JP3702419B2 - 膜ろ過モジュールの洗浄方法および膜ろ過装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜ろ過モジュールの洗浄方法および膜ろ過装置に関し、ファウリング物質により低下した膜ろ過モジュールのろ過性能を回復させるための膜ろ過モジュールの洗浄方法および膜ろ過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の膜ろ過モジュールの洗浄方法としては、気泡によるエアスクラビング洗浄、逆流水洗浄、逆流気体洗浄、オゾンガス曝気による洗浄、洗浄用小体を使用した洗浄、薬品を使用する薬液洗浄などが知られている。
【０００３】
例えば、特開平４−１２６５２８号公報には、膜ろ過モジュール内で洗浄用小体をエアスクラビングにより運動させると共に水位を上下させる膜ろ過モジュールの洗浄方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の膜ろ過モジュールの洗浄方法では、実施が簡単なものは洗浄効果が低く、洗浄効果が高いものは実施が簡単ではない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、ファウリングによりろ過性能が低下した膜ろ過モジュールを洗浄し、ろ過性能を回復させうる膜ろ過モジュールの洗浄方法および膜ろ過装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点では、本発明は、膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たした状態で原水側を大気圧未満に減圧し、所定時間維持することを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法を提供する。
上記第１の観点による膜ろ過モジュールの洗浄方法では、膜ろ過モジュールの一次側を減圧するが、ろ過膜の表面に付着したファウリング物質と膜表面の隙間に空気が存在した場合、減圧により空気が膨張し、ファウリング物質は物理的に剥離されるか、剥離しやすい状態となる。また、隙間にある液中に溶解している気体も減圧により気泡になり、剥離効果を高める。よって、膜ろ過モジュールのろ過性能を回復させることが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、上記構成の膜ろ過モジュールの洗浄方法において、前記減圧の後、大気圧以上に急昇圧することを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法を提供する。
ろ過膜の表面に付着したファウリング物質と膜表面の隙間に空気が存在した場合、空気に邪魔されて隙間に洗浄液が侵入し難くなり、洗浄効果が弱くなる。
上記第２の観点による膜ろ過モジュールの洗浄方法では、減圧した後、大気圧以上に急昇圧するが、減圧により膨張した空気で広げられた隙間が急に収縮する衝撃で、隙間に洗浄液が侵入するため、洗浄効果を向上できる。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、上記構成の膜ろ過モジュールの洗浄方法において、エアスクラビングしながら洗浄水または薬液の水位上下を複数回行い、その際、前記洗浄水または薬液の液面を下降させ終わった後に、前記減圧を行うことを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法を提供する。
上記第３の観点による膜ろ過モジュールの洗浄方法では、剥離しやすい状態となったファウリング物質を、エアスクラビングしながら洗浄水または薬液の水位上下を行うことにより、完全に剥離し、除去することが出来る。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、上記構成の膜ろ過モジュールの洗浄方法において、エアスクラビングしながら洗浄水または薬液の水位上下を行う時、膜ろ過モジュールのろ過水側に大気圧以上の空気を満たすことを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法を提供する。
上記第４の観点による膜ろ過モジュールの洗浄方法では、膜ろ過モジュールのろ過水側に大気圧以上の空気を満たすため、膜ろ過モジュールの原水側に満たした洗浄液がろ過側に入らず、洗浄液を節約できる。また、減圧の際に膜ろ過モジュールの二次側から水が入らないので、減圧のスピードが速くなる。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たす手段と、前記膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たした状態で原水側を大気圧未満に減圧する減圧手段とを備えたことを特徴とする膜ろ過装置を提供する。
上記第５の観点による膜ろ過装置では、上記膜ろ過モジュールの洗浄方法を好適に実施できる。
【００１１】
第６の観点では、本発明は、上記構成の膜ろ過装置において、前記膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たす手段は、前記膜ろ過モジュールのろ過水側に大気圧以上の空気を満たす手段であることを特徴とする膜ろ過装置を提供する。
上記第６の観点による膜ろ過装置では、上記膜ろ過モジュールの洗浄方法を好適に実施できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、外圧型の中空糸膜を使用した膜ろ過モジュールを想定しているが、他の形式の膜ろ過モジュールでも本発明を適用できる。
【００１３】
−第１の実施形態−
図１は、浄水場に設置された膜ろ過装置１００を示す構成図である。
膜ろ過装置１００は、従来と同様の構成に加えて、薬品洗浄操作のためのホースカップリングＣ０１〜Ｃ13と、コンプレッサＣＰ２と、中和排液槽１２１と、廃棄ポンプ１３２と、リンス排水槽１２３と、インゼクタ８と、インゼクタポンプ１３３とを備えている。
【００１４】
図２は、薬品洗浄装置２００を示す構成図である。
薬品洗浄装置２００は、洗浄タンク２と、洗浄ポンプ３と、ホースカップリングＢ01〜Ｂ09と、複数の配管およびバルブと、制御装置（図示省略）とを、移動台車６に搭載した構成である。
移動台車６に搭載しているのは、薬品洗浄装置２００を移動しながら、多数の膜ろ過モジュール１０６の一つ一つを順に薬品洗浄していくためである。
【００１５】
次に、ろ過操作、逆洗操作、薬品洗浄操作の順に動作を説明する。
【００１６】
［ろ過操作］
ろ過操作は、図１に示す接続で行われる。
ろ過操作では、原水は、循環水ポンプ１３０から、ホースカップリングＣ08，Ｃ06，Ｃ05，Ｃ01を介して、膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給される。
【００１７】
膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給された原水の一部は、膜ろ過モジュール１０６の二次側にろ過されて処理水となる。原水の他の一部は、ろ過されずに、ホースカップリングＣ03，Ｃ07，バルブＶ２，Ｖ12を介して、循環水槽１３１に集められる。
【００１８】
膜ろ過モジュール１０６の二次側にろ過された処理水は、ホースカップリングＣ04，Ｃ09，バルブＶ９を介して、逆洗水槽１１１に集められ、さらに配水槽へ送水される。
【００１９】
一方、ろ過されずに循環水槽１３１に集められた原水は、循環水ポンプ１３０，バルブＶ11，ホースカップリングＣ08，Ｃ06，Ｃ05，Ｃ01を介して、再び膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給される。
【００２０】
上記ろ過操作を継続していると、原水中に含まれる濁質成分やコロイド状の有機物が膜ろ過モジュール１０６のろ過膜面やろ過膜の細孔に捕捉され、ろ過抵抗が徐々に増加して、ろ過性能が低下してくる。そこで、逆洗操作を行う。
【００２１】
［逆洗操作］
逆洗操作は、図１に示す接続で行われる。
逆洗操作では、ろ過操作を中断し、逆洗水槽１１１から、バルブＶ25，逆洗ポンプ１１５，バルブＶ10，ホースカップリングＣ09，Ｃ04を介して、膜ろ過モジュール１０６の二次側にろ過水を供給する。
膜ろ過モジュール１０６の二次側に供給されたろ過水は、膜ろ過モジュール１０６の一次側に透過し、ホースカップリングＣ01，Ｃ05，Ｃ06，Ｃ08，バルブＶ１を介して、排水される。
この逆洗操作により、ろ過性能が回復すると、再び、ろ過操作を行う。
【００２２】
しかし、上記ろ過操作と逆洗操作とを繰り返していると、逆洗操作では除去されなかったファウリング物質により、ろ過膜の閉塞が生じる。この閉塞を解消するために、通常３〜６ヶ月に１回、膜ろ過モジュール１０６の薬品洗浄操作を行う。
【００２３】
［薬品洗浄操作］
（排水）
膜ろ過を停止し、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ１３を開き、膜ろ過モジュール１０６の一次側（原水側）に残っている原水を排水する。この際、バルブＶ８，Ｖ９，Ｖ１０を閉じて、二次側のろ過水が一次側に逆流しないようにする。
排水後、全てのバルブを閉じる。そして、図３に示すように、接続替えする。
【００２４】
（ろ過側からの加圧および強制排水）
図３に示す接続で、バルブＶ３，Ｖ４，Ｖ30，Ｖ31を開き、コンプレッサＣＰ２を運転し、バブルポント以下の圧縮空気を膜ろ過モジュール１０６の二次側（ろ過水側）へ送り、二次側のろ過水を一次側へ逆流させ、膜ろ過モジュール１０６の内部の水をすべて強制的に排水する。
排水が終了したら、バルブＶ30，Ｖ31を閉じる。
膜ろ過モジュール１０６の二次側をバブルポント以下の圧縮空気で加圧し続けることによって、この後に行う薬液洗浄の際の二次側への薬液の侵入を防止し、薬液の使用量を低減することができる。
【００２５】
（泥吐き）
水道水を給湯器により加温し、ろ過膜の耐熱温度以下である３５℃以下３０℃以上の洗浄温水を洗浄タンク２に作る。
バルブＶ15，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ30を開き、洗浄ポンプ３およびコンプレッサＣＰ２を運転する。これにより、圧縮空気が混入した洗浄温水が膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給され、ろ過膜を揺動させながら水面が上昇する。
膜ろ過モジュール１０６の一次側が洗浄温水で満水になった状態（バルブＶ30から洗浄温水が吐出され始めた時点）で洗浄ポンプ３を停止し、同時にバルブＶ１５を閉じる。次に、バルブＶ31を開き、膜ろ過モジュール１０６内の洗浄温水を自然流下により排水する。これにより、圧縮空気が混入した洗浄温水が排水され、ろ過膜を揺動させながら水面が下降する。
排水が終了したら、バルブＶ31を閉じる。
上記操作を１回以上行った後、コンプレッサＣＰ２を停止し、全てのバルブを閉じる。
上記操作により、膜ろ過モジュール１０６内に蓄積していた濁質やろ過膜から剥離したファウリング物質が、排出される。
【００２６】
（アルカリ洗浄、液面上下スクラビング洗浄）
アルカリ洗浄用薬液（例えば、苛性ソーダ水溶液に次亜塩素酸ナトリウム溶液を加えたもの）を洗浄タンク２に入れる。
バルブＶ15，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ１４を開き、洗浄ポンプ３を運転する。これにより、圧縮空気が混入した薬液が膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給され、ろ過膜を揺動させながら液面が上昇する。エアスクラビングによる薬液の乱流により、ろ過膜表面にせん断力による物理洗浄力が発生し、洗浄効果が上がる。特に、液面付近では、乱流が大きくなるため、洗浄効果が大きい。
【００２７】
膜ろ過モジュール１０６の一次側が薬液で満水になった状態（バルブ１４から薬液が吐出され始めた時点）で洗浄ポンプ３を停止する。なお、液面計を使用して薬液の水位を検知し、洗浄ポンプ３を停止してもよい。洗浄ポンプ３の停止により、膜ろ過モジュール１０６内の薬液は、自然流下により、洗浄タンク２に逆流する。これにより、圧縮空気が混入した薬液が排出され、ろ過膜を揺動させながら液面が下降する。
上記液面上下スクラビング洗浄を１回以上行った後、バルブＶ５，Ｖ１５を閉じる。
【００２８】
（減圧洗浄）
初回はリンス排水槽１２３に原水を予め貯留してあり、２回目以後はリンス排水槽１２３にリンス排水が貯留しているものとする。
バルブＶ４，Ｖ14を閉じ、バルブＶ７，Ｖ６を開き、インゼクタポンプ１３３を運転し、インゼクタ８により膜ろ過モジュール１０６内を大気圧未満に減圧する。圧力が−７００ｍｍＨｇ程度であることを連成計Ｐの指示値により確認した後、所定時間（例えば、１〜２分間）、その圧力を維持する。
【００２９】
図４の（ａ）に示すように、ファウリング物質Ｆとろ過膜Ｍの膜面の間に微小な気泡Ｂが存在している。減圧することにより、図４の（ｂ）に示すように、気泡Ｂが膨張し、ファウリング物質Ｆを膜表面から剥がす効果を持つ。また、ファウリング物質Ｆと膜表面の間にある水に溶解している気体が気泡となり、これもファウリング物質Ｆを膜表面から剥がす効果を持つ。
【００３０】
なお、バブルポイント圧力が大気圧より小さい膜（膜口径が大きい膜）を洗浄する場合は、膜ろ過モジュール１０６の二次側からの圧縮空気による加圧を行わず、バルブＶ３，Ｖ４，Ｖ16を閉じて、膜ろ過モジュール１０６の一次側と二次側の両方を減圧して減圧洗浄を行う。
【００３１】
（急昇圧洗浄）
バルブＶ６，Ｖ７を閉め、インゼクタポンプ１３３を停止し、バルブＶ14を開き、膜ろ過モジュール１０６内を急激に大気圧に戻す。または、コンプレッサＣＰ２を運転しておいて、バルブＶ６，Ｖ７を閉め、インゼクタポンプ１３３を停止し、バルブＶ５を開き、急激に大気圧以上（ろ過膜の耐圧以下）とする。
【００３２】
図５の（ａ）に示すように、ファウリング物質Ｆとろ過膜Ｍの膜面の間に存在している微小な気泡Ｂにより、薬液Ｌの浸透が妨げられている。減圧することにより、図５の（ｂ）に示すように、気泡Ｂが膨張し、ファウリング物質Ｆを膜表面から剥がし、隙間を広げる効果を持つ。ここで、瞬間的に膜ろ過モジュール１０６の一次側を大気圧以上とすると、図５の（ｃ）に示すように、膜表面に残っていた薬液Ｌがファウリング物質Ｆと膜表面の間に侵入し、洗浄効果を上げることが出来る。
【００３３】
液面上下エアスクラビングと減圧洗浄と急昇圧洗浄のサイクルを１回以上繰り返す。減圧洗浄と急昇圧洗浄とにより剥がれやすくなったファウリング物質を膜表面から完全に剥離させることが出来る。
この後、全てのバルブを閉じる。
【００３４】
（排液）
バルブＶ１８を開き、洗浄タンク２内の薬液を中和排液槽１２１へ排液する。
排液が終わると、バルブＶ１８を閉じる。
【００３５】
（リンス）
バルブＶ１７，Ｖ４，Ｖ１４，Ｖ１６，Ｖ１９，Ｖ35を開け、原水ポンプ１０２から膜ろ過モジュール１０６の一次側に原水を送水し、膜ろ過モジュール１０６の一次側を通過した原水をバルブＶ１４から洗浄タンク２へ排水し、さらにリンス排水槽１２３へ排水する。これにより、原水で膜ろ過モジュール１０６の一次側の薬液をすすぐ。また、ろ過膜を透過したろ過水をバルブＶ１６から洗浄タンク２へ排水し、さらにリンス排水槽１２３へ排水する。これにより、ろ過水で膜ろ過モジュール１０６の二次側もすすぐ。
この後、全てのバルブを閉じる。
【００３６】
（ろ過側からの加圧および強制排水）
バルブＶ３，Ｖ４，Ｖ30，Ｖ31を開き、コンプレッサＣＰ２を運転し、バブルポント以下の圧縮空気を膜ろ過モジュール１０６の二次側（ろ過水側）へ送り、二次側のろ過水を一次側へ逆流させ、膜ろ過モジュール１０６の内部の水をすべて強制的に排水する。
排水が終了したら、バルブＶ30，Ｖ31を閉じる。
膜ろ過モジュール１０６の二次側をバブルポント以下の圧縮空気で加圧し続けることによって、この後に行う薬液洗浄の際の二次側への薬液の侵入を防止し、薬液の使用量を低減することができる。
【００３７】
（酸洗浄、液面上下スクラビング洗浄）
酸洗浄用薬液（例えば、くえん酸水溶液）を洗浄タンク２に入れる。
バルブＶ15，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ１４を開き、洗浄ポンプ３を運転する。これにより、圧縮空気が混入した薬液が膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給され、ろ過膜を揺動させながら液面が上昇する。エアスクラビングによる薬液の乱流により、ろ過膜表面にせん断力による物理洗浄力が発生し、洗浄効果が上がる。特に、液面付近では、乱流が大きくなるため、洗浄効果が大きい。
【００３８】
膜ろ過モジュール１０６の一次側が薬液で満水になった状態（バルブ１４から薬液が吐出され始めた時点）で洗浄ポンプ３を停止する。洗浄ポンプ３の停止により、膜ろ過モジュール１０６内の薬液は、自然流下により、洗浄タンク２に逆流する。これにより、圧縮空気が混入した薬液が排出され、ろ過膜を揺動させながら液面が下降する。
上記液面上下スクラビング洗浄を１回以上行った後、バルブＶ５，Ｖ１５を閉じる。
【００３９】
（減圧洗浄）
バルブＶ４，Ｖ14を閉じ、バルブＶ７，Ｖ６を開き、インゼクタポンプ１３３を運転し、インゼクタ８により膜ろ過モジュール１０６内を大気圧未満に減圧する。圧力が−７００ｍｍＨｇ程度であることを連成計Ｐの指示値により確認した後、所定時間（例えば、１〜２分間）、その圧力を維持する。
【００４０】
（急昇圧洗浄）
バルブＶ６，Ｖ７を閉め、インゼクタポンプ１３３を停止し、バルブＶ14を開き、膜ろ過モジュール１０６内を急激に大気圧に戻す。または、コンプレッサＣＰ２を運転しておいて、バルブＶ６，Ｖ７を閉め、インゼクタポンプ１３３を停止し、バルブＶ５を開き、急激に大気圧以上（ろ過膜の耐圧以下）とする。
【００４１】
液面上下エアスクラビングと減圧洗浄と急昇圧洗浄のサイクルを１回以上繰り返す。減圧洗浄と急昇圧洗浄とにより剥がれやすくなったファウリング物質を膜表面から完全に剥離させることが出来る。
この後、全てのバルブを閉じる。
【００４２】
（排液）
バルブＶ１８を開き、洗浄タンク２内の薬液を中和排液槽１２１へ排液する。
排液が終わると、バルブＶ１８を閉じる。
【００４３】
中和排液槽１２１へ排液された酸性薬液は、先に貯留しているアルカリ性薬液排液と混合し、中和により無害化される。この時、中和剤を併用してもよい。
なお、先に中和排液槽１２１に貯留しているアルカリ性薬液排液は例えばｐＨ１２（苛性ソーダ０.４％＋次亜塩素酸ナトリウム０.１％水溶液）であり、例えばｐＨ２.７の酸性薬液（クエン酸１％水溶液）が後から混合されても、混合液は例えばｐＨ５.０８どまりであり、ｐＨ５以下にはならないため、塩素ガスは発生しない。
【００４４】
（リンス）
バルブＶ１７，Ｖ４，Ｖ１４，Ｖ１６，Ｖ１９，Ｖ35を開け、原水ポンプ１０２から膜ろ過モジュール１０６の一次側に原水を送水し、膜ろ過モジュール１０６の一次側を通過した原水をバルブＶ１４から洗浄タンク２へ排水し、さらにリンス排水槽１２３へ排水する。これにより、原水で膜ろ過モジュール１０６の一次側の薬液をすすぐ。また、ろ過膜を透過したろ過水をバルブＶ１６から洗浄タンク２へ排水し、さらにリンス排水槽１２３へ排水する。これにより、ろ過水で膜ろ過モジュール１０６の二次側もすすぐ。
この後、全てのバルブを閉じる。そして、図１に示すように接続を戻し、ろ過操作を再開する。
【００４５】
新品時のろ過能力の３５％から７５％まで低下した膜ろ過モジュール１０６に対して上記薬品洗浄操作を行った（液面上下エアスクラビングと減圧洗浄と急昇圧洗浄のサイクルを４回繰り返した）。この結果、新品時のろ過能力の７１％から９６％まで回復できた。
これに対して、（減圧洗浄）及び（急昇圧洗浄）を省いて同じ操作を行った結果、新品時のろ過能力の６５％から９０％までしか回復しなかった。
さらに、薬液を循環して膜ろ過モジュール１０６の一次側と二次側を洗浄する従来の方法では、新品時のろ過能力の５５％から８５％までしか回復しなかった。
【００４６】
−第２の実施形態−
図６は、浄水場に設置された膜ろ過装置１００’を示す構成図である。
この膜ろ過装置１００’は、第１の実施形態の膜ろ過装置１００からインゼクタ８およびインゼクタポンプ１３３を省いた構成である。
【００４７】
図７は、薬品洗浄装置２００’を示す構成図である。
この薬品洗浄装置２００’は、第１の実施形態の薬品洗浄装置２００に真空ポンプ４を追加した構成である。
【００４８】
ろ過操作、逆洗操作の動作は、第１の実施形態と同様である。
【００４９】
薬品洗浄操作では、図８に示すように接続を替える。
薬品洗浄操作の動作は、インゼクタ８を作動させる代わりに真空ポンプ４を作動させる以外は、第１の実施形態と同様である。
【００５０】
なお、薬品洗浄に用いる薬品は、ファウリング物質の種類に応じて、塩酸，シュウ酸などの酸水溶液、アスコルビン酸などの還元剤、界面活性剤などを使用してもよい。
【００５１】
−第３の実施形態−
図９は、浄水場に設置された膜ろ過装置１００”を示す構成図である。
この膜ろ過装置１００”は、第２の実施形態の膜ろ過装置１００’に、バルブＶ32を含む配管と、バルブＶ33および真空ポンプ４０と、バルブＶ34とを追加した構成である。
【００５２】
ろ過操作、逆洗操作の動作は、第２の実施形態と同様である。ただし、バルブＶ34は開とする。
【００５３】
また、この膜ろ過装置１００”では、膜ろ過モジュール１０６のろ過抵抗が上昇した時、又は、一定の時間間隔（例えば、２０〜３０分間に１回）毎に、薬品を使用しない減圧洗浄操作および急昇圧洗浄操作を次のように実施する。
【００５４】
（ろ過側からの加圧および強制排水）
膜ろ過を停止し、バルブＶ１，Ｖ34，Ｖ２，Ｖ１３を開き、膜ろ過モジュール１０６の一次側（原水側）に残っている原水を排水する。
また、バルブＶ８，Ｖ９，Ｖ10を閉じ、バルブＶ32を開き、コンプレッサＣＰ２を運転し、バブルポント以下の圧縮空気を膜ろ過モジュール１０６の二次側（ろ過水側）へ送り、二次側のろ過水を一次側へ逆流させ、膜ろ過モジュール１０６の内部の水をすべて強制的に排水する。
排水が終了したら、バルブＶ１，Ｖ34，Ｖ２，Ｖ32を閉じる。
【００５５】
（減圧洗浄）
真空ポンプ４０を作動し、バルブＶ33を開き、膜ろ過モジュール１０６内を大気圧未満に減圧する。圧力が−７００ｍｍＨｇ程度であることを連成計Ｐの指示値により確認した後、所定時間（例えば、１〜２分間）、その圧力を維持する。減圧することにより、ファウリング物質と膜面の間に在る気体の体積が膨張して気泡になり、ファウリング物質を膜表面から剥がす効果を持つ。また、ファウリング物質と膜表面の間にある水に溶解している気体が気泡となり、これもファウリング物質を膜表面から剥がす効果を持つ。
【００５６】
（急昇圧洗浄）
バルブＶ33を閉じ、真空ポンプ４０を停止し、バルブＶ２，Ｖ13を開き、膜ろ過モジュール１０６内を急激に大気圧に戻す。または、コンプレッサＣＰ１を運転しておいて、バルブＶ20を開き、急激に大気圧以上（ろ過膜の耐圧以下）とする。
瞬間的に膜ろ過モジュール１０６の一次側を大気圧以上とすることにより、ファウリング物質が膜表面から剥がれやすくなり、洗浄効果を上げることが出来る。
【００５７】
（エアスクラビング）
バルブＶ34，Ｖ13，Ｖ２を開け、循環水ポンプ１３０を運転し、原水を膜ろ過モジュール１０６の一次側に送水し、満水になった状態（バルブＶ13から原水が吐出され始めた時点）で循環水ポンプ１３０を停止し、バルブＶ34を閉じる。
次に、コンプレッサＣＰ１を運転し、バルブＶ20を開き、膜ろ過モジュール１０６の一次側をエアスクラビングし、減圧洗浄および圧力急変洗浄により剥離しやすくなったファウリング物質をろ過膜から剥離させる。
所定時間のエアスクラビングの後、バルブＶ20を閉じ、コンプレッサＣＰ１を停止する。
【００５８】
（逆洗）
バルブＶ２を閉じ、バルブＶ25，Ｖ10，Ｖ34，Ｖ１を開き、逆洗ポンプ１１５を運転し、逆洗水槽１１１からろ過水を膜ろ過モジュール１０６の二次側に供給し、一次側に透過した水を排水し、膜ろ過モジュール１０６の逆洗を行う。
所定時間の逆洗の後、逆洗ポンプ１１５を停止し、バルブＶ10，Ｖ１を閉じる。
【００５９】
（運転再開）
バルブＶ２，Ｖ12，Ｖ11を開け、循環水ポンプ１３０の運転を開始し、膜ろ過を再開する。
【００６０】
図１０は、膜ろ過装置１００”で薬品洗浄を行う場合に用いる薬品洗浄装置２００”を示す構成図である。
この薬品洗浄装置２００”は、第２の実施形態の薬品洗浄装置２００’から真空ポンプ４とバルブＶ４とを省略した構成である。
【００６１】
薬品洗浄操作では、図１１に示すように接続を替える。
薬品洗浄操作の動作は、バルブＶ４を作動させる代わりにバルブＶ34を作動させる以外は、第２の実施形態と同様である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の膜ろ過モジュールの洗浄方法および膜ろ過装置によれば、次の効果を得ることが出来る。
（１）膜ろ過モジュールの一次側を減圧することにより、ファウリング物質とろ過膜面の隙間にある気泡の体積を膨張させると共に隙間にある液に溶解している気体を気泡化することにより、ファウリング物質をろ過膜面から剥がしたり、剥がれ易くすることが出来る。
（２）減圧後、瞬間的に大気圧以上にすることにより、ファウリング物質とろ過膜面の隙間に衝撃的に洗浄液を浸透させ、洗浄効果を向上させることが出来る。
（３）エアスクラビングしながら洗浄液面を上下することにより、剥がれ易くなったファウリング物質を完全に剥がすことが出来る。
（４）膜ろ過モジュールの二次側に大気圧以上の空気を満たすことにより、洗浄液を節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる膜ろ過装置の構成図である。
【図２】第１の実施形態にかかる薬品洗浄装置の構成図である。
【図３】第１の実施形態にかかる薬品洗浄時の接続を示す構成図である。
【図４】減圧洗浄の効果を示す説明図である。
【図５】急昇圧洗浄の効果を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態にかかる膜ろ過装置の構成図である。
【図７】第２の実施形態にかかる薬品洗浄装置の構成図である。
【図８】第２の実施形態にかかる薬品洗浄時の接続を示す構成図である。
【図９】第３の実施形態にかかる膜ろ過装置の構成図である。
【図１０】第３の実施形態にかかる薬品洗浄装置の構成図である。
【図１１】第３の実施形態にかかる薬品洗浄時の接続を示す構成図である。
【符号の説明】
４，４０ 真空ポンプ
６ 移動台車
８ インゼクタ
１００，１００’，１００” 膜ろ過装置
１０６ 膜ろ過モジュール
２００，２００’，２００” 薬品洗浄装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜ろ過モジュールの洗浄方法および膜ろ過装置に関し、ファウリング物質により低下した膜ろ過モジュールのろ過性能を回復させるための膜ろ過モジュールの洗浄方法および膜ろ過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の膜ろ過モジュールの洗浄方法としては、気泡によるエアスクラビング洗浄、逆流水洗浄、逆流気体洗浄、オゾンガス曝気による洗浄、洗浄用小体を使用した洗浄、薬品を使用する薬液洗浄などが知られている。
【０００３】
例えば、特開平４−１２６５２８号公報には、膜ろ過モジュール内で洗浄用小体をエアスクラビングにより運動させると共に水位を上下させる膜ろ過モジュールの洗浄方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の膜ろ過モジュールの洗浄方法では、実施が簡単なものは洗浄効果が低く、洗浄効果が高いものは実施が簡単ではない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、ファウリングによりろ過性能が低下した膜ろ過モジュールを洗浄し、ろ過性能を回復させうる膜ろ過モジュールの洗浄方法および膜ろ過装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点では、本発明は、膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たした状態で原水側を大気圧未満に減圧し、所定時間維持することを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法を提供する。
上記第１の観点による膜ろ過モジュールの洗浄方法では、膜ろ過モジュールの一次側を減圧するが、ろ過膜の表面に付着したファウリング物質と膜表面の隙間に空気が存在した場合、減圧により空気が膨張し、ファウリング物質は物理的に剥離されるか、剥離しやすい状態となる。また、隙間にある液中に溶解している気体も減圧により気泡になり、剥離効果を高める。よって、膜ろ過モジュールのろ過性能を回復させることが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、上記構成の膜ろ過モジュールの洗浄方法において、前記減圧の後、大気圧以上に急昇圧することを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法を提供する。
ろ過膜の表面に付着したファウリング物質と膜表面の隙間に空気が存在した場合、空気に邪魔されて隙間に洗浄液が侵入し難くなり、洗浄効果が弱くなる。
上記第２の観点による膜ろ過モジュールの洗浄方法では、減圧した後、大気圧以上に急昇圧するが、減圧により膨張した空気で広げられた隙間が急に収縮する衝撃で、隙間に洗浄液が侵入するため、洗浄効果を向上できる。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、上記構成の膜ろ過モジュールの洗浄方法において、エアスクラビングしながら洗浄水または薬液の水位上下を複数回行い、その際、前記洗浄水または薬液の液面を下降させ終わった後に、前記減圧を行うことを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法を提供する。
上記第３の観点による膜ろ過モジュールの洗浄方法では、剥離しやすい状態となったファウリング物質を、エアスクラビングしながら洗浄水または薬液の水位上下を行うことにより、完全に剥離し、除去することが出来る。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、上記構成の膜ろ過モジュールの洗浄方法において、エアスクラビングしながら洗浄水または薬液の水位上下を行う時、膜ろ過モジュールのろ過水側に大気圧以上の空気を満たすことを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法を提供する。
上記第４の観点による膜ろ過モジュールの洗浄方法では、膜ろ過モジュールのろ過水側に大気圧以上の空気を満たすため、膜ろ過モジュールの原水側に満たした洗浄液がろ過側に入らず、洗浄液を節約できる。また、減圧の際に膜ろ過モジュールの二次側から水が入らないので、減圧のスピードが速くなる。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たす手段と、前記膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たした状態で原水側を大気圧未満に減圧する減圧手段とを備えたことを特徴とする膜ろ過装置を提供する。
上記第５の観点による膜ろ過装置では、上記膜ろ過モジュールの洗浄方法を好適に実施できる。
【００１１】
第６の観点では、本発明は、上記構成の膜ろ過装置において、前記膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たす手段は、前記膜ろ過モジュールのろ過水側に大気圧以上の空気を満たす手段であることを特徴とする膜ろ過装置を提供する。
上記第６の観点による膜ろ過装置では、上記膜ろ過モジュールの洗浄方法を好適に実施できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、外圧型の中空糸膜を使用した膜ろ過モジュールを想定しているが、他の形式の膜ろ過モジュールでも本発明を適用できる。
【００１３】
−第１の実施形態−
図１は、浄水場に設置された膜ろ過装置１００を示す構成図である。
膜ろ過装置１００は、従来と同様の構成に加えて、薬品洗浄操作のためのホースカップリングＣ０１〜Ｃ13と、コンプレッサＣＰ２と、中和排液槽１２１と、廃棄ポンプ１３２と、リンス排水槽１２３と、インゼクタ８と、インゼクタポンプ１３３とを備えている。
【００１４】
図２は、薬品洗浄装置２００を示す構成図である。
薬品洗浄装置２００は、洗浄タンク２と、洗浄ポンプ３と、ホースカップリングＢ01〜Ｂ09と、複数の配管およびバルブと、制御装置（図示省略）とを、移動台車６に搭載した構成である。
移動台車６に搭載しているのは、薬品洗浄装置２００を移動しながら、多数の膜ろ過モジュール１０６の一つ一つを順に薬品洗浄していくためである。
【００１５】
次に、ろ過操作、逆洗操作、薬品洗浄操作の順に動作を説明する。
【００１６】
［ろ過操作］
ろ過操作は、図１に示す接続で行われる。
ろ過操作では、原水は、循環水ポンプ１３０から、ホースカップリングＣ08，Ｃ06，Ｃ05，Ｃ01を介して、膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給される。
【００１７】
膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給された原水の一部は、膜ろ過モジュール１０６の二次側にろ過されて処理水となる。原水の他の一部は、ろ過されずに、ホースカップリングＣ03，Ｃ07，バルブＶ２，Ｖ12を介して、循環水槽１３１に集められる。
【００１８】
膜ろ過モジュール１０６の二次側にろ過された処理水は、ホースカップリングＣ04，Ｃ09，バルブＶ９を介して、逆洗水槽１１１に集められ、さらに配水槽へ送水される。
【００１９】
一方、ろ過されずに循環水槽１３１に集められた原水は、循環水ポンプ１３０，バルブＶ11，ホースカップリングＣ08，Ｃ06，Ｃ05，Ｃ01を介して、再び膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給される。
【００２０】
上記ろ過操作を継続していると、原水中に含まれる濁質成分やコロイド状の有機物が膜ろ過モジュール１０６のろ過膜面やろ過膜の細孔に捕捉され、ろ過抵抗が徐々に増加して、ろ過性能が低下してくる。そこで、逆洗操作を行う。
【００２１】
［逆洗操作］
逆洗操作は、図１に示す接続で行われる。
逆洗操作では、ろ過操作を中断し、逆洗水槽１１１から、バルブＶ25，逆洗ポンプ１１５，バルブＶ10，ホースカップリングＣ09，Ｃ04を介して、膜ろ過モジュール１０６の二次側にろ過水を供給する。
膜ろ過モジュール１０６の二次側に供給されたろ過水は、膜ろ過モジュール１０６の一次側に透過し、ホースカップリングＣ01，Ｃ05，Ｃ06，Ｃ08，バルブＶ１を介して、排水される。
この逆洗操作により、ろ過性能が回復すると、再び、ろ過操作を行う。
【００２２】
しかし、上記ろ過操作と逆洗操作とを繰り返していると、逆洗操作では除去されなかったファウリング物質により、ろ過膜の閉塞が生じる。この閉塞を解消するために、通常３〜６ヶ月に１回、膜ろ過モジュール１０６の薬品洗浄操作を行う。
【００２３】
［薬品洗浄操作］
（排水）
膜ろ過を停止し、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ１３を開き、膜ろ過モジュール１０６の一次側（原水側）に残っている原水を排水する。この際、バルブＶ８，Ｖ９，Ｖ１０を閉じて、二次側のろ過水が一次側に逆流しないようにする。
排水後、全てのバルブを閉じる。そして、図３に示すように、接続替えする。
【００２４】
（ろ過側からの加圧および強制排水）
図３に示す接続で、バルブＶ３，Ｖ４，Ｖ30，Ｖ31を開き、コンプレッサＣＰ２を運転し、バブルポント以下の圧縮空気を膜ろ過モジュール１０６の二次側（ろ過水側）へ送り、二次側のろ過水を一次側へ逆流させ、膜ろ過モジュール１０６の内部の水をすべて強制的に排水する。
排水が終了したら、バルブＶ30，Ｖ31を閉じる。
膜ろ過モジュール１０６の二次側をバブルポント以下の圧縮空気で加圧し続けることによって、この後に行う薬液洗浄の際の二次側への薬液の侵入を防止し、薬液の使用量を低減することができる。
【００２５】
（泥吐き）
水道水を給湯器により加温し、ろ過膜の耐熱温度以下である３５℃以下３０℃以上の洗浄温水を洗浄タンク２に作る。
バルブＶ15，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ30を開き、洗浄ポンプ３およびコンプレッサＣＰ２を運転する。これにより、圧縮空気が混入した洗浄温水が膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給され、ろ過膜を揺動させながら水面が上昇する。
膜ろ過モジュール１０６の一次側が洗浄温水で満水になった状態（バルブＶ30から洗浄温水が吐出され始めた時点）で洗浄ポンプ３を停止し、同時にバルブＶ１５を閉じる。次に、バルブＶ31を開き、膜ろ過モジュール１０６内の洗浄温水を自然流下により排水する。これにより、圧縮空気が混入した洗浄温水が排水され、ろ過膜を揺動させながら水面が下降する。
排水が終了したら、バルブＶ31を閉じる。
上記操作を１回以上行った後、コンプレッサＣＰ２を停止し、全てのバルブを閉じる。
上記操作により、膜ろ過モジュール１０６内に蓄積していた濁質やろ過膜から剥離したファウリング物質が、排出される。
【００２６】
（アルカリ洗浄、液面上下スクラビング洗浄）
アルカリ洗浄用薬液（例えば、苛性ソーダ水溶液に次亜塩素酸ナトリウム溶液を加えたもの）を洗浄タンク２に入れる。
バルブＶ15，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ１４を開き、洗浄ポンプ３を運転する。これにより、圧縮空気が混入した薬液が膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給され、ろ過膜を揺動させながら液面が上昇する。エアスクラビングによる薬液の乱流により、ろ過膜表面にせん断力による物理洗浄力が発生し、洗浄効果が上がる。特に、液面付近では、乱流が大きくなるため、洗浄効果が大きい。
【００２７】
膜ろ過モジュール１０６の一次側が薬液で満水になった状態（バルブ１４から薬液が吐出され始めた時点）で洗浄ポンプ３を停止する。なお、液面計を使用して薬液の水位を検知し、洗浄ポンプ３を停止してもよい。洗浄ポンプ３の停止により、膜ろ過モジュール１０６内の薬液は、自然流下により、洗浄タンク２に逆流する。これにより、圧縮空気が混入した薬液が排出され、ろ過膜を揺動させながら液面が下降する。
上記液面上下スクラビング洗浄を１回以上行った後、バルブＶ５，Ｖ１５を閉じる。
【００２８】
（減圧洗浄）
初回はリンス排水槽１２３に原水を予め貯留してあり、２回目以後はリンス排水槽１２３にリンス排水が貯留しているものとする。
バルブＶ４，Ｖ14を閉じ、バルブＶ７，Ｖ６を開き、インゼクタポンプ１３３を運転し、インゼクタ８により膜ろ過モジュール１０６内を大気圧未満に減圧する。圧力が−７００ｍｍＨｇ程度であることを連成計Ｐの指示値により確認した後、所定時間（例えば、１〜２分間）、その圧力を維持する。
【００２９】
図４の（ａ）に示すように、ファウリング物質Ｆとろ過膜Ｍの膜面の間に微小な気泡Ｂが存在している。減圧することにより、図４の（ｂ）に示すように、気泡Ｂが膨張し、ファウリング物質Ｆを膜表面から剥がす効果を持つ。また、ファウリング物質Ｆと膜表面の間にある水に溶解している気体が気泡となり、これもファウリング物質Ｆを膜表面から剥がす効果を持つ。
【００３０】
なお、バブルポイント圧力が大気圧より小さい膜（膜口径が大きい膜）を洗浄する場合は、膜ろ過モジュール１０６の二次側からの圧縮空気による加圧を行わず、バルブＶ３，Ｖ４，Ｖ16を閉じて、膜ろ過モジュール１０６の一次側と二次側の両方を減圧して減圧洗浄を行う。
【００３１】
（急昇圧洗浄）
バルブＶ６，Ｖ７を閉め、インゼクタポンプ１３３を停止し、バルブＶ14を開き、膜ろ過モジュール１０６内を急激に大気圧に戻す。または、コンプレッサＣＰ２を運転しておいて、バルブＶ６，Ｖ７を閉め、インゼクタポンプ１３３を停止し、バルブＶ５を開き、急激に大気圧以上（ろ過膜の耐圧以下）とする。
【００３２】
図５の（ａ）に示すように、ファウリング物質Ｆとろ過膜Ｍの膜面の間に存在している微小な気泡Ｂにより、薬液Ｌの浸透が妨げられている。減圧することにより、図５の（ｂ）に示すように、気泡Ｂが膨張し、ファウリング物質Ｆを膜表面から剥がし、隙間を広げる効果を持つ。ここで、瞬間的に膜ろ過モジュール１０６の一次側を大気圧以上とすると、図５の（ｃ）に示すように、膜表面に残っていた薬液Ｌがファウリング物質Ｆと膜表面の間に侵入し、洗浄効果を上げることが出来る。
【００３３】
液面上下エアスクラビングと減圧洗浄と急昇圧洗浄のサイクルを１回以上繰り返す。減圧洗浄と急昇圧洗浄とにより剥がれやすくなったファウリング物質を膜表面から完全に剥離させることが出来る。
この後、全てのバルブを閉じる。
【００３４】
（排液）
バルブＶ１８を開き、洗浄タンク２内の薬液を中和排液槽１２１へ排液する。
排液が終わると、バルブＶ１８を閉じる。
【００３５】
（リンス）
バルブＶ１７，Ｖ４，Ｖ１４，Ｖ１６，Ｖ１９，Ｖ35を開け、原水ポンプ１０２から膜ろ過モジュール１０６の一次側に原水を送水し、膜ろ過モジュール１０６の一次側を通過した原水をバルブＶ１４から洗浄タンク２へ排水し、さらにリンス排水槽１２３へ排水する。これにより、原水で膜ろ過モジュール１０６の一次側の薬液をすすぐ。また、ろ過膜を透過したろ過水をバルブＶ１６から洗浄タンク２へ排水し、さらにリンス排水槽１２３へ排水する。これにより、ろ過水で膜ろ過モジュール１０６の二次側もすすぐ。
この後、全てのバルブを閉じる。
【００３６】
（ろ過側からの加圧および強制排水）
バルブＶ３，Ｖ４，Ｖ30，Ｖ31を開き、コンプレッサＣＰ２を運転し、バブルポント以下の圧縮空気を膜ろ過モジュール１０６の二次側（ろ過水側）へ送り、二次側のろ過水を一次側へ逆流させ、膜ろ過モジュール１０６の内部の水をすべて強制的に排水する。
排水が終了したら、バルブＶ30，Ｖ31を閉じる。
膜ろ過モジュール１０６の二次側をバブルポント以下の圧縮空気で加圧し続けることによって、この後に行う薬液洗浄の際の二次側への薬液の侵入を防止し、薬液の使用量を低減することができる。
【００３７】
（酸洗浄、液面上下スクラビング洗浄）
酸洗浄用薬液（例えば、くえん酸水溶液）を洗浄タンク２に入れる。
バルブＶ15，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ１４を開き、洗浄ポンプ３を運転する。これにより、圧縮空気が混入した薬液が膜ろ過モジュール１０６の一次側に供給され、ろ過膜を揺動させながら液面が上昇する。エアスクラビングによる薬液の乱流により、ろ過膜表面にせん断力による物理洗浄力が発生し、洗浄効果が上がる。特に、液面付近では、乱流が大きくなるため、洗浄効果が大きい。
【００３８】
膜ろ過モジュール１０６の一次側が薬液で満水になった状態（バルブ１４から薬液が吐出され始めた時点）で洗浄ポンプ３を停止する。洗浄ポンプ３の停止により、膜ろ過モジュール１０６内の薬液は、自然流下により、洗浄タンク２に逆流する。これにより、圧縮空気が混入した薬液が排出され、ろ過膜を揺動させながら液面が下降する。
上記液面上下スクラビング洗浄を１回以上行った後、バルブＶ５，Ｖ１５を閉じる。
【００３９】
（減圧洗浄）
バルブＶ４，Ｖ14を閉じ、バルブＶ７，Ｖ６を開き、インゼクタポンプ１３３を運転し、インゼクタ８により膜ろ過モジュール１０６内を大気圧未満に減圧する。圧力が−７００ｍｍＨｇ程度であることを連成計Ｐの指示値により確認した後、所定時間（例えば、１〜２分間）、その圧力を維持する。
【００４０】
（急昇圧洗浄）
バルブＶ６，Ｖ７を閉め、インゼクタポンプ１３３を停止し、バルブＶ14を開き、膜ろ過モジュール１０６内を急激に大気圧に戻す。または、コンプレッサＣＰ２を運転しておいて、バルブＶ６，Ｖ７を閉め、インゼクタポンプ１３３を停止し、バルブＶ５を開き、急激に大気圧以上（ろ過膜の耐圧以下）とする。
【００４１】
液面上下エアスクラビングと減圧洗浄と急昇圧洗浄のサイクルを１回以上繰り返す。減圧洗浄と急昇圧洗浄とにより剥がれやすくなったファウリング物質を膜表面から完全に剥離させることが出来る。
この後、全てのバルブを閉じる。
【００４２】
（排液）
バルブＶ１８を開き、洗浄タンク２内の薬液を中和排液槽１２１へ排液する。
排液が終わると、バルブＶ１８を閉じる。
【００４３】
中和排液槽１２１へ排液された酸性薬液は、先に貯留しているアルカリ性薬液排液と混合し、中和により無害化される。この時、中和剤を併用してもよい。
なお、先に中和排液槽１２１に貯留しているアルカリ性薬液排液は例えばｐＨ１２（苛性ソーダ０.４％＋次亜塩素酸ナトリウム０.１％水溶液）であり、例えばｐＨ２.７の酸性薬液（クエン酸１％水溶液）が後から混合されても、混合液は例えばｐＨ５.０８どまりであり、ｐＨ５以下にはならないため、塩素ガスは発生しない。
【００４４】
（リンス）
バルブＶ１７，Ｖ４，Ｖ１４，Ｖ１６，Ｖ１９，Ｖ35を開け、原水ポンプ１０２から膜ろ過モジュール１０６の一次側に原水を送水し、膜ろ過モジュール１０６の一次側を通過した原水をバルブＶ１４から洗浄タンク２へ排水し、さらにリンス排水槽１２３へ排水する。これにより、原水で膜ろ過モジュール１０６の一次側の薬液をすすぐ。また、ろ過膜を透過したろ過水をバルブＶ１６から洗浄タンク２へ排水し、さらにリンス排水槽１２３へ排水する。これにより、ろ過水で膜ろ過モジュール１０６の二次側もすすぐ。
この後、全てのバルブを閉じる。そして、図１に示すように接続を戻し、ろ過操作を再開する。
【００４５】
新品時のろ過能力の３５％から７５％まで低下した膜ろ過モジュール１０６に対して上記薬品洗浄操作を行った（液面上下エアスクラビングと減圧洗浄と急昇圧洗浄のサイクルを４回繰り返した）。この結果、新品時のろ過能力の７１％から９６％まで回復できた。
これに対して、（減圧洗浄）及び（急昇圧洗浄）を省いて同じ操作を行った結果、新品時のろ過能力の６５％から９０％までしか回復しなかった。
さらに、薬液を循環して膜ろ過モジュール１０６の一次側と二次側を洗浄する従来の方法では、新品時のろ過能力の５５％から８５％までしか回復しなかった。
【００４６】
−第２の実施形態−
図６は、浄水場に設置された膜ろ過装置１００’を示す構成図である。
この膜ろ過装置１００’は、第１の実施形態の膜ろ過装置１００からインゼクタ８およびインゼクタポンプ１３３を省いた構成である。
【００４７】
図７は、薬品洗浄装置２００’を示す構成図である。
この薬品洗浄装置２００’は、第１の実施形態の薬品洗浄装置２００に真空ポンプ４を追加した構成である。
【００４８】
ろ過操作、逆洗操作の動作は、第１の実施形態と同様である。
【００４９】
薬品洗浄操作では、図８に示すように接続を替える。
薬品洗浄操作の動作は、インゼクタ８を作動させる代わりに真空ポンプ４を作動させる以外は、第１の実施形態と同様である。
【００５０】
なお、薬品洗浄に用いる薬品は、ファウリング物質の種類に応じて、塩酸，シュウ酸などの酸水溶液、アスコルビン酸などの還元剤、界面活性剤などを使用してもよい。
【００５１】
−第３の実施形態−
図９は、浄水場に設置された膜ろ過装置１００”を示す構成図である。
この膜ろ過装置１００”は、第２の実施形態の膜ろ過装置１００’に、バルブＶ32を含む配管と、バルブＶ33および真空ポンプ４０と、バルブＶ34とを追加した構成である。
【００５２】
ろ過操作、逆洗操作の動作は、第２の実施形態と同様である。ただし、バルブＶ34は開とする。
【００５３】
また、この膜ろ過装置１００”では、膜ろ過モジュール１０６のろ過抵抗が上昇した時、又は、一定の時間間隔（例えば、２０〜３０分間に１回）毎に、薬品を使用しない減圧洗浄操作および急昇圧洗浄操作を次のように実施する。
【００５４】
（ろ過側からの加圧および強制排水）
膜ろ過を停止し、バルブＶ１，Ｖ34，Ｖ２，Ｖ１３を開き、膜ろ過モジュール１０６の一次側（原水側）に残っている原水を排水する。
また、バルブＶ８，Ｖ９，Ｖ10を閉じ、バルブＶ32を開き、コンプレッサＣＰ２を運転し、バブルポント以下の圧縮空気を膜ろ過モジュール１０６の二次側（ろ過水側）へ送り、二次側のろ過水を一次側へ逆流させ、膜ろ過モジュール１０６の内部の水をすべて強制的に排水する。
排水が終了したら、バルブＶ１，Ｖ34，Ｖ２，Ｖ32を閉じる。
【００５５】
（減圧洗浄）
真空ポンプ４０を作動し、バルブＶ33を開き、膜ろ過モジュール１０６内を大気圧未満に減圧する。圧力が−７００ｍｍＨｇ程度であることを連成計Ｐの指示値により確認した後、所定時間（例えば、１〜２分間）、その圧力を維持する。減圧することにより、ファウリング物質と膜面の間に在る気体の体積が膨張して気泡になり、ファウリング物質を膜表面から剥がす効果を持つ。また、ファウリング物質と膜表面の間にある水に溶解している気体が気泡となり、これもファウリング物質を膜表面から剥がす効果を持つ。
【００５６】
（急昇圧洗浄）
バルブＶ33を閉じ、真空ポンプ４０を停止し、バルブＶ２，Ｖ13を開き、膜ろ過モジュール１０６内を急激に大気圧に戻す。または、コンプレッサＣＰ１を運転しておいて、バルブＶ20を開き、急激に大気圧以上（ろ過膜の耐圧以下）とする。
瞬間的に膜ろ過モジュール１０６の一次側を大気圧以上とすることにより、ファウリング物質が膜表面から剥がれやすくなり、洗浄効果を上げることが出来る。
【００５７】
（エアスクラビング）
バルブＶ34，Ｖ13，Ｖ２を開け、循環水ポンプ１３０を運転し、原水を膜ろ過モジュール１０６の一次側に送水し、満水になった状態（バルブＶ13から原水が吐出され始めた時点）で循環水ポンプ１３０を停止し、バルブＶ34を閉じる。
次に、コンプレッサＣＰ１を運転し、バルブＶ20を開き、膜ろ過モジュール１０６の一次側をエアスクラビングし、減圧洗浄および圧力急変洗浄により剥離しやすくなったファウリング物質をろ過膜から剥離させる。
所定時間のエアスクラビングの後、バルブＶ20を閉じ、コンプレッサＣＰ１を停止する。
【００５８】
（逆洗）
バルブＶ２を閉じ、バルブＶ25，Ｖ10，Ｖ34，Ｖ１を開き、逆洗ポンプ１１５を運転し、逆洗水槽１１１からろ過水を膜ろ過モジュール１０６の二次側に供給し、一次側に透過した水を排水し、膜ろ過モジュール１０６の逆洗を行う。
所定時間の逆洗の後、逆洗ポンプ１１５を停止し、バルブＶ10，Ｖ１を閉じる。
【００５９】
（運転再開）
バルブＶ２，Ｖ12，Ｖ11を開け、循環水ポンプ１３０の運転を開始し、膜ろ過を再開する。
【００６０】
図１０は、膜ろ過装置１００”で薬品洗浄を行う場合に用いる薬品洗浄装置２００”を示す構成図である。
この薬品洗浄装置２００”は、第２の実施形態の薬品洗浄装置２００’から真空ポンプ４とバルブＶ４とを省略した構成である。
【００６１】
薬品洗浄操作では、図１１に示すように接続を替える。
薬品洗浄操作の動作は、バルブＶ４を作動させる代わりにバルブＶ34を作動させる以外は、第２の実施形態と同様である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の膜ろ過モジュールの洗浄方法および膜ろ過装置によれば、次の効果を得ることが出来る。
（１）膜ろ過モジュールの一次側を減圧することにより、ファウリング物質とろ過膜面の隙間にある気泡の体積を膨張させると共に隙間にある液に溶解している気体を気泡化することにより、ファウリング物質をろ過膜面から剥がしたり、剥がれ易くすることが出来る。
（２）減圧後、瞬間的に大気圧以上にすることにより、ファウリング物質とろ過膜面の隙間に衝撃的に洗浄液を浸透させ、洗浄効果を向上させることが出来る。
（３）エアスクラビングしながら洗浄液面を上下することにより、剥がれ易くなったファウリング物質を完全に剥がすことが出来る。
（４）膜ろ過モジュールの二次側に大気圧以上の空気を満たすことにより、洗浄液を節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる膜ろ過装置の構成図である。
【図２】第１の実施形態にかかる薬品洗浄装置の構成図である。
【図３】第１の実施形態にかかる薬品洗浄時の接続を示す構成図である。
【図４】減圧洗浄の効果を示す説明図である。
【図５】急昇圧洗浄の効果を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態にかかる膜ろ過装置の構成図である。
【図７】第２の実施形態にかかる薬品洗浄装置の構成図である。
【図８】第２の実施形態にかかる薬品洗浄時の接続を示す構成図である。
【図９】第３の実施形態にかかる膜ろ過装置の構成図である。
【図１０】第３の実施形態にかかる薬品洗浄装置の構成図である。
【図１１】第３の実施形態にかかる薬品洗浄時の接続を示す構成図である。
【符号の説明】
４，４０ 真空ポンプ
６ 移動台車
８ インゼクタ
１００，１００’，１００” 膜ろ過装置
１０６ 膜ろ過モジュール
２００，２００’，２００” 薬品洗浄装置
Claims (6)
- 膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たした状態で原水側を大気圧未満に減圧し、所定時間維持することを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法。
- 請求項１に記載の膜ろ過モジュールの洗浄方法において、前記減圧の後、大気圧以上に急昇圧することを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法。
- 請求項１または請求項２に記載の膜ろ過モジュールの洗浄方法において、エアスクラビングしながら洗浄水または薬液の水位上下を複数回行い、その際、前記洗浄水または薬液の液面を下降させ終わった後に、前記減圧を行うことを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法。
- 請求項３に記載の膜ろ過モジュールの洗浄方法において、エアスクラビングしながら洗浄水または薬液の水位上下を行う時、膜ろ過モジュールのろ過水側に大気圧以上の空気を満たすことを特徴とする膜ろ過モジュールの洗浄方法。
- 膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たす手段と、前記膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たした状態で原水側を大気圧未満に減圧する減圧手段とを備えたことを特徴とする膜ろ過装置。
- 請求項５に記載の膜ろ過装置において、前記膜ろ過モジュールのろ過水側に空気を満たす手段は、前記膜ろ過モジュールのろ過水側に大気圧以上の空気を満たす手段であることを特徴とする膜ろ過装置。
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