JPH0947640A - 膜分離装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】膜の洗浄効果を高くするとともに洗浄処理を行
うための作業を簡単にし、洗浄処理を行っている間の膜
分離処理の停止時間を短くする。 【解決手段】一定の間隔ｄを置いて積層された平膜エレ
メント３１を被処理水内に浸漬（せき）し、間欠的に前
記平膜エレメント３１に水を注入し、間隙を残して膜の
表面を膨張させ、平膜エレメント３１の下方からばっ気
を行う。水を平膜エレメント３１に注入することによっ
て平膜エレメント３１の各膜の表面が膨張すると、各膜
の表面間の間隙が狭くなるので、エアリフト作用による
剪断力、及び同時に形成される水流による剪断力を多く
することができる。また、膨張した膜の表面が気泡の上
昇によって揺動しやすくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は膜分離装置の洗浄方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃水処理を行う場合、水中の有価
物を回収する場合等においては、固液分離が行われ、そ
のために、精密ろ過膜、限外ろ過膜等の膜エレメントが
使用される。この場合、前記廃水、有価物を含有する水
等の被処理水の中の処理水だけ膜エレメントの膜を透過
させるようにしている。

【０００３】そして、浸漬（せき）型の膜エレメントと
しては、膜の被処理水側に数〔ｍ〕の水頭の低い圧力を
加えたり、処理水側から数〔ｍ〕の水頭の低い吸引力を
加えたりすることによって、低速で処理水を透過させる
低圧・低速ろ過タイプのものが主として使用される。こ
の低圧・低速ろ過タイプの膜エレメントにおいては、ろ
過速度が低いので、膜の表面（以下「膜面」という。）
への懸濁物質の付着量が比較的少ない。したがって、懸
濁物質によって膜面が閉塞（そく）するのを抑制するこ
とができるので、懸濁物質が比較的多い被処理水をろ過
する場合にも使用することができる。

【０００４】ところが、低圧・低速ろ過タイプの膜エレ
メントにおいては、処理水が膜を低速で透過するので、
一定の処理水量を得ようとする場合、膜の表面積を広く
する必要がある。そこで、処理槽内において前記膜エレ
メントを短いピッチで積層し、膜の収納密度を高くする
ようにしている。この種の浸漬型膜分離装置としては、
膜エレメントとして平膜エレメントを使用し、該平膜エ
レメントをフレーム等に固定した固定式の浸漬型膜分離
装置、又は膜エレメントとして円板型膜エレメントを使
用し、該円板型膜エレメントを処理槽内において回転さ
せるようにした回転式の浸漬型膜分離装置が提供されて
いる。

【０００５】ところで、前記被処理水をろ過すると、被
処理水中の懸濁物質等が膜面に残留し、次第に膜面に固
形物が付着して膜エレメントの透過性能を低下させてし
まう。そこで、各種の方法によって膜面への固形物の付
着を極力少なくするようにしている。すなわち、固定式
の浸漬型膜分離装置においては、平膜エレメントの下方
から空気をばっ気し、エアリフト作用によって膜面に剪
（せん）断力を加えて固形物の付着を少なくするように
している。

【０００６】図２は従来の固定式の浸漬型膜分離装置の
断面図、図３は従来の固定式の浸漬型膜分離装置の平膜
エレメントの斜視図である。図において、１１は被処理
水を収容する処理槽、１２は該処理槽１１の被処理水に
浸漬され、短いピッチで積層された平膜エレメントであ
る。該平膜エレメント１２の両端には集水管１４が配設
され、該集水管１４に膜を透過した後の処理水が集めら
れるようになっている。また、前記集水管１４の下端は
密閉され、上端はラインＬ２に接続される。そして、該
ラインＬ２に配設された吸引ポンプＰ１によって被処理
水が吸引され、前記平膜エレメント１２内に負圧が発生
させられる。

【０００７】前記平膜エレメント１２の下方にはノズル
１５が配設され、該ノズル１５はラインＬ１を介して図
示しない空気供給源に接続される。したがって、前記ノ
ズル１５から空気をばっ気することによって、エアリフ
ト作用による剪断力、及び同時に形成される水流による
剪断力を平膜エレメント１２の膜面に加えて、該膜面か
ら固形物を除去するとともに、膜面に固形物が付着する
のを抑制することができる。

【０００８】そして、通常は、吸引ポンプＰ１による吸
引を一定時間行った後、一定時間停止させるサイクルを
繰り返し、この間、ばっ気を継続する。このように、吸
引を停止している間に、膜面から固形物を除去しようと
する。一方、回転式の浸漬型膜分離装置においては、円
板型膜エレメントを処理槽内で回転させるようにしてい
る。

【０００９】図４は従来の回転式の浸漬型膜分離装置の
断面図である。図において、２１は処理槽１１（図２）
の被処理水に浸漬され、短いピッチで積層された円板型
膜エレメントである。該円板型膜エレメント２１の中央
には中空のシャフト２３が配設され、該シャフト２３は
図示しないベアリングによって回転自在に支持される。
そして、前記各円板型膜エレメント２１間にバッフル２
４が配設される。

【００１０】また、シャフト２３の一端は密閉され、他
端は図示しないラインに接続される。そして、該ライン
に配設された吸引ポンプによって被処理水が吸引され、
円板型膜エレメント２１内に負圧が発生させられる。そ
して、前記円板型膜エレメント２１を処理槽１１内にお
いて回転させることによって、被処理水と膜面との間及
び膜同士の相対的な移動による剪断力を加えて膜面から
固形物を除去するとともに、膜面に固形物が付着するの
を抑制することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の膜分離装置の洗浄方法においては、膜面に加えられ
る剪断力の大きさは吸引を行っている間も吸引を停止さ
せている間も同程度であるので、膜面へ付着した固形物
が残留しやすく、膜分離処理を継続すると固形物の付着
が進み、圧力が急に上昇してしまう。

【００１２】そこで、膜分離処理を一旦（いったん）停
止させて洗浄処理を行うようにしている。この場合、平
膜エレメント１２（図２）、円板型膜エレメント２１等
の膜エレメントを処理槽１１から取り出して高圧水を噴
射して洗浄したり、薬品を使用して洗浄したりする。と
ころが、洗浄処理を行うための作業が煩わしく、また、
洗浄処理を行っている間の膜分離処理の停止時間が長く
なってしまう。

【００１３】本発明は、前記従来の膜分離装置の洗浄方
法の問題点を解決して、膜の洗浄効果を高くするととも
に洗浄処理を行うための作業が簡単にし、洗浄処理を行
っている間の膜分離処理の停止時間を短くすることがで
きる膜分離装置の洗浄方法を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の膜
分離装置の洗浄方法においては、一定の間隔を置いて積
層された平膜エレメントを被処理水内に浸漬し、間欠的
に前記平膜エレメントに水を注入し、間隙（げき）を残
して膜の表面を膨張させ、平膜エレメントの下方からば
っ気を行う。

【００１５】本発明の他の膜分離装置の洗浄方法におい
ては、一定の間隔を置いて積層された円板型膜エレメン
トを被処理水内に浸漬し、前記円板型膜エレメントを回
転させ、間欠的に前記円板型膜エレメントに水を注入
し、間隙を残して膜の表面を膨張させ、前記円板型膜エ
レメントの下方からばっ気を行う。

【００１６】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面
を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の
実施の形態における膜分離装置の要部断面図である。図
において、３１は処理槽１１（図２参照）の被処理水に
浸漬され、短いピッチの間隔ｄで積層された平膜エレメ
ントである。該平膜エレメント３１の両端には図示しな
い集水管が配設され、該集水管に膜を透過した後の処理
水が集められるようになっている。また、前記集水管の
下端は密閉され、上端はラインＬ２に接続される。そし
て、該ラインＬ２に配設された図示しない吸引ポンプに
よって被処理水が吸引され、前記平膜エレメント３１内
に負圧が発生させられる。

【００１７】さらに、最も外側の平膜エレメント３１と
対向させて側板３５、３６が配設され、前記平膜エレメ
ント３１と側板３５、３６との間隔はｄ／２にされる。
そして、前記平膜エレメント３１の下方には図示しない
ノズルが配設され、該ノズルから空気がばっ気される。
したがって、エアリフト作用による剪断力、及び同時に
形成される水流による剪断力を平膜エレメント３１の膜
面に加えて固形物を除去するとともに、膜面に固形物が
付着するのを抑制することができる。

【００１８】また、前記ラインＬ２に配設された水注入
ポンプを駆動することによって、被処理水、清水等の水
を平膜エレメント３１に注入することができ、吸引ポン
プによる吸引を一定時間行った後、一定時間停止させ、
平膜エレメント３１に水を注入するサイクルを繰り返
し、この間、ばっ気を継続する。この場合、水を平膜エ
レメント３１に注入することによって平膜エレメント３
１の各膜面が破線で示すように膨張し、各平膜エレメン
ト３１の膜面間の間隙、及び平膜エレメント３１の膜面
と側板３５、３６との間隙が狭くなるので、エアリフト
作用による剪断力、及び同時に形成される水流による剪
断力を大きくすることができるだけでなく、膨張した膜
面が気泡の上昇によって揺動しやすくなる。

【００１９】したがって、膜面から固形物を十分に除去
することができるとともに、膜面に固形物が付着するの
を十分に抑制することができる。また、平膜エレメント
３１を処理槽１１から取り出す必要がないので、洗浄処
理の作業が簡単になるとともに、洗浄処理を行っている
間の膜分離処理の停止時間を短くすることができる。

【００２０】なお、平膜エレメント３１への水の注入量
は、互いに対向する膜面間及び膜面と側板３５、３６と
の間に間隙を残し、各膜面が接触することがない程度に
設定される。ところで、前記平膜エレメント３１が膨張
によって破損することがないように、かつ、各膜面間の
接触、及び膜面と側板３５、３６との接触がないように
するためには、平膜エレメント３１の面積と間隔ｄに配
慮する必要がある。通常の幅５００〔ｍｍ〕×高さ１０
００〔ｍｍ〕程度の平膜エレメントを使用し、間隔ｄを
１０数〔ｍｍ〕に設定するとよい。

【００２１】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図５は本発明の第２の実施の形態における膜
分離装置の要部断面図である。図において、４１は処理
槽１１（図２参照）の被処理水に浸漬され、短いピッチ
で積層された円板型膜エレメントである。該円板型膜エ
レメント４１の中央には中空のシャフト４３が配設さ
れ、該シャフト４３は図示しないベアリングによって回
転自在に支持される。そして、前記各円板型膜エレメン
ト４１間にバッフル４４が配設される。

【００２２】また、シャフト４３の一端は密閉され、他
端は図示しないラインに接続され、該ラインに配設され
た吸引ポンプによって被処理水が吸引され、円板型膜エ
レメント４１内に負圧が発生させられる。そして、該円
板型膜エレメント４１を処理槽１１内において回転さ
せ、被処理水と膜面との相対的な移動による剪断力を加
えて膜面から固形物を除去する。

【００２３】また、前記ラインに配設された水注入ポン
プを駆動することによって、水を円板型膜エレメント４
１に注入することができるようになっていて、吸引ポン
プによる吸引を一定時間行った後、一定時間停止させ、
円板型膜エレメント４１に水を注入するサイクルを繰り
返し、この間、ばっ気を継続する。この場合、水を円板
型膜エレメント４１に注入することによって円板型膜エ
レメント４１の各膜面が破線で示すように膨張し、各円
板型膜エレメント４１の膜面とバッフル４４との間の間
隙が狭くなるので、円板型膜エレメント４１と被処理水
との相対回転及びばっ気による剪断力を大きくすること
ができる。

【００２４】したがって、膜面から固形物を十分に除去
することができるとともに、膜面に固形物が付着するの
を十分に抑制することができる。また、円板型膜エレメ
ント４１を処理槽１１から取り出す必要がないので、洗
浄処理の作業が簡単になるとともに、洗浄処理を行って
いる間の膜分離処理の停止時間を短くすることができ
る。

【００２５】次に、活性汚泥法で汚泥を高濃度に維持す
るために膜分離処理を行ったときの処理継続時間と吸引
ポンプによる吸引圧力との関係について、図６から８ま
でに基づいて説明する。図６は水の注入を行わないとき
の処理継続時間と吸引圧力との関係図である。なお、図
において、横軸に処理継続時間を、縦軸に吸引圧力を採
ってある。

【００２６】この場合、幅５００〔ｍｍ〕×高さ１００
０〔ｍｍ〕の３枚の平膜エレメント３１（図１）を処理
槽１１（図２参照）に浸漬した。また、最も外側の各平
膜エレメント３１と対向させて同じ寸法の側板３５、３
６を配設した。試験中の透過流束は０．４〔ｍ³ ／ｍ²
・日〕とし、ばっ気流量は膜の表面積あたり２０〔Ｌ／
ｍ² ・分〕とした。

【００２７】また、吸引を８分間継続した後、２分間停
止させるサイクルで膜分離処理を行った結果、吸引圧力
は１８０日で０．４〔ｋｇ／ｃｍ² 〕程度に達した。次
に、水の注入を行ったときの処理継続時間と吸引圧力と
の関係について説明する。図７は本発明の第１の実施の
形態における処理継続時間と吸引圧力との関係図であ
る。なお、図において、横軸に処理継続時間を、縦軸に
吸引圧力を採ってある。

【００２８】この場合、幅５００〔ｍｍ〕×高さ１００
０〔ｍｍ〕の３枚の平膜エレメント３１（図１）を処理
槽１１（図２参照）に浸漬した。また、最も外側の各平
膜エレメント３１と対向させて同じ寸法の側板３５、３
６を配設した。試験中の透過流束は０．４〔ｍ³ ／ｍ²
・日〕とし、ばっ気流量は膜の表面積あたり２０〔Ｌ／
ｍ² ・分〕とした。

【００２９】そして、平膜エレメント３１に注入する水
として処理水を使用し、注入頻度を１〔回／日〕とし、
注入状態の時間を２時間とし、注入量を１枚の平膜エレ
メント３１当たり５〔Ｌ〕とした。その結果、１８０日
が経過しても吸引圧力は０．１５〔ｋｇ／ｃｍ² 〕を超
えることはなかった。このように、平膜エレメント３１
に水を注入することによって、吸引圧力の上昇率を抑制
することができた。

【００３０】なお、各平膜エレメント３１間の間隔は１
５〔ｍｍ〕であり、１枚の平膜エレメント３１の膜面積
は１〔ｍ² 〕であり、水の注入量は５〔Ｌ〕であるの
で、平膜エレメント３１の膨張は平均して５〔ｍｍ〕程
度であり、試験終了後に平膜エレメント３１の破損は認
められなかった。この場合、各平膜エレメント３１がそ
れぞれ５〔ｍｍ〕ずつ膨張するので、各平膜エレメント
３１の膜面間の間隙は平均して５〔ｍｍ〕程度になる。

【００３１】次に、水の注入量を変化させたときの吸引
圧力の変化について説明する。図８は本発明の第１の実
施の形態における注入量と注入後吸引圧力との関係図で
ある。なお、図において、横軸に注入量及び各平膜エレ
メント３１（図１）の膜面間の間隙を、縦軸に注入後吸
引圧力を採ってある。この場合、幅５００〔ｍｍ〕×高
さ１０００〔ｍｍ〕の３枚の平膜エレメント３１を処理
槽１１（図２参照）に浸漬した。また、最も外側の平膜
エレメント３１と対向させて同じ寸法の側板３５、３６
を配設した。試験中の透過流束は０．５〔ｍ³ ／ｍ² ・
日〕とし、吸引圧力が０．４〔ｋｇ／ｃｍ² 〕になるま
で活性汚泥を平膜エレメント３１の膜面に付着させた
後、注入量を０〜７．３〔Ｌ〕の間で変えて水の注入を
行った。

【００３２】なお、ばっ気量は活性汚泥を平膜エレメン
ト３１の膜面に付着させたときと同様に、膜面積あたり
２０〔Ｌ／ｍ² ・分〕とし、注水状態の時間を２時間と
した。注入量の平均が７．３〔Ｌ〕である場合、計算上
では互いに対向する膜面同士が０．４〔ｍｍ〕の間隔に
なっているが、各注入量で平膜エレメント３１の破損は
認められなかった。

【００３３】また、注入量を４〜６〔Ｌ〕程度としたと
きの水の注入の効果は顕著である。すなわち、注入量を
７．３〔Ｌ〕とすると、互いに対向する膜面同士がほと
んど接触した状態に近くなり、ばっ気による空気に触れ
ない部分が膜面にできるだけでなく、平膜エレメント３
１の揺動が抑制されるので、水の注入の効果は低くなる
ものと考えられる。

【００３４】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、膜分離装置の洗浄方法においては、一定の間隔を
置いて積層された平膜エレメントを被処理水内に浸漬
し、間欠的に前記平膜エレメントに水を注入し、間隙を
残して膜の表面を膨張させ、平膜エレメントの下方から
ばっ気を行う。

【００３６】この場合、水を平膜エレメントに注入する
ことによって平膜エレメントの各膜の表面が膨張する
と、各膜の表面間の間隙が狭くなるので、エアリフト作
用による剪断力、及び同時に形成される水流による剪断
力を多くすることができる。また、膨張した膜の表面が
気泡の上昇によって揺動しやすくなる。したがって、膜
の表面から固形物を十分に除去することができるととも
に、膜の表面に固形物が付着するのを十分に抑制するこ
とができる。

【００３７】また、平膜エレメントを処理槽から取り出
す必要がないので、洗浄処理の作業が簡単になるととも
に、洗浄処理を行っている間の膜分離処理の停止時間を
短くすることができる。本発明の他の膜分離装置の洗浄
方法においては、一定の間隔を置いて積層された円板型
膜エレメントを被処理水内に浸漬し、前記円板型膜エレ
メントを回転させ、間欠的に前記円板型膜エレメントに
水を注入し、間隙を残して膜の表面を膨張させ、前記円
板型膜エレメントの下方からばっ気を行う。

【００３８】この場合、水を円板型膜エレメントに注入
することによって、該円板型膜エレメントの各膜の表面
が膨張すると、各膜の表面間の間隙が狭くなるので、回
転及びばっ気による剪断力を大きくすることができる。
したがって、膜の表面から固形物を十分に除去すること
ができるとともに、膜の表面に固形物が付着するのを十
分に抑制することができる。

【００３９】また、円板型膜エレメントを処理槽から取
り出す必要がないので、洗浄処理の作業が簡単になると
ともに、洗浄処理を行っている間の膜分離処理の停止時
間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における膜分離装置
の要部断面図である。

【図２】従来の固定式の浸漬型膜分離装置の断面図であ
る。

【図３】従来の固定式の浸漬型膜分離装置の平膜エレメ
ントの斜視図である。

【図４】従来の回転式の浸漬型膜分離装置の断面図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施の形態における膜分離装置
の要部断面図である。

【図６】水の注入を行わないときの処理継続時間と吸引
圧力との関係図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態における処理継続時
間と吸引圧力との関係図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態における注入量と注
入後吸引圧力との関係図である。

【符号の説明】

３１ 平膜エレメント ４１ 円板型膜エレメント ｄ 間隔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）一定の間隔を置いて積層された平
   膜エレメントを被処理水内に浸漬し、（ｂ）間欠的に前
   記平膜エレメントに水を注入し、間隙を残して膜の表面
   を膨張させ、（ｃ）平膜エレメントの下方からばっ気を
   行うことを特徴とする膜分離装置の洗浄方法。
2. 【請求項２】 （ａ）一定の間隔を置いて積層された円
   板型膜エレメントを被処理水内に浸漬し、（ｂ）前記円
   板型膜エレメントを回転させ、（ｃ）間欠的に前記円板
   型膜エレメントに水を注入し、間隙を残して膜の表面を
   膨張させ、（ｄ）前記円板型膜エレメントの下方からば
   っ気を行うことを特徴とする膜分離装置の洗浄方法。