JP2004008868A - 中空糸膜の洗浄方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄効果が優れていて、特に、中空糸膜モジュールの上下のポッテイング部を効果的に洗浄することができるようにした中空糸膜の洗浄方法及び装置を提供する。
【解決手段】水処理装置のろ過エレメントとして使用される中空糸膜の洗浄方法において、いずれかの中空糸膜モジュールユニット３００にシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該中空糸膜モジュールユニット３００からの洗浄薬液を他のいずれかの中空糸膜モジュール３０２のルーメン側からシェル側に流すようにした。
【選択図】　　　　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空糸膜の洗浄方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、懸濁物質を含む排水を処理する排水処理装置並びに浄水製造装置等の水処理装置で使用されるろ過エレメントとして中空糸膜が知られている。
このような装置では、中空糸膜を用いた中空糸膜モジュールを構成要素として採用している。中空糸膜モジュールは、使用条件によって異なるが、通常、約１ｍの長さで直径数ｃｍ〜数１０ｃｍであり、一本の中空糸膜モジュールは、約１０，０００本〜数万本の中空糸膜が内蔵されている。
【０００３】
各々の中空糸膜は、一般的に、外径約１ｍｍの中空のチューブ状となっており膜の表面にナノメートルから数マイクロメートルの径を持つ微細な孔が開いている。懸濁物質を含む排水はチューブの外側（シェル側）に流入し、膜表面上は懸濁物質が捕捉され、中空糸膜のチューブ内（ルーメン側）から、ろ過された清浄な排水を得ることができる。
【０００４】
ここで、ろ過を継続すると、中空糸膜上に堆積する懸濁物質によりろ過差圧の上昇が起こる。このような一種の目詰まり現象によるろ過性の低下を抑えるために、逆洗を定期的に行っている。
この逆洗の方法としては、中空糸膜の内部（ルーメン側）に高圧空気を一時的に保持した後、中空糸膜の外側の弁を急速に開放することで、系内を大気圧に戻す方法が知られている。これによって、圧縮空気が中空糸膜の内側から外側に向かって瞬間的に流れ、膜表面に蓄積した懸濁物質や中空糸膜の細孔内の目詰まり物質を取り除くことができる。
【０００５】
このような逆洗は、通常、１５分〜１時間間隔程度で行っている。しかし、長時間の運転では、シリカ分、重金属、スライムといったものが逆洗の際に取りきれずに残留してしまう。そこで、通常、５００〜２０００時間位を目安として、さらに薬液による洗浄を行っている。
このような薬液洗浄では、酸、アルカリ塩系等の薬液を使用している。そして、洗浄のための薬液は、ルーメン側からは流さず、シェル側で外部と循環することとしていた。ルーメン側から積極的に流そうとした場合には、薬液中に除去した付着物が含まれているため、ルーメン内に蓄積し、かえって膜を閉塞させてしまうためである。
【０００６】
しかし、ろ過使用した中空糸膜で最もよごれているのは、外表面に近い細孔内部であり、特に中空糸膜モジュールの上下のポッテイング部（中空糸膜をたばねている所）付近が洗浄しにくいという難点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に対して、洗浄効果が優れていて、特に、中空糸膜モジュールの上下のポッテイング部を効果的に洗浄することができるようにした中空糸膜の洗浄方法及び装置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】
上記目的を達成するために、本発明は、水処理装置でのろ過に使用される中空糸膜の洗浄方法において、洗浄薬液を、複数の中空糸膜モジュールユニットのうち、第１のシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の中空糸膜モジュールユニットからの洗浄薬液を他の第２の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すようにしてなることを特徴とする。
【０００９】
この方法では、洗浄薬液の流れを相互に切り替え、上記第２の中空糸膜モジュールユニットにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第２の中空糸膜モジュールユニットからの洗浄薬液を上記第１の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すことも行うことが好適である。
【００１０】
本発明は、別の側面において、中空糸膜の洗浄を実施するための装置であり、第１の中空糸膜モジュールユニットにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の中空糸膜モジュールからの洗浄薬液を他の第２の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すようにした状態と、上記他の第２の中空糸膜モジュールユニットにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第２の中空糸膜モジュールユニットからの洗浄薬液を上記第１の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すようにした状態とを、相互に切り替えられるように構成したことを特徴とする。
このように構成するための具体的配管及び制御システムは、当業者にとって公知のものを採用することができる。
【００１１】
本発明は、別の形態で、水処理装置でのろ過に使用される中空糸膜の洗浄方法において、中空糸膜モジュールユニットを二以上の複数に分画し、第１の分画のシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の分画からの洗浄薬液を、他の第２の分画のルーメン側からシェル側に流すようにしてなることを特徴とする。
【００１２】
このような形態では、洗浄薬液の流れを相互に切り替え、上記第２の分画のシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第２の分画からの洗浄薬液を、第１の分画のルーメン側からシェル側に流すことも行うことが好適である。
【００１３】
本発明は、また、このような形態の中空糸膜の洗浄方法を実施するための装置もその一つの形態とするものであって、該装置は、第１の分画のシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の分画からの洗浄薬液を他の第２の分画のルーメン側からシェル側に流すようにした状態と、上記他の第２の分画の中空糸膜モジュールにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第２の分画の中空糸膜モジュールからの洗浄薬液を上記第１の分画のルーメン側からシェル側に流すようにした状態とを、相互に切り替えられるように構成したことを特徴とする。
このように構成するための具体的配管及び制御システムは、当業者にとって公知のものを採用することができる。
なお、本明細書中、「水処理装置」とは、排水処理装置、浄水装置等を含む概念である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面に示した実施の形態を参照しながら、本発明に係る中空糸膜の洗浄方法をさらに詳細に説明する。
まず、本発明に係る中空糸膜の洗浄方法の適用の対象となる中空糸膜モジュールの一例を図１に示す。
【００１５】
図１に示すように、中空糸膜モジュール１００は、シェル１０２内に中空糸膜１０４を内蔵している。中空糸膜１０４は、上基部１０６及び下基部１０８で束ねられている。下基部１０８は、例えばエポキシ樹脂等で固められており、中空糸膜１０４の下端を閉じている。上基部１０６も、同様にエポキシ樹脂等で固められている。ただし、中空糸膜１０４の上端は開放している。逆にシェル１０２側を流れる排水はこの上基部１０６を通過することはできない。
【００１６】
中空糸膜１０４は、通常、外径約１ｍｍ、内径約０．５ｍｍ、長さ約１０００ｍの中空の糸（チューブ）である。また、いわゆるＭＦ膜（マイクロフィルター膜）である。一本の中空糸膜モジュールには、約１０，０００本〜数万本の中空糸膜が内蔵されている。図１では、理解を助けるために便宜上５本の中空糸膜１０４を示している。
【００１７】
この図１の中空糸膜モジュール１００では、下部１１０からの排水（原水）が、中空糸膜１０４を透過して上部１１２から透過水として取り出される。横方向の出口１１４からは、濃縮水（懸濁物を多量に含む水）が取り出される。
【００１８】
中空糸膜モジュール１００は、円筒形の一単位を構成する。そして、このような中空糸膜モジュール１００を複数本並列し、ポンプ、バルブ等を併設し、一のユニットとしてまとめ、中空糸膜モジュールユニットとして構成している。係る中空糸膜モジュールユニットは、複数本の中空糸膜モジュール１００を有し、このような中空糸膜モジュールユニットに排水（原水）を通じることにより、工業的規模で、原水を透過水と濃縮水とに分離することができる。なお、処理水量が少ない場合には、単一の中空糸膜モジュールを含む中空糸膜モジュールユニットを用いることができる。
【００１９】
次に、本発明に係る中空糸膜の洗浄方法の適用の対象となる中空糸膜モジュールの他の例を図２に示す。
図２に示すように、中空糸膜モジュール２００は、シェル２０２内に中空糸膜２０４を内蔵している。中空糸膜２０４は、上基部２０６及び下基部２０８で束ねられている。下基部２０８は、例えばエポキシ樹脂等で固められており、図１の例と異なり、中空糸膜２０４の下端を開放している。上基部１０６も、同様にエポキシ樹脂等で固められている。同じく、中空糸膜２０４の上端を開放している。この中空糸膜モジュール２００では、シェル２０２側を流れ、中空糸膜２０４を透過しない排水は、これらの上基部２０６、下基部２０８を通過することはできない。
【００２０】
図１の例と同様、中空糸膜２０４は、通常、外径約１ｍｍ、内径約０．５ｍｍ、長さ約１０００ｍの中空の糸（チューブ）である。また、いわゆるＭＦ膜（マイクロフィルター膜）である。一本の中空糸膜モジュールには、約１０，０００本〜数万本の中空糸膜が内蔵されている。図２では、理解を助けるために便宜上５本の中空糸膜２０４を示している。
【００２１】
この図２の中空糸膜モジュール２００では、下部導入口２１０からの排水（原水）が、中空糸膜２０４を透過して上部２１２及び下部２１４から透過水として取り出される。横方向の出口２１６からは、濃縮水（懸濁物を多量に含む水）が取り出される。なお、導入口２１０を出口とし、出口２１６を導入口とすることもできる。
【００２２】
中空糸膜モジュール２００は、円筒形の一単位を構成する。そして、このような中空糸膜モジュール２００を複数本並列し、ポンプ、バルブ等を併設し、一のユニットとしてまとめ、中空糸膜モジュールユニットとして構成している。係る中空糸膜モジュールユニットは、複数本の中空糸膜モジュール２００を有し、このような中空糸膜モジュールユニットに排水（原水）を通じることにより、工業的規模で、原水を透過水と濃縮水とに分離することができる。なお、実験室レベルで水処理を実施する場合には、単一の中空糸膜モジュールを含む中空糸膜モジュールユニットを用いることができる。
【００２３】
ついで、図３に本発明に係る中空糸膜の洗浄方法の一実施の形態について、その概要を示す。
この実施の形態では、二つの中空糸膜モジュールユニット３００及び３０２を対象としている。この実施の形態では、薬液タンク３０４から洗浄薬液を中空糸膜モジュールユニット３００及び３０２に送ることによって、中空糸膜を洗浄することとしている。
【００２４】
図３は、中空糸膜モジュールユニット３０２を洗浄する状態を示している。まず、例えば、これを図２で説明したような中空糸膜モジュール２００で説明すると、中空糸膜モジュールユニット３０２を構成する中空糸膜モジュール２００の下部導入口２１０又は上部出口２１６からシェル側に薬液を流す。
一部の薬液は、中空糸膜モジュールユニット３０２内で、シェル側３０６からシェル側３０６へ流れ、薬液タンク５０４に循環する。また、他の一部又は全部の薬液は、シェル側３０６からルーメン側３０８に流れる。本実施の形態では、このルーメン側３０８に流れ、中空糸膜モジュールユニット３００から排出される透過薬液を中空糸膜モジュールユニット３０２のルーメン側３１０に送り込む。
【００２５】
この場合、図２の中空糸膜モジュール２００では、その上部２１２又は下部２１４又はその両方から送り込む。
この結果、中空糸膜モジュールユニット３０２のルーメン側３１０からシェル３１２側に薬液が流れる。ルーメン側３１０からシェル側３１２に薬洗の流れがあるため、細孔内部を効果的に洗浄することができる。シェル側３１２からの薬液を再度薬液タンク３０４に戻す。なお、図３では、太線でシェル側３１２から薬液タンク３０４への流れを示している。また、点線で、ルーメン側３０８からルーメン側３１０への流れを示している。
【００２６】
この実施の形態によれば、ルーメン側３０８、３１０内には、中空糸膜の表面の膜でろ過された清浄な薬液を流すので、双方の中空糸膜モジュールユニット３００、３０２の内部が汚染されることはない。また、ポッティング部はルーメン側３０８、３１０から流した場合には、薬洗が流れやすく効率的に洗浄が行われる。
なお、図２のような中空糸膜モジュール２００では、上下のいずれの方向からでも薬液を流すことができる。上下が対称の構造だからである。しかし、図１のような構造の中空糸膜モジュール１００の場合には、中空糸膜モジュールユニット３００の構成要素として用いた場合には下部１１０から、中空糸膜モジュールユニット３０２の構成要素として用いた場合には上部１１２から薬液を流すのが一般的である。
【００２７】
図３で、中空糸膜モジュールユニット３００を洗浄する際は、例えば、上記の系統を弁の切り替えによって、中空糸膜モジュールユニット３０２のルーメン側３１０からの透過薬液を中空糸膜モジュールユニット３００のルーメン側３０８に流すようにすれば良い。
なお、本実施の形態では、中空糸膜モジュールユニットを二つ採用している。しかし、より多い複数の中空糸膜モジュールユニットを採用し、それらのうちの任意の二つの中空糸膜モジュールユニットの間で相互に切り替えて洗浄を行うことができる。
【００２８】
すなわち、本発明に係る中空糸膜の洗浄方法を実施するための装置は、いずれかの第１の中空糸膜モジュールユニットにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の中空糸膜モジュールユニットからの洗浄薬液を他のいずれかの第２の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すようにした状態と、上記他の第２の中空糸膜モジュールユニットにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該他の第２の中空糸膜モジュールユニットからの洗浄薬液を上記第１の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すようにした状態を相互に切り替えられるような構成とすれば良い。このように構成するための具体的配管及び制御システムは、当業者にとって公知のものを採用することができる。
【００２９】
ついで、図４に本発明に係る中空糸膜の洗浄方法の他の実施の形態について、その概要を示す。
この実施の形態では、一つの中空糸膜モジュールユニットを分画し、二つの分画４００及び４０２を対象としている。この実施の形態では、薬液タンク４０４から洗浄薬液を分画４００及び４０２に送ることによって、中空糸膜を洗浄することとしている。すなわち、上記したように、中空糸膜モジュールユニットは、通常複数本の中空糸膜モジュールを有する。例えば、１０本の中空糸膜モジュールを持つ中空糸膜モジュールユニットで、中空糸膜モジュールを５本ずつに分画して用いるのがこの実施の形態である。
【００３０】
図４は、右側分画４０２を洗浄する状態を示している。
例えば、図２で説明したような中空糸膜モジュール２００を複数有する中空糸膜モジュールユニットを二に分画する。この場合、相互の分画は、薬液の流れ上遮断しておく。
ここで、左側の分画の中空糸膜モジュール２００の下部導入口２１０又は上部出口２１６からシェル側に薬液を流す。
一部の薬液は、シェル側４０６からシェル側４０６へ流れ、薬液タンク４０４に循環する。また、他の一部又は全部の薬液は、シェル側４０６からルーメン側４０８に流れる。本実施の形態では、このルーメン側４０８に流れ、左側分画４００から排出される透過薬液を右側分画４０２のルーメン側４１０に流す。
【００３１】
すなわち、右側分画を構成する各々の中空糸膜モジュール２００の上部２１２又は下部２１４から送り込む。その結果、右側分画４０２のルーメン側４１０からシェル側４１２に薬液が流れる。シェル側４１２からの薬液を再度薬液タンク４０４に戻す。なお、図４では、太線でシェル側４１２から薬液タンク４０４への流れを示している。また、点線で、ルーメン側４０８からルーメン側４１０への流れを示している。
【００３２】
この実施の形態によれば、ルーメン側４０８、４１０内には、中空糸膜の表面の膜でろ過された清浄な薬液を流すので、双方の分画４００、４０２の内部が汚染されることはない。また、ポッティング部はルーメン側４０８、４１０から流した場合には、薬洗が流れやすく効率的に洗浄が行われる。
なお、図２のような中空糸膜モジュール２００から成る分画では、上部２１２、下部２１４のいずれの方向からでも薬液を流すことができる。上下が対称の構造だからである。しかし、図１のような構造の中空糸膜モジュール１００から成る分画では、左側分画４００については下部１１０から、右側分画４０２については上部１１２から薬液を流すのが一般的である。
【００３３】
図４で、左側分画４００を洗浄する際は、例えば、上記の系統を弁の切り替えによって、右側分画４０２のルーメン側４１０からの透過薬液を左側分画４００のルーメン側４０８に流すようにすれば良い。
なお、本実施の形態では、中空糸膜モジュールユニットを二つに分画している。しかし、より多い複数の分画を採用し、それらのうちの任意の二つの分画の間で相互に切り替えて洗浄を行うことができる。
【００３４】
すなわち、本発明に係る中空糸膜の洗浄方法を実施するための装置は、いずれかの第１の分画にシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の分画からの洗浄薬液を他の第２の分画のルーメン側からシェル側に流すようにした状態と、上記第２の分画にシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第２の分画からの洗浄薬液を上記第１の分画のルーメン側からシェル側に流すようにした状態を相互に切り替えられるような構成とすれば良い。このように構成するための具体的配管及び制御システムは、当業者にとって公知のものを採用することができる。
【００３５】
他の実施の形態
本発明に係る中空糸膜の洗浄方法及び装置は、上記の実施の形態について説明したが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明な修飾・変更・付加は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３６】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、洗浄効果が優れていて、特に、中空糸細孔内部と中空糸膜モジュールの上下のポッテイング部を効果的に洗浄することができるようにした中空糸膜の洗浄方法及び装置が提供される。すなわち、本発明によれば、長期使用に伴う膜性能低下を抑制することが可能となる。また、上記したところから明らかなように、そのための機器構成は、過大な変更を伴うことはなく、バルブ、制御システムの軽微な変更で足りる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る中空糸膜の洗浄方法及び装置の適用の対象となる中空糸膜モジュールの一実施の形態を説明する概念図である。
【図２】本発明に係る中空糸膜の洗浄方法及び装置の適用の対象となる中空糸膜モジュールの他の実施の形態を説明する概念図である。
【図３】本発明に係る中空糸膜の洗浄方法及び装置の一実施の形態を説明する概念図である。
【図４】本発明に係る中空糸膜の洗浄方法及び装置の他の実施の形態を説明する概念図である。
【符号の説明】
１００、２００　　　　　中空糸膜モジュール
１０２、２０２　　　　　シェル
１０４、２０４　　　　　中空糸膜
１０６、２０６　　　　　上基部
１０８、２０８　　　　　下基部
１１０、２１４　　　　　下部
１１２、２１２　　　　　上部
１１４、２１６　　　　　横方向の出口
３００　　　　　　　　　中空糸膜モジュールユニット
３０２　　　　　　　　　中空糸膜モジュールユニット
３０４、４０４　　　　　薬液タンク
４００　　　　　　　　　左側分画
４０２　　　　　　　　　右側分画

Claims (6)

1. 水処理装置でのろ過に使用される中空糸膜の洗浄方法において、洗浄薬液を、複数の中空糸膜モジュールユニットのうち、第１のシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の中空糸膜モジュールユニットからの洗浄薬液を他の第２の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すようにしてなることを特徴とする中空糸膜の洗浄方法。
2. 請求項１の中空糸膜の洗浄方法において、洗浄薬液の流れを相互に切り替え、上記第２の中空糸膜モジュールユニットにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第２の中空糸膜モジュールユニットからの洗浄薬液を上記第１の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すことも行うことを特徴とする中空糸膜の洗浄方法。
3. 請求項１又は２の洗浄方法を実施するための中空糸膜の洗浄装置であって、第１の中空糸膜モジュールユニットにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の中空糸膜モジュールからの洗浄薬液を他の第２の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すようにした状態と、上記他の第２の中空糸膜モジュールユニットにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第２の中空糸膜モジュールユニットからの洗浄薬液を上記第１の中空糸膜モジュールユニットのルーメン側からシェル側に流すようにした状態とを、相互に切り替えられるように構成したことを特徴とする中空糸膜の洗浄装置。
4. 水処理装置でのろ過に使用される中空糸膜の洗浄方法において、中空糸膜モジュールユニットを二以上の複数に分画し、第１の分画のシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の分画からの洗浄薬液を、他の第２の分画のルーメン側からシェル側に流すようにしてなることを特徴とする中空糸膜の洗浄方法。
5. 請求項４の中空糸膜の洗浄方法において、洗浄薬液の流れを相互に切り替え、上記第２の分画のシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第２の分画からの洗浄薬液を、第１の分画のルーメン側からシェル側に流すことも行うことを特徴とする中空糸膜の洗浄方法。
6. 請求項４又は５の洗浄方法を実施するための中空糸膜の洗浄装置であって、第１の分画のシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第１の分画からの洗浄薬液を他の第２の分画のルーメン側からシェル側に流すようにした状態と、上記他の第２の分画の中空糸膜モジュールにシェル側からルーメン側に向けて洗浄薬液を流し、次いで、該第２の分画の中空糸膜モジュールからの洗浄薬液を上記第１の分画のルーメン側からシェル側に流すようにした状態とを、相互に切り替えられるように構成したことを特徴とする中空糸膜の洗浄装置。

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