JP6618708B2 - Method for operating hollow fiber membrane module and filtration device - Google Patents

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Description

本発明は、中空糸膜モジュールの運転方法及びその方法に用いる濾過装置に関する。   The present invention relates to a method for operating a hollow fiber membrane module and a filtration device used in the method.

近年、中空糸膜による分離技術の開発が進み、水の濾過をはじめ様々な用途に広く用いられている。しかし、中空糸膜による濾過の過程では、SSと呼ばれる原液中の懸濁物質等の固形物が中空糸膜表面に付着し、または微多孔に侵入し、経時的に透過流束の低下が生じる。そこで、安定して長期的に濾過運転を継続するためには、濾過条件の設定と同時に中空糸膜の洗浄方法並びに洗浄における濾過装置の運転方法の開発が不可欠とされている。   In recent years, the development of separation technology using hollow fiber membranes has progressed, and it is widely used for various applications including water filtration. However, in the process of filtration with a hollow fiber membrane, solid substances such as suspended solids in a stock solution called SS adhere to the surface of the hollow fiber membrane or penetrate into the microporous membrane, and the permeation flux decreases with time. . Therefore, in order to continue the filtration operation stably over a long period of time, it is indispensable to develop a method for washing the hollow fiber membrane and a method for operating the filtration device in washing simultaneously with setting of the filtration conditions.

従来、中空糸膜モジュールの洗浄方法として、種々の方法が提案されており、これらは物理的洗浄方法と化学的洗浄方法とに大別できる。   Conventionally, various methods have been proposed as a method for cleaning a hollow fiber membrane module, and these can be roughly classified into a physical cleaning method and a chemical cleaning method.

物理的洗浄方法としては、水、濾過水等の液体を濾液側から原液側へ通過させる液体逆洗方法、加圧気体を濾液側から原液側へ通過させる気体逆洗方法(特許文献1、特許文献2など)、原液側でモジュール底部などから気泡を噴出させるバブリング方法、超音波法など、多種多様の方法が提案されている。また、化学的洗浄方法としては酸、アルカリ水溶液、酸化剤、洗浄剤などの薬液により、付着物を溶解または分解することで除去する方法が知られている。   As a physical cleaning method, a liquid backwashing method for passing a liquid such as water or filtered water from the filtrate side to the stock solution side, a gas backwashing method for passing a pressurized gas from the filtrate side to the stock solution side (Patent Document 1, Patent Document 2 etc.), a variety of methods such as a bubbling method in which bubbles are ejected from the bottom of a module on the stock solution side, an ultrasonic method, and the like have been proposed. Further, as a chemical cleaning method, a method is known in which a deposit is dissolved or decomposed with a chemical solution such as an acid, an alkaline aqueous solution, an oxidizing agent, or a cleaning agent.

一般に、従来公知の物理的洗浄方法を用いた場合、その洗浄効果は必ずしも満足できるレベルにはなく、例えば濾過工程と洗浄工程とをシーケンスコントロールなどによって連続して運転した場合、数日から数ヶ月程度で透過流束が大きく低下するといった問題があった。この問題を解決するために、特許文献3において、中空糸膜の原液側から気泡が放出される圧力よりも小さい圧力の気体を中空糸膜の濾液側から導入する物理洗浄方法が提案されている。   In general, when a conventionally known physical cleaning method is used, the cleaning effect is not always satisfactory. For example, when the filtration process and the cleaning process are continuously operated by sequence control or the like, it is several days to several months. There was a problem that the permeation flux was greatly reduced. In order to solve this problem, Patent Document 3 proposes a physical cleaning method in which a gas having a pressure lower than the pressure at which bubbles are released from the raw liquid side of the hollow fiber membrane is introduced from the filtrate side of the hollow fiber membrane. .

特開昭53−108882号公報JP-A-53-108882 特表平1−500732号公報Japanese translation of PCT publication 1-500732 特開平10−286441号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-286441

特許文献3の物理洗浄方法を用いることで、SSが少ない原液、濾過による膜目詰まりが起こりにくい原液の濾過、あるいは低い濾過流束での濾過では、長期間の連続した濾過運転が可能になる。一方で、原液中のSSが多い高濁度原液の濾過、膜目詰まりを防止すべく凝集処理を行った原液の濾過、あるいは単位膜面積当たりの濾過流量である濾過流束を高く設定した濾過においては、膜濾過により中空糸膜の表面に付着したSSを物理的洗浄によって排出することができず、次第にSSが中空糸膜表面に堆積して濾過の抵抗となり、濾過流束の低下により濾過運転の継続が困難となる場合が多い。したがって、高濁度原液、前処理として凝集処理を必要とする原液、高濾過流束での濾過運転において長期間の連続した濾過運転を可能とするためには、物理洗浄における有効な運転方法の開発が必要である。   By using the physical cleaning method disclosed in Patent Document 3, undiluted SS solution, undiluted solution that is unlikely to be clogged by filtration, or filtration with a low filtration flux enables long-term continuous filtration operation. . On the other hand, filtration of high turbidity stock solution with a large amount of SS in the stock solution, filtration of stock solution that has been subjected to agglomeration treatment to prevent membrane clogging, or filtration with a high filtration flux that is the filtration flow rate per unit membrane area In this case, SS attached to the surface of the hollow fiber membrane by membrane filtration cannot be discharged by physical washing, and SS gradually accumulates on the surface of the hollow fiber membrane to become filtration resistance. It is often difficult to continue driving. Therefore, in order to enable a continuous filtration operation for a long period of time in a filtration operation with a high turbidity undiluted solution, a stock solution requiring a coagulation treatment as a pretreatment, and a high filtration flux, an effective operation method in physical cleaning is required. Development is necessary.

本発明の目的は、従来の方法に比較して中空糸膜へのSSの堆積を低減することが可能な中空糸膜モジュールの運転方法及び濾過装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method of operating a hollow fiber membrane module and a filtration device capable of reducing the deposition of SS on the hollow fiber membrane as compared with a conventional method.

上記の課題を解決する本発明の中空糸膜モジュールの運転方法は、下記の特徴を有する。   The operation method of the hollow fiber membrane module of the present invention that solves the above problems has the following characteristics.

(1)中空糸膜の外表面側に原液が供給され、中空糸膜の内表面側から濾液が取り出される外圧濾過方式で使用される中空糸膜モジュールの運転方法であって、中空糸膜を用いて原液を濾過する濾過工程と、中空糸膜の濾液側から気体または液体により加圧する加圧工程と、を行った後、その次の濾過工程との間で中空糸膜の濾液側から気体または液体により加圧する加圧工程を繰り返すことなく、中空糸膜の原液側を気泡で洗浄する気体洗浄工程と、モジュール内の液体を系外に排出する排水工程と、中空糸膜の原液側に液体を満たす充水工程とを、濾過工程とその次の濾過工程との間で二回以上繰り返すことを特徴としている。 (1) An operation method of a hollow fiber membrane module used in an external pressure filtration system in which a stock solution is supplied to the outer surface side of a hollow fiber membrane and a filtrate is taken out from the inner surface side of the hollow fiber membrane, A filtration step for filtering the stock solution and a pressurization step for pressurization with gas or liquid from the filtrate side of the hollow fiber membrane, and then a gas from the filtrate side of the hollow fiber membrane between the subsequent filtration step Alternatively, without repeating the pressurizing step of pressurizing with the liquid , the gas washing step of washing the hollow fiber membrane stock solution side with bubbles, the draining step of discharging the liquid in the module out of the system, and the hollow fiber membrane stock solution side The water filling step for filling the liquid is repeated twice or more between the filtration step and the subsequent filtration step.

)上記(1)において、一定回数以上前記濾過工程、前記加圧工程、気体洗浄工程、排水工程、充水工程を繰り返した後に、濾過工程とその次の濾過工程との間で前記気体洗浄工程と、前記排水工程と、前記充水工程とを二回以上繰り返して行ってもよい。 In (2) above (1), wherein the filtration step more than a predetermined number of times, the pressurizing step, the gas cleaning process, draining step, after repeated filling of water step, the gas between the filtration step and the next filtration step You may repeat a washing | cleaning process, the said drainage process, and the said water filling process twice or more.

)上記(1)〜()の何れかにおいて、前記中空糸膜モジュールとして、中空糸膜束の上端は一括で固定し、下端は中空糸膜が一本ずつ固定されない状態で封止された片端フリータイプの中空糸膜モジュールを用いてもよい。 ( 3 ) In any one of the above (1) to ( 2 ), as the hollow fiber membrane module, the upper ends of the hollow fiber membrane bundles are fixed together and the lower ends are sealed in a state where the hollow fiber membranes are not fixed one by one. A single-end free type hollow fiber membrane module may be used.

(4)また、本発明に係る濾過装置は、中空糸膜エレメントを有する中空糸膜モジュールと、前記中空糸膜モジュールに原液を供給する送液ポンプと、前記中空糸膜モジュールに加圧用の気体又は液体を供給する加圧装置と、前記送液ポンプ及び前記加圧装置の作動
制御を行う制御装置とを備える濾過装置である。前記制御装置は、中空糸膜を用いて原液を濾過する濾過工程と、中空糸膜の濾液側から気体または液体により加圧する加圧工程と、を行った後、その次の濾過工程との間で中空糸膜の濾液側から気体または液体により加圧する加圧工程を繰り返すことなく、気体洗浄工程と、排水工程と、充水工程とを、濾過工程とその次の濾過工程との間で二回以上繰り返すように構成されていることを特徴とする。
(4) Further, the filtration device according to the present invention includes a hollow fiber membrane module having a hollow fiber membrane element, a liquid feed pump for supplying a stock solution to the hollow fiber membrane module, and a gas for pressurizing the hollow fiber membrane module. Or it is a filtration apparatus provided with the pressurization apparatus which supplies a liquid, and the control apparatus which performs the operation control of the said liquid feeding pump and the said pressurization apparatus. The control device performs a filtration step of filtering the stock solution using a hollow fiber membrane, and a pressurization step of applying pressure with gas or liquid from the filtrate side of the hollow fiber membrane, and then between the subsequent filtration steps. Without repeating the pressurizing step of pressurizing with a gas or liquid from the filtrate side of the hollow fiber membrane , the gas washing step, the draining step, and the water filling step are performed between the filtration step and the subsequent filtration step. It is configured to repeat more than once.

)前記濾過装置において、前記中空糸膜モジュールとして、前記中空糸膜束の上端は一括で固定し、下端は中空糸膜が一本ずつ固定されない状態で封止された片端フリータイプの中空糸膜モジュールが用いられていてもよい。 ( 5 ) In the filtration device, as the hollow fiber membrane module, the hollow fiber membrane bundle is fixed at one end at the upper end, and the lower end is a one-end free type hollow sealed without hollow fiber membranes being fixed one by one A thread membrane module may be used.

本発明の中空糸膜モジュールの運転方法が、従来の運転方法に比較して優れた効果を発現する理由は定かではないが、本発明者らが現時点で推定している本発明の作用について、図1に示す外圧濾過方式を例として、以下に説明する。   Although the reason why the operation method of the hollow fiber membrane module of the present invention exhibits an excellent effect compared to the conventional operation method is not clear, the operation of the present invention that the present inventors have estimated at the present time, The external pressure filtration method shown in FIG. 1 will be described below as an example.

図1は、外圧濾過方式における濾過工程、加圧工程、気体洗浄工程及び排水工程における中空糸膜表面へのSSの付着、剥離、排出を模式的に表す図である。原液中のSSは濾過により処理水と分離され、膜表面に付着する。膜表面に付着したSSは、続く加圧工程において中空糸膜モジュールの濾液側から液体または気体で加圧されることにより亀裂が生じ、膜表面から一部剥離する。さらに気体洗浄工程においてモジュール底部から気泡を噴出させることで、SSは膜表面から剥離し、排水工程においてモジュール外に排出される。ここで原液のSS濃度が高い場合、膜目詰まりを防止するために前処理として凝集を行っている場合、あるいは単位膜面積当たりの濾過流量である濾過流束が高く設定されている場合等には、濾過工程中に膜表面に付着するSS量が多くなる。このため、加圧工程、気体洗浄工程、排水工程でSSを完全に排出することができず、徐々に中空糸膜表面にSSが堆積して濾過抵抗となる。SSの堆積が進行すると濾過流束が徐々に低下し、濾過運転の継続が困難となる。そこで上記物理洗浄の排水工程の後に再度原液を充水し、気体洗浄工程を行い、再度排水工程を実施することでSSの排出効果を高めることができる。また、濾過工程と物理洗浄の繰返しにより中空糸膜表面にSSが堆積した後であっても、モジュールに原液を充水し、気体洗浄工程を行い、排水工程を行う一連の運転を繰り返すことにより、膜表面に堆積したSSを剥離させ、排出することができる。すなわち、排水工程の後に再度原液を充水して洗浄工程の後に排水する、という方法は、濾液の回収効率が低下するという理由から従来採用されていなかった。しかしながら、SS付着量が多くなる原液を濾過する場合には、中空糸膜モジュールの交換頻度が高くなってしまうため、排水工程の後に再度原液を充水して洗浄工程の後に排水する、という方法を採用することにより、濾液の回収効率が低下するという欠点があるものの総合的なコスト低減に寄与することができる。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the adhesion, separation, and discharge of SS on the surface of the hollow fiber membrane in the filtration step, the pressurization step, the gas washing step, and the drainage step in the external pressure filtration method. The SS in the stock solution is separated from the treated water by filtration and adheres to the membrane surface. The SS adhering to the membrane surface is cracked by being pressurized with liquid or gas from the filtrate side of the hollow fiber membrane module in the subsequent pressurizing step, and partly peels off from the membrane surface. Furthermore, by ejecting bubbles from the bottom of the module in the gas cleaning step, the SS is peeled off from the membrane surface and discharged out of the module in the draining step. Here, when the SS concentration of the stock solution is high, when agglomeration is performed as a pretreatment to prevent membrane clogging, or when the filtration flux that is the filtration flow rate per unit membrane area is set high. Increases the amount of SS adhering to the membrane surface during the filtration process. For this reason, SS cannot be completely discharged in the pressurization step, gas cleaning step, and drainage step, and SS gradually accumulates on the surface of the hollow fiber membrane, resulting in a filtration resistance. As SS deposition progresses, the filtration flux gradually decreases, making it difficult to continue the filtration operation. Therefore, by filling the stock solution again after the draining step of the physical cleaning, performing the gas cleaning step, and performing the draining step again, the SS discharging effect can be enhanced. Even after SS is deposited on the surface of the hollow fiber membrane by repeated filtration and physical cleaning, the module is filled with the stock solution, the gas cleaning step is performed, and the draining step is repeated. The SS deposited on the film surface can be peeled off and discharged. That is, the method of refilling the stock solution after the draining step and draining it after the washing step has not been conventionally employed because the filtrate recovery efficiency is reduced. However, when filtering the stock solution with a large amount of SS attached, the replacement frequency of the hollow fiber membrane module is increased, so that the stock solution is charged again after the draining step and drained after the cleaning step. By adopting, it is possible to contribute to the overall cost reduction although there is a disadvantage that the recovery efficiency of the filtrate is lowered.

以上説明したように、本発明の中空糸膜モジュールの運転方法及び濾過装置によって、SS付着量を低減することができ、長期間安定的に連続した濾過運転が可能となる。   As described above, the amount of attached SS can be reduced by the operation method and the filtration device of the hollow fiber membrane module of the present invention, and a continuous filtration operation can be stably performed for a long period of time.

各工程における中空糸膜エレメント表面のSSの付着・剥離・排出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating adhesion, peeling, and discharge | emission of SS on the surface of a hollow fiber membrane element in each process. 本発明の実施形態に係る濾過装置に用いられる外圧型中空糸膜モジュールの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the external pressure type | mold hollow fiber membrane module used for the filtration apparatus which concerns on embodiment of this invention. 外圧型中空糸膜モジュールを使用した本発明の実施形態に係る濾過装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the filtration apparatus which concerns on embodiment of this invention using an external pressure type | mold hollow fiber membrane module. 図3に示す濾過装置の基本的な運転プログラムを示す図である。It is a figure which shows the basic driving | operation program of the filtration apparatus shown in FIG. 実施例1における各工程の順序を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the order of steps in Example 1. 実施例2における各工程の順序を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the order of steps in Example 2. 比較例1における各工程の順序を説明するための図である。10 is a diagram for explaining the order of each step in Comparative Example 1. FIG. 実施例1、実施例2及び比較例1におけるSS付着量の推移を示す図である。It is a figure which shows transition of SS adhesion amount in Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の実施形態で使用される中空糸膜としては、ポリビニルアルコール系樹脂により親水化処理されたポリスルホン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、親水性高分子が添加されたポリスルホン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、酢酸セルロース系樹脂、親水化処理されたポリエチレン系樹脂などの親水性素材からなるものが、高い親水性を有するためにSS成分の難付着性、付着したSS成分の剥離性に優れている点で好ましいが、他の素材で構成された中空糸膜を用いることもできる。例えば、ポリオレフィン系、ポリスルホン系、ポリエーテルスルホン系、酢酸セルロース系、ポリフッ化ビニリデン系、ポリパーフルオロエチレン系、ポリメタクリル酸エステル系、ポリエステル系、ポリアミド系などの有機高分子系の素材で構成された中空糸膜、セラミック系などの無機系の素材で構成された中空糸膜などを使用条件、所望する濾過性能などに応じて選択することができる。ここで、ポリビニルアルコール系樹脂により親水化処理されたポリスルホン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、親水性高分子が添加されたポリスルホン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂からなる中空糸膜は、上記した親水性に優れるのみならず、耐熱性にも優れることから、特に好ましい。有機高分子系の素材を使用する場合、30モル%以内の量で他成分を共重合したもの、または30重量%以内の量で他の素材をブレンドしたものであってもよい。   Examples of the hollow fiber membrane used in the embodiment of the present invention include a polysulfone resin hydrophilized with a polyvinyl alcohol resin, a polyvinylidene fluoride resin, a polysulfone resin to which a hydrophilic polymer is added, and polyvinylidene fluoride. -Based resin, polyvinyl alcohol-based resin, polyacrylonitrile-based resin, cellulose acetate-based resin, a hydrophilic material such as a polyethylene-based resin that has been subjected to a hydrophilic treatment, has high hydrophilicity, so that the SS component hardly adheres, A hollow fiber membrane made of another material can also be used, although it is preferable in terms of excellent peelability of the attached SS component. For example, it is composed of organic polymer materials such as polyolefin, polysulfone, polyethersulfone, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, polyperfluoroethylene, polymethacrylate, polyester, and polyamide. Hollow fiber membranes, hollow fiber membranes made of inorganic materials such as ceramics, and the like can be selected according to use conditions, desired filtration performance, and the like. Here, a hollow fiber membrane comprising a polysulfone resin hydrophilized with a polyvinyl alcohol resin, a polyvinylidene fluoride resin, a polysulfone resin to which a hydrophilic polymer is added, a polyvinylidene fluoride resin, and a polyvinyl alcohol resin. Is particularly preferable because it is excellent not only in the above-described hydrophilicity but also in heat resistance. When an organic polymer material is used, it may be a copolymer obtained by copolymerizing other components in an amount of 30 mol% or less, or a blend of other materials in an amount of 30 wt% or less.

有機高分子系の中空糸膜を使用する場合、中空糸膜の製造方法は特に限定されることはなく、素材の特性及び所望する中空糸膜性能に応じて、公知の方法から適宜選択した方法を選択することができる。一般的には溶融紡糸法、湿式紡糸法、乾湿式紡糸法などが採用される。また、透水性の観点から中空糸膜は緻密層と支持層とを有する傾斜構造を持つことが好ましいが、一般に溶融紡糸法により製造される中空糸は対称構造となることから、乾湿式紡糸法などの相転換法により製造することが好ましい。   When an organic polymer hollow fiber membrane is used, the method for producing the hollow fiber membrane is not particularly limited, and a method appropriately selected from known methods depending on the characteristics of the material and the desired hollow fiber membrane performance Can be selected. Generally, a melt spinning method, a wet spinning method, a dry / wet spinning method, or the like is employed. Further, from the viewpoint of water permeability, the hollow fiber membrane preferably has an inclined structure having a dense layer and a support layer. However, since hollow fibers generally produced by melt spinning have a symmetric structure, the dry and wet spinning method It is preferable to produce by a phase change method such as

本実施形態で使用される中空糸膜の孔径は特に限定されないが、0.001〜5ミクロンの範囲内であることが、高い透水性を有し、濾過効率が低下するおそれが小さいことから好ましい。なお、ここでいう孔径とは、コロイダルシリカ、エマルジョン、ラテックスなどの粒子径が既知の各種基準物質を中空糸膜で濾過した際に、その90%が排除される基準物質の粒子径をいう。孔径は均一であることが好ましい。限外濾過膜であれば、上記のような基準物質の粒子径に基づいて、孔径を求めることは不可能であるが、分子量が既知の蛋白質を用いて同様の測定を行ったときに、分画分子量が3000以上であるものが好ましい。   The pore diameter of the hollow fiber membrane used in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.001 to 5 microns because it has high water permeability and is less likely to reduce filtration efficiency. . Here, the pore diameter refers to the particle diameter of a reference material from which 90% is excluded when various reference substances with known particle diameters such as colloidal silica, emulsion, and latex are filtered through a hollow fiber membrane. The pore diameter is preferably uniform. In the case of an ultrafiltration membrane, it is impossible to determine the pore size based on the particle size of the reference material as described above, but when a similar measurement is performed using a protein having a known molecular weight, Those having a molecular weight of 3000 or more are preferred.

中空糸膜の力学的性質及びモジュールとしての膜面積の観点から、中空糸膜の外径は200〜30000ミクロンの範囲に設定することが好ましく、500〜2000ミクロンの範囲内であることがより好ましい。同様に中空糸膜の厚さは100〜600ミクロンの範囲内であることがより好ましい。   From the viewpoint of the mechanical properties of the hollow fiber membrane and the membrane area as a module, the outer diameter of the hollow fiber membrane is preferably set in the range of 200 to 30000 microns, more preferably in the range of 500 to 2000 microns. . Similarly, the thickness of the hollow fiber membrane is more preferably in the range of 100 to 600 microns.

本実施形態において、該中空糸膜はモジュール化されて濾過に使用される。濾過方法、濾過条件、洗浄方法などに応じてモジュールの形態を適宜選択することができ、1本または複数本の中空糸膜エレメントを装着して中空糸膜モジュールを構成しても良い。モジュールの形態としては、例えば数十本から数十万本の中空糸膜を束ねてモジュール内でU字型にしたもの、中空糸繊維束の一端を適当なシール材により一括封止したもの、中空糸繊維束の一端を適当なシール材により一本ずつ固定されていない状態(フリー状態)で封止したもの、中空糸繊維束の両端を開口したものなどが挙げられる。また、中空糸膜モジュールの形態も特に限定されることはなく、例えば円筒状であってもスクリーン上であってもよい。本実施形態の洗浄方法では、SS排出性が重要となることから、中空糸繊維束の一端を1本ずつフリー状態で封止した「片端フリー」タイプのモジュールを用いることが特に好ましい。   In this embodiment, the hollow fiber membrane is modularized and used for filtration. The form of the module can be appropriately selected according to the filtration method, filtration conditions, washing method, and the like, and a hollow fiber membrane module may be configured by mounting one or a plurality of hollow fiber membrane elements. As the form of the module, for example, a bundle of dozens to hundreds of thousands of hollow fiber membranes is formed into a U shape in the module, one end of the hollow fiber bundle is collectively sealed with an appropriate sealing material, Examples include one in which one end of a hollow fiber bundle is sealed in a state where it is not fixed one by one with a suitable sealing material (free state), and one in which both ends of the hollow fiber bundle are opened. Further, the form of the hollow fiber membrane module is not particularly limited, and may be, for example, cylindrical or on a screen. In the cleaning method of the present embodiment, since SS discharge is important, it is particularly preferable to use a “one end free” type module in which one end of each hollow fiber fiber bundle is sealed in a free state.

本実施形態で使用される中空糸膜モジュールによる濾過の方式としては、外圧全濾過、外圧循環濾過などが挙げられ、所望の処理条件、処理性能に応じて適宜選択することができる。膜寿命の点では濾過と膜表面の洗浄を同時に行うことのできる循環方式が好ましく、設備の単純さ、設置コスト、運転コストの点では全濾過方式が好ましい。   Examples of the filtration method using the hollow fiber membrane module used in the present embodiment include external pressure total filtration, external pressure circulation filtration, and the like, and can be appropriately selected according to desired treatment conditions and treatment performance. From the viewpoint of membrane life, a circulation system capable of performing filtration and cleaning of the membrane surface at the same time is preferable, and from the viewpoint of simplicity of equipment, installation cost, and operation cost, a total filtration system is preferable.

本実施形態においては、中空糸膜の濾液側から気体または液体で加圧する加圧工程を行うが、加圧工程に用いる気体としては空気、窒素などが挙げられ、液体としては純水、膜濾過水などが挙げられ、次亜塩素酸ナトリウム、酸、アルカリなどの薬液を添加してもよい。加圧工程に使用する気体または液体の圧力は中空糸膜の破裂圧力を超えない範囲内で選択されるが、破裂圧力が0.5MPaよりも大きい場合は加圧気体または液体の圧力が0.10MPa〜0.50MPaの範囲内にあることが好ましく、0.15MPa〜0.30MPaの範囲内にあることがより好ましい。   In the present embodiment, a pressurizing step of pressurizing with a gas or a liquid from the filtrate side of the hollow fiber membrane is performed. Examples of the gas used in the pressurizing step include air, nitrogen, etc., and the liquid includes pure water and membrane filtration. Examples thereof include water, and chemicals such as sodium hypochlorite, acid, and alkali may be added. The pressure of the gas or liquid used in the pressurizing step is selected within a range that does not exceed the burst pressure of the hollow fiber membrane, but when the burst pressure is higher than 0.5 MPa, the pressure of the pressurized gas or liquid is 0. It is preferably in the range of 10 MPa to 0.50 MPa, more preferably in the range of 0.15 MPa to 0.30 MPa.

気体または液体による加圧工程を実施する時間は、中空糸膜モジュールの濾液側の液体を完全に排出するか置き換えることが可能な時間以上である必要があるが、加圧気体または液体の単位時間当たりの導入量と中空糸膜モジュールの濾液側の体積により加圧工程に要する時間が異なる。また、中空糸膜の内部体積をも考慮して加圧時間を設定する必要がある。   The time for performing the pressurizing step with the gas or liquid needs to be longer than the time at which the liquid on the filtrate side of the hollow fiber membrane module can be completely discharged or replaced, but the unit time of the pressurized gas or liquid The time required for the pressurizing step varies depending on the amount of permeation and the volume of the hollow fiber membrane module on the filtrate side. In addition, it is necessary to set the pressurization time in consideration of the internal volume of the hollow fiber membrane.

気体による加圧工程において、中空糸膜の原液側から気体が放出される圧力よりも小さい圧力の気体を中空糸膜の濾液側から導入した場合、加圧気体の注入部と中空糸膜モジュールとを接続する配管の中及び中空糸膜モジュールの中に満たされた濾液により、逆洗が行われる。例えば、該配管中の中間部に透過液タンクなどの滞留部を設けることにより、逆洗時の液量を増やすこともできる。   In the pressurizing step with gas, when a gas having a pressure smaller than the pressure at which the gas is released from the raw liquid side of the hollow fiber membrane is introduced from the filtrate side of the hollow fiber membrane, Backwashing is performed by the filtrate filled in the pipe connecting the pipes and the hollow fiber membrane module. For example, the amount of liquid at the time of backwashing can be increased by providing a retention part such as a permeate tank in the middle part of the pipe.

本実施形態においては、中空糸膜モジュールの原液側に液体が満たされた状態で中空糸膜の原液側を気泡で洗浄するが、この気体洗浄工程で用いる気体として、空気、窒素などが挙げられる。気体の供給量は特に限定されないが、膜洗浄効果が高く、膜破損のおそれが小さいことから、気体の供給量が中空糸膜の面積1mあたり5〜1000ノルマルリットル/時の範囲内にあることが好ましく、10〜500ノルマルリットル/時、の範囲内にあることがより好ましい。上記した「片端フリー」タイプのモジュールを使用した場合、中空糸膜から剥離したSSが排出されやすく、気体による膜洗浄効果が極めて高くなる。 In this embodiment, the liquid side of the hollow fiber membrane module is washed with air bubbles while the liquid side is filled with the liquid. The gas used in this gas washing step includes air, nitrogen, and the like. . The supply amount of the gas is not particularly limited, membrane cleaning effect is high, there is since a risk of film damage is small, in the range of area 1 m 2 per 5-1000 normal liters / h of supply quantity hollow fiber membrane gas It is more preferable that it is in the range of 10 to 500 normal liters / hour. When the above-mentioned “one end free” type module is used, SS peeled off from the hollow fiber membrane is easily discharged, and the membrane cleaning effect by gas becomes extremely high.

逆洗浄後に中空糸膜を薬液洗浄して、中空糸膜に付着した有機物、無機物などを溶解除去することもできる。ここで、薬液洗浄の方法としては、有機物、無機物などを除去するために水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリで処理する方法、金属類を除去するために酸水溶液などの酸で処理する方法、洗浄剤で処理する方法、これらを組み合わせて連続的に行う方法があり、これによって中空糸膜の再生が可能である。   After the reverse cleaning, the hollow fiber membrane can be washed with a chemical solution to dissolve and remove organic substances and inorganic substances adhering to the hollow fiber membrane. Here, as a chemical cleaning method, a method of treating with an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution to remove organic substances, inorganic materials, a method of treating with an acid such as an acid aqueous solution to remove metals, and a cleaning agent There is a method of treating with, and a method of continuously carrying out a combination of these, whereby the hollow fiber membrane can be regenerated.

これまでに述べてきた、濾過工程、加圧工程、充水工程、気体洗浄工程及び排水工程の一連の工程は、制御装置によってシーケンスコントロールを行うようにすることが可能である。例えば、一定時間濾過を行い、加圧工程、充水工程、気体洗浄工程、排水工程を行った後に、再度充水工程、気体洗浄工程、排水工程を行い、続いて濾過工程を行うという一連の工程をシーケンスコントロールにより自動的かつ連続的に行うことが可能である。これにより、濾過と中空糸膜の洗浄工程とを交互に繰り返しながら長期間安定的に運転を継続することが可能となる。充水工程、気体洗浄工程、排水工程の繰り返し回数を変更することは可能である。繰り返し回数を増やすことで洗浄効果が高まるが、繰り返し回数を増やすことで濾液の回収率が低下するため、2回〜5回の範囲内にあることが好ましい。また、濾過工程、加圧工程、気体洗浄工程、排水工程を一定回数以上繰り返した後に、充水工程、気体洗浄工程、排水工程を2回以上繰り返す一連の工程もシーケンスコントロールにより行うことができる。濾過工程、加圧工程、気体洗浄工程、排水工程の繰り返し回数を変更することは可能である。繰り返し回数を減らすことで洗浄効果が高まるが、繰り返し回数を減らすことで濾液の回収率が低下するため、20回〜500回の範囲内にあることが好ましい。充水工程、気体洗浄工程、排水工程の繰り返し回数も変更することが可能であり、繰り返し回数を増やすことで洗浄効果が高まるが、繰り返し回数を増やすことで濾液の回収率が低下するため、5回〜30回の範囲内にあることが好ましい。   The series of steps of the filtration step, the pressurization step, the water filling step, the gas washing step, and the drainage step that have been described so far can be sequence-controlled by the control device. For example, after performing filtration for a certain period of time, after performing a pressurization process, a water filling process, a gas washing process, and a draining process, a series of performing a water filling process, a gas washing process, and a draining process, followed by a filtration process It is possible to perform the process automatically and continuously by sequence control. Thereby, it becomes possible to continue the operation stably for a long time while alternately repeating the filtration and the washing process of the hollow fiber membrane. It is possible to change the number of repetitions of the filling process, the gas cleaning process, and the draining process. Although the cleaning effect is increased by increasing the number of repetitions, the recovery rate of the filtrate is decreased by increasing the number of repetitions, and therefore it is preferably in the range of 2 to 5 times. Moreover, after repeating a filtration process, a pressurization process, a gas washing process, and a drainage process more than a fixed number of times, a series of processes which repeat a water filling process, a gas washing process, and a drainage process twice or more can also be performed by sequence control. It is possible to change the number of repetitions of the filtration step, pressurization step, gas washing step, and drainage step. Although the cleaning effect is enhanced by reducing the number of repetitions, the recovery rate of the filtrate is reduced by reducing the number of repetitions, and therefore it is preferably within the range of 20 to 500 times. It is possible to change the number of repetitions of the water filling process, the gas washing process, and the drainage process. Increasing the number of repetitions increases the cleaning effect. However, increasing the number of repetitions decreases the filtrate recovery rate. It is preferably within the range of times to 30 times.

本実施形態の中空糸膜モジュールの洗浄方法は、中空糸膜を構成する素材、モジュールの形状を問わず、従来の洗浄方法よりも卓越した洗浄効果が発現されることから、極めて広範な用途において、従来よりも高い透過流束で長期間連続して安定的な濾過を行うことが可能である。例えば食品工業分野では、原料水の除菌・除濁・除鉄・除マンガン、洗浄用水の除菌・微粒子除去・回収、天然水の除菌・微粒子除去、醤油の除菌・精製、清酒の除菌・精製、食酢の除菌・精製、みりんの精製・調味料の除菌・精製、醸造折からの製品回収、糖液の除菌・微粒子除去・精製、ハチミツの精製、酵素・蛋白質の精製・濃縮、発酵液の精製、チーズポエーからの蛋白質の回収精製、ミルクの濃縮による高蛋白乳の製造、水産加工排水からの蛋白質回収、魚肉蛋白の濃縮、肉加工廃棄物からの肉蛋白質の回収、豚の血液からの赤血球の分離、血液中のアルブミンとグロブリンの濃縮精製、大豆ホエーからの生理活性物質の回収・精製、大豆煮汁からの蛋白質回収、あぶらな蛋白の毒素除去と蛋白質濃縮、じゃがいもでんぷん工業排水からの有用蛋白質の回収、天然色素の回収精製、バクテリア細胞及び代謝物質の回収による発酵液の精製などの用途で使用可能である。また、医療分野では、原液となる純水、超純水製造装置の前処理、逆洗用水のパイロジェン除去、注射用水製造、透析用水製造、透析液の精製、ワクチン・酵素・ビールス・核酸・蛋白質などの生理活性物質の分離・濃縮・精製・ホルモンの精製、人口血液の製造、多糖類の濃縮精製、病院手洗い水の除菌、手術器具洗浄水の除菌などの用途に使用可能である。また、電子工業分野では、逆浸透膜の前処理、超純水のファイナルフィルター、超純水のユースポイントフィルター、超純水のユニット組み込みフィルター、洗浄水の微粒子除去、研磨排水の回収、ダイシング排水の回収などの用途で使用可能である。また、化学工業分野では、塗料の濃縮・回収、油剤の分離・回収、エマルジョンの分離・回収、コロイドの分離・回収、微粉体の洗浄精製、洗浄水の微粒子除去、メッキ液の精製、電気透析の前処理等の用途で使用可能である。また、繊維・染色加工分野では、PVA糊抜き排水のクローズド化、繊維加工油剤の回収・再利用、洗毛排水からのラノリンの回収、絹糸加工排水からのセリシンの回収などの用途で使用可能である。また、鉄鋼・機械加工分野では、バレル研磨排水の回収、バフ研磨排水の回収、圧延油排水処理、水溶性切削油排水処理、動植物油加工排水の処理、脱脂専用排水からのエマルジョン除去・洗浄剤回収、リンス水のエマルジョン除去・リンス水回収、スクリーン版洗浄剤からのインク類の除去などの用途で使用することが可能である。   The cleaning method of the hollow fiber membrane module of the present embodiment, in which the cleaning effect superior to the conventional cleaning method is expressed regardless of the material constituting the hollow fiber membrane and the shape of the module, is extremely wide use. It is possible to perform stable filtration continuously for a long period of time with a permeation flux higher than that of the prior art. For example, in the food industry field, sterilization / turbidity / iron removal / manganese removal of raw water, sterilization / fine particle removal / recovery of washing water, sterilization / fine particle removal of natural water, sterilization / purification of soy sauce, Sterilization and purification, vinegar sterilization and purification, mirin purification and seasoning sterilization and purification, product recovery from brewing and folding, sugar solution sterilization and fine particle removal and purification, honey purification, enzyme and protein Purification / concentration, purification of fermentation broth, recovery and purification of protein from cheese poye, production of high-protein milk by concentration of milk, recovery of protein from fishery processing wastewater, concentration of fish protein, recovery of meat protein from meat processing waste Separation of red blood cells from pig blood, concentration and purification of albumin and globulin in blood, recovery and purification of bioactive substances from soybean whey, protein recovery from soybean broth, removal of oily protein toxins and protein concentration, potato Starch industrial waste Recovery of useful proteins from, recovery and purification of the natural pigments can be used in applications such as the purification of fermentation liquid by the recovery of bacterial cells and metabolites. Also, in the medical field, pure water used as a stock solution, pretreatment of ultrapure water production equipment, pyrogen removal of backwash water, injection water production, dialysis water production, dialysate purification, vaccines / enzymes / viruses / nucleic acids / proteins It can be used for applications such as separation / concentration / purification of hormones, purification of hormones, production of artificial blood, concentration and purification of polysaccharides, sterilization of hospital hand washing water, and sterilization of surgical instrument washing water. In the electronics industry, reverse osmosis membrane pretreatment, ultrapure water final filter, ultrapure water use point filter, ultrapure water unit built-in filter, cleaning water particulate removal, polishing wastewater recovery, dicing wastewater It can be used for purposes such as recovery. Also, in the chemical industry, paint concentration / recovery, oil separation / recovery, emulsion separation / recovery, colloid separation / recovery, fine powder washing and purification, washing water particulate removal, plating solution purification, electrodialysis It can be used for purposes such as pre-processing. In the field of textile and dyeing processing, it can be used for applications such as closing PVA desizing drainage, recovery and reuse of textile processing oil, recovery of lanolin from hair washing wastewater, and recovery of sericin from silk processing wastewater. is there. In the steel and machining field, barrel polishing wastewater recovery, buffing wastewater recovery, rolling oil wastewater treatment, water-soluble cutting oil wastewater treatment, animal and vegetable oil processing wastewater treatment, degreasing wastewater, It can be used for applications such as recovery, removal of rinse water emulsion / rinse water recovery, and removal of inks from screen plate cleaning agents.

次に、本実施形態の濾過装置の一例を図面にて説明する。図2は上記の洗浄方法を行うために使用することができる外圧型中空糸膜モジュールを用いた濾過装置の一例の概略構成図である。この濾過装置において、中空糸膜エレメント4が収納された中空糸膜モジュール1の内部は、上部が濾液側A、下部が原液側Bになるように接着端部2によって仕切られている。濾液側Aには、濾液出口5及び加圧気体導入口6が設けられており、原液側Bには、原液導入口7、気体排出口8、気体導入口9及び原液排水口10が設けられている。原液側Bには、中空糸膜エレメント4が配置されており、中空糸膜エレメント4の下側には散気板3が配置されている。原液導入口7から原液側B内に導入された原液は中空糸膜エレメント4を通過して濾液となり、濾液は濾液側Aに導出される。   Next, an example of the filtration device of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an example of a filtration apparatus using an external pressure type hollow fiber membrane module that can be used for performing the above-described cleaning method. In this filtration device, the inside of the hollow fiber membrane module 1 in which the hollow fiber membrane element 4 is housed is partitioned by the adhesive end 2 so that the upper part is the filtrate side A and the lower part is the stock solution side B. The filtrate side A is provided with a filtrate outlet 5 and a pressurized gas introduction port 6, and the stock solution side B is provided with a stock solution introduction port 7, a gas discharge port 8, a gas introduction port 9 and a stock solution drain port 10. ing. On the stock solution side B, the hollow fiber membrane element 4 is arranged, and on the lower side of the hollow fiber membrane element 4, the diffuser plate 3 is arranged. The stock solution introduced into the stock solution side B from the stock solution introduction port 7 passes through the hollow fiber membrane element 4 to become a filtrate, and the filtrate is led to the filtrate side A.

次いで、本実施形態の運転方法の一例を、加圧工程において気体で加圧する場合の外圧全濾過方式を例として図3及び図4にしたがって説明する。図4には、図3に例示した濾過装置の基本的な運転方法について、各工程と作動バルブの開閉との相関が示されている。ここで、図4中、丸印が付されているときに当該バルブが開いていることを意味する。   Next, an example of the operation method of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4 by taking an external pressure total filtration method in the case of pressurizing with gas in the pressurizing step as an example. FIG. 4 shows the correlation between each process and the opening / closing of the operation valve in the basic operation method of the filtration device illustrated in FIG. Here, in FIG. 4, when the circle is attached, it means that the valve is open.

本実施形態の濾過装置は、中空糸膜モジュール1と、中空糸膜モジュール1に原液を供給する送液ポンプ29と、中空糸膜モジュール1内を加圧するための加圧装置としてのエアーコンプレッサー30と、制御装置40と、を備えている。制御装置40は、送液ポンプ29及びエアーコンプレッサー30の駆動制御と、各バルブの開閉制御とを行うことが可能である。制御装置40は、各工程をシーケンスコントロールによって順次実行するための制御を行う。なお、制御装置40を省略し、各工程を順次行うように、手動でバルブの切り換え等を順次行ってもよい。   The filtration device of the present embodiment includes a hollow fiber membrane module 1, a liquid feed pump 29 that supplies a stock solution to the hollow fiber membrane module 1, and an air compressor 30 as a pressurizing device for pressurizing the inside of the hollow fiber membrane module 1. And a control device 40. The control device 40 can perform drive control of the liquid feed pump 29 and the air compressor 30 and open / close control of each valve. The control device 40 performs control for sequentially executing each process by sequence control. Note that the control device 40 may be omitted, and manual switching of valves may be sequentially performed so that each process is sequentially performed.

本実施形態の濾過装置において、全てのバルブを閉じた状態から、気体排出口バルブ24、原液導入口バルブ21を開き、送液ポンプ29を作動させる(充水工程)。これにより、濾過容器25の原液側B(中空糸膜モジュール1の原液側B)に原液が導入される。気体排出口8(気体排出口バルブ24)から原液があふれた後、濾液出口バルブ23を開き、気体排出口バルブ24を閉じて濾過を開始する(濾過工程)。濾過工程では、濾過時間の経過に伴い中空糸膜エレメント4の膜表面にはSS成分が付着し、濾過能力が低下するため、続いて物理洗浄を行う。   In the filtration device of this embodiment, from the state where all the valves are closed, the gas discharge port valve 24 and the stock solution introduction port valve 21 are opened, and the liquid feed pump 29 is operated (a water filling step). As a result, the stock solution is introduced into the stock solution side B of the filtration container 25 (stock solution side B of the hollow fiber membrane module 1). After the stock solution overflows from the gas outlet 8 (gas outlet valve 24), the filtrate outlet valve 23 is opened and the gas outlet valve 24 is closed to start filtration (filtration step). In the filtration step, the SS component adheres to the membrane surface of the hollow fiber membrane element 4 as the filtration time elapses, and the filtration capability is lowered.

すなわち、送液ポンプ29を停止した後、濾過工程で開いている原液導入口バルブ21及び濾液出口バルブ23を閉じて濾過を停止し、次いでエアーコンプレッサー30を作動させながら原液排出口バルブ27及び加圧気体導入口バルブ22を開き加圧気体(加圧流体)を加圧気体導入口6から濾過容器25の濾液側A(中空糸膜モジュール1の濾液側A)に導入して加圧工程を行う。この際、濾液側A及び中空糸膜内の濾液が、中空糸膜の壁面を通して原液側Bに押し出され、原液排水口10(原液排出口バルブ27)より外部へ排出される。   That is, after the liquid feed pump 29 is stopped, the stock solution inlet valve 21 and the filtrate outlet valve 23 opened in the filtration step are closed to stop the filtration, and then the stock solution discharge valve 27 and the addition port are operated while the air compressor 30 is operated. The pressurized gas inlet valve 22 is opened to introduce pressurized gas (pressurized fluid) from the pressurized gas inlet 6 to the filtrate side A of the filtration container 25 (filtrate side A of the hollow fiber membrane module 1). Do. At this time, the filtrate in the filtrate side A and the hollow fiber membrane is pushed out to the stock solution side B through the wall surface of the hollow fiber membrane, and is discharged to the outside from the stock solution drain port 10 (stock solution outlet valve 27).

続いて、濾液側圧抜きバルブ31を開けて濾液側Aの圧力を低下させ、加圧工程により低下した原液側Dの液面を上昇させるため、気体排出口バルブ24及び原液導入口バルブ21を開く。また、送液ポンプ29を作動させて再度原液側Bに原液を導入する(充水工程)。気体排出口8(気体排出口バルブ24)から原液があふれた後、送液ポンプ29を停止させ、原液導入口バルブ21を閉じて充水工程を停止する。   Subsequently, the gas discharge port valve 24 and the stock solution inlet valve 21 are opened to open the filtrate side pressure release valve 31 to lower the pressure on the filtrate side A and raise the liquid level on the stock solution side D which has been lowered by the pressurization process. . Further, the liquid feed pump 29 is operated to introduce the stock solution to the stock solution side B again (water filling step). After the stock solution overflows from the gas discharge port 8 (gas discharge port valve 24), the liquid feed pump 29 is stopped, the stock solution introduction port valve 21 is closed, and the water filling process is stopped.

さらに、気体導入口バルブ28を開いて気体洗浄工程(バブリング)を所定時間実施し、気体導入口バルブ28を閉じた後に原液排出口バルブ27を開いて原液側Bの原液を排出する排水工程を行う。   Further, a gas draining step is performed in which the gas inlet valve 28 is opened and a gas cleaning process (bubbling) is performed for a predetermined time, and after the gas inlet valve 28 is closed, the stock solution outlet valve 27 is opened to discharge the stock solution B on the stock solution side. Do.

そして、再度、送液ポンプ29を作動させて再度原液側Bに原液を導入する(充水工程)。気体排出口8(気体排出口バルブ24)から原液があふれた後、送液ポンプ29を停止させ、原液導入口バルブ21を閉じて充水工程を停止する。これにより、次の濾過工程を行うことができる。   And again, the liquid feeding pump 29 is operated and the stock solution is again introduced into the stock solution side B (water filling step). After the stock solution overflows from the gas discharge port 8 (gas discharge port valve 24), the liquid feed pump 29 is stopped, the stock solution introduction port valve 21 is closed, and the water filling process is stopped. Thereby, the following filtration process can be performed.

ここで、気体洗浄工程、排出工程、充水工程を繰り返すことでSS成分の残留を低減することができる。一方で、濾過工程、加圧工程、充水工程、気体洗浄工程、排水工程、充水工程を一定回数以上繰り返した後に、気体洗浄工程、排水工程、充水工程を繰り返すことで一定回数内にモジュールに付着したSS成分の一部を排出させる事ができる。   Here, residual SS components can be reduced by repeating the gas cleaning step, the discharge step, and the water filling step. On the other hand, after repeating a filtration process, a pressurization process, a water filling process, a gas washing process, a drainage process, and a water filling process for a certain number of times, the gas washing process, the drainage process, and the water filling process are repeated within a certain number of times. Part of the SS component adhering to the module can be discharged.

以上説明した基本的な運転方法に加えて、ドレン排出と充水とを繰り返して中空糸膜表面及び中空糸膜モジュール内部の洗浄を行う工程、あるいはフラッシング洗浄工程など、必要に応じて他の工程を追加することも可能である。   In addition to the basic operation method described above, other steps such as a step of washing the hollow fiber membrane surface and the inside of the hollow fiber membrane module by repeating drain discharge and water filling, or a flushing washing step as necessary It is also possible to add.

なお、加圧工程の後の充水工程は、加圧工程実施後に中空糸膜の外表面側の原液の液位が低下した場合に必要に応じて行えばよく、加圧工程直後の充水工程を省略することも可能である。   The water filling step after the pressurization step may be performed as necessary when the liquid level of the stock solution on the outer surface side of the hollow fiber membrane is lowered after the pressurization step. It is also possible to omit the process.

本実施形態の濾過装置を、イオン交換樹脂、イオン交換膜、逆浸透膜、活性炭吸着装置、活性汚泥処理装置などの用途に応じた後処理装置と組み合わせて、濾液の更なる浄化及び精製を行うことも可能である。また、本実施形態の濾過装置から排出される濃縮液またはドレンを、沈殿槽、凝集剤添加装置及び反応層からなる凝集装置、焼却装置などにより処理し、廃棄物量を低減することも可能である。   The filtration device of this embodiment is combined with post-treatment devices according to applications such as ion exchange resins, ion exchange membranes, reverse osmosis membranes, activated carbon adsorption devices, activated sludge treatment devices, and further purification and purification of the filtrate. It is also possible. In addition, it is possible to reduce the amount of waste by treating the concentrated liquid or drain discharged from the filtration device of the present embodiment with a precipitation tank, a flocculant addition device, a coagulation device comprising a reaction layer, an incineration device, or the like. .

以下、実施例により本発明の一例をより詳細に説明する。以下に実施例及び比較例の結果から、本発明の一例によれば、長期間の安定的な濾過が可能であることが明らかである。   Hereinafter, an example of the present invention will be described in more detail by way of examples. From the results of Examples and Comparative Examples below, it is apparent that long-term stable filtration is possible according to an example of the present invention.

<実施例1>
中空糸膜モジュールとして、ポリビニルアルコールにより親水化処理されたポリフッ化ビニリデン系樹脂からなり、平均孔径が0.02ミクロンである中空糸膜よりなる膜面積28mの片端フリータイプの中空糸膜モジュールを使用した。SS成分として水酸化第二鉄を160mg/L含むモデル水を原液として、前記中空糸膜モジュールにより、外圧全濾過方式で流量3500L/hの条件で定流量濾過を行った。シーケンスコントロールにより、濾過工程10分に1回、中空糸膜エレメントの洗浄を行う洗浄工程及び再洗浄工程を実施した。すなわち、濾過工程と濾過工程との間に膜エレメント再生工程を行った。図5に示すように、洗浄工程では、中空糸膜モジュールの濾液側から圧力0.2MPaの圧縮空気を送り込んで中空糸膜モジュール内を加圧することにより10秒間加圧操作する加圧工程、原液側に原液を満たす充水工程、中空糸膜モジュールの原液側の下部から空気を1700NL/hの流量で30秒間噴出させる気体洗浄工程、及び原液側のドレンを排出する排水工程、及び原液側に原液満たす充水工程を行った。この洗浄工程の後、同様の条件で、気体洗浄工程、排水工程及び充水工程をさらに1回行う、再洗浄工程を行った。濾過運転期間中、中空糸膜エレメントへのSS付着量を定期的に測定し、7日間運転を継続したところ、SS付着量は乾重量で66gであった。
<Example 1>
As a hollow fiber membrane module, a one-end free type hollow fiber membrane module having a membrane area of 28 m 2 made of a hollow fiber membrane made of a polyvinylidene fluoride resin hydrophilized with polyvinyl alcohol and having an average pore diameter of 0.02 microns. used. Using a model water containing 160 mg / L of ferric hydroxide as an SS component as a stock solution, the hollow fiber membrane module was subjected to constant flow filtration under a flow rate of 3500 L / h by an external pressure total filtration method. By the sequence control, a washing process and a washing process for washing the hollow fiber membrane element were performed once every 10 minutes in the filtration process. That is, the membrane element regeneration step was performed between the filtration step and the filtration step. As shown in FIG. 5, in the washing process, a pressurizing process in which a pressurized operation is performed for 10 seconds by sending compressed air having a pressure of 0.2 MPa from the filtrate side of the hollow fiber membrane module to pressurize the inside of the hollow fiber membrane module, A filling step for filling the stock solution on the side, a gas washing step for injecting air from the lower part of the stock solution side of the hollow fiber membrane module at a flow rate of 1700 NL / h for 30 seconds, a draining step for discharging the drain on the stock solution side, and the stock solution side A water filling step to fill the stock solution was performed. After this cleaning process, a re-cleaning process was performed in which the gas cleaning process, the drainage process, and the water filling process were performed once more under the same conditions. During the filtration operation period, the amount of SS attached to the hollow fiber membrane element was measured periodically, and the operation was continued for 7 days. As a result, the amount of SS attached was 66 g in dry weight.

<実施例2>
中空糸膜の洗浄において、濾過工程10分に1回、洗浄工程を行った。洗浄工程では、中空糸膜モジュールの濾液側に圧力0.2MPaの空気で加圧することにより10秒間加圧操作する加圧工程、充水工程、中空糸膜モジュールの原液側の下部から空気を1700NL/hの流量で60秒間噴出する気体洗浄工程、原液側のドレンを排出する排水工程を行った。濾過工程と上記洗浄工程を120回繰り返したところで、再洗浄工程を行った。再洗浄工程では、上記洗浄工程と同様の条件で、気体洗浄工程、排水工程及び充水工程を10回繰り返し行った。その他の条件は実施例1と同様にしてモデル水の濾過を行った。7日間運転を継続したところ、SS付着量は乾重量で58gであった。
<Example 2>
In the washing of the hollow fiber membrane, the washing step was performed once every 10 minutes in the filtration step. In the washing step, the pressure is applied to the filtrate side of the hollow fiber membrane module with air at a pressure of 0.2 MPa for 10 seconds, the water filling step, air is supplied from the lower part of the hollow fiber membrane module on the raw solution side to 1700 NL. A gas washing step of jetting for 60 seconds at a flow rate of / h and a draining step of discharging the stock solution side drain were performed. When the filtration step and the washing step were repeated 120 times, a rewashing step was performed. In the re-cleaning step, the gas cleaning step, the drainage step and the water filling step were repeated 10 times under the same conditions as in the above-described cleaning step. The other conditions were the same as in Example 1, and the model water was filtered. When the operation was continued for 7 days, the SS adhesion amount was 58 g in dry weight.

<比較例1>
中空糸膜の洗浄において、濾過工程10分に1回、洗浄工程を行った。洗浄工程では、中空糸膜モジュールの濾液側に圧力0.2MPaの空気で加圧することにより10秒間加圧操作する加圧工程、原液側に原液を満たす充水工程、中空糸膜モジュールの原液側の下部から空気を1700NL/hの流量で60秒間噴出させる気体洗浄工程、原液側のドレンを排出する排水工程のみを行った。再洗浄工程は行っていない。その他の条件は実施例1と同様にしてモデル水の濾過を行った。7日間運転を継続したところ、SS付着量は乾重量で397gであった。
<Comparative Example 1>
In the washing of the hollow fiber membrane, the washing step was performed once every 10 minutes in the filtration step. In the washing step, a pressurizing step of pressurizing for 10 seconds by pressurizing the filtrate side of the hollow fiber membrane module with air at a pressure of 0.2 MPa, a filling step for filling the stock solution on the stock solution side, a stock solution side of the hollow fiber membrane module Only a gas washing step of blowing air from the lower part of the substrate at a flow rate of 1700 NL / h for 60 seconds and a draining step of discharging the stock solution side drain were performed. No re-cleaning process was performed. The other conditions were the same as in Example 1, and the model water was filtered. When the operation was continued for 7 days, the SS adhesion amount was 397 g in dry weight.

図8に示すように、比較例1では、SS付着量が次第に増加しているのに対し、実施例1及び2では、SS付着量が増大することなく長期間に亘って安定している。したがって、長期間安定的に連続した濾過運転が可能となっている。   As shown in FIG. 8, in the comparative example 1, the SS adhesion amount gradually increased, whereas in the examples 1 and 2, the SS adhesion amount does not increase and is stable over a long period of time. Therefore, a continuous filtration operation can be performed stably for a long time.

A:濾液側
B:原液側
1:濾過容器
2:接着端部
3:散気板
4:中空糸膜エレメント
5:濾液出口
6:加圧気体導入口
7:原液導入口
8:気体排出口
9:気体導入口
10:原液排水口
21:原液導入バルブ
22:加圧気体導入バルブ
23:濾液出口バルブ
24:気体排出口バルブ
25:濾過容器
26:中空糸膜エレメント
27:原液排出口バルブ
28:気体導入口バルブ
29:送液ポンプ
30:エアーコンプレッサー
31:圧抜きバルブ
A: Filtrate side B: Stock solution side 1: Filtration vessel 2: Adhesive end 3: Diffusing plate 4: Hollow fiber membrane element 5: Filtrate outlet 6: Pressurized gas inlet 7: Stock solution inlet 8: Gas outlet 9 : Gas inlet 10: Stock solution outlet 21: Stock solution introduction valve 22: Pressurized gas introduction valve 23: Filtrate outlet valve 24: Gas outlet valve 25: Filtration container 26: Hollow fiber membrane element 27: Stock solution outlet valve 28: Gas inlet valve 29: liquid feed pump 30: air compressor 31: pressure relief valve

Claims (5)

中空糸膜の外表面側に原液が供給され、中空糸膜の内表面側から濾液が取り出される外圧濾過方式で使用される中空糸膜モジュールの運転方法であって、中空糸膜を用いて原液を濾過する濾過工程と、中空糸膜の濾液側から気体または液体により加圧する加圧工程と、を行った後、その次の濾過工程との間で中空糸膜の濾液側から気体または液体により加圧する加圧工程を繰り返すことなく、中空糸膜の原液側を気泡で洗浄する気体洗浄工程と、モジュール内の液体を系外に排出する排水工程と、中空糸膜の原液側に液体を満たす充水工程とを、濾過工程とその次の濾過工程との間で二回以上繰り返す中空糸膜モジュールの運転方法。 An operation method of a hollow fiber membrane module used in an external pressure filtration system in which a stock solution is supplied to the outer surface side of a hollow fiber membrane and a filtrate is taken out from the inner surface side of the hollow fiber membrane, And a pressurizing step of pressurizing with a gas or liquid from the filtrate side of the hollow fiber membrane, and a gas or liquid from the filtrate side of the hollow fiber membrane between the subsequent filtration steps. without repeating pressurizing pressurizing step, satisfy a gas cleaning process for cleaning the stock side of the hollow fiber membrane in a bubble, the drainage step of discharging the liquid in the module out of the system, the liquid concentrate side of the hollow fiber membranes The operation method of the hollow fiber membrane module which repeats a water filling process twice or more between a filtration process and the following filtration process. 一定回数以上前記濾過工程、前記加圧工程、気体洗浄工程、排水工程、充水工程を繰り返した後に、濾過工程とその次の濾過工程との間で前記気体洗浄工程と前記排水工程と前記充水工程とを二回以上繰り返して行う請求項1に記載の中空糸膜モジュールの運転方法。   After the filtration process, the pressurization process, the gas washing process, the drainage process, and the water filling process are repeated a certain number of times or more, the gas washing process, the drainage process, and the charging are performed between the filtration process and the subsequent filtration process. The operation method of the hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the water step is repeated twice or more. 前記中空糸膜モジュールとして、中空糸膜束の上端は一括で固定し、下端は中空糸膜が一本ずつ固定されない状態で封止された片端フリータイプの中空糸膜モジュールを用いる請求項1又は2に記載の中空糸膜モジュールの運転方法。   The hollow fiber membrane module is a single-end free type hollow fiber membrane module in which the upper ends of the hollow fiber membrane bundles are fixed together and the lower ends are sealed in a state where the hollow fiber membranes are not fixed one by one. The operating method of the hollow fiber membrane module of 2. 中空糸膜エレメントを有する中空糸膜モジュールと、
前記中空糸膜モジュールに原液を供給する送液ポンプと、
前記中空糸膜モジュールに加圧用の気体又は液体を供給する加圧装置と、
前記送液ポンプ及び前記加圧装置の作動制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、中空糸膜を用いて原液を濾過する濾過工程と、中空糸膜の濾液側から気体または液体により加圧する加圧工程と、を行った後、その次の濾過工程との間で中空糸膜の濾液側から気体または液体により加圧する加圧工程を繰り返すことなく、気体洗浄工程と、排水工程と、充水工程とを、濾過工程とその次の濾過工程との間で二回以上繰り返すように構成されていることを特徴とする濾過装置。
A hollow fiber membrane module having a hollow fiber membrane element;
A liquid feed pump for supplying a stock solution to the hollow fiber membrane module;
A pressurizing device for supplying a gas or liquid for pressurization to the hollow fiber membrane module;
A control device for controlling the operation of the liquid feeding pump and the pressurizing device;
The control device performs a filtration step of filtering the stock solution using a hollow fiber membrane, and a pressurization step of applying pressure with gas or liquid from the filtrate side of the hollow fiber membrane, and then between the subsequent filtration steps. Without repeating the pressurizing step of pressurizing with a gas or liquid from the filtrate side of the hollow fiber membrane , the gas washing step, the draining step, and the water filling step are performed between the filtration step and the subsequent filtration step. A filtration device configured to be repeated more than once.
前記中空糸膜モジュールとして、前記中空糸膜エレメントの上端は一括で固定し、下端は中空糸膜が一本ずつ固定されない状態で封止された片端フリータイプの中空糸膜モジュールが用いられている請求項4に記載の濾過装置。   As the hollow fiber membrane module, a single-end free type hollow fiber membrane module in which the upper ends of the hollow fiber membrane elements are fixed together and the lower ends are sealed in a state where the hollow fiber membranes are not fixed one by one is used. The filtration device according to claim 4.
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