除去対象物を効果的に洗い落とすことができる。

そこで、本発明に係る浸漬型分離膜装置の洗浄方法は、被濾過液が満たされた槽内に設置されて被濾過液の分離膜を行う浸漬型分離膜装置の洗浄方法であって、洗浄開始前の膜間差圧をＸ（ｋＰａ）とし、分離膜装置の濾過水側から薬液を注入するときの初期膜間差圧をＹ（ｋＰａ）とした場合、下記式（１）を満たす初期膜間差圧をかけて薬液を注入し、薬液は、１ｗｔ％以上の濃度の酸性液体であり、薬液の注入量は、分離膜装置の膜面積１ｍ ^２ あたり１〜３Ｌであることを特徴とする浸漬型分離膜装置の洗浄方法。
−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０ …（１）
ただし、０＜Ｘ＜８０である。

このような浸漬型分離膜装置の洗浄方法によれば、分離膜装置を槽内に設置した状態で分離膜装置の濾過水側から薬液を注入することによって洗浄を行うことで、大量の薬品を要することなく、簡単な操作で分離膜装置の膜表面の除去対象物を洗浄することができる。また、−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の関係を満たすように薬液を注入することによって、析出した除去対象物が強固である部分でも、薬液は、膜厚方向外表面まで浸透することができる。また、除去対象物と薬液が反応するための十分な時間を得ることができる。これによって、分離膜装置全体の除去対象物を除去できる。以上によって、分離膜装置の膜表面に付着した汚染物質を簡便に、且つ確実に、すなわち薬液が少なくかつ素早く洗浄することができる。また、薬液は、１ｗｔ％以上の濃度の酸性液体であり、薬液の注入量は、分離膜装置の膜面積１ｍ ^２ あたり１〜３Ｌであるので、分離膜装置の膜表面に付着した除去対象物が、無機物であった場合に、十分に洗浄することができる。

また、本発明に係る浸漬型分離膜装置の洗浄方法において、Ｘは、１０＜Ｘ＜５０であることが好ましい。Ｘ＜５０とすることによって、洗浄ムラが発生しにくくなる。また、１０＜Ｘとすることによって、洗浄頻度が高くなることにより洗浄コストが上がることを抑制することができる。

また、本発明に係る浸漬型分離膜装置の洗浄方法において、薬液は、１ｗｔ％以上の濃度の酸性液体であることが好ましく、薬液の注入量は、分離膜装置の膜面積１ｍ^２あたり１〜３Ｌであることが好ましい。これによって、分離膜装置の膜表面に付着した除去対象物が、無機物であった場合に、十分に洗浄することができる。

本発明に係る浸漬型分離膜装置の洗浄システムは、被濾過液が満たされた槽内に設置されて被濾過液の分離膜を行う浸漬型分離膜装置の洗浄システムであって、１ｗｔ％以上の濃度の酸性液体である薬液が貯留された薬液タンクと、分離膜装置に対し、薬液タンク内の薬液を濾過水側から注入する逆圧水洗浄ポンプと、分離膜装置に注入される薬液の圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、濾過水側での逆圧水洗浄ポンプによる薬液の注入量は、分離膜装置の膜面積１ｍ ^２ あたり１〜３Ｌであり、圧力調整手段は、洗浄開始前の膜間差圧をＸ（ｋＰａ）とし、逆圧水洗浄ポンプが薬液を注入する際の初期膜問差圧をＹ（ｋＰａ）とした場合、下記式（１）を満たす初期膜間差圧で薬液が注入されるように、圧力の調整を行うことを特徴とする。
−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０ …（１）
ただし、０＜Ｘ＜８０である。

このような浸漬型分離膜装置の洗浄システムによれば、分離膜装置を槽内に設置した状態で分離膜装置の濾過水側から薬液を注入することによって洗浄を行うことで、大量の薬品を要することなく、簡単な操作で分離膜装置の膜表面の除去対象物を洗浄することができる。また、圧力調整手段で薬液の圧力を調整することによって、最適な膜間差圧で薬液を注入することができる。また、圧力調整手段が、−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の関係を満たすように薬液を注入することによって、析出した除去対象物が強固である部分でも、薬液は、膜厚方向外表面まで浸透することができる。また、除去対象物と薬液が反応するための十分な時間を得ることができる。これによって、分離膜装置全体の除去対象物を除去できる。以上によって、分離膜装置の膜表面に付着した汚染物質を簡便に、且つ確実に、すなわち薬液が少なくかつ素早く洗浄することができる。

また、本発明に係る浸漬型分離膜装置の洗浄システムにおいて、圧力調整手段は、洗浄開始前の膜間差圧に基づいて、薬液の圧力を調整することが好ましい。洗浄開始前の膜間差圧に基づくことによって、膜の汚れ状態に応じて、薬液の圧力を一層最適に調整することができる。

本発明によれば、分離膜装置の膜表面に付着した汚染物質を簡便に、且つ確実に洗浄することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る浸漬型分離膜装置による洗浄システムの一例を示すブロック図である。 図２は、実施例及び比較例についてのＸとＹの値をプロットした図である。

以下に、本発明に係る浸漬型分離膜装置の洗浄方法及び洗浄システムの好適な実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る浸漬型分離膜装置の洗浄方法を行う洗浄システム２００が組み込まれた浸漬型分離膜システム１００の一例を示すブロック図である。浸漬型分離膜システム１００は、浸漬槽２、分離膜装置３、散気装置４、ブロワ５、濾過水流量計６、吸引ポンプ７、濾過水槽８、排水バルブ１２、洗浄システム２００を備えている。

被濾過水１は、浸漬槽２内に連続的に、または断続的に導入されている。浸漬槽２内には、分離膜のモジュールが組み込まれた分離膜装置３が浸漬されている。この分離膜装置３は、被濾過水１を濾過処理することができる。散気装置４は、浸漬槽２内の分離膜装置３の下方に配置されている。散気装置４は、ブロワ５から供給された気体（空気）を気泡状に散気することができる。また、排水バルブ１２は、浸漬槽２に取り付けられている。吸引ポンプ７は、濾過水流量計６を介して、分離膜装置３に接続されている。吸引ポンプ７は、濾過水を吸引する機能を有している。吸引ポンプ７は、汲み上げた処理水を濾過水９として、濾過水槽８に貯留する。濾過水流量計６は、吸引ポンプ７でくみ上げた濾過水の流量を計測する。

洗浄システム２００は、逆圧水洗浄ポンプ１０と、流量計１１と、薬液タンク１３と、連成圧計１４と、圧力調整弁１５と、制御部１６とを備えている。連成圧計１４は、濾過水流量計６と分離膜装置３との間に接続されている。また、薬液タンク１３は、連成圧計１４と濾過水流量計６との間に、薬液注入ラインＬを介して接続されている。薬液注入ラインＬには、薬液タンク１３側から順に、逆圧水洗浄ポンプ１０、流量計１１、圧力調整弁１５が接続されている。また、制御部１６は、逆圧水洗浄ポンプ１０、流量計１１、連成圧計１４、及び圧力調整弁１５に接続されている。制御部１６は、更に、濾過水流量計６、吸引ポンプ７、及びブロワ５に接続されていてもよく、逆圧水洗浄運転用の制御と共に濾過運転用の制御を行うこともできる。なお、逆圧水洗浄運転用の制御部と濾過運転用の制御部を分けてもよい。洗浄システム２００は、分離膜装置３の膜面の除去対象物を逆圧水洗浄によって除去する機能を有している。除去対象物は、無機物でも有機物でもよいが、無機物がより好ましい。

薬液タンク１３は、逆圧水洗浄を行うための薬液を貯留するタンクである。薬液タンク１３に貯留される薬液は、除去対象物が無機物である場合は、１ｗｔ％以上の濃度の酸性液体であることが好ましい。また、薬液は、除去対象物である無機物が鉄やマンガンの場合には、シュウ酸を用いることが好ましく、無機物がカルシウムの場合には塩酸や硝酸を用いることが好ましい。さらに、分離膜装置が分離膜活性汚泥法によるものである場合には、微生物によって分解が可能なシュウ酸やクエン酸といった有機酸を用いることが好ましい。薬液は、除去対象物が有機物である場合は、次亜塩素酸Ｎａであることが好ましい。

逆圧水洗浄ポンプ１０は、薬液注入ラインＬを介して、薬液タンク１３内の薬液を分離膜装置３へ注入する機能を有している。流量計１１は、逆圧水洗浄ポンプ１０から送液される薬液の流量を計測する機能を有している。圧力調整弁１５は、薬液を供給する際の圧力を調整する機能を有している。連成圧計１４は、濾過時における膜間差圧及び逆圧水洗浄時における膜間差圧を計測する機能を有している。

制御部１６は、連成圧計１４、流量計１１からの測定値を取得する機能を有している。制御部１６は、逆圧水洗浄ポンプ１０に制御信号を出力することで、逆圧水洗浄ポンプ１０を運転させる機能を有している。制御部１６は、圧力調整弁１５に制御信号を出力して、圧力調整を行う機能を有している。また、制御部１６は、取得した測定値に基づいて、膜間差圧が最適値になるように、圧力調整弁１５を制御する機能を有している。あるいは、制御部１６は、取得した測定値に基づいて、膜間差圧が最適値になるように、逆圧水洗浄ポンプ１０の出力を制御する機能を有している。このように、制御部１６、圧力調整弁１５、及び逆圧水洗浄ポンプ１０は、圧力調整手段として機能する。また、制御部１６は、逆圧水洗浄時に吸引ポンプ７を停止し、逆圧水洗浄が終了したときに吸引ポンプ７を再び起動する機能を有している。また、制御部１６は、逆圧水洗浄を行っている間は、ブロワ５を停止することが好ましい。薬液が膜外表面近傍にとどまるためである。

ここで、本発明者らは、除去対象物が分離膜装置３の膜に強固に付着していた場合に、薬液が膜厚方向外表面まで浸透し難い状態となってしまうことを見出した。本発明者らは、特に、無機物による膜汚染のような場合は、無機物が膜厚方向で外膜面側に析出することによって膜汚染が発生していることを見出した。また、析出した無機物は非常に強固であるため、一旦無機物が膜面に析出すると、当該析出部分においては、薬液が膜厚方向外表面まで浸透し難い状態となってしまうことを見出した。更に、このような場合において、分離膜装置３を浸漬槽２内に設置したまま逆圧水洗浄側から薬液を注入する方法では、低い膜間差圧で薬液を注入しても、比較的汚れ度合いの低い場所からのみ膜外表面まで薬液が流れ出し、分離膜装置３全体を十分に洗浄することができないことを見出した。そこで、本発明者らは鋭意検討の結果、より高い膜間差圧をかけて注入すればよいことを明らかにし、且つ、除去対象物と薬液が反応するための適切な接触時間を与えることが必要であることを明らかにした。本発明者らは、膜間差圧の最適値として、濾過時における洗浄開始前の膜間差圧をＸ（ｋＰａ）とし、逆圧水洗浄時における薬液注入時の初期膜間差圧をＹ（ｋＰａ）とした場合、−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の関係が成り立つ値とすることが好ましいことを見出した。ただし、０＜Ｘ＜８０である。

制御部１６は、逆圧水洗浄時、−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の関係を満たすように、圧力調整弁１５あるいは逆圧水洗浄ポンプ１０を制御する。具体的には、制御部１６は、連成圧計１４から出力された計測値に基づいて、逆圧水洗浄前の膜間差圧Ｘを取得する。そして、制御部１６は、膜間差圧Ｘに基づいて、好適な初期膜間差圧Ｙを算出し、圧力調整弁１５あるいは逆圧水洗浄ポンプ１０を制御する。当該膜間差圧Xは、本願による洗浄を開始する前の値が用いられる。具体的には、逆圧水洗浄開始の時点より、１時間から１分前の膜間差圧の値が好ましく、さらに好ましくは１０分から１分前である。また、Ｘの値は、洗浄ムラの発生を抑制するため、Ｘ＜５０が好ましく、Ｘ＜４０がさらに好ましい。また、Ｘの値は、洗浄頻度が高くなることで洗浄コストが上がることを抑制するため、１０＜Ｘが好ましく、２０＜Ｘがさらに好ましい。制御部１６は、逆圧水洗浄による分離膜装置３の洗浄を１〜９０分行うことが好ましい。

このように構成された浸漬型分離膜システム１００及び本実施形態に係る洗浄システム２００を用いた場合の、運転方法について説明する。例えば、濾過は任意に設定された濾過時間で実施され、濾過時には被濾過水１が浸漬槽２へ連続的に、または断続的に導入され、分離膜装置３を介して吸引ポンプ７で吸引されることによって濾過水９が得られる。濾過水９は処理水として濾過水槽８に貯留される。

洗浄システム２００は、濾過時間が予め設定した時間を経過した後、任意の設定時間だけ逆圧水洗浄を実施する。具体的には、制御部１６は、吸引ポンプ７及びブロワ５を停止する。また、制御部１６は、逆圧水洗浄開始前の膜間差圧の値Ｘ（ｋＰａ）を参照し、目標となる初期膜間差圧の値Ｙ（ｋＰａ）を算出する。目標となるＹの値は、−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０を満たしていれば、任意の値を目標値に設定することができる。制御部１６は、膜間差圧が目標値となるように、圧力調整弁１５あるいは逆圧水洗浄ポンプ１０を制御する。逆圧水洗浄時には、逆圧水洗浄ポンプ１０によって、濾過水９が濾過時とは逆方向に分離膜装置３へ導入される。

あるいは、制御部１６は、濾過時における膜間差圧をモニターしておき、膜間差圧が所定の閾値に達したときに、逆圧水洗浄を行ってもよい。

ここで、洗浄を続行していると、分離膜装置の膜の除去対象物は徐々に除去される。従って、圧力調整弁１５の調整位置及び逆圧水洗浄ポンプ１０の出力を一定にしておいた場合、洗浄時間が進むにつれて膜間差圧は下がってゆく。制御部１６は、薬液注入開始時に初期膜間差圧が目標値となるように、圧力調整弁１５の調整位置及び逆圧水洗浄ポンプ１０の出力を決定したのち、洗浄中はその状態を維持しておくことができる。その場合、膜間差圧は下がってゆく。あるいは、制御部１６は、洗浄中は膜間差圧が一定となるように、圧力調整弁１５及び逆圧水洗浄ポンプ１０を制御し続けてもよい。制御部１６は、初期膜間差圧Ｙ（ｋＰａ）が−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の関係を満たしていれば、いずれの制御方法を行ってもよい。

ここで、Ｙ（ｋＰａ）として定義されている「初期膜間差圧」について説明する。制御部１６が設定した初期膜間差圧を満たすように、圧力調整弁１５及び逆圧水洗浄ポンプ１０を制御する際、二通りの制御方法がある。一つめの方法によれば、制御部１６は、設定した初期膜間差圧を満たすように圧力調整弁１５の調整位置及び逆圧水洗浄ポンプ１０の出力を予め算出しておき、算出結果に従って圧力調整弁１５及び逆圧水洗浄ポンプ１０を起動させて薬液を注入する。この場合、薬液が注入開始時の膜間差圧が、「初期膜間差圧」となる。二つめの方法によれば、制御部１６は、薬液注入開始時は圧力調整弁１５及び逆圧水洗浄ポンプ１０を任意の制御値で起動させておき、薬液注入開始後の膜間差圧を参照して圧力調整弁１５及び逆圧水洗浄ポンプ１０の制御値を調整する。制御部１６は、薬液注入開始後の膜間差圧が低すぎて−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の条件を満たさない場合、膜間差圧を上げて条件を満たすように圧力調整弁１５及び逆圧水洗浄ポンプ１０の制御値を調整する。この場合、調整完了時点における膜間差圧が「初期膜間差圧」となる。また、制御部１６は、薬液注入開始後の膜間差圧が高すぎて−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の条件を満たさない場合、膜間差圧を下げて条件を満たすように圧力調整弁１５及び逆圧水洗浄ポンプ１０の制御値を調整する。この場合、調整完了時点における膜間差圧が「初期膜間差圧」となる。なお、予め圧力調整弁１５及び逆圧水洗浄ポンプ１０の制御値を算出する場合であっても、条件を満たしていないために調整した場合は、調整完了時点における膜間差圧が「初期膜間差圧」となる。

以上のように、本実施形態に係る浸漬型分離膜装置の洗浄方法及び洗浄システム２００によれば、分離膜装置３を槽２内に設置した状態で分離膜装置３の濾過水側から薬液を注入することによって洗浄を行うことで、大量の薬品を要することなく、簡単な操作で分離膜装置３の膜表面の除去対象物を洗浄することができる。また、−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の関係を満たすように薬液を注入することによって、析出した除去対象物が強固である部分でも、薬液は、膜厚方向外表面まで浸透することができる。また、除去対象物と薬液が反応するための十分な時間を得ることができる。これによって、分離膜装置全体の除去対象物を除去できる。以上によって、分離膜装置の膜表面に付着した汚染物質を簡便に、且つ確実に、すなわち薬液が少なくかつ素早く洗浄することができる。

また、本実施形態に係る浸漬型分離膜装置の洗浄システム２００は、圧力調整弁１５や逆圧水洗浄ポンプ１０で薬液の圧力を調整することによって、最適な膜間差圧で薬液を注入することができる。

また、本実施形態に係る浸漬型分離膜装置の洗浄システム２００において、圧力調整弁１５や逆圧水洗浄ポンプ１０などの圧力調整手段は、洗浄開始前の膜間差圧に基づいて、薬液の圧力を調整することができる。洗浄開始前の膜間差圧に基づくことによって、膜の汚れ状態に応じて、薬液の圧力を一層最適に調整することができる。

図１に示す浸漬型分離膜システム１００を使って河川表流水より上水を得る目的で運転を実施した。分離膜装置３の膜モジュールには、ポリフッ化ビニリデン製中空糸ＭＦ（精密濾過）膜、公称孔径０．１μｍ、有効膜面積２５ｍ^２のものを用いた。膜モジュールの外形寸法は、直径１８０ｍｍ、長さ２０００ｍｍ（円筒形）である。浸漬槽２は、直径２００ｍｍ、高さ２５００ｍｍの円筒状のものである。

濾過時間の経過とともに、各分離膜装置の膜間差圧は、種々の膜間差圧に上昇する。これらの分離膜装置に対して、次亜塩素酸Ｎａを使用して、洗浄しても膜間差圧は下がらなかった。このとき膜面は茶色に変色し、ＥＤＸ解析を行うと、鉄が付着していることがわかった。このとき、薬液タンク内の薬液として、５０Ｌの１．５％シュウ酸水溶液を調整した。分離膜装置を槽内に浸漬させたまま、洗浄システムによって、濾過水側から薬液を注入した。このときの、薬液の注入量は、膜面積１ｍ^２あたり２Ｌとした。

洗浄システムは、洗浄開始前の濾過時における膜間差圧の値Ｘ（ｋＰａ）に応じて、薬液注入時の初期膜間差圧の値Ｙ（ｋＰａ）を圧力調整弁によって調整した。膜間差圧の値Ｘは、洗浄開始より１分前の値を用いた。具体的には、表１に示すように、実施例１〜１１に示す条件で逆圧水洗浄を行い、比較例１〜８に示す条件で逆圧水洗浄を行った。図２に、実施例及び比較例についてのＸとＹの値をプロットした図を示す。図２には、Ｙ＝−０．３７５Ｘ＋３０を示す線図Ｌ１が記載されている。また、図２には、Ｙ＝０．５Ｘ＋８０を示す線図Ｌ２が記載されている。図２に示すように、実施例１〜１１は、いずれも−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の条件を満たしている。一方、比較例１〜８は、いずれも−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の条件を満たしていない。実施例１〜１１及び比較例１〜８の洗浄は、薬液タンク内の薬液がなくなるまで行った。すなわち、薬液注入開始から薬液タンクから薬液がなくなるまでの時間が洗浄時間となる。また、洗浄中の圧力調整弁の調整位置及び逆圧水洗浄ポンプの出力は、薬液注入開始から一定とした。また、圧力調整弁及び逆圧水洗浄ポンプの制御値は、目標となる値Ｙを満たすように予め算出しておく。従って、薬液が注入開始時の膜間差圧が、「初期膜間差圧」である。

実施例１〜１１及び比較例１〜８の条件でそれぞれ洗浄を行った後、各分離膜装置で再び濾過を行った。このときの濾過時における膜間差圧Ｚ（ｋＰａ）を測定した。また、洗浄時間、すなわち薬液の注入時間も測定した。測定結果を表１に示す。また、当該測定結果に基づいて、各実施例及び比較例についての洗浄回復率（％）を算出した。洗浄回復率は、１００×（Ｘ−Ｚ）／Ｘによって算出することができる。算出結果を表１に示す。表１から分かるように、実施例１〜１１は、何れも６０％以上の高い洗浄回復率である。特に、Ｘが３０ｋＰａ以上である実施例３〜１１は、７９％以上の高い洗浄回復率である。一方、比較例１〜８は、実施例１〜１１と同じ量の薬液を用いているにも関わらず、いずれも２０％よりも低い洗浄回復率である。Ｙの値が高く、高圧で薬液を注入している実施例１，３，６，１０と比較例２，４，６，８とを比較する。実施例１，３，６，１０と比較例２，４，６，８の薬液注入時の膜間差圧の差は大きくないが、比較例２，４，６，８の薬液注入時間が実施例１，３，６，１０よりも大幅に少なくなっている。このことより、比較例２，４，６，８の場合は、薬液が速く流れすぎてしまい、薬液が除去対象物と十分に反応することなく分離膜装置から出てしまっていることが理解される。一方、実施例１，３，６，１０では、薬液と除去対象物が十分に反応していることが理解される。このように、同じ薬液量であるにも関わらず薬液と除去対象物との反応が十分に行われており、実施例の方が比較例に比して洗浄効率が大幅に向上していることが理解される。以上より、−０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０の条件とすることにより、大量の薬液を要することなく高い洗浄回復率が得られることが理解される。

１…被濾過水、２…浸漬槽、３…分離膜装置、４…散気装置、５…ブロワ、６…膜濾過水流量計、７…吸引ポンプ、８…濾過水槽、９…濾過水、１０…逆圧水洗浄ポンプ、１１…逆圧水洗浄水流量計、１２…排水バルブ、１３…薬液タンク、１４…連成圧計、１５…圧力調整弁、１６…制御部、１００…浸漬型分離膜システム、２００…洗浄システム。

Claims (6)

1. 被濾過液が満たされた槽内に設置されて前記被濾過液の分離膜を行う浸漬型分離膜装置の洗浄方法であって、洗浄開始前の膜間差圧をＸ（ｋＰａ）とし、前記分離膜装置の濾過水側から薬液を注入するときの初期膜間差圧をＹ（ｋＰａ）とした場合、下記式（１）を満たす初期膜間差圧をかけて前記薬液を注入し、
   前記薬液は、１ｗｔ％以上の濃度の酸性液体であり、
   前記薬液の注入量は、前記分離膜装置の膜面積１ｍ ^２ あたり１〜３Ｌであることを特徴とする浸漬型分離膜装置の洗浄方法。
   −０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０ …（１）
   ただし、０＜Ｘ＜８０である。
2. 前記Ｘは、１０＜Ｘ＜５０であることを特徴とする請求項１記載の浸漬型分離膜装置の洗浄方法。
3. 前記分離膜装置が、分離膜活性汚泥法によるものである場合、前記酸性液体は有機酸であることを特徴とする請求項１または２に記載の浸漬型分離膜装置の洗浄方法。
4. 前記分離膜装置は、中空糸膜を用いたものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の浸漬型分離膜装置の洗浄方法。
5. 被濾過液が満たされた槽内に設置されて前記被濾過液の分離膜を行う浸漬型分離膜装置の洗浄システムであって、
   １ｗｔ％以上の濃度の酸性液体である薬液が貯留された薬液タンクと、
   前記分離膜装置に対し、前記薬液タンク内の前記薬液を濾過水側から注入する逆圧水洗浄ポンプと、
   前記分離膜装置に注入される前記薬液の圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、
   前記濾過水側での前記逆圧水洗浄ポンプによる前記薬液の注入量は、前記分離膜装置の膜面積１ｍ ^２ あたり１〜３Ｌであり、
   前記圧力調整手段は、洗浄開始前の膜間差圧をＸ（ｋＰａ）とし、
   前記逆圧水洗浄ポンプが前記薬液を注入する際の初期膜問差圧をＹ（ｋＰａ）とした場合、下記式（１）を満たす初期膜間差圧で前記薬液が注入されるように、圧力の調整を行うことを特徴とする浸漬型分離膜装置の洗浄システム。
   −０．３７５Ｘ＋３０≦Ｙ≦０．５Ｘ＋８０ …（１）
   ただし、０＜Ｘ＜８０である。
6. 前記圧力調整手段は、洗浄開始前の膜間差圧に基づいて、前記薬液の圧力を調整することを特徴とする請求項５記載の浸漬型分離膜装置の洗浄システム。

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