JP2002204933A - 培養液浄化装置及びそのろ過膜の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 養液栽培養液を膜ろ過により浄化する培養液
浄化装置のろ過膜の交換頻度を著しく低下させ、長期間
に亘って安定的に運転可能な培養液浄化装置を提供す
る。 【解決手段】 養液栽培培養液を膜ろ過により浄化する
培養液浄化装置において、差圧検出手段、流量検出手
段、エアスクラビング処理手段、次亜塩素酸塩処理手
段、ろ過膜の上流と下流との差圧が所定の圧力以上とな
り、かつ、ろ過流量が所定の流量以上である場合に前記
エアスクラビング処理手段にエアスクラビング処理を行
なわせるエアスクラビング処理判断手段とろ過膜の上流
と下流との差圧が所定の圧力以上となり、かつ、ろ過流
量が所定の流量未満である場合に前記次亜塩素酸塩処理
手段に次亜塩素酸塩処理を行なわせる次亜塩素酸塩処理
判断手段とを有することを特徴とする培養液浄化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、養液栽培培養液を
膜ろ過により浄化する培養液浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、トマトなどを中心に養液栽培が広
く行われるようになってきた。このような養液栽培に用
いられる養液は、清水（水道水、井水）に窒素、りん、
カリウム等の肥料成分を溶解したものであり、供給され
た培養液の多くは栽培植物に吸収されるが、全てが吸収
されるのではなく、吸収されなかった養液は廃液として
排出されるのが一般的であった。この養液の有効活用を
目的に、養液の循環使用が試みられ、実用化されてい
る。このような養液の循環使用には、養液内の不純物を
取り去り、あるいは、細菌類を除去して病気などの問題
の発生を防止することが必要であり、中空糸膜などによ
る膜ろ過が行われてる。

【０００３】しかしながら、中空糸膜は非常に高価であ
り、その交換コストは栽培作物の価格に転嫁されるた
め、その低減化が求められる。ここで、このような中空
糸膜の洗浄方法として、中空糸膜に対して空気などの泡
を接触させて洗浄するエアスクラビング処理や次亜塩素
酸塩などの薬剤溶液によって洗浄するによる薬洗処理が
行われてきた。しかし、エアスクラビング処理では、長
期における性能低下は防止できない。

【０００４】一方、次亜塩素酸塩処理は、使用する次亜
塩素酸塩のコストが必要となる他、廃液をそのまま排出
したときには環境の生態系を乱す恐れがあり、あるい
は、次亜塩素酸塩廃液の中和処理のランニングコストが
必要となると云った欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来の問題点を改善する、すなわち、養液栽培養液を膜ろ
過により浄化する培養液浄化装置のろ過膜の交換頻度を
著しく低下させ、長期間に亘って安定的に運転可能な培
養液浄化装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の培養液浄化装置
は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、養
液栽培培養液を膜ろ過により浄化する培養液浄化装置に
おいて、ろ過膜の上流と下流との差圧を検出する差圧検
出手段、ろ過流量を検出する流量検出手段、ろ過膜に対
してエアスクラビング処理を行うエアスクラビング処理
手段、ろ過膜に対して次亜塩素酸塩溶液による次亜塩素
酸塩処理を行う次亜塩素酸塩処理手段、ろ過膜の上流と
下流との差圧が所定の圧力以上となり、かつ、ろ過流量
が所定の流量以上である場合に前記エアスクラビング処
理手段にエアスクラビング処理を行なわせるエアスクラ
ビング処理判断手段とろ過膜の上流と下流との差圧が所
定の圧力以上となり、かつ、ろ過流量が所定の流量未満
である場合に前記次亜塩素酸塩処理手段に次亜塩素酸塩
処理を行なわせる次亜塩素酸塩処理判断手段とを有する
ことを特徴とする培養液浄化装置である。

【０００７】このような培養装置により、請求項３に記
載の本発明の培養液浄化装置のろ過膜洗浄方法、すなわ
ち、養液栽培培養液を膜ろ過により浄化する培養液浄化
装置のろ過膜の洗浄方法において、ろ過膜の上流と下流
との差圧が所定の圧力以上となり、かつ、ろ過流量が所
定の流量以上である場合にろ過膜に対してエアスクラビ
ング処理を行ない、ろ過膜の上流と下流との差圧が所定
の圧力以上となり、かつ、ろ過流量が所定の流量未満で
ある場合にろ過膜に対して次亜塩素酸塩溶液による次亜
塩素酸塩処理を行う培養液浄化装置のろ過膜の洗浄方法
を容易に実施することができる。

【０００８】このような培養液浄化装置のろ過膜の洗浄
方法により、非常に少ない次亜塩素酸塩溶液の使用量
で、極めて長期間に亘って安定したろ過膜のろ過性能、
ろ過流量を維持することができる。

【０００９】上記培養液浄化装置のろ過膜の洗浄方法に
おいて、請求項４に記載したように、次亜塩素酸塩処理
において、膜を通過することなく膜上流側に接しながら
洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液の量と膜を通過して洗浄を
行う次亜塩素酸塩溶液の量との比が、５：５〜９：１と
することにより、さらに効率の良いろ過膜の洗浄が可能
となる。このため、次亜塩素酸塩処理手段が、次亜塩素
酸塩処理で、膜を通過することなく膜上流側に接しなが
ら洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液の量と膜を通過して洗浄
を行う次亜塩素酸塩溶液の量との比を調整する上流／下
流流量比調整手段を備え、この上流／下流流量比調整手
段により所望の上記上流／下流流量比に調整することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、トマト、ピーマン、メ
ロン、ズッキーニ、キュウリ、レタス、サラダナ、クレ
ソンあるいはホウレンソウなどの野菜類の養液培養にお
いて、ろ過膜による膜分離を行う全ての循環培養液浄化
装置に応用することができる。このようなろ過膜として
は、中空糸、チューブラ、スパイラルの各タイプのろ過
膜などが挙げられる。

【００１１】本発明が特に有効であるのは、これらろ過
膜の細孔が０．４５μｍ以下の、細菌を除去できる中空
糸タイプのろ過膜である。本発明において、スクラビン
グ処理は空気の泡をろ過膜の上流側に接触させてその表
面に付着したごみ、細菌などを除去することを云う（本
発明におけるろ過膜の「上流側」及び「下流側」は、ろ
過対象の培養液の流れを基準にろ過膜を挟んで、要処理
培養液がろ過膜に供給される方向を「上流」、ろ過膜に
ろ過されたろ過処理培養液が再度、培養植物に供給され
る方向を「下流」と云う）。

【００１２】スクラビング処理は、ろ過膜を損傷しない
程度に激しく行うことが望ましい。すなわち、エア圧力
０．１ＭＰａ、エア量として膜面積１ｍ²当たり１．５
ＮＬ／ｍｉｎ程度であり、処理時間は通常５分〜１０分
である。

【００１３】このようなスクラビング処理は、ろ過膜の
上流と下流との差圧が所定の圧力以上となったときに行
うことが必要である。所定の圧力とは、培養液の場合、
初期差圧に０．０１ＭＰａ以上０．０３ＭＰａ以下を加
算したものであり、この範囲になった場合、スクラビン
グ処理を行う。

【００１４】ここで、本発明の培養液浄化装置のろ過膜
に対する培養液の供給時の圧力は通常０．１５ＭＰａ以
上０．２５ＭＰａ以下である。上記のような適宜のスク
ラビング処理により、通常のゴミ、細菌は、ろ過膜表面
から脱離し、液相内に分散するため、これらゴミ、細菌
が分散した液を排出する。

【００１５】このようなスクラビング処理によってろ過
膜前後の差圧は減少するが、培養液内に存在する一般細
菌（１０⁷〜１０⁸ヶ／ｍＬ）のうちの一部の細菌類によ
って形成されたスライム等がろ過膜にこびりつき、その
細孔を閉塞させた場合にはあまり効果がなく、ろ過膜前
後の差圧が高くなると同時に、ろ過膜を通過する培養液
の流量が低下する。そこで、ろ過膜前後の差圧が所定の
圧力以上で、かつ、この培養液のろ過流量が所定の流量
未満である場合にろ過膜に対して次亜塩素酸塩溶液によ
る次亜塩素酸塩処理を行う。

【００１６】次亜塩素酸塩処理とは、次亜塩素酸ナトリ
ウム、次亜塩素酸カリウムなどの次亜塩素酸塩の水溶液
によりろ過膜を洗浄することであり、この処理によりろ
過膜の閉塞を解消することができる。同時にこれら薬剤
の効果によりろ過膜付近の殺菌により、スライム形成性
細菌の殺菌も行うことができ、再度の細孔の閉塞の防止
も可能となる。

【００１７】このような次亜塩素酸塩溶液中の有効塩素
濃度は通常７０ｍｇ／Ｌ以上２００ｍｇ／Ｌ以下であ
り、７０ｍｇ／Ｌ未満であると効果が少なく、一方２０
０ｍｇ／Ｌを超えた濃度では濃度の上昇による効果がほ
ぼ横這いとなると共に、取扱性がわるく、また、ろ過膜
や周辺材料の劣化を引き起こす場合があり、さらに廃液
の処理が大きなコストアップ要因となる。

【００１８】次亜塩素酸塩処理において、次亜塩素酸塩
溶液はろ過膜の上流側に接し、その表面を洗浄すると共
に、その一部はろ過膜を通過して下流側に流れることが
好ましい。このとき膜を通過することなく膜の上流側に
接しながら洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液の量と膜を通過
して洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液（洗浄液）の量との比
が、５：５〜９：１であると特に効果的な洗浄が可能と
なる。これは洗浄液がろ過膜の表裏に最適に作用するた
めと推定される。

【００１９】このような次亜塩素酸塩処理は通常１〜２
時間行う。その後、次亜塩素酸塩溶液を除去した後、ろ
過膜及びその周辺を清澄な水で充分に洗浄し、排水後、
ろ過膜に培養液を導入し、ろ過を開始する。このような
構成により、従来の培養液浄化装置のろ過膜の洗浄方法
では達成できなかった、長時間の安定した運転が可能と
なる。

【００２０】図１に本発明の培養液浄化装置のブロック
図を示す。図１中符号αは栽培槽であり、その培養液は
ラインβとポンプγとによって、本発明の培養液浄化装
置δのろ過膜Ａを通過して、浄化されて循環されてい
る。このとき、ろ過膜Ａの上流と下流との差圧は差圧計
などの差圧検出手段Ｂによって検出され、その差圧が所
定の圧力以上であり、かつ、流量計などの流量検出手段
Ｃで検出されるろ過流量が所定の流量以上である場合に
は、エアスクラビング処理判断手段Ｄがエアスクラビン
グ処理手段Ｅにろ過膜Ａに対してエアスクラビング処理
を行なわせる。

【００２１】また、差圧検出手段Ｂによって検出される
差圧が所定の圧力以上となり、かつ、流量検出手段Ｃで
検出されるろ過流量が所定の流量未満である場合には次
亜塩素酸塩処理判断手段Ｆが次亜塩素酸塩処理手段Ｇに
ろ過膜Ａに対して次亜塩素酸塩処理を行なわせる。

【００２２】この次亜塩素酸塩処理手段Ｇには上記次亜
塩素酸塩処理において、膜を通過することなく膜上流側
に接しながら洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液の量と膜を通
過して洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液の量との比を調整す
る上流／下流流量比調整手段Ｈが付属している。なお、
この例では示していないが必要に応じて培養液浄化装置
がポンプγのオン／オフを制御してもよい。

【００２３】このような培養液浄化装置の制御は例えば
マイクロコンピュータを用いて制御することができる。
図２（ａ）には本発明の培養液浄化装置の一例につい
て、その配管配線図を示した。ろ過膜Ｆの上流側の栽培
槽からのラインには電磁弁Ｖ₁（スクラビング処理時及
び次亜塩素酸塩処理などの廃液が栽培槽方向への逆流を
防止する）とポンプＰｏとがあり、電磁弁Ｖ₁とポンプ
Ｐｏとの間には分岐があって薬液ライン及び清水ライン
が接続されている。

【００２４】薬液ラインには電磁弁Ｖ₆と、電磁弁Ｖ₆の
上流には薬液槽Ｋが設けられている。また、次亜塩素酸
塩処理後にろ過膜周辺を洗浄する洗浄水を供給するため
の清水ラインは電磁弁Ｖ₉を介して水道に接続されてい
る

【００２５】ろ過膜Ｆの入り側、出側には差圧計Ｍ₁が
設けられ、ろ過膜Ｆの上流と下流との差圧を検出するよ
うになっている。ろ過膜Ｆの上流側下方には電磁弁
Ｖ₇、次亜塩素酸塩処理時のろ過膜不通過液量を調整す
るための流量計Ｍ₃及び流量調整弁Ｖ₇’とを有し、薬液
タンクＫに薬液が戻るようになっている上流側次亜塩素
酸環流ライン、電磁弁Ｖ₅を有するろ過膜周辺の排水用
排水ライン、及び、電磁弁Ｖ₃を介してエアスクラビン
グ処理用の圧縮空気供給ラインが接続されている。

【００２６】ろ過膜Ｆ上流側上方には、電磁弁Ｖ₄を有
する排気・吸気用のベントラインが設けられている。さ
らにろ過膜Ｆ下流側下方には、電磁弁Ｖ₈、次亜塩素酸
塩処理時のろ過膜通過液量を調整するための流量計Ｍ₄
及び流量調整弁Ｖ₈’とを有する下流側次亜塩素酸環流
ラインが設けられていて、薬液タンクＫに薬液が戻るよ
うになっている。

【００２７】ろ過膜Ｆの出口には電磁弁Ｖ₂が設けら
れ、スクラビング処理時及び次亜塩素酸塩処理などの廃
液が栽培槽方向に流れることを防止する。これら電磁弁
Ｖ₁〜Ｖ₉はそれぞれマイクロコンピュータＭＰの出力ポ
ートＯ₁〜Ｏ₇に接続され、これら出力ポートのそれぞれ
に信号「ＯＮ」が出力されると開き、信号「ＯＦＦ」が
出力されると閉じるようになっている。

【００２８】またポンプＰｏはマイクロコンピュータＭ
Ｐの出力ポートＯ１０に接続され、出力ポートＯ₁₀に信
号「ＯＮ」が出力されると稼働し、信号「ＯＦＦ」が出
力されると止まるようになっている。これら電磁弁、ポ
ンプは初期値として「ＯＦＦ」となっていて、装置動作
開始前は電磁弁は閉まっていて、ポンプは停止してい
る。

【００２９】また、差圧計Ｍ₁の出力及び流量計Ｍ₂の出
力はそれぞれマイクロコンピュータＭＰの入力ポートＩ
₁及びＩ₂を通じてマイクロコンピュータＭＰ内に取り込
まれるようになっている。

【００３０】マイクロコンピュータＭＰには、このほか
に、中央制御回路ＣＰＵ、タイマ変数Ｔ₁、Ｔ₂及びＴ₃
などを有する、読み書き可能なメモリＲＡＭ（図２
（ｂ）及び、予め設定した、所定の差圧のデータａ₁、
所定の流量のデータａ₂、エアスクラビング処理時間の
データｔ₁、次亜塩素酸塩処理時間のデータｔ₂、及び、
ろ過膜周辺の排水に要する時間のデータｔ₃、水洗時間
のデータｔ₄等、あるいは中央制御回路ＣＰＵのプログ
ラムなどが書き込まれた読み出し専用メモリ（図２
（ｃ））を有する。

【００３１】このような培養液浄化装置の動きについ
て、図３のフローチャートを用いて説明する。スタート
後、ステップＳ₁にて出力ポートＯ₁、Ｏ₂及びＯ₁₀に信
号「ＯＮ」が出力され、電磁弁Ｖ₁及びＶ₂が開くと共
に、ポンプＰｏが稼働して、培養液の循環浄化が開始さ
れる。

【００３２】ステップＳ₂ではろ過膜の上流と下流との
差圧を検出する差圧検出手段である差圧計Ｍからの差圧
データである入力ポートＩ₁の値が所定の圧力ａ₁に達し
ていないか調べ、所定の圧力ａ₁未満であるときはステ
ップＳ₂を繰り返し、所定の圧力ａ₁以上であるときには
ステップＳ₃に進む。

【００３３】ステップＳ₃ではろ過流量を検出する流量
検出手段である流量計Ｍ₂からのろ過流量データである
入力ポートＩ₂の値が所定の流量ａ₂に達していないか調
べ、所定の流量ａ₂以上であるときはステップＳ₁₀に進
み、所定の流量ａ₂未満であるときにはステップＳ₂₀に
進む。

【００３４】ステップＳ₁₀では出力ポートＯ₁、Ｏ₂及び
Ｏ₁₀に信号「ＯＦＦ」が出力され、バルブＶ₁及びＶ₂が
閉じられて、この培養液浄化装置が培養液ラインから切
り離され、同時にポンプＰｏが停止する。

【００３５】次いでステップＳ₁₁で出力ポートＯ₃及び
Ｏ₄に信号「ＯＮ」が出力され、バルブＶ₃及びＶ₄が開
いて、ろ過膜Ｆの上流側に圧縮空気が供給されて、エア
スクラビング処理が開始される。

【００３６】ステップＳ₁₂ではタイマＴ₁がリセットさ
れた後スタートし、ステップＳ₁₄では予め定められたエ
アスクラビング処理時間であるｔ₁に達するまで処理が
継続される。

【００３７】タイマＴ₁が予め定められたエアスクラビ
ング処理時間であるｔ₁に達した後ステップＳ₁₄で出力
ポートＯ₃に信号「ＯＦＦ」が出力され、バルブＶ₃が閉
じられ、エアスクラビング処理が終了する。次いで、ス
テップＳ₁₅で出力ポートＯ₅に信号「ＯＮ」が出力さ
れ、バルブＶ₅が開いて、エアスクラビングによってろ
過膜から脱離したごみ、汚れなどが分散したろ過膜周辺
の培養液が排出される。

【００３８】ステップＳ₁₆でタイマーＴ₂がリセットさ
れた後スタートし、ステップＳ₁₇では予め定められた排
液時間であるｔ₂に達するまで弁の状態が維持された
後、ステップＳ₁₈で出力ポートＯ₄及びＯ₅に信号「ＯＦ
Ｆ」が出力され、バルブＶ₄及びＶ₅が閉じられ、次いで
ステップＳ₁に戻り、再度、培養液の循環ろ過が開始さ
れる。

【００３９】一方、ステップＳ₃からステップＳ₂₀に進
んだ場合には、出力ポートＯ₁及びＯ ₂に信号「ＯＦＦ」
が出力され、バルブＶ１及びＶ２が閉じられてこの培養
液浄化装置が培養液ラインから切り離される。

【００４０】ステップＳ₂₁で出力ポートＯ₆、Ｏ₇及びＯ
₈に信号「ＯＮ」が出力され、バルブＶ₆、Ｖ₇及びＶ₈が
開いて、薬液タンクＫ内に予め調整された次亜塩素酸塩
溶液がろ過膜に循環供給されて次亜塩素酸塩処理が実施
される。このとき、ろ過膜を通過することなく膜上流側
に接しながら洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液（すなわちバ
ルブＶ₇通過液量）の量と膜を通過して洗浄を行う次亜
塩素酸塩溶液（すなわちバルブＶ₈通過液量）の量との
比が、５：５〜９：１となるように、バルブＶ₇’及び
Ｖ₈’を調整しておく。

【００４１】ステップＳ₂₂でタイマーＴ₃がリセットさ
れた後スタートし、ステップＳ₂₃では予め定められた次
亜塩素酸塩処理時間であるｔ₃に達するまで次亜塩素塩
処理が続行される。

【００４２】ステップＳ₂₄で出力ポートＯ₆及びＯ₁₀に
信号「ＯＦＦ」が出力され、バルブＶ₆が閉じられて、
かつ、ポンプＰｏが停止する。次のステップＳ₂₅で出力
ポートＯ₄に信号「ＯＮ」が出力され、バルブＶ₄が開い
て、ろ過膜周辺の次亜塩素酸塩養液が下流側次亜塩素酸
環流ライン及び上流側次亜塩素酸環流ラインから薬液タ
ンクに回収される。

【００４３】ステップＳ₂₆でタイマーＴ₂がリセットさ
れた後スタートし、ステップＳ₂₇では予め定められた排
液時間であるｔ₂に達するまで弁の状態が維持される。
ステップＳ₂₈では出力ポートＯ₄、Ｏ₇及びＯ₈に信号
「ＯＦＦ」が出力され、バルブＶ₄、Ｖ₇及びＶ₈が閉じ
られ、次いで、ステップＳ₂₉で出力ポートＯ₅、Ｏ ₉及び
Ｏ₁₀に信号「ＯＮ」が出力され、バルブＶ₅及びＶ₉が開
き、さらにポンプＰｏが稼働してろ過膜の水洗が行われ
る。

【００４４】ステップＳ₃₀でタイマーＴ₄がリセットさ
れた後スタートし、ステップＳ₃₁ではタイマーＴ₄が予
め定められた水洗時間であるｔ₄に達するまで弁及びポ
ンプの状態が維持される。

【００４５】予め定められた水洗処理時間であるｔ₄に
達した後ステップＳ₃₂で出力ポートＯ₉及びＯ₁₀に信号
「ＯＦＦ」が出力され、バルブＶ₉が閉じられるととも
にポンプＰｏが停止し、水洗処理が終了する。次いで、
ステップＳ₃₃で出力ポートＯ₄に信号「ＯＮ」が出力さ
れ、バルブＶ₄が開いて、ろ過膜周辺の水洗水が排出さ
れる。

【００４６】ステップＳ₃₄でタイマーＴ₂がリセットさ
れた後スタートし、ステップＳ₃₅ではタイマーＴ₂が予
め定められた排液時間であるｔ₂に達するまで弁の状態
が維持された後、ステップＳ３５で出力ポートＯ₄及び
Ｏ₅に信号「ＯＦＦ」が出力され、バルブＶ４及びＶ５
が閉じられ、次いでステップＳ１に戻り、再度、培養液
の循環ろ過が開始される。

【００４７】このような装置の各所の働きから明らかな
ように、差圧計Ｍ₁はろ過膜の上流と下流との差圧を検
出する差圧検出手段、流量計Ｍ₂はろ過流量を検出する
流量検出手段であり、ろ過膜の上流と下流との差圧が所
定の圧力以上となり、かつ、ろ過流量が所定の流量以上
である場合に前記エアスクラビング処理手段にエアスク
ラビング処理を行なわせるエアスクラビング処理判断手
段とろ過膜の上流と下流との差圧が所定の圧力以上とな
り、かつ、ろ過流量が所定の流量未満である場合に前記
次亜塩素酸塩処理手段に次亜塩素酸塩処理を行なわせる
次亜塩素酸塩処理判断手段とはマイクロコンピュータＭ
Ｐにそれぞれ該当し、また、圧縮空気供給ライン、配管
及び各弁がろ過膜に対してエアスクラビング処理を行う
エアスクラビング処理手段に、薬液タンクＫ、ポンプＰ
ｏ配管及び各弁がろ過膜に対して次亜塩素酸塩溶液によ
る次亜塩素酸塩処理を行う次亜塩素酸塩処理手段に、ま
た、流量計Ｍ３及びＭ４と流量調整弁Ｖ₇’及びＶ₈’と
が次亜塩素酸塩処理において膜を通過することなく膜上
流側に接しながら洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液の量と膜
を通過して洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液の量との比を調
整する上流／下流流量比調整手段にそれぞれ該当する

【００４８】

【実施例】以下に本発明の培養液浄化装置による培養液
浄化について具体的に説明する。図２に配管・回路図を
示した培養液浄化装置を用いて以下の実験を行った。培
養液は、トマト水耕栽培用培養液であり、ろ過膜は東レ
製ＣＰ−２０２０（膜ろ過精度：分画分子量１００００
０）を用い、循環ろ過を行った。

【００４９】本発明に係る実施例（エアスクラビング処
理及び次亜塩素酸塩処理併用実施）では、ろ過膜の上流
と下流との初期差圧が０．１８ＭＰａに対し、この差圧
が０．２０ＭＰａ（上記例における「ａ₁」）以上で、
かつ、流量が初期値１６００Ｌ／ｈに対して、１４００
Ｌ／ｈ（上記例における「ａ₂」）以上のときにエアス
クラビング処理を、ろ過膜の上流と下流との初期差圧が
０．１８ＭＰａに対し、この差圧が０．２０ＭＰａ（上
記例における「ａ₁」）以上で、かつ、流量が１４００
Ｌ／ｈ未満のときに次亜塩素酸塩処理を行った。

【００５０】一方、比較のため培養液の循環ろ過は実施
例と同様に行い、従来技術に係る膜洗浄として比較例１
としてエアスクラビング処理のみを単独実施した例で
は、ろ過膜の上流と下流との差圧（初期差圧：０．１８
ＭＰａ）が０．２０ＭＰａに達したときにエアスクラビ
ング処理をおこなった。また比較例２として培養液の循
環ろ過は実施例と同様に行い、膜洗浄に当たって次亜塩
素酸塩処理のみを単独実施した例では、ろ過流量が１４
００Ｌ／ｈ以下となったときに次亜塩素酸塩処理を行っ
た。

【００５１】エアスクラビング処理は１０分間に亘り、
ろ過膜の上流側にエア供給圧力０．１ＭＰａ、エア供給
量２０ＮＬ／ｍｉｎの条件でエアスクラビング処理を行
った。一方、次亜塩素酸塩処理は１００ｍｇ／Ｌの次亜
塩素酸ナトリウム水溶液（常温）を５００Ｌ／ｈの速度
で膜に対して１時間に亘って供給して行った。なお、こ
の次亜塩素酸塩処理において、膜を通過することなく膜
上流側に接しながら洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液の量と
膜を通過して洗浄を行う次亜塩素酸塩溶液の量との比
（上流／下流流量比）を、６：４として設定して行っ
た。

【００５２】このときのろ過流量の経時変化を図４に併
せて示す（エアスクラビング処理時間、次亜塩素酸塩処
理時間は省いてある）。図３のそれぞれにおいて、鋸歯
状の各ピークは各洗浄処理後に流量が回復したことを示
す。なお「●」を付した箇所では次亜塩素酸塩処理を行
ったことを示す。

【００５３】図４より、本発明の実施例では次亜塩素酸
塩処理単独の比較例２と比べると次亜塩素酸塩処理の頻
度は１／４程度となっていることが判る。またスクラビ
ング処理単独実施の比較例１では徐々に透過液量が減少
していくのに比べ、極めて安定していることが判る。

【００５４】なお、図５に上記実施例の処理を継続して
長期間実施したときの透過水量を示した。図５より、長
期間に亘り安定した処理が可能であることが判る。な
お、次亜塩素酸塩処理単独の比較例２の場合には徐々に
透過水量が減少し、１５日程度でろ過膜を交換しなけれ
ばならなかった。

【００５５】次に次亜塩素酸塩処理において、膜を通過
することなく膜上流側に接しながら洗浄を行う次亜塩素
酸塩溶液の量と膜を通過して洗浄を行う次亜塩素酸塩溶
液の量との比（上流／下流流量比）について検討を行っ
た。なお、上流／下流流量比は図２における流量計Ｍ₃
及びＭ₄の指示を見ながら流量調整弁Ｖ₇’及びＶ₈’を
調整することにより調整することができる。

【００５６】上記実施例１と同様に、ただし、図２にお
ける流量計Ｍ₃及びＭ₄の指示を見ながら流量調整弁
Ｖ₇’及びＶ₈’を調整して上流／下流流量比を変えて装
置を運転し、使用・洗浄処理を次亜塩素酸塩処理を５回
繰り返したときの透過水量を調べた。初期透過水量の値
を１００％としたときの回復率を表１に示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】表１より、次亜塩素酸塩処理において、膜
を通過することなく膜上流側に接しながら洗浄を行う次
亜塩素酸塩溶液の量と膜を通過して洗浄を行う次亜塩素
酸塩溶液の量との比（上流／下流流量比）が、５：５〜
９：１であると極めて高い回復率を示すことが判る。

【００５９】

【発明の効果】本発明の培養液浄化装置は、優れた培養
液浄化装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の培養液浄化装置のブロック図である。

【図２】本発明の培養液浄化装置の一例の配管・配線図
である。

【図３】図２の装置の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図４】本発明の培養液浄化装置の洗浄方法の効果を示
すグラフである。

【図５】本発明の培養液浄化装置の洗浄方法で長期に渡
って安定したろ過が可能であることを示すグラフであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 歩 栃木県那須郡西那須野町西富山17番地 カ ゴメ株式会社総合研究所内 (72)発明者 渋谷 吉昭 茨城県つくば市緑ケ原４−４ アクアス株 式会社つくば総合研究所内 (72)発明者 徳丸 利信 茨城県つくば市緑ケ原４−４ アクアス株 式会社つくば総合研究所内 Ｆターム(参考） 2B314 PA11 4D006 GA02 HA01 HA21 HA61 KC02 KC14 KC16 KD24 KE01P KE06P KE06R KE24Q KE30Q MA01 MA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 養液栽培培養液を膜ろ過により浄化する
   培養液浄化装置において、 ろ過膜の上流と下流との差圧を検出する差圧検出手段、 ろ過流量を検出する流量検出手段、 ろ過膜に対してエアスクラビング処理を行うエアスクラ
   ビング処理手段、 ろ過膜に対して次亜塩素酸塩溶液による次亜塩素酸塩処
   理を行う次亜塩素酸塩処理手段、 ろ過膜の上流と下流との差圧が所定の圧力以上となり、
   かつ、ろ過流量が所定の流量以上である場合に前記エア
   スクラビング処理手段にエアスクラビング処理を行なわ
   せるエアスクラビング処理判断手段とろ過膜の上流と下
   流との差圧が所定の圧力以上となり、かつ、ろ過流量が
   所定の流量未満である場合に前記次亜塩素酸塩処理手段
   に次亜塩素酸塩処理を行なわせる次亜塩素酸塩処理判断
   手段とを有することを特徴とする培養液浄化装置。
2. 【請求項２】 上記次亜塩素酸塩処理手段が、膜を通過
   することなく膜上流側に接しながら洗浄を行う次亜塩素
   酸塩溶液の量と膜を通過して洗浄を行う次亜塩素酸塩溶
   液の量との比を調整する上流／下流流量比調整手段を有
   することを特徴とする請求項１に記載の培養液浄化装
   置。
3. 【請求項３】 養液栽培培養液を膜ろ過により浄化する
   培養液浄化装置のろ過膜の洗浄方法において、 ろ過膜の上流と下流との差圧が所定の圧力以上となり、
   かつ、ろ過流量が所定の流量以上である場合にろ過膜に
   対してエアスクラビング処理を行ない、ろ過膜の上流と
   下流との差圧が所定の圧力以上となり、かつ、ろ過流量
   が所定の流量未満である場合にろ過膜に対して次亜塩素
   酸塩溶液による次亜塩素酸塩処理を行うことを特徴とす
   る培養液浄化装置のろ過膜の洗浄方法。
4. 【請求項４】 上記次亜塩素酸塩処理において、膜を通
   過することなく膜上流側に接しながら洗浄を行う次亜塩
   素酸塩溶液の量と膜を通過して洗浄を行う次亜塩素酸塩
   溶液の量との比が、５：５〜９：１であることを特徴と
   する請求項３に記載の培養液浄化装置のろ過膜の洗浄方
   法。