JP2003164737A

JP2003164737A - 分離膜の洗浄方法及びその装置

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Publication number: JP2003164737A
Application number: JP2001365978A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Yaide; 乃大矢出
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】有機物や無機物で膜汚染された分離膜を、短
時間に効果的に洗浄できる洗浄方法と装置を提供する。【解決手段】有機物及び／又は無機物で膜汚染された
分離膜の洗浄方法において、該分離膜を洗浄液中で超振
動法により処理し、分離膜表面から汚染物を剥離除去し
て、分離性能を回復することとしたものであり、また、
前記分離膜の洗浄装置において、該分離膜を収容する洗
浄槽と、該洗浄槽に洗浄液を注入する装置と、該洗浄槽
に配備した超振動装置とからなることこととしたもので
あり、前記超振動装置は、周波数２０〜５０Ｈｚに制御
できる振動モータと、振動を促進する振動板と、該振動
板に取付けた多段式振動羽根とから構成することができ
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、分離膜の洗浄に係
り、特に、下水、し尿、産業排水等の排水処理や浄水処
理において、有機物や無機物で膜汚染された分離膜を洗
浄する方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分離膜は、下水、し尿、産業排水等や、
下水、し尿、産業排水等の排水処理や、半導体産業や医
薬製造業の用水処理や、浄水処理に広く使用されてい
る。分離膜は、懸濁物質や汚泥や凝集物及びバクテリア
除去の固液分離用に、限外ろ過膜（以下、ＵＦ膜）や精
密ろ過膜（以下、ＭＦ膜〕が、ＣＯＤやＢＯＤや栄養塩
などの汚濁物質を除去するために、逆浸透膜（以下、Ｒ
Ｏ膜）やナノろ過膜（以下、ＮＦ膜）が使用されてい
る。ＲＯ膜やＮＦ膜は、その孔径が分画分子量で千以下
と小さいために、２００〜１５００ｋＰａの加圧条件下
で膜透過水を得る方式である。分離膜のうちＵＦ膜とＭ
Ｆ膜は、運転管理が容易で、清澄な処理水が得られるこ
とから、沈殿槽のような重力分離に代わる固液分離方法
として、浄水処理やし尿処理、民間の小型廃水処理に普
及している。ＵＦ膜は、その孔径が分画分子量で千から
数十万であるために、被処理物に１００〜５００ｋＰａ
の圧力をかけて膜に通して、ろ過する方式である。ＭＦ
膜は、水槽に浸漬して、減圧条件下で透過水を得る方式
である。

【０００３】しかしながら、いずれの分離膜も使用を継
続すると、膜表面に被処理水の汚濁物質などが付着し、
分離膜で分離される膜透過水量が低下することになる。
膜透過水量が低下すると、計画処理水量が処理できず、
排水処理が困難になる。このような場合には、分離膜表
面の付着物を除去するための洗浄を行い、膜透過水量の
回復を図る。近年、排水処理や浄水処理における固液分
離膜として、ＭＦ膜を水槽に浸漬して使用する浸漬型Ｍ
Ｆ膜が普及している。図４に、浸漬型ＭＦ膜の使用形態
の概略構成図を示す。生物処理水槽流入水は、生物処理
水槽で槽内の活性汚泥により、流入水中の有機物が分解
除去される。処理水は、生物処理水槽内のＭＦ膜を経由
して、モーノポンプなどの吸引ポンプにより水槽より排
出される。

【０００４】実用的なＭＦ膜は、その孔径が０．１〜
０．４μｍ、材質がポリエチレン製で、中でも中空糸膜
が広く使用されている。複数の中空糸膜の両端を固定し
たものを膜エレメントとし、更に複数の膜エレメントを
ユニット化したものを膜モジュールとし、その膜モジュ
ールが生物反応水槽の水中に、必要数量が設置される。
又は、このＭＦ膜は、透過水を得るための動力費を低減
するために、加圧条件でなく、膜内部を真空ポンプやモ
ーノポンプなどで減圧にして、膜外部から内部へと透過
水が移動して、処理水が得られる方式が一般的である。
膜の目詰まり状況は、膜間の差圧をモニターすることに
より判断できる。差圧は、水槽温度や透過水量によって
異なるが、概ね、−１〜−１００ｋＰａ（ゲージ圧）で
ある。

【０００５】差圧の上昇は、膜表面に堆積した汚泥など
による膜間閉塞と、膜の細孔が閉塞した膜汚染による
が、前者は簡単な水洗や空気洗浄により解消できる。後
者については、以下のとおりである。（１）分離膜を水槽から取り出して高圧水により洗浄
する。ただし、膜の損傷の可能性が高く、細孔内部の汚
染が十分に除去できない。（２）水槽から取り出した分離膜を洗浄槽に入れて、
洗浄剤を添加して、その洗浄液をポンプ循環、又は空気
攪拌して、分離膜を洗浄する。現状では、確実なろ過圧
解消方法である。しかし、このような方法では、洗浄に
要する時間が長かったり、洗浄効果が低かったり、洗浄
剤が過剰に必要である等の問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消し、有機物や無機物で膜汚染された分
離膜を、短時間に効果的に洗浄することができる分離膜
の洗浄方法と装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、有機物及び／又は無機物で膜汚染され
た分離膜の洗浄方法において、該分離膜を洗浄液中で超
振動法により処理し、分離膜表面から汚染物を剥離除去
して、分離性能を回復することを特徴とする分離膜の洗
浄方法としたものである。前記洗浄方法において、洗浄
液は、アルカリ剤、界面活性剤、酸化剤又は酸の少なく
とも１つの薬剤を含むことができる。また、本発明で
は、有機物及び／又は無機物で膜汚染された分離膜の洗
浄装置において、該分離膜を収容する洗浄槽と、該洗浄
槽に洗浄液を注入する装置と、該洗浄槽に配備した超振
動装置とからなることを特徴とする分離膜の洗浄装置と
したものである。前記洗浄装置において、超振動装置
は、周波数２０〜５０Ｈｚに制御できる振動モータと、
振動を促進する振動板と、該振動板に取り付けた多段式
振動羽根とから構成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。本発明の分離膜とは、下水、し尿、産業排水等や、
下水、し尿、産業排水等の排水処理や、用水処理及び浄
水処理に使用され、懸濁物質や汚泥や凝集物及びバクテ
リア除去の固液分離や、ＣＯＤやＢＯＤや栄養塩などの
汚濁物質除去のための膜で、ＲＯ膜、ＮＦ膜、ＵＦ膜、
ＭＦ膜である。本発明における膜付着物は、特に限定さ
れないが、水酸化金属、金属酸化物、金属炭酸塩、金属
重炭酸塩、金属硫化物などの金属化合物、有機物や微生
物の集合体であるスライムなどであるが、膜表面や膜の
細孔内部に存在して、膜分離性能を低下させる物質の総
称である。

【０００９】本発明は、有機物や無機物で膜汚染された
分離膜の性能回復をする方法において、超振動法により
分離膜表面から汚染物を剥離除去する洗浄方法である。
図５に超振動洗浄装置の概略構成図を示す。超振動洗浄
方法は、低周波により激しい流動を発生させて、洗浄液
を激しく攪拌することで、振動と流動が同時に生じ、激
しい３次元の乱流攪拌が起こり、振動モータの振動が液
中に入った軸に上下に振動を伝えて、多段式振動羽根に
伝達される。堅い振動板に柔かい振動羽根をつけて、扇
のようにフラッタを生じさせて、さらに強い流動を生じ
させて、分離膜表面から汚染物を剥離除去するものであ
る。洗浄効果は、振動だけでなく、流動を伴った攪拌を
起こすために、洗浄効果が高い。二つの物理的な力の相
乗効果により、被洗浄物の細部まで洗浄が可能となる。

【００１０】洗浄液が浸透し難い微細な穴や、強固に付
着した汚染物、被洗浄物である分離膜同士が密着した状
態など、極めて洗浄が困難な場合でも、優れた洗浄効果
が発揮できる。除去された汚染物が、微細化され洗浄液
中に安定化され、被洗浄物に再付着しない。また、超振
動洗浄装置の構造が簡単で、省スペースであり、大型や
小型などの分離膜の形状に適用可能である。図１〜図３
に、本発明の洗浄装置の概略構成図を示す。分離膜は、
図１のように、分離膜が設置されている場所に超振動洗
浄装置を搬入して、その場所で分離膜を取り外さずに洗
浄する場合と、図２及び図３のように、取り外した分離
膜を超振動洗浄装置が設置された洗浄水槽に入れて、洗
浄する方法があるが、いずれでも本発明が使用できる。
分離膜とフレームと配管などが組まれたモジュール毎、
あるいは分離膜そのものを、超振動洗浄装置で洗浄する
ことができる。

【００１１】分離膜を浸漬させる液は、純水や工業用水
や容易に入手できる各種処理水が使用できる。また、分
離膜が設置された状態で洗浄する場合には、設置場所の
液、例えば活性汚泥や曝気槽混合液などが洗浄液に該当
する。また、本発明で用いる洗浄液は、アルカリ剤や界
面活性剤、酸化剤、酸の少なくとも１つの薬剤を含む洗
浄液を併用することができる。超振動洗浄方法と、アル
カリ剤や界面活性剤、酸化剤、酸の少なくとも１つの薬
剤を含む洗浄液を組み合わせて、より効果的に分離膜表
面から汚染物を剥離除去する。洗浄剤を併用することこ
とにより、微細な穴や強固に付着した汚染物にまで洗浄
剤が供給でき、洗浄効果を高めることができる。アルカ
リ剤は、苛性ソーダ、酸化剤は、次亜塩素酸ソーダなど
の塩素系酸化剤、過酸化水素、酸は、リン酸、シュウ
酸、クエン酸などの有機酸、界面活性剤は、ラウリル硫
酸ソーダなどの工業用洗剤や家庭用洗剤などである。

【００１２】一般的に、汚染物が、無機物なら酸が、有
機物なら酸化剤単独やアルカリ剤単独や界面活性剤単独
や、それらを混合した薬剤が使用される。また、アルカ
リ剤や界面活性剤で洗浄後、酸で洗浄する場合や、その
逆の場合もある。汚染物により任意に選択できる。分離
膜を変形しない範囲で、洗浄温度が高いと洗浄効果が高
いのは当然である。洗浄温度は２０〜４０℃が望まし
い。本発明は、洗浄液注入装置と超振動装置を配備した
洗浄槽からなる分離膜の洗浄装置である。洗浄液注入装
置は、洗浄剤貯槽と洗浄液注入ポンプから構成される。
超振動装置は、洗浄槽、振動モータ、振動を促進する振
動板、多段式振動羽根などから構成される。インバータ
を通して振動モータの周波数を２０〜５０Ｈｚに制御す
ることにより、最適な洗浄強度が得られる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
する。実施例１図４に示すような、計画水量が４０ｍ³／日の給食セン
ターの膜分離活性汚泥処理設備を用いて水処理をした。
該設備は、ＢＯＤ負荷０．２ｋｇ／ｋｇ日、ＭＬＳＳ１
０ｇ／ｌ、原水ＢＯＤ２００ｍｇ／ｌ、膜透過流束が
０．２ｍ³／ｍ²／日、ＭＦ膜（孔径０．１μｍ、ポリエ
チレン製）、膜面積が２００ｍ²である。１モジュール
が１０ｍ²で、２０モジュールが膜分離活性汚泥処理水
槽に設置されている。この設備のＭＦ膜を５％苛性ソー
ダと５％次亜塩素酸ソーダの洗浄液で洗浄後、約５ヶ月
が経過して、膜間の差圧が６０ｋＰａになり、透過水量
が低下した。ＭＦ膜が組み込まれた膜モジュール（１モ
ジュールが縦１ｍ、横７０ｃｍ）を取り外して、図２及
び図３の装置で洗浄試験を行った。

【００１４】超振動装置は、１ｋｗの振動モータで、幅
が２０ｃｍで全長が６０ｃｍの振動羽根が１０ｃｍ間隔
に１０枚取り付けられた、１本の振動板を振動させた。
超振動装置は、設置された洗浄水槽に水温２５℃の水道
水１ｍ³を入れ、この中に１モジュールあたりの膜面積
が１０ｍ²のモジュール１本を浸漬して１０〜６０分間
洗浄した。また、５％苛性ソーダと５％次亜塩素酸ソー
ダの洗浄液を用いて、洗浄液の滞留時間が１０分間程度
で、洗浄液をポンプ循環して洗浄した。洗浄後のモジュ
ールを膜分離活性汚泥処理設備に取り付けて、分離膜の
性能を調査した。表１に、実施例１の試験結果を示す。
超振動単独でも、高い洗浄効果が認められた。さらに、
洗浄剤の添加によりＭＦ膜の差圧の上昇を抑えることが
できた。

【００１５】

【表１】

【００１６】実施例２実施例１の膜分離活性汚泥処理設備に組み込まれたモジ
ュールの１つを、塩ビ樹脂製の板で囲い、その中に実施
例１の超振動装置を設置し、図１の装置で洗浄試験を行
った。表２に、実施例２の試験結果を示す。生物処理水
槽の膜モジュールを取り外すことなく、その揚で洗浄が
でき、その効果は高い。膜分離活性汚泥処理水槽内で超
振動装置を使用して洗浄しても、その後の膜分離活性汚
泥処理に障害が生じなかった。

【００１７】

【表２】

【００１８】

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。（１）少ない洗浄剤量又は短期間で高い洗浄効果が得
られる。（２）分離膜の細部まで洗浄ができて、長期間膜分離
性能が維持できる。（３）汚染物が再付着せず、膜の再汚染がない。（４）膜を取り外すことなく、その場所で膜の洗浄が
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の洗浄装置の一例を示す概略構成図。

【図２】本発明の洗浄装置の他の例を示す概略構成図。

【図３】本発明の洗浄装置の他の例を示す概略構成図。

【図４】浸漬型ＭＦ膜を使用する生物処理水槽の概略構
成図。

【図５】超振動洗浄装置の概略構成図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機物及び／又は無機物で膜汚染された
分離膜の洗浄方法において、該分離膜を洗浄液中で超振
動法により処理し、分離膜表面から汚染物を剥離除去し
て、分離性能を回復することを特徴とする分離膜の洗浄
方法。
【請求項２】前記洗浄液は、アルカリ剤、界面活性
剤、酸化剤又は酸の少なくとも１つの薬剤を含むことを
特徴とする請求項１記載の分離膜の洗浄方法。
【請求項３】有機物及び／又は無機物で膜汚染された
分離膜の洗浄装置において、該分離膜を収容する洗浄槽
と、該洗浄槽に洗浄液を注入する装置と、該洗浄槽に配
備した超振動装置とからなることを特徴とする分離膜の
洗浄装置。
【請求項４】前記超振動装置は、周波数２０〜５０Ｈ
ｚに制御できる振動モータと、振動を促進する振動板
と、該振動板に取り付けた多段式振動羽根とから構成さ
れることを特徴とする請求項３記載の分離膜の洗浄装
置。