JP2002292256A - ろ過膜の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ろ過膜を効果的に洗浄することができるろ過
膜の洗浄方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のろ過膜の洗浄方法は、加圧され
た原液にガスを溶解させ、このガスを溶解させた原液１
をろ過膜２でろ過する膜ろ過工程と、原液１を減圧する
減圧工程と、ろ過膜２を逆洗する逆洗工程とを含む。こ
の発明によれば、加圧された原液１にガス３が溶解さ
れ、この原液１がろ過膜２を用いてろ過される。このと
き、原液１を減圧すると、原液１中に溶解しているガス
３が微細な気泡５となり、この微細気泡５は、ろ過膜２
の表面に付着している濁質４の表面に付着し、この濁質
４を膜面より引き離す働きをする。このとき、ろ過膜２
を逆洗すると、濁質４を膜面から容易に除去することが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排水の浄化に使用
するろ過膜の洗浄方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】膜を用いて河川水等をろ過する場合、問題
となるのは原水中に含まれる濁質等による膜ファウリン
グである。膜がファウリングされると、膜の透過流束が
低下して所定水質のろ過水が得られなくなる。従って、
ろ過膜に対しては定期的に洗浄を行う必要がある。

【０００３】こうしたろ過膜の洗浄方法として、従来、
例えば特開平７−２７５６７１号公報に開示されるもの
がある。同公報に記載の洗浄方法は、原水を中空糸膜で
ろ過した後、ろ過水に次亜塩素酸ナトリウムを混合させ
た逆洗水を用いて中空糸膜を逆洗し、続いて、原水と空
気との混合水により、逆洗時に膜表面から除去され中空
糸膜同士間に蓄積している濁質を除去するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の公報に記載のろ過膜の洗浄方法は、以下に示す
課題を有する。

【０００５】即ち上記公報に記載のろ過膜の洗浄方法
は、原水と空気との混合水によって、逆洗により膜面か
ら除去され中空糸膜同士間に蓄積している濁質を除去す
るものの、逆洗時に膜面から除去しきれず膜面に付着し
ている濁質については、混合水によっても十分に除去す
ることができない。即ちろ過膜の洗浄効果は十分とは言
えなかった。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、ろ過膜を効果的に洗浄することができるろ過膜
の洗浄方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、加圧された原液をろ過してろ液を得るろ
過膜の洗浄方法において、加圧された原液にガスを溶解
させ、このガスを溶解させた原液をろ過膜に接触させる
接触工程と、原液を減圧する減圧工程と、ろ過膜を逆洗
する逆洗工程とを含むことを特徴とする。

【０００８】この発明によれば、加圧された原液にガス
が溶解され、この原液がろ過膜に接触される。このと
き、原液を減圧すると、原液中に溶解しているガスが微
細な気泡となり、ろ過膜の表面に付着している濁質の表
面に付着し、この濁質を膜面より引き離す働きをする。
このとき、ろ過膜を逆洗すると、微細気泡の働きと相俟
って、濁質を膜面から容易に除去することが可能とな
る。

【０００９】上記発明においては、上記接触工程を２分
間以下行うことが好ましい。

【００１０】２分を超えて接触工程を行うと、原液がろ
過膜を透過し、ろ過膜において、原液中に溶解している
ガスが気泡化し、原液がろ過膜を透過しにくくなる傾向
がある。

【００１１】ここで、上記接触工程を１分以上の間行う
ことが好ましい。接触工程が１分未満では、ガスを溶解
させた原液が膜全面に行き渡らず、濁質が局所的にしか
除去されなくなる傾向がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。

【００１３】本発明のろ過膜の洗浄方法は、加圧された
原液にガスを溶解させ、このガスを溶解させた原液をろ
過膜に接触させる接触工程と、原液を減圧する減圧工程
と、ろ過膜を逆洗する逆洗工程とを含むことを特徴とす
る。

【００１４】上記接触工程では、加圧された原液をろ過
膜に接触させる。ろ過膜としては、例えば限外ろ過膜、
精密ろ過膜、ナノフィルター等が用いられるが、ろ液の
濁質を低減させるという観点からは、限外ろ過膜、精密
ろ過膜が好ましい。ろ過膜の形状は、中空状、平板状等
のいずれでもよい。

【００１５】原液は、大気圧より大きい圧力に加圧され
る。その圧力は通常は３０〜８０ｋＰａである。但し、
ガスを原液中に十分に溶解させる観点からは、上記圧力
範囲以上の圧力（例えば８０〜２００ｋＰａ）に加圧さ
れることが好ましい。接触工程における原液の加圧方式
としては一般に内圧式および外圧式があるが、いずれの
加圧方式が採用されてもよい。

【００１６】なお、接触工程において、ろ液側は原液側
よりも低い圧力（例えば大気圧）に保持される。

【００１７】原液中に溶解させるガスとしては、通常は
空気が用いられるが、空気に限定されるものではなく、
例えば窒素ガス、炭酸ガス等が用いられてもよい。ガス
の溶解は、大気圧のガスを直接原液に導入することによ
り行ってもよいが、ガスの溶解効率を高める観点から、
ガスを加圧し、この加圧ガスを原液に接触させることに
より行うことが好ましい。

【００１８】ここで、上記接触工程は２分間以下行うこ
とが好ましい。これは、２分間を超えると、原液がろ過
膜を透過している間に、ろ過膜において原液中に溶解し
ているガスが気泡化し、原液がろ過膜を透過しにくくな
り、ろ過差圧が増大する傾向があるからである。

【００１９】また、上記接触工程は１分間以上行うこと
が好ましい。これは、１分間未満では、ガスを溶解させ
た原液が膜全面に行き渡らず、膜面に付着した濁質が局
所的にしか除去されなくなる傾向があるからである。

【００２０】なお、上記接触工程は、ろ過膜を用いて原
液をろ過する膜ろ過工程の一部をなし、膜ろ過工程の最
後に行う。

【００２１】上記減圧工程では原液を減圧する。減圧
は、原液中に溶解しているガスが気泡化するまで行う。
減圧は、例えば原液を大気開放させることにより行うこ
とができる。

【００２２】上記逆洗工程では、ろ過膜を逆洗流体を用
いて逆洗する。逆洗流体は、通常はろ過水であるが、空
気等のガスであってもよい。逆洗圧力は、通常は膜ろ過
工程における原液の圧力の１．５〜３倍である。逆洗時
間は、膜面に付着した濁質を容易に剥離することが可能
となるので、通常２０〜６０秒程度で十分である。

【００２３】次に、上記ろ過膜の洗浄方法による濁質の
除去原理について図１を用いて説明する。

【００２４】図１（ａ）において、符号１は原液、符号
２はろ過膜、符号３は原液に溶解しているガス、符号４
は、ろ過膜２の表面に付着している濁質を示すものであ
る。図１（ａ）に示すように、加圧された原液１におい
ては、ガス３が溶解した状態にあり、この加圧された原
液１がろ過膜２によって接触されている。

【００２５】このとき、原液１を減圧すると、図１
（ｂ）に示すように、原液１中に溶解していたガスが微
細な気泡５となり、この微細気泡５は、ろ過膜２の表面
に付着している濁質４の表面に付着する。この微細気泡
５は、濁質４を膜面より引き離す働きをする。このた
め、濁質４は、膜面から引き離され易い状態となる。

【００２６】このとき、図１（ｃ）に示すようにろ過膜
２を逆洗すると、微細気泡の作用と相俟って、濁質４を
膜面から容易に除去することが可能となる。即ち、上記
ろ過膜２の洗浄方法によりろ過膜２を効果的に洗浄する
ことができる。

【００２７】次に、図２に示す排水処理設備を用いて、
本発明のろ過膜の洗浄方法を具体的に説明する。図２
は、本発明のろ過膜の洗浄方法を実施するための排水処
理設備の一例を示すフロー図、図３は、図２の膜ろ過装
置の一例を示す概略図である。

【００２８】先ず膜ろ過方法について説明する。この場
合、図２に示すように、先ずバルブ６，７，８，９を閉
じ、バルブ１０，１１を開く。この状態で、原液貯留タ
ンク１３に貯留された原液をろ過ポンプ１４により膜ろ
過装置１５に導入する。このとき、ろ液側に設置された
流量計２７の指示値が規定値になるようにバルブ１０の
開度を調節して原液を加圧する。ここで、図３に示すよ
うに、膜ろ過装置１５は、中空状のケース１６を備えて
おり、ケース１６はろ液排出と逆洗水導入を兼ねる入口
１６ａを有している。ケース１６の内部には膜モジュー
ル１７が配設され、膜モジュール１７は、ろ過膜として
の中空糸膜１８を複数本束ねて構成されている。従っ
て、図３の実線矢印Ａに沿って原液を中空糸膜１８の内
部に導入すると、原液は中空糸膜１８によってろ過さ
れ、得られたろ液は、図３の実線矢印Ｂに沿って入口１
６ａから排出され、ろ液貯留タンク１９に貯留される。

【００２９】こうして原液のろ過を行っていると、中空
糸膜１８に濁質が付着し、ろ過差圧が増大する。そこ
で、一定時間以上膜ろ過を行ったならば、膜モジュール
１７の洗浄、即ち中空糸膜１８の洗浄を行う。

【００３０】この場合、原液に空気を溶解させる。この
ため、図２において、先ずバルブ１０を閉じ、バルブ
６，７，１２を開く。そして原液貯留タンク１３からろ
過ポンプ１４により加圧タンク２２に原液を導入する。
一方、コンプレッサ２１より供給される空気をバルブ１
２により加圧して加圧タンク２２に導入する。すると、
加圧タンク２２において、空気が溶解された原液が得ら
れる。得られた原液は、加圧タンク２２から膜ろ過装置
１５に導入する。

【００３１】また、前もって空気を溶解させた原液でろ
過を行うと、ろ過ポンプ１４の持つ能力以上の圧力で溶
解させることができるので好ましい。この方法について
説明する。膜の洗浄は３０分〜１時間に一度行われるの
で、洗浄を終えた直後に次の洗浄に使用する空気溶解原
液を準備する。この場合、先ずバルブ６，２８を開き、
バルブ７，１０，１２を閉じる。そして原液貯留タンク
１３からろ過ポンプ１４により加圧タンク２２に原液を
一定量導入する。導入する容量はレベルスイッチ２９で
決める。その後、バルブ６，２８を閉じ、バルブ１２を
開き、コンプレッサ２１で一定圧力まで加圧する。膜の
洗浄中は、原液は加圧空気にさらされているので、その
間に空気は十分に原液に溶解される。膜の洗浄の時は、
ろ過ポンプ１４を用いて溶解される場合と異なり、バル
ブ７，１２を開として、コンプレッサ２１を用いて一定
圧力で膜ろ過装置１５に導入する。

【００３２】膜ろ過装置１５では、原液は中空糸膜１８
の内部に導入され、中空糸膜１８に接触される。このと
き、中空糸膜１８の外側より内側の方が高圧となってお
り、原液は中空糸膜１８によってろ過されている。

【００３３】こうして空気が溶解された原液を中空糸膜
１８に接触させたならば、原液の減圧を行う。このた
め、バルブ８を開いて膜ろ過装置１５を大気圧に減圧す
る。すると、中空糸膜１８の表面に付着している濁質に
多数の微細な気泡が付着する。

【００３４】そうしたら、図２においてバルブ６，７，
１１を閉じ、バルブ９を開く。そして、ろ液貯留タンク
１９から逆洗ポンプ２３により膜ろ過装置１５に逆洗水
を導入する。このとき、膜ろ過装置１５において、逆洗
水は、図３の破線矢印Ｃに沿って入口１６ａからケース
１６の内部に導入され、逆洗水は、中空糸膜１８におい
て内側から外側に向かって噴出される。これにより、微
細な気泡が付着した濁質が膜面から容易に除去され、中
空糸膜１８が効果的に洗浄される。逆洗廃液は、図３の
破線矢印Ｄに沿って中空糸膜１８から排出される。

【００３５】こうして中空糸膜１８の洗浄が終了した
ら、バルブ６，７，８，９を閉じ、バルブ１０，１１を
開いて膜ろ過を再開する。

【００３６】以上のようにして排水処理を行うと、本発
明のろ過膜の洗浄方法によりろ過膜が効果的に洗浄され
るため、長期間にわたって排水処理設備を連続運転する
ことが可能となる。

【００３７】なお、図２に示す排水処理設備は、加圧タ
ンク２２に加圧空気を導入して原液に空気を溶解させて
いるが、図４に示すように、排水処理設備においては、
加圧タンクに代えてラインミキサ２４が用いられてもよ
い。この場合、ラインミキサ２４に加圧空気を導入し、
ラインミキサ２４で空気を混合、溶解させればよい。な
お、図４において、図２と同一又は同等の構成要素につ
いては同一の符号を付してある。

【００３８】また、上記実施形態では、加圧された空気
を原液に導入することにより空気が原液中に溶解されて
いるが、接触工程において原液は通常、上述したように
３０〜８０ｋＰａに加圧されているため、原液に空気を
導入するにあたり、空気を加圧することは必ずしも必要
ではない。

【００３９】次に、本発明の内容を、実施例を用いて具
体的に説明する。

【００４０】

【実施例】（実施例１）図２の排水処理設備を用いて、
水道水にカオリン（濁度が５ｍｇ／Ｌになるように添
加）及びフミン（ＴＯＣが１ｍｇ／Ｌになるように添
加）を添加した原水の処理を行った。図２におけるろ過
膜としては、分画分子量が１００，０００ダルトンであ
る内圧中空糸膜（商品名：アクアソースＭ−１Ａ３５）
を用いた。

【００４１】排水の処理は以下のようにして行った。即
ち先ず図２に示すように、バルブ６，７，８，９を閉
じ、バルブ１０，１１を開いた状態で、原液貯留タンク
１３に貯留された原液をろ過ポンプ１４により膜ろ過装
置１５に導入した。このとき、バルブ１０の開度を調節
して、ろ液側に設置された流量計２７の指示値が規定値
（透過流束が１．５ｍ／日となる流量）になるように原
液を加圧した。このときろ液側を大気圧にして圧力差を
作り、膜ろ過を行った。このとき、膜ろ過は、透過流束
１．５ｍ／日、透過水量１０ｍ³／日で行った。

【００４２】こうして１時間膜ろ過を行ったならば、バ
ルブ１０を閉じ、バルブ６，７，１２を開いた状態で原
液貯留タンク１３からろ過ポンプ１４により加圧タンク
２２に原液を導入した。一方、コンプレッサ２１より供
給される空気をバルブ１２により８０ｋＰａに加圧して
加圧タンク２２に導入した。そして、加圧タンク２２に
おいて、空気が溶解された原液を得た。得られた原液
は、加圧タンク２２から膜ろ過装置１５に導入して中空
糸膜１８に接触させた。

【００４３】この操作を２分間行った後、バルブ８によ
り膜ろ過装置１５の圧力を大気圧にして原液の減圧を行
った。

【００４４】その後、バルブ６，７，１１を閉じ、バル
ブ９を開き、ろ液貯留タンク１９から逆洗ポンプ２３に
より膜ろ過装置１５に逆洗水を導入した。このときの逆
洗水の圧力は２００〜３００ｋＰａとし、逆洗水量は、
水回収率が９０％となるように行った。また、逆洗時間
は６０秒とした。

【００４５】以上のようにして膜ろ過処理と膜洗浄を交
互に行い、排水の処理を行った。そして、１月ごとに膜
間差圧（ｋＰａ）（膜ろ過装置１５の入口側に設置され
た圧力計２５の値と膜ろ過装置１５のろ液側に設置され
た圧力計２６の値との差）を測定し、その測定値を２５
℃における値に換算した。その結果を図５に示す。図５
に示すように、６月経過しても、膜間差圧は十分に低く
維持されており、本発明のろ過膜の洗浄方法を用いるこ
とにより、ろ過膜が効果的に洗浄され、長期間にわたっ
て膜間差圧の上昇を十分に防止できることが分かった。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のろ過膜の洗
浄方法によれば、原液中に溶解しているガスが微細な気
泡となってろ過膜表面に付着した濁質の表面に付着し、
この濁質を膜面より引き離す働きをするため、ろ過膜を
逆洗することで濁質を膜面から容易に除去することが可
能となり、ろ過膜を効果的に洗浄することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のろ過膜の洗浄方法による濁質の除去原
理を示す一連の模式図である。

【図２】本発明のろ過膜の洗浄方法を実施するための排
水処理設備の一例を示すフロー図である。

【図３】図２の膜ろ過装置の構造を示す概略図である。

【図４】本発明のろ過膜の洗浄方法を実施するための排
水処理設備の他の例を示すフロー図である。

【図５】実施例１に係る膜間差圧と運転時間との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１…原液、２…ろ過膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA18 HA19 KC01 KC03 KC13 KC14 KE03Q KE03R KE22Q KE23Q KE24Q KE28Q KE28R MA01 MA03 MB01 PA01 PB04 PB05 PB22 PB70 PC54

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧された原液をろ過してろ液を得るろ
   過膜の洗浄方法において、 加圧された原液にガスを溶解させ、このガスを溶解させ
   た原液をろ過膜に接触させる接触工程と、 前記原液を減圧する減圧工程と、 前記ろ過膜を逆洗する逆洗工程と、 を含むことを特徴とするろ過膜の洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記接触工程を２分間以下行うことを特
   徴とする請求項１に記載のろ過膜の洗浄方法。
3. 【請求項３】 前記接触工程を１分間以上行うことを特
   徴とする請求項２に記載のろ過膜の洗浄方法。