JP3656908B2 - 膜処理装置とその洗浄方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜処理装置に係り、特に、有機物を含む被処理水から懸濁物質を固液分離する、精密ろ過膜、限外ろ過膜等を用いる膜処理装置とその洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密ろ過膜、限外ろ過膜を用いた膜分離装置は、被処理水から確実な固液分離が可能であることから安定した処理技術として近年普及しつつある。
膜処理装置を連続運転する場合、通水と共に、鉄やアルミ等の金属成分、フミン酸やフルボ酸や各種有機成分等の膜汚染物質により、膜間差圧の上昇や透過水量の減少が発現すると、膜の透水性能を回復させるために、薬品を用いた膜洗浄を実施する。
膜洗浄に使用する薬液の選択は、従来、被処理水の水質分析やこれまでの経験から決定されてきた。あるいは、酸、アルカリ、酸化剤による薬品洗浄を組み合わせることにより洗浄を実施してきた。
【０００３】
しかしながら、上記従来方法では次のような欠点があり、改良が望まれている。
▲１▼ 次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を洗浄薬品として使用した場合、有機物に対しては高い洗浄効果があるものの、鉄やマンガンが存在すると酸化還元反応により、膜を着色させ、さらには酸化金属が膜に付着することにより、洗浄効果は見られず、逆に膜閉塞が進行したり、膜の強度が低下する恐れがある。
▲２▼ 水酸化ナトリウム等のアルカリを洗浄薬品として使用した場合、フミン酸やフルボ酸や各種有機成分等に対して洗浄効果が見られるものの、鉄やアルミなどの金属が存在した場合には、水酸化物となって析出して膜間差圧の上昇の要因となり、また、鉄は水酸化鉄となって、膜に付着すると膜の着色の要因となる。
▲３▼ シュウ酸、クエン酸、塩酸、硫酸等の酸を使用した場合、鉄やアルミニウム等の金属水酸化物に対して高い洗浄効果があるものの、フミン酸やフルボ酸や各種有機成分等に対しては洗浄効果が見られず、有機物が主成分である被処理水の場合には、洗浄薬品と洗浄時間のロスとなる。
【０００４】
▲４▼ 酸洗浄を行って金属成分を除去した後、アルカリ洗浄あるいは次亜塩素酸塩洗浄を組み合わせる方法は、洗浄対象が有機物の場合に酸洗浄の時間及び薬品がロスとなる。特に、有機物が主成分である被処理水の場合には、酸洗浄は毎回実施する必要はないため、酸洗浄は大きなロスである。
▲５▼ ▲１▼〜▲４▼から、有機物が主成分である被処理水の場合、鉄等の金属成分があまり多くない時期には、次亜塩素酸ナトリウムやアルカリを用いて洗浄を行い、鉄等の金属成分の膜面付着量が多くなった場合には、酸洗浄を組み合わせる方法が最適洗浄と考えられるものの、その明確な判断はこれまで無かった。
▲６▼ また、被処理水水質の分析やこれまで洗浄した経験により、使用薬品が一意に決まる場合においても、洗浄時における水温や膜の状態によって透水性能の回復度は異なるために、最適な薬品濃度と洗浄時間の決定が困難であり、過剰な洗浄条件で薬品洗浄を行う場合が多かった。
【０００５】
【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決し、適切な薬品と洗浄条件で短時間に効果的な洗浄を行うことができ、安定した膜処理と洗浄薬品の節約と膜劣化の低減を可能とした膜処理装置とその洗浄方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【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、有機物を含む被処理水を膜ろ過する膜モジュールを有する膜処理装置において、該膜モジュールと同様の膜材質と膜形状を有し、膜面積が１／２〜１／１００のミニ膜モジュールを少なくとも１系列以上併設し、該ミニ膜モジュールに前記膜モジュールと同様の被処理水を供給可能に構成したものである。
前記膜処理装置において、ミニ膜モジュールは、透明なケースに内包され、膜面が外部から目視可能に構成されており、前記膜モジュールとモジュール内で供給水の流路となる一次側の長さが同じであるのがよく、また、前記ミニ膜モジュールヘの被処理水の供給は、前記膜モジュールと同様に連続的に行うか、又は、該膜モジュールの膜間差圧の上昇が顕著となった場合に行うように構成することができる。
また、本発明では、前記の膜処理装置の洗浄方法において、前記膜モジュールの洗浄前に、前記ミニ膜モジュールを用いて薬品洗浄を実施し、透水性能の回復度及び膜の色を確認することで、洗浄効果が高くて膜面の変色が見られない洗浄薬品、洗浄濃度、洗浄時間及び洗浄回数を決定し、決定された洗浄条件で前記膜モジュールを薬品洗浄することとしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の膜処理装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の膜処理装置の１例を示すフロー構成図であり、図２は、本発明の膜処理装置の別の１例を示すフロー構成図である。
図１において、１は本装置のモジュール、２はミニ膜モジュールであり、図２では、本装置は、膜モジュール１が２段に直列に設置されている。
ミニ膜モジュール２は、膜モジュール１と膜材質、膜形状は同じで、その相違点は膜面積が１／２〜１／１００である点にあり 即ち、ミニ膜モジュール２は、膜モジュール１に比べて、中空糸膜及び管状膜の場合は、モジュールにおける設置膜本数が１／２〜１／１００、平膜の場合は、モジュールにおける設置膜枚数が１／２〜１／１００、スパイラル膜の場合は、モジュールにおける巻数（直径）が１／２〜１／１００、のものである。
本発明の膜処理装置に適用できる膜形状は、限定されるものではなく、中空糸膜、平膜、管状膜、スパイラル膜がある。また、ろ過方式は、吸引式、外圧式、内圧式、いずれでも良い。ここでは、外圧式の中空糸膜モジュールを用いた場合を例に取り説明する。
有機物を含む被処理水は、前段で凝集、沈殿、砂ろ過、生物処理等を行っても良い。膜処理装置には、本装置の膜モジュールと同様の膜材質から成る少なくとも１系列以上のミニ膜モジュールを併設している。
【０００８】
ミニ膜モジュールには、本装置の膜モジュールと同様の被処理水及び薬液を供給可能となっている。また、このミニ膜モジュールは、透明なケースに内包されており、薬品洗浄後に膜の着色が見られた場合には、外部から視認可能となっている。ミニ膜モジュールのモジュール長さは、本装置の膜モジュールと同じ長さを有しており、例えば、膜長がＬである中空糸膜からなる膜モジュールの場合、ミニ膜モジュールに使用する中空糸膜の膜長もＬであり、モジュール一次側における供給水の濃縮は、本装置の状態を反映している。なお、本装置の膜モジュールが、クリスマスツリー方式のように、いくつかのバンクで直列に設置されている場合、ミニ膜モジュールの被処理水は、本装置における最後段のバンクに供給される被処理水を用いる。
ミニ膜モジュールでは、連続的に処理しても良く、あるいは、本装置において膜間差圧の上昇が始まる頃から連続的に処理しても良いが、膜間差圧が上昇するタイミングの判断が困難な場合があることから、連続的に処理することが好ましい。
【０００９】
本装置において、運転の経過と共に膜の透水性能が低下し、薬品洗浄が必要となった場合には、まず本装置に併設したミニ膜モジュールの通水を停止し、薬品を供給して膜洗浄を行う。洗浄後、透水性能の回復度及び膜の色を確認することで、洗浄効果が高く、膜面の変色が見られない薬品を選定する。本装置の薬品洗浄は、ミニ膜モジュールの薬品洗浄で選定された薬品を用いて実施する。なお、原水水質の分析結果等の知見により、洗浄薬品が１つの薬品に決定される場合には、洗浄薬品濃度や洗浄時間を決定するために、ミニ膜モジュールを使用しても良い。この操作により、本装置における膜洗浄は、適切な薬品を用いて適切な洗浄条件で実施することが可能であり、その結果、薬品使用量の削減、洗浄時間の短縮、膜寿命の延長、安定した連続運転が可能となる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
湖沼水を凝集沈殿処理した処理水を被処理水に用い、中空糸膜形状の限外ろ過膜モジュールを用いた膜処理装置で連続処理を行った。実験フローの概略図を図３に示す。膜処理装置の仕様及び実験条件を表１に示す。
【表１】

【００１１】
膜処理装置には、ミニ膜モジュールを２系列設置し、本装置から分岐した被処理水を供給して通水を行った。通水と共に差圧は上昇し、膜間差圧が１５０ｋＰａを超えたところで、膜洗浄を実施することにした。
洗浄方法としては、まず、２系列あるミニ膜モジュールに対して、一方は酸洗浄を行い、もう−方は次亜塩素酸ナトリウム洗浄を行い、効果のあった薬品を用いて、本装置を薬品洗浄した。以下、本実験施設で行った２例の洗浄結果について記述する。
【００１２】
洗浄結果１を表２に示す。
【表２】

ミニ膜モジュールによる洗浄結果から、次亜塩素酸ナトリウム洗浄が適切であると判断し、本装置では、次亜塩素酸ナトリウムを用いた洗浄を実施した。その結果、薬品使用量の削減、洗浄時間の短縮、膜寿命の延長、安定した連続運転が図られた。
【００１３】
洗浄結果２を表３に示す。
【表３】

ミニ膜モジュールによる洗浄結果から、酸洗浄が適切であると判断し、本装置では、酸洗浄を実施した。その結果、薬品使用量の削減、洗浄時間の短縮、膜寿命の延長、安定した連続運転が図られた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の膜処理装置とその洗浄方法を用いることで、適切な薬品洗浄が実施可能となり、薬品使用量の削減、洗浄時間の短縮、膜寿命の延長が図られ、その結果、安定した連続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜処理装置の１例を示すフロー構成図。
【図２】本発明の膜処理装置の別の例を示すフロー構成図。
【図３】実施例に用いた装置のフロー構成図。
【符号の説明】
１：膜モジュール、２：ミニ膜モジュール

Claims (5)

1. 有機物を含む被処理水を膜ろ過する膜モジュールを有する膜処理装置において、該膜モジュールと同様の膜材質と膜形状を有し、膜面積が１／２〜１／１００のミニ膜モジュールを少なくとも１系列以上併設し、該ミニ膜モジュールに前記膜モジュールと同様の被処理水を供給可能に構成したことを特徴とする膜処理装置。
2. 前記ミニ膜モジュールは、透明なケースに内包され、膜面が外部から目視可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の膜処理装置。
3. 前記ミニ膜モジュールは、前記膜モジュールとモジュール内で供給水の流路となる一次側の長さが同じであることを特徴とする請求項１又は２記載の膜処理装置。
4. 前記ミニ膜モジュールヘの被処理水の供給は、前記膜モジュールと同様に連続的に行うか、又は、該膜モジュールの膜間差圧の上昇が顕著となった場合に行うように構成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の膜処理装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の膜処理装置の洗浄方法において、前記膜モジュールの洗浄前に、前記ミニ膜モジュールを用いて薬品洗浄を実施し、透水性能の回復度及び膜の色を確認することで、洗浄効果が高くて膜面の変色が見られない洗浄薬品、洗浄濃度、洗浄時間及び洗浄回数を決定し、決定された洗浄条件で前記膜モジュールを薬品洗浄することを特徴とする膜処理装置の洗浄方法。

Images