JPS58214306A - 膜のビ−ズ洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、膜分離特性の回復法、より詳しくは液体の濃
縮、精製、脱塩など広範囲に応用さ半透膜の透水性能、
物質排除能を高く保つ膜洗浄法のうち、ビーズを含有し
た被処理液をモジュール内に供給することによって半透
膜の膜面上に形成された汚染層を除去する膜のビーズ洗
浄方法に関するものである。

現在逆浸透膜や限外濾過で半透膜の透水性能、物質排除
能が膜面汚染のために低ドした場合の性能回復法として
は、半透膜の形状、処理対象液などによって種々異なる
が、いくつかの方法がとられている。

例えば、スポンジボールによる機械的洗浄、薬品による
汚染層除去、処理オろ液を高速で流して液体の乱流によ
って膜面汚染層を除去する方法、あるいは一定時間の加
圧運転後圧力を抜いて半透膜の内側から外側へ液体の浸
透圧による逆流により膜面上に形成された汚染層を除去
する方法などがある。

また、できるだけ性能低ドを起さないようにする方法と
して液中に存在する懸濁物を精密なフィルターを通して
前処理して膜面に汚染層が形成されないようにする方法
もある。

しかし、膜性で液体を処理する場合、例え液中に存在し
ている微少な懸濁物質を除去しても溶解している主とし
ても有機性の低分子および高分子物質などが半透膜表面
上に蓄積１で、膜の透水性能、物質排除能を低下させる
が、かかる現象は膜性においては避けられないことであ
る。

また、逆浸透法の場合使用する半透膜は強酸性または強
アルカリ性の液には比較的弱いため、前以って中性付近
にｐＨ調整をする必要があるが、この場合にはアルカリ
性では溶は易い物質が中性液中で運転中にモジュール内
で析出して膜面に付着することもある。

以上のべた汚染層除去方法のうち、スポンジボールを用
いた機械的洗浄法は、被処理液を用いて、被処理液の処
理の前後、あるいは処理中にも汚染層の除去をおこなう
ことが可能であり有効な方法ではあるが、管状型構造で
管状支持体の内面に半透膜を形成せしめたいわゆる内圧
型状モジュールにしか適用しにくいこと、および洗浄時
にかなりの圧力損失が生じ動力費がかることなどの問題
点がある。

また、薬品による膜面の汚染層の除去方法は、内圧型管
状モジュールのみならず、管状支持体の外面に半透膜を
形成せしめたいわゆる外圧型管状モジュール、平板状の
膜を使用したプレートアンドフレーム型モジュールにモ
使用可能テあるが、この方法は被処理液を処理したのら
に洗浄工程を別に設けねばならず工程が複雑になること
、モジュール内にたまった被処理液が完全に回収できな
いことまた、洗浄に用いた薬品の回収およびその処理も
必要となり、ランニングコストが高くつくなどの問題点
がある。

さらに被処理液を高速で流して液体の乱流によって膜面
汚染層を除去する方法および一定時間の加圧運転後圧力
を抜いて半透膜の内側から外側へ液体の浸透圧による逆
流により膜面りに形成された汚染層を除去する方法は、
被処理液によっては短期的に効果のあるものもあるが、
長期間にわたって膜面の汚染層の除去をおこなうことは
できず、スポンジボールを用いた機械的洗浄法、あるい
は薬品を用いた洗浄法などと併用しなければならずあま
り実用的な方法ではない。

本発明者らはかかる状況に鑑み鋭意検討した結果、本発
明に到達した。

すなわち、本発明はビーズを含有した液体を半透膜を装
着したモジュール内に供給し、半透膜の膜面上に形成さ
れた汚染物を除去する方法において、被処理液のなかに
ビーズを混入し被処理液とともにビーズをモジュール内
に供給することによって、被処理液を処理すると同時に
、半透膜の膜面上に形成された汚染物を除去することが
できる膜のビーズ洗浄方法である。本方法は被処理液を
処理すると同時に膜面の洗浄もおこなうことができるの
で、被処理液を処理した後に洗浄工程を設ける必要が全
くないのでモジュール内にたまった被処理液を完全に回
収することができるうえに処理工程が簡単であり、ラン
ニングコストも安くなる。さらに本方法は内圧型管状モ
ジュールのみならず、外圧型管状モジュールおよびプレ
ートアンドフレーム型モジュールにも使用可能な機械的
洗浄法である。

本発明においてビーズを含有する液体をモジュール内に
供給し、洗浄する方法として（リビーズを被処理液のな
かに混入し、被処理液とともにビーズをモジュール内に
供給し、ビーズを循環しながら膜面を洗浄する方法　（
２）モジュールの入口でビーズまたはビーズを含有した
液体をモジュール内に供給し、モジュールの出口でビー
ズを回収するようにして、膜面を洗浄する方法などがあ
る。被処理液が非常に汚染性のつよいものであり、汚染
層が形成されると汚染層を除去するのが困難な場合は、
上記（１）の方法を採用する方が好ましいが、そうでな
い場合は、上記（２）の方法を採用する方が、ビーズの
回収が容易であり好ましい。

図面を用いて本発明をさらに詳細に説明する。

第１図は今まで一般的におこなわれている膜分離装置の
フリーシートを示したものであり、被処理液タンク１の
なかに被処理液２を入れ高圧ポンプ４により被処理液２
を昇圧しモジュール５に供給し処理するものである。濃
縮液は保圧弁７をとおったあと常圧になり、流量計９、
冷却器１０を通って被処理液タンクｌに回収され、一方
透過液は被処理液タンク１に回収せず濃縮処理をおこな
うものであり、バイパス弁６と保圧弁７により流量と圧
力の調整をおこなうことができる。本発明のひとつはこ
の被処理液のり′　ンクのなかにビーズを混入し、被処
理液とともにビーズをモジュール内に供給し、ビーズを
モジュール内に被処理液とともに循環させることによっ
て、半透膜の膜面上に汚染層が形成されにくいように、
また形成されてもすぐに汚浄層を除去することができる
ようにしたものである。

第２図はモジュール６の入口すなわち高圧ポンプ４とモ
ジュール５の間にビーズまたはビーズを含有する液体を
供給する装置１１をとりつけ、％ジュール５の出口、す
なわちモジュール５と保圧弁７の間にビー°ズを回収す
る装置１２をとりつけた膜分離装置のフローシートを示
したものである。第２図に示したような膜分離装置の場
合、ビーズは、ビーズの供給装置１１からビーズの回収
装置１２の間を動くのみであり、通常の装置に簡単にと
りつけることができる。

本発明において、ビーズまたはビーズを含有する液体を
モジュールの入口で被処理液中に混入する方法として、
簡単にはビーズまたはビーズを含有する液体を高圧容器
に入れておき、高圧容器内を加圧する装置を具備し、容
器の先端に高圧電磁弁をとりつけその電磁弁を用いてそ
の開閉によりモジュール内に間欠的にまたは連続的に供
給する方法がある。また第８図、第４図に示したような
容器のなかにビーズ、またはビーズを含有する液体１８
を入れておき、被処理液を処理すると同時に、容器内で
ビーズの流動をおこさせビーズを被処理液とともに少量
づつモジュール内に供給する方法がある。第８図は、ト
ララフ状の形態を有する容器をビーズ供給装置として用
いるものであり、第４図は、被処理液の流れを２分割し
、一方の流れの途中にビーズの入ったビーズ供給装置を
とりつけたものである。もちろん、ビーズまたはビーズ
を含有する液体を入れる容器は使用圧力に耐える構造、
材質のものでなければならない。また、ビーズまたはビ
ーズを含有する液体を供給する装置は、着脱容易なカセ
ットタイプの構造にしておけば１サイクルの処理がおわ
れば別に用意したものと簡単に交換することができるし
、ビーズまたはビーズを含有する液体を充填するのみで
繰返しの使用ができる。供給装置のなかに入れる液体と
しては被処理液、処理液、水その他半透膜を損傷しない
ものなら特に限定はないが、被処理液のなかに異種の液
体が混入しないようにするためにも被処理液を入れるの
が最も好ましい。

本発明においてモジュールの出口で被処理液中に混在す
るビーズを回収する装置としては、高圧フィルターを用
いることが出来る。高圧フィルターとしては、容器が使
用圧力にたえるものであればどんな形状のものでもよい
が、フィルターのサイズは使用しているビーズの径より
も小さいサイズのものを用いなければならない。

また使用するビーズで高圧フィルターが完全に目づまり
しない程度の容量のものを用いる必要がある。フィルタ
ーの材質、構造としては、被処理液に耐えるものであれ
ばどんな材質、構造のものでもよいが一般には、ステン
レスのメツシュ、士ラミックの焼結体、ポリプロピレン
等の樹脂からなる織布などが用いられろ、ビーズの回収
装置も供給装置と同様に着脱容易なカセットタイプの構
造にしておけば、１サイクルの処理が終った場合、また
は回収装置がビーズでつまってきた場合に、別に用意し
たものと簡単に交換することができるし、ビーズを除去
すれば繰返しの使用が可能である。

本発明による方法を用いればビーズもまた繰返し使用す
ることができる。さらに被処理液および処理液からビー
ズを簡単Ｉζ回収することができるので、被処理液およ
び処理液のどちらでも有効に再利用することができる。

また廃水処理に供する場合にも有効な手段となる。

本発明において使用するビーズは、半透膜を損傷するこ
となく被処理液におかされないものであればどんな材質
でもよく、一般に次のようなものがある。

すなわち、熱可塑性樹脂であるポリエチレン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル
−スチレン−フタジエン樹脂、アクリロニトリル−スチ
レン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメチルメタアクリ
ル樹脂、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂等
のいずれかを主成分として含有するもの、または前記樹
脂のいずれかのものの共重合体を主成分として含有する
ものまたは熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂等のいず
れかを主成分として含有するものまたは天然ゴムまたは
合成ゴムであるスチレンブタジェンゴム、クロロプロピ
レンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、エチレンプロ
ピレンゴム、弗素ゴム等のいずれかを主成分として含有
するものなどである。

ビーズはその最大粒子の粒径がモジュール内の／１− 被処理液の流路の間隔中、原木部分よりも小さいものを
使用する必要がある。更にその最大粒重 径は流路原木間隔の１１５ないし８７４倍の範囲でモジ
ュールの形態、汚染の状況、使用ポンプの仕様等により
選択するのが好ましい。ビーズの最大粒径が大き過ぎる
とモジュール流路に閉常し易く、ポンプ流送も困難にな
ることがあるのでこの範囲が望ましい。

なお汚染の状況によっては、被処理液のなか、あるいは
ビーズを含有した液体のなかに気体を混入し、モジュー
ル内のビーズの流れに変化を与える方法をとってもよい
。

実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明はこ
れのみに限定されるものではない。

実施例 第１表に示す仕様のモジュールを用いて、第２表に示し
た処理条件でエマルジョン廃液の濃縮処理をおこなった
９使用した膜分離装置は第２図に示したように、ビーズ
の供給装置と回収装置をそなえたものであろうビーズの
供給装置は第８図に示すもので、内容積５ｔのステンレ
ス製の耐圧容器のなかにアクリロニトリル−ブタジェン
−スチレン樹脂（密度１．１）製でビーズ径が０．９〜
１．０■ψの範囲にあるものを５０ｏｆと被処理液を入
れたものである。またビーズの回収装置はステンレス製
耐圧容器のなかに０．５　ｍψのステンレス製メツシュ
を入れたものを使用した。

被処理液を毎回新しいものに交換して、上記濃縮処理を
１０回（１日に１回の割合で実施）繰返しておこなった
あと、モジュール内を清水（塩素濃度ｏ、　ｔ　ｐｐｍ
以下）におきかえ、原水を０．５％食塩水にかえて圧力
＝　５０　ｋｒ／Ｊ、流速＝１、８　ｍ／８θＣ１温度
＝２５℃で加圧、８時間後の性能測定をおこなったとこ
ろ、食塩排除率＝９０６１％１過流速＝　９２．５　Ｌ
／ｒｒ？、ｈｒ　　を示し、初期性能とほぼ同等の値を
示した。

なお食塩排除率、透過流速の計算は以下に示した式を用
いておこなった。

＊ｊｍ＃＃＊＝（１−’）ｘｌｏｏ　（％）ｆ Ｃｐ：透過水の食塩濃度（％） Ｃｆ　：原水　の　〃　　（％） 透過流束＝ａ　（Ｌ／ｎ？、ｈｒ） Ｑ：モジューＪ肋透過流量（１−／ｈ　ｒ　）Ａ：有効
膜面積（ｔ？？Ｊ 比較例 実施例と同じ型式のモジュール、同じエマルジョン廃液
を用いて、第１図に示したような膜分離装置を用いてビ
ーズ洗浄をおこなうことなく、実施例の第２表に示した
処理条件で１０回（１日に１回の割合で実施）繰返して
濃縮処理をおこなったあき、実施例と同様な条件で０．
５９６食塩水での性能を測定したところ、使用前に比べ
て、食塩排除率、透過流速とも第８表に示したように低
下した。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な液体の膜分離装置のフローシート、第
２図はモジュールの入口にビーズまたはビーズを含有す
る液体を被処理液中に供給する装置をとりつけ、モジュ
ールの出口にビーズを回収する装置をとりつけた液体の
膜分離装置、第８図、第４図はビーズまたはビーズを含
有する液体を被処理液中に供給する装置の一例を示した
ものである。 １：被処理液タンク、　　２：被処理液、　　８：フィ
ルター４：高圧ポンプ、　　　５：モジュール、６：バ
イパス弁、７：保圧弁、　　　　　８：ドレン弁、　９
：流量計、１０希却器１１：ビーズ供給装置、　　１２
：ビーズ回収装置、１８：ビーズおよび被処理液

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理液のなかにビーズを混入し被処理液ととも
   にビーズをモジュール内に供給することによって、被処
   理液を処理すると同時に、半透膜の膜面上に形成された
   汚染物を除去することを特徴とする膜のビーズ洗浄方法
   。
2. （２）半透膜を装着したモジュールの入口で被処理液と
   ともにビーズをモジュール内に供給し、該モジュールの
   出口で被処理液からビーズを回収量ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の膜のビーズ洗浄方法。