JP2002113336A - 膜ろ過装置の洗浄方法および水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便かつ安全に、しかも低コストで分離膜の
洗浄が可能な水処理装置を提供する。 【解決手段】 被処理水（１）を分離膜により膜ろ過し
て膜ろ過水を得る膜ろ過装置（５）、前記膜ろ過水の一
部を第一の部分と第二の部分とに分ける手段、前記膜ろ
過水の第二の部分を導入して、酸性水とアルカリ性水と
を得る隔膜式電解装置（１５）、および前記膜ろ過装置
のろ過水側に、前記膜ろ過水の第一の部分と前記酸性水
と前記アルカリ性水とを導入する逆圧水洗浄用導入管
（１３）を具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密ろ過膜、限外
ろ過膜、ナノろ過膜および逆浸透膜等の分離膜を用いる
工業用水や廃水等の膜ろ過装置の分離膜の洗浄方法、お
よび膜ろ過を用いた水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】膜ろ過装置を用いて水処理を行なった場
合には、運転によって膜表面および膜細孔内に汚濁物質
が徐々に付着・閉塞するが、このように汚濁物質の付着
・閉塞した膜は、通常、物理的洗浄法と薬品洗浄法とに
よって洗浄されている。物理的洗浄法としては、例え
ば、膜ろ過水を逆流させる逆圧水洗浄、膜の一次側での
水洗によるフラッシング、および膜の二次側から加圧空
気を通す逆圧空気洗浄等の方法が挙げられる。これらの
方法は、膜の表面の付着層、目詰まり、固形物による流
路閉塞等のファウリングによる性能低下の回復に有効で
あり、一般的には、運転時間１０〜１２０分に１回程度
の頻度で洗浄が行なわれている。

【０００３】一方、薬品洗浄法は、物理的洗浄法では除
去できなかった物質を、薬品によって分解または溶解さ
せて除去する洗浄方法である。洗浄用の薬品としては、
有機物を除去する場合には、苛性ソーダ、次亜塩素酸ナ
トリウム、およびアルカリ洗剤等が用いられ、また、無
機物を除去する場合には、塩酸、硫酸、シュウ酸、クエ
ン酸、および酸性洗剤等が用いられる。このような薬品
洗浄は、一般的には１〜数ヶ月に１回程度の頻度で実施
される。

【０００４】しかしながら、従来の薬品洗浄において
は、薬品溶解槽、攪拌機等の薬品溶解設備が必要であ
る。しかも、使用される薬品が濃塩酸、および固形１０
０％苛性ソーダ等の高濃縮状態で購入されるため、溶解
希釈に際して危険を伴い、これを防止するために充分な
安全対策を講じなければならない。さらに、洗浄後に排
出される酸性またはアルカリ性の洗浄排水を中和するた
めには、薬品や設備も必要となる。

【０００５】また、被処理水水質の汚濁が激しい場合に
は、薬品洗浄の回数も増加するという問題点がある。こ
の薬品洗浄回数の増加は、薬品使用量の増加と薬品保管
設備面積の増加とにより運転コストを上昇させることに
つながる。薬品洗浄後の膜に残留した薬品を除去するた
めには、膜ろ過装置から得られた膜ろ過水をリンス水と
して使用するので、膜ろ過設備全体から得られる膜ろ過
水量の減少を招くことになる。

【０００６】特に、薬品としてシュウ酸やクエン酸等の
有機酸を使用する場合には、これらの物質がＣＯＤ源と
なるため、分解処理などのような廃棄のための特別な処
理を講じる必要が生じる。

【０００７】なお、特開平７−１４８４２３号公報に
は、隔膜式電解装置により製造された酸性水またはアル
カリ性水を用いて膜分離装置の分離膜を洗浄する方法が
提案されている。この洗浄方法は、特別な溶解設備や排
水処理設備を必要とせず、しかも薬品を使用しない方
法、すなわち薬品洗浄法の代替方法として提案されてい
るにすぎない。通常の膜ろ過処理において重要な分離膜
の目詰まりの解消という問題は、こうした洗浄方法を用
いたところで解決することができず、薬品洗浄頻度に関
しても従来と同程度である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上述
した問題点を解決すべく、鋭意研究の結果完成されたも
のであって、通常の膜ろ過処理における分離膜の目詰ま
りを解消するために、安全かつ維持管理の容易な膜ろ過
装置の洗浄方法を提供することを目的とする。

【０００９】また本発明は、簡便かつ安全に、しかも低
コストで分離膜の洗浄が可能な水処理装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被処理水を膜ろ過装置の分離膜により膜
ろ過して、膜ろ過水を得る工程、前記膜ろ過水の一部
を、第一の部分と第二の部分とに分ける工程、前記膜ろ
過水の第二の部分を隔膜式電解装置に通水して酸性水と
アルカリ性水とを得る工程、および前記膜ろ過水の第一
の部分と酸性水とアルカリ性水とを前記膜ろ過装置のろ
過水側に供給して、前記膜ろ過装置の分離膜を逆圧水洗
浄する工程を具備することを特徴とする膜ろ過装置の洗
浄方法を提供する。

【００１１】また本発明は、被処理水を分離膜により膜
ろ過して膜ろ過水を得る膜ろ過装置、前記膜ろ過水の一
部を第一の部分と第二の部分とに分ける手段、前記膜ろ
過水の第二の部分を導入して、酸性水とアルカリ性水と
を得る隔膜式電解装置、および前記膜ろ過装置のろ過水
側に、前記膜ろ過水の第一の部分と前記酸性水と前記ア
ルカリ性水とを導入する逆圧水洗浄用導入管を具備する
ことを特徴とする水処理装置を提供する。

【００１２】本発明において、前記膜ろ過装置の分離膜
としては、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜または
逆浸透膜を用いることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

【００１４】本発明の膜ろ過装置の洗浄方法において
は、まず、被処理水を膜ろ過装置に導入して膜ろ過水を
得た後、この膜ろ過水の一部を２つの部分に分けて、そ
の一方を隔膜式電解装置に通水する。隔膜式電解装置で
は、酸性水とアルカリ性水とが製造される。こうして得
られた酸性水およびアルカリ性水を、分けられた他方の
膜ろ過水の部分とともに逆圧洗浄水として用いて膜ろ過
装置の分離膜を洗浄するものである。

【００１５】図１は、本発明の水処理装置の一例の構成
を表わすフロー図である。

【００１６】図１のフローに示されるように、原水（被
処理水）１は、原水タンク２に収容された後、配管３を
通って膜供給ポンプ４によって膜ろ過装置５に送られ
る。なお、本発明において、原水１として処理され得る
水としては、下水、し尿、産業廃水、河川水、および湖
沼水等の汚濁物を含む水が挙げられる。

【００１７】膜ろ過装置５に導入された原水１は、膜ろ
過水と循環水とに分離され、循環水は循環ライン６を通
って系外にブローあるいは、その一部ないし全量が原水
タンク２に返送される。膜ろ過装置５を全量ろ過運転す
る場合には、循環水返送ライン６を設ける必要はない。

【００１８】膜ろ過装置５からの膜ろ過水は、配管７に
よって膜ろ過水タンク８に導入されて、その一部は処理
水９として導出される。

【００１９】膜ろ過水の一部は２つに分けられ、その一
方は、膜ろ過水タンク８から配管１０を通って逆洗ポン
プ１２により電動弁１１を介して配管１３を通って膜ろ
過装置５のろ過水側より逆圧水洗浄を行なう。

【００２０】また、分けられた膜ろ過水の他方は、配管
１０を通って供給ポンプ１４により隔膜式電解装置１５
へ導入される。この隔膜式電解装置１５は、陽極室１６
と陰極室１７とを有しており、それぞれ酸性水およびア
ルカリ性水が得られる。これらの酸性水およびアルカリ
性水は、酸性水貯槽１８およびアルカリ性水貯槽１９へ
それぞれ導入される。酸性水貯槽１８およびアルカリ性
水貯槽１９に収容された酸性水およびアルカリ性水は、
電動弁２０および電動弁２１を介して逆洗ポンプ１２に
より配管１３を通って膜ろ過装置５の膜ろ過水側より逆
圧水洗浄を行なう。

【００２１】逆圧水洗浄を行なうことによって、膜ろ過
装置５から排出される洗浄排水は、配管２２を通って洗
浄排水槽２２へ導入される。この洗浄排水槽２３には、
酸性水による洗浄排水とアルカリ性水による洗浄排水と
が導入されるので、洗浄排水を自動的に中和することが
できる。

【００２２】なお、電動弁１１、電動弁２０、および電
動弁２１は、交互に操作することができる。あるいは、
これらの電動弁は、膜ろ過装置５の分離膜の目詰まりの
状況に応じて操作してもよい。図２〜図４には、電動弁
の開閉パターンのタイムスケジュールの一例を示す。

【００２３】図２および図３は、膜ろ過装置５の逆圧水
洗浄条件として、ろ過時間１９分よび逆圧水洗浄時間１
分とした場合である。

【００２４】図４は、膜ろ過装置５の逆圧水洗浄条件と
して、ろ過時間５９分および逆圧水洗浄時間１分とした
場合である。

【００２５】次に、隔膜式電解装置１５の基本構造を図
５に示す。

【００２６】図５に示すように、隔膜式電解装置１５
は、容器３０の内部に陽極３１を備えた陽極室３２と、
内部に陰極３３を備えた陰極室３４とから構成される電
解室を有し、それぞれに水を供給するための水入り口が
設けられている。また、陽極室３２と陰極室３４との間
には、電流は通すが水の自由な移動を制限するための隔
膜３５が配置されている。

【００２７】隔膜３５は、前述の陰極と陽極との間に直
流電流を流すことによって、陽極ではＨ⁺を発生させる
とともに、陰極ではＯＨ^-を発生させるものである。こ
うした隔膜としては、具体的は、精密ろ過（ＭＦ）膜、
限外ろ過（ＵＦ）膜、逆浸透（ＲＯ）膜等の分離膜、あ
るいはイオン交換膜等が好ましく用いられる。効率的な
電解を行なうためには、複数の電極と隔膜とを交互に配
置して、多数の電解室を配置することも可能である。

【００２８】上述したように構成される隔膜式電解装置
は、両電極３１および３３の間に直流電流を流すととも
に、各室３２、３４に設けた水入り口から水をそれぞれ
供給することによって、水の電気分解により、陽極室３
２から酸性水、陰極室３４からアルカリ性水を得ること
ができるものである。なお、本発明の方法においては、
酸性水を用いた場合に得られる洗浄排水とアルカリ性水
を用いた場合に得られる洗浄排水とを混合することによ
り、洗浄排水の中和が自然に行なわれる。このため、洗
浄排水を中和するための特別な設備や薬品を必要としな
い点で有利である。

【００２９】隔膜式電解装置で得られる酸性水およびア
ルカリ性水のｐＨ範囲は、洗浄する分離膜の種類、スケ
ールやスライムの種類によって異なるが、一般的には酸
性水のｐＨは２〜４、アルカリ性水のｐＨは９〜１１と
なるように電気分解における電流値を調節することが望
ましい。

【００３０】なお、本発明の方法により洗浄される分離
膜は特に限定されず、各種の精密ろ過膜、限外ろ過膜、
ナノろ過膜および逆浸透膜等が挙げられる。具体的に
は、精密ろ過膜としては、公称孔径０．０１〜０．５μ
ｍのものが好ましく、限外ろ過膜としては、分画分子量
１，０００〜２０万ダルトンのものが好ましい。膜モジ
ュールの形式は、中空糸状、スパイラル状、チューブラ
状、または平膜状が用いられる。膜モジュールのろ過方
式は、全量ろ過方式およびクロスフローろ過方式のいず
れとしてもよく、膜ろ過への通水方式は、外圧型および
内圧型のいずれでも問題ない。さらに、原水側を加圧す
るタイプの加圧型ケーシングタイプ、あるいはろ過水側
を減圧する吸引型の槽浸漬タイプのいずれであってもよ
い。

【００３１】

【実施例】以下、具体例を示して本発明をさらに詳細に
説明するが、以下の実施例は、本発明に限定を加えるも
のではない。

【００３２】図１に示した構成の装置により、河川表流
水（平均濁度１５度）を処理した。膜ろ過装置５の分離
膜としては、分画分子量１３０００ダルトンのポリアク
リロニトリル製中空糸限外ろ過膜を用いて、以下の条件
でろ過運転を行なった。

【００３３】膜間差圧：７０ｋＰａ ろ過時間：２０分 物理洗浄時間：６０秒 酸性水ｐＨ：４ アルカリ性水ｐＨ：１０ 物理洗浄操作は、図２に示した電動弁の開閉パターンの
ように、膜ろ過水と酸性水とアルカリ性水とを用いて交
互に繰り返し行なった。

【００３４】こうした運転条件における膜透過流束の経
時変化を、図６のグラフに曲線ａとして示す。なお、図
６には、従来の膜ろ過水のみによる逆圧水洗浄方法を用
いた場合における膜透過流束の経時変化を、曲線ｂとし
て示した。

【００３５】図６から明らかなように、膜ろ過水のみを
用いた場合（曲線ｂ）では、４０日程度の運転により、
膜透過流束は初期の半分程度に低下している。

【００３６】これに対して、膜ろ過水と酸性水とアルカ
リ性水とを用いて物理洗浄を行なう本発明を用いた場合
（曲線ａ）では、膜透過流束は安定して高く維持するこ
とができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安全かつ維持管理容易な膜ろ過装置の洗浄方法が提供さ
れる。また本発明によれば、簡便かつ安全に、しかも低
コストで分離膜の洗浄が可能な水処理装置が提供され
る。

【００３８】本発明においては、膜ろ過装置の分離膜に
付着・閉塞した有機物および無機物を、酸性水とアルカ
リ性水とで洗浄することによって除去するため、分離膜
の透過流束の回復を図ることが可能であり、膜の目詰ま
りを大幅に低減することが可能となる。

【００３９】さらに、塩酸や苛性ソーダ等の危険物薬品
を取り扱う必要がなく、洗浄操作が安全で簡単である。
また、分離膜の洗浄のために用いられる酸性水およびア
ルカリ性水は、隔膜式電解装置から同時に得られるもの
であり、洗浄排水は自然に中和されるので、洗浄排水の
処理のために特別な中和設備や中和用薬品等は、何等必
要とされない。かかる本発明は、膜ろ過を用いた水処理
に有効に用いることができ、その工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水処理装置の一例の構成を表わす
概略図。

【図２】本発明における電動弁の開閉パターンの一例を
示す概略図。

【図３】本発明における電動弁の開閉パターンの他の例
を示す概略図。

【図４】本発明における電動弁の開閉パターンの他の例
を示す概略図。

【図５】本発明で用いる隔膜式電解装置の基本構成を示
す概略図。

【図６】膜透過流束の経時変化を示すグラフ図。

【符号の説明】

１…原水 ２…原水タンク ３，７，１０，１３，２２…配管 ４…膜供給ポンプ ５…膜ろ過装置 ６…循環ライン ８…膜ろ過水タンク ９…処理水 １１，２０，２１…電動弁 １２…逆洗ポンプ １４…供給ポンプ １５…隔膜式電解装置 １６…陽極室 １７…陰極室 １８…酸性水貯槽 １９…アルカリ性水貯槽 ２３…洗浄排水槽 ３０…容器 ３１…陽極 ３２…陽極室 ３３…陰極 ３４…陰極室 ３５…隔膜

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA01 HA21 HA41 HA61 KA72 KB01 KC03 KC13 MA01 MA02 MA03 MA04 MA12 MC39 PB04 PB08 4D061 DA02 DA08 DB07 DB08 EA02 EB01 EB04 EB12 EB13 EB17 EB19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水を膜ろ過装置の分離膜により膜
   ろ過して、膜ろ過水を得る工程、 前記膜ろ過水の一部を、第一の部分と第二の部分とに分
   ける工程、 前記膜ろ過水の第二の部分を隔膜式電解装置に通水して
   酸性水とアルカリ性水とを得る工程、および前記膜ろ過
   水の第一の部分と酸性水とアルカリ性水とを前記膜ろ過
   装置のろ過水側に供給して、前記膜ろ過装置の分離膜を
   逆圧水洗浄する工程を具備することを特徴とする膜ろ過
   装置の洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記膜ろ過装置の分離膜は、精密ろ過
   膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜または逆浸透膜であること
   を特徴とする請求項１に記載の膜ろ過装置の洗浄方法。
3. 【請求項３】 被処理水を分離膜により膜ろ過して膜ろ
   過水を得る膜ろ過装置、 前記膜ろ過水の一部を第一の部分と第二の部分とに分け
   る手段、 前記膜ろ過水の第二の部分を導入して、酸性水とアルカ
   リ性水とを得る隔膜式電解装置、および前記膜ろ過装置
   のろ過水側に、前記膜ろ過水の第一の部分と前記酸性水
   と前記アルカリ性水とを導入する逆圧水洗浄用導入管を
   具備することを特徴とする水処理装置。