JP6368218B2 - 排水処理装置の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、排水処理装置の洗浄方法に関する。

工業排水処理等の各種水処理分野において、被処理水をろ過して被処理水中の懸濁物質を除去し、清浄なろ過水を得るために、一般に、硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウム等の凝集剤を用いて被処理水中の小さな懸濁物質を凝集させた後に、微細孔が形成された分離膜を用いて被処理水をろ過している。

被処理水中の懸濁物質は、分離膜装置の分離膜に付着する結果、排水処理装置のろ過処理能力が低下する。このため、定期的に分離膜に対して洗浄処理を行い、ろ過処理能力を回復させている。

例えば、特許文献１には、分離膜装置の被処理水側を洗浄薬液で洗浄した後、分離膜装置の被処理水側の洗浄薬液を水で押し出し、その後に汚泥で押し出す分離膜装置を洗浄する方法が開示されている。

特開平１１−１９７４７１号公報

しかし、上記のような洗浄薬液による洗浄後には、分離膜装置が目詰まりしやすくなるという問題があった。また、既存の設備をそのまま使用したいという要望もあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その幾つかの態様に係る目的の一つは既存の排水処理装置を使用しつつ、洗浄後の分離膜装置の目詰まりの発生を低減させることのできる、分離膜装置の洗浄方法を提供することにある。

本発明に係る排水処理装置の洗浄方法は、排水処理装置の洗浄方法であって、前記排水処理装置は、汚泥を貯留する汚泥槽と、汚泥流入口と汚泥流出口と水流出口とを有し、前記汚泥槽から前記汚泥流入口を通じて流入した汚泥から水を分離して、分離した汚泥と分離した水をそれぞれ前記汚泥流出口と前記水流出口から流出させる分離膜装置と、前記分離膜装置から前記分離した水を排水ラインへ供給する第１排出路と、前記分離膜装置から前記分離した水を前記排水処理装置の外部へ排出する第２排出路と、洗浄剤流入口と洗浄剤流出口を有し、前記洗浄剤流出口が前記分離膜装置の前記汚泥流入口に連通し、前記洗浄剤流入口が前記分離膜装置の前記汚泥流出口に連通した洗浄剤タンクと、洗浄水流入口と洗浄水流出口を有し、前記洗浄水流出口が前記分離膜装置の前記汚泥流入口に連通した洗浄水タンクと、前記分離膜装置の前記汚泥流出口と前記洗浄剤タンクの前記洗浄剤流入口を連通させる流路から分岐させた第３排出路と、を備え、前記汚泥槽から前記分離膜装置への汚泥の流出を停止させる第１工程と、前記第１排出路を閉じる第２工程と、前記洗浄水タンク内の洗浄水を、前記洗浄水タンクから、前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記第３排出路から排出する第３工程と、前記洗浄剤タンク内の洗浄剤を、前記洗浄剤タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記洗浄剤タンクに流入させる第４工程と、前記洗浄剤タンクから前記分離膜装置に洗浄剤が供給されないようにした状態で、前記分離膜装置内に残留している洗浄剤を、前記第２排出路を通じて排出する第５工程と、前記洗浄水タンク内の洗浄水を、前記洗浄水タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記第３排出路から排出する第６工程と、前記洗浄水タンク内の洗浄水を、前記洗浄水タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記洗浄剤流入口を通じて前記洗浄剤タンクに流入させる第７工程と、前記洗浄剤タンク内の前記洗浄水を、前記洗浄剤タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記第３排水路から排出する第８工程と、前記洗浄水タンク内の洗浄水を、前記洗浄水タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記第３排水路から排出する第９工程と、をこの順に行う。前記酸性の洗浄剤は塩酸とすることができる。第９工程は、前記分離膜装置から流出させた洗浄水のｐＨが２以上になるまで行うのが好ましい。

前記分離膜装置は、円筒状の筒体と、前記筒体内に当該筒体の軸方向に沿って配置されたチューブ状の分離膜モジュールを備えた分離膜装置として、前記分離膜モジュールは、前記チューブ内を通過する汚泥から水を分離し、分離した水を透過させてもよい。その場合、水を、前記第１排水路から前記分離膜装置内に流入させ、前記分離膜装置の前記筒体内の前記チューブ外を通過させて、前記第２排水路から排出する第１０工程を、第９工程の後に行なうことが好ましい。第１０工程は、前記分離膜装置から流出させた洗浄水のｐＨが３以上になるまで行うことが好ましい。

本発明によって、既存の排水処理装置を使用しつつ、洗浄後の分離膜装置の目詰まりの発生を低減させることのできる、分離膜装置の洗浄方法を提供することができるようになった。

本発明の一実施形態に使用する排水処理装置の系統図である。 本発明の一実施形態に使用する排水処理装置の、汚泥のろ過処理時の状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態に使用する排水処理装置に使用する分離膜装置の模式断面図である。 本発明の一実施形態における、分離膜装置内に残留している汚泥を排出する状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、分離膜装置内を洗浄水ですすぐ状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、排水処理装置内で苛性ソーダを循環させている状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、分離膜装置内の残留液を排出する状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、分離膜装置内を洗浄水ですすぐ状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、苛性ソーダタンクの洗浄状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、苛性ソーダタンク内の洗浄水を排出する状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、排水処理装置内で塩酸を循環させている状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、分離膜装置内の残留液を排出する状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、分離膜装置内を洗浄水ですすぐ状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、塩酸タンクの洗浄状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、塩酸タンク内の洗浄水を排出する状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、分離膜装置内を水で洗浄する状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態における、分離膜装置内を水で洗浄する状態を示す系統図である。 本発明の一実施形態にかかる洗浄を行った排水処理装置の汚泥ろ過処理能力の経時的変化を示すグラフである。 比較例にかかる洗浄を行った排水処理装置の汚泥ろ過処理能力の経時的変化を示すグラフである。 本発明の一実施形態にかかる洗浄を行った排水処理装置および比較例にかかる洗浄を行った排水処理装置のフラックス値を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる洗浄を行った排水処理装置および比較例にかかる洗浄を行った排水処理装置の処理排水量を示す図である。

以下に本発明の一実施形態について説明する。

まず、本発明に使用することのできる排水処理装置を説明する。図１は、本発明に使用する排水処理装置１を示す図である。本発明に使用する排水処理装置は、汚泥を貯留する汚泥槽２と、汚泥流入口と汚泥流出口と水流出口とを有し、汚泥槽２から汚泥流入口を通じて流入した汚泥から水を分離して、分離した汚泥と分離した水をそれぞれ汚泥流出口と水流出口から流出させる分離膜装置４と、洗浄剤タンクとしての、苛性ソーダの流入口と流出口を有する苛性ソーダタンク８および塩酸の流入口と流出口を有する塩酸タンク１０と、洗浄水流入口と洗浄水流出口を有する洗浄水タンク６とを有する。図中、Ｖ１〜Ｖ１２は開閉弁を示し、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４は、ポンプを示す。

排水処理装置１は、汚泥槽２と分離膜装置４とが、流路２０および２２により接続された、汚泥の循環路を有している。図２は、排水処理装置の汚泥のろ過処理時の状態を示す図であり、太線のラインが、汚泥の循環路を示す。なお、図２、４〜１６において、太線のラインが液の流れている部分を示し、黒塗りされた弁は開状態を示し、白抜きの弁は閉状態を示す。図２に示すように、汚泥のろ過処理時には、弁Ｖ１、Ｖ２およびＶ３を開とする。この循環路では、汚泥を、ポンプＰ１により、汚泥槽２から流路２０を通じ分離膜装置４にその汚泥流入口を通じて流入させ、分離膜装置４内においてろ過処理を行い、ろ過処理後の汚泥を、分離膜装置４からその汚泥流出口を通じて流出させ、流路２２を通じ汚泥槽２に返送させる。すなわち、汚泥槽２の汚泥流出口は分離膜装置４の汚泥流入口と流路２０により連通しており、この流路２０には弁Ｖ１およびＰ１が設けられている。また、分離膜装置４には、排水ラインへ通じる弁Ｖ２が設けられた排出路２４が接続されており、分離した水は、排出路２４を通じて排水ラインへ排出される。そして、分離膜装置４の汚泥流出口は汚泥槽２の汚泥流入口と流路２２を介して連通しており、この流路２２には弁Ｖ３が設けられている。また、流路２２には弁７が設けられた排出路２６が接続されている。また、分離膜装置４には、弁Ｖ４が設けられた排出路２８が接続されており、弁Ｖ４を開とすると分離膜装置４内の分離した水は排出路２８を通じて排出される。

ここで、分離膜装置４について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態で使用する分離膜装置４の断面を模式的に示す図である。この図に示すように、分離膜装置４は、円筒状の筒体４Ａと、筒体４Ａ内にその軸方向に沿って配置された複数のチューブ状の分離膜モジュール４Ｂとを備える。筒体４Ａの軸方向両端面には複数の孔が形成されており、その各孔に各分離膜モジュール４Ｂの端部が挿入されている。分離膜モジュール４Ｂは、ろ過機能を有する多孔質のチューブであり、チューブ内を通過するものについて、水を小孔から透過させる一方、汚泥中の懸濁物質をチューブ内にとどめてそのまま通過させる。分離膜モジュール４Ｂの小孔からチューブ外へ透過した水は、筒体４Ａに設けた流路２４又は２８を介して流出させる。

図６において太線で示すように、排水処理装置１は、苛性ソーダタンク８と分離膜装置４とが、流路３２、２０、２２および３４により接続された、苛性ソーダの循環路を有している。この循環路では、苛性ソーダが、ポンプＰ３によって、苛性ソーダタンク８から流路３２および２０を通じ分離膜装置４にその苛性ソーダ流入口を通じて流入し、分離膜装置４からその苛性ソーダ流出口を通じて流出した苛性ソーダが流路２２および３４を通じ苛性ソーダタンクに返送される。すなわち、苛性ソーダタンク８の苛性ソーダ流出口と分離膜装置４の汚泥流入口は、弁Ｖ８、Ｖ９およびポンプＰ３が設けられた流路３２および流路２０を介して連通しており、分離膜装置４の汚泥流出口と苛性ソーダタンク８の苛性ソーダ流入口は、流路２２および弁Ｖ１０が設けられた流路３４を介して連通している。

図１１において太線で示すように、排水処理装置１は、塩酸タンク１０と分離膜装置４とが流路３６、２０、２２および３８により接続された、塩酸の循環路を有している。この循環路では、塩酸が、塩酸タンク１０からその塩酸流出口を通じて流出し、流路３６および流路２０を通じ分離膜装置４にその汚泥流入口を通じて流入し、分離膜装置４からその汚泥流出口を通じて流出した塩酸が流路２２および流路３８を通じ塩酸タンクに返送される。すなわち、塩酸タンク１０の塩酸流出口と分離膜装置４の汚泥流入口は、弁Ｖ１１、Ｖ１２およびポンプＰ４が設けられた流路３６および流路２０を介して連通しており、分離膜装置４の汚泥流出口と塩酸タンク１０の塩酸流入口は、流路２２および弁Ｖ１３が設けられた流路３８を介して連通している。

また、図１に示すように、排水処理装置１は、洗浄水タンク６の洗浄水流出口と、分離膜装置４の汚泥流入口が、弁Ｖ５、Ｖ６及びポンプＰ２が設けられた流路４０および流路２０を介して連通している。

次に、本発明に係る排水処理装置の洗浄方法の一実施形態を図を用いて説明する。図２は、汚泥をろ過処理する場合の排水処理装置の状態を示し、図４〜１５は、分離膜装置を洗浄する場合の排水処理装置の状態を示す。

（汚泥排出処理の停止工程）
排水処理装置１を洗浄する場合には、まず、ポンプＰ１を停止させて、汚泥槽２から分離膜装置４への汚泥の供給を停止させる。そして、弁Ｖ１、Ｖ２及びＶ３を閉とする。そして、図４に示すように、弁Ｖ４を開として、分離膜装置４内に残留している分離した水を、排出路２８を通じて排出する。

（分離膜装置内を洗浄水ですすぐ工程）
次に、分離膜装置内を洗浄水ですすぐ。弁Ｖ４を閉とし、図５に示すように、弁Ｖ５、Ｖ６及びＶ７を開とし、ポンプＰ２によって、洗浄水タンク６内の洗浄水を、流路４０および流路２０を通じて分離膜装置４に流入させ、分離膜装置４から流出した液を、流路２２および排出路２６を通じて排出する。これにより、分離膜装置４内に残存する汚泥のうち、洗浄水によって流出させることができるものを排出することができる。なお、本明細書において記載する洗浄水は特に限定されず、工水や純水でもよい。

（苛性ソーダによる分離膜装置の洗浄工程）
次に、苛性ソーダで分離膜装置を洗浄する。なお、本実施形態において、苛性ソーダを使用するが、本工程において使用する洗浄液は、アルカリ性洗浄液であれば限定されない。

弁Ｖ５、Ｖ６およびＶ７を閉とし、図６に示すように、弁Ｖ８、Ｖ９及びＶ１０を開とし、ポンプＰ３により、苛性ソーダを、苛性ソーダタンク８、流路３２、流路２０、分離膜装置４、流路２２及び流路３４を経由する循環路に循環させる。循環させる回数は、１回でもよく、複数回でもよく、循環させる時間も限定されない。

次に、弁Ｖ８、Ｖ９およびＶ１０を閉とし、図７に示すように、弁Ｖ４を開とし、分離膜装置４内の残留液を、排出路２８を通じて排出する。

次に、弁Ｖ４を閉とし、図８に示すように、弁Ｖ５、Ｖ６及びＶ７を開とし、ポンプＰ２によって、洗浄水タンク６内の洗浄水を、流路４０および流路２０を通じて分離膜装置４に流入させ、分離膜装置４から流出した液を、流路２２および排出路２６を通じて排出する。

（苛性ソーダタンクの洗浄工程）
次に、苛性ソーダタンク内の苛性ソーダを洗浄水で洗浄する。弁Ｖ７を閉とし、図９に示すように、弁Ｖ５、Ｖ６及びＶ１０を開とし、ポンプＰ２によって、流路４０、流路２０、分離膜装置４、流路２２、流路３４を通じて苛性ソーダタンク８内に洗浄水を流入させる。その後、弁Ｖ５、Ｖ６及びＶ１０を閉とし、図１０に示すように、弁Ｖ７、Ｖ８及びＶ９を開として、流路３２、流路２０、分離膜装置４、流路２２および排出路２６を通じて苛性ソーダタンク８内の液を排出する。

（塩酸による分離膜装置の洗浄工程）
次に、塩酸で分離膜装置を洗浄する。なお、本実施形態において、塩酸を使用するが、本工程において使用する洗浄液は、酸性洗浄液であれば限定されない。

次に、弁Ｖ７、Ｖ８およびＶ９を閉とし、図１１に示すように、弁Ｖ１１、Ｖ１２及びＶ１３を開とし、ポンプＰ４によって、塩酸を、塩酸タンク１０、流路３６、流路２０、分離膜装置４、流路２２および流路３８を経由する循環路に循環させる。循環させる回数は、１回でもよく、複数回でもよく、循環させる時間も限定されない。

次に、弁Ｖ１１、Ｖ１２およびＶ１３を閉とし、図１２に示すように、弁Ｖ４を開とし、分離膜装置４内の残留液を、排出路２８を通じて排出する。なお、このとき、循環させていた塩酸全てを排出することが好ましいが、全てを排出しなくてもよく、例えば、塩酸タンク内の塩酸が５０％、７０％、又は８０％以上残っていても構わない。

次に、弁Ｖ４を閉とし、図１３に示すように、弁Ｖ５、Ｖ６およびＶ７を開とし、ポンプＰ２によって、洗浄水タンク６内の洗浄水を分離膜装置４に流路４０および流路２０を通じて流入させ、分離膜装置４から流出した液を流路２２および排出路２６を通じて排出する。

（塩酸タンクの洗浄工程）
次に、塩酸タンクを洗浄水で洗浄する。弁Ｖ７を閉とし、図１４に示すように、弁Ｖ５、Ｖ６及びＶ１３を開とし、ポンプＰ２によって、洗浄水タンク内の洗浄水を塩酸タンク１０内に、流路４０、流路２０、分離膜装置４、流路２２および流路３８を通じて流入させる。その後、弁Ｖ５、Ｖ６及びＶ１３を閉とし、図１５に示すように、弁Ｖ１１、Ｖ１２およびＶ７を開として、塩酸タンク１０内の液を、流路３６、流路２０、分離膜装置４、流路２２および排出路２６を通じて排出する。

従来法では、この塩酸タンクの洗浄工程の後、汚泥のろ過処理を再開していたが、本発明者は、この塩酸タンクの洗浄工程後の分離膜装置４内のｐＨが非常に低いことを発見し、分離膜装置の洗浄後の分離膜の目詰まりは、分離膜装置４内の低ｐＨに起因することを見出した。

具体的には次のとおりである。

塩酸による分離膜装置の洗浄工程では、図１１において示したように塩酸タンク１０および分離膜装置４を経由する循環路に塩酸を循環させる。そして、この循環の終了後に弁Ｖ１１およびＶ１２を閉とした際に、流路３６に塩酸が残留する。その後、図１５において示したように、塩酸タンクの洗浄工程の最終段階において、弁Ｖ１１及びＶ１２を開とした際に、流路３６に残留していた塩酸が、分離膜装置４に流れ込むため、分離膜装置４内のｐＨが低下する。こうして、従来法における排水処理装置１の洗浄後には、分離膜装置４内のｐＨが非常に低くなることが判明した。より具体的には、塩酸等の酸性洗浄剤タンクの洗浄後、分離膜装置内、すなわち分離膜モジュールのチューブ内外のｐＨは、０．４〜１．０程度になっていると考えられる。

ここで汚泥は、ポリ塩化アルミニウムなどの凝集剤により排水内の物質が凝集したものであり、汚泥のｐＨは凝集に適した値（ｐＨ６〜８程度、通常６．５程度）である。従来の洗浄方法の最後工程である塩酸タンクの洗浄工程後は、上述の通り分離膜装置４内のｐＨが非常に低いため、排水処理を再開し分離膜装置４内に汚泥を含む排水が流入すると、汚泥のｐＨが、凝集剤による凝集に適したｐＨの範囲の下限を分離膜装置内において下回る。より具体的には、分離膜内に汚泥を含む排水が流入した結果、その汚泥を含む排水のｐＨは４程度になると考えられる。その結果、汚泥中の物質が小径化し、分離膜モジュールのチューブの目詰まりを発生させていることがわかった。

（洗浄水による分離膜装置の洗浄工程）
そこで、本発明では、この塩酸タンクの洗浄工程の後、図１６に示すように、洗浄水による分離膜装置４内の洗浄を行う。すなわち、塩酸タンクの洗浄工程の後、弁Ｖ１１、およびＶ１２を閉として、図１６に示すように、弁Ｖ５、Ｖ６およびＶ７を開として、ポンプＰ２によって、洗浄水タンク６中の洗浄水を、流路４０および流路２０を通じて分離膜装置４に流入させ、分離膜装置４から流出した液は流路２２および排出路２６を通じて排出する。この後さらに、図１７に示すように、弁Ｖ５、Ｖ６およびＶ７を閉として、弁Ｖ２およびＶ４を開として、水を、流路２８を通じて分離膜装置４に流入させ、分離膜装置４から流路２４を通じて排出することが好ましい。

図３を用いて、本工程における、分離膜装置４の洗浄方法を説明する。まず、洗浄水を、流路２０から分離膜モジュール４Ｂのチューブ内を通過させ、流路２２から分離膜装置４外へ流出させることにより、分離膜モジュール４Ｂのチューブ内を洗浄する。このとき、弁Ｖ２及びＶ４を閉としているため、分離膜装置のうち分離膜モジュールのチューブ内が主に洗浄される。この洗浄は、分離膜装置４から流出する洗浄水のｐＨが２以上になるまで行うことが好ましく、６０分以上行うことが好ましい。次に、洗浄水を、流路２８から分離膜装置４内に流入させて、筒体４Ａ内であって分離膜モジュール４Ｂのチューブ外を通過させ、流路２４から分離膜装置４外へ流出させることにより、筒体内であって分離膜モジュール４Ｂのチューブ外を洗浄する。この洗浄は、分離膜装置４から流出する洗浄水のｐＨが３以上になるまで行うことが好ましく、１０分以上行うことが好ましい。

このように、本発明による排水処理装置の洗浄方法は、洗浄剤タンクの洗浄工程の後に、洗浄水で分離膜装置内に残留した酸性洗浄剤を流すことにより、分離膜装置内を通過する汚泥のｐＨが低くなることに起因する、汚泥中の物質の小径化を抑制することができ、その結果、汚泥中の物質の小径化に伴う分離膜装置の目詰まりの発生を低減させることができる。また、本発明にかかる方法は、既存の排水処理装置をそのまま使用することができる。

[実験例１]
汚泥のｐＨと、その汚泥のろ過処理に使用する分離膜モジュールの詰まり易さとの関係に関する試験である。

まず、試料として分離膜モジュールへ流入させる前の排水（実排水）を５リットル用意した。この排水には、凝集剤としてのポリ塩化アルミニウムが排水に対して１５００ｍｇ／リットルとなるように添加されており、汚泥フロックが形成されている。分離膜へ流入する排水のｐＨは、凝集剤（ポリ塩化アルミニウム等）を含むためにｐＨ６．５程度である。

この汚泥フロックを含む排水を６つに分注し、各試料のｐＨを、２、３、４、５、６、７に調整し６種の試料とした。そして、各試料２５０ｍｌを孔径０．４５μｍのろ紙を用いてろ過し、ろ過開始から各試料の水が透過しきったまでの時間をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、排水がｐＨ４の場合に特に通過時間が長かった。つまり、汚泥を含む排水がｐＨ４のとき、特に小径化してろ紙が目詰まりした。

上述のように、排水処理装置において、酸性洗浄剤タンクの洗浄後、分離膜装置内（分離膜モジュールのチューブ内外）のｐＨは、分離膜装置内に流入した酸性洗浄剤に起因して０．４〜１．０程度になっていると考えられ、そこに分離膜装置内に汚泥を含む排水（ｐＨ６．５程度）が流入した際に、その汚泥を含む排水のｐＨは４程度になると考えられる。

よって、汚泥を含む排水のｐＨが４となる時間をできるだけ短くすることで、汚泥の小径化を抑制し、分離膜モジュールのチューブの目詰まりが改善できる。

[実験例２]
塩酸による分離膜装置の洗浄後の、洗浄水による分離膜装置の洗浄条件に関する試験である。

排水として脱硫排水を用意し、凝集剤として、ポリ塩化アルミニウムを、排水に対して１５００ｍｇ／リットルとなるように添加し、汚泥を生成した。

図１に示す排水処理装置１と同様の構成であって、分離膜装置４の位置に、図３に示す分離膜装置４と同様の構成を有する分離膜装置を４台並列させた排水処理装置を用意した。この排水処理装置は、最大処理排水量が１０００ｍ³／ｄ程度、１７．０ｍ³／ｈ程度となるよう設計されている。分離膜装置には、チューブラー型の精密ろ過膜（栗田工業社製、商品名:膜モジュール、型番：KM-6355-T3、材質：ポリプロピレン、膜面積：８ｍ²、孔径：０．２μｍ）の分離膜モジュールを用いた。汚泥のろ過処理は、図２に示す循環路で行い、内圧型クロスフロー濾過方式（膜間差圧最大０．３ｋＰａ）で行った。排水処理を続け分離膜装置の処理能力が低下すると、処理排水量は１０００ｍ³／ｈより遥かに低い値となり、安定した排水処理ができなくなる。フラックス値も、同様に低下する。フラックス値は、新品の分離膜モジュールで、通常２５ｍ／ｄ程度である。

そして、分離膜装置フラックス値５．０ｍ／ｄ以下または分離膜出口流量１０ｍ³／ｈ以下まで低下したとき、図４〜１７に示す、本発明の排水処理装置の洗浄方法を行った。

出口流量は、公知の流量計測装置で運転中常時測定した。

フラックス値は、排水処理装置の処理能力を表す指標であり、排水処理装置の運転中常時計算され、下記のとおり求められる。

排水処理装置に既設される公知の測定機器で計測した分離膜の入口圧力をＰ₁(ＭＰａ)、出口圧力をＰ₂(ＭＰａ)、分離膜処理水圧力をＰ₃(ＭＰａ)とし、同様に排水処理装置に既設される公知の測定機器で計測した排水温をＴ₁と、分離膜出口流量をＦ₃(ｍ³／ｈ)とした。

まず、下記の式で温度補正係数（ＴＣＦ）を求めた。

ηt（℃）＝100/(2.1482×(T₁-8.435+（8078.4+(T-8.435)²）^1/2)-120)×0.89352)
ＴＣＦ（温度補正係数）＝ηt(℃)/η25(℃)
また、分離膜の有効圧（Ｐ_N）を下記の式で求めた。

Ｐ_N(有効圧、MPa)＝(Ｐ₁+Ｐ₂)/2-Ｐ₃
以上の値を用い、下記の式で分離膜のフラックス値を求めた。

フラックス値(m/d)＝(Ｆ₃(ｍ³／ｈ)×24（ｈ）×0.098(ＭＰａ)×ＴＣＦ)/(8(ｍ²)×チューブ本数×Ｐ_N(ＭＰａ))
図１６に示す、本発明の洗浄水による分離膜装置の洗浄工程では、分離膜モジュールのチューブ内の洗浄を７５分間行った。その際、洗浄水による洗浄開始前、並びに、洗浄開始から３０分後、４５分後、６０分後、および、７５分後の、分離膜モジュールから流路２２を通って流出する洗浄水のｐＨを測定した。その測定結果を表２に示す。

分離膜モジュールのチューブ内を７５分間洗浄後、図１７に示す、分離膜装置内であって分離膜モジュールのチューブ外の洗浄を１０分間行った。その際、洗浄開始前および洗浄開始から１０分後の、分離膜装置から排出路２４を通って流出する洗浄水のｐＨを測定した。その測定結果を表３に示す。

分離膜モジュールのチューブ内の洗浄によって、４５分後には分離膜モジュールから流路２２を通って流出した洗浄水のｐＨは２超えた。また、分離膜モジュールのチューブ外の洗浄によって、１０分後には分離膜装置から排出路２４を通って流出した洗浄水のｐＨは３を超えた。

つまり、分離膜装置の分離膜モジュール内外のｐＨは、それぞれ、洗浄水による４５分以上のチューブ内洗浄で２を超え、その後の１０分以上のチューブ外洗浄で３を超えると考えられた。

分離膜モジュールのチューブ内外のｐＨを、本発明の洗浄工程によってそれぞれ２以上、３以上にしておくことにより、排水処理の再開後に汚泥を含む排水の流入によってその汚泥を含む排水のｐＨが４程度になる時間を、本発明の洗浄工程を行わない場合よりも短縮でき、汚泥の小径化による分離膜装置の目詰まりを十分抑制できると考えられる。

[実験例３]
洗浄水による分離膜装置の洗浄工程を追加したことによる、分離膜装置の排水処理能力の変化に関する試験である。

（実施例）
実験例２で使用した汚泥および排水処理装置を用い、実験例２と同様に汚泥のろ過処理を行った。そして、実験例２と同様、分離膜装置フラックス値５．０ｍ／ｄ以下または分離膜出口流量１０ｍ³／ｈ以下となったとき、図４〜１７に示す、排水処理装置の洗浄方法を行った。図１６に示す、分離膜装置の洗浄工程では、分離膜モジュールのチューブ内の洗浄を６０分間行った。分離膜モジュールのチューブ内の洗浄後、図１７に示す、分離膜モジュールのチューブ外の洗浄を１０分間行った。確実に分離膜モジュールのチューブ内外のｐＨをそれぞれ２以上、３以上にするために、チューブ内外の洗浄時間（それぞれ６０分、１０分）は、実験例２の結果から決定した。

各月に測定したフラックス値及び処理排水量の結果を図１８に示す。フラックス値は、排水処理装置の運転中常時計算されており、上記式を用いて求めた。各月のフラックス値は、その月の排水処理装置洗浄直後のフラックス値のうちの最大値を表す。

（比較例）
図１６および図１７に示す洗浄工程を行わないこと以外は、実施例と同様に行った。具体的には、処理中、フラックス値５．０ｍ／ｄ以下または分離膜出口流量１０ｍ³／ｈ以下となったときに、図４〜図１５までの従来の方法で排水処理装置の洗浄を行い、その後排水処理を再開した。各月に測定したフラックス値及び排水処理量の結果を図１９に示す。

（本発明の実施例と従来法による比較例との対比）
本発明の実施例では、比較例に比べて、フラックス値が向上した。分離膜装置のフラックス値は排水処理における通水と共に低下するが、図１８〜２１に示すとおり、従来の洗浄方法を行った比較例では、フラックス値は洗浄前の５．０ｍ／ｄから、１５．０ｍ／ｄ程度に向上した一方で、本発明の洗浄方法を行った場合、これまで、分離膜モジュールの取替直後しか出なかったフラックス値（２５ｍ／ｄ程度）まで向上した。またフラックス値の最低値も比較例に比べ高くなった。また、フラックス値の年間平均は、本発明の方法が、従来法（比較例）に比べ２．６ｍ／ｄ高かった。

加えて、本発明の実施例では比較例に比べて処理排水量も向上した。使用した排水処理装置の最大処理排水量は上述の通り１７．０ｍ³／ｈ程度であるが、本発明の洗浄方法を用いた場合の方が、従来法である比較例に比べて、その最大処理排水量を達成する頻度が高かった。また、処理排水量の年間平均は、本発明の方法が、従来法（比較例）に比べ分離膜装置１台あたり０．７ｍ³／ｈ高くなった。この処理排水量の増加分は、下記の通り求めた。

分離膜装置１台あたりの年間平均処理量（時間あたり）の増加分＝｛（実施例の各月処理排水量の合計）／１２（月）｝−｛（比較例の各月処理排水量の合計）／１２（月）｝（※小数点第２位切り捨て）
つまり、本発明の方法を用いると、分離膜装置４台分、つまり排水処理装置１台において処理排水量が６７．２ｍ³／ｄ上昇した。この値は下記の通り求めた。

排水処理装置１台の処理量（１日あたり）の増加分＝０．７（ｍ³／ｈ）×４（分離膜台数）×２４（ｈ）
ここで、排水処理装置の最大処理排水量は上述の通り１０００ｍ³／ｄであるので、本発明の洗浄方法によって、排水装置の処理能力が６．７％向上した。

この効果は、排水処理装置を本発明の方法で洗浄し、汚泥を含む排水のｐＨが４程度となる期間が短くなり、分離膜装置の目詰まりが抑制されたためと考えられる。

以上から、本発明にかかる洗浄方法により、既存の排水処理装置を使用しつつ、洗浄後の分離膜装置の目詰まりの発生を低減させ、排水処理装置の処理能力を向上させることができる。

１…排水処理装置、２…汚泥槽、４…分離膜装置、４Ａ…筒体、４Ｂ…分離膜モジュール、６…洗浄水タンク、８…苛性ソーダタンク、１０…塩酸タンク、Ｐ１〜Ｐ４…ポンプ、Ｖ１〜Ｖ１３…弁、２０・２２・３０・３２・３４・３６・３８・４０…流路、２４・２６・２８…排出路

Claims (6)

1. 排水処理装置の洗浄方法であって、
   前記排水処理装置は、
   汚泥を貯留する汚泥槽と、
   汚泥流入口と汚泥流出口と水流出口とを有し、前記汚泥槽から前記汚泥流入口を通じて流入した汚泥から水を分離して、分離した汚泥と分離した水をそれぞれ前記汚泥流出口と前記水流出口から流出させる分離膜装置と、
   前記分離膜装置から前記分離した水を排水ラインへ供給する第１排出路と、
   前記分離膜装置から前記分離した水を前記排水処理装置の外部へ排出する第２排出路と、
   洗浄剤流入口と洗浄剤流出口を有し、前記洗浄剤流出口が前記分離膜装置の前記汚泥流入口に連通し、前記洗浄剤流入口が前記分離膜装置の前記汚泥流出口に連通した洗浄剤タンクと、
   洗浄水流入口と洗浄水流出口を有し、前記洗浄水流出口が前記分離膜装置の前記汚泥流入口に連通した洗浄水タンクと、
   前記分離膜装置の前記汚泥流出口と前記洗浄剤タンクの前記洗浄剤流入口を連通させる流路から分岐させた第３排出路と、
   を備え、
   前記汚泥槽から前記分離膜装置への汚泥の流出を停止させる第１工程と、
   前記第１排出路を閉じる第２工程と、
   前記洗浄水タンク内の洗浄水を、前記洗浄水タンクから、前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記第３排出路から排出する第３工程と、
   前記洗浄剤タンク内の洗浄剤を、前記洗浄剤タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記洗浄剤タンクに流入させる第４工程と、
   前記洗浄剤タンクから前記分離膜装置に洗浄剤が供給されないようにした状態で、前記分離膜装置内に残留している洗浄剤を、前記第２排出路を通じて排出する第５工程と、
   前記洗浄水タンク内の洗浄水を、前記洗浄水タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記第３排出路から排出する第６工程と、
   前記洗浄水タンク内の洗浄水を、前記洗浄水タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記洗浄剤流入口を通じて前記洗浄剤タンクに流入させる第７工程と、
   前記洗浄剤タンク内の前記洗浄水を、前記洗浄剤タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記第３排水路から排出する第８工程と、
   前記洗浄水タンク内の洗浄水を、前記洗浄水タンクから前記分離膜装置に流入させ、前記分離膜装置から前記汚泥流出口を通じて流出させ、前記第３排水路から排出する第９工程と、
   をこの順に行う、排水処理装置の洗浄方法。
2. 前記洗浄剤が塩酸である、請求項１に記載の排水処理装置の洗浄方法。
3. 前記第９工程は、前記分離膜装置から流出させた洗浄水のｐＨが２以上になるまで行う、請求項２に記載の排水処理装置の洗浄方法。
4. 前記分離膜装置は、円筒状の筒体と、前記筒体内に当該筒体の軸方向に沿って配置されたチューブ状の分離膜モジュールを備えた分離膜装置であって、
   前記分離膜モジュールは、前記チューブ内を通過する汚泥から水を分離し、分離した水を透過させる、請求項１〜３のいずれかに記載の排水処理装置の洗浄方法。
5. 水を、前記第２排水路から前記分離膜装置内に流入させ、前記分離膜装置の前記筒体内の前記チューブ外を通過させて、前記第１排水路を通じて排出する第１０工程を、前記第９工程の後に行なう、請求項４に記載の排水処理装置の洗浄方法。
6. 前記第１０工程は、前記分離膜装置から流出させた洗浄水のｐＨが３以上になるまで行う、請求項５に記載の排水処理装置の洗浄方法。

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