JP5954182B2 - 分離膜モジュールの洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、分離膜よりも高硬度の粒子を含有する原水を無機凝集剤と混合攪拌した後に膜ろ過するために用いられる精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの洗浄方法に関するものである。

膜分離法は、省エネルギー・省スペース、およびろ過水質向上等の特長を有するため、様々な分野での使用が拡大している。例えば、精密ろ過膜や限外ろ過膜の、河川水や地下水や下水処理水から工業用水や水道水を製造する浄水プロセスへの適用や、海水淡水化逆浸透膜処理工程における前処理への適用があげられる。さらに、それらの膜処理の過程において、溶解性有機物の除去を目的として、原水等に活性炭を添加することもある（特許文献１）。

原水の膜ろ過を継続すると、ろ過水量に伴って、膜表面や膜細孔内にフミン質や微生物由来のタンパク質等の付着量が増大していき、ろ過流量の低下あるいは膜ろ過差圧の上昇が問題となってくる。

そこで、膜一次側（原水側）に気泡を導入し、膜を揺動させ、膜同士を触れ合わせることにより膜表面の付着物質を掻き落とす空気洗浄や、膜二次側（ろ過水側）から膜一次側へ膜のろ過方法とは逆方向に膜ろ過水あるいは清澄水を圧力で押し込み、膜表面や膜細孔内に付着していた汚染物質を排除する逆圧洗浄等の物理洗浄が実用化されている（特許文献２、３、４）。

さらに洗浄効果を高めるため、例えば逆圧洗浄水に次亜塩素酸ナトリウムを添加したり、逆圧洗浄水にオゾン含有水を用いたりする方法が提案されている（特許文献５、６）。酸化剤は、膜表面や膜細孔内に付着したフミン質や微生物由来のタンパク質等の有機物を分解・除去する効果がある。

また、逆圧洗浄に際して、一度分離膜モジュール内の膜一次側の水を排出し、逆圧洗浄排水を排出しながら逆圧洗浄を実施する方法も提案されている（特許文献７）。

しかし、高硬度粒子、とりわけ粉末活性炭等の分離膜よりも硬い粒子を含有する原水を膜ろ過した場合、空気洗浄を実施することにより膜表面から剥離した高硬度粒子が膜表面に衝突することで擦過してしまい、ろ過性能が劣化する問題があった。また、空気洗浄を実施せずに逆圧洗浄のみを実施した場合は、高硬度粒子が膜表面から十分に剥離しきれず、多量に蓄積していくので、高硬度粒子由来のケークろ過抵抗（非特許文献１に記載のＲｕｔｈのろ過式に基づいたろ過抵抗であり、Ｒｃ＝αｃ（ケーク平均ろ過比抵抗）×Ｗｃ（単位膜面積あたりのケーク堆積量）で表現される。）が上昇し、差圧が急上昇してしまう問題があった。さらに逆圧洗浄水に次亜塩素酸ナトリウムを添加したり、逆圧洗浄水にオゾン含有水を用いたりしても、高硬度粒子に粉末活性炭が含まれている場合には、粉末活性炭によってそれらの薬品が消費されてしまい、膜付着有機物を分解・除去する効果が低下するという問題があった。

特開平１０−３０９５６７号公報 特開平１１−３４２３２０号公報 特開２０００−１４０５８５号公報 特開２００７−２８９９４０号公報 特開２００１−１８７３２４号公報 特開２００１−７９３６６号公報 特開平６−１７０３６４号公報

「ユーザーのための実用膜分離技術」、日刊工業新聞社、１９９６年４月、ｐ．８５

そこで、ろ過終了後、分離膜モジュール内の膜一次側の水を系外に排出した後に、逆圧洗浄を実施しながら分離膜モジュール内の逆圧洗浄排水を排出し、次いで、分離膜モジュール内の膜一次側を水で満たして空気洗浄を行い、その後、分離膜モジュール内の膜一次側の水を系外に排出する分離膜モジュールの洗浄方法を本願出願人は考案した。

しかし、分画分子量１５００Ｄａ以下の低分子有機物を粉末活性炭で吸着除去し、同時に１５００Ｄａより大きい高分子有機物を無機凝集剤注入による凝集処理で除去することを目的として、原水に粉末活性炭と無機凝集剤とを添加して混合攪拌した後に膜ろ過する場合において、上記洗浄方法を実施すると、分離膜モジュール内の膜一次側の水を系外に排出した後に、逆圧洗浄を実施しながら分離膜モジュール内の逆圧洗浄排水を排出しても、次のような問題が発生した。すなわち、無機凝集剤注入量が多い場合には粉末活性炭を含む凝集フロックが膜表面から十分に剥離しきらない。また、剥離した一部の凝集フロックも、粒子径が大きいことから、分離膜モジュール内の膜一次側の空隙部分に滞留しやすく、系外に排出されにくい。そのため、その後の空気洗浄によって膜表面から剥離した粉末活性炭を含む凝集フロックが膜表面に衝突することで擦過してしまい、ろ過性能が劣化する問題があった。

これらの問題を解決するために逆圧洗浄のＦｌｕｘを上げたり、逆圧洗浄時間を延ばしたりしても、洗浄効果は小さく、水回収率が低下してしまう問題があった。また、空気洗浄のエア流量を小さくしたり、空気洗浄時間を少なくしたりした場合には、膜表面の擦過は抑制できるものの、粉末活性炭が膜表面から十分に剥離しきらず、多量に蓄積していく。そのため、粉末活性炭を含む凝集フロック由来のケークろ過抵抗が上昇し、膜ろ過差圧が急上昇してしまう問題があった。

本発明は、分離膜よりも高硬度の粒子を含有する原水を無機凝集剤と混合攪拌した後に分離膜でろ過を行う分離膜モジュールの洗浄方法において、逆圧洗浄を実施しながら分離膜モジュール内の逆圧洗浄排水を排出する場合に、高硬度粒子を含む凝集フロックが膜表面から剥離しやすく、剥離した凝集フロックが系外に排出されやすくなるようにすることで、空気洗浄時の高硬度粒子による膜表面の擦過を効率的に低減し、引き続きろ過工程に供される際には、膜表面の高硬度粒子を含む凝集フロック由来のケークろ過抵抗を抑制し、長期間にわたる低い膜ろ過差圧での安定運転を可能にすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の分離膜モジュールの洗浄方法は、次のいずれかの特徴を有するものである。

（１） 分離膜よりも高硬度の粒子を含有する原水を無機凝集剤と混合攪拌した後に分離膜でろ過を行う分離膜モジュールの洗浄方法であって、（ａ）ろ過終了後に分離膜モジュール内の膜一次側の水を系外に排出し、次いで（ｂ）分離膜モジュール内の膜一次側をキレート剤を含む水で一定時間満たし、次いで（ｃ）分離膜モジュール内の膜一次側のキレート剤を含む水を系外に排出し、次いで（ｄ）逆圧洗浄水を分離膜モジュールの膜二次側から膜一次側へと送液する逆圧洗浄を実施しながら分離膜モジュール内の逆圧洗浄排水を排出する、分離膜モジュールの洗浄方法。
（２） 分離膜よりも高硬度の粒子を含有する原水を無機凝集剤と混合攪拌した後に分離膜でろ過を行う分離膜モジュールの洗浄方法であって、（ｅ）ろ過の途中から分離膜モジュール内の膜一次側にキレート剤を注入し、次いで（ｆ）ろ過終了後に分離膜モジュール内の膜一次側のキレート剤を含む水を系外に排出し、次いで（ｄ）逆圧洗浄水を分離膜モジュールの膜二次側から膜一次側へと送液する逆圧洗浄を実施しながら分離膜モジュール内の逆圧洗浄排水を排出する、分離膜モジュールの洗浄方法。
（３） 前記（ｄ）の工程に次いで、（ｈ）分離膜モジュール内の膜一次側に水を給水しながらあるいは分離膜モジュール内の膜一次側を水で満たした後に空気洗浄を実施する、前記（１）または（２）に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
（４） 空気洗浄を実施した後に、（ｉ）分離膜モジュール内の膜一次側の水を系外に排出する、前記（３）に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
（５） 前記（ｈ）の工程において分離膜モジュール内の膜一次側に給水される水は、逆圧洗浄水、原水、ならびに、原水と無機凝集剤とが混合攪拌された凝集水の少なくとも一種である、前記（３）または（４）に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
（６） 前記（ｂ）、（ｅ）いずれかの工程におけるキレート剤を含む水のｐＨが５以上である、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
（７） 前記（ａ）、（ｃ）、（ｆ）の工程の中の少なくとも１つの工程において、分離膜モジュール内の膜一次側の水位が分離膜長さの１／３以下になるまで分離膜モジュール内の膜一次側の水を系外に排出する、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
（８） 前記（ａ）、（ｃ）、（ｆ）の工程の中の少なくとも１つの工程において、分離膜モジュール内の膜一次側の水を全量系外に排出する、前記（７）に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
（９） 前記（ｄ）の工程において、分離膜モジュール内の膜一次側の水位が分離膜長さの１／３以下を維持するように、逆圧洗浄の流量を制御する、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の分離膜モジュールの洗浄方法。

本発明の分離膜モジュールの洗浄方法によれば、分離膜よりも高硬度の粒子を含有する原水を無機凝集剤と混合攪拌した後に分離膜でろ過を行う分離膜モジュールの洗浄方法において、キレート剤が無機凝集剤とキレート錯体を形成する。そのため、逆圧洗浄のＦｌｕｘを上げたり、逆圧洗浄時間を延ばして逆圧洗浄の水量を増加させたりしなくても、逆圧洗浄時に凝集フロックが膜表面から剥離しやすくなるとともに、凝集フロックが破壊されやすくなる。その結果、剥離した凝集フロックが分離膜モジュール内の膜一次側の空隙部分に滞留することなく系外に排出されやすく、また、空気洗浄時の高硬度粒子による膜表面の擦過を効率的に低減できる。さらに、引き続きろ過工程に供される際には、膜表面の高硬度粒子を含む凝集フロック由来のケークろ過抵抗を抑制し、長期間にわたる低い膜ろ過差圧での安定運転を可能にする。

本発明の洗浄方法が適用される水処理装置の一例を示す装置概略フロー図である。

以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。

本発明の分離膜モジュールの洗浄方法が実施される水処理装置は、例えば、図１に示すように、粉末活性炭スラリーを貯留する活性炭スラリー貯留槽１と、原水に粉末活性炭スラリーを供給するスラリー供給ポンプ２と、無機凝集剤を貯留する凝集剤貯留槽３と、原水に無機凝集剤を供給する凝集剤供給ポンプ４と、原水と粉末活性炭と無機凝集剤を混合撹拌する攪拌機５と、凝集反応槽６と、凝集水を供給する凝集水供給ポンプ７と、凝集水供給時に開となる凝集水供給弁８と、凝集水を膜ろ過する精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９と、逆圧洗浄や空気洗浄する場合などに開となるエア抜き弁１０と、膜ろ過時に開となるろ過水弁１１と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９によって得られた膜ろ過水を貯留するろ過水貯留槽１２と、膜ろ過水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９に供給して逆圧洗浄する時に稼働する逆洗ポンプ１３と、逆圧洗浄する時に開となる逆洗弁１４と、キレート剤を貯留するキレート剤貯留槽１５、１５’と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側にキレート剤を供給するキレート剤供給ポンプ１６、１６’と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の空気洗浄の空気供給源であるエアブロワー１７と、空気を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の下部に供給し空気洗浄する場合に開となる空洗弁１８と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜一次側の水を排出する場合に開となる排水弁１９が設けられている。なお、凝集水供給ポンプ７は、凝集水ではなく原水そのものを供給してもよく、それに併せて凝集水供給弁８も、原水を供給する際に開となる。

上述の水処理装置においては、ろ過工程の際、活性炭スラリー貯留槽１に貯留している粉末活性炭スラリーをスラリー供給ポンプ２で凝集反応槽６に供給する。また、凝集剤貯留槽３に貯留している無機凝集剤を凝集剤供給ポンプ４で凝集反応槽６に供給する。攪拌機５によって粉末活性炭および無機凝集剤と混合撹拌された原水は、凝集水供給ポンプ７を稼動し凝集水供給弁８を開にすることで、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜一次側に供給される。さらにろ過水弁１１を開にすることで精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の加圧ろ過が行われる。ろ過水は膜二次側からろ過水弁１１を経てろ過水貯留槽１２へと移送される。全量ろ過の場合、エア抜き弁１０、逆洗弁１４、空洗弁１８、排水弁１９はいずれも閉である。ろ過時間は原水水質や膜透過流束等に応じて適宜設定するのが好ましいが、定流量ろ過の場合は、所定の膜ろ過差圧やろ過水量［ｍ^３］、定圧ろ過の場合は、所定のろ過流量［ｍ^３／ｈｒ］やろ過水量［ｍ^３］に到達するまでろ過時間を継続させてもよい。なお、ろ過流量とは単位時間あたりのろ過水量のことである。

上記のような水処理装置において、本発明の洗浄方法は例えば次のように実施する。

まず、凝集水供給弁８とろ過水弁１１を閉にして、凝集水供給ポンプ７を停止して精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９のろ過工程を停止する。その後、中空糸膜に付着した粉末活性炭を系外に排出するために、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の洗浄を行う。このとき、まず、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９のエア抜き弁１０と排水弁１９を開く。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水が、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９下部の排水弁１９から精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の系外に排出されると、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の水位が下がっていき、膜一次側周囲が気体となった状態となる。ここで、膜一次側とはろ過対象となる原水を供給する側のことであり、膜二次側とは原水を膜でろ過することが得られたろ過水が存在する側のことをいう。このように、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水位が分離膜長さの１／３以下になるまで精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を排出するのが好ましく、水全量を排出するのがさらに好ましい（工程ａ）。

次に、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を、キレート剤を含む水で一定時間満たす。この方法としては、まず排水弁１９を閉にした後、凝集水供給弁８を開にしてキレート剤供給ポンプ１６を稼働してキレート剤貯留槽１５内のキレート剤を直接精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側に供給してもよい。あるいは、排水弁１９を閉にした後、逆洗弁１４を開にしてキレート剤供給ポンプ１６’を稼動してキレート剤貯留槽１５’内のキレート剤を膜二次側から膜一次側に供給してもよい。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を、キレート剤を含む水で満たした後、凝集水供給弁８を閉にしてキレート剤供給ポンプ１６を停止する、あるいは、逆洗弁１４を閉にしてキレート剤供給ポンプ１６’を停止して、静置する（工程ｂ）。静置時間は、キレート剤が精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側に蓄積した無機凝集剤とキレート錯体を形成するのに十分な時間であればよく、１分間以上が好ましい。しかしながら、無機凝集剤は膜一次側のみに蓄積しているので膜二次側にまでキレート剤を浸透させる必要はなく、また、膜二次側配管内が無機凝集剤由来のアルミニウムや鉄で汚染されるのを防止するために、膜二次側にまでキレート剤を浸透させないようにすることが好ましい。したがって、これらのことを考慮して静置時間を適宜制御することが好ましい。また、キレート剤が無機凝集剤とキレート錯体を形成しやすくなり、静置時間の短縮やキレート剤の濃度を低減できることから、水酸化ナトリウム等のアルカリを用いて、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側のキレート剤を含む水のｐＨを５以上に調整することが好ましく、７以上に調整することがさらに好ましい。

前述した実施態様では、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９のろ過工程を停止した後、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を系外に排出した後に、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側をキレート剤を含む水で一定時間満たしていたが、ろ過工程の途中から、キレート剤供給ポンプ１６を稼働して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側にキレート剤を注入して（工程ｅ）、場合によってはろ過終了後に一定時間静置することで、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側をキレート剤を含む水で一定時間満たしても良い。この場合、前述の精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を系外に排出する工程ａを省略でき、水回収率（ろ過水量／原水量）が向上するメリットを有する。ただし、キレート剤の一部が膜孔を通過して、ろ過水貯留槽１２に流入する可能性があるので、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９とろ過水貯留槽１２を連通する膜二次側配管内にｐＨ計や酸化還元電位計を設置し、ｐＨや酸化還元電位が変動した直後にろ過工程を停止しても良い。

続いて、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９のエア抜き弁１０を開にした状態で排水弁１９を開く。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側のキレート剤を含む水が精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９下部の排水弁１９から膜モジュール系外に排出されると、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の水位が下がっていき、膜一次側周囲が気体となった状態となる。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側のキレート剤を含む水は残っていてもかまわないが、少なくとも膜の半分が水面より上となり、気体に触れるようにする。好ましくは、水位が分離膜の上下方向の長さの１／３以下になるまで、より好ましくは膜一時側の水全量（すなわち膜全体が水面よりも上となり、膜全体が気体に触れるように）、キレート剤を含む水を排出する（工程ｃ、ｆ）。

その後、エア抜き弁１０と排水弁１９を開にしたまま逆洗弁１４を開にして、逆洗ポンプ１３を稼動させることで、ろ過水貯留槽１２内の膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を行う（工程ｄ）。このとき、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の逆圧洗浄排水は排出される。従来の逆圧洗浄は、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を水で満たした状態で実施しており、逆圧洗浄排水はエア抜き弁１０を通って系外に排出されていたので、水圧が粉末活性炭を含んだ凝集フロックの膜表面からの剥離を阻害していた。また、膜表面から剥離した凝集フロックは粒子径が大きいために精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の空隙部分に滞留しやすく、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の下部から排水弁１９を経由して系外に排出されにくかった。これに対し、上述の本発明では、逆圧洗浄前に精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側をキレート剤を含む水で一定時間満たすことによって、無機凝集剤成分の金属イオンがキレート剤とキレート錯体を形成し、凝集フロックが破壊される。その結果、逆圧洗浄時の水圧による抵抗がなくなるため、粉末活性炭およびキレート錯体が膜表面から剥離しやすくなり、また、剥離した粉末活性炭およびキレート錯体は膜表面をしたたり落ちながら、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の空隙部分に滞留することなく、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の下部から排水弁１９を経由してそのまま系外に排出される。

逆圧洗浄時にはキレート剤供給ポンプ１６’を稼働して、逆圧洗浄水にキレート剤を含ませたほうが、粉末活性炭およびキレート錯体が膜表面から剥離しやすくなるため、より好ましい。

精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の逆圧洗浄排水を排出しながら逆圧洗浄を実施するとき、逆圧洗浄中に継続して膜一次側に水圧がかからないほうが、粉末活性炭の膜表面からの剥離効果が上がる。そのため、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水位が分離膜長さの１／３以下を維持するように、逆圧洗浄の流量、すなわち逆洗流量［ｍ^３／ｈｒ］を制御することが好ましい。逆洗流量を高くするほど、粉末活性炭の膜表面からの剥離効果が上がるものの、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の下部から自重で排出される排水流量は精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の排水口の大きさよって限界があり、膜一次側の水位が上昇して膜一次側に水圧がかかってしまうことがある。よって精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の構造に応じて逆洗流量を適宜制御することが好ましい。連続的に逆圧洗浄しても良いし、間欠的に逆圧洗浄してもよい。 また、前述した実施態様では、工程ａの後、（Ｉ）排水弁１９を閉にして、凝集水供給弁８を開にしてキレート剤供給ポンプ１６を稼働してキレート剤貯留槽１５内のキレート剤を直接精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側に供給すること、あるいは排水弁１９を閉、逆洗弁１４を開にしてキレート剤供給ポンプ１６’を稼動してキレート剤貯留槽１５’内のキレート剤を膜二次側から膜一次側に供給することで、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側をキレート剤を含む水で満たし、（II）その後、凝集水供給弁８を閉にしてキレート剤供給ポンプ１６を停止する、あるいは、逆洗弁１４を閉にしてキレート剤供給ポンプ１６’を停止して、静置していた（工程ｂ）。しかしながら、工程ａの後に、そのまま排水弁１９を開にした状態で、逆洗弁１４を開にしてキレート剤供給ポンプ１６’を稼動することで、キレート剤貯留槽１５’内のキレート剤を含む水を分離膜モジュールの膜二次側から膜一次側へと送液する逆圧洗浄を実施しながら分離膜モジュール内の逆圧洗浄排水を排出しても良い（工程ｇ）。この場合、工程ｇは工程ｂ〜ｄの代替工程として作用するので、洗浄工程を簡略できるメリットを有する。ただし、膜一次側をキレート剤と接触させるためには、逆圧洗浄時間を長くする必要があり、多量のキレート剤を使用する可能性があることから、逆洗流量［ｍ^３／ｈｒ］を適宜設定する。工程ｇにおいては、前半にキレート剤供給ポンプ１６’を稼動し、後半に逆洗ポンプ１３を稼働しても良い。

工程ｄあるいは工程ｇの後、排水弁１９を閉にして、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側に水を満たし、空洗弁１８を開、エアブロワー１７を稼動することで、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の下方から気体を供給し、空気洗浄を行うことができる（工程ｈ）。工程ｈは、工程ｄあるいは工程ｇでも精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜表面から剥離しなかった粉末活性炭を剥離するのに有効である。工程ｈは、工程ｄあるいは工程ｇの後に毎回実施しても良いし、時々実施しても構わない。ただし、粉末活性炭の注入量が多い場合やろ過水量が多い場合には、ケークろ過抵抗を抑制するために毎回実施したほうが好ましい。

工程ｈにおいて精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側に水を満たす方法としては、凝集水供給弁８を開にして凝集水供給ポンプ７を稼動して凝集水あるいは原水を供給してもよいし、逆洗弁１４を開にして逆洗ポンプ１３を稼動して膜ろ過水を逆圧洗浄水として供給してもよい。また、図示はしていないが、この時供給する凝集水、原水、あるいは膜ろ過水（すなわち、空気洗浄時に精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を満たすことになる水）に酸化剤を添加したほうが、膜表面や膜細孔内に蓄積していた有機物を分解除去する効果があるので好ましい。従来の物理洗浄では、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の粉末活性炭を含む凝集フロックが膜表面から充分に剥離していなかったため、原水や膜ろ過水に添加された酸化剤は膜表面や膜細孔内に蓄積していた有機物を分解除去する前に粉末活性炭にほとんど消費されてしまったのに対し、本発明では酸化剤を最大限活用することが可能である。

空気洗浄は、予め精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側が水で満たされた状態で開始しても、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側に水を供給しながら（すなわち空気洗浄中に精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内に原水を供給したり、逆圧洗浄を行ったりしながら）行ってもよい。ただし、水を供給しながら空気洗浄を行うほうが、洗浄効果が高まるので好ましい。

その後、空洗弁１８を閉にするとともにエアブロワー１７を停止して空気洗浄を終了する。なお、空気洗浄中に、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内に凝集水あるいは原水を供給したり、逆圧洗浄を継続したりしている場合には、空気洗浄の終了と同時、空気洗浄の終了前、あるいは空気洗浄の終了後に、凝集水供給弁８を閉にするとともに凝集水供給ポンプ７あるいは逆洗ポンプ１３を停止することで、凝集水や原水の供給あるいは逆圧洗浄を終了する。

次いで、排水弁１９を開にすることで、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を系外に排出し、膜面や膜細孔内から剥離して精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内で浮遊しているファウリング物質も同時に系外に排出することができる（工程ｉ）。

工程ｉの排水終了後には、排水弁１９を閉、凝集水供給弁８を開とし、凝集水供給ポンプ７を稼動して給水を行い、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜一次側を満水にする。

なお、工程ｈで凝集水供給弁８、エア抜き弁１０、空洗弁１８を開にして、凝集水供給ポンプ７、エアブロワー１７を稼働して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側に凝集水（原水でも可）を供給しながら空気洗浄を行っていた場合、膜面や膜細孔内から剥離して精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内で浮遊しているファウリング物質が精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の上部に移動し、エア抜き弁１０を通過して系外に排出される場合がある。そのため、工程ｉを実施することなく、空洗弁１８を閉にするとともにエアブロワー１７を停止して、エア抜き弁１０を閉にして、そのままろ過工程を再開することもできる。

また、工程ｈで逆洗弁１４、エア抜き弁１０、空洗弁１８を開にして、逆洗ポンプ１３、エアブロワー１７を稼働して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側に逆圧洗浄水を供給しながら空気洗浄を行っていた場合、膜面や膜細孔内から剥離して精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内で浮遊しているファウリング物質が精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の上部に移動し、エア抜き弁１０を通過して系外に排出される場合がある。そのため、工程ｉを実施することなく、逆洗弁１４、空洗弁１８を閉にするとともに逆洗ポンプ１３、エアブロワー１７を停止して、凝集水供給弁８を開にして、凝集水供給ポンプ７を稼働し、エア抜き弁１０を閉にして、そのままろ過工程を再開することもできる。

また、工程ｈを終了した後には、工程ｉを実施せずに、排水弁１９を閉にした状態で、凝集水供給弁８を開とし、凝集水供給ポンプ７を稼働して凝集水または原水を供給し、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を押し出し、エア抜き弁１０を通過して系外に排出してもよい。こうすることで、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水は、膜面や膜細孔内から剥離して精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内で浮遊しているファウリング物質を含有した水から、新たに供給された凝集水や原水に入れ替わることになる。

その後、エア抜き弁１０を閉、ろ過水弁１１を開とすれば、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９はろ過工程に戻り、上記工程を繰り返すことで水処理を継続することができる。

本発明の洗浄方法はろ過工程終了後に毎回行っても構わないし、別の洗浄方法と組み合わせて時々行ってもかまわない。逆圧洗浄を実施する前に精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９下部の排水弁１９より排出された膜一次側の水は、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９に供給される凝集水として再び使用することが好ましい。ここで排出された水は、事前に逆圧洗浄や空気洗浄を行っていないため汚れが少なく、再び膜ろ過の原水として使用するのに支障がない。これにより、水回収率（ろ過水量／原水量）が向上し、無駄となる廃水を大幅に減らすことが可能となる。さらに排水弁１９から排水することで、膜表面に付着している活性炭の一部を取り除くことができる。この際に取り除かれた活性炭は、ろ過工程終了間際に添加された活性炭であるため、未だ吸着能を有している。再利用することができれば経済効率を高めることができる。凝集水として再使用するためには、凝集反応槽６に戻すか、あるいは前処理を行っている場合はその前処理の前段に戻して、再度膜ろ過の原水とすればよい。

本発明において高硬度粒子とは、ろ過や洗浄に供される分離膜よりも硬い粒子のことを指す。このような高硬度粒子としては、粉末活性炭や金属粉、シルト粒子、砂、セラミックス粒子等が挙げられるが、吸着能力の観点から粉末活性炭が好ましく採用される。ここで、高硬度粒子が分離膜よりも硬いかどうかの判定については、ISO14577-1（計装化押し込み硬さ）に準拠した測定法で測定し、測定された硬度を比較して判定する。ただし、分離膜が中空状のものに関しては、膜を切り開き平膜状にしたものを測定する。

粉末活性炭の原料としては、ヤシ殻やおが屑などの木質系や泥炭、亜炭、瀝青炭などの石炭系のいずれでも構わない。また、粉末活性炭の粒径は小さければ小さいほど比表面積が大きくなり、吸着能が高くなるので好ましい。但し、膜ろ過水に混入しないよう精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の分離膜の孔径より大きくする必要がある。

凝集剤貯留槽３に貯留する無機凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウムやポリ硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、硫酸第二鉄、ポリシリカ鉄等を使用できる。

キレート剤貯留槽１５に貯留するキレート剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、トランス−１，２−シクロヘキサンジアミン四酢酸（ＣｙＤＴＡ）、グリコールエーテルジアミン四酢酸（ＧＥＤＴＡまたはＥＧＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、無水マレイン酸（共）重合体、リグニンスルホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸、ホスホノブタントリカルボン酸、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、シュウ酸、アスコルビン酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、グルコン酸、アラニン、アルギニン、システイン、グルタミン酸、テアニン、マロン酸、サリチル酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラメタリン酸、ヘキサメタリン酸、トリメタリン酸および／またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩が挙げられる。特に飲料用途のように人体に対する安全性の要求が高い場合には、アスコルビン酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、グルコン酸、アラニン、アルギニン、システイン、グルタミン酸、テアニンを用いるのが好ましい。

精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９としては、外圧式でも内圧式であっても差し支えはないが、前処理の簡便さの観点から外圧式が好ましい。また膜ろ過方式としては全量ろ過型モジュールでもクロスフローろ過型モジュールであっても差し支えはないが、エネルギー消費量が少ないという点から全量ろ過型モジュールが好ましい。さらに加圧型モジュールであっても浸漬型モジュールであっても差し支えはないが、高流束が可能であるという点から加圧型モジュールが好ましい。

精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９で使用される分離膜としては、多孔質であれば特に限定しないが、所望の処理水の水質や水量によって、精密ろ過膜を用いたり、限外ろ過膜を用いたり、あるいは両者を併用したりする。例えば、濁質成分、大腸菌、クリプトスポリジウム等を除去したい場合は精密ろ過膜でも限外ろ過膜のどちらを用いても構わないが、ウィルスや高分子有機物等も除去したい場合は、限外ろ過膜を用いるのが好ましい。

分離膜の形状としては、中空糸膜、平膜、管状膜等があるが、いずれでも構わない。

分離膜の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、およびクロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコールおよびポリエーテルスルホン等からなる群から選ばれる少なくとも１種類を含んでいると好ましく、さらに膜強度や耐薬品性の点からはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）がより好ましく、親水性が高く耐汚れ性が強いという点からはポリアクリロニトリルがより好ましい。なお、上述した有機高分子樹脂製の分離膜は、粉末活性炭などの本発明に係る高硬度粒子よりも硬度が低いため、本発明の精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の洗浄方法において、好ましく使用することができる。

ろ過運転の制御方法としては、定流量ろ過であっても定圧ろ過であってもよいが、一定の処理水量が得られ、また、全体の制御が容易であるという点から定流量ろ過が好ましい。

以上のような本発明によれば、キレート剤が無機凝集剤とキレート錯体を形成することで、逆圧洗浄のＦｌｕｘを上げたり、逆圧洗浄時間を延ばして逆圧洗浄の水量を増加させたりしなくても、逆圧洗浄時に凝集フロックが膜表面から剥離しやすくなるとともに、凝集フロックが破壊される。そのため、剥離した凝集フロックが精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の空隙部分に滞留することなく系外に排出されやすく、また、空気洗浄時の高硬度粒子による膜表面の擦過を効率的に低減できる。さらに、引き続きろ過工程に供される際には、膜表面の高硬度粒子を含む凝集フロック由来のケークろ過抵抗を抑制し、長期間にわたる低い膜ろ過差圧での安定運転を可能にする。ただし、凝集フロックを完全には除去することは難しく、無機凝集剤由来のアルミニウムや鉄が付着したり、酸化剤によって酸化された鉄やマンガン等が膜面に徐々に析出したりすることがある。そのため、膜ろ過差圧が精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の耐圧限界近くまで到達した場合には、高濃度の薬品洗浄を実施することが好ましい。

該洗浄に用いる薬品としては、膜が劣化しない程度の濃度および保持時間を適宜設定した上で選択することができるが、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、過酸化水素、オゾン等を少なくとも１つ含有した方が、有機物に対して洗浄効果が高くなるので好ましい。また、塩酸、硫酸、硝酸、クエン酸、シュウ酸等を少なくとも１つ含有した方が、アルミニウム、鉄、マンガン等に対して洗浄効果が高くなるので好ましい。

＜分離膜と粉末活性炭の硬度測定方法＞
分離膜については、中空状であるため、膜を切り開き、平膜状に加工した。粉末活性炭については、樹脂により包埋し、断面が現れるように切断することで、平面に加工した粉末活性炭を得た。その後、超微小硬度計を用いて、ナノインデンテーション法（連続剛性測定法）で各試料の硬度を測定した。超微小硬度計としてはＭＴＳシステムズ社製のＮａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ ＸＰを用い、圧子としてはダイヤモンド製の正三角錐圧子を用いた。

＜膜ろ過差圧の算出方法＞
精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９と接続する原水供給配管（膜一次側）と膜ろ過水配管（膜二次側）に圧力計を設置し、膜一次側の圧力から膜二次側の圧力を差し引いて算出した。

＜薬液洗浄による回復率＞
精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の運転開始前（新品時）および薬品洗浄後の純水透水性能（ｍ^３／ｈ、ａｔ ５０ｋＰａ、２５℃）を測定する。新品時の純水透水性能をＡ、薬品洗浄後の純水透水性能をＢとした場合、回復率（％）は１００×Ｂ／Ａの数式で算出した。

なお、純水透水性能は、水温２５℃の純水をろ過流量６ｍ^３／ｈで膜ろ過したときの膜ろ過差圧Ｃ（ｋPa）を測定した後、以下の式で算出した。
純水透水性能（ｍ^３／ｈ、ａｔ ５０ｋＰａ、２５℃）＝６×５０／Ｃ
＜分離膜モジュール内の乾燥汚泥蓄積量＞
精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体後、純水の入った水槽内に膜を入れて、水槽内の懸濁物質濃度に変化がみられなくなるまで空気で曝気し続け、膜外表面の汚泥を純水で洗い落とした。膜外表面から洗い落とされた汚泥を乾燥させて、水分を完全に揮発させた後、重量を測定した。

＜分離膜の表面状態の評価方法＞
精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体後、純水の入った水槽内に膜を入れて、水槽内の懸濁物質濃度に変化がみられなくなるまで空気で曝気し続け、膜外表面の汚泥を純水で洗い落とした。膜を乾燥後、電子顕微鏡を用いて倍率１０，０００倍で膜外表面を観察した。

（実施例１）
精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９に外圧式ＰＶＤＦ限外中空糸膜モジュールＨＦＵ−２０２０（東レ（株）製）を１本使用した図１に示す装置にて、凝集水供給弁８とろ過水弁１１を開いて、スラリー供給ポンプ２と凝集剤供給ポンプ４と攪拌機５と凝集水供給ポンプ７を稼動して、凝集反応槽６内で粉末活性炭の添加濃度を５０ｍｇ／Ｌ、ポリ塩化アルミニウムの添加濃度を１ｍｇ-Ａｌ／Ｌに調整した河川水を膜ろ過流束１．５ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）で定流量ろ過した。なお、中空糸膜の硬度は０．０１９ＧＰａ、粉末活性炭の硬度は２．３ＧＰａであった。

定流量ろ過開始から３０分後に凝集水供給弁８とろ過水弁１１を閉じ、凝集水供給ポンプ７を停止した後、エア抜き弁１０と排水弁１９を開け、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を全量排出した（工程ａ）。その後、排水弁１９を閉じ、キレート剤供給ポンプ１６を稼働して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を１％クエン酸水溶液（ｐＨ２．３）で満たし、キレート剤供給ポンプ１６を停止し、３０分間静置した（工程ｂ）。その後、排水弁１９を開け、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側のクエン酸水溶液を全量排出した（工程ｃ）。その後、エア抜き弁１０と排水弁１９を開けたまま、逆洗弁１４を開け、逆洗ポンプ１３を稼動し、流束２ｍ ^３／（ｍ^２・ｄ）の逆圧洗浄を３０秒間実施した（工程ｄ）。その後、逆洗弁１４と排水弁１９を閉じ、逆洗ポンプ１３を停止すると同時に凝集水供給弁８を開き、凝集水供給ポンプ７を稼動して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を凝集水で満たした後、凝集水供給弁８を閉じ、凝集水供給ポンプ７を停止すると同時に空洗弁１８を開き、エアブロワー１７を稼動して、エア流量１００Ｌ／ｍｉｎの空気洗浄を３０秒間実施した（工程ｈ）。その後、空洗弁１８を閉じ、エアブロワー１７を停止すると同時に、排水弁１９を開け、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を全量排出した（工程ｉ）。その後、排水弁１９を閉じると同時に、凝集水供給弁８を開き、凝集水供給ポンプ７を稼動して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を凝集水で満たした後、ろ過水弁１１を開き、エア抜き弁１０を閉じて、ろ過工程に戻り、上記工程を繰り返した。

その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜ろ過差圧は運転開始直後１５ｋＰａに対し、６ヶ月後も３４ｋＰａと安定運転を行うことができた。また、６ヶ月間運転した後に０．３％次亜塩素酸ナトリウム水溶液と３％クエン酸水溶液による薬品洗浄を実施した結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の純水透水性能は新品時比９５％に回復していた。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体したところ、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール内には１．１ｋｇの乾燥汚泥しか蓄積しておらず、膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の９割以上が平滑であり、擦過状態がほとんどみられなかった。

（実施例２）
工程ｂでキレート剤供給ポンプ１６を稼働して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を水酸化ナトリウムでｐＨ５に調整した０．１％クエン酸水溶液で満たした後、キレート剤供給ポンプ１６を停止し、１０分間静置したこと以外は実施例１と同じにした。

その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜ろ過差圧は運転開始直後１５ｋＰａに対し、６ヶ月後も３１ｋＰａと安定運転を行うことができた。また、６ヶ月間運転後に０．３％次亜塩素酸ナトリウム水溶液と３％クエン酸水溶液による薬品洗浄を実施した結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の純水透水性能は新品時比９６％に回復していた。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体したところ、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール内９には０．９ｋｇの乾燥汚泥しか蓄積しておらず、膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の９割以上が平滑であり、擦過状態がほとんどみられなかった。

（実施例３）
工程ｂでキレート剤供給ポンプ１６を稼働して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を水酸化ナトリウムでｐＨ７に調整した０．１％クエン酸水溶液で満たした後、キレート剤供給ポンプ１６を停止し、１０分間静置したこと以外は実施例１と同じにした。

その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜ろ過差圧は運転開始直後１５ｋＰａに対し、６ヶ月後も２９ｋＰａと安定運転を行うことができた。また、６ヶ月間運転後に０．３％次亜塩素酸ナトリウム水溶液と３％クエン酸水溶液による薬品洗浄を実施した結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の純水透水性能は新品時比９７％に回復していた。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体したところ、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内には０．７ｋｇの乾燥汚泥しか蓄積しておらず、膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の９割以上が平滑であり、擦過状態がほとんどみられなかった。

（実施例４）
精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９に外圧式ＰＶＤＦ限外中空糸膜モジュールＨＦＵ−２０２０（東レ（株）製）を１本使用した図１に示す装置にて、凝集水供給弁８とろ過水弁１１を開いて、スラリー供給ポンプ２と凝集剤供給ポンプ４と攪拌機５と凝集水供給ポンプ７を稼動して、凝集反応槽６内で粉末活性炭の添加濃度を５０ｍｇ／Ｌ、ポリ塩化アルミニウムの添加濃度を１ｍｇ-Ａｌ／Ｌに調整した河川水を膜ろ過流束１．５ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）で定流量ろ過した。なお、中空糸膜の硬度は０．０１９ＧＰａ、粉末活性炭の硬度は２．３ＧＰａであった。

定流量ろ過開始から２９分後に凝集水供給ポンプ７を停止すると同時にキレート剤供給ポンプ１６を稼働し、水酸化ナトリウムでｐＨ７に調整した０．１％クエン酸水溶液を膜ろ過流束１．５ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）で１分間定流量ろ過した（工程ｅ）。その後、凝集水供給弁８とろ過水弁１１を閉じ、キレート剤供給ポンプ１６を停止して、１０分間静置した後、エア抜き弁１０と排水弁１９を開け、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側のクエン酸水溶液を含む水を全量排出した（工程ｆ）。その後、エア抜き弁１０と排水弁１９を開けたまま、逆洗弁１４を開け、逆洗ポンプ１３を稼動し、流束２ｍ ^３／（ｍ^２・ｄ）の逆圧洗浄を３０秒間実施した（工程ｄ）。その後、逆洗弁１４と排水弁１９を閉じ、逆洗ポンプ１３を停止すると同時に凝集水供給弁８を開き、凝集水供給ポンプ７を稼動して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を凝集水で満たした後、凝集水供給弁８を閉じ、凝集水供給ポンプ７を停止すると同時に空洗弁１８を開き、エアブロワー１７を稼動して、エア流量１００Ｌ／ｍｉｎの空気洗浄を３０秒間実施した（工程ｈ）。その後、空洗弁１８を閉じ、エアブロワー１７を停止すると同時に、排水弁１９を開け、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を全量排出した（工程ｉ）。その後、排水弁１９を閉じると同時に、凝集水供給弁８を開き、凝集水供給ポンプ７を稼動して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を凝集水で満たした後、ろ過水弁１１を開き、エア抜き弁１０を閉じて、ろ過工程に戻り、上記工程を繰り返した。

その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜ろ過差圧は運転開始直後１５ｋＰａに対し、６ヶ月後も２７ｋＰａと安定運転を行うことができた。また、６ヶ月間運転後に０．３％次亜塩素酸ナトリウム水溶液と３％クエン酸水溶液による薬品洗浄を実施した結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の純水透水性能は新品時比９７％に回復していた。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体したところ、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内には０．６ｋｇの乾燥汚泥しか蓄積しておらず、膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の９割以上が平滑であり、擦過状態がほとんどみられなかった。

（実施例５）
精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９に外圧式ＰＶＤＦ限外中空糸膜モジュールＨＦＵ−２０２０（東レ（株）製）を１本使用した図１に示す装置にて、凝集水供給弁８とろ過水弁１１を開いて、スラリー供給ポンプ２と凝集剤供給ポンプ４と攪拌機５と凝集水供給ポンプ７を稼動して、凝集反応槽６内で粉末活性炭の添加濃度を５０ｍｇ／Ｌ、ポリ塩化アルミニウムの添加濃度を１ｍｇ-Ａｌ／Ｌに調整した河川水を膜ろ過流束１．５ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）で定流量ろ過した。なお、中空糸膜の硬度は０．０１９ＧＰａ、粉末活性炭の硬度は２．３ＧＰａであった。

定流量ろ過開始から３０分後に凝集水供給弁８とろ過水弁１１を閉じ、凝集水供給ポンプ７を停止した後、エア抜き弁１０と排水弁１９を開け、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を全量排出した（工程ａ）。その後、エア抜き弁１０と排水弁１９を開けたまま、逆洗弁１４を開け、キレート剤供給ポンプ１６’を稼動し、水酸化ナトリウムでｐＨ７に調整した１％クエン酸水溶液で流束２ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）の逆圧洗浄を３０秒間実施した（工程ｇ）。その後、逆洗弁１４と排水弁１９を閉じ、キレート剤供給ポンプ１６’を停止すると同時に凝集水供給弁８を開き、凝集水供給ポンプ７を稼動して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を凝集水で満たした後、凝集水供給弁８を閉じ、凝集水供給ポンプ７を停止すると同時に空洗弁１８を開き、エアブロワー１７を稼動して、エア流量１００Ｌ／ｍｉｎの空気洗浄を３０秒間実施した（工程ｈ）。その後、空洗弁１８を閉じ、エアブロワー１７を停止すると同時に、排水弁１９を開け、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を全量排出した（工程ｉ）。その後、排水弁１９を閉じると同時に、凝集水供給弁８を開き、凝集水供給ポンプ７を稼動して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を凝集水で満たした後、ろ過水弁１１を開き、エア抜き弁１０を閉じて、ろ過工程に戻り、上記工程を繰り返した。

その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜ろ過差圧は運転開始直後１５ｋＰａに対し、６ヶ月後も４１ｋＰａと安定運転を行うことができた。また、６ヶ月間運転後に０．３％次亜塩素酸ナトリウム水溶液と３％クエン酸水溶液による薬品洗浄を実施した結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の純水透水性能は新品時比８９％に回復していた。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体したところ、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内には１．３ｋｇの乾燥汚泥しか蓄積しておらず、膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の９割が平滑であり、擦過状態がほとんどみられなかった。

（比較例１）
定流量ろ過開始から３０分後に凝集水供給弁８とろ過水弁１１を閉じ、凝集水供給ポンプ７を停止した後、エア抜き弁１０と排水弁１９を開け、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の水を全量排出する工程ａの後に、排水弁１９を閉じ、キレート剤供給ポンプ１６を稼働して、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を１％クエン酸水溶液（ｐＨ２．３）で満たし、キレート剤供給ポンプ１６を停止し、３０分間静置する工程ｂと、排水弁１９を開け、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側のクエン酸水溶液を全量排出する工程ｃとを実施せずに、エア抜き弁１０と排水弁１９を開けたまま、逆洗弁１４を開け、逆洗ポンプ１３を稼動し、流束２ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）の逆圧洗浄を３０秒間行う工程ｄを実施する以外は実施例１と同じにした。

その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜ろ過差圧は運転開始直後１５ｋＰａに対し、６８日後には１２０ｋＰａに急上昇した。またその直後に０．３％次亜塩素酸ナトリウム水溶液と３％クエン酸水溶液による薬品洗浄を実施した結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の純水透水性能は新品時比６３％にしか回復しなかった。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体したところ、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内には６．１ｋｇの乾燥汚泥が蓄積していた。膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の４割が平滑であり、残りの６割が擦過していることを確認した。

（比較例２）
精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を１％クエン酸水溶液（ｐＨ２．３）で満たし、３０分間静置する工程ｂを実施する替わりに、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側を０．０１ｍｏｌ／Ｌの塩酸で満たし、３０分間静置する工程を実施することと、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側のクエン酸水溶液を全量排出する工程ｃの替わりに、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の塩酸を全量排出すること以外は実施例１と同じにした。

その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜ろ過差圧は運転開始直後１５ｋＰａに対し、８７日後には１２０ｋＰａに急上昇した。またその直後に０．３％次亜塩素酸ナトリウム水溶液と３％クエン酸水溶液による薬品洗浄を実施した結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の純水透水性能は新品時比６８％にしか回復しなかった。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体したところ、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内には４．８ｋｇの乾燥汚泥が蓄積していた。膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の４割が平滑であり、残りの６割が擦過していることを確認した。

（比較例３）
水酸化ナトリウムでｐＨ７に調整した０．１％クエン酸水溶液を膜ろ過流束１．５ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）で１分間定流量ろ過する工程ｅの替わりに、０．０１ｍｏｌ／Ｌの塩酸を膜ろ過流束１．５ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）で１分間定流量ろ過することと、前記工程ｅの後１０分間静置した後、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側のクエン酸水溶液を全量排出する工程ｆの替わりに、前記塩酸の１分間定流量ろ過後に１０分間静置した後、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内の膜一次側の塩酸を全量排出すること以外は、実施例４と同じにした。

その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜ろ過差圧は運転開始直後１５ｋＰａに対し、９５日後には１２０ｋＰａに急上昇した。またその直後に０．３％次亜塩素酸ナトリウム水溶液と３％クエン酸水溶液による薬品洗浄を実施した結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の純水透水性能は新品時比７６％にしか回復しなかった。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体したところ、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内には３．９ｋｇの乾燥汚泥が蓄積していた。膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の５割が平滑であり、残りの５割が擦過していることを確認した。

（比較例４）
水酸化ナトリウムでｐＨ７に調整した１％クエン酸水溶液で流束２ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）の逆圧洗浄を３０秒間実施する工程ｇの替わりに、０．０１ｍｏｌ／Ｌの硫酸で流束２ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）の逆圧洗浄を３０秒間実施すること以外は実施例５と同じにした。

その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の膜ろ過差圧は運転開始直後１５ｋＰａに対し、７４日後には１２０ｋＰａに急上昇した。またその直後に０．３％次亜塩素酸ナトリウム水溶液と３％クエン酸水溶液による薬品洗浄を実施した結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９の純水透水性能は新品時比６５％にしか回復しなかった。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９を解体したところ、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール９内には５．４ｋｇの乾燥汚泥が蓄積していた。膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の４割が平滑であり、残りの６割が擦過していることを確認した。

なお、各実施例・比較例の条件・評価結果を表１、表２に示す。

１：活性炭スラリー貯留槽
２：スラリー供給ポンプ
３：凝集剤貯留槽
４：凝集剤供給ポンプ
５：攪拌機
６：凝集反応槽
７：凝集水供給ポンプ
８：凝集水供給弁
９：精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール
１０：エア抜き弁
１１：ろ過水弁
１２：ろ過水貯留槽
１３：逆洗ポンプ
１４：逆洗弁
１５、１５’：キレート剤貯留槽
１６、１６’：キレート剤供給ポンプ
１７：エアブロワー
１８：空洗弁
１９：排水弁

Claims (9)

1. 分離膜よりも高硬度の粒子を含有する原水を無機凝集剤と混合攪拌した後に分離膜でろ過を行う分離膜モジュールの洗浄方法であって、（ａ）ろ過終了後に分離膜モジュール内の膜一次側の水を系外に排出し、次いで（ｂ）分離膜モジュール内の膜一次側をキレート剤を含む水で一定時間満たし、次いで（ｃ）分離膜モジュール内の膜一次側のキレート剤を含む水を系外に排出し、次いで（ｄ）逆圧洗浄水を分離膜モジュールの膜二次側から膜一次側へと送液する逆圧洗浄を実施しながら分離膜モジュール内の逆圧洗浄排水を排出する、分離膜モジュールの洗浄方法。
2. 分離膜よりも高硬度の粒子を含有する原水を無機凝集剤と混合攪拌した後に分離膜でろ過を行う分離膜モジュールの洗浄方法であって、（ｅ）ろ過の途中から分離膜モジュール内の膜一次側にキレート剤を注入し、次いで（ｆ）ろ過終了後に分離膜モジュール内の膜一次側のキレート剤を含む水を系外に排出し、次いで（ｄ）逆圧洗浄水を分離膜モジュールの膜二次側から膜一次側へと送液する逆圧洗浄を実施しながら分離膜モジュール内の逆圧洗浄排水を排出する、分離膜モジュールの洗浄方法。
3. 前記（ｄ）の工程に次いで、（ｈ）分離膜モジュール内の膜一次側に水を給水しながらあるいは分離膜モジュール内の膜一次側を水で満たした後に空気洗浄を実施する、請求項１または２に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
4. 空気洗浄を実施した後に、（ｉ）分離膜モジュール内の膜一次側の水を系外に排出する、請求項３に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
5. 前記（ｈ）の工程において分離膜モジュール内の膜一次側に給水される水は、逆圧洗浄水、原水、ならびに、原水と無機凝集剤とが混合攪拌された凝集水の少なくとも一種である、請求項３または４に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
6. 前記（ｂ）、（ｅ）いずれかの工程におけるキレート剤を含む水のｐＨが５以上である、請求項１〜５のいずれかに記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
7. 前記（ａ）、（ｃ）、（ｆ）の工程の中の少なくとも１つの工程において、分離膜モジュール内の膜一次側の水位が分離膜長さの１／３以下になるまで分離膜モジュール内の膜一次側の水を系外に排出する、請求項１〜６のいずれかに記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
8. 前記（ａ）、（ｃ）、（ｆ）の工程の中の少なくとも１つの工程において、分離膜モジュール内の膜一次側の水を全量系外に排出する、請求項７に記載の分離膜モジュールの洗浄方法。
9. 前記（ｄ）の工程において、分離膜モジュール内の膜一次側の水位が分離膜長さの１／３以下を維持するように、逆圧洗浄の流量を制御する、請求項１〜８のいずれかに記載の分離膜モジュールの洗浄方法。

Images