JPH09168727A - 汚濁水の濾過方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜モジュールを用いて汚濁水の濾過を行う方
法において、効率よく膜モジュールの洗浄を行い、膜モ
ジュールの流量の低下を防止すること。 【解決手段】 濾過槽内に分離膜を配設した膜モジュー
ルを浸漬し、膜モジュールの二次側を吸引することによ
る吸引圧、或いは水面のヘッド差による圧力を膜間差圧
として膜モジュールによる濾過を行う汚濁水の濾過方法
において、膜モジュールの二次側より一次側へエアーを
通気させることにより、膜モジュールの洗浄処理を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜モジュールを用
いた汚濁水の濾過方法に係り、特に下排水における固液
分離、活性汚泥の固液分離、産業排水の濾過、河川水の
濾過、工業用水道の濾過、プール水の濾過、食品工業に
おける用水濾過及び製品の清澄濾過、酒、ビール、ワイ
ン等の濾過、製薬、食品等におけるファーメンターから
の菌体分離、染色工業における用水及び溶解染料の濾
過、海水濾過、ＲＯ膜による純水製造プロセスにおける
前処理濾過、イオン交換膜を用いたプロセスにおける前
処理、イオン交換樹脂を用いた純水製造プロセスにおけ
る前処理等において有用に用いられる汚濁水の濾過方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、平膜、チューブラー膜、中空
糸膜等の分離膜を配設した膜モジュールにより、下水処
理場における二次処理、三次処理や、浄化槽における固
液分離、産業排水中のｓｓ（浮遊濁質物質）の固液分
離、浄水場における河川水の直接濾過、工業用用水道等
の濾過、プール水の濾過等の濾過を行う検討がなされて
いる。膜モジュールを用いて汚濁性水の濾過を行う場合
においては、濾過槽内に膜モジュールを浸漬し、主とし
て膜モジュールの二次側を吸引することによる吸引圧、
或いは水面のヘッド差による圧力を膜間差圧として膜モ
ジュールによる濾過を行う方法が一般的に用いられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】汚濁水の濾過におい
て、分離膜として平膜、チューブラー膜を配設した膜モ
ジュールを用いると、濾過処理を継続するに従って膜表
面に汚濁水中の濁質が付着し、分離膜の微孔が閉塞され
るため、濾過流量の低下が起こる。また、分離膜として
多孔質中空糸膜を集積した中空糸膜モジュールを用いた
場合には、平膜やチューブラー膜を用いた場合に比較し
て、容積効率の高い濾過処理を行うことが可能である
が、この場合も濾過処理を継続すると、前述した膜表面
の微孔の閉塞に加えて、中空糸膜間が濁質により閉塞、
固着しやすくなり、濾過流量の低下を招く。

【０００４】この様な濾過流量の低下を回復させる手段
として、一次的に濾過処理を停止し、膜モジュールの下
方に配設した散気管からエアースクラビングを行うこと
により、膜モジュールの洗浄処理を行い、濾過流量を回
復させる方法が一般的に用いられている。

【０００５】しかしながら、散気管からのエアースクラ
ビングにより、膜モジュールの洗浄処理を行うと、膜モ
ジュールの濾過寿命は向上するものの、エアーを散気す
る散気管と膜モジュールの配設位置の微妙なずれや、散
気管の目詰まり等によりより、膜モジュールの均一な洗
浄が行われず、膜面や膜間が閉塞するこという不都合が
しばしば生ずる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこの様な不都合
に鑑みてなされたものであり、濾過槽内に膜モジュール
を浸漬し、膜モジュールの二次側を吸引することによる
吸引圧、或いは水面のヘッド差による圧力を膜間差圧と
して汚濁水の濾過を行う方法において、高い洗浄効率で
分離膜の洗浄処理を行うことができ、効率的に濾過を継
続することができる汚濁水の濾過方法を開発することを
目的とする。

【０００７】本発明の要旨は、濾過槽内に膜モジュール
を浸漬し、膜モジュールの二次側を吸引することによる
吸引圧、或いは水面のヘッド差による圧力を膜間差圧と
して膜モジュールによる濾過を行う汚濁水の濾過方法に
おいて、膜モジュールの二次側より一次側へエアーを通
気させることにより、膜モジュールの洗浄処理を行うこ
とを特徴とする汚濁水の濾過方法にある。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の濾過方法においては、膜
モジュールの二次側を吸引することによる吸引圧、或い
は水面のヘッド差による圧力を膜間差圧として、膜モジ
ュールによる汚濁水の濾過を行うに際して、膜モジュー
ルの二次側より一次側へエアーを通気させることによ
り、分離膜に付着した濁質の洗浄を行うものである。

【０００９】膜モジュールに配設する分離膜としては、
平膜、チューブラー膜、中空糸膜を用いることができ
る。上記分離膜として、平膜、チューブラー膜を用いる
場合には、ポリエチレン、ポリプロピレン製、ポリスル
ホン製等任意の材質の膜を用いることができる。また、
分離膜として中空糸膜を用いる場合には、ポリエチレン
製、ポリプロピレン製、ポリスルホン製、セルロース
製、ポリアクリロニトリル製等任意の材質のものを用い
ることができる。

【００１０】膜モジュールにおいて分離膜を樹脂固定す
る固定用樹脂は、ウレタン系、エポキシ系等の熱硬化性
樹脂、もしくはポリオレフィン等の熱可塑性樹脂等公知
のものを用いることができる。また、膜モジュールを構
成するハウジングも、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネー
ト、アクリル、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン等任意の任意の樹脂を用いることができる。

【００１１】これらの膜モジュールのうち、分離膜とし
て中空糸膜を配設した、中空糸膜モジュールを用いる
と、平膜、チューブラー膜に比べて単位体積当たりの膜
面積を多く取ることが可能であり、容積効率よく汚濁水
の濾過を行うことができる。また、膜モジュールとして
中空糸膜モジュールを用いた場合には、膜モジュールの
二次側から一次側へのエアーの通気を行った際、中空糸
膜表面から散気されるエアーにより、周囲の中空糸膜を
動揺させることができるため、効率よく膜モジュールの
洗浄処理を行うことができるので好ましい。

【００１２】膜モジュールの二次側から一次側に向かっ
て通気を行う際、膜表面からエアーを散気させる中空糸
膜としては、バブルポイントの比較的低い親水性多孔質
中空糸膜、或いは疎水性多孔質中空糸膜を用いることが
好ましい。

【００１３】例えば、分離膜として親水性多孔質中空糸
膜を配設した膜モジュールであって、かつ、水によるバ
ブルポイント値が９ｋｇ／ｃｍ²以下の親水性多孔質中
空糸膜が、膜面積換算で、膜モジュールを構成する全親
水性多孔質中空糸膜の２％以上配設されてなる親水性中
空糸膜モジュールを用いると、低圧で膜モジュールの二
次側から一次側への通気が可能となるため、エアーの送
気手段としてコンプレッサーを用いることができるの
で、装置を簡易化することが可能であり好ましい。

【００１４】更に好ましくは、水によるバブルポイント
値が４ｋｇ／ｃｍ²以下の親水性多孔質中空糸膜が、膜
面積換算で、膜モジュールを構成する全多孔質中空糸膜
の２％以上配設されてなる親水性中空糸膜モジュールを
用いると、コンプレッサーに負荷をかけることなく、容
易に膜モジュールの洗浄処理を行うことができる。

【００１５】或いは、分離膜として疎水性多孔質中空糸
膜と親水性多孔質中空糸膜とが配設された膜モジュール
であって、疎水性多孔質中空糸膜が膜面積換算で、膜モ
ジュールを構成する全多孔質中空糸膜の２％以上９８％
以下となるよう配設されてなる中空糸膜モジュールを用
いると、疎水性多孔質中空糸膜表面よりエアーが散気さ
れるので、低圧でエアーを通気することが可能であると
ともに、疎水性多孔質中空糸膜周囲の濁質の濾過に関与
する親水性多孔質中空糸膜を、親水性中空糸膜を動揺さ
せることにより、効率的に洗浄処理を行うことができ
る。

【００１６】この場合、疎水性多孔質中空糸膜の比率が
２％より少ないと、疎水性多孔質中空糸膜表面からのエ
アーの散気量が少なくなるため、周囲の親水性多孔質中
空糸膜の洗浄処理を充分に行うことが難しく、疎水性中
空糸膜の比率が９８％より高いと、汚濁水の濾過に関与
する親水性中空糸膜の比率が小さくなりすぎるため、濾
過能力が低下する傾向にある。

【００１７】本発明に用いる膜モジュールとして、中空
糸膜モジュールを用いる場合、その形状は、中空糸膜を
円筒状に配設した円筒型中空糸膜モジュール等公知のも
のを用いることができるが、好ましくは中空糸膜を、そ
の樹脂固定部が矩形となるように、平板状に配設した、
図２に示されるような平型中空糸膜モジュールを用いる
と、膜モジュールの二次側から一次側にエアーの通気を
行う際、分離膜表面から噴出するエアーにより、配設さ
れた中空糸膜が動揺しやすいので、中空糸膜の膜表面に
付着した濁質や、中空糸膜間に固着した濁質を効率よく
除去洗浄することが可能であり好ましい。

【００１８】膜モジュールの二次側より一次側へエアー
を通気する手段は特に限定されるものではないが、コン
プレッサーを用いるとより簡易な装置で膜モジュールの
洗浄処理を行うことができる。

【００１９】膜モジュールの洗浄処理を行うに際して
は、一次的に、膜モジュールの二次側からの吸引、或い
はヘッド差をによる濾過流路を閉にすることにより、汚
濁水の濾過処理を停止したのち、膜モジュールの二次側
から一次側へのエアーの通気を行い、膜モジュールを洗
浄する。膜モジュールの洗浄処理を終了した後、再び膜
モジュールによる濾過流路を開にし、濾過処理を開始す
る。

【００２０】膜モジュールの洗浄処理を行うに際して、
通気を行うエアーの量は、用いる膜モジュールの膜面積
や、分離膜表面への濁質の付着量等を考慮して適宜設定
することが好ましい。また、膜モジュールの洗浄処理を
行うタイミングは、濾過処理を２分〜６時間程度行った
所で定期的に行うか、或いは吸引圧力が０．２〜０．３
ｋｇ／ｃｍ²上昇したところで行うことが好ましい。

【００２１】本発明の汚濁水の濾過方法によれば、膜モ
ジュールの二次側より一次側にエアーを通気させるの
で、活性汚泥の濾過を行うに際しては、散気によるエア
ーを、生物処理の目的で供給するエアーとして用いるこ
とができる。例えば、生物処理の目的で従来散気管より
供給を行うエアー量の全量を、膜モジュールの洗浄処理
に用いるエアーにより供給させる構成とすると、従来必
要であった散気管を配設せずに活性汚泥にエアーを供給
することができ、装置をより簡易且つ安価なものとする
ことができる。

【００２２】

【実施例】本発明を実施例により具体的に説明する。 ［実施例１］図１は、本発明の汚濁水の濾過方法の一実
施例を示す模式図である。膜モジュールには、バブルポ
イント６ｋｇ／ｃｍ²の三菱レイヨン社製親水性ポリエ
チレン中空糸膜（内径２７０μｍ、外径４１０μｍ）
を、平板状に配設した、図２に示す平型中空糸膜モジュ
ールを用いた。中空糸膜モジュールの有効中空糸膜長は
７００ｍｍ、有効膜面積は４ｍ²であった。

【００２３】この中空糸膜モジュールを、濾過槽内に浸
漬し、膜モジュールの二次側をポンプを用いて吸引する
ことにより、活性汚泥の濾過処理を行った。濾過処理
は、４０Ｌ／ｈｒの定流量濾過とし、膜モジュールによ
る濾過処理を３０分行った後に、濾過槽と吸引ポンプと
を連通させるバルブを閉じることにより、濾過処理を停
止し、コンプレッサーを用いて、７ｋｇ／ｃｍ²の圧力
で３０秒間、膜モジュールの二次側から一次側にエアー
を通気し、膜モジュールの洗浄処理を行った。これを１
サイクルとして、濾過処理と洗浄処理とを繰り返し行う
ことにより、活性汚泥の濾過を行った。濾過処理時の吸
引圧力の経時変化を測定した結果を図３に示す。

【００２４】本実施例の濾過方法によれば、吸引圧力の
増加が少なく、長時間に渡り、安定した汚濁水の濾過を
行うことが可能であった。

【００２５】［比較例］膜モジュールの二次側から一次
側にエアーを通気することによる膜モジュールの洗浄処
理を行わなかったこと以外は、実施例１と同じ条件で汚
濁水の濾過処理を行った。濾過処理時の吸引圧力の変化
を図３に示す。

【００２６】［実施例２］分離膜として、水によるバブ
ルポイント値が６ｋｇ／ｃｍ²の、三菱レイヨン社製親
水性ポリエチレン中空糸膜（内径２７０μｍ、外径４１
０μｍ）中に、水によるバブルポイント値が４ｋｇ／ｃ
ｍ²の三菱レイヨン社製親水性ポリエチレン中空糸膜
（内径２７０μｍ、外径４１０μｍ）を、膜面積で前親
水性多孔質中空膜中の１５％となるよう混合したもの
を、平板状に配設した平型中空糸膜モジュールを用い
て、汚濁水の濾過を行った。この中空糸膜モジュールの
有効中空糸膜長は７００ｍｍ、有効膜面積は４ｍ²であ
った。

【００２７】濾過処理は、４０Ｌ／ｈｒの定流量濾過と
し、膜モジュールによる濾過処理を３０分行った後にバ
ルブを閉じることにより濾過処理を停止し、コンプレッ
サーを用いて、４．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３０秒間、
膜モジュールの二次側から一次側にエアーを通気し、膜
モジュールの洗浄処理を行った。エアーの通気による膜
モジュールの洗浄処理時には、バブルポイント値が４ｋ
ｇ／ｃｍ²の親水性中空糸膜の膜表面からのみエアーが
噴出した。これを１サイクルとして、濾過処理と洗浄処
理を繰り返し行い、濾過処理時のの吸引圧力の変化を測
定した。結果を図１に示す。

【００２８】［実施例３］分離膜として、水によるバブ
ルポイント値が６ｋｇ／ｃｍ²の三菱レイヨン社製親水
性多孔質ポリエチレン中空糸膜（内径２７０μｍ、外径
４１０μｍ）中に、三菱レイヨン社製疎水性多孔質中空
糸膜（内径２７０μｍ、外径４１０μｍ）を、膜面積で
全中空糸膜の５％となるよう混合したものを、平板状に
配設した平型中空糸膜モジュールを用いて、汚濁水の濾
過を行った。この中空糸膜モジュールの有効中空糸膜長
は７００ｍｍ、有効膜面積は４ｍ²であった。

【００２９】濾過処理は、４０Ｌ／ｈｒの定流量濾過と
し、膜モジュールによる濾過処理を３０分行った後にバ
ルブを閉じることにより濾過処理を停止し、コンプレッ
サーを用いて、１．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３０秒間、
膜モジュールの二次側から一次側にエアーを通気し、膜
モジュールの洗浄処理を行った。エアーの通気による膜
モジュールの洗浄処理時には、疎水性多孔質中空糸膜の
膜表面からのみエアーが噴出した。これを１サイクルと
して、濾過処理と洗浄処理を繰り返し行い、濾過処理時
のの吸引圧力の変化を測定した。結果を図３に示す。

【００３０】

【発明の効果】本発明の汚濁水の濾過方法によれば、膜
モジュールの二次側より一次側方向にエアーを通気する
ことにより、膜面に付着した濁質、膜間に固着した濁質
を効率よく除去し、膜モジュールの濾過流量の低下を回
復させることができるので、濾過寿命が長く、効率の良
い汚濁水の濾過を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の濾過方法の一例を説明する模
式図である。

【図２】図２は、本実施例に用いた平板型中空糸膜モジ
ュールの模式図である。

【図３】図３は、実施例及び比較例により得られた、濾
過圧力の経時変化を示す図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濾過槽内に分離膜を配設した膜モジュー
   ルを浸漬し、膜モジュールの二次側を吸引することによ
   る吸引圧、或いは水面のヘッド差による圧力を膜間差圧
   として膜モジュールによる濾過を行う汚濁水の濾過方法
   において、膜モジュールの二次側より一次側へエアーを
   通気させることにより、膜モジュールの洗浄処理を行う
   ことを特徴とする汚濁水の濾過方法。
2. 【請求項２】 分離膜として複数本の多孔質中空糸膜を
   配設した中空糸膜モジュールを用いることを特徴とする
   請求項１記載の汚濁水の濾過方法。
3. 【請求項３】 分離膜として親水性多孔質中空糸膜が配
   設された中空糸膜モジュールであって、水によるバブル
   ポイント値が９ｋｇ／ｃｍ²以下の親水性多孔質中空糸
   膜が、膜面積換算で、膜モジュールを構成する全親水性
   多孔質中空糸膜の２％以上配設されてなる親水性中空糸
   膜モジュールを用いることを特徴とする請求項２記載の
   汚濁水の濾過方法。
4. 【請求項４】 分離膜として疎水性多孔質中空糸膜と親
   水性多孔質中空糸膜とが配設された中空糸膜モジュール
   であって、疎水性多孔質中空糸膜が膜面積換算で膜モジ
   ュールを構成する全多孔質中空糸膜の２％以上９８％以
   下となるよう配設されてなる中空糸膜モジュールを用い
   ることを特徴とする請求項２記載の汚濁水の濾過方法。
5. 【請求項５】 多孔質中空糸膜が平板状に配設された平
   型中空糸膜モジュールを用いることを特徴とする請求項
   ２、３又は４記載の汚濁水の濾過方法。