JP2001314734A - 膜分離装置の洗浄方法 - Google Patents

膜分離装置の洗浄方法

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JP2001314734A
JP2001314734A JP2000134653A JP2000134653A JP2001314734A JP 2001314734 A JP2001314734 A JP 2001314734A JP 2000134653 A JP2000134653 A JP 2000134653A JP 2000134653 A JP2000134653 A JP 2000134653A JP 2001314734 A JP2001314734 A JP 2001314734A
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Masaaki Ando
雅明 安藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】スケール(不溶性無機成分の析出物)の発生を
防止し、膜表面に付着した堆積物を除去し、分離膜を長
期にわたって使用可能にする膜分離装置の洗浄方法を提
供する。 【解決手段】少なくとも膜モジュール内にある膜モジュ
ール濃縮液を原水で置換した後に、1ppm〜5%のキ
レート剤を添加し、pH10〜12のアルカリ性に調製
した洗浄液を用いて化学的洗浄を行うことを特徴とする
膜モジュールを搭載した膜分離装置の洗浄方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、膜分離装置の系内のス
ケール(不溶性無機成分の析出物)の発生を防止し、逆
浸透膜等の分離膜に付着した堆積物を除去し、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】浄水、排水等への膜分離技術の適用が広
がり、従来分離が困難であった溶質の分離が可能になっ
た。膜分離装置へ供給される溶液中には、懸濁物質、コ
ロイド性物質、あるいは溶存性物質等が多く含まれ、膜
分離を行う場合、膜面へ堆積して水の透過速度の低下を
引き起こすことが問題になっている。
【0003】そこでその堆積物を除去するためにアルカ
リ性の洗浄液を循環すると膜分離装置の系内においてス
ケール(不溶性無機成分の析出物)が発生しやすくな
り、膜のスケーリングを引き起こすことが問題になって
いる。膜分離装置の系内には無機塩が溶解しており、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
添加してアルカリ性に調製した洗浄液を循環すると無機
塩の溶解度が低くなるためスケール(不溶性無機成分の
析出物)が発生する。そこであらかじめイオン交換器等
で軟水化した水、水道水、あるいは膜分離装置が逆浸透
膜装置であれば、その透過水を用いて膜分離装置の系内
を置換しスケール(不溶性無機成分の析出物)の原因と
なる無機塩濃度を下げる必要があった。しかしこの方法
では、膜分離装置の系内を置換するだけでも大量のイオ
ン交換器等で軟水化した水、水道水、あるいは分離膜透
過水等が必要となり、またその水を貯留するタンクも大
型のものが必要になってくる。
【0004】一般にスケール防止剤としては、重合リン
酸塩、ホスホン酸塩、あるいはカルボキシル基を有する
低分子量の高分子電解質等がある。これらは極微量でス
ケール防止機能を発現するが、カチオン高分子電解質や
アルミニウムイオンや鉄イオン等の多価カチオンと反応
して共沈を起こし膜汚染の原因になることが問題になっ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はスケール(不
溶性無機成分の析出物)の発生を防止し、膜表面に付着
した堆積物を除去し、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。
【0006】
【課題を解決するための手段】少なくとも膜モジュール
内にある膜モジュール濃縮液を原水で置換した後に、1
ppm〜5%のキレート剤を添加し、pH10〜12の
アルカリ性に調製した洗浄液を用いて化学的洗浄を行う
ことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明において膜モジュールに付
着した堆積物を化学的洗浄により除去する前に膜モジュ
ール濃縮液を原水に置換することが必要である。本発明
における原水としては リネン排水、洗ビン排水、およ
び洗車排水等の各種工場排水、井戸水、かん水等が挙げ
られる。膜モジュール濃縮液中にはカルシウム塩、リン
酸塩、あるいはマグネシウム塩等の無機塩濃度は原水に
比べて数倍高くなっており、原水に置換することなくア
ルカリ性の洗浄液を循環して化学的洗浄を行うと無機塩
が飽和溶解度を超え、スケール(不溶性無機成分の析出
物)が発生する。前記無機塩の溶解度はpHが高くなる
に従って小さくなる。膜モジュール濃縮液を原水で置換
することにより、前記無機塩濃度を下げることができ、
化学的洗浄を行っても無機塩は飽和溶解度を超えないた
めスケール(不溶性無機成分の析出物)の発生を防止で
きる。
【0008】本発明において洗浄液を調製する際には、
イオン交換器等で軟水化した水、水道水、分離膜透過
水、あるいは原水等を使用することができるが、分離膜
透過水を用いることが、汚れが最も少なく、新たに水道
水を引いたり、新しい設備を導入する必要がない点で好
ましい。分離膜透過水は本発明における膜分離装置の透
過水であってもよいし、または別の膜分離装置の透過水
であってもよい。従って前記分離膜透過水に1ppm〜
5%のキレート剤を添加してpH10〜12のアルカリ
性に調製した液を洗浄液とすることが好ましい。前記キ
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。
【0009】キレート剤は原水中のスケール(不溶性無
機成分の析出物)生成要因となるカルシウムイオン、マ
グネシウムイオン等の陽イオンをキレート効果によって
封鎖するため、アルカリ性の洗浄液を循環させてもスケ
ール(不溶性無機成分の析出物)の発生が防止できる。
【0010】本発明において、キレート剤の濃度は1p
pm〜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
1ppm未満であるとキレート効果が発現しにくく、そ
の結果スケール(不溶性無機成分の析出物)の発生が抑
制できず、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】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1
0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調製は例えば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。
【0012】本発明における膜分離装置の1実施例を図
1に示す。図1においては逆浸透膜モジュール4が設置
されている。運転時にはバルブV−1、V−3、V−6
が開いており、 V−2、V−4、V−5は閉じてい
る。原水タンク2より原水がV−1、第一ポンプ5、安
全フィルター3、第二ポンプ6を経て逆浸透膜モジュー
ル4に流入する。 調圧バルブV−7を調整し逆浸透膜
モジュール4内の水圧を上昇させることで原水は分離膜
を通過し分離膜透過水としてV−6より排出される。ま
た膜モジュール濃縮水の一部は調圧バルブV−7を通過
してV−3より排出される。
【0013】逆浸透膜モジュール4内の膜モジュール濃
縮液を原水で置換する時はV−1、V−3、V−6、
V−7が開いており、 V−2、V−4、V−5は閉じ
ている。原水タンク2より原水がV−1、第一ポンプ
5、安全フィルター3、第二ポンプ6を経て逆浸透膜モ
ジュール4に流入する。調圧バルブV−7を調整して、
逆浸透膜モジュール4内の水圧を0.3MPa以下にす
るため、原水は分離膜をほとんど通過することなく、膜
モジュール濃縮水と共に調圧バルブV−7を通過してV
−3より排出され、逆浸透膜モジュール4内は原水に置
換される。分離膜を通過した原水はV−6より排出され
る。
【0014】洗浄時にはV−1、V−3、V−6が閉じ
ており、 V−2、V−4、V−5、 V−7は開いてい
る。洗浄タンク1から分離膜透過水等がV−5を経て第
一ポンプ5に流入するが、V−5から第一ポンプ5まで
の経路中で洗浄薬品が定量ポンプ等を用いて投入され、
経路中で洗浄液が調製される。次にこの洗浄液は第一ポ
ンプ5、安全フィルター3、第二ポンプ6を経て逆浸透
膜モジュール4に流入する。調圧バルブV−7を調整し
て、逆浸透膜モジュール4内の水圧を0.3MPa以下
にするため、洗浄液の大部分は分離膜を通過することな
くV−7、V−4を経て洗浄タンクに循環される。分離
膜を通過した洗浄液は V−2を経て洗浄タンクに循環
される。
【0015】
【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。
【0016】実施例1:原水としてリネン排水を用い
た。リネン排水を脱塩する主要材質が芳香族ポリアミド
系である逆浸透膜エレメント(日東電工(株)製 LF
10−D8)を4本挿入した膜モジュールを3式搭載し
た膜分離装置において、水の透過速度が運転開始初期値
に比べて70%まで低下したため洗浄を実施した。なお
膜分離装置の運転時における逆浸透膜モジュール4内の
水圧は1MPaであった。装置フローは図1に示した。
逆浸透膜モジュール4の洗浄を開始する前に逆浸透膜モ
ジュール4内に残存している膜モジュール濃縮水を原水
に置換した。置換の手順としてはまずV−1、V−3、
V−6、V−7を開きV−2、V−4、V−5を閉じて
原水タンク2から原水400Lを逆浸透膜モジュール4
内に流入させた。調圧バルブV−7を調整して、逆浸透
膜モジュール4内の水圧を0.3MPa以下にするの
で、原水は分離膜をほとんど通過することなく、膜モジ
ュール濃縮水と共にV−7を通過してV−3より排出さ
せることにより、逆浸透膜モジュール4内を原水に置換
した。なお用いたリネン排水はpH8.0以上で炭酸カ
ルシウムの析出が生じ、pH9.3以上でリン酸カルシ
ウムの析出が生じる液質であった。次にV−1、 V−
3、 V−6を閉じ、V−2、 V−4、 V−5、V−
7を開いて分離膜透過水1000Lを循環速度50L/
minで循環させた。次に分離膜透過水がV−5を通過
して第一ポンプを通過するまでの循環経路中で定量ポン
プを用いてエチレンジアミン四酢酸塩を含む水酸化ナト
リウム水溶液を注入した。 分離膜透過水を上記の循環
速度で循環させて膜分離装置の循環経路中におけるエチ
レンジアミン四酢酸塩の濃度を50ppm、膜分離装置
の循環経路中のpHを11とした。エチレンジアミン四
酢酸塩の濃度およびpHは逆浸透膜モジュール入口より
循環液を採取して測定した。洗浄時における逆浸透膜モ
ジュール4内の水圧を調圧バルブV−7を調整して0.
3MPa以下とし、逆浸透膜モジュール4内に流入した
循環液を分離膜を通過させないでV−7、 V−4を経
て洗浄タンクに循環させた。洗浄後の水の透過速度は運
転開始初期値に比べて97%まで回復した。膜分離装置
の循環経路中の循環液をサンプリングし、懸濁物質を
0.45μmのセルロースアセテート膜で捕捉し、X線
マイクロアナライザーで調べたところスケール(不溶性
無機成分の析出物)の発生はみられなかった。
【0017】比較例1: キレート剤としてエチレンジ
アミン四酢酸塩を添加しない点を除いては実施例1と同
様にして洗浄を行った。洗浄中に安全フィルター3の目
づまりを示す差圧の上昇が生じた。洗浄後の水の透過速
度は、運転開始初期値に比べて80%までしか回復しな
かった。膜分離装置の循環経路中の循環液を逆浸透膜モ
ジュール入口よりサンプリングし、懸濁物質を0.45
μmのセルロースアセテート膜で捕捉し、X線マイクロ
アナライザーで調べたところスケール(不溶性無機成分
の析出物)として炭酸カルシウム、リン酸カルシウムの
発生が確認された。また安全フィルター3からも同様の
スケール(不溶性無機成分の析出物)が確認された。
【0018】比較例2:膜モジュール濃縮水を原水に置
換しない点を除いては実施例1と同様にして洗浄を行っ
た。洗浄中に安全フィルター3の目づまりを示す差圧の
上昇が生じた。洗浄後の水の透過速度は、運転開始初期
値に比べて85%までしか回復しなかった。膜分離装置
の循環経路中の循環液を逆浸透膜モジュール入口よりサ
ンプリングし、懸濁物質を0.45μmのセルロースア
セテート膜で捕捉し、X線マイクロアナライザーで調べ
たところスケール(不溶性無機成分の析出物)として炭
酸カルシウム、リン酸カルシウムの発生が確認された。
また安全フィルター3からも同様のスケール(不溶性無
機成分の析出物)が確認された。
【0019】比較例3:膜分離装置の循環経路中のpH
を8とした以外は実施例1と同様にして洗浄を行った。
膜面に付着した細菌の蛋白質由来の有機物を除去するこ
とができず、洗浄後の水の透過速度は、運転開始初期値
に比べて85%までしか回復しなかった。膜分離装置の
循環経路中の循環液を逆浸透膜モジュール入口よりサン
プリングし、懸濁物質を0.45μmのセルロースアセ
テート膜で捕捉し、X線マイクロアナライザーで調べた
ところスケール(不溶性無機成分の析出物)の発生はみ
られなかった。
【0020】
【発明の効果】本発明により少なくとも膜モジュール内
にある膜モジュール濃縮液を原水で置換した後に、1p
pm〜5%のキレート剤を添加し、pH10〜12のア
ルカリ性に調製した洗浄液を用いて化学的洗浄を行うの
で、イオン交換器等で軟水化した水、水道水、あるいは
膜分離装置が逆浸透膜等であればその分離膜透過水を用
いることなく膜分離装置の系内を置換するので経済性の
向上が図られた。また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ので経済性の向上が一段と図ら
れた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における膜分離装置図
【符号の説明】
1:洗浄タンク 2:原水タンク 3:安全フィルター 4:逆浸透膜モジュール 5:第一ポンプ 6:第二ポンプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも膜モジュール内にある膜モジ
    ュール濃縮液を原水で置換した後に、1ppm〜5%の
    キレート剤を添加し、pH10〜12のアルカリ性に調
    製した洗浄液を用いて化学的洗浄を行うことを特徴とす
    る膜モジュールを搭載した膜分離装置の洗浄方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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