JPH09122460A - 膜モジュールの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄と次に要する洗浄との間の期間が長くな
って、洗浄作業を行う頻度を少なくできる膜モジュール
の洗浄方法を提供する。 【解決手段】 膜モジュールを洗浄するに際し、洗浄液
で膜モジュールを洗浄した後、膜モジュールの二次側か
ら一次側に逆流洗浄水を透過させる逆流洗浄工程と、二
次側出口が閉塞されている膜モジュールの一次側にフラ
ッシング水を導水し、一次側を流過させて排出するフラ
ッシング工程とを交互に複数回繰り返して実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜モジュールを使
用して、河川水、井水、産業用水、産業排水等の被処理
水を膜濾過処理する過程で、膜が汚れた膜モジュールを
洗浄する方法に関し、更に詳細には、洗浄の頻度を少な
くするように工夫した膜モジュールの洗浄方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】膜モジュールとは、膜濾過装置に装備す
るために精密濾過膜や限外濾過膜をモジュ−ル化してエ
レメントにしたもので、河川水、井水、産業用水等の被
処理水を膜濾過処理して、浄水、純水等の処理水を得る
ために、或いは産業排水を膜濾過処理して排出するため
に盛んに利用されている。ところで、膜濾過装置の運転
時間の経過に応じて、膜モジュールの膜面にはスケー
ル、或いは有機物等の膜汚染物が付着して、膜に目詰ま
りが生じる。そのために、膜間差圧が徐々に上昇し、そ
れに連れて処理水として得られる透過水の流出流量が低
下する。

【０００３】膜面が汚れてしまった膜モジュールを洗浄
するには、従来から、薬剤を溶解して調製した洗浄液で
膜モジュールを洗浄する薬剤洗浄方法が使用されてい
て、種々の方法が提案、実施されている。例えば、特開
平１−３０７４０７号公報、特開平２−２５３８３２号
公報及び特開平５−１０３９５８号公報には、膜モジュ
ールの一次側に洗浄液を循環する方法、或いは膜モジュ
ールの一次側及び二次側を含めて膜全体を洗浄液に浸漬
する方法等が開示され、また特開平７−６００７２号公
報には、膜モジュールの二次側から一次側に洗浄液を透
過、循環させる方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の薬剤洗
浄方法による洗浄では、洗浄した膜モジュールを使用し
た膜濾過処理において、膜間差圧が、図６に示すよう
に、膜濾過運転の時間経過に連れて急激に上昇し、短時
間の後に再び膜モジュールを洗浄する必要が生じると言
う問題があった。従って、洗浄と洗浄との間の期間、即
ち膜濾過運転の時間が短くなって、膜モジュールによる
膜濾過処理の経済性の向上が難しいと言う問題があっ
た。図６には、洗浄した膜モジュールの洗浄後の膜間差
圧の上昇速度と対比させるために、工場出荷された新し
い膜モジュールの膜間差圧と経過時間との関係を示すグ
ラフが共に示されている。以上のような理由から、従来
の膜モジュールの薬剤洗浄方法は、実用化する上で、い
ずれもその洗浄効果が満足できるものでは無かった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、洗浄効果の高い
膜モジュールの洗浄方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の薬剤
洗浄方法について調べた結果、洗浄液を膜モジュールの
一次側に循環する方法、或いは洗浄液に膜全体を浸漬す
る方法では、洗浄液によって膜面より剥離された膜汚染
物が、膜面に再付着したりして、洗浄後であっても、膜
面近傍から、更には膜モジュールから外部に除去されて
いないこと、従って、通常採水工程を開始すると、比較
的短時間の後に、膜汚染物が再度膜面へ付着し、そして
一旦膜汚染物が膜面に付着すると急激に膜の目詰まりが
進行するために、洗浄効果が低いことを見出した。ま
た、膜モジュールの二次側から一次側へ洗浄液を循環す
る薬剤洗浄方法では、膜汚染物が膜面より除去され難い
と言う問題はかなり改善されているが、それでも、同様
の問題があって、洗浄効果が向上しないことを見出し
た。

【０００７】本発明者は、種々の実験の結果、短時間の
実施であっても、逆流洗浄及びフラッシングを交互に複
数回実施することにより、洗浄効果が著しく上がること
に着目した。それは、逆流洗浄によってショックが膜に
与えられるので、膜汚染物が膜面から解離し易くなり、
次いで解離した膜汚染物がフラッシングにより膜面から
除去されるからであり、しかも双方を交互に複数回繰り
返すことにより、その効果が一層向上することを見出し
た。

【０００８】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係る膜モジュールの洗浄方法は、膜
モジュールを洗浄するに際し、洗浄液で膜モジュールを
洗浄する薬剤洗浄工程の後に、膜モジュールの二次側か
ら一次側に逆流洗浄水を透過させる逆流洗浄工程と、二
次側出口を閉止した膜モジュールの一次側にフラッシン
グ水を導水し、一次側を流過させて排出するフラッシン
グ工程とを交互に複数回繰り返して実施することを特徴
としている。

【０００９】本発明方法が適用できる膜モジュールは、
逆流洗浄可能な形態で形成されている膜モジュールであ
って、例えば無機質の材料や有機高分子化合物の材料で
作られた精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）
をルーメンタイプ、中空糸型、チューブラー型などに形
成した膜モジュールである。本発明方法において、洗浄
液は、従来から使用している洗浄液であって、膜面に付
着した膜汚染物を分解させ易い、或いは膜面から解離さ
せ易い薬剤を溶解した洗浄液である。洗浄液の種類、濃
度、ｐＨは、膜に付着した膜汚染物の種類、膜の耐薬剤
性に応じて調整する必要があり、洗浄薬剤としては、
酸、アルカリ、酸化剤などの各薬剤を単独で或いは組み
合わせて使用することができる。一般には、酸はカルシ
ウムスケール等の金属性汚染物の除去に、アルカリ及び
酸化剤は有機性汚染物の除去に効果がある。洗浄液で膜
モジュールを洗浄する方法は、従来の方法と同じであっ
て、洗浄液を膜モジュールの一次側で循環したり、又は
膜モジュールの一次側及び二次側を含めて膜全体を洗浄
液に浸漬したり、洗浄液を膜モジュールの二次側から一
次側へ透過させたりして、膜汚染物と洗浄液とを十分に
接触させる。

【００１０】逆流洗浄工程では、逆流洗浄水が膜モジュ
ールの二次側から一次側に膜を透過することにより、ス
ケールが膜から完全に分離する。逆流洗浄水は、清澄な
水であれば特に制約はなく、好適には、例えば当の膜モ
ジュールを透過させて得た処理水を逆流洗浄水として使
用する。フラッシング工程では、フラッシング水が膜モ
ジュールの一次側のみを流過することにより、膜近傍に
浮遊するスケールを押し流して膜モジュールの外に排出
する。フラッシング水としては、比較的清澄な水であれ
ば特に問題はなく、例えば被処理水、処理水等を使用す
る。

【００１１】逆流洗浄工程及びフラッシング工程を繰り
返す回数は、複数回であれば、特に制約は無いが、好適
には５回から１０回である。尚、回数は、少なくとも２
回必要であり、１回では本発明の洗浄効果が乏しい。逆
流洗浄工程とフラッシング工程は、必ずしも、薬剤洗浄
工程の次に、逆流洗浄工程、次いでフラッシング工程の
順序で実施する必要もなく、薬剤洗浄工程の次に、フラ
ッシング工程、次いで逆流洗浄工程の順序で実施しても
良い。

【００１２】多数回の実験の結果によれば、逆流洗浄工
程及びフラッシング工程では、それぞれ通常採水時の被
処理水の膜モジュールに対する給水流量より多い流量
で、かつ１０秒から２０秒の範囲の時間、逆流洗浄水及
びフラッシング水を通水することが望ましい。尚、通常
採水時とは、膜モジュールに被処理水を給水して処理水
として透過水を得る採水運転時を言う。

【００１３】本発明方法で逆流洗浄工程及びフラッシン
グ工程を繰り返すのは、逆流洗浄の水流により膜にショ
ックを与えて、膜に付着している膜汚染物を剥離し易く
し、剥離した膜汚染物をフラッシングにより系外に排出
する工程を繰り返し行うことにより、洗浄効果が著しく
向上するからである。逆流洗浄工程及びフラッシング工
程の実施時間を比較的短時間にしているのは、時間を長
くしても、洗浄効果はそれほど向上しないからであり、
１回の逆流洗浄工程又はフラッシング工程を長時間実施
するより、その回数を増やすのが洗浄に取って有効であ
るからである。

【００１４】各逆流洗浄工程及びフラッシング工程での
逆流洗浄水の流量及びフラッシング水の流量は、それぞ
れ通常採水時の被処理水の給水流量の１．５倍〜３倍の
範囲の流量が好ましい。また、本発明方法では、薬剤洗
浄工程の時間は、通常、１〜３時間の範囲で良く、薬剤
洗浄方法としては、例えば循環洗浄や浸漬洗浄等の方法
を適宜採用すれば良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し、本発明
をより詳細に説明する。図１は、膜モジュールを有する
膜濾過装置に対して本発明方法を実施するための洗浄装
置の構成例を示すフローシートである。洗浄装置１０
は、膜濾過装置１２と一体的に構成されている。先ず、
膜濾過装置１２の構成について説明すると、膜濾過装置
１２は、膜モジュール１４と、膜モジュール１４に被処
理水を供給する被処理水タンク１６と、被処理水タンク
１６から膜モジュール１４に被処理水を送水する被処理
水ポンプ１８と、膜モジュール１４から処理水として流
出する透過水を受容する処理水タンク２０と、それらを
接続する配管、配管に設けられた開閉弁及び必要な計器
（図示せず）とから構成されている。

【００１６】配管は、被処理水を被処理水タンク１６に
導水するライン２２、被処理水タンク１６と被処理水ポ
ンプ１８とを接続するライン２４、被処理水ポンプ１８
と膜モジュール１４の一次側入口とを接続するライン２
６、膜モジュール１４の二次側出口と処理水タンク２０
とを接続するライン２８、膜モジュール１４の一次側出
口と被処理水タンク１６とを接続するライン３０等から
構成されている。ライン２４には開閉弁Ｖ１が、ライン
２８には開閉弁Ｖ２が、ライン３０には開閉弁Ｖ３が、
それぞれ設けてある。

【００１７】洗浄装置１０は、洗浄液タンク３２と、逆
流洗浄ポンプ３４とを備え、接続配管を介して膜濾過装
置１２の機器又は配管に接続されている。配管は、洗浄
液タンク３２とライン２４とを接続するライン３６、ラ
イン３０から分岐して洗浄液タンク３２に接続するライ
ン３８、処理水タンク２０と逆流洗浄ポンプ３４とを接
続するライン４０、逆流洗浄ポンプ３４とライン２８と
を接続するライン４２、ライン４２から分岐してライン
２６に接続するライン４４、及びライン３０から分岐し
て外部に水を排出するライン４６とから構成されてい
る。ライン３６には開閉弁Ｖ４が、ライン３８には開閉
弁Ｖ５が、ライン４２には開閉弁Ｖ６が、ライン４４に
は開閉弁Ｖ７が、及びライン４６には開閉弁Ｖ８が、そ
れぞれ設けてある。

【００１８】尚、被処理水ポンプ１８、逆流洗浄ポンプ
３４等の機器の起動及び停止、開閉弁の開閉動作、その
他の必要な操作を自動的に行うために、制御装置を設け
てシーケンス制御を行うようにしても良い。

【００１９】通常採水時は、開閉弁Ｖ１、Ｖ２及びＶ３
を開状態、開閉弁Ｖ４からＶ８を閉状態にし、被処理水
タンク１６に導水した被処理水を被処理水ポンプ１８に
より膜モジュール１４の一次側へ給水する。給水された
被処理水の一部は、膜モジュール１４の一次側から二次
側に膜を透過して処理水となり、膜モジュール１４の二
次側出口からライン２８を経て処理水タンク２０に流入
する。一方、膜を透過しなかった被処理水は、膜モジュ
ール１４の一次側を流過して濃縮液となり、膜モジュー
ル１４の一次側出口からライン３０を経て被処理水タン
ク１６に戻る。また、採水は、上記のようなクロスフロ
ー方式のみではなく、デッドエンド方式で行っても良
い。

【００２０】通常採水工程を実施するうちに、膜モジュ
ール１４の膜にスケール等の膜汚染物が付着し、膜間差
圧が上昇する共に処理水の流量が規定量以下に低下す
る。そこで、膜モジュール１４を洗浄液で洗浄する薬剤
洗浄工程を実施する。先ず、洗浄液を調製して洗浄液タ
ンク３２に供給する。洗浄液は、通常、酸、アルカリ、
酸化剤などの水溶液であって、その薬剤濃度、ｐＨ等
は、膜の耐性の範囲内に調整されている。次いで、図２
（黒色開閉弁は閉を、白色開閉弁は開を示す、以下、図
３及び図４でも同様）に示すように、開閉弁Ｖ４及びＶ
５を開にし、他の開閉弁を閉にして、洗浄液を被処理水
ポンプ１８で膜モジュール１４の一次側に給液する。給
液された洗浄液は、膜モジュール１４の一次側を流過
し、一次側出口を経てライン３０、続いてライン３８を
通り、洗浄液タンク３２へ戻る。この洗浄液循環を所定
時間行って、膜モジュール１４の一次側を洗浄する。

【００２１】薬剤洗浄工程の終了後、逆流洗浄工程を実
施する。逆流洗浄工程は、図３に示すように、開閉弁Ｖ
６及びＶ８を開状態にし、他の開閉弁を閉状態にして、
処理水タンク２０から処理水を逆流洗浄ポンプ３４によ
ってライン４２、続いてライン２８を経て膜モジュール
１４の二次側出口に、短時間、例えば数秒間から数十秒
間給水する。給水された処理水は、二次側から一次側へ
膜を透過し、次いで一次側出口からライン３０、続いて
ライン４６を経て外部に排出される。

【００２２】続いて、フラッシング工程を実施する。フ
ラッシング工程では、図４に示すように、開閉弁Ｖ７及
びＶ８を開状態にし、他の開閉弁を閉状態にして、処理
水タンク２０から処理水を逆流洗浄ポンプ３４によって
ライン４４、続いてライン２６を経て膜モジュール１４
の一次側に、短時間、例えば数秒間から数十秒間給水す
る。給水された処理水は、ライン３０、続いてライン４
６を経て外部へ排水される。

【００２３】薬剤洗浄工程の後、上述した逆流洗浄工程
とフラッシング工程とを数回繰り返すことにより、薬剤
洗浄によって膜面より剥離した膜汚染物をほぼ完全に膜
モジュール１４の系外へ排出することができる。

【００２４】薬剤洗浄工程は、図２に示すように洗浄液
を循環させる代わりに、膜モジュール１４の一次側及び
二次側を含めて膜全体を洗浄液に浸漬する方式や二次側
から一次側へ洗浄液を循環する方式を採用することもで
きる。逆流洗浄工程とフラッシング工程とは、上述の例
とは順序を逆にして、先ずフラッシング工程を実施し、
次いで逆流洗浄工程を実施するようにしても良い。フラ
ッシング工程では、上述の例とは異なり、被処理水をフ
ラッシング水として使用しても良い。

【００２５】

【実施例】実施例 以下に、本発明の実施例を説明する。図１に示す膜濾過
装置１２及び洗浄装置１０と同じ構成の実験装置を用い
て、実際に膜濾過処理を行い、膜が汚れて膜間差圧が上
昇した時点で、本発明に係る膜モジュールの洗浄方法を
適用して、その洗浄効果を評価した。膜モジュール１４
には、ＵＦ膜（ＬＮＶ−５０１０、旭化成工業製）の膜
モジュールを１本用い、クロスフロー方式の通常採水工
程を実施した。通常採水時、膜モジュール１４には被処
理水として工業用水を２ｍ³ ／ｈの流量で給水し、透過
水として１ｍ³ ／ｈの流量の処理水を得た。被処理水の
残部は、濃縮水として１ｍ³ ／ｈの流量で被処理水タン
ク１６に戻した。約５カ月間の通常採水工程を実施した
時点で、膜間差圧が約２．kgf/cm² に上昇し、処理水の
流量が低下したので、膜濾過装置１２の運転を停止し、
本発明方法に従って膜モジュール１４を洗浄した。

【００２６】洗浄作業では、先ず、主として金属化合物
の膜汚染物を除去するために洗浄液としてｐＨ２．５の
ＨＣｌ水溶液を用い、流量２．０ｍ³ ／ｈで図２に示す
ようなフローに従い洗浄液を循環する薬剤洗浄工程を
１．５時間実施した。続いて、図３に示すようなフロー
に従い１．５ｍ³ ／ｈの流量で逆流洗浄工程を１０秒間
行った。更に、図４に示すようなフローに従い２．０ｍ
³ ／ｈの流量でフラッシング工程を１０秒間行った。こ
の後、上述の条件と同じ条件で逆流洗浄工程、次いでフ
ラッシング工程を各それぞれ４回（従って、計５回）交
互に繰り返した。次に、主として有機性の膜汚染物を除
去するために洗浄液として有効塩素濃度１００ppm のＮ
ａＣｌＯ水溶液を用い、流量２．０ｍ³ ／ｈで図２に示
すようなフローに従い洗浄液を循環する別の薬剤洗浄工
程を１．５時間実施した。次いで、上述の逆流洗浄工程
とフラッシング工程とを各それぞれ５回交互に繰り返し
た。

【００２７】以上の洗浄作業を施した膜モジュール１４
に前述の条件と同じ条件で通常採水工程を実施し、洗浄
後の通常採水工程における膜間差圧を採水の経過時間に
対して測定し、図５中、実線のグラフで表される測定結
果を得た。

【００２８】比較例 実施例と同じ実験装置を使用し、同じ条件で通常採水工
程を実施し、次いで従来の洗浄方法に従って、膜モジュ
ール１４を洗浄した。従来方法による洗浄では、先ず、
実施例と同じＨＣｌ水溶液及びＮａＣｌＯ水溶液を使用
して、それぞれ実施例と同様の条件でＨＣｌ水溶液洗
浄、続いてＮａＣｌＯ水溶液洗浄を行った。次いで、図
４に示すフローに従って２．０ｍ³ ／ｈの流量でフラッ
シング工程を５分間を行った。以上の洗浄作業を施した
膜モジュール１４について実施例と同様にして洗浄後の
通常採水工程における膜間差圧を採水の経過時間に対し
て測定し、図５中、破線のグラフで表される測定結果を
得た。

【００２９】図５から明らかなように、本発明方法に従
って洗浄した膜モジュールは、従来法によって洗浄した
膜モジュールに比べて、洗浄後の通常採水工程における
膜間差圧の上昇が遙に緩やかであって、従って膜間差圧
が上昇して次に洗浄が必要となるまでの期間が長くな
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明方法によれば、薬剤洗浄工程の後
に、膜モジュールに対して逆流洗浄工程とフラッシング
工程とを交互に複数回繰り返して実施することにより、
従来法に比べて著しく良好な膜モジュールの洗浄結果を
得ることができる。よって、本発明方法を適用すること
により、膜モジュールの洗浄頻度を減少させ、膜モジュ
ールによる膜濾過処理の経済性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】膜濾過装置及び洗浄装置の構成を示すフローシ
ートである。

【図２】薬剤洗浄工程のフローを示すフローシートであ
る。

【図３】逆流洗浄工程のフローを示すフローシートであ
る。

【図４】フラッシング工程のフローを示すフローシート
である。

【図５】本発明に係る洗浄方法及び従来法による洗浄方
法を施した後の膜モジュールの採水経過時間に対する膜
間差圧の関係を示すグラフである。

【図６】従来法による洗浄方法を施した後の膜モジュー
ルの採水経過時間に対する膜間差圧の関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１０ 本発明方法を実施する洗浄装置の例 １２ 膜濾過装置 １４ 膜モジュール １６ 被処理水タンク １８ 被処理水ポンプ ２０ 処理水タンク ２２、２４、２６、３０ ライン ３２ 洗浄液タンク ３４ 逆流洗浄ポンプ ３６、３８、４０、４２、４４、４６ ライン Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８ 開
閉弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 膜モジュールを洗浄するに際し、洗浄液
   で膜モジュールを洗浄する薬剤洗浄工程の後に、 膜モジュールの二次側から一次側に逆流洗浄水を透過さ
   せる逆流洗浄工程と、二次側出口を閉止した膜モジュー
   ルの一次側にフラッシング水を導水し、一次側を流過さ
   せて排出するフラッシング工程とを交互に複数回繰り返
   して実施することを特徴とする膜モジュールの洗浄方
   法。
2. 【請求項２】 逆流洗浄工程及びフラッシング工程で
   は、それぞれ通常採水時の被処理水の膜モジュールに対
   する給水流量より多い流量で、かつ１０秒から２０秒の
   範囲の時間、逆流洗浄水及びフラッシング水を通水する
   ことを特徴とする請求項１に記載の膜モジュールの洗浄
   方法。