JP2001232159A - リネン排水再利用膜システムの分離膜性能回復方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リネン排水を分離膜によって浄化する場合に、
分離膜に付着した汚染物を除去し、分離膜の性能を回復
させ、分離膜を長期にわたって使用可能にするリネン排
水再利用膜システムの分離膜性能回復方法を提供する。 【解決手段】分離膜に付着した汚染物を化学的洗浄およ
び／または物理的洗浄により除去するリネン排水再利用
膜システムの性能回復方法。前記化学的洗浄としては１
ｐｐｍ〜５％キレート剤を含み、且つ、 ｐＨ２〜４の
酸性の洗浄液、またはｐＨ１０〜１２のアルカリ性の洗
浄液を用いることが好ましい。あるいは前記化学的洗浄
としては１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのアニオン性界面活
性剤あるいはノニオン性界面活性剤を含み、且つ、 ｐ
Ｈ２〜４の酸性の洗浄液、または ｐＨ１０〜１２のア
ルカリ性の洗浄液を用いることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リネン排水を逆浸透
膜、限界ろ過膜、あるいは精密ろ過膜等の分離膜を用い
て浄化し、洗濯用水として再利用するシステムにおい
て、浄化時間の経過と共に発生する膜表面の汚れを解消
し、膜透過性能や膜分離性能等を回復させるために行う
分離膜性能回復方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】リネン工場ではタオル、シーツ、白衣、
あるいは作業着等の洗濯を行っており洗濯時には大量の
水を必要とする。しかしリネン工場の多くが都市部に立
地しているため高い下水道料金、放流規制、あるいは井
戸水の汲み上げ規制などにより安定した水質や水量を確
保できない等の問題点を抱えている。

【０００３】そこでリネン排水を分離膜でろ過し浄化し
て排水を回収し、洗濯用水として再利用する方法がとら
れている。この分離膜による浄化法では洗剤由来の懸濁
物質、コロイド性物質、あるいは溶存性物質等の溶質を
除去し、水を膜透過させる方法であるため、浄化を繰り
返すと膜表面の溶質濃度が上昇し、溶解度の低い物質が
溶解限界に達して膜表面に析出しはじめ分離膜性能が低
下し、透過流束が低下することが問題となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、膜表面に付
着した汚染物を除去し分離膜の性能を回復する方法を提
供するものである。その結果、分離膜を長期にわたって
使用可能にすることをその目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、リネン排水を
分離膜によって浄化し洗濯用水として再利用する場合
に、分離膜に付着した汚染物を化学的洗浄および／また
は物理的洗浄により除去することを特徴とする。

【０００６】前記化学的洗浄としてはｐＨ２〜４の酸性
の洗浄液単独でもよいが、好ましくは１ｐｐｍ〜５％キ
レート剤を含み、且つ、 ｐＨ２〜４の酸性の洗浄液を
用いることがよい。もしくは１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ
のアニオン性界面活性剤またはノニオン性界面活性剤を
含み、且つ、 ｐＨ２〜４の酸性の洗浄液を用いること
が好ましい。さらに好ましくは１ｐｐｍ〜５％キレート
剤と１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのアニオン性界面活性剤
またはノニオン性界面活性剤を含み、且つ、ｐＨ２〜４
の酸性の洗浄液を用いる方がよい。

【０００７】また前記化学的洗浄としてはｐＨ１０〜１
２のアルカリ性の洗浄液単独でもよいが、好ましくは１
ｐｐｍ〜５％キレート剤を含み、且つ、ｐＨ１０〜１２
のアルカリ性の洗浄液を用いることがよい。もしくは１
ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのアニオン性界面活性剤または
ノニオン性界面活性剤を含み、且つ、 ｐＨ１０〜１２
のアルカリ性の洗浄液を用いることが好ましい。さらに
好ましくは１ｐｐｍ〜５％キレート剤と１ｐｐｍ〜１０
００ｐｐｍのアニオン性界面活性剤またはノニオン性界
面活性剤を含み、且つ、ｐＨ１０〜１２のアルカリ性の
洗浄液を用いる方がよい。前記化学的洗浄として循環洗
浄と浸漬洗浄の両方を用いることが好ましく、また前記
物理的洗浄として原水側を高線速でフラッシングするこ
とが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の化学的洗浄としては１ｐ
ｐｍ〜５％キレート剤を含むｐＨ２〜４の酸性の洗浄液
を用いることが好ましく、キレート剤としてはエチレン
ジアミン四酢酸塩、ジエチルトリアミン五酢酸塩、ニト
リロトリ酢酸ナトリウム、アミノポリカルボン酸、ある
いはトリポリリン酸塩等を用いるのが好ましい。これら
のキレート剤を単体で用いることもできるし、複数のキ
レート剤を混合して用いることもできる。なお、キレー
ト剤の濃度は溶液全体の重量を基準とする。 ｐＨ２〜
４の酸性であることは膜面上の無機汚染物に対して膜表
面から除去する効果がある。 ｐＨが２未満の酸性の洗
浄液を用いた場合は、膜を劣化させる可能性が高くな
り、ｐＨが４を超える酸性の洗浄液を用いた場合は、洗
浄効果はほとんど得られない。洗浄液のｐＨ調整は例え
ばｐＨ計でｐＨの測定を行いながらシュウ酸を添加する
ことにより行うことができる。

【０００９】また化学的洗浄としては１ｐｐｍ〜５％キ
レート剤を含むｐＨ１０〜１２のアルカリ性の洗浄液を
用いることが好ましく、キレート剤としては前記キレー
ト剤を用いることが好ましい。 ｐＨ１０〜１２のアル
カリ性であることは膜面上の有機汚染物、特に細菌の蛋
白質由来の有機物に対して膜表面から除去する効果があ
る。ｐＨが１０未満のアルカリ性の洗浄液を用いた場合
は、洗浄効果はほとんど得られず、ｐＨが１２を超える
アルカリ性の洗浄液を用いた場合は、膜を劣化させる可
能性が高くなる。洗浄液のｐＨ調整は例えばｐＨ計でｐ
Ｈの測定を行いながら水酸化ナトリウムの固体または水
酸化ナトリウム水溶液を添加することにより行うことが
できる。

【００１０】キレート剤は分離膜の膜面上に付着した無
機物質をキレート効果により膜面から除去する役割を果
たすが、本発明において、キレート剤の濃度は１ｐｐｍ
〜５％の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは
３ｐｐｍ〜２％の範囲がよい。キレート剤の濃度が１ｐ
ｐｍ未満であるとキレート効果が発現しにくく、その結
果洗浄効果が低下し、５％を超えてもキレート効果はみ
られるが、キレート剤の使用量が増加し経済性が悪くな
る。

【００１１】また本発明の化学的洗浄としては１ｐｐｍ
〜１０００ｐｐｍのアニオン性界面活性剤またはノニオ
ン性界面活性剤を含むｐＨ２〜４の酸性の洗浄液を用い
ることも可能である。多くの分離膜の膜電荷がアニオン
性電荷膜であるため、本発明においては、分離膜の電荷
相互作用が少なく、不要な相互作用を起こし難いアニオ
ン性界面活性剤あるいはノニオン性界面活性剤を使用す
るのが好ましい。本発明において、アニオン性界面活性
剤としてはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムやラ
ウリル硫酸ナトリウム等を用いるのが好ましく、ノニオ
ン性界面活性剤としてはポリエチレングリコール系、ま
たはポリオキシエチレンアルキルエーテル系を用いるの
が好ましい。これらの界面活性剤を単体で用いることも
できるし、複数の界面活性剤を混合して用いることもで
きる。なお、界面活性剤の濃度は溶液全体の重量を基準
とする。 ｐＨ２〜４の酸性であることは膜面上の無機
汚染物に対して膜表面から除去する効果がある。 ｐＨ
が２未満の酸性の洗浄液を用いた場合は、膜を劣化させ
る可能性が高くなり、ｐＨが４を超える酸性の洗浄液を
用いた場合は、洗浄効果はほとんど得られない。洗浄液
のｐＨ調整は例えばｐＨ計でｐＨの測定を行いながらシ
ュウ酸を添加することにより行うことができる。

【００１２】また化学的洗浄としては１ｐｐｍ〜１００
０ｐｐｍのアニオン性界面活性剤またはノニオン性界面
活性剤を含むｐＨ１０〜１２のアルカリ性の洗浄液を用
いることも可能である。界面活性剤としては前記界面活
性剤を用いることが好ましい。 ｐＨ１０〜１２のアル
カリ性であることは膜面上の有機汚染物、特に細菌の蛋
白質由来の有機物に対して膜表面から除去する効果があ
る。ｐＨが１０未満のアルカリ性の洗浄液を用いた場合
は、洗浄効果はほとんど得られず、ｐＨが１２を超える
アルカリ性の洗浄液を用いた場合は、膜を劣化させる可
能性が高くなる。洗浄液のｐＨ調整は例えばｐＨ計でｐ
Ｈの測定を行いながら水酸化ナトリウムの固体または水
酸化ナトリウム水溶液を添加することにより行うことが
できる。

【００１３】一般に界面活性剤は水と油の両方の性質を
持ち、ミセルを形成して内部に汚れ成分を包摂する効果
を果たし、有機物一般に対して膜面から除去する効果が
ある。本発明におけるアニオン性界面活性剤あるいはノ
ニオン性界面活性剤の濃度としては１ｐｐｍ〜１０００
ｐｐｍの範囲が好ましい。さらに好ましくは１００ｐｐ
ｍ〜５００ｐｐｍがよい。界面活性剤の濃度が１ｐｐｍ
未満であると洗浄効果が小さく、１０００ｐｐｍを超え
ると泡立ちが多くなり操作性が悪くなる。

【００１４】さらに本発明の化学的洗浄として１ｐｐｍ
〜５％のキレート剤と１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのアニ
オン性界面活性剤またはノニオン性界面活性剤を含むｐ
Ｈ２〜４の酸性の洗浄液を用いることも可能である。キ
レート剤および界面活性剤としては前記記載のものを用
いるのが好ましい。 ｐＨ２〜４の酸性であることは膜
面上の無機汚染物に対して膜表面から除去する効果があ
る。 ｐＨが２未満の酸性の洗浄液を用いた場合は、膜
を劣化させる可能性が高くなり、ｐＨが４を超える酸性
の洗浄液を用いた場合は、洗浄効果はほとんど得られな
い。洗浄液のｐＨ調整は例えばｐＨ計でｐＨの測定を行
いながらシュウ酸を添加することにより行うことができ
る。

【００１５】また化学的洗浄として１ｐｐｍ〜５％のキ
レート剤と１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのアニオン性界面
活性剤あるいはノニオン性界面活性剤を含むｐＨ１０〜
１２のアルカリ性の洗浄液を用いることも可能である。
キレート剤および界面活性剤としては前記記載のものを
用いるのが好ましい。 ｐＨ１０〜１２のアルカリ性で
あることは膜面上の有機汚染物、特に細菌の蛋白質由来
の有機物に対して膜表面から除去する効果がある。ｐＨ
が１０未満のアルカリ性の洗浄液を用いた場合は、洗浄
効果はほとんど得られず、ｐＨが１２を超えるアルカリ
性の洗浄液を用いた場合は、膜を劣化させる可能性が高
くなる。洗浄液のｐＨ調整は例えばｐＨ計でｐＨの測定
を行いながら水酸化ナトリウムの固体または水酸化ナト
リウム水溶液を添加することにより行うことができる。

【００１６】本発明においてさらに好ましくはキレート
剤の濃度が３ｐｐｍ〜２％、界面活性剤の濃度が１００
ｐｐｍ〜５００ｐｐｍがよい。 キレート剤と界面活性
剤を組み合わせることにより、分離膜上に付着した汚染
物をより効率よく除去することができる。例えばエチレ
ンジアミン四酢酸塩とドデシルベンゼンスルホン酸ナト
リウムのような組み合わせを例示できる。

【００１７】本発明の化学的洗浄において、循環洗浄ま
たは浸漬洗浄のどちらか１つでも洗浄効果は得られる
が、より洗浄効果を上げるため循環洗浄と浸漬洗浄を任
意の頻度および時間で組み合わせることができる。本発
明における循環洗浄とは洗浄タンクを介して洗浄液を洗
浄タンクと膜モジュール間で循環させる洗浄のことであ
り、浸漬洗浄とは洗浄液で膜モジュールを満たし静置状
態にする洗浄のことである。循環洗浄を行うことにより
膜面に一様に洗浄液を接触させることができ、浸漬洗浄
を行うことで汚れ成分の溶解や除去を行うことができ
る。本発明において、循環洗浄と浸漬洗浄の組み合わせ
方は例えば週１回の頻度で、循環洗浄を１時間行った
後、浸漬洗浄を１時間行い、さらに循環洗浄を１時間行
う、あるいは、週１回の頻度で、循環洗浄を０．５時間
行った後、浸漬洗浄を１時間行い、さらに循環洗浄を
０．５時間行う等の組み合わせが好ましく用いられる。

【００１８】本発明においては化学的洗浄の他に高線速
によるフラッシングによる物理的洗浄により、分離膜に
付着した汚染物を洗い流すことができる。一般にろ過中
は被処理液の成分が膜表面で濃縮されており、濃縮度が
過剰な場合、塩類の析出が生じることがある。あるいは
濃縮度が塩類の析出限界を超えない場合でも、膜表面の
近傍では膜表面汚染の原因物質が濃縮された状態にある
ため定期的に汚染物を洗い流すことが好ましい。そのた
め分離膜を運転中に原水側の０．５ ＭＰａ〜１．５Ｍ
Ｐａの加圧状態をほぼ大気圧に解放し、原水側を高線速
で膜面に対し略平行に原水を流し、膜面と流体の界面で
生じるせん断力を利用して分離膜上に付着した汚染物を
洗い流すかもしくは分離膜面への汚れ成分の付着を防止
するフラッシングを行う。上記のフラッシングの充分な
効果を得るために、本発明においては、０．１ｍ／ｓｅ
ｃ〜０．５ｍ／ｓｅｃの高線速が好ましく用いられる。
上記の線速の測定方法は注入量もしくは排出量を測定
し、その値を流路断面積および注入もしくは排出に要し
た時間で割ることで求めることができる。

【００１９】本発明において、前記化学的洗浄と前記物
理的洗浄を組み合わせても良い。化学的洗浄と物理的洗
浄の頻度や組み合わせ方は処理する排水の性質により適
宜決定される。本発明において好ましい組み合わせ方と
しては週１回の化学的洗浄を行い、１０時間に１回の物
理的洗浄を行う等の組み合わせが挙げられる。

【００２０】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例になんら限定されるものではな
い。

【００２１】実施例１：リネン排水を０．２μｍの精密
ろ過膜にて前処理を施したものを原水として、逆浸透膜
装置(逆浸透膜モジュール；日東電工(株)製 ＬＦ １０
−Ｄ８)で浄化し、得られた透過水を洗濯水として再利
用を行った。原水の流量は４．５ｍ³／日で、得られた
透過水の流量は３．５ｍ³／日であった。次に洗浄液を
以下のようにして調製した。すなわち、水（RO水）３０
０Ｌにキレート剤としてエチレンジアミン四酢酸塩を１
２ｇ加え、濃度を４０ｐｐｍとし、界面活性剤としてド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを６０ｇ加え、濃
度を２００ｐｐｍとした。この時のｐＨは８であった。
そこでｐＨ計で測定を行いながら水酸化ナトリウム粉末
を添加しｐＨ１１とした。この洗浄液を用いて週１回の
頻度で循環洗浄（０．５時間）→浸漬洗浄（１時間）→
循環洗浄（０．５時間）の化学的洗浄を行った。さらに
１０時間に１回の頻度で、逆浸透膜による原水の浄化中
にフラッシングバルブを開放し、膜モジュール内を０．
５ｍ／ｓｅｃの高線速で原水を流すフラッシング操作を
行った。上記分離膜性能回復方法を行い、約１００日間
の運転を行った後の透過流束の経時変化を図１に示す。
安定した運転が可能であった。

【００２２】実施例２： リネン排水を実施例１と同様
にして浄化した後、洗浄液を以下のようにして調製し
た。すなわち水（RO水）３００Ｌにキレート剤としてエ
チレンジアミン四酢酸塩を３０ｇ加え、濃度を１００ｐ
ｐｍとした。この時のｐＨは８であった。そこでｐＨ計
で測定を行いながら水酸化ナトリウム粉末を添加しｐＨ
１１とした。この洗浄液を用いて週１回の頻度で循環洗
浄（０．５時間）→浸漬洗浄（１時間）→循環洗浄
（０．５時間）の化学的洗浄を行った。上記分離膜性能
回復方法を行い、約１００日間の運転を行った。安定し
た運転が可能であった。

【００２３】実施例３：リネン排水を実施例１と同様に
して浄化した後、洗浄液を以下のようにして調製した。
すなわち水（RO水）３００Ｌに界面活性剤としてドデシ
ルベンゼンスロホン酸ナトリウムを６０ｇ加え、濃度を
２００ｐｐｍとした。この時のｐＨは８であった。そこ
でｐＨ計で測定を行いながら水酸化ナトリウム粉末を添
加しｐＨ１１とした。この洗浄液を用いて週１回の頻度
で循環洗浄（０．５時間）→浸漬洗浄（１時間）→循環
洗浄（０．５時間）の化学的洗浄を行った。上記分離膜
性能回復方法を行い、約１００日間の運転を行った。安
定した運転が可能であった。

【００２４】実施例４：リネン排水を実施例１と同様に
して浄化した後、洗浄液を以下のように調製した。すな
わち、水（RO水）３００Ｌに界面活性剤としてドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウムを６０ｇ加え、濃度を２
００ｐｐｍとした。この時のｐＨは８であった。そこで
ｐＨ計で測定を行いながらシュウ酸を添加しｐＨ２とし
た。この洗浄液を用いて１回／週の頻度で循環洗浄
（０．５時間）→浸漬洗浄（１時間）→循環洗浄（０．
５時間）を行い、さらに約１００日間の運転を行った。
安定した運転が可能であった。

【００２５】比較例１：リネン排水を実施例１と同様に
して浄化した後、膜の洗浄操作を行わなかった場合の透
過流束の経時変化を図２に示す。時間の経過とともに透
過流束が低下し、安定した運転を行うことができなかっ
た。

【００２６】

【発明の効果】本発明により、膜表面に付着した汚染物
により膜性能が劣化した分離膜を交換することなく再生
して使用することが可能になった。リネン工場において
は、これまで下水放流していた洗濯排水を洗濯用水とし
て再利用することが可能になり、洗濯に用いる水道水の
料金と下水排水料の両方を低減できるようになったの
で、リネン工場における経済性を飛躍的に向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に従い分離膜性能回復操作を行い約１
００日間の連続運転を行った時の透過流束の経時変化を
示す。

【図２】比較例１に従い分離膜性能回復操作を行い約６
０日間の連続運転を行った時の透過流束の経時変化を示
す。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リネン排水を分離膜によって浄化する場
   合に，分離膜に付着した汚染物を化学的洗浄および／ま
   たは物理的洗浄により除去することを特徴とするリネン
   排水再利用膜システムの分離膜性能回復方法。
2. 【請求項２】 前記化学的洗浄として１ｐｐｍ〜５％キ
   レート剤を含むｐＨ２〜４の酸性の洗浄液を用いること
   を特徴とする請求項１記載のリネン排水再利用膜システ
   ムの分離膜性能回復方法。
3. 【請求項３】 前記化学的洗浄として１ｐｐｍ〜５％キ
   レート剤を含むｐＨ１０〜１２のアルカリ性の洗浄液を
   用いることを特徴とする請求項１記載のリネン排水再利
   用膜システムの分離膜性能回復方法。
4. 【請求項４】 前記化学的洗浄として１ｐｐｍ〜１００
   ０ｐｐｍのアニオン性界面活性剤またはノニオン性界面
   活性剤を含むｐＨ２〜４の酸性の洗浄液を用いることを
   特徴とする請求項１記載のリネン排水再利用膜システム
   の分離膜性能回復方法。
5. 【請求項５】 前記化学的洗浄として１ｐｐｍ〜１００
   ０ｐｐｍのアニオン性界面活性剤またはノニオン性界面
   活性剤を含むｐＨ１０〜１２のアルカリ性の洗浄液を用
   いることを特徴とする請求項１記載のリネン排水再利用
   膜システムの分離膜性能回復方法。
6. 【請求項６】 前記化学的洗浄として１ｐｐｍ〜５％キ
   レート剤と１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのアニオン性界面
   活性剤またはノニオン性界面活性剤とを含むｐＨ２〜４
   の酸性の洗浄液を用いることを特徴とする請求項１記載
   のリネン排水再利用膜システムの分離膜性能回復方法。
7. 【請求項７】 前記化学的洗浄として１ｐｐｍ〜５％キ
   レート剤と１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのアニオン性界面
   活性剤またはノニオン性界面活性剤とを含むｐＨ１０〜
   １２のアルカリ性の洗浄液を用いることを特徴とする請
   求項１記載のリネン排水再利用膜システムの分離膜性能
   回復方法。
8. 【請求項８】 前記化学的洗浄として循環洗浄と浸漬洗
   浄の両方を用いる請求項１〜７記載のリネン排水再利用
   膜システムの分離膜性能回復方法。
9. 【請求項９】 前記物理的洗浄として原水側を高線速で
   フラッシングすることを特徴とする請求項１記載のリネ
   ン排水再利用膜システムの分離膜性能回復方法。