WO2017168786A1 - 中空糸膜モジュールの洗浄方法及び中空糸膜濾過装置 - Google Patents

中空糸膜モジュールの洗浄方法及び中空糸膜濾過装置 Download PDF

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景二郎 多田
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Definitions

  • the present invention relates to a hollow fiber membrane module cleaning method and a hollow fiber membrane filtration device, and more particularly to a hollow fiber membrane module cleaning method and a hollow fiber membrane filtration device capable of sufficiently washing and removing turbidity adhering to the membrane.
  • Hollow fiber membrane modules are widely used in the field of pure water production and wastewater collection as a means for removing turbid components and organic substances.
  • membranes of hollow fiber membrane modules microfiltration membranes (MF membranes), ultrafiltration membranes (UF membranes), etc. are properly used depending on the object to be separated, the former being around 0.1 ⁇ m and the latter being 0.005- 0.5 ⁇ m pores are common.
  • the membrane will become clogged, and the frequency of backwashing and chemical washing will increase. Get higher.
  • a method of reducing the amount of water per unit area of the membrane is common, but this method has a problem that the number of membranes is increased.
  • Patent Document 1 proposes a backwashing method using air and water in order to improve the turbidity removability of the membrane.
  • this method may not improve the turbidity removability so much, and a higher-performance backwashing method is required.
  • JP 2005-88008 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-96136 JP 2002-204930 A
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and provides a method for cleaning a hollow fiber membrane module and a hollow fiber membrane filtration device capable of sufficiently removing turbidity adhering to the hollow fiber membrane uniformly. With the goal.
  • the method for cleaning a hollow fiber membrane module of the present invention includes a container having a treated water outlet and a concentrated water outlet, a water conduit for supplying raw water into the container, and a hollow for separating raw water into permeated water and concentrated water.
  • a plurality of hollow fiber membranes arranged in a vertical direction in the container, and fixing an upper end portion of the hollow fiber membrane, an upper end fixing portion arranged at an upper portion in the container;
  • a permeated water chamber formed inside the hollow fiber membrane and communicating with the inside of each hollow fiber membrane, and the water conduit extends vertically below the upper end fixing portion, and has a side peripheral surface.
  • a plurality of ejection holes for ejecting raw water are provided, and a drainage port for discharging cleaning wastewater when performing bubbling cleaning in which gas is blown from the plurality of ejection holes is provided in a lower portion of the container
  • the hollow fiber membrane is fixed only at the upper end fixing portion.
  • the water conduit extends through the bottom surface of the container.
  • the drain outlet is provided around the water conduit.
  • backwashing is performed by supplying backwashing water from the treated water outlet simultaneously with the bubbling washing.
  • a chemical solution is added to the backwash water.
  • the cleaning wastewater before or after discharging the cleaning wastewater from the drain outlet, the cleaning wastewater is discharged from the concentrated water outlet provided in the upper part of the container.
  • the gas flow rate through the water conduit is 100 to 300 NL / min.
  • the hollow fiber membrane filtration device of the present invention includes a container having a treated water outlet and a concentrated water outlet, a water conduit for supplying raw water into the container, and a hollow fiber membrane for separating raw water into permeated water and concentrated water.
  • a plurality of hollow fiber membranes arranged in the vertical direction in the container, and an upper end portion of the hollow fiber membrane is fixed; an upper end fixing portion arranged in an upper part of the container; and the upper end
  • a hollow fiber membrane module formed on the upper side of the fixing portion and having a permeate chamber that communicates with the interior of each hollow fiber membrane, and the water conduit extends vertically below the upper end fixing portion.
  • a plurality of jet holes for jetting raw water are provided on the side peripheral surface, and a drain port for discharging cleaning waste water when performing bubbling cleaning in which gas is blown from the plurality of jet holes is provided at the lower portion of the container.
  • the raw water pipe and gas introduction means are connected to the water conduit A.
  • the hollow fiber membrane is fixed only at the upper end fixing portion.
  • the water conduit extends through the bottom surface of the container.
  • the drain outlet is provided around the water conduit.
  • backwashing means for supplying backwash water from the treated water outlet is provided.
  • the water conduit extends in the vertical direction in the container, and the bubbling cleaning is performed by blowing gas from a plurality of ejection holes provided in the water conduit. Air reaches the entire module, and turbidity adhering to the hollow fiber membrane can be removed thoroughly and uniformly.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a hollow fiber membrane filtration device provided with a hollow fiber membrane module according to the present embodiment.
  • the hollow fiber membrane module includes a container 1 that is arranged with the axial direction of the cylinder in the vertical direction (vertical direction in this embodiment).
  • a plurality of hollow fiber membranes 2 are disposed in the container 1.
  • the hollow fiber membrane 2 is fixed on the upper side of the container 1 by a synthetic resin potting portion 3 as a fixing portion, and is not fixed on the lower side of the container 1.
  • a synthetic resin for the potting portion 3 for example, an epoxy resin can be used.
  • the hollow fiber membrane 2 is incorporated into a U-shape, and both ends of the hollow fiber membrane are fixed by the potting portion 3.
  • the middle part of the hollow fiber membrane 2 is located in the lower part of the container 1.
  • the hollow fiber membrane 2 having one end opened and the other end sealed When the hollow fiber membrane 2 having one end opened and the other end sealed is used, one end side of the opened hollow fiber membrane 2 is fixed by the potting portion 3 and the other end side sealed is the container 1. Place at the bottom of.
  • the hollow fiber membrane 2 may be either a UF membrane or an MF membrane.
  • the hollow fiber membrane 2 is not particularly limited, but usually, one having an inner diameter of 0.2 to 1.0 mm, an outer diameter of 0.5 to 2.0 mm, and an effective length of about 300 to 2500 mm is used.
  • a suitable membrane having a total membrane area of 5 to 100 m 2 in which 500 to 70,000 hollow fiber membranes 2 are loaded in the container 1 is suitable.
  • the membrane material of the hollow fiber membrane 2 is not particularly limited, but PVDF (polyvinylidene fluoride), polyethylene, polypropylene, or the like can be used.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • a treated water chamber 7 is defined on the upper side of the potting portion 3.
  • the upper end side of the hollow fiber membrane 2 penetrates the potting portion 3, the opening at the upper end faces the treated water chamber 7, and the inside of the hollow fiber membrane 2 communicates with the treated water chamber 7.
  • both ends of the hollow fiber membrane 2 penetrate the potting portion 3.
  • the potting portion 3 has, for example, a disk shape, and its outer peripheral surface or outer peripheral edge portion is in watertight contact with the inner surface of the container 1.
  • a water conduit 4 extends in a substantially vertical direction (the axial direction of the container 1).
  • the water conduit 4 is disposed along the central axis of the container 1, for example.
  • the water guide pipe 4 is a circular pipe whose tip (upper end) is closed, and a plurality of jet holes 4a are provided on the side peripheral surface in the vertical direction and at intervals in the circumferential direction.
  • the number of the ejection holes 4a is not particularly limited, but is about 5 to 50, for example.
  • the height (length in the vertical direction) of the water conduit 4 is not particularly limited, it is preferable that the upper end of the water conduit 4 is located near the lower surface of the potting portion 3.
  • the size and shape of the ejection hole 4a are not particularly limited, but are, for example, circular with a diameter of 5 to 50 mm.
  • the inner diameter of the water conduit 4 is, for example, about 10 to 100 mm. Further, the upper end of the water conduit may be embedded in the potting portion 3.
  • the lower part of the water conduit 4 extends through the bottom surface of the container 1 and extends to the outside of the container 1.
  • a raw water pipe L1 is connected to the water conduit 4, and a pump P1 and a valve V1 are provided in the raw water pipe L1.
  • An air introduction pipe L2 branches from the raw water pipe L1, and a valve V2 is provided in the air introduction pipe L2.
  • the supply of raw water / air to the container 1 can be switched by switching between opening and closing of the valve V1 and the valve V2.
  • the valve V1 is opened, the valve V2 is closed, and the raw water is sent out through the raw water pipe L1 by the pump P1 so that the raw water is ejected in the radial direction from the ejection hole 4a of the water conduit 4, and the raw water is supplied into the container 1. be able to.
  • valve V1 When the valve V1 is closed and the valve V2 is opened and air is supplied from the air introduction pipe L2, bubbles are ejected in the radial direction from the ejection holes 4a of the water conduit 4, and bubbling cleaning can be performed. It is also possible to open the valves V1 and V2 and eject the gas-liquid mixed flow from the ejection hole 4a.
  • the outlet 5 of the treated water is provided at the top of the container 1.
  • a concentrated water outlet 8 is provided at the upper part of the side surface of the container 1.
  • the concentrated water outlet 8 is provided near the lower surface of the potting portion 3.
  • the distance from the potting part 3 to the upper edge of the concentrated water outlet 8 is preferably 0 to 30 mm, particularly preferably about 0 to 10 mm.
  • a pipe L5 is connected to the concentrated water outlet 8, and a valve V5 is provided in the pipe L5.
  • the drain port 6 is provided in the lower part of the side surface of the container 1.
  • the drain port 6 is provided near the bottom surface of the container 1.
  • a pipe L6 is connected to the drain port 6, and a valve V6 is provided in the pipe L6.
  • a treated water outlet pipe L3 is connected to the treated water outlet 5, and treated water (membrane permeated water) is discharged through the treated water outlet pipe L3.
  • the treated water is stored in the treated water tank 9.
  • the backwash water pipe L4 is connected to the treated water outlet pipe L3 at a position between the valve V3 provided in the treated water outlet pipe L3 and the treated water outlet 5.
  • the backwash water pipe L4 is provided with a valve V4, the valve V3 is closed, the valve V4 is opened, and the backwash water is caused to flow from the treated water outlet 5 to the container 1 through the backwash water pipe L4 by the pump P2.
  • the back washing of the hollow fiber membrane 2 can be performed.
  • FIG. 1 shows a configuration in which the backwash water pipe L4 is connected to the treated water tank 9 and the treated water is used as the backwash water
  • the backwash water may be raw water.
  • Waste water accompanying the cleaning may be discharged from the drain port 6 through the pipe L6, or may be discharged from the concentrated water outlet 8 through the pipe L5.
  • the discharge from the drain port 6 and the discharge from the concentrated water outlet 8 may be performed sequentially (alternately).
  • Chemical solution addition means for adding a chemical solution to the backwash water flowing through the backwash water pipe L4 may be provided.
  • the chemical solution to be added is sodium hypochlorite, a strong alkaline agent, a strong acid agent or the like, and is selected according to the film deposit.
  • sodium hypochlorite is preferably added so that 0.05 to 0.3 mg Cl 2 / L remains.
  • the valves V1, V3, V5 are opened, the valves V2, V4, V6 are closed, the pump P1 is operated, and raw water is supplied from the water conduit 4. To do. Of the raw water supplied from the water conduit 4, the permeated water that has permeated through the hollow fiber membrane 2 is taken out from the treated water outlet 5 as treated water and stored in the treated water tank 9 via the treated water extraction pipe L 3.
  • the concentrated water that has not permeated through the hollow fiber membrane 2 is discharged from the concentrated water outlet 8 through the pipe L5. You may circulate so that the discharged
  • the hollow fiber membrane filtration device shown in FIG. 1 performs filtration with an external pressure method in which raw water is passed through the outside of the hollow fiber membrane 2 by a cross flow method.
  • the valves V1, V3, V6 are closed, the valves V2, V4, V5 are opened, air is blown into the container 1 from the water conduit 4, and bubbling is performed.
  • the pump P2 is operated, backwash water is sent into the hollow fiber membrane 2 through the treated water chamber 7, and backwashing is performed.
  • the amount of air supplied from the water conduit 4 is preferably about 30 to 500 NL / min, and more preferably 100 to 300 NL / min.
  • a chemical solution may be added to the backwash water.
  • the washing waste water is discharged out of the system from the concentrated water outlet 8 through the pipe L5. In this cleaning process, bubbling cleaning and reverse cleaning are performed simultaneously.
  • valve V6 may be opened and the valve V5 may be closed during the cleaning process. In this case, the cleaning waste water is discharged from the drain port 6.
  • the flow in which the air ejected from the water conduit 4 is discharged from the drain port 6 together with the backwash water is indicated by arrows.
  • valve V6 After discharging the backwash water from the drain port 6 shown in FIG. 4 for a predetermined time, as shown in FIG. 3, the valve V6 is closed and the valve V5 is opened to discharge the backwash water from the concentrated water outlet 8. You may do it.
  • the water guide pipe 4 is provided with a large number of ejection holes 4a in the entire vertical direction, air bubbles are jetted to the entire hollow fiber membrane 2 including the vicinity of the upper end fixing portion (near the potting portion 3) of the hollow fiber membrane 2.
  • the turbidity can be thoroughly washed and removed evenly. Even if the amount of air during bubbling washing is increased, the hollow fiber membrane 2 can be prevented from being twisted or broken as compared with a method in which air is passed from the lower part of the module to the upper part.
  • the turbidity peeled off from the hollow fiber membrane 2 can be efficiently discharged by sequentially discharging the backwash water from the drain port 6 and the backwash water from the concentrated water outlet 8.
  • the drain port 6 may be provided at the bottom of the container 1.
  • the periphery of the water conduit 4 is a drain port 6.
  • the upper and lower ends of the hollow fiber membrane 2 may be fixed.
  • the lower end of the hollow fiber membrane 2 is embedded and sealed in the potting portion 3A.
  • a through hole through which the water conduit 4 passes is provided at the center of the potting portion 3A.
  • the back washing may be air back washing instead of water back washing.
  • a gas-liquid mixed flow may be supplied from the water conduit 4 instead of air.
  • Example 1 The raw fiber was passed through the water conduit 4 for 30 minutes through the hollow fiber membrane filtration apparatus provided with the hollow fiber membrane module shown in FIG. Tap water was stored in the raw water tank and bentonite was added at 10 mg / L and sodium humate was added at 5 mg / L, and then the pH was adjusted to 8.0 with sodium hydrogen carbonate from Kishida Chemical and sulfuric acid from Kishida Chemical. Water was fed from the raw water tank to the coagulation tank by a pump, and the residence time was 10 minutes. What added 100 mg / L of industrial ferric chloride (concentration 38%) before the coagulation tank was used as raw water.
  • the configuration of the hollow fiber membrane module is as follows.
  • Container 1 Inner diameter 200mm, Height 1300mm
  • Hollow fiber UF membrane made of polyvinylidene fluoride having an inner diameter of 0.75 mm, an outer diameter of 1.25 mm, and an effective length of 990 mm, membrane area of 30 m 2
  • Water guide pipe 4 Length extending into the container 1 1000 mm, inner diameter 20 mm, outer diameter 25 mm
  • Ejection hole 4a Diameter 10mm, 10 pieces
  • Example 2 The same treatment as in Example 1 was performed except that the backwash water was discharged from the drain port 6. The measurement results are shown in Table 1.
  • Example 3 After the backwash water was discharged from the drain outlet 6, the same treatment as in Example 1 was performed except that the backwash water was discharged from the concentrated water outlet 8. The measurement results are shown in Table 1.
  • Example 4 The same processing as in Example 3 was performed except that the supply amount of bubbling air was 150 NL / min. The measurement results are shown in Table 1.
  • Example 5 The same treatment as in Example 4 was performed, except that sodium hypochlorite was added to the backwash water so as to be 300 mgCl 2 / L. The measurement results are shown in Table 1.
  • Example 1 The same treatment as in Example 1 was performed except that a hollow fiber membrane module in which the water conduit 4 was not provided was used and bagling washing was omitted. The measurement results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 2 The same treatment as in Comparative Example 1 was performed except that bubbling air was supplied at 80 NL / min from the bottom of the container of the hollow fiber membrane module during backwashing. The measurement results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 3 The same treatment as in Comparative Example 2 was performed except that the lower end of the hollow fiber membrane was embedded and fixed in the potting part. The measurement results are shown in Table 1.
  • Example 1 the turbidity removal rate was higher than in Comparative Example 1 in which the water conduit 4 was not installed.
  • Example 1 The turbidity removal rate was higher in Example 1 in which air was introduced from the water conduit 4 than in the case where air was introduced from the lower part of the container of the hollow fiber membrane module as in Comparative Example 2.
  • Example 2 in which backwash water was discharged from the drain outlet 6 at the bottom of the container 1 was higher in turbidity removal than Example 1 in which backwash water was discharged from the concentrated water outlet 8 at the top of the container 1.
  • Example 3 in which discharge of the backwash water from the drain outlet 6 and discharge of the backwash water from the concentrated water outlet 8 were carried out in order had higher turbidity removal performance than Examples 1 and 2.
  • Comparative Example 2 in which only the upper end was fixed showed higher turbidity removal than Comparative Example 3 in which the upper and lower ends of the hollow fiber membrane were fixed.

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Abstract

中空糸膜に付着した濁質を万遍なく十分に除去できる中空糸膜モジュールの洗浄方法及び中空糸膜濾過装置を提供する。中空糸膜濾過装置は、処理水出口５及び濃縮水出口８を有する容器１と、原水を透過水と濃縮水とに分離するための中空糸膜２であって、容器１内に上下方向に配置された複数の中空糸膜２と、中空糸膜２の上端部を固定しており、容器１内の上部に配置された上端固定部３と、上端固定部３の上側に形成され、各中空糸膜２の内部が連通した透過水室７と、容器１内に原水を供給する導水管４と、を有する中空糸膜モジュールを備える。導水管４は、上端固定部３の下側に上下方向に延在し、側周面に原水を噴出する複数の噴出孔４ａが設けられている。導水管４に原水配管及び気体導入手段が接続されている。容器１の下部には、複数の噴出孔４ａから気体を吹き込むバブリング洗浄を行う際の洗浄排水を排出する排水口６が設けられている。

Description

中空糸膜モジュールの洗浄方法及び中空糸膜濾過装置
　本発明は中空糸膜モジュールの洗浄方法及び中空糸膜濾過装置に関し、特に、膜に付着した濁質を十分に洗浄除去することができる中空糸膜モジュールの洗浄方法及び中空糸膜濾過装置に関する。
　中空糸膜モジュールは、濁質成分や有機物を除去する手段として、純水製造や排水回収分野などで広く用いられている。中空糸膜モジュールの膜には、精密濾過膜（ＭＦ膜）や限外濾過膜（ＵＦ膜）などが分離対象に応じて使い分けられており、前者は０．１μｍ前後、後者は０．００５～０．５μｍの細孔が一般的である。
　中空糸膜モジュールに供給する懸濁水中に濁質や有機物が大量に含まれている場合、膜の目詰まりが発生し、逆洗頻度、薬品洗浄頻度が高くなるだけでなく、膜交換頻度も高くなる。膜の目詰まりを防止するために、膜の単位面積当たりの通水量を低下させる方法が一般的だが、この方法では膜設置本数が多くなるという課題があった。
　膜の汚染を低減するために、中空糸膜モジュールの前段で凝集処理工程を行う方法が知られている。しかし、凝集剤による濁質量増加により、膜の濁質汚染が引き起こされる。このような状況の下、膜の濁質除去性を高めるための膜モジュール構造や、逆洗方法の確立が、強く求められている。
　特許文献１には、膜の濁質除去性を向上させるため、空気と水を使った逆洗方法が提案されている。しかし、この方法は、濁質の種類、量によっては、濁質除去性があまり向上しない場合があり、より高性能な逆洗方法が求められている。
　一般的な空気洗浄では、膜モジュール下部から上部へ空気を流すが、空気の強さに上下で差が生まれるために、膜モジュール全体に空気が行き届かず、洗浄不足の箇所が生じる。空気洗浄時に下部排水すると、空気が膜モジュール内部に浸透せずに排出されてしまうため、モジュール上部、例えば循環部からしか排水できない。そのため、空気洗浄で剥がれた膜モジュール全体の濁質が膜の上部に付着してしまうことがあった。
　上端のみ固定した中空糸膜の場合、強い空気洗浄は膜モジュール下部の中空糸膜のヨレ、折れを引き起こしてしまう懸念があった。
特開２００５－８８００８号公報 特開平５－９６１３６号公報 特開２００２－２０４９３０号公報
　本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、中空糸膜に付着した濁質を万遍なく十分に除去できる中空糸膜モジュールの洗浄方法及び中空糸膜濾過装置を提供することを目的とする。
　本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法は、処理水出口及び濃縮水出口を有する容器と、該容器内に原水を供給する導水管と、原水を透過水と濃縮水とに分離するための中空糸膜であって、該容器内に上下方向に配置された複数の中空糸膜と、該中空糸膜の上端部を固定しており、該容器内の上部に配置された上端固定部と、該上端固定部の上側に形成され、各中空糸膜の内部が連通した透過水室と、を備え、前記導水管は、前記上端固定部の下側に上下方向に延在し、側周面に原水を噴出する複数の噴出孔が設けられており、前記容器の下部には、前記複数の噴出孔から気体を吹き込むバブリング洗浄を行う際の洗浄排水を排出する排水口が設けられている中空糸膜モジュールの洗浄方法であって、前記複数の噴出孔から気体を吹き込むバブリング洗浄を行い、洗浄排水を前記排水口から排出するものである。
　本発明の一態様では、前記上端固定部でのみ前記中空糸膜が固定されている。
　本発明の一態様では、前記導水管は前記容器の底面を貫通して前記容器内に延設されている。
　本発明の一態様では、前記排水口は前記導水管の周囲に設けられている。
　本発明の一態様では、前記バブリング洗浄と同時に、前記処理水出口から逆洗水を供給する逆洗浄を行う。
　本発明の一態様では、前記逆洗水に薬液を添加する。
　本発明の一態様では、前記排水口から洗浄排水を排出する前又は後に、前記容器の上部に設けられた前記濃縮水出口から洗浄排水を排出する。
　本発明の一態様では、前記導水管を通る気体の流量が１００～３００ＮＬ／ｍｉｎである。
　本発明の中空糸膜濾過装置は、処理水出口及び濃縮水出口を有する容器と、該容器内に原水を供給する導水管と、原水を透過水と濃縮水とに分離するための中空糸膜であって、該容器内に上下方向に配置された複数の中空糸膜と、該中空糸膜の上端部を固定しており、該容器内の上部に配置された上端固定部と、該上端固定部の上側に形成され、各中空糸膜の内部が連通した透過水室と、を有する中空糸膜モジュールを備え、前記導水管は、前記上端固定部の下側に上下方向に延在し、側周面に原水を噴出する複数の噴出孔が設けられており、前記容器の下部には、前記複数の噴出孔から気体を吹き込むバブリング洗浄を行う際の洗浄排水を排出する排水口が設けられており、前記導水管に原水配管及び気体導入手段が接続されているものである。
　本発明の一態様では、前記上端固定部でのみ前記中空糸膜が固定されている。
　本発明の一態様では、前記導水管は前記容器の底面を貫通して前記容器内に延設されている。
　本発明の一態様では、前記排水口は前記導水管の周囲に設けられている。
　本発明の一態様では、前記処理水出口から逆洗水を供給する逆洗手段を備える。
　本発明の一態様では、前記逆洗水に薬液を添加する手段を有する。
　本発明の中空糸膜濾過装置では、導水管が容器内に上下方向に延在し、導水管に設けられた複数の噴出孔から気体を吹き込んでバブリング洗浄を行うようになっているため、膜モジュール全体に空気が行き届き、中空糸膜に付着した濁質を万遍なく十分に除去できる。
実施の形態に係る中空糸膜濾過装置の模式図である。 濾過処理時の中空糸膜濾過装置の模式図である。 洗浄処理時の中空糸膜濾過装置の模式図である。 洗浄処理時の中空糸膜濾過装置の模式図である。 容器底部に設けられた排水口の模式図である。 別の実施の形態に係る中空糸膜濾過装置の模式図である。
　以下、図１～図４を参照して実施の形態について説明する。
　図１は、本実施形態に係る中空糸膜モジュールを備えた中空糸膜濾過装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、中空糸膜モジュールは、円筒の軸心線方向を上下方向（この実施形態では鉛直方向）にして配置された容器１を備えている。この容器１内に、複数の中空糸膜２が配置されている。
　中空糸膜２は、容器１の上部側において、固定部としての合成樹脂製ポッティング部３で固定され、容器１の下部側では固定されていない。ポッティング部３の合成樹脂としては例えばエポキシ樹脂を用いることができる。
　例えば、中空糸膜２をＵ字型に組み込み、中空糸膜の両端をポッティング部３で固定する。この場合、中空糸膜２の中間部が容器１の下部に位置する。
　一端が開口し、他端が封止された中空糸膜２を用いる場合は、開口している中空糸膜２の一端側をポッティング部３で固定し、封止された他端側を容器１の下部に配置する。
　中空糸膜２は、ＵＦ膜やＭＦ膜などのいずれでもよい。中空糸膜２は特に制限はないが、通常、内径０．２～１．０ｍｍ、外径０．５～２．０ｍｍ、有効長さ３００～２５００ｍｍ程度のものが用いられる。このような中空糸膜２が容器１内に５００～７０，０００本装填された全膜面積５～１００ｍ２程度のものが適当である。中空糸膜２の膜素材についても特に制限はないが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いることができる。本実施形態では、中空糸膜２を有する中空糸膜モジュールについて説明するが、管状膜を用いた膜モジュールであればよい。
　ポッティング部３の上側には処理水室７が区画形成されている。中空糸膜２の上端側はポッティング部３を貫通しており、その上端の開口は処理水室７に臨み、中空糸膜２の内部は処理水室７に連通している。中空糸膜２をＵ字型に組み込む場合は、中空糸膜２の両端がポッティング部３を貫通する。
　ポッティング部３は例えば円盤状であり、その外周面又は外周縁部が容器１の内面に水密的に接している。
　容器１の内部には、導水管４が略鉛直方向（容器１の軸方向）に延びている。導水管４は、例えば容器１の中心軸に沿って配置されている。導水管４は先端（上端）が閉じた円管であり、側周面には上下にわたって、かつ周方向に、間隔を空けて複数の噴出孔４ａが全体的に設けられている。噴出孔４ａの数は特に限定されないが、例えば５～５０個程度である。
　導水管４の高さ（上下方向の長さ）は特に限定されないが、導水管４の上端がポッティング部３の下面近傍に位置していることが好ましい。噴出孔４ａの大きさや形状は特に限定されないが、例えば口径５～５０ｍｍの円形である。導水管４の内径は例えば１０～１００ｍｍ程度である。また、導水管の上端がポッティング部３に埋設されていてもよい。
　導水管４の下部は、容器１の底面を貫通して延設し、容器１の外部にまで延びている。導水管４には原水配管Ｌ１が接続され、原水配管Ｌ１にはポンプＰ１及びバルブＶ１が設けられている。原水配管Ｌ１からは空気導入用配管Ｌ２が分岐しており、空気導入用配管Ｌ２にはバルブＶ２が設けられている。
　バルブＶ１とバルブＶ２の開閉を切り替えることで、容器１への原水／空気の供給を切り替えることができる。バルブＶ１を開、バルブＶ２を閉とし、ポンプＰ１により原水配管Ｌ１を介して原水を送り出すことで、導水管４の噴出孔４ａから放射方向に原水を噴出させ、容器１内に原水を供給することができる。
　バルブＶ１を閉、バルブＶ２を開とし、空気導入用配管Ｌ２から空気を供給することで、導水管４の噴出孔４ａから放射方向に気泡を噴出させ、バブリング洗浄を行うことができる。バルブＶ１及びＶ２を開とし、噴出孔４ａから気液混合流を噴出させることもできる。
　容器１の頂部には処理水（膜透過水）の出口５が設けられている。また、容器１の側面の上部には濃縮水出口８が設けられている。濃縮水出口８はポッティング部３の下面近傍に設けられている。ポッティング部３から濃縮水出口８の上縁までの距離は０～３０ｍｍ、特に０～１０ｍｍ程度が好ましい。濃縮水出口８には配管Ｌ５が接続され、配管Ｌ５にはバルブＶ５が設けられている。
　容器１の側面の下部には排水口６が設けられている。排水口６は、容器１の底面近傍に設けられている。排水口６には配管Ｌ６が接続され、配管Ｌ６にはバルブＶ６が設けられている。
　処理水出口５には処理水取出配管Ｌ３が接続されており、処理水取出配管Ｌ３を介して処理水（膜透過水）が排出される。処理水は処理水タンク９に貯留される。
　処理水取出配管Ｌ３には、処理水取出配管Ｌ３に設けられたバルブＶ３と処理水出口５との間の位置に逆洗水配管Ｌ４が接続されている。逆洗水配管Ｌ４にはバルブＶ４が設けられ、バルブＶ３を閉、バルブＶ４を開とし、ポンプＰ２により逆洗水配管Ｌ４を介して処理水出口５から容器１に逆洗水を流すことで、中空糸膜２の逆洗を行うことができる。図１は、逆洗水配管Ｌ４を処理水タンク９に接続し、逆洗水に処理水を用いる構成を示しているが、逆洗水は原水であってもよい。
　洗浄に伴う排水は、排水口６から配管Ｌ６を介して排出してもよいし、濃縮水出口８から配管Ｌ５を介して排出してもよい。排水口６からの排出と濃縮水出口８からの排出とを順に（交互に）行ってもよい。
　逆洗水配管Ｌ４を流れる逆洗水に薬液を添加する薬液添加手段（図示略）が設けられていてもよい。添加する薬液は、次亜塩素酸ナトリウム、強アルカリ性剤、強酸性剤等であり、膜付着物によって選択される。例えば、膜付着物が有機物、有機物を含む濁質等の場合、次亜塩素酸ナトリウムが０．０５～０．３ｍｇＣｌ２／Ｌ残留するように添加することが好ましい。
　この中空糸膜濾過装置による濾過処理では、図２に示すように、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ５を開、バルブＶ２、Ｖ４、Ｖ６を閉とし、ポンプＰ１を作動させ、導水管４から原水を供給する。導水管４から供給された原水のうち、中空糸膜２を透過した透過水が処理水として処理水出口５から取り出され、処理水取出配管Ｌ３を介して処理水タンク９に貯留される。
　中空糸膜２を透過しなかった濃縮水は、濃縮水出口８から配管Ｌ５を介して排出される。排出された濃縮水を原水と混合して容器１に供給するように循環させてもよい。
　図１に示す中空糸膜濾過装置は、中空糸膜２の外側に原水をクロスフロー方式で通水する外圧式で濾過処理する。
　この濾過処理を継続して行うと、中空糸膜２に濁質が蓄積してくる。そこで、濾過処理を所定時間行った後、又は処理水量が減少してきた場合、中空糸膜２に捕捉された濁質を洗浄する洗浄処理を行う。
　中空糸膜濾過装置の洗浄処理では、図３に示すように、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ６を閉、バルブＶ２、Ｖ４、Ｖ５を開とし、導水管４から空気を容器１に吹き込みバブリングを行うと共に、ポンプＰ２を作動させ、処理水室７を介して逆洗水を中空糸膜２内に送り込み、逆洗浄を行う。導水管４から供給する空気量は３０～５００ＮＬ／ｍｉｎ程度、特に１００～３００ＮＬ／ｍｉｎであることが好ましい。逆洗水には薬液が添加されていてもよい。洗浄排水は、濃縮水出口８から配管Ｌ５を介して系外に排出される。この洗浄処理では、バブリング洗浄と逆洗浄とを同時に行う。
　図４に示すように、洗浄処理時にバルブＶ６を開、バルブＶ５を閉としてもよい。この場合、洗浄排水は排水口６から排出される。図４では、導水管４から噴出された空気が、逆洗水と共に排水口６から排出する流れを矢印で示している。
　図４に示す排水口６からの逆洗水の排出を所定時間行った後、図３に示すように、バルブＶ６を閉、バルブＶ５を開として、濃縮水出口８から逆洗水を排出するようにしてもよい。
　導水管４には上下方向の全体にわたって多数の噴出孔４ａが設けられているため、中空糸膜２の上端固定部近傍（ポッティング部３近傍）も含め中空糸膜２の全体に気泡を噴射し、濁質を万遍なく十分に洗浄し、除去することができる。バブリング洗浄の際の空気量を多くしても、モジュール下部から上部へ空気を流す方式と比較して、中空糸膜２のヨレや折れを防止できる。
　排水口６からの逆洗水の排出と、濃縮水出口８からの逆洗水の排出とを順に行うことで、中空糸膜２から剥がれた濁質を効率良く排出できる。
　排水口６は、容器１の底部に設けられていてもよい。例えば、図５に示すように、容器１の底部において、導水管４の周囲が排水口６となる。
　図６に示すように、中空糸膜２の上下両端を固定してもよい。中空糸膜２の下端は、ポッティング部３Ａ内に埋設されて封止されている。ポッティング部３Ａの中心部には、導水管４が貫通する貫通孔が設けられている。
　逆洗浄は、水逆洗でなく、空気逆洗でもよい。バブリング洗浄では、導水管４から空気でなく気液混合流を供給してもよい。
　上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。
　［実施例１］
　図１に示す中空糸膜モジュールを備えた中空糸膜濾過装置に、導水管４を介して原水を３０分間通水して濾過処理を行った。原水槽に水道水を貯水してベントナイトを１０ｍｇ／Ｌ、フミン酸ナトリウムを５ｍｇ／Ｌ添加した後に、キシダ化学製炭酸水素ナトリウム、キシダ化学製硫酸によりｐＨを８．０に調製した。原水槽からポンプで凝集槽に送水し、滞留時間を１０分とした。凝集槽前に工業用塩化第二鉄（濃度３８％）を１００ｍｇ／Ｌ添加したものを原水として使用した。中空糸膜モジュールの構成は次の通りである。
　　容器１：内径２００ｍｍ、高さ１３００ｍｍ
　　中空糸：内径０．７５ｍｍ、外径１．２５ｍｍ、有効長さ９９０ｍｍのポリフッ化ビニルデン製ＵＦ膜、膜面積３０ｍ２
　　導水管４：容器１内に延在する長さ１０００ｍｍ、内径２０ｍｍ、外径２５ｍｍ
　　噴出孔４ａ：口径１０ｍｍ、１０個
　濾過処理後、導水管４から空気を供給してバブリング洗浄を行うと共に逆洗浄を行った。洗浄処理は１分間行った。逆洗水は濃縮水出口８から排出した。バブリング用空気の供給量は８０ＮＬ／ｍｉｎとした。逆洗浄の給水量を８０Ｌ／ｍｉｎとし、逆洗浄の給水としては濾過処理水を用いた。
　濾過処理及び洗浄処理を交互にそれぞれ５回行った。サイクル毎に排出される逆洗水を採取し、逆洗水中の濁質量を計測した。５サイクルの中で供給した全濁質量に対する逆洗で排出された濁質量（濁質除去率）を表１に示す。
　［実施例２］
　逆洗水を排水口６から排出したこと以外は実施例１と同様の処理を行った。測定結果を表１に示す。
　［実施例３］
　逆洗水を排水口６から排出した後、濃縮水出口８から排出したこと以外は実施例１と同様の処理を行った。測定結果を表１に示す。
　［実施例４］
　バブリング用空気の供給量を１５０ＮＬ／ｍｉｎとしたこと以外は実施例３と同様の処理を行った。測定結果を表１に示す。
　［実施例５］
　逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを３００ｍｇＣｌ２／Ｌとなるように添加したこと以外は実施例４と同様の処理を行った。測定結果を表１に示す。
　［比較例１］
　導水管４が設けられていない中空糸膜モジュールを使用し、バグリング洗浄を省略したこと以外は実施例１と同様の処理を行った。測定結果を表１に示す。
　［比較例２］
　逆洗浄の際に中空糸膜モジュールの容器下部からバブリング用空気を８０ＮＬ／ｍｉｎ供給したこと以外は比較例１と同様の処理を行った。測定結果を表１に示す。
　［比較例３］
　中空糸膜の下端をポッティング部に埋設して固定したこと以外は比較例２と同様の処理を行った。測定結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１では、導水管４を設置していない比較例１と比較し、濁質除去率が高かった。
　比較例２のように中空糸膜モジュールの容器下部から空気を導入した場合よりも、導水管４から空気を導入した実施例１の方が、濁質除去率が高かった。
　容器１の下部の排水口６から逆洗水を排出する実施例２は、容器１の上部の濃縮水出口８から逆洗水を排出する実施例１よりも濁質除去性が高かった。
　排水口６からの逆洗水の排出と、濃縮水出口８からの逆洗水の排出とを順に実施する実施例３は、実施例１、２よりも濁質除去性が高かった。
　実施例４から、バブリング用空気の供給量を増大させることによって、濁質除去性が向上することが確認された。
　実施例５から、次亜塩素酸ナトリウムを逆洗水に添加することで、濁質除去性が向上することが確認された。
　中空糸膜の上下両端を固定した比較例３より、上端のみ固定した比較例２の方が高い濁質除去性を示すことが確認された。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０１６年３月２９日付で出願された日本特許出願２０１６－０６６０００に基づいており、その全体が引用により援用される。
　１　容器
　２　中空糸膜
　３　ポッティング部
　４　導水管
　５　処理水出口
　６　排水口
　７　処理水室
　８　濃縮水出口
　９　処理水タンク
 

Claims (14)

  1. 　処理水出口及び濃縮水出口を有する容器と、
    　該容器内に原水を供給する導水管と、
    　原水を透過水と濃縮水とに分離するための中空糸膜であって、該容器内に上下方向に配置された複数の中空糸膜と、
    　該中空糸膜の上端部を固定しており、該容器内の上部に配置された上端固定部と、
    　該上端固定部の上側に形成され、各中空糸膜の内部が連通した透過水室と、
    　を備え、
    　前記導水管は、前記上端固定部の下側に上下方向に延在し、側周面に原水を噴出する複数の噴出孔が設けられており、
    　前記容器の下部には、前記複数の噴出孔から気体を吹き込むバブリング洗浄を行う際の洗浄排水を排出する排水口が設けられている中空糸膜モジュールの洗浄方法であって、
    　前記複数の噴出孔から気体を吹き込むバブリング洗浄を行い、洗浄排水を前記排水口から排出することを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  2. 　請求項１において、前記上端固定部でのみ前記中空糸膜が固定されていることを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  3. 　請求項１又は２において、前記導水管は前記容器の底面を貫通して前記容器内に延設されていることを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  4. 　請求項３において、前記排水口は前記導水管の周囲に設けられていることを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  5. 　請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記バブリング洗浄と同時に、前記処理水出口から逆洗水を供給する逆洗浄を行うことを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  6. 　請求項５において、前記逆洗水に薬液を添加することを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  7. 　請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記排水口から洗浄排水を排出する前又は後に、前記容器の上部に設けられた前記濃縮水出口から洗浄排水を排出することを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  8. 　請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記導水管を通る気体の流量が１００～３００ＮＬ／ｍｉｎであることを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  9. 　処理水出口及び濃縮水出口を有する容器と、
    　該容器内に原水を供給する導水管と、
    　原水を透過水と濃縮水とに分離するための中空糸膜であって、該容器内に上下方向に配置された複数の中空糸膜と、
    　該中空糸膜の上端部を固定しており、該容器内の上部に配置された上端固定部と、
    　該上端固定部の上側に形成され、各中空糸膜の内部が連通した透過水室と、
    　を有する中空糸膜モジュールを備え、
    　前記導水管は、前記上端固定部の下側に上下方向に延在し、側周面に原水を噴出する複数の噴出孔が設けられており、
    　前記容器の下部には、前記複数の噴出孔から気体を吹き込むバブリング洗浄を行う際の洗浄排水を排出する排水口が設けられており、
    　前記導水管に原水配管及び気体導入手段が接続されていることを特徴とする中空糸膜濾過装置。
  10. 　請求項９において、前記上端固定部でのみ前記中空糸膜が固定されていることを特徴とする中空糸膜濾過装置。
  11. 　請求項９又は１０において、前記導水管は前記容器の底面を貫通して前記容器内に延設されていることを特徴とする中空糸膜濾過装置。
  12. 　請求項１１において、前記排水口は前記導水管の周囲に設けられていることを特徴とする中空糸膜濾過装置。
  13. 　請求項９乃至１２のいずれかにおいて、前記処理水出口から逆洗水を供給する逆洗手段を備えることを特徴とする中空糸膜濾過装置。
  14. 　請求項１３において、前記逆洗水に薬液を添加する手段を有することを特徴とする中空糸膜濾過装置。
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