JP2019150789A - 膜分離装置の洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
Description
即ち、本発明は以下を要旨とする。
しかも、本発明の洗浄溶液は、リンや酸化剤を含まず、リンに起因するバイオファウリングや酸化剤排出のための過剰なフラッシング操作の問題もない。
特に、本発明において、洗浄溶液による洗浄工程に先立ち、原水室を空気に晒すことで原水室側膜表面を乾燥させる前処理を行うことで、より一層高い濁質除去効果を得ることができる。
本発明の膜分離装置の洗浄方法における両性界面活性剤を含む洗浄溶液による洗浄作用、洗浄前の乾燥操作による作用効果については、以下の通り考えられる。
また、原水側膜表面を乾燥させることで、膜表面に付着したケーク状の濁質汚染を乾燥・収縮させて、濁質汚染と膜表面に隙間を生じさせる、あるいは濁質汚染間に亀裂を生じさせることができ、これにより、濁質と洗浄溶液との接触面積が増大し、濁質を膜表面から浮かせやすくする効果が得られる。
本発明において、洗浄溶液の有効成分として用いる両性界面活性剤としては、アミノ酸型両性界面活性剤[高級アルキル(炭素数12〜18)アミノプロピオン酸ナトリウムなど]、ベタイン型両性界面活性剤[アルキル(炭素数12〜18)ジメチルベタイン、アルキル(炭素数12〜18)ジヒドロキシエチルベタインなど]、硫酸エステル塩型両性界面活性剤[高級アルキル(炭素数8〜18)アミンの硫酸エステルナトリウム塩、ヒドロキシエチルイミダゾリン硫酸エステルナトリウム塩など]、スルホン酸塩型両性界面活性剤(ペンタデシルスルフォタウリン、イミダゾリンスルホン酸など)などが挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのうち、好ましいのは、ベタイン型両性界面活性剤である。
また、本発明で用いる洗浄溶液のpHは11以上、特に12〜13程度の強アルカリ性であることが濁質の剥離、除去効果の面で好ましく、このpH調整のために、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ剤を含むものであってもよい。
本発明においては、分離膜により内部が原水室と透過水室に仕切られた膜モジュールの原水室側膜表面に両性界面活性剤を含有する洗浄溶液を接触させることで分離膜を洗浄するが、この洗浄工程は、具体的には、下記(1)及び/又は(2)の工程により行うことが好ましい。
(1) 膜モジュールの透過水室側から原水室側に洗浄溶液を通水する工程
(2) 膜モジュールの原水室側に洗浄溶液を循環させる工程
なお、(1)と(2)の工程を行う場合、いずれを先に行ってもよいが、(1)の工程を先に行う方が好ましい。(1)の工程を先に行い、その後、(2)の工程を行うことで、膜表面の濁質汚染を取り除いてから原水室側膜表面を親水化することができ、洗浄液と原水側膜表面の接触効率が向上するため短時間での親水化処理が可能である。なお、(1)と(2)の工程を交互に繰り返し行ってもよい。
本発明においては、上記の洗浄工程に先立ち、膜モジュールの原水室を空気に接触させることにより、原水室側膜表面を乾燥させる乾燥工程を行うことが好ましく、この乾燥工程を行うことで、より一層高い濁質除去効果を得ることができる。
本発明の膜分離装置の洗浄方法の洗浄対象となる膜分離装置には特に制限はないが、本発明の洗浄方法は、特に濁質の除去効果に優れることから、水中の懸濁物や有機・無機コロイド、有機・無機溶存物などの分離除去に使用した除濁膜装置のUF膜やMF膜の洗浄に有効であり、このうち、特に、原水室内の濁質がモジュール外に排出されにくく、また、物理洗浄法を適用し難い内圧式中空糸モジュールの濁質除去に好適である。
両面界面活性剤A:三洋化成工業社製「レボンCIB」(下記構造式で表されるアルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン)
非イオン性界面活性剤A:三洋化成工業社製「ナロアクティーID−40」(ポリオキシエチレンアルキルエーテル)
非イオン性界面活性剤B:三洋化成工業社製「ナロアクティーID−60」(ポリオキシエチレンアルキルエーテル)
陰性界面活性剤A:三洋化成工業社製「サンデットEN」(ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム)
以下の洗浄試験により、液晶工場排水由来の濁質の洗浄効果を調べた。
(1) 液晶工場排水を孔径0.45μmのMF膜に通水して、MF汚染膜を作成した。
(2) MF汚染膜に純水10mLを通水し、通水にかかった時間T0を求めた。
(3) MF汚染膜を洗浄溶液に3分浸漬させ、その後純水10mLを通水して、通水にかかった時間T1を求めた。
洗浄溶液としては各々表1に示すものを用いた。比較例1のブランクは、NaOHによりpH12に調整した水であり、その他は、各々の界面活性剤を1重量%濃度で溶解させ、NaOHによりpH12に調整したものである。
(4) MF膜に通水する排水量を変更し、T0にばらつきをもつMF汚染膜3検体において、上記(1)〜(3)を行った。
(5) 横軸T0、縦軸にT1をプロットし、3点の試験結果から導き出される傾きT1/T0によって洗浄効果を評価した。
すなわち、T1/T0が大きいほど洗浄効果は低く、T1/T0が小さいほど洗浄効果が高いと判断した。
液晶工場排水回収設備において汚染した、内圧式中空糸膜モジュール(中空糸UF膜、孔径0.03μm、膜内径0.9mm、膜素材ポリエーテルスルホン)から中空糸膜を取り出し、以下の手順で洗浄試験を実施した。
洗浄溶液としては、両性界面活性剤Aを1重量%濃度に水に溶解し、NaOHでpH13に調整したものを用いた。
(1) 汚染膜(5本)で図2(a),(b)に示す内圧式ミニモジュール試験装置(膜長さ7.5cm、面積10.6cm2)を作成した。
図2(a)中、1は汚染した中空糸膜、2はポッティング剤、3は透過水取出口、4はモジュールハウジングであり、内部に中空糸膜1が5本装填されている。
原水は、中空糸膜1の両端から膜内に導入し、膜を透過した透過水を取出口3より取り出した。
この内圧式ミニモジュール10に図2(b)の通り配管を接続して内圧式ミニモジュール試験装置とした。この試験装置では、バルブV1,V4を開とし、バルブV2,V3を閉とすることで配管11,12,13より中空糸膜1内に空気を導入することができる。また、ポンプPを作動し、バルブV3を開とし、バルブV1,V2,V4を閉とすることで洗浄溶液タンク5内の洗浄溶液を配管14,12,13を循環させることができる。6は透過水タンクである。
(2) 原水室側に0.15MPaの圧縮空気を1時間通して膜を乾燥させた。
(3) 次いで、原水室側に洗浄溶液を6時間循環し、その後洗浄溶液タンク5内の洗浄溶液を純水に入れ替え、ポンプPを作動し、バルブV4を開、バルブV1,V2,V3を閉とすることで、中空糸膜1内を純水で十分フラッシングを行い、洗浄液を取り除いた。
(4) 試験前の新膜の透水性、洗浄前の汚染膜及び洗浄後の膜について、ポンプPを作動させ、バルブV2を開、バルブV1,V3,V4を閉とすることで、Flux(透過流束)2m3/m2/d相当の純水を全量濾過するように中空糸膜1内に送水するとともに、このときの圧力を圧力計PIで測定し、新膜、洗浄前の汚染膜および洗浄後の膜それぞれの透水性(操作圧力1バールに換算したときの透過流束、単位lmh)を算出し、更に、下記式より透水性回復率を算出した。
透水性回復率(%)
=洗浄後の透水性[lmh]/新膜の透水性[lmh]×100
結果を表2に示す。
実施例3において、(2)の工程を省いた以外は同様に洗浄試験を行い結果を表2に示した。
これは、乾燥によって膜表面に固着した濁質汚染が乾燥・収縮することで膜から剥がれ易くなり、両性界面活性剤の洗浄効果が増大したためであると考えられる。
2 ポッティング剤
3 透過水取出口
4 モジュールハウジング
5 洗浄溶液タンク
6 透過水タンク
10 内圧式中空糸ミニモジュール
Claims (5)
- 分離膜により内部が原水室と透過水室に仕切られた膜モジュールを備える膜分離装置を洗浄する方法において、該分離膜の原水室側膜表面に両性界面活性剤を含有する洗浄溶液を接触させる洗浄工程を含む膜分離装置の洗浄方法。
- 前記洗浄溶液は、前記両性界面活性剤を0.01〜5重量%含有し、リンおよび酸化剤を含まない、請求項1に記載の膜分離装置の洗浄方法。
- 前記原水室を空気に接触させることにより、前記該原水室側膜表面を乾燥させる工程を含み、該乾燥工程後に、前記洗浄工程を行う、請求項1又は2に記載の膜分離装置の洗浄方法。
- 前記洗浄工程が、前記膜モジュールの透過水室側から原水室側に前記洗浄溶液を通水する工程と、前記膜モジュールの原水室側に前記洗浄溶液を循環させる工程のいずれか一方あるいは両方を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の膜分離装置の洗浄方法。
- 前記膜モジュールが、内圧式の中空糸膜モジュールである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の膜分離装置の洗浄方法。
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