JP2002119832A

JP2002119832A - 分離膜モジュールの洗浄方法

Info

Publication number: JP2002119832A
Application number: JP2000312545A
Authority: JP
Inventors: Kenji Honjo; 賢治本城; Satoshi Miyashita; 聡史宮下; Katsuyuki Yanone; 勝行矢ノ根; Osami Kato; 修身加藤
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】必要最小限の薬液量で、より効果的に分離膜
モジュール１３の洗浄を行うことができ、分離膜モジュ
ール１３の長期にわたる安定した濾過処理を可能とする
ことのできる分離膜モジュール１３の洗浄方法を提供す
る。【解決手段】被処理液槽１２内に設置され被処理液の
濾過を行う分離膜モジュール１３を洗浄する方法であっ
て、分離膜モジュール１３を被処理液槽１２から取り出
して水中に浸漬する水浸漬工程後、薬液による洗浄を行
う分離膜モジュール１３の洗浄方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下排水処理や産業
排水処理における固液分離など、特に汚濁性の高い液体
の濾過処理に用いられる分離膜モジュールの洗浄方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、膜分離の技術は、無菌水、飲
料水、高度純水の製造、空気の浄化等に数多く使用され
てきたが、これらの用途に加えて、近年では、下水処理
場における２次処理、３次処理や、浄化槽における固液
分離、産業廃水中の懸濁物質の固液分離など、高汚濁性
水の処理用途に用いられるようになっている。

【０００３】図５は、分離膜モジュールを用いた濾過装
置の一例を示す概略構成図である。この濾過装置５０
は、被処理液供給ライン５１から供給された被処理液を
処理する被処理液槽５２と、この被処理液槽５２内に配
置された分離膜モジュール５３と、濾液用配管５４によ
って、この分離膜モジュール５３と接続されたポンプ５
５とを具備して概略構成される。上記被処理液槽５２に
満たされた被処理液は、ポンプ５５を稼働させ、分離膜
モジュール５３を負圧にすることによって濾過され、そ
の濾液は、濾液用配管５４内部を通って系外に排出され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記分離膜モジュール
５３を用いた濾過装置５０においては、長時間の濾過運
転を行うと、懸濁物質等による分離膜モジュール５３の
膜面の閉塞が起こる。この膜面閉塞による分離膜モジュ
ール５３の分離能の低下は、濾液用配管５４に設けられ
た圧力計５６によって測定される濾過時の差圧上昇によ
って知ることができる。特に、汚濁性の高い液体の処理
においては、分離膜モジュール５３の閉塞が起こりやす
く、このため分離膜モジュール５３の寿命が短くなると
いう問題が生じていた。

【０００５】そこで、膜面が閉塞した分離膜モジュール
５３を、薬液を満たした洗浄用タンクに移動し、薬液に
浸漬させることによって分離膜モジュール５３に付着し
た閉塞原因物質を取り除き、その分離能を回復させるこ
とが行われている。また、より簡便な薬液による洗浄方
法（以下、「薬洗」とすることがある）として、特開平
７−３１３８５０号公報、特開平９−７５６８９号公
報、特開平１０−１５６１５５号公報、特開平１０−６
６８４４号公報などに示されるような分離膜モジュール
の２次側より通液して洗浄する方法なども提案されてい
る。

【０００６】しかしながら、上述した分離膜モジュール
の薬液による洗浄においては、膜面の閉塞がかなり進ん
だ状態では、２次側からの逆通液では、分離膜モジュー
ル全体へ薬液が行き渡りにくいために洗浄斑が生じ、薬
液洗浄の効果が得られないことが多かった。また、分離
膜モジュールを薬液への浸漬する洗浄方法おいても、閉
塞がかなり進んだ状態の分離膜モジュールであると、そ
の性能回復が得られにくく、そのため薬液への浸漬を頻
繁に繰り返したり、薬液への浸漬時間を延ばしたり、薬
液濃度を上げたりする必要があり、薬液を必要以上に使
用するだけでなく、膜劣化を引き起こすような可能性が
あった。

【０００７】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、必要最小限の薬液量で、より効果的に分離膜モジュ
ールの洗浄を行うことができ、分離膜モジュールの長期
にわたる安定した濾過処理を可能とすることのできる分
離膜モジュールの洗浄方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明の分離膜モジュールの洗浄方法は、被処理
液槽内に設置され被処理液の濾過を行う分離膜モジュー
ルを洗浄する方法であって、分離膜モジュールを被処理
液槽から取り出して水中に浸漬する水浸漬工程後、薬液
による洗浄を行うことを特徴とする。また、上記分離膜
モジュールの水浸漬工程においては、分離膜モジュール
の浸漬後の濾過流量を浸漬前の濾過流量の２倍以上に回
復させることが好ましい。また、上記分離膜モジュール
の水浸漬工程における水が、常温以上に加温されている
ことが好ましい。また、分離膜モジュールの水浸漬工程
にて、連続的あるいは間欠的にエアーバブリングを併用
することが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の分離膜モジュールを用
いた濾過装置の一例を示す概略構成図である。この濾過
装置１０は、被処理液供給ライン１１から供給された被
処理液を処理する被処理液槽１２と、この被処理液槽１
２内に配置された分離膜モジュール１３と、この分離膜
モジュール１３の濾液取水口１７とポンプ１５を接続す
る濾液用配管１４と、この濾液用配管１４に設けられた
圧力計１６と、前記分離膜モジュール１３の下方に設け
られた膜洗浄エアバブリング用の散気装置１８と、この
散気装置１８に接続する圧空ポンプ１９と、被処理液槽
１２に隣接して設けられた浸漬用水槽１００とを具備し
て概略構成されたものである。

【００１０】前記分離膜モジュール１３は、複数の微細
な孔を有する濾過膜（分離膜）を備えたものであれば特
に限定されるものでなく、例えば、平膜タイプ、中空糸
膜タイプ、管状膜タイプ、袋状膜タイプなどの公知の分
離膜モジュールを適用することができる。中でも、体積
当たりの膜面積を増やし、処理効率を上げる見地より中
空糸膜を用いることが好ましい。上記濾過膜の材質とし
ては、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルフォン、
ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリ四フッ化エチレン
（PTFE）、セラミック、ポリアクリロニトリル（PAN）
などが挙げられる。また、分離膜モジュール１３の分画
性能は、その濾過の目的によって任意のものが選択で
き、通常０．０１〜１μｍのものが適用できる。

【００１１】このような分離膜モジュール１３には、例
えば、図２に示すような平膜２１と枠状支持体２２とを
有して概略構成される平膜モジュール２３、図３に示す
ような複数の中空糸で構成される中空糸膜３１と中空糸
膜３１の両端に設けられた管状の集水部材３２、３２と
を有して概略構成される中空糸膜モジュール３３などを
適用できる。このような分離膜モジュールにおいては、
濾液は、平膜モジュール２３の場合は濾液取水口２７か
ら、中空糸膜モジュール３３の場合は濾液取水口３７、
３７より濾液が排出される。

【００１２】このような分離膜モジュール１３の洗浄
は、以下のようにして行われる。まず、濾液用配管１４
に設けられた圧力計１６によって測定される濾過時の差
圧上昇が設定値以上となった場合、ポンプ１５および圧
空ポンプ１９を停止して濾過装置１０の濾過運転を中止
する。ついで、濾液用配管１４と濾液取水口１７とを切
り離し、チェーンブロック等（図示省略）によって分離
膜モジュール１３を被処理液槽１２から吊り上げ、移動
して浸漬用水槽１００内へ浸漬させる。浸漬用水槽１０
０内には、あらかじめ水１０１を満たしておく。つい
で、浸漬用水槽１００に分離膜モジュール１３を所定時
間浸漬させたあと水１０１を排出する。

【００１３】ついで、水１０１を排出した浸漬用水槽１
００に所定濃度の薬液を満たして薬液への浸漬洗浄を行
う。上記薬液に分離膜モジュール１３を所定時間浸漬さ
せた後、再度分離膜モジュール１３を被処理液槽１２内
へ戻し、濾液用配管１４を接続し、ポンプ１５および圧
空ポンプ１９を稼働して濾過装置１０の濾過運転を再開
する。また、上記分離膜モジュール１３の薬液洗浄に関
しては、図４に示されるように、あらかじめ浸漬用水槽
１００まわりに、薬液槽１０２とこれと連通した薬液用
配管１０３を配しておき、分離膜モジュール１３を水１
０１の満たされた浸漬用水槽１００へ所定時間浸漬後、
薬液用配管１０３を分離膜モジュール１３の濾液取水口
１７に接続し、薬液１０４を分離膜モジュール１３に通
液して洗浄を行うこともできる。

【００１４】上記分離膜モジュール１３の水１０１への
浸漬は、分離膜モジュール１３の濾過膜への負荷をかけ
ずに濾過膜面の閉塞物を膨潤させることを目的としてお
り、被処理液中へ放置させても良いが、膜の２次汚染等
や水質悪化等も懸念されるため、用いる水１０１の水質
としては比較的きれいであることが好ましい。具体的に
は、水道水、井戸水、膜処理水等を単独で用いても良い
し、薬品の水溶液等を用いても良い。

【００１５】また、分離膜モジュール１３の水１０１へ
の浸漬時間は、濾過膜の材質やその閉塞状態等によって
適宜設定される。下記表１は、分離膜モジュール１３の
水浸漬工程後に薬液洗浄を実施し、そのときの水への浸
漬日数と浸漬後の濾過流量および薬液による洗浄後の濾
過流量を示したものである。このときの分離膜モジュー
ル１３には、三菱レイヨン（株）製ステラポアーＨＦ
（３３４ＬＦ）を用い、被処理液として活性汚泥を用い
て濾過を実施した。またＬＶ（１日当たりの分離膜モジ
ュール１ｍ²当たりの処理量）＝０．５ｍ／Ｄａｙで運
転し、濾過開始時の差圧が５ｋＰaであったものが、８
ヶ月後に４０ｋＰａとなったものについて上記洗浄方法
を実施した。また分離膜モジュール１３の薬液による洗
浄については、次亜塩素酸ナトリウム溶液３０００ｍｇ
／Ｌへの浸漬洗浄を実施した。

【００１６】

【表１】

【００１７】上記表１の結果より、水に浸漬した後に薬
洗する方が濾過流量の増加がみられることがわかる。ま
た、分離膜モジュール１３における薬液洗浄の効果が顕
著に見られる（２桁以上の上昇）のは浸漬日数が０.５
日以降であり、これは分離膜モジュール１３において、
水の浸漬後の濾過流量が水の浸漬前の分離膜モジュール
１３の濾過流量（４.６ｌ／ｍｉｎ）の２倍以上のとき
であることがわかる。このように、分離膜モジュール１
３の洗浄においては、水への浸漬後に薬洗を実施するほ
うが洗浄効果は高く、分離膜モジュール１３の水への浸
漬後の濾過流量を浸漬前の濾過流量の２倍以上に回復さ
せることが好ましい。水浸漬工程後の分離膜モジュール
１３の濾過流量は望ましくは、３倍〜４倍以上のレベル
の回復まで見られるとより良い。しかしながら、分離膜
モジュール１３をあまりにも長期間の水へ浸漬すると、
水１０１の水質が悪化し分離膜モジュール１３の膜面へ
の悪影響も懸念されることから、分離膜モジュール１３
の水への浸漬時間としては、０．５日〜７日の範囲で設
定されることが好ましく、さらには１日〜５日の範囲で
あるとより好ましい。より望ましくは２〜３日であると
より良い。

【００１８】さらに、上記分離膜モジュール１３の洗浄
方法においては、濾過膜面の閉塞物をより膨潤しやすく
するため、浸漬する水１０１を、常温より加温すること
が好ましく、水温としては２０℃〜５０℃の範囲で設定
することが好ましい。さらには、水温として３０℃〜４
０℃の範囲で設定するのがより好ましい。

【００１９】また、分離膜モジュール１３の水１０１へ
の浸漬中に、濾過膜面閉塞物をより早く膨潤させる目的
から、連続的あるいは間欠的にエアーバブリングを行う
ことが好ましい。

【００２０】また、分離膜モジュール１３の通液による
薬液洗浄の方法としては、水頭差による自然落下の他、
公知の方法を用いることができる。例えば、薬液を満た
した薬液槽１０２からポンプによって薬液を分離膜モジ
ュール１３に送り込む方法、薬液槽１０２として加圧容
器を用い、コンプレッサー等による圧力によって薬液を
分離膜モジュール１３に送り込む方法等を用いることが
できる。また、通液する薬液の流量については、一定流
量でも通液流量を段階的に変えてもよく、その総量は、
分離膜１ｍ²当たり１〜２Ｌとするのが好ましい。

【００２１】また、分離膜モジュール１３の洗浄に用い
られる薬液１０４とその濃度は、洗浄する分離膜モジュ
ール１３の材質やその濾過の目的、閉塞の状況に応じて
適宜選択されることが望ましい。上記薬液１０４として
は、通常、次亜塩素酸ナトリウム水溶液、過炭酸ナトリ
ウム水溶液である酸化剤溶液および、塩酸、硝酸、硫
酸、シュウ酸、クエン酸または水酸化ナトリウム水溶液
である酸あるいはアルカリ水溶液等の薬液が好適に用い
られる。これら、薬液の使用後、薬液１０４の処理が必
要な場合については、適正な処理剤を加えて処理を行う
こともできる。

【００２２】このような分離膜モジュール１３の洗浄方
法によれば、あらかじめ分離膜モジュール１３の濾過膜
表面の閉塞物を膨潤させた状態で、薬液１０４による洗
浄を行うので、洗浄後の濾過性能の回復効果が低い分離
膜モジュール１３、特に閉塞の度合いが激しい分離膜モ
ジュール１３でも効率よく、かつ確実に閉塞原因物質を
除去することが可能となる。また、従来技術において、
水や薬液を用いての洗浄方法としては数多く出されてい
るが、本発明は、膜面閉塞物を一旦膨潤させるべく水へ
の浸漬を行っており、目的を異にするだけでなく、浸漬
時間についても０．５日程度がほとんどであることか
ら、本発明とは異なる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。（実施例１）図１に示すような濾過装置を用いて分離膜
モジュールの洗浄を行った。分離膜モジュール１３とし
て、ステラポアーＨＦ（三菱レイヨン（株）製、ポリエ
チレン中空糸膜、分画性能０．４μｍ）のモジュール１
本（３ｍ²／１本）を用い、被処理液槽１２へ設置し
た。被処理液としては、ＳＳが１００００ｍｇ／Ｌの活
性汚泥水を用いて、ＬＶ（１日当たりの分離膜モジュー
ルｍ²当たりの処理量）＝０．５ｍ／Ｄａｙ、エアー量
１５ｍ³／ｈで濾過処理を８ヶ月間行った。濾過開始時
には、３０ｋＰａの差圧で４５L/minあった流量が、８
ヶ月後には、３０ｋＰａで５L/minとなっていた。この
分離膜モジュール１３について、以下のような洗浄を行
った。

【００２４】まず、濾過処理を停止すると共に膜洗浄用
エアーバブリングを停止した。次に、浸漬用水槽１００
に水道水を貯め、分離膜モジュール１３を浸漬用水槽１
０に移動し、エアーバブリングを連続的に行いながら浸
漬した。このとき、浸漬水１０１の水温を３５℃に設定
した。３日浸漬後、分離膜モジュール１３の濾過流量を
確認したところ、３０ｋＰａで１７．５L/minであっ
た。ついで、浸漬水槽内１００の水道水を排出し、次亜
塩素酸ナトリウム３０００ｍｇ／L溶液を貯め、引き続
き薬液への浸漬を一昼夜実施した。薬液への浸漬後、分
離膜モジュール１３の濾過流量を測定したところ、３０
ｋＰａで３０L/minであった。

【００２５】（実施例２）実施例１と同様の濾過条件に
て濾過を行い、濾過開始時には、３０ｋＰａの差圧で４
５L/minあった流量が、８ヶ月後には、３０ｋＰａで５L
/minとなった分離膜モジュール１３について、以下のよ
うな洗浄を行った。まず、濾過処理を停止すると共に、
膜洗浄用エアーバブリングを停止した。次に、浸漬用水
槽１００に水道水を貯め、分離膜モジュール１３を浸漬
用水槽１００に移動して浸漬すると共に、エアーバブリ
ングを連続的に行った。このとき、浸漬水の水温を３５
℃に設定した。１日浸漬後、分離膜モジュール１３の濾
過流量を測定したところ、３０ｋＰａで１７ｋＰａであ
った。浸漬水槽１００内の水道水を排出し、次亜塩素酸
ナトリウム３０００ｍｇ／L溶液を貯め、引き続き薬液
への浸漬を一昼夜実施した。薬液への浸漬後、分離膜モ
ジュール１３の濾過流量を測定したところ、３０ｋＰａ
で３０L/minであった。

【００２６】（実施例３）実施例１と同様の濾過条件に
て濾過を行い、濾過開始時には３０ｋＰａの差圧で４５
L/minあった流量が、８ヶ月後には、３０ｋＰａで５L/m
inとなった分離膜モジュール１３について、以下のよう
な洗浄を行った。まず、濾過処理を停止すると共に、膜
洗浄用エアーバブリングを停止した。次に、浸漬用水槽
１００に、２ppm次亜塩素酸ナトリウム溶液を貯め、分
離膜モジュール１３を浸漬用水槽１００に移動して浸漬
した。このとき、浸漬水の水温を３５℃に設定した。そ
して２日浸漬後、分離膜モジュール１３の濾過流量を測
定したところ、３０ｋＰａで１７ｋＰａであった。浸漬
水槽内の水道水を排出し、次亜塩素酸ナトリウム３００
０ｍｇ／L溶液を貯め、引き続き薬液への浸漬を一昼夜
実施した。薬液への浸漬後、分離膜モジュール１３の濾
過流量を測定したところ、３０ｋＰａで３０L/minであ
った。

【００２７】（実施例４）実施例１と同様の濾過条件に
て濾過を行い、濾過開始時には３０ｋＰａの差圧で４５
L/minあった流量が、８ヶ月後には、３０ｋＰａで５L/m
inとなった分離膜モジュール１３について、以下のよう
な洗浄を行った。まず、濾過処理を停止すると共に、膜
洗浄用エアーバブリングを停止した。次１２に、そのま
まの状態で、被処理液槽中に３日間放置した。このと
き、被処理液槽中の水温を３５℃に設定した。放置後、
分離膜モジュール１３の濾過流量を測定したところ、３
０ｋＰａで、１２L/minであった。この後、分離膜モジ
ュール１３を浸漬用水槽１００に移動し、次亜塩素酸ナ
トリウム溶液３０００ｍｇ／Ｌへ一昼夜浸漬した。この
とき、浸漬水の水温を３５℃に設定した。浸漬後、分
離膜モジュール１３の濾過流量を測定したところ、３０
ｋＰａで２５Ｌ/minであった。

【００２８】（比較例１）実施例１と同様の濾過条件に
て濾過を行い、濾過開始時には、３０ｋＰａの差圧で４
５L/minあった流量が、８ヶ月後には、３０ｋＰａで５L
/minとなった分離膜モジュールについて、以下のような
洗浄を行った。まず、濾過を停止すると共に、膜洗浄用
エアーバブリングを停止した。次に、次亜塩素酸ナトリ
ウム３０００ｍｇ／Ｌ溶液を満たした浸漬用水槽に、膜
モジュール１３を移動し、一昼夜浸漬を行った。このと
きの薬液の水温を３５℃と設定した。浸漬後、分離膜モ
ジュール１３の濾過流量を測定したところ、３０ｋＰａ
で７．５L/minであった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の分離膜モ
ジュールの洗浄方法によれば、分離膜モジュール膜外表
面の閉塞原因物質を、効率よく、より確実に剥離させる
ことができ、長期に渡って安定した濾過処理が可能とな
る。また、これまで、洗浄が困難であった、強固に閉塞
した分離膜モジュールも、回復させることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分離膜モジュールの洗浄方法を実施
するのに好適な濾過装置の一例を示す模式構成図であ
る。

【図２】平膜モジュールの一例を示す斜視図である。

【図３】中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明の分離膜モジュールの洗浄方法の一例
を示す概略図である。

【図５】分離膜モジュールを用いた濾過装置の一例を
示す概略構成図である。

【符号の説明】

１２被処理液槽１３分離膜モジュール１７濾液取水口１００浸漬用水槽１０１水１０２薬液槽１０３薬液用配管１０４薬液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢ノ根勝行愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者加藤修身愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内Ｆターム(参考） 4D006 HA01 HA21 HA41 KA43 KC07 KC14 KC16 KD01 KD11 KD12 KD15 KD16 KD17 KD24 KE03R KE08P KE16R MA01 MA02 MA03 MC03 MC16 MC22 MC29 MC30 MC39 MC62 PA02 PB08 PB15 PC64

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理液槽内に設置され被処理液の濾過
を行う分離膜モジュールを洗浄する方法であって、分離膜モジュールを被処理液槽から取り出して水中に浸
漬する水浸漬工程後、薬液による洗浄を行うことを特徴
とする分離膜モジュールの洗浄方法。
【請求項２】上記分離膜モジュールの水浸漬工程にお
いて、分離膜モジュールの浸漬後の濾過流量を、浸漬前
の濾過流量の２倍以上に回復させることを特徴する請求
項１に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
【請求項３】上記分離膜モジュールの水浸漬工程にお
ける水が、常温以上に加温されていることを特徴とする
請求項１または２に記載の分離膜モジュールの洗浄方
法。
【請求項４】分離膜モジュールの水浸漬工程にて、連
続的あるいは間欠的にエアーバブリングを併用すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の分離
膜モジュールの洗浄方法。