WO2014148084A1 - 濾過装置および濾過モジュールの洗浄方法 - Google Patents

濾過装置および濾過モジュールの洗浄方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a filtration device including a filtration module having a hollow fiber membrane bundle in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled, and including a cleaning unit that removes turbid components adhering to the hollow fiber membrane by washing, and
  • the present invention relates to a method for cleaning a filtration module.
  • Turbidity components organic molecules, fine particles, oil droplets, plankton, and other organisms contained in seawater, river water, drainage, petroleum-related water, etc.
  • TEP transparent exopolymer particles: transparent extracellular polymer
  • filtration is performed by allowing raw water (treated water) supplied from the outside of the filtration module to pass from the outside to the inside hollow portion of the hollow fiber membrane.
  • spray cleaning is performed by spraying wash water onto the surface of the hollow fiber membrane bundle at a high pressure to wash the filtration module, and eductor nozzles.
  • jet cleaning that cleans the filtration module by generating a jet water flow of cleaning water in the filtration container by ejecting cleaning water from a bubbling jet nozzle is performed (for example, Patent Document 1).
  • an object of the present invention is to provide a filtration device and a filtration method for a filtration module that can maintain a sufficiently high filtration efficiency even when filtration is continued for a long period of time.
  • the present inventor examined the cause of why the filtration efficiency could not be maintained in a sufficiently high state in the case of a conventional filtration device in earnest examination on the solution of the above problems.
  • the hollow fiber membrane bundle is configured by bundling a plurality of hollow fiber membranes, and even if spray cleaning or jet cleaning is performed on the surface of the hollow fiber membrane bundle, the hollow fiber membrane outside the hollow fiber membrane bundle is washed. Although it is possible, sufficient washing water is not supplied to the hollow fiber membranes on the inner side, so that the turbid components cannot be sufficiently removed, and unwashed residue tends to be generated inside the hollow fiber membrane bundle.
  • the present inventor conducted various experiments and studies on means for preventing the occurrence of a small amount of unwashed residue inside the hollow fiber membrane bundle.
  • a nozzle for internal cleaning is inserted into the hollow fiber membrane bundle and cleaning water is injected from the internal cleaning nozzle to generate an internal cleaning flow inside the hollow fiber membrane bundle, the hollow fiber membrane The bundle was appropriately washed from the inside, and it was confirmed that generation of unwashed residue could be prevented, and the present invention was completed.
  • a filtration device comprising a filtration module having a bundle of hollow fiber membranes in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled, a filtration container for housing the filtration module, and a washing unit for washing the filtration module,
  • the cleaning unit sprays cleaning water from a tip of an internal cleaning nozzle inserted inside the hollow fiber membrane bundle, thereby generating an internal cleaning flow inside the hollow fiber membrane bundle, whereby the hollow fiber
  • the turbid component adhering to the hollow fiber membrane inside the hollow fiber membrane bundle can be efficiently removed. Filtration efficiency can be maintained at a sufficiently high level.
  • the second aspect of the present invention is:
  • the internal cleaning nozzle is inserted perpendicularly to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle, and an injection port for injecting the cleaning water along the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle is provided at the tip.
  • It is a filtration apparatus of the 1st mode of the present invention which is an orthogonal nozzle.
  • the third aspect of the present invention is: In addition to the internal cleaning unit, the cleaning unit is Separately from the internal cleaning nozzle, by spraying cleaning water from the tip of the external cleaning nozzle provided on the inner wall surface of the filtration container, generating a swirling cleaning flow that swirls around the hollow fiber membrane bundle
  • the filtration device according to the first aspect or the second aspect of the present invention is provided with an external cleaning section for cleaning the hollow fiber membrane bundle from the outside.
  • the swirl cleaning flow is generated in addition to the internal cleaning flow, so that the inside of the hollow fiber membrane bundle. Swirl cleaning flow enters. As a result, each of the hollow fiber membranes is in a state of being washed and the turbid components can be removed from inside and outside the hollow fiber membrane bundle.
  • an external cleaning nozzle that generates a swirl cleaning flow for example, an eductor nozzle or a bubbling jet nozzle that generates a jet water flow is preferably used.
  • the fourth aspect of the present invention is:
  • the external cleaning nozzle penetrates the wall surface of the filtration container and is attached at an angle to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle, and is cleaned along the inner wall surface of the filtration container.
  • It is a filtration apparatus of the 3rd mode of the present invention which is a slant nozzle provided with an injection port which injects water at the tip.
  • a method of cleaning a filtration module using the filtration device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention is a filtration module cleaning method for cleaning the hollow fiber membrane bundle from the inside by spraying cleaning water from the tip of the internal cleaning nozzle to generate an internal cleaning flow inside the hollow fiber membrane bundle.
  • turbid components adhering to the hollow fiber membrane inside the hollow fiber membrane bundle can be efficiently removed by washing the hollow fiber membrane bundle from the inside by the internal washing flow.
  • the sixth aspect of the present invention is: Washing of the filtration module according to the fifth aspect of the present invention wherein the filtration module is washed with wash water in which any one of acid, alkali, hypochlorite, and detergent is added to the water as the wash water. Is the method.
  • the cleaning effect can be further improved by using cleaning water in which any one of acid, alkali, hypochlorite, and detergent is added to water.
  • the filtration module is removed from the filtration device, and the filtration efficiency is recovered by immersing in the above-described aqueous solution of each drug for a predetermined time (for example, about half a day). .
  • the filtration device by using an aqueous solution to which these chemicals are added as washing water, turbid components can be appropriately removed without performing the immersion treatment as described above. It is possible to effectively reduce the time and cleaning cost associated with the removal and attachment of the filtration module and the immersion. Moreover, the usage-amount of a chemical
  • the seventh aspect of the present invention is Cleaning the filtration module according to the sixth aspect of the present invention, wherein the acid is citric acid, the alkali is sodium hydroxide, the hypochlorite is sodium hypochlorite, and the detergent is limonene. Is the method.
  • citric acid as the acid can improve the cleaning efficiency for various turbid components in general.
  • sodium hydroxide as the alkali
  • sodium hypochlorite as the hypochlorite
  • microorganisms it is possible to improve the cleaning efficiency with respect to turbid components of organic substances derived from plankton.
  • limonene range oil
  • the eighth aspect of the present invention is The present invention cleans the filtration module by changing the wash water in the order of the wash water to which the sodium hypochlorite is added, the wash water to which the sodium hydroxide is added, and the wash water to which the citric acid is added. It is a washing
  • sodium hypochlorite, sodium hydroxide, and citric acid have different turbid components that can be removed, and the washing water is changed in the above order to wash different turbid components. By sequentially performing the steps, the cleaning efficiency can be further improved.
  • the ninth aspect of the present invention provides The filtration according to the seventh aspect or the eighth aspect of the present invention, wherein the washing water to which the citric acid is added and the washing water to which the sodium hydroxide is added are mixed and neutralized, and then the washing water is discharged. This is a method for cleaning a module.
  • the tenth aspect of the present invention provides Any of the sixth to ninth aspects of the present invention wherein the cleaning module is cleaned by circulating the cleaning water between a storage tank for storing the cleaning water to which the chemical is added and the filtration container. It is a washing
  • the present invention it is possible to provide a filtration device and a filtration method for a filtration module that can maintain a sufficiently high filtration efficiency even when filtration is continued for a long period of time.
  • the filtration device 1 includes a filtration module 2 having a hollow fiber membrane bundle 3 in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled, and a filtration container 6 that houses the filtration module 2.
  • a filtration module 2 having a hollow fiber membrane bundle 3 in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled, and a filtration container 6 that houses the filtration module 2.
  • 7 is an inflow pipe for raw water
  • 8 is an outflow pipe for filtered water.
  • the filtration device 1 of the present embodiment is different from the conventional filtration device in that, in addition to the above-described configuration, the filtration device 1 includes an internal cleaning unit that cleans the filtration module 2 from the inside.
  • the internal cleaning section is hollowed from an injection port provided at the tip of an internal cleaning nozzle (orthogonal nozzle) 4 inserted perpendicularly to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle 3 into the hollow fiber membrane bundle 3.
  • the washing module is ejected from the inside of the hollow fiber membrane bundle 3 by jetting washing water along the longitudinal direction of the yarn membrane bundle 3 to generate an internal washing flow J1 in the vertical direction inside the hollow fiber membrane bundle 3. Wash.
  • the filtration device 1 of the present embodiment swirls around the hollow fiber membrane bundle 3 by injecting washing water from the tip of the external washing nozzle (oblique nozzle) 5 provided on the wall surface of the filtration container 6.
  • An external cleaning unit for cleaning the filtration module 2 from the outside of the hollow fiber membrane bundle 3 by generating the swirl cleaning flow J2 is provided.
  • the oblique nozzle 5 penetrates the wall surface of the filtration container 6 and is attached at a predetermined angle (for example, 5 ° to 45 °) with respect to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle 3.
  • the swirl cleaning flow J2 can be easily generated by providing the tip with the injection port for injecting the cleaning water along the tip.
  • FIG. 3 is the figure which showed each operation
  • raw water containing turbid components such as organisms, fine particles, oil droplets, TEP, and the like is filtered from the inflow pipe 7 (see FIGS. 1 and 2).
  • turbid components such as organisms, fine particles, oil droplets, TEP, and the like are left on the surface of the hollow fiber membrane by flowing into the inside and passing the hollow fiber membrane bundle 3 constituting the filtration module 2 from the outer surface side to the inner surface side of each hollow fiber membrane.
  • the raw water is filtered. Thereafter, the filtered water moves through the inner cavity of the hollow fiber membrane along the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle 3, and flows out from the outflow pipe 8 (see FIG. 3A).
  • the filtered water outflow pipe 8 is sealed with the raw water inflow pipe 7 open to the outside, and then the washing water is injected from the orthogonal nozzle 4 and the oblique nozzle 5. .
  • the washing water is jetted from the orthogonal nozzle 4, thereby causing the internal washing flow along the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle 3 in the hollow fiber membrane bundle 3. J1 occurs. Thereby, the hollow fiber membrane bundle 3 is appropriately washed from the inside.
  • the swirling cleaning flow J2 enters from the gap between the expanded hollow fiber membrane bundles 3 and the internal cleaning flow J1. Cooperate with each other to wash each of the hollow fiber membranes.
  • the internal cleaning flow J1 is generated inside the hollow fiber membrane bundle 3 to appropriately wash the hollow fiber membrane bundle 3 from the inside. It is possible to prevent unwashing from occurring.
  • the filtration device can appropriately remove not only the outer side of the hollow fiber membrane bundle but also the turbid components adhering to the inner hollow fiber membrane. High filtration efficiency can be maintained over a period of time.
  • the filtering device 1 includes a drug addition unit (not shown) that adds a drug to the wash water, a storage tank 11 that stores the wash water to which the drug is added, and a storage tank.
  • a washing water circulation line 12 for circulating the washing water to which the chemical is added is provided between the filter 11 and the filtration container 6.
  • the storage tank 11 there are a NaClO tank 11a for storing wash water to which sodium hypochlorite has been added, a citric acid tank 11b for storing wash water to which citric acid has been added, and wash water to which sodium hydroxide has been added. And a NaOH tank 11c for storage.
  • citric acid tank 11b and the NaOH tank 11c are connected via a drain pipe 13.
  • wash water added with sodium hypochlorite is supplied from the NaClO tank 11a to the orthogonal nozzle 4 and the oblique nozzle 5 and filtered.
  • organic turbid components adhering to the hollow fiber membrane are removed.
  • the used washing water is discharged from the filtration container 6 to the washing water circulation line 12, supplied to the NaClO tank 11a through the washing water circulation line 12, and reused.
  • washing water to which the respective chemicals are added is sprayed from the orthogonal nozzle 4 and the oblique nozzle 5 in the order of the NaOH tank 11c and the citric acid tank 11b.
  • inorganic turbid components such as sand and stone attached to the hollow fiber membrane are removed.
  • wash waters are also supplied to the respective storage tanks 11 through the wash water circulation line 12 and reused, as in the case of the wash water added with sodium hypochlorite.
  • limonene that is suitable for decomposition and washing of TEP is particularly preferably used.
  • Filtration device 2 Filtration module 3 Hollow fiber membrane bundle 4 Orthogonal nozzle (internal cleaning nozzle) 5 Oblique nozzle (nozzle for external cleaning) 6 Filtration container 7 Inflow pipe 8 Outflow pipe 11 Storage tank 11a NaClO tank 11b Citric acid tank 11c NaOH tank 12 Wash water circulation line 13 Drain pipe J1 Internal washing flow J2 Swirling washing flow P Pump

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Abstract

長期間の濾過を継続した場合であっても、濾過効率を充分に高い状態に維持することができる濾過装置および濾過モジュールの洗浄方法を提供する。中空糸膜が複数束ねられた中空糸膜束を有する濾過モジュールと、濾過モジュールを収容する濾過容器と、濾過モジュールを洗浄する洗浄部とを備えた濾過装置であって、洗浄部が、中空糸膜束の内部に挿入された内部洗浄用ノズルの先端から洗浄水を噴射して、中空糸膜束の内部に内部洗浄流を発生させることにより、中空糸膜束を内部から洗浄する内部洗浄部を備えている濾過装置および前記濾過装置を用いた濾過モジュールの洗浄方法。

Description

濾過装置および濾過モジュールの洗浄方法
　本発明は、中空糸膜を複数束ねた中空糸膜束を有する濾過モジュールを備えた濾過装置であって、中空糸膜に付着した濁質成分を洗浄により除去する洗浄部を備えた濾過装置および濾過モジュールの洗浄方法に関する。
　海水、河川水、排水、石油随伴水等に含まれる濁質成分（有機分子、微粒子、油滴、プランクトンなどの生物、および微生物が細胞外に分泌するＴＥＰ（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　ｅｘｏｐｏｌｙｍｅｒ　ｐａｒｔｉｃｌｅ：透明細胞外高分子粒子）等）を除去するため、中空糸膜束を備えた濾過モジュールを容器内に収納した濾過装置が広く用いられている。
　このような濾過装置では、濾過モジュールの外部から供給された原水（被処理水）を中空糸膜の外側から内側の中空部に向かって通過させることにより、濾過が行われる。
　しかし、このような濾過装置を使用した場合、濾過の継続に伴って、上記した濁質成分が中空糸膜の表面に付着して中空糸膜に目詰りを生じさせ、濾過効率を低下させる。
　そこで、このような目詰まりを解消し、濾過効率を高い状態で維持するために、例えば、濾過時とは逆方向に通水を行って、中空糸膜の表面に付着した濁質成分を除去すること（逆洗）が広く行われている。
　そして、通常の逆洗では除去することが難しい濁質成分を適切に除去するために、洗浄水を中空糸膜束の表面に高圧力で吹き付けて濾過モジュールを洗浄するスプレー洗浄や、エダクターノズルやバブリングジェットノズルから洗浄水を噴出させることにより濾過容器内に洗浄水のジェット水流を生じさせて濾過モジュールを洗浄するジェット洗浄などが行われている（例えば特許文献１）。
国際公開第２０１２／０４３４３３号
　しかしながら、長期間の濾過を継続した場合、スプレー洗浄やジェット洗浄により濁質成分を除去しているにも拘わらず、濾過効率を充分に高い状態に維持することができないという問題があった。
　そこで、本発明は、長期間の濾過を継続した場合であっても、濾過効率を充分に高い状態に維持することができる濾過装置および濾過モジュールの洗浄方法を提供することを課題とする。
　本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討を行うにあたって、従来の濾過装置の場合、何故に濾過効率を充分に高い状態で維持することができなかったのか、その原因について検討を行った。
　その結果、従来の濾過装置の場合、中空糸膜束の内側にある中空糸膜が充分に洗浄されていなかったため、濾過効率を充分に高い状態で維持することができなかったことが分かった。
　即ち、中空糸膜束は複数の中空糸膜を束ねて構成されており、中空糸膜束の表面にスプレー洗浄やジェット洗浄を行ったとしても、中空糸膜束の外側の中空糸膜は洗浄できるものの、内側にある中空糸膜にまでは充分な洗浄水が供給されないため、濁質成分の除去を充分に行うことができず、中空糸膜束の内部に洗い残しが生じやすい。
　そして、濾過の継続に伴って、この中空糸膜束の内部における洗い残しが徐々に堆積されていくため、洗浄を行っても、濾過効率を充分に高い状態に維持することが難しくなる。
　そこで、本発明者は、このような中空糸膜束の内部における微量の洗い残しの発生を防止する手段について、種々の実験と検討を行った。その結果、中空糸膜束の内部に内部洗浄用のノズルを挿入し、内部洗浄用ノズルから洗浄水を噴射して、中空糸膜束の内部に内部洗浄流を発生させた場合、中空糸膜束を内部から適切に洗浄して、洗い残しの発生が防止できることを確認し、本発明を完成するに至った。
　本発明の第１の態様は、上記の知見に基づく発明であり、
　中空糸膜が複数束ねられた中空糸膜束を有する濾過モジュールと、前記濾過モジュールを収容する濾過容器と、前記濾過モジュールを洗浄する洗浄部とを備えた濾過装置であって、　
　前記洗浄部が、前記中空糸膜束の内部に挿入された内部洗浄用ノズルの先端から洗浄水を噴射して、前記中空糸膜束の内部に内部洗浄流を発生させることにより、前記中空糸膜束を内部から洗浄する内部洗浄部を備えている濾過装置である。
　上記のような内部洗浄部を設けることにより、中空糸膜束内部の中空糸膜に付着した濁質成分を効率よく除去することができるため、長期間の濾過を継続した場合であっても、濾過効率を充分に高い状態に維持することができる。
　本発明の第２の態様は、
　前記内部洗浄用ノズルが、前記中空糸膜束の長手方向に対して垂直に挿入されており、前記中空糸膜束の長手方向に沿って前記洗浄水を噴射する噴射口が先端に設けられた直交ノズルである本発明の第１の態様の濾過装置である。
　上記のような直交ノズルを内部洗浄用ノズルとして設けることにより、中空糸膜束の内部にある中空糸膜の全長に亘って、洗浄水を充分に供給することができるため、洗浄効率をより向上させることができる。　
　本発明の第３の態様は、
　前記洗浄部が、前記内部洗浄部に加えて、
　前記内部洗浄用ノズルとは別に前記濾過容器の内壁面に設けられた外部洗浄用ノズルの先端から洗浄水を噴射して、前記中空糸膜束の周囲を旋回する旋回洗浄流を発生させることにより、前記中空糸膜束を外部から洗浄する外部洗浄部を備えている本発明の第１の態様または第２の態様の濾過装置である。
　本発明の態様においては、内部洗浄流に加えて旋回洗浄流を生じさせているため、中空糸膜束を構成する中空糸膜の間隔が内部洗浄流により広がって、中空糸膜束の内部にまで旋回洗浄流が入り込む。これにより、中空糸膜のそれぞれがもみ洗いされる状態となり、中空糸膜束の内部及び外部から濁質成分の除去を行うことができる。
　なお、旋回洗浄流を発生させる外部洗浄用ノズルとしては、例えば、ジェット水流を生じさせるエダクターノズルやバブリングジェットノズルが好ましく使用される。
　本発明の第４の態様は、
　前記外部洗浄用ノズルが、前記濾過容器の壁面を貫通して、前記中空糸膜束の長手方向に対して所定の角度に傾斜して取り付けられており、前記濾過容器の内壁面に沿って洗浄水を噴射する噴射口が先端に設けられた斜めノズルである本発明の第３の態様の濾過装置である。
　外部洗浄用ノズルとして、所定の角度に傾斜して取り付けられた斜めノズルを用いることにより、濾過装置内に、容易に旋回洗浄流を発生させることができる。
　本発明の第５の態様は、
　本発明の第１の態様ないし第４の態様のいずれかの態様の濾過装置を用いた濾過モジュールの洗浄方法であって、
　前記内部洗浄用ノズルの先端から洗浄水を噴射して、前記中空糸膜束の内部に内部洗浄流を発生させることにより、前記中空糸膜束を内部から洗浄する濾過モジュールの洗浄方法である。
　前記したように、内部洗浄流により、中空糸膜束を内部から洗浄することにより、中空糸膜束内部の中空糸膜に付着した濁質成分を効率よく除去することができる。
　本発明の第６の態様は、
　前記洗浄水として、酸、アルカリ、次亜塩素酸塩、洗剤のいずれかの薬剤が水に添加された洗浄水を用いて前記濾過モジュールを洗浄する本発明の第５の態様の濾過モジュールの洗浄方法である。
　酸、アルカリ、次亜塩素酸塩、洗剤のいずれかの薬剤が水に添加された洗浄水を用いることにより、洗浄効果をより向上させることができる。
　従来の濾過装置においては、濾過効率が低下した場合、濾過モジュールを濾過装置から取り外し、上記した各薬剤の水溶液に所定時間（例えば、半日程度）浸漬することにより、濾過効率の回復を図っていた。
　これに対して、本発明に係る濾過装置では、これらの薬剤が添加された水溶液を洗浄水として使用することにより、上記のような浸漬処理を行わずとも濁質成分を適切に除去できるため、濾過モジュールの取り外しや取り付け、また浸漬に伴う時間や洗浄コストを効果的に低減させることができる。また、薬剤の使用量も低減させることができる。
　本発明の第７の態様は、
　前記酸がクエン酸であり、前記アルカリが水酸化ナトリウムであり、前記次亜塩素酸塩が次亜塩素酸ナトリウムであり、前記洗剤がリモネンである本発明の第６の態様の濾過モジュールの洗浄方法である。
　これらの薬剤は、従来より、中空糸膜に付着する濁質成分を除去する適切な薬剤として使用されている薬剤であるため、入手も容易であり、使用に際して新たな考慮をする必要がない。
　具体的には、酸としてクエン酸を用いることにより、様々な濁質成分全般に対する洗浄効率を向上させることができる。また、アルカリとして水酸化ナトリウムを用いることにより、砂や石などの無機質の濁質成分に対する洗浄効率を特に向上させることができ、次亜塩素酸塩として次亜塩素酸ナトリウムを用いることにより、微生物やプランクトンに由来する有機物の濁質成分に対する洗浄効率を特に向上させることができる。さらに、洗剤としてリモネン（オレンジオイル）を用いることにより、ＴＥＰの分解、洗浄を好適に行うことができる。
　本発明の第８の態様は、
　前記次亜塩素酸ナトリウムが添加された洗浄水、前記水酸化ナトリウムが添加された洗浄水、前記クエン酸が添加された洗浄水の順に、洗浄水を変更して前記濾過モジュールを洗浄する本発明の第７の態様の濾過モジュールの洗浄方法である。
　上記したように、次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、クエン酸は、除去できる濁質成分がそれぞれ異なっており、上述の順序で洗浄水を変更して、異なる濁質成分を対象とした洗浄を順次行うことにより、洗浄効率をさらに向上させることができる。
　本発明の第９の態様は、
　前記クエン酸が添加された洗浄水と前記水酸化ナトリウムが添加された洗浄水とを混合して中和させてから前記洗浄水を排出する本発明の第７の態様または第８の態様の濾過モジュールの洗浄方法である。
　使用済みのクエン酸添加洗浄水と、使用済みの水酸化ナトリウム添加洗浄水とを混合することにより、薬剤を添加した洗浄水を廃棄する際に必要となる中和処理が不要になるため、洗浄コストの低減に貢献できる。
　本発明の第１０の態様は、
　前記薬剤が添加された洗浄水を貯蔵する貯蔵タンクと前記濾過容器との間で前記洗浄水を循環させて、前記濾過モジュールを洗浄する本発明の第６の態様ないし第９の態様のいずれかの態様の濾過モジュールの洗浄方法である。
　貯蔵タンクと濾過容器との間で、薬剤が添加された洗浄水を循環させることにより、薬剤を効率的に活用することができるため、薬剤の使用量をより低減させて洗浄コストをより低減させることができる。
　本発明によれば、長期間の濾過を継続した場合であっても、濾過効率を充分に高い状態に維持することができる濾過装置および濾過モジュールの洗浄方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る濾過装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態に係る濾過装置の外観を示す側面図である。 図１に示した濾過装置の各動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態に係る濾過装置を用いた具体的な洗浄方法を模式的に示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
１．濾過装置および濾過モジュールの洗浄の概要
　はじめに、本発明の一実施の形態に係る濾過装置について説明する。図１は本実施の形態に係る濾過装置を説明する図であり、図２は本実施の形態に係る濾過装置の外観を示す側面図である。
　図１および図２に示すように、本実施の形態に係る濾過装置１は、中空糸膜が複数束ねられた中空糸膜束３を有する濾過モジュール２と、濾過モジュール２を収容する濾過容器６とを備えている。なお、図面において、７は原水の流入管であり、８は濾過水の流出管である。
　本実施の形態の濾過装置１は、上記の構成に加えて、濾過モジュール２を内部から洗浄する内部洗浄部を備えている点で、従来の濾過装置と異なっている。
　この内部洗浄部は、中空糸膜束３の内部に中空糸膜束３の長手方向に対して垂直に挿入された内部洗浄用ノズル（直交ノズル）４の先端に設けられた噴射口から、中空糸膜束３の長手方向に沿って洗浄水を噴射して、中空糸膜束３の内部において上下方向に内部洗浄流Ｊ１を発生させることにより、濾過モジュール２を中空糸膜束３の内部から洗浄する。
　また、本実施の形態の濾過装置１は、濾過容器６の壁面に設けられた外部洗浄用ノズル（斜めノズル）５の先端から洗浄水を噴射して、中空糸膜束３の周囲を旋回する旋回洗浄流Ｊ２を発生させることにより、濾過モジュール２を中空糸膜束３の外部から洗浄する外部洗浄部を備えている。
　斜めノズル５は、濾過容器６の壁面を貫通して、中空糸膜束３の長手方向に対して所定の角度（例えば、５°～４５°）に傾斜して取り付け、濾過容器６の内壁面に沿って洗浄水を噴射する噴射口を先端に設けることにより、容易に旋回洗浄流Ｊ２を生じさせることができる。
　次に、本実施の形態に係る濾過装置の各動作について図１および図３を用いて説明する。なお、図３は、濾過装置の各動作を模式的に示した図である。
　本実施の形態に係る濾過装置１において、通常の濾過運転時に、生物、微粒子、油滴、ＴＥＰなどの濁質成分を含んだ原水を、流入管７（図１、２参照）から濾過容器６内部に流入させて、濾過モジュール２を構成する中空糸膜束３の各中空糸膜の外表面側から内表面側に向けて通過させることにより、これらの濁質成分を中空糸膜表面に残して原水の濾過が行われる。濾過された水は、その後、中空糸膜の内部空洞を中空糸膜束３の長手方向に沿って移動し、流出管８から外部に流出される（図３（ａ）参照）。
　前記したように、これらの濁質成分は中空糸膜表面に付着するため、濾過運転の継続によって中空糸膜が濁質成分によって目詰りする（図３（ｂ）参照）。
　このように目詰りが生じた場合、先ず、原水の流入管７を外部に開放した状態で濾過水の流出管８を封止してから、直交ノズル４と斜めノズル５から洗浄水を噴射する。
　このとき、図１および図３（ｃ）に示すように、直交ノズル４から洗浄水が噴射されることにより、中空糸膜束３内部において中空糸膜束３の長手方向に沿った内部洗浄流Ｊ１が発生する。これによって、中空糸膜束３が内部から適切に洗浄される。
　一方、斜めノズル５から洗浄水が噴射されることにより、中空糸膜束３の周囲を旋回する旋回洗浄流Ｊ２が濾過容器６内に発生する。これにより、中空糸膜束３が外部から洗浄される。
　さらに、内部洗浄流Ｊ１の発生に伴って中空糸膜同士の間隔が広がり、中空糸膜束３が広がるため、広がった中空糸膜束３の隙間から旋回洗浄流Ｊ２が入り込み、内部洗浄流Ｊ１と協働して、中空糸膜のそれぞれをもみ洗いするように洗浄する。
　内部洗浄流Ｊ１および旋回洗浄流Ｊ２により中空糸膜の外表面から除去された濁質成分を含んだ洗浄水は、その後、外部に開放されている原水の流入管７から外部に排出される。これにより、濾過装置１の濾過能力（中空糸膜の前後の差圧）が回復し、濾過運転が再開される（図３（ｄ）参照）。
　本実施の形態に係る濾過装置１によれば、中空糸膜束３の内部に内部洗浄流Ｊ１を生じさせて中空糸膜束３を内部から適切に洗浄するため、中空糸膜束３の内部に洗い残しが生じることを防止できる。
　また、内部洗浄流Ｊ１と旋回洗浄流Ｊ２とを同時に発生させることにより、中空糸膜のそれぞれをもみ洗いするような洗浄流を生じさせているため、中空糸膜束３を構成するそれぞれの中空糸膜を洗い残しなく適切に洗浄することができる。
　以上のとおり、本実施の形態に係る濾過装置は、中空糸膜束の外側のみならず、内側の中空糸膜に付着した濁質成分をも適切に除去することができるため、従来よりも長期間に亘って高い濾過効率を維持できる。
２．具体的な洗浄方法
　上記の実施の形態において示した濾過装置を用いた具体的な濾過モジュールの洗浄方法の一例について図４を参照しながら説明する。
　本実施の形態においては、濾過モジュール２を洗浄する洗浄水として、酸、アルカリ、次亜塩素酸塩、洗剤のいずれかの薬剤が水に添加された洗浄水を使用している。
　具体的には、図４に示すように、濾過装置１は、洗浄水に薬剤を添加する薬剤添加部（図示省略）と、薬剤が添加された洗浄水を貯蔵する貯蔵タンク１１と、貯蔵タンク１１と濾過容器６との間で薬剤が添加された洗浄水を循環させる洗浄水循環ライン１２とを備えている。
　また、貯蔵タンク１１として、次亜塩素酸ナトリウム添加済の洗浄水を貯蔵するＮａＣｌＯタンク１１ａと、クエン酸添加済の洗浄水を貯蔵するクエン酸タンク１１ｂと、水酸化ナトリウム添加済の洗浄水を貯蔵するＮａＯＨタンク１１ｃとを備えている。
　それぞれの貯蔵タンク１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、給水管を介して直交ノズル４や斜めノズル５に接続されており、給水管の接続を切り替えてポンプＰを稼働させることにより、直交ノズル４や斜めノズル５から上記の薬剤の何れかが添加された洗浄水を濾過容器６内に噴出させることができる。
　また、クエン酸タンク１１ｂとＮａＯＨタンク１１ｃとが、排水管１３を介して接続されている。
　濾過装置１に濁質成分の付着による中空糸膜の目詰りが生じると、先ず、ＮａＣｌＯタンク１１ａから直交ノズル４や斜めノズル５に、次亜塩素酸ナトリウムを添加した洗浄水を供給し、濾過モジュール２を洗浄することにより、中空糸膜に付着した有機物の濁質成分を除去する。
　このとき、使用済みの洗浄水は、濾過容器６内から洗浄水循環ライン１２に排出され、洗浄水循環ライン１２を通じてＮａＣｌＯタンク１１ａに供給され、再利用される。
　次に、ＮａＯＨタンク１１ｃ、クエン酸タンク１１ｂの順に、それぞれの薬剤が添加された洗浄水を直交ノズル４や斜めノズル５から噴射させる。これによって、中空糸膜に付着した砂や石などの無機質の濁質成分が除去される。
　なお、これらの洗浄水についても、次亜塩素酸ナトリウムを添加した洗浄水の場合と同様に、洗浄水循環ライン１２を通ってそれぞれの貯蔵タンク１１に供給されて再利用される。
　また、上記の洗浄が終了すると、クエン酸タンク１１ｂとＮａＯＨタンク１１ｃとを接続する排水管１３のバルブが開き、クエン酸と水酸化ナトリウムとが中和されてから排出されるため、洗浄水に添加した薬剤を別途中和する必要がない。
　なお、洗浄水に添加する薬剤として洗剤を添加してもよい。当該洗剤としては、ＴＥＰの分解、洗浄に好適であるリモネンが特に好ましく用いられる。
　以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。
１　　　濾過装置
２　　　濾過モジュール
３　　　中空糸膜束
４　　　直交ノズル（内部洗浄用ノズル）
５　　　斜めノズル（外部洗浄用ノズル）
６　　　濾過容器
７　　　流入管
８　　　流出管
１１　　貯蔵タンク
１１ａ　ＮａＣｌＯタンク
１１ｂ　クエン酸タンク
１１ｃ　ＮａＯＨタンク
１２　　洗浄水循環ライン
１３　　排水管
Ｊ１　　内部洗浄流
Ｊ２　　旋回洗浄流
Ｐ　　　ポンプ

Claims (10)

  1. 　中空糸膜が複数束ねられた中空糸膜束を有する濾過モジュールと、前記濾過モジュールを収容する濾過容器と、前記濾過モジュールを洗浄する洗浄部とを備えた濾過装置であって、
    　前記洗浄部が、前記中空糸膜束の内部に挿入された内部洗浄用ノズルの先端から洗浄水を噴射して、前記中空糸膜束の内部に内部洗浄流を発生させることにより、前記中空糸膜束を内部から洗浄する内部洗浄部を備えている濾過装置。
  2. 　前記内部洗浄用ノズルが、前記中空糸膜束の長手方向に対して垂直に挿入されており、前記中空糸膜束の長手方向に沿って前記洗浄水を噴射する噴射口が先端に設けられた直交ノズルである請求項１に記載の濾過装置。
  3. 　前記洗浄部が、前記内部洗浄部に加えて、
    　前記内部洗浄用ノズルとは別に前記濾過容器の内壁面に設けられた外部洗浄用ノズルの先端から洗浄水を噴射して、前記中空糸膜束の周囲を旋回する旋回洗浄流を発生させることにより、前記中空糸膜束を外部から洗浄する外部洗浄部を備えている請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
  4. 　前記外部洗浄用ノズルが、前記濾過容器の壁面を貫通して、前記中空糸膜束の長手方向に対して所定の角度に傾斜して取り付けられており、前記濾過容器の内壁面に沿って洗浄水を噴射する噴射口が先端に設けられた斜めノズルである請求項３に記載の濾過装置。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の濾過装置を用いた濾過モジュールの洗浄方法であって、
    　前記内部洗浄用ノズルの先端から洗浄水を噴射して、前記中空糸膜束の内部に内部洗浄流を発生させることにより、前記中空糸膜束を内部から洗浄する濾過モジュールの洗浄方法。
  6. 　前記洗浄水として、酸、アルカリ、次亜塩素酸塩、洗剤のいずれかの薬剤が水に添加された洗浄水を用いて前記濾過モジュールを洗浄する請求項５に記載の濾過モジュールの洗浄方法。
  7. 　前記酸がクエン酸であり、前記アルカリが水酸化ナトリウムであり、前記次亜塩素酸塩が次亜塩素酸ナトリウムであり、前記洗剤がリモネンである請求項６に記載の濾過モジュールの洗浄方法。
  8. 　前記次亜塩素酸ナトリウムが添加された洗浄水、前記水酸化ナトリウムが添加された洗浄水、前記クエン酸が添加された洗浄水の順に、洗浄水を変更して前記濾過モジュールを洗浄する請求項７に記載の濾過モジュールの洗浄方法。
  9. 　前記クエン酸が添加された洗浄水と前記水酸化ナトリウムが添加された洗浄水とを混合して中和させてから前記洗浄水を排出する請求項７または請求項８に記載の濾過モジュールの洗浄方法。
  10. 　前記薬剤が添加された洗浄水を貯蔵する貯蔵タンクと前記濾過容器との間で前記洗浄水を循環させて、前記濾過モジュールを洗浄する請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の濾過モジュールの洗浄方法。
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