JP2005066548A

JP2005066548A - 膜モジュールの洗浄装置

Info

Publication number: JP2005066548A
Application number: JP2003303400A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Oda; 剛織田; Seisuke Nakada; 誠亮中田; Madoka Takahashi; 円高橋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】頻繁な膜モジュールの薬液洗浄を行っても、手間がかからずに容易に薬液洗浄できると共に薬液使用量の少量化を図ることができるようにすること。
【解決手段】被処理水槽５４内に浸漬されて被処理水の濾過を行う膜モジュール５５を、薬液洗浄に際し上下に昇降させるための膜モジュール昇降手段１８と、薬液洗浄すべき膜モジュール５５を収容するための移動式洗浄槽２と、移動式洗浄槽２を搭載し、膜モジュール昇降手段８によって被処理水面の上方に引き上げられている膜モジュール５５の下方位置に、移動式洗浄槽２を移動させるための洗浄槽移動台１と、移動式洗浄槽２内に膜モジュール昇降手段１８による下降動作によって収容された膜モジュール５５に薬液を供給する薬液供給系８と、移動式洗浄槽２から越流した膜洗浄後の薬液を濾過し、該膜洗浄後に濾過された薬液を薬液供給系８へ戻す薬液循環系１６と、を備えた膜モジュールの洗浄装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、膜モジュールの洗浄装置に関し、下排水や産業排水などのような特に汚濁性の高い被処理水を固液分離して濾過する膜モジュールを洗浄するのに適した洗浄装置に関するものである。

下排水や産業排水などを固液分離して濾過する処理では、硝化槽、曝気槽など、被処理水槽内に膜モジュールを浸漬配置し、濾過運転を行って膜内部を吸引することにより、膜モジュールの二次側より浄化された膜透過水を得るようにしている。なお、このような固液分離を行う膜モジュールの分離膜の材質としては、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）等がある。

このように被処理水を固液分離して濾過する膜モジュールでは、濾過運転により、被処理水と接触する側の膜面に汚染物質が付着する。このため、薬液洗浄を行って膜面付着物質を取り除いて、膜モジュールの吸引差圧（透過流束）を回復させることが必要となる。薬液としては、有機物による目詰まりに対して次亜塩素酸ナトリウムが広く用いられ、無機物による目詰まりに対してシュウ酸が広く用いられている。

膜モジュールの洗浄方法としては、クレーンやチェーンブロックなどにより、膜面に汚染物質が付着している膜モジュールを吊り上げて、薬液を満たした洗浄槽にまで移動し、洗浄槽内の薬液に浸漬して洗浄を行うようにした洗浄方法が知られている（従来技術１）。

また、例えば、特公平６−６５３７１号公報では、生物処理槽内に膜モジュールを浸漬配置したままの状態で濾過運転を一時的に停止し、膜モジュールの内部に二次側より薬液を圧入し、該薬液を膜面より被処理水槽内に流出させることにより、膜モジュールの洗浄を行うようにした洗浄方法が提案されている（従来技術２）。この洗浄方法は、膜透過水の流れ方向とは逆方向に薬液を流すようにしているので、いわゆる逆洗と呼ばれている洗浄方法である。

また、特開２０００−１６７５５５号公報では、好気性廃水処理槽とは別に分離膜ユニットを設置する膜分離処理槽を設け、分離膜が汚れた場合に、分離膜を設置したそのままの状態で膜分離処理槽内の被処理水を排水し、次いで薬液を膜分離処理槽内に導入して分離膜を浸漬し、所定時間経過後に薬液洗浄するようにした洗浄方法が提案されている（従来技術３）。
特公平６−６５３７１号公報（第１頁、第１図）特開２０００−１６７５５５号公報（第３頁、第１図）

しかし、前述した従来技術１では、クレーンやチェーンブロックなどにより、膜モジュールを被処理水槽内から吊り上げて被処理水槽の外部にある洗浄槽にまで移動させるようにしたものであるから、移動の際に膜モジュールを濾過吸引装置から取り外すなどの多大な手間がかかるという問題があった。また、洗浄槽内の薬液に浸漬して洗浄を行うので、膜モジュールの膜面積の集積度が低いものでは、薬液使用量が大量になるという問題があった。

また、逆洗と呼ばれている前述した従来技術２では、１ヶ月から数ヶ月間の濾過運転を行った後に、膜モジュールの目詰まりが生じている状態において薬液洗浄を行うようにしているので、目詰まりが生じている閉塞部分へは薬液が行き渡らずに膜モジュールに洗浄斑が生じるという問題があった。洗浄斑を減らすためにより高い圧力をかけて薬液を通液する方法も提案されているものの、結果として薬液使用量の増加を招いている。

また、前述した従来技術３では、膜分離処理槽内の被処理水を排水し、次いで薬液を膜分離処理槽内に導入して分離膜を浸漬し、膜面の洗浄を行うようにしたものであるから、大量の薬液を必要とするという問題があった。

そこで本発明は、頻繁な膜モジュールの薬液洗浄を行っても、膜モジュールの昇降動作と膜モジュールを収容するための移動式洗浄槽の移動動作とを組み合わせた簡単な動作手順により、膜モジュールを濾過吸引装置に接続したままで手間がかからずに容易に薬液洗浄することができるとともに、膜洗浄後の薬液を濾過し循環することにより薬液使用量の少量化を図ることができ、これにより膜モジュールの洗浄斑の発生を防止し、膜モジュールの吸引差圧を十分に回復させることができる膜モジュールの洗浄装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本願発明は次の技術的手段を講じている。

請求項１の発明は、被処理水槽内に浸漬されて被処理水の濾過を行う膜モジュールを、薬液洗浄に際し上下に昇降させるための膜モジュール昇降手段と、薬液洗浄すべき膜モジュールを収容するための移動式洗浄槽と、前記移動式洗浄槽を搭載し、前記膜モジュール昇降手段によって被処理水面の上方に引き上げられている膜モジュールの下方位置に、前記移動式洗浄槽を移動させるための洗浄槽移動台と、前記移動式洗浄槽内に前記膜モジュール昇降手段による下降動作によって収容された膜モジュールに薬液を供給する薬液供給系と、前記移動式洗浄槽から越流した膜洗浄後の薬液を濾過し、該膜洗浄後に濾過された薬液を前記薬液供給系へ戻す薬液循環系と、を備えたことを特徴とする膜モジュールの洗浄装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載の膜モジュールの洗浄装置において、前記膜モジュール昇降手段、前記洗浄槽移動台及び前記薬液供給系を制御して薬液洗浄運転制御を行うとともに、膜モジュールの濾過運転と薬液洗浄運転との切替制御を行う制御装置を備えたことを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の膜モジュールの洗浄装置において、前記洗浄槽移動台が、前記被処理水槽に該被処理水槽の幅方向に架け渡され、かつ、該被処理水槽の長さ方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動式洗浄槽から越流した膜洗浄後の薬液を回収する排薬液回収溝部を有しており、前記排薬液回収溝部からの膜洗浄後の薬液を直接受ける排薬液案内溝が前記被処理水槽に付設されていることを特徴とするものである。

本発明による膜モジュールの洗浄装置は、薬液洗浄に際し膜モジュールを上下に昇降させる膜モジュール昇降手段と、洗浄すべき膜モジュールを収容するための移動式洗浄槽を搭載し、膜モジュール昇降手段によって被処理水面の上方に引き上げられている膜モジュールの下方位置に、移動式洗浄槽を移動させるための洗浄槽移動台とを備えている。よって、薬液洗浄に際し、膜モジュールを上下方向にだけ短い距離移動させるだけでよいので、膜モジュールを濾過吸引装置から取り外さなくてすむ。

また、本発明による膜モジュールの洗浄装置は、前記膜モジュール昇降手段と前記洗浄槽移動台とを備えているので、複数の膜モジュール、あるいは１つの膜ユニットが複数の膜モジュールからなる複数の膜ユニットを薬液洗浄するに際し、洗浄すべき膜モジュールあるいは膜ユニットを膜モジュール昇降手段によって被処理水面の上方に引き上げること、次いで、この膜モジュールあるいは膜ユニットの直下に洗浄槽移動台によって移動式洗浄槽を移動させること、しかる後、この膜モジュールあるいは膜ユニットを膜モジュール昇降手段によって移動式洗浄槽内に収容すること、という簡単な動作手順を繰り返すによって容易に薬液洗浄を行うことができる。

また、本発明による膜モジュールの洗浄装置は、移動式洗浄槽から越流した膜洗浄後の薬液を濾過し、この膜洗浄後に濾過された薬液を薬液供給系へ戻す薬液循環系を備えている。代表的な薬液である次亜塩素酸ナトリウムの場合、塩素がぬけるまでに数日を要するのでその間、繰り返し使用することができる。よって、膜モジュールに生じる洗浄斑の発生を防止すべく薬液洗浄の実施サイクルを７２時間以内とするような頻繁な膜モジュールの薬液洗浄を行っても、膜洗浄後の薬液を濾過し循環することにより薬液使用量の少量化を図ることができる。

本発明による膜モジュールの洗浄装置によれば、頻繁な膜モジュールの薬液洗浄を行っても、膜モジュールの昇降動作と膜モジュールを収容するための移動式洗浄槽の移動動作とを組み合わせた簡単な動作手順により、膜モジュールを濾過吸引装置に接続したままで手間がかからずに容易に薬液洗浄することができるとともに、膜洗浄後の薬液を濾過し循環することにより薬液使用量の少量化を図ることができ、これにより膜モジュールの洗浄斑の発生を防止し、膜モジュールの吸引差圧（透過流束）を十分に回復させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による膜モジュールの洗浄装置を備えた下水処理設備のフロー図である。

図１において、５１は荒目スクリーン５１ａを備えた原水槽、５２は流量調整槽、５３は脱窒槽である。また、５４は被処理水槽としての硝化槽（曝気槽）、５５は硝化槽５４内の被処理水中に浸漬されている複数の中空糸膜モジュール、５６は中空糸膜モジュール５５の下方に配設された散気装置である。中空糸膜モジュール５５は、図における左右方向（硝化槽５４の長さ方向）に並べられるとともに、図における奥行き方向（硝化槽５４の幅方向）にも複数並べられている。この硝化槽５４の幅方向に並べられた複数の中空糸膜モジュール５５によって１つの膜ユニットが構成されており、硝化槽５４内に複数の膜ユニットが浸漬配置されている。５７は各膜ユニットに対応してその数だけ設けられ、硝化槽５４の幅方向に延びるヘッダーであり、膜ユニットを構成する複数の中空糸膜モジュール５５の二次側（膜透過水取出し口）がヘッダー５７に連通している。これらの各ヘッダー５７は、フレキシブルホース５８、開閉弁５９を有する膜透過水出し分岐管６０及び膜透過水取出し主管６１を介して吸引ポンプ６２に接続されている。

そして、汚水を荒目スクリーン５１ａを備えた原水槽５１と流量調整槽５２に順次導入して夾雑物の除去及び流量調整を行う。次いで、流量調整槽５２からの汚水を脱窒槽５３と硝化槽５４に順次流入させつつ、硝化槽５４内の被処理水（活性汚泥混合液）の一部を循環水として脱窒槽５３へ返送することにより、被処理水中の窒素と有機物を活性汚泥により生物学的に除去する。そして、これとともに、硝化槽５４内の被処理水を中空糸膜モジュール５５によって濾過して膜透過水を取り出し、活性汚泥を槽内に残留させている。吸引ポンプ６２によって中空糸膜内部を吸引することにより得られた膜透過水は、処理水として放流されるようになっている。

１は後述する洗浄槽移動台、２は洗浄槽移動台１に搭載され、洗浄すべき中空糸膜モジュール５５を収容するための移動式洗浄槽（移動式洗浄容器）である。また、３は薬液槽、４は薬液槽３から薬液を供給するための薬液供給主管、５は薬液供給主管４から分岐し、開閉弁６を有する薬液供給分岐管、７は薬液供給分岐管５とヘッダー５７とを接続するフレキシブルホースである。薬液槽３、薬液供給主管４、開閉弁６を有する薬液供給分岐管５及びフレキシブルホース７は、薬液洗浄に際し、移動式洗浄槽２内に収容された中空糸膜モジュール５５に薬液を供給する薬液供給系８を構成している。なお、本実施形態では水頭差により、薬液槽３から薬液が移動式洗浄槽２へ供給されるようになっている。また、９は膜モジュール内蔵曝気管用のブロワであって、薬液洗浄に際し、中空糸膜モジュール５５内に内蔵された曝気管より空気の気泡を噴出して、薬液に浸漬されている中空糸膜モジュール５５の曝気洗浄を行うためのものである。

また、１０は排薬液濾過槽、１１は排薬液濾過槽１０内に浸漬配置されて膜洗浄後の薬液中の粒子状成分を除去するための排薬液濾過用中空糸膜モジュールである。１２は硝化槽５４に付設された排薬液案内溝１３からの膜洗浄後の薬液を排薬液濾過槽１０に導く排薬液導出管、１４は吸引ポンプ１５を有し、排薬液濾過用中空糸膜モジュール１１と薬液槽３とを接続する薬液戻し管である。なお、移動式洗浄槽２から越流した膜洗浄後の薬液が前記排薬液案内溝１３に流入するようになっている。前記排薬液案内溝１３、排薬液導出管１２、排薬液濾過用中空糸膜モジュール１１を有する排薬液濾過槽１０及び吸引ポンプ１５を有する薬液戻し管１４は、移動式洗浄槽２から越流した膜洗浄後の薬液を排薬液濾過槽１０へ導いて濾過し、膜洗浄後に濾過された薬液を薬液槽３へ戻す薬液循環系１６を構成している。また、１７は、排薬液濾過槽１０から越流する膜洗浄後の薬液を流量調整槽５２に導く排薬液排出系である。

図２は本発明の一実施形態による膜モジュールの洗浄装置の要部を示す斜視図である。図２は１０個の中空糸膜モジュール５５からなる膜ユニットが被処理水面の上方に引き上げられている様子を示している。

図２に示すように、濾過吸引と薬液供給とを兼ねるヘッダー５７に、本実施形態では１０個の中空糸膜モジュール５５が、それぞれ、モジュール接続管５７ａを介して吊り下げられた状態で接続されている。中空糸膜モジュール５５は、被処理水中に、上下方向に延びる多数の中空糸膜を有して起立姿勢で浸漬される外圧型のものである。

この１０個の中空糸膜モジュール５５が接続されて硝化槽５４の幅方向に延びるヘッダー５７の両端部には、それぞれ、電動ホイスト１８によって巻き出しと巻き取りを行うワイヤロープ１８ａの先端が固定されており、これにより、１０個の中空糸膜モジュール５５が吊り下げられたヘッダー５７を上下に昇降させるようになっている。また、昇降時には、ヘッダー５７両端部それぞれに取り付けられたアーム１９が、硝化槽５４に付設された垂直上下方向に延びるガイド部材２０によって案内される。これにより、ヘッダー５７は、前後左右に振れることなくスムーズに昇降動作するとともに、硝化槽５４の幅方向及び長さ方向への動きが規制されて上下動のみ可能となっている。

ヘッダー５７の一方の端部と薬液供給分岐管５に備えられた開閉弁６とは、フレキシブルホース７によって接続されている。また、ヘッダー５７の他方の端部と膜透過水出し分岐管６０に備えられた開閉弁５９とはフレキシブルホース５８によって接続されている。フレキシブルホース７，５８は、補強用金属線入りのものがよい。この実施形態では、距離７ｍの膜ユニット引き上げ高さがあるので、フレキシブルホース７，５８は、長さ４ｍのものを使用している。

１０個の塩化ビニル樹脂製の移動式洗浄槽２を搭載する洗浄槽移動台１は、上部に断面矩形の排薬液回収溝部１ａを有して長尺広幅の箱型状をなし、硝化槽５４に該硝化槽５４の幅方向に架け渡され、硝化槽５４の長さ方向に移動可能に設けられている。すなわち、硝化槽５４には、被処理水を挟むようにして対向し、かつ、硝化槽５４の長さ方向に延びる２本の走行レール２１が付設されている。この実施形態では洗浄槽移動台１は、その両端部それぞれの下面に、走行車輪を有する図示しない軌条式電動サドルを備え、この軌条式電動サドルによって走行レール２１上を移動できるようになっている。

前記軌条式電動サドルの駆動モータには、走行レール２１が取り付けられた走行架台（図示省略）に沿って設けられたトロリー線、集電子及び集電アームなどから構成されるトロリー機構によって、容易に給電できるようになっている。

このような洗浄槽移動台１上に、１０個の中空糸膜モジュール５５をそれぞれ収容するための移動式洗浄槽２が１０個載置された状態で搭載されている。移動式洗浄槽２は、上側に位置する截頭逆円錐状筒体部２ａに上下方向に延びる有底円筒体部２ｂを連接してなるものである。截頭逆円錐状筒体部２ａの下端寄り部位に、内外に貫通する複数のオーバーフロー孔２ｃを設けてある。

図４は図２における硝化槽を収容する建物設備を略示する一部破断斜視図である。なお、図４では図２における硝化槽５４以外のものについては図示していない。

図４に示すように、臭気対策のために多数の窓を有する非開放型の建物内に硝化槽５４が設けられており、膜ユニットの吊り上げ高さを確保するために、天井の高い室内にプールがあるような設備になっている。大きさの具体例としては、硝化槽５４は幅８ｍ×長さ１５ｍ×深さ５ｍであり、建物設備は幅１２ｍ×長さ２０ｍ×高さ７ｍである。

図５は図２における洗浄装置の構成を説明するための平面図、図６は図５のＡＡ線断面図である。

図５及び図６に示すように、本実施形態では硝化槽５４の長さ方向に間隔をあけて浸漬配置された１４個の膜ユニットが備えられている。各膜ユニットは、それぞれ、硝化槽５４の幅方向に間隔をあけて配置された１０個の中空糸膜モジュール５５からなっている。図６における左端から順に第１番目、第２番目となっており、いちばん右端のものが第１４番目の膜ユニットである。図６に示すように、本実施形態では建物設備の天井部に、各膜ユニットについて２個ずつ、総計２８個の電動ホイスト１８が支持されている。これらの電動ホイスト１８は、薬液洗浄に際し中空糸膜モジュール５５を上下に昇降させるための膜モジュール昇降手段を構成している。

図７は膜モジュールの洗浄装置の制御構成を説明するためのブロック図である。

図７において、２２は洗浄槽移動台１の軌条式電動サドルの走行車輪を駆動する移動台駆動モータ、２３はそのモータ制御回路、２４は移動台駆動モータ２２の回転数に比例したパルス信号を発生するパルスジェネレータである。２５はプログラムされたシーケンサ（プログラマブルコントローラ）である。シーケンサ２５は、予め定められた動作手順、及びパルスジェネレータ２４からの信号に基づいて原点位置からの洗浄槽移動台１の位置を知ることなどにより、モータ制御回路２３に洗浄槽移動台１を作動、停止させる指令を与えて洗浄槽移動台１の移動制御を行う。また、シーケンサ２５は、予め定められた動作手順に基づいて、中空糸膜モジュール５５を吊り下げて支持する各電動ホイスト１８に巻き出し、巻き取りの指令を与えてこれらの電動ホイスト１８の昇降制御を行う。また、シーケンサ２５は、予め定められた動作手順に基づいて、各薬液供給分岐管に設けられた開閉弁６に開閉指令を与えて開閉弁６の開閉制御を行う。さらに、シーケンサ２５は、予め定められた動作手順に基づいて膜モジュール内蔵曝気管用のブロワ９の作動制御を行う。

また、シーケンサ２５は、予め定められた動作手順に基づいて、各膜透過水出し分岐管６０に設けられた開閉弁５９の開閉制御を行うようになっている。このシーケンサ２５は、電動ホイスト１８、洗浄槽移動台１、開閉弁６及び膜モジュール内蔵曝気管用のブロワ９などを制御して薬液洗浄運転制御を行うとともに、開閉弁６，５９などを制御することで薬液洗浄しようとする中空糸膜モジュール５５に関して濾過運転と薬液洗浄運転との切替制御を行う制御装置を構成している。

次に、このように構成される洗浄装置による洗浄運転について説明する。洗浄工程は、（１）膜モジュール引き上げと洗浄槽移動台移動を行う第１工程、（２）膜モジュール浸漬洗浄を行う第２工程、（３）浸漬状態のまま膜モジュール曝気洗浄を行う第３工程、（４）洗浄後の膜モジュール引き下げを行う第４工程からなっている。

（１）まず、第１番目の膜ユニットの膜透過水出し分岐管６０に設けられた開閉弁５９を閉じた後、電動ホイスト１８を作動させて第１番目の膜ユニットを被処理水面上の所定高さ位置まで引き上げる。次いで、原点位置（初期状態位置）から洗浄槽移動台１を移動させて、１０個の移動式洗浄槽２を膜ユニットの各中空糸膜モジュール５５の真下にそれぞれ位置させる。しかる後、電動ホイスト１８を作動させ、各中空糸膜モジュール５５を降下させて各移動式洗浄槽２内にそれぞれ収容する。

（２）次に、第１番目の膜ユニットの薬液供給分岐管に設けられた開閉弁６を開き、移動式洗浄槽２内に収容されている中空糸膜モジュール５５に該膜モジュールの二次側から所定量の薬液を供給し（逆洗供給）、所定時間だけ中空糸膜モジュール５５の浸漬洗浄を行う。薬液供給後、開閉弁６を閉じる。

（３）浸漬洗浄後、膜モジュール内蔵曝気管用のブロワ９を作動させ、薬液に浸漬状態のままで中空糸膜モジュール５５の曝気洗浄を所定時間行う。なお、薬液内で曝気を行うと移動式洗浄槽２の上端開口部からの泡が硝化槽５４内に落下することがあるものの、泡程度の微少量では汚泥性状に対して悪影響を及ぼさない。

（４）曝気洗浄後、電動ホイスト１８を作動させて各中空糸膜モジュール５５を移動式洗浄槽２内より引き上げる。次いで、洗浄槽移動台１をわずかに後退移動して停止させた後、洗浄された第１番目の膜ユニットを引き下げ、硝化槽５４内の元の位置に浸漬配置する。硝化槽５４内に第１番目の膜ユニットが戻されると、第１番目の膜ユニットの膜透過水出し分岐管６０の開閉弁５９が開かれるようになっている。

このようにして第１番目の膜ユニットの薬液洗浄を行うようにしている。そして、前記（１）〜（４）の工程を繰り返すことで、次の第２番目から第１４番目までの各膜ユニットの薬液洗浄が行われるようになっている。なお、第１４番目の膜ユニットの洗浄後、第１番目の膜ユニットの薬液洗浄に備えるため、全部の膜ユニットを一斉に引き上げた状態で、洗浄槽移動台１を後退させて前記原点位置に戻すようにしている。この間、濾過運転を停止させている。

このように、本実施形態による膜モジュールの洗浄装置は、薬液洗浄に際し洗浄すべき中空糸膜モジュール５５を上下に昇降させる電動ホイスト１８と、電動ホイスト１８によって被処理水面の上方に引き上げられている中空糸膜モジュール５５の下方位置に、移動式洗浄槽２を移動させるための洗浄槽移動台１とを備えている。よって、薬液洗浄に際し、中空糸膜モジュール５５を上下方向にだけ短い距離移動させるだけでよいので、中空糸膜モジュール５５を濾過吸引装置（濾過吸引系）から取り外さなくてすむ。

また、本実施形態による膜モジュールの洗浄装置は、複数の中空糸膜モジュール５５からなる複数の膜ユニットを薬液洗浄するに際し、洗浄すべき膜ユニットを電動ホイスト１８によって被処理水面の上方に引き上げること、次いで、この膜ユニットの直下に洗浄槽移動台１によって移動式洗浄槽２を移動させること、しかる後、この膜ユニットを電動ホイスト１８によって移動式洗浄槽２内に収容すること、という簡単な動作手順を繰り返すによって容易に薬液洗浄を行うことができる。

また、本実施形態による膜モジュールの洗浄装置は、移動式洗浄槽２から越流した膜洗浄後の薬液を、洗浄槽移動台１の排薬液回収溝部１ａにより回収した後、硝化槽５４に付設された排薬液案内溝１３へ重力落下によって直接導くようにしてある。これにより、移動する移動式洗浄槽２から越流した膜洗浄後の薬液を、手間がかかる配管施工なしに容易に回収して利用することができる。

本実施形態による膜モジュールの洗浄装置は、メンテナンスにおいて大きな利点がある。すなわち、洗浄装置を構成する機器のすべてを、硝化槽５４内でなく、被処理水の上に設けることができ、日常点検や修理作業を硝化槽５４内の水位を下げることなく実施することができる。また、頻繁に薬液洗浄を行うことに伴って、中空糸膜モジュール５５について、引き上げられる頻度が多いので、その都度容易に目視点検を行うことができる。

また、本実施形態による膜モジュールの洗浄装置は、移動式洗浄槽２から越流した膜洗浄後の薬液を排薬液濾過槽１０へ導いて濾過し、膜洗浄後に濾過された薬液を薬液供給系８へ戻す薬液循環系１６を備えている。薬液として次亜塩素酸ナトリウムの場合、塩素がぬけるまでに数日を要するのでその間、繰り返し使用することができる。よって、中空糸膜モジュール５５に生じる洗浄斑の発生を防止すべく薬液洗浄の実施サイクルを７２時間以内とする頻繁な中空糸膜モジュール５５の薬液洗浄を行っても、膜洗浄後の薬液を濾過し循環することにより薬液使用量の少量化を図ることができる。

次に、本実施形態の洗浄装置による洗浄運転について、具体的数値を示して説明する。

図１に示す下水処理設備において、日処理水量が２０００ｍ³／日の場合を例にして説明する。中空糸膜モジュール５５の日平均の膜フラックス（膜の透過流束）は０．６ｍ³／ｍ²／日として設計されており、したがって、必要な膜面積は約３５００ｍ²である。膜面積２５ｍ²の中空糸膜モジュール５５を用いるので、中空糸膜モジュール５５の数は約１４０個とした。硝化槽５４は、容積が約６００ｍ³であり、幅８ｍ×長さ１５ｍ×深さ５ｍである。１０個の中空糸膜モジュール５５によって１つの膜ユニットを構成し、合計で１４個の膜ユニットを、硝化槽５４内に長さ方向に約１ｍ間隔にて並べた（前記図５及び図６参照）。

移動式洗浄槽２の寸法は、有底円筒体部２ｂ：内径φ３００ｍｍ×高さ２８００ｍｍ、截頭逆円錐状筒体部２ａ：下端内径φ３００ｍｍ×高さ４００ｍｍ×上端内径φ７６２ｍｍである。移動式洗浄槽２の満水時の薬液容量は、２００Ｌである。このような移動式洗浄槽２を１０個、中空糸膜モジュール５５と同一間隔にて、洗浄槽移動台１上に搭載した（前記図２参照）。

薬液洗浄の頻度は１日に１度（２４時間サイクル）とし、薬液として次亜塩素酸ナトリウム水溶液：濃度２０００ｐｐｍを使用した。

洗浄工程は、前記説明したように４つの工程からなっている。（１）膜モジュール引き上げと洗浄槽移動台移動を行う第１工程:所要時間５分、（２）膜モジュール浸漬洗浄を行う第２工程（薬液３０Ｌの逆洗供給を含む）：所要時間６０分、（３）浸漬状態のまま膜モジュール曝気洗浄を行う第３工程：所要時間３５分、（４）洗浄後の膜モジュール引き下げを行う第４工程：（１）と重複するので所要時間に累算せず、のように、合計１００分からなる洗浄工程とした。１つの膜ユニットの洗浄に１００分を要するので、全膜ユニット（１４個の膜ユニット）の１４００分である。この時間と、洗浄槽移動台１が原点位置（初期状態位置）に戻るための時間（１０分）と予備メンテナンス時間（３０分）との合計４０分を合わせて、１４４０分（＝２４時間）とした。

１回の洗浄において、中空糸膜モジュール５５の二次側から逆洗供給する薬液の量は３０Ｌ／個／回である。これは４．３ｍ³／日の薬液使用量になる。ここで、膜洗浄後の薬液の濾過再利用をせずに、そのまま流量調整槽５２に流入させて汚水（下水）と混合させた場合でも、汚水の流入水量が前記２０００ｍ³／日であるので、汚泥に含まれる平均薬液濃度は４．２ｐｐｍになる。これは、０．４２ｇ／ｋｇ−ＳＳの塩素添加率になり、文献（１）に示されているように全く問題のない濃度であることがわかる（文献（１）:膜分離装置の薬液洗浄に伴う汚泥の減量に関する研究，環境技術，Ｖｏｌ．２８，Ｎ０．８，ｐ５５２−５５５，１９９９年）。

そして、１つの移動式洗浄槽２に注目すると、１日の間に逆洗供給される薬液量は４２０Ｌ（＝１４×３０）であり、移動式洗浄槽２の満水時容量は前述のように２００Ｌであることから、１日当たり２回薬液が置換される状態にある。したがって、移動式洗浄槽２内の薬液は塩素がまだ揮発しておらず、かつ、汚泥の混入も少ない充分きれいな状態にある。膜洗浄後の薬液の濾過再利用を行って薬液使用量の少量化を図ることで、汚泥に含まれる平均薬液濃度が低下するととともに、薬液費用を下げることができる。

このように、本実施形態の洗浄装置によれば、２４時間サイクルという頻繁な中空糸膜モジュール５５の薬液洗浄を行っても、中空糸膜モジュール５５の昇降動作と該中空糸膜モジュール５５を収容するための移動式洗浄槽２の移動動作とを組み合わせた簡単な動作手順により、中空糸膜モジュール５５を濾過吸引装置に接続したままで手間がかからずに容易に薬液洗浄することができるとともに、膜洗浄後の薬液を濾過し循環することにより薬液使用量の少量化を図ることができ、これにより中空糸膜モジュール５５の洗浄斑の発生を防止し、中空糸膜モジュール５５の吸引差圧（透過流束）を十分に回復させることができる。

なお、本実施形態では、洗浄槽移動台１上に移動式洗浄槽２を載置した状態で搭載した構成としたが、これに限定されず、図３に示すように、移動式洗浄槽２の下部を洗浄槽移動台１より下方へ突出させ、移動式洗浄槽２をその下部が被処理水中に浸かる状態で洗浄槽移動台１に搭載するように構成してもよい。このようにすると、ヘッダー５７、ガイド部材２０、電動ホイスト１８などの高さ位置を低く抑えることができるとともに、移動式洗浄槽２に浮力が作用することで、洗浄槽移動台１を駆動する移動台駆動機構とその移動台駆動モータ２２の負担を軽減することができる。

本発明の一実施形態による膜モジュールの洗浄装置を備えた下水処理設備のフロー図である。本発明の一実施形態による膜モジュールの洗浄装置の要部を示す斜視図である。図２における別の態様を示す斜視図である。図２における硝化槽を収容する建物設備を略示する一部破断斜視図である。図２における洗浄装置の構成を説明するための平面図である。図５のＡＡ線断面図である。膜モジュールの洗浄装置の制御構成を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１…洗浄槽移動台１ａ…排薬液回収溝部
２…移動式洗浄槽
２ａ…截頭逆円錐状筒体部
２ｂ…有底円筒体部
２ｃ…オーバーフロー孔
３…薬液槽
６…開閉弁
７…フレキシブルホース
８…薬液供給系
９…膜モジュール内蔵曝気管用のブロワ
１０…排薬液濾過槽
１１…排薬液濾過用中空糸膜モジュール
１３…排薬液案内溝
１６…薬液循環系
１７…排薬液排出系
１８…電動ホイスト１８ａ…ワイヤロープ
２１…走行レール
２２…移動台駆動モータ
２３…モータ制御回路
２４…パルスジェネレータ
２５…シーケンサ
５２…流量調整槽
５３…脱窒槽
５４…硝化槽
５５…中空糸膜モジュール
５７…ヘッダー
５９…開閉弁
６１…膜透過水取出し主管
６２…吸引ポンプ

Claims

被処理水槽内に浸漬されて被処理水の濾過を行う膜モジュールを、薬液洗浄に際し上下に昇降させるための膜モジュール昇降手段と、薬液洗浄すべき膜モジュールを収容するための移動式洗浄槽と、前記移動式洗浄槽を搭載し、前記膜モジュール昇降手段によって被処理水面の上方に引き上げられている膜モジュールの下方位置に、前記移動式洗浄槽を移動させるための洗浄槽移動台と、前記移動式洗浄槽内に前記膜モジュール昇降手段による下降動作によって収容された膜モジュールに薬液を供給する薬液供給系と、前記移動式洗浄槽から越流した膜洗浄後の薬液を濾過し、該膜洗浄後に濾過された薬液を前記薬液供給系へ戻す薬液循環系と、を備えたことを特徴とする膜モジュールの洗浄装置。
前記膜モジュール昇降手段、前記洗浄槽移動台及び前記薬液供給系を制御して薬液洗浄運転制御を行うとともに、膜モジュールの濾過運転と薬液洗浄運転との切替制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の膜モジュールの洗浄装置。
前記洗浄槽移動台が、前記被処理水槽に該被処理水槽の幅方向に架け渡され、かつ、該被処理水槽の長さ方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動式洗浄槽から越流した膜洗浄後の薬液を回収する排薬液回収溝部を有しており、前記排薬液回収溝部からの膜洗浄後の薬液を直接受ける排薬液案内溝が前記被処理水槽に付設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の膜モジュールの洗浄装置。