JP5410942B2 - 膜濾過システムの洗浄 - Google Patents
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Description
本発明は、膜濾過システムに使用される中空の透過性膜の逆洗に関し、特に、中空の透過性膜の逆洗及び洗浄の改善された方法に関する。
本明細書の全体を通しての背景技術についてのいかなる論考も、そのような背景技術が広く知られており、又はこの分野における共通の一般的な知識の一部を形成しているということの容認として考えられなければならないわけでは決して無い。
既知の逆洗システムは、我々の以前の特許文献１に記載されたシステムを含み、その主題はここに参照として組み込まれている。
多くの場合、膜の洗浄中に、洗浄液は膜及び膜の透過性を有する壁を通じて流され、膜から汚染物を洗浄する。圧力下で洗浄液を適用することは、表面からの汚染物の除去を促進する。
膜の典型的な既知の洗浄手順は、膜をその場で洗浄することを含んでいる。この手順は、通常２％のクエン酸、その後２００〜１０００ｐｐｍの次亜塩素酸という、濃度の化学薬品を濾過液溶液中の膜に加える。これは、通常、２時間の洗浄期間の最初に行われ、その後洗浄液は膜を通じて濾過され、浸漬された状態に保持される。
膜の汚染物の本質は、供給液の質とタイプ、膜を通じる流量、及び操業時間によって変化するので、それぞれの状況において必要とされる化学的洗浄の量と長さもまた変化する。多くの場合、このことは、標準的な化学的洗浄工程が汚染物の量とは関係無しに適用されるすべての方法に、１つの工程が合わせられるという結果を生じる。このことは、多量の洗浄液が、追加的な経費及び洗浄が完了した後の廃液の廃棄における環境的影響という効果を伴って、不必要に使用されるということを生じさせる。
本発明の目的は、従来技術の欠点の１つ以上を克服する、若しくは少なくとも改善すること、又は有益な代替法を提供することである。
第１の特徴によれば、本発明は、圧力差が、懸濁液中に浸漬された透過性を有する中空の膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、透過性を有する中空な膜を洗浄する方法を提供し、前記懸濁液は、多孔性中空膜の外面に適用されて膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ）懸濁液の幾分かは、膜の壁を通過して中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、中空の膜の上、若しくは中に保持され、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁固形分として保持され、洗浄方法は、
（ｉ）少なくとも部分的に、液体を膜の濾過液側から除去するステップと、
（ｉｉ）少なくとも部分的に、液体を膜の外側から除去するステップと、
（ｉｉｉ）膜壁の外側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて前記壁を通じる、膜の外側から膜内腔の中への洗浄液の流れを生じさせ、前記内腔を洗浄液で少なくとも部分的に充填するステップと、
（ｖ）膜の外側を隔離するステップと、
（ｖｉ）圧力をかけられたガスを膜壁の濾過液側に適用し、膜壁を通じる外側へ戻る洗浄液の流れを生じさせるステップと
（ｖｉｉ）前記洗浄液の流れの結果として、膜の外側に発生する増加した圧力を累積するステップと、
（ｖｉｉｉ）前記圧力をかけられたガスによって膜壁の濾過液側へ適用された圧力を開放し、前記膜壁の外側に累積された圧力の効果の下で、外側から濾過液側への前記膜を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている。
（ａ）懸濁液の幾分かは、膜の壁を通過して中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、中空の膜の上、若しくは中に保持され、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁固形分として保持され、洗浄方法は、
（ｉ）少なくとも部分的に、液体を膜の濾過液側から除去するステップと、
（ｉｉ）少なくとも部分的に、液体を膜の外側から除去するステップと、
（ｉｉｉ）膜壁の外側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて前記壁を通じる、膜の外側から膜内腔の中への洗浄液の流れを生じさせ、前記内腔を洗浄液で少なくとも部分的に充填するステップと、
（ｖ）膜の外側を隔離するステップと、
（ｖｉ）圧力をかけられたガスを膜壁の濾過液側に適用し、膜壁を通じる外側へ戻る洗浄液の流れを生じさせるステップと
（ｖｉｉ）前記洗浄液の流れの結果として、膜の外側に発生する増加した圧力を累積するステップと、
（ｖｉｉｉ）前記圧力をかけられたガスによって膜壁の濾過液側へ適用された圧力を開放し、前記膜壁の外側に累積された圧力の効果の下で、外側から濾過液側への前記膜を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている。
好ましくは、洗浄液は化学的洗浄液である。ステップ（ｖｉ）において、通常は空気であるガスは、好ましくは膜内腔が実質的に洗浄液を排出するように適用される。ステップ（ｖｉｉ）において、圧力は、好ましくは膜壁の外側に設けられたガス空間に、又は代替的にブラダー（ｂｌａｄｄｅｒ）の中に累積される。
ステップ（ｉｖ）の圧力差は、ガスの圧力を膜壁の外側に適用することによって、又は濾過液側を真空に引くことによって、提供することができる。
さらなる特徴によれば、本発明は、懸濁液中に浸漬された透過性を有する中空の膜の壁を横切って、圧力差がかけられるタイプの設備における、透過性を有する中空な膜を洗浄する方法を提供し、前記懸濁液は、多孔性中空膜の外側面に適用されて膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ） 懸濁液の幾分かは、膜の壁を通過して中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ） 少なくとも幾分かの固形分は、中空の膜の上、若しくは中に保持され、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁固形分として保持され、洗浄方法は、
（ｉ）膜壁の一方の側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｉ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて、膜壁の一方の側から膜壁の他方の側への前記壁を通じる洗浄液の流れを生じさせるステップと、
（ｉｉｉ）前記膜壁を横切って逆の圧力差をかけて、膜壁の前記他方の側から膜壁の前記一方の側へ戻る、前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている。
（ａ） 懸濁液の幾分かは、膜の壁を通過して中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ） 少なくとも幾分かの固形分は、中空の膜の上、若しくは中に保持され、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁固形分として保持され、洗浄方法は、
（ｉ）膜壁の一方の側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｉ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて、膜壁の一方の側から膜壁の他方の側への前記壁を通じる洗浄液の流れを生じさせるステップと、
（ｉｉｉ）前記膜壁を横切って逆の圧力差をかけて、膜壁の前記他方の側から膜壁の前記一方の側へ戻る、前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている。
またさらなる特徴によれば、本発明は、懸濁液中に浸漬された透過性を有する中空の膜の壁を横切って、圧力差がかけられるタイプの設備における、透過性を有する中空な膜を洗浄する方法を提供し、前記懸濁液は、多孔性中空膜の外面に適用されて膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ）懸濁液の幾分かは、膜の壁を通過して中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、中空の膜の上、若しくは中に保持され、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁固形分として保持され、洗浄方法は、
（ｉ）少なくとも部分的に、液体を膜の濾過液側から除去するステップと、
（ｉｉ）少なくとも部分的に、液体を膜の外側から除去するステップと、
（ｉｉｉ）膜壁の外側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて膜の外側から膜内腔の中への前記壁を通じる洗浄液の流れを生じさせ、前記内腔を洗浄液で少なくとも部分的に充填するステップと、
（ｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて膜の内腔の側から膜の内腔の外側へ戻る、前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている。
（ａ）懸濁液の幾分かは、膜の壁を通過して中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、中空の膜の上、若しくは中に保持され、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁固形分として保持され、洗浄方法は、
（ｉ）少なくとも部分的に、液体を膜の濾過液側から除去するステップと、
（ｉｉ）少なくとも部分的に、液体を膜の外側から除去するステップと、
（ｉｉｉ）膜壁の外側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて膜の外側から膜内腔の中への前記壁を通じる洗浄液の流れを生じさせ、前記内腔を洗浄液で少なくとも部分的に充填するステップと、
（ｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて膜の内腔の側から膜の内腔の外側へ戻る、前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている。
好ましくは、ステップ（ｖ）における圧力差は、圧力をかけられたガスを膜壁の濾過液側からかけることによって生成され、外側から戻る、洗浄液の膜壁を通じる流れを生じさせる。
洗浄工程は、洗浄液が膜の一方の側から他方の側へ、膜壁を通じて交互に動くように、周期的に繰り返される。
工程は、開放状態の容器に浸漬された膜及び圧力をかけられた濾過システムに適用することができる。
本発明の別の特徴によれば、膜の化学洗浄を制御する方法が提供されており、この方法は、
ｐＨ及び／又は前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
ｐＨ及び／又は膜抵抗があらかじめ決められた値を達成するときに前記化学洗浄を中止するステップと、
を備えている。
ｐＨ及び／又は前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
ｐＨ及び／又は膜抵抗があらかじめ決められた値を達成するときに前記化学洗浄を中止するステップと、
を備えている。
本発明の別の特徴によれば、膜の化学洗浄を制御する方法が提供されており、この方法は、
ｐＨ及び／又は前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
洗浄の経過時間を測定するステップと、
時間に対するｐＨの変化率（ｄｐＨ／ｄｔ）及び／又は時間に対する膜抵抗の変化率（ｄＲ／ｄｔ）を計算するステップと、
ｄｐＨ／ｄｔ及び／又はｄＲ／ｄｔがあらかじめ決められた値に達したときに前記化学洗浄を中止するステップと
を備えている。
ｐＨ及び／又は前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
洗浄の経過時間を測定するステップと、
時間に対するｐＨの変化率（ｄｐＨ／ｄｔ）及び／又は時間に対する膜抵抗の変化率（ｄＲ／ｄｔ）を計算するステップと、
ｄｐＨ／ｄｔ及び／又はｄＲ／ｄｔがあらかじめ決められた値に達したときに前記化学洗浄を中止するステップと
を備えている。
本発明の別の特徴によれば、濾過システムの化学洗浄を制御する方法が提供されており、この方法は、
前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
洗浄の経過時間を測定するステップと、
時間に対する膜抵抗の変化率（ｄＲ／ｄｔ）を計算するステップと、
（ｄＲ／ｄｔ）を使用して、洗浄の完了までの時間を計算するステップと、
を備えている。
前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
洗浄の経過時間を測定するステップと、
時間に対する膜抵抗の変化率（ｄＲ／ｄｔ）を計算するステップと、
（ｄＲ／ｄｔ）を使用して、洗浄の完了までの時間を計算するステップと、
を備えている。
本発明の別の特徴によれば、膜の化学洗浄を制御する方法が提供されており、この方法は、
洗浄の間に存在する化学洗浄剤の量を増加するステップと、
前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
膜抵抗があらかじめ決められた値に達したときに、化学洗浄剤の増加を中止するステップと、
を備えている。
洗浄の間に存在する化学洗浄剤の量を増加するステップと、
前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
膜抵抗があらかじめ決められた値に達したときに、化学洗浄剤の増加を中止するステップと、
を備えている。
好ましくは、洗浄剤の量は一定量で増加される。好ましくは、あらかじめ決められた値は、膜抵抗の安定状態の値に近い値とされている。好ましくは、膜は精密濾過又は限外濾過タイプの膜である。
本発明の好ましい実施形態が、添付の図面を参照しつつ、例のみの方法で記載されている。
図１〜７を参照すると、複数の中空の繊維膜６を有する膜モジュール５が示されている。繊維膜６は内腔７を有し、この内腔７は、下部ポット８中の下端部で閉塞されており、上部ポット９を通じて上端部において開放されている。モジュール５は容器１０を含んでおり、容器１０は、容器１０を大気に対して開／閉するための、制御可能なバルブ１１を有している。上部ポット９は、ポート１３を有する濾過液収集チャンバ１２に接続されている。
本発明による洗浄工程の１つの実施形態は、図１〜３を参照して記載されている。図１ａ〜１ｃに最も良く示されているように、濾過作用の後の内腔７中に残留している液体は排液され、容器１０中に残留する液体もまた、少なくとも部分的に排液される。次いで、容器１０は少なくとも部分的に、図１ａに最もよく示されているように、洗浄液１４を充填される。次いで、この実施形態においてはポート１３から真空に引くことによって、圧力差が膜壁１５を横切って適用され、洗浄液１４が（図１ｂに示されるように）膜壁１５を通じて抜き取られ、少なくとも部分的に膜内腔７が洗浄液で充填されるまで、膜内腔を上昇する。
次いで、図２ａ及び図２ｂに示されるように、容器１０を切り離すためにバルブ１１が閉じられ、加圧されたガスがポート１３を通じて膜内腔７を充填している洗浄液に適用され、内腔７が実質的に洗浄液を排液されるまで、膜壁１５を通じて置換される。容器１０が切り離されているので、膜壁１５を通じる膜６の外側への洗浄液１４の移動は、容器内の圧力を、容器１０内のガス空間１６が圧縮されるにつれて増加させる。
図３ａ〜３ｃに示すように、膜の内腔側は大気に通気されている。次いで、ガス空間１６内の累積圧力は、洗浄液１４を押圧し、図３ｂに最もよく示されるように、膜壁１５を通じて戻るように流している。
図４ａ〜７ｂは本発明の実施形態を図示しており、これら実施形態においては、ブラダー構成を圧力が累積するためのガス空間１６の代わりに使用することができる。
図４ａ〜４ｃを参照すると、操作は図３ａ〜３ｃに示した操作と同様であるが、この実施形態においては、膜の内腔側が大気に通気されている場合に、ブラダー１６はバルブ１７を通じて圧力を容器１０の供給側に供給し、図４及び４ｃに最もよく示されるように、洗浄液１４を膜壁１５を通じ、膜内腔７に沿って押圧する。
図５ａ及び５ｂを参照すると、内腔側／濾過液側の加圧が示されている。加圧されたガスは、加圧されたガスをライン１８及びバルブ１７を通じてポート１３に供給することによって、膜６の内腔側／濾過液側に適用される。加圧されたガスは、内腔７内の洗浄液が膜壁１５を通じて膜の外側へ流れるようにし、容器１０内の圧力を増加させ、ライン１９及びバルブ１１を通じて容器１０に接続されたブラダー１６に移動するようにしている。
図６ａ〜６ｃは、図４ａ〜４ｃと同様の構成を示しているが、この実施形態においては、ガス圧はブラダー１６よりはむしろ外部供給源から、ライン１９及びバルブ１１を通じて容器１０に供給されている。ブラダー１６は図６ａに示すように、膜６の内腔側に圧力を累積するために使用されている。
図７ａ及び図７ｂに示すように、洗浄液の逆の流れが必要とされる場合には、容器１０はライン１９及びバルブ１１を通じて大気に通気され、ブラダー１６は累積された圧力を、内腔内の洗浄液１４を内腔壁１５を通じて戻すように押圧している内腔側に開放する（図７ｂ参照）。
図８及び図９を参照すると、本発明による洗浄工程の実施形態が図示されており、この実施形態においては、容器１０は大気に開口している。この実施形態においては、膜壁１５を通じる洗浄液の流れは、膜の内腔側に吸入／真空若しくは圧力を交互に適用することによって提供される。膜モジュール５は、化学的洗浄液１４に少なくとも部分的に再び浸漬され、吸入が繊維膜内腔７の開口端に適用される。図８ｂに最も良く示されるように、洗浄液１４は膜壁１５を通じて繊維膜内腔７の中へ引き抜かれる。次いで、洗浄液１４は、内腔７を通じて、図８ｃに示されるように完全に充填されるまで引き出される。次いで、図９ａ及び図９ｂに示すように、加圧されたガスは膜内腔７を充填している洗浄液１４に適用され、洗浄液は、既に記載されたように、膜壁１５を通じて置換される。
実施形態に図示された工程は、洗浄液が膜壁１５の一方の側から他方の側へ交互に動かされるように、周期的に繰り返すことができる。膜内腔７へ、及び膜内向から、及び膜内向に沿った、この洗浄液の流れは、膜モジュール５の効果的な化学洗浄を生じさせる。
図１０は、本発明による、容器１０が大気に開口しているタイプの膜モジュールへの洗浄計画の適用の結果を示している。洗浄工程は、以下のように行われた。
１．膜容器は、内腔側からシェル側への逆充填を介して濾過液で充填され、同時に塩素が濾過液ラインの中に投入された。容器の濾過レベルは約３０％であり、３０ｍＬの目標容積の洗浄液（ＮａＯＣｌ）を有していた。
２．濾過液は、次いで、システムを通じて一時的に再循環され、洗浄液の十分な混合を保証した。
３．次いで、内腔は、濾過液ラインに適用される１００ｋＰａの空気によって液体を排液された。このことによって、洗浄液は開孔を通じて拡散し、繊維の長さを降下し、濾過液容器レベルを上昇させた。このステップは、液レベルの上昇が停止するときに終了させることができる。
４．次いで、内腔は、膜の内腔側に適用された真空を使用することによって、洗浄液で充填された。このステップの間、濾過液タンク内のレベルは、液体が繊維内腔の中に引き出されるにつれて低下した。このステップは、液レベルが降下を停止するときに終了させることができる。
５．内腔の充填及び排液のステップは、接触時間が１８００秒に達するまで繰り返された。
６．洗浄液の１８００秒の接触の後に、容器は供給液で一杯まで充填された。このことによって、洗浄液虫に残留している遊離塩素は、洗浄の間には露出していたモジュールの部分に接触することできた。
７．次いで、システムは、液体とモジュールとの接触を最大化するように曝気された。
８．次いで、タンクは排液され、通常の操作に戻る前に濾過液で洗い流された。
図１０に描かれたデータは、洗浄作業が２４時間の濾過ごとに一度行われた場合であって、１．７ｍ３／ｈｒのモジュールの操業が３０分の逆洗の間隔で引き続いて４日の間行われた期間を示している。亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）の形態の塩素が使用され、洗浄中の平均の遊離塩素濃度は１００ｐｐｍであった。供給水の濁度は、始めから終わりまで６０〜９０ＮＴＵの間であった。
図１０に示したデータは、各洗浄に続く膜間圧力における通常の減少を示している。
本発明の１つの実施形態は、洗浄工程における再循環段階における膜を通じる抵抗をモニタしながら、膜タンクに一定に追加することによって必要とされる化学薬品の量を最小化しようとするものである。化学薬品の追加は、さらなる化学薬品の追加が、膜抵抗を前もって決められたレベルより低く変化させた場合には中止することができ、よって、洗浄工程中に使用される過剰な化学薬剤の量を最小化している。
抵抗値は、濾過液の再循環の間、モニタすることができる。通常、標準的な洗浄手順の間は、化学的洗浄液は洗浄の開始時にのみ再循環され、続いて膜の４８時間までの浸漬が行われる。本実施形態においては、化学的洗浄液は、浸漬／通気段階の間は１５〜３０分毎に数分間（例えば３分間）再循環され、洗浄工程の始めから終わりまで、膜抵抗を周期的に測定することを可能としている。
３回の再循環あたりの抵抗の変化が予め決められた値（例えば、０．１）を下回った場合、洗浄工程は、その化学濃度における最大能力を回復しており、さらなる化学薬剤が添加される。さらなる化学薬剤の添加が、３回の再循環の予め決められた値（例えば０．１）より小さい変化を示す場合、更なる回復は達成されず、よって洗浄工程は直ちに終了することができる。反対に、洗浄の可能性を、洗浄工程を延長することによって最大化することができ、この場合、３回の循環あたりの抵抗の変化は所定の予め決められた値を下回る。図１１は、クエン酸（ＣＩＰ１）と塩素（ＣＩＰ２）との洗浄薬剤を使用した２つの異なる洗浄計画のための洗浄工程の間の抵抗値の変化のグラフを示している。
図１２に示すグラフを参照すると、化学薬剤の量は、膜抵抗の大幅な低下を生じる、Ａで示されている１００ｍＬ近辺で始まっている。化学薬剤の量は、膜抵抗のさらなる減少を生じるＢ及びＣで示されるようにさらに増加されている。いったん化学薬剤の容積が約２５０ｍｌに達すると、膜抵抗の変化はＤで示されるように実質的に安定し、化学薬剤のさらなる増加は最小の効果しか示していない。この段階で、添加される化学薬剤の量は、逆に洗浄工程と膜間の流れにおける回復とに影響することなく終了することができる。
上述の測定を使用して、特定の膜配置又は構成のための洗浄工程中の抵抗プロファイルを決定することができるということが理解されるだろう。抵抗プロファイルは、次いで洗浄工程時間の終了、半減期、及び同様のシステムの同時洗浄における化学薬品の使用の削減を予想することに使用することができる。抵抗プロファイルはさらに、供給液及び汚染物の品質に依存する化学薬品のタイプ及び量での洗浄工程中に、化学薬品が添加される必要があるかどうかを決定するために使用することができる。
使用することができる典型的な洗浄液は、酸性溶液、アルカリ性溶液、及び酸化性溶液（例えば塩素）を含んでいる。
本発明は、本発明の方法に従って操作されるようにやや変形された、前述の国際出願ＷＯ９３／０２７７９に記載された同様の装置に具体化することができる。
本発明のさらなる変型及び改良が、記載された本発明の精神又は技術的範囲から離れること無く可能であるということが理解されるであろう。
本発明の実施態様の例は以下のとおりである。
（１）圧力差が、懸濁液中に浸漬された、透過性を有する中空の膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、透過性を有する中空な膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液は、多孔性かつ中空の前記膜の外面に適用されて前記膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ）前記懸濁液の幾分かは、前記膜の壁を通過して前記中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、前記中空の膜の上、若しくは中に、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁された固形分として保持され、
前記洗浄方法は、
（ｉ）少なくとも部分的に、液体を前記膜の濾過液側から除去するステップと、
（ｉｉ）少なくとも部分的に、液体を前記膜の外側から除去するステップと、
（ｉｉｉ）前記膜壁の外側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて前記壁を通じる、前記膜の外側から前記膜内腔の中への前記洗浄液の流れを生じさせ、前記内腔を洗浄液で少なくとも部分的に充填するステップと、
（ｖ）前記膜の外側を隔離するステップと、
（ｖｉ）加圧されたガスを前記膜壁の濾過液側に適用し、前記膜壁を通じる前記外側へ戻る前記洗浄液の流れを生じさせるステップと
（ｖｉｉ）前記洗浄液の流れの結果として前記膜の外側に発生する増加した圧力を累積するステップと、
（ｖｉｉｉ）前記加圧されたガスによって前記膜壁の濾過液側へ適用された圧力を開放し、前記膜壁の外側に累積された圧力の効果の下で、前記外側から前記濾過液側への前記膜を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備える、方法。
（２）洗浄液が化学的洗浄液であることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（３）ステップｖｉ）において、ガスは、前記膜内腔が実質的に洗浄液で洗い流されるように適用されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（４）前記圧力は、ステップｖｉｉ）において、前記膜壁の前記外側に設けられたガス空間中に累積されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（５）前記圧力は、ステップｖｉｉ）において、ブラダー装置内に累積されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（６）ステップｉｖ）の前記圧力差は、ガス圧を前記膜壁の前記外側に適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（７）ステップｉｖ）の前記圧力差は、前記濾過液側に真空を適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（８）圧力差が、懸濁液中に浸漬された、透過性を有する中空の膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、前記透過性を有する中空な膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液は、前記多孔性中空膜の外面に適用されて前記膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ｃ） 前記懸濁液の幾分かは、前記膜の壁を通過して前記中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｄ） 少なくとも幾分かの固形分は、中空の膜の上、若しくは中に、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁された固形分として保持され、
前記洗浄方法は、
（ｉ）前記膜壁の一方の側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｉ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて、前記膜壁の一方の側から前記膜壁の他方の側への前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
（ｉｉｉ）前記膜壁を横切って逆の圧力差をかけて、前記膜壁の前記他方の側から前記膜壁の前記一方の側へ戻る、前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている方法。
（９）前記ステップｉｉ）の前記圧力差は、ガス圧を前記膜壁の前記一方の側に適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１０）前記ステップｉｉ）の前記圧力差は、前記膜壁の前記他方の側に真空を適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１１）前記ステップｉｉｉ）の前記逆の圧力差は、ガス圧を前記膜壁の前記他方の側に適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１２）前記ステップｉｉｉ）の前記逆の圧力差は、前記膜壁の前記一方の側に真空を適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１３）前記洗浄液は、化学的洗浄液であることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１４）圧力差が、懸濁液中に浸漬された透過性を有する中空の膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、前記透過性を有する中空な膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液は、前記多孔性中空膜の外面に適用されて前記膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ） 前記懸濁液の幾分かは、前記膜の壁を通過して前記中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ） 少なくとも幾分かの固形分は、前記中空の膜の上、若しくは中に、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁された固形分として保持され、
前記洗浄方法は、
（ｉ）少なくとも部分的に、液体を前記膜の濾過液側から除去するステップと、
（ｉｉ）少なくとも部分的に、液体を前記膜の外側から除去するステップと、
（ｉｉｉ）前記膜壁の外側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて前記膜の外側から前記膜内腔の中への前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせ、前記内腔を洗浄液で少なくとも部分的に充填するステップと、
（ｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて前記膜の内腔の側から前記膜の内腔の外側へ戻る、前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている方法。
（１５）前記ステップｖ）における前記圧力差は、加圧されたガスを前記膜壁の内腔側に適用することによって生成され、前記膜壁を通じる前記外側へ戻る前記洗浄液の流れを生じさせることを特徴とする実施態様（１４）に記載の方法。
（１６）前記洗浄方法の前記複数のステップは周期的に繰り返され、前記洗浄液は、前記膜の一方の側から前記他方の側へ前記膜壁を通じて交互に動かされることを特徴とする実施態様（１４）に記載の方法。
（１７）前記洗浄液は、化学的洗浄液であることを特徴とする実施態様（１４）に記載の方法。
本発明の実施態様の例は以下のとおりである。
（１）圧力差が、懸濁液中に浸漬された、透過性を有する中空の膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、透過性を有する中空な膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液は、多孔性かつ中空の前記膜の外面に適用されて前記膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ）前記懸濁液の幾分かは、前記膜の壁を通過して前記中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、前記中空の膜の上、若しくは中に、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁された固形分として保持され、
前記洗浄方法は、
（ｉ）少なくとも部分的に、液体を前記膜の濾過液側から除去するステップと、
（ｉｉ）少なくとも部分的に、液体を前記膜の外側から除去するステップと、
（ｉｉｉ）前記膜壁の外側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて前記壁を通じる、前記膜の外側から前記膜内腔の中への前記洗浄液の流れを生じさせ、前記内腔を洗浄液で少なくとも部分的に充填するステップと、
（ｖ）前記膜の外側を隔離するステップと、
（ｖｉ）加圧されたガスを前記膜壁の濾過液側に適用し、前記膜壁を通じる前記外側へ戻る前記洗浄液の流れを生じさせるステップと
（ｖｉｉ）前記洗浄液の流れの結果として前記膜の外側に発生する増加した圧力を累積するステップと、
（ｖｉｉｉ）前記加圧されたガスによって前記膜壁の濾過液側へ適用された圧力を開放し、前記膜壁の外側に累積された圧力の効果の下で、前記外側から前記濾過液側への前記膜を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備える、方法。
（２）洗浄液が化学的洗浄液であることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（３）ステップｖｉ）において、ガスは、前記膜内腔が実質的に洗浄液で洗い流されるように適用されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（４）前記圧力は、ステップｖｉｉ）において、前記膜壁の前記外側に設けられたガス空間中に累積されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（５）前記圧力は、ステップｖｉｉ）において、ブラダー装置内に累積されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（６）ステップｉｖ）の前記圧力差は、ガス圧を前記膜壁の前記外側に適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（７）ステップｉｖ）の前記圧力差は、前記濾過液側に真空を適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（１）に記載の方法。
（８）圧力差が、懸濁液中に浸漬された、透過性を有する中空の膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、前記透過性を有する中空な膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液は、前記多孔性中空膜の外面に適用されて前記膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ｃ） 前記懸濁液の幾分かは、前記膜の壁を通過して前記中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｄ） 少なくとも幾分かの固形分は、中空の膜の上、若しくは中に、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁された固形分として保持され、
前記洗浄方法は、
（ｉ）前記膜壁の一方の側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｉ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて、前記膜壁の一方の側から前記膜壁の他方の側への前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
（ｉｉｉ）前記膜壁を横切って逆の圧力差をかけて、前記膜壁の前記他方の側から前記膜壁の前記一方の側へ戻る、前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている方法。
（９）前記ステップｉｉ）の前記圧力差は、ガス圧を前記膜壁の前記一方の側に適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１０）前記ステップｉｉ）の前記圧力差は、前記膜壁の前記他方の側に真空を適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１１）前記ステップｉｉｉ）の前記逆の圧力差は、ガス圧を前記膜壁の前記他方の側に適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１２）前記ステップｉｉｉ）の前記逆の圧力差は、前記膜壁の前記一方の側に真空を適用することによって提供されることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１３）前記洗浄液は、化学的洗浄液であることを特徴とする実施態様（８）に記載の方法。
（１４）圧力差が、懸濁液中に浸漬された透過性を有する中空の膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、前記透過性を有する中空な膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液は、前記多孔性中空膜の外面に適用されて前記膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ） 前記懸濁液の幾分かは、前記膜の壁を通過して前記中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ） 少なくとも幾分かの固形分は、前記中空の膜の上、若しくは中に、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁された固形分として保持され、
前記洗浄方法は、
（ｉ）少なくとも部分的に、液体を前記膜の濾過液側から除去するステップと、
（ｉｉ）少なくとも部分的に、液体を前記膜の外側から除去するステップと、
（ｉｉｉ）前記膜壁の外側に洗浄液を適用するステップと、
（ｉｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて前記膜の外側から前記膜内腔の中への前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせ、前記内腔を洗浄液で少なくとも部分的に充填するステップと、
（ｖ）前記膜壁を横切って圧力差をかけて前記膜の内腔の側から前記膜の内腔の外側へ戻る、前記壁を通じる前記洗浄液の流れを生じさせるステップと、
を備えている方法。
（１５）前記ステップｖ）における前記圧力差は、加圧されたガスを前記膜壁の内腔側に適用することによって生成され、前記膜壁を通じる前記外側へ戻る前記洗浄液の流れを生じさせることを特徴とする実施態様（１４）に記載の方法。
（１６）前記洗浄方法の前記複数のステップは周期的に繰り返され、前記洗浄液は、前記膜の一方の側から前記他方の側へ前記膜壁を通じて交互に動かされることを特徴とする実施態様（１４）に記載の方法。
（１７）前記洗浄液は、化学的洗浄液であることを特徴とする実施態様（１４）に記載の方法。
５・・・膜モジュール
６・・・膜
７・・・内腔
８・・・下部ポット
９・・・上部ポット
１０・・・容器
１１、１７・・・バルブ
１２・・・濾過液収集チャンバ
１３・・・ポート
１４・・・洗浄液
１５・・・膜壁
１６・・・ガス空間、ブラダー
１８、１９・・・ライン
６・・・膜
７・・・内腔
８・・・下部ポット
９・・・上部ポット
１０・・・容器
１１、１７・・・バルブ
１２・・・濾過液収集チャンバ
１３・・・ポート
１４・・・洗浄液
１５・・・膜壁
１６・・・ガス空間、ブラダー
１８、１９・・・ライン
Claims (7)
- 圧力差が、懸濁液中に浸漬された、透過性を有する中空な膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、前記透過性を有する中空な膜の化学洗浄を制御する方法であって、
前記懸濁液は、前記透過性を有する中空な膜の外面に適用されて前記透過性を有する中空な膜の壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ）前記懸濁液の幾分かは、前記透過性を有する中空な膜の壁を通過して前記透過性を有する中空な膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、前記透過性を有する中空な膜の上、若しくは中に、又は別様に前記透過性を有する中空な膜を取り囲む液体の中に、懸濁された固形分として保持され、
前記方法は、
洗浄の間に、逆洗液中に存在する化学洗浄剤の量を増加するステップと、
ｐＨ及び／又は前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
ｐＨ及び／又は膜抵抗があらかじめ決められた値に達するときに前記化学洗浄を中止するステップと、
を備えている、膜の化学洗浄を制御する方法。 - 圧力差が、懸濁液中に浸漬された、透過性を有する中空な膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、前記透過性を有する中空な膜の化学洗浄を制御する方法であって、
前記懸濁液は、前記透過性を有する中空な膜の外面に適用されて前記透過性を有する中空な膜の壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ）前記懸濁液の幾分かは、前記透過性を有する中空な膜の壁を通過して前記透過性を有する中空な膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、前記透過性を有する中空な膜の上、若しくは中に、又は別様に前記透過性を有する中空な膜を取り囲む液体の中に、懸濁された固形分として保持され、
前記方法は、
洗浄の間に、逆洗液中に存在する化学洗浄剤の量を増加するステップと、
ｐＨ及び／又は前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
洗浄の経過時間を測定するステップと、
時間に対するｐＨの変化率（ｄｐＨ／ｄｔ）及び／又は時間に対する膜抵抗の変化率（ｄＲ／ｄｔ）を計算するステップと、
ｄｐＨ／ｄｔ及び／又はｄＲ／ｄｔがあらかじめ決められた値に達したときに前記化学洗浄を中止するステップと、
を備えている膜の化学洗浄を制御する方法。 - 圧力差が、懸濁液中に浸漬された、透過性を有する中空な膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、前記透過性を有する中空な膜の化学洗浄を制御する方法であって、
前記懸濁液は、前記透過性を有する中空な膜の外面に適用されて前記透過性を有する中空な膜の壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ）前記懸濁液の幾分かは、前記透過性を有する中空な膜の壁を通過して前記透過性を有する中空な膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、前記透過性を有する中空な膜の上、若しくは中に、又は別様に前記透過性を有する中空な膜を取り囲む液体の中に、懸濁された固形分として保持され、
前記方法は、
洗浄の間に、逆洗液中に存在する化学洗浄剤の量を増加するステップと、
前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
洗浄の経過時間を測定するステップと、
時間に対する膜抵抗の変化率（ｄＲ／ｄｔ）を計算するステップと、
（ｄＲ／ｄｔ）を使用して、洗浄の完了までの時間を計算するステップと、
を備えている濾過システムの化学洗浄を制御する方法。 - 圧力差が、懸濁液中に浸漬された、透過性を有する中空の膜の壁を横切ってかけられるタイプの設備における、透過性を有する中空な膜を洗浄する方法であって、
前記設備は複数の中空な膜を有する膜モジュールと該モジュールを収容する容器とを備え、前記容器は前記容器を大気に対して開／閉するために制御可能なバルブを有し、前記懸濁液は、多孔性かつ中空の前記膜の外面に適用されて前記膜壁を通じた濾過作用を生じさせ、かつ維持しており、
（ａ）前記懸濁液の幾分かは、前記膜の壁を通過して前記中空の膜の内腔から浄化液又は濾過液として引き出され、
（ｂ）少なくとも幾分かの固形分は、前記中空の膜の上、若しくは中に、又は別様に膜を取り囲む液体の中に懸濁された固形分として保持され、
前記洗浄方法は、
洗浄の間に逆洗液中に存在する化学洗浄剤の量を増加するステップと、
前記洗浄の少なくとも一部に対する膜の膜抵抗を測定するステップと、
膜抵抗があらかじめ決められた値に達したときに、化学洗浄剤の増加を中止するステップと、
を備えている膜の化学洗浄を制御する方法。 - 洗浄剤の量は、一定量で増加されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記予め決められた値は、ほぼ膜抵抗の安定状態における値であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
- 前記膜は、精密濾過膜又は限外濾過膜であることを特徴とする請求項１、２、又は４に記載の方法。
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