JP2001300270A - 中空糸膜モジュールの洗浄方法及び固液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空糸膜モジュールのインライン薬液洗浄を
行うにあたり、洗浄薬液を中空糸膜モジュール全体に行
き渡らせて薬液洗浄を効果的に行うための洗浄方法及び
固液分離装置を提供する。 【解決手段】 中空糸膜モジュールに洗浄薬液を注入し
て膜洗浄をするにあたり、洗浄開始時に洗浄薬液注入と
ともに、モジュールの集水管内に残っている分離透過水
をモジュールから排出しながら洗浄薬液を注入する工程
を行った後、洗浄薬液をモジュールに連続注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浸漬型の膜分離法
に用いられる中空糸膜モジュールの洗浄方法及びその洗
浄方法を行う固液分離装置に関するものであり、特に少
量の洗浄液で短時間に効果的なインライン薬液洗浄がで
きる中空糸膜モジュールの洗浄方法及びその洗浄方法を
行う固液分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、中空糸膜モジュールを下水処理場
における二次処理、三次処理、浄化槽における固液分
離、産業廃水中のＳＳ（浮遊懸濁物質）の固液分離、浄
水場における河川水の直接ろ過、工業用水道水のろ過、
プール水のろ過等の高汚濁性水処理用途に用いる検討が
様々な形で行われている。そして、中空糸膜モジュール
には、中空糸膜の中空部から外側へ向かってろ過を行う
内圧式と、中空糸膜の外側から中空部へ向かってろ過を
行う外圧式とがあり、それぞれに長所があるものの、内
圧式に比べて、空間当りの膜面積を大きくとり、装置の
占めるスペースを少なくできる外圧式の中空膜モジュー
ルが上記の比較的大規模の用途に向いていると考えられ
る。

【０００３】しかしながら、これらの用途においてはろ
過の継続とともにろ過膜に目詰まりを生じ、ろ過差圧の
上昇を生じた。従来、ろ過の継続とともに生じた有機物
や金属元素に由来するファウリングを取り除くために
は、洗浄薬液による膜洗浄を行ってきた。洗浄薬液によ
る膜洗浄方法は大きくは２つに分類され、中空糸膜モジ
ュールを洗浄薬液槽に移して浸漬するいわゆる浸漬薬液
洗浄方法か、もしくは洗浄薬液を通常の運転時とは逆に
中空部から膜外へ透過させて洗浄を行ういわゆるインラ
イン薬液洗浄方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】浸漬薬液洗浄方法
は、洗浄効果が大きいものの、薬品使用量が多く、モジ
ュールを脱着し浸漬槽へ移送するか、あるいはユニット
ごと浸漬槽へ移送する必要があり、煩雑な作業を伴うと
いう問題点があった。これに対して、インライン薬液洗
浄方法は、薬品使用量が少なく、浸漬薬液洗浄方法のよ
うな煩雑な作業も伴わないものの、中空糸膜モジュール
における集水管の占める体積が大きいために、薬品を注
入するだけではモジュールの集水管内全体に洗浄薬液が
行き渡るまで時間がかかったり、また、洗浄薬液注入点
に近い集水管付近の中空糸から洗浄薬液が膜外へ浸出す
るため、モジュール全体の洗浄薬液洗浄が困難であっ
た。また、中空糸膜の場合、平膜や管型と違い、集水管
内径は２００ｍｍ程度の内径があるのに対して、膜中空
部は０．５ｍｍ程度以下であるために、中空糸膜内に薬
液を加圧注入しにくく、注入速度が高いまま無理に加圧
して、中空糸膜内まで薬液注入しようとすると、洗浄薬
液注入点に近い集水管付近の中空糸膜から洗浄薬液が膜
外に流出して、洗浄に必要な薬液量以上の薬液が必要と
なる。また、必要以上の薬液が生物反応槽（膜浸漬槽）
に流れ込むために、生物処理に悪影響を及ぼす問題があ
った。

【０００５】本発明は、浸漬薬液洗浄方法に比べて作業
の煩雑性の少ないインライン薬液洗浄方法における前記
の従来の問題を解決し、少量の洗浄薬液で短時間に効果
的なインライン薬液洗浄を行うことができる中空糸膜モ
ジュールの洗浄方法を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記の問
題点について、集水管内全体に洗浄薬液が行き渡るまで
に時間がかかったり、洗浄薬液注入点に近い集水管付近
の中空糸から洗浄薬液が膜外へ浸出する現象を防止する
方法について種々研究した。そして、一方の集水管へ洗
浄薬液を注入するとともにもう一方の集水管から集水管
内の分離透過水を吸引することが、少量の洗浄薬液で短
時間に効果的なインライン薬液洗浄を行うことに極めて
有効に作用することに着目して、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明は、下記の手段により前
記の課題を解決した。 （１）両端に集水管があり、その両端集水管が下端で連
通されている中空糸膜モジュールに洗浄薬液を注入して
膜洗浄をするにあたり、中空糸膜モジュールが被ろ過液
中に浸漬された状態で、一方の集水管から洗浄薬液を注
入するとともに、もう一方の集水管から集水管内の分離
透過水を吸引することによって洗浄薬液を循環させなが
ら集水管内の分離透過水を洗浄薬液で置換した後、一方
あるいは両方の集水管へ洗浄薬液を連続注入して中空糸
膜から膜外へ透過させることを特徴とする中空糸膜モジ
ュールの薬液洗浄方法。 （２）１分間あたりにおける前記モジュール集水管内か
ら分離透過水をモジュール外へ吸引する量と集水管への
洗浄薬液注入量は、モジュールの集水管容積の０．５倍
以上、好ましくは１倍以上２倍以下とすることを特徴と
する前記（１）記載の中空糸膜モジュールの薬液洗浄方
法。

【０００８】（３）被処理水を処理する処理槽と、該処
理槽内の被処理水に浸漬され、下端で連通されている両
端に集水管を備えた中空糸膜モジュールと、その上端に
洗浄薬液用タンクへ給液ポンプを介して接続された洗浄
薬液注入口となる一方の集水管と、前記洗浄薬液用タン
クへ排液ポンプを介して集水管内液吸引口となるもう一
方の集水管を備えていることを特徴とする固液分離装
置。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の中空糸膜モジュー
ルの洗浄方法及び装置について図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の洗浄方法の１例を示すフロー図で
あり、図２は組み合わせた中空糸膜モジュールを用いる
他の例を示すフロー図である。また、図３は、本発明の
洗浄方法を実施するために、処理槽、配管、バルブによ
って具体的に表した固液分離装置の概略説明図を示す。
なお、本発明を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

【００１０】本発明の中空糸膜モジュール６の洗浄方法
における集水管１への洗浄薬液注入や、モジュール集水
管１内からの分離透過水の吸引の方法としては、水頭差
を利用しても良くポンプを利用してもよいが、ここでは
ポンプ２台（５−１、５−２）によって洗浄する場合を
例にとり説明する。本発明は、被処理液中に浸漬した状
態でろ過処理を行っている膜モジュール６を薬液洗浄す
る際に、ろ過処理停止後、膜モジュール６を被処理液中
に浸漬した状態で、集水管１の注入口２からは洗浄薬液
を注入し、吸引口３からは集水管１内の分離透過水の吸
引を行って、集水管１内を洗浄薬液で置換する、という
手段を取る点において、最もその特徴を有するものであ
る。この時の分離透過水の吸引速度は、洗浄薬液の注入
速度以下とし、好ましくは同程度とする。これは、吸引
速度が注入速度を超えると、中空糸膜部からの吸引ろ過
が始まるからであり、また、注入速度が吸引速度よりも
速すぎると、集水管１付近から膜６外へ流出する洗浄薬
液量が増加し、洗浄薬液の損失となるからである。

【００１１】次に、本発明の洗浄方法を、より具体的に
説明するために、処理槽内に中空糸膜モジュールを設置
した固液分離装置において、通常運転時から洗浄時に至
る工程に関して図３を用いて説明する。なお、図３にお
ける配管やバルブは、本発明の洗浄方法を実施する上で
使用される装置での１例を示すものであり、本発明は以
下で説明する配管やバルブの配置に限定されるものでは
ない。本発明の洗浄方法は、被処理液をろ過する固液分
離装置の処理工程の全体において述べれば、通常運転時
（ろ過運転時）の第１工程、集水管１内の分離透過水と
洗浄薬液を循環置換する第２工程、洗浄薬液を連続注入
する第３工程、適当な時間だけ放置する第４工程、集水
管１内と膜６内の洗浄薬液をモジュール外に排出する第
５工程の、５つの工程よりなる。

【００１２】第１工程である通常運転時（ろ過運転時）
は、処理槽７内の少なくとも膜モジュール浸漬場所の下
方に設置しているブロアー９からの送気を散気装置８を
用いて散気している被処理液中に膜モジュールを浸漬
し、バルブａ，ｅ，ｆを開きバルブｂ，ｃ，ｄ，ｇ，ｈ
を閉じて、ポンプ５−１及び５−２によりモジュール集
水管の開口部２及び３から処理水を吸引している。本膜
モジュールを本発明法により薬液洗浄する場合、第２工
程として、ブロアー９及びポンプ５−１及び５−２を停
止し、バルブはａ，ｂ，ｅ，ｆ，ｈを閉じ、バルブｃ，
ｄ，ｇを開いた状態とした後、ポンプ５−１及び５−２
を起動して、集水管１の注入口２からは洗浄薬液を集水
管１に注入し、吸引口３からは集水管１内に残っている
分離透過水の吸引を行って、集水管１内を洗浄薬液で置
換する。

【００１３】この第２工程における分離透過水の吸引速
度は、洗浄薬液の注入速度以下とし、好ましくは同程度
とする。これは吸引速度が注入速度を超えると、中空糸
膜部からの吸引ろ過が始まるからであり、また注入速度
が吸引速度より速すぎると、集水管１付近から膜６外へ
流出する洗浄薬液量が増加し、洗浄薬液の損失となるか
らである。

【００１４】また、この時の１分間あたりの注入・吸引
量は、モジュールの集水管１の容積の０．５倍以上と
し、好ましくは１倍以上２倍以下とする。１分間あたり
の注入・吸引量が、モジュール集水管１の容積に対して
０．５倍以下の場合、モジュール集水管１内を注入薬液
で置換する時間が２分以上かかることとなり、それだけ
薬品洗浄時間が長くなる。逆に２倍以上だと、モジュー
ル６内で循環する薬液速度が速くなることで配管内圧力
損失が大きくなり、循環置換をするのにそれだけエネル
ギーを必要とする。例えば集水管１の容積が２リットル
のモジュールにおいては、注入・吸引速度は約２リット
ル／ｍｉｎ〜４リットル／ｍｉｎが適当である。

【００１５】また、この第２工程において、吸引口３か
ら吸引された分離透過水により薬液タンク内の薬液濃度
が低下することが危惧される場合には、第２工程におけ
るバルブの状態として、バルブａ，ｃ，ｅ，ｆ，ｈを閉
じ、バルブｂ，ｄ，ｇが開いた状態とすればよい。集水
管１内の分離透過水が洗浄薬液で置換された後、第３工
程として、ブロアー９及びポンプ５−１は停止され、バ
ルブａ，ｂ，ｃ，ｅ，ｆ，ｈは閉じられ、バルブｄ，ｇ
は開いた状態とした後、ポンプ５−２により洗浄薬液の
連続注入を行う。連続注入時においては、そのまま洗浄
薬液注入吸引だけを行ってもよいが、途中でバルブｃを
開き、ポンプ５−１を起動して、集水管１内の液を吸引
する間欠的な循環を行ってもよい。薬液の注入速度は、
集水管置換の速度よりも小さいことが好ましい。洗浄時
の１分間あたりの注入量は、通常運転時の吸引量の０．
０１〜２倍が好ましい。

【００１６】必要な洗浄薬液量を注入した後は、第４工
程として、ポンプ５−１、５−２を停止し、そのままの
状態で放置する。適当な時間だけ放置した後、第５工程
の操作としては、ブロアー９を起動し、バルブａ，ｃ，
ｄ，ｆ，ｇを閉じ、バルブｂ，ｅ，ｈを開いた状態とし
た後、ポンプ５−１及び５−２を起動し、集水管１内と
膜６内に残る洗浄薬液を排出する。洗浄薬液が集水管１
内と膜６内から十分排出された後、第１工程の通常運転
時（ろ過運転時）の状態に戻す。

【００１７】本発明の洗浄方法において洗浄薬液として
使用する薬品は、中空糸膜やろ過システムを構成する部
材に損傷を与えずファウリング物質を溶解あるいは酸化
分解するものであれば、特に限定されることなく使用で
きる。その具体的な例としては、次亜塩素酸ソーダ、ク
ロラミン、過酸化水素水、苛性ソーダ、塩酸、シュウ
酸、クエン酸等を挙げることができる。本発明の洗浄方
法が使用できる中空糸膜の材質も特に限定されるもので
はなく、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリスルフォ
ン、ポリアクリロニトリル、セルロース系等任意のもの
が使用できる。

【００１８】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明は下記の実施例のみに限定されるも
のではない。

【００１９】図２に示す中空糸膜モジュールを、食品工
場廃液をＢＯＤ源とした排水の浸漬型膜分離活性汚泥法
に約６ヶ月間使用し、膜の目詰まりが生じた試験中空糸
膜モジュールを２つ（モジュールＡ、Ｂ）用意した。本
中空糸膜モジュールにおける集水管容積は２リットルで
あり、膜面積は１１ｍ² である。通常運転時の吸引量は
３．１ｍｌ／ｍｉｎであった。なお、本中空糸膜モジュ
ールの使用開始時における差圧は５ｋＰａであり、約６
ヶ月使用して目詰まりした後の差圧は３０ｋＰａであっ
た。 （洗浄薬液）洗浄薬液として、３０００ｐｐｍの次亜塩
素酸ナトリウム水溶液を１４リットル調製した。

【００２０】（中空糸膜モジュールの洗浄） （１）中空糸膜モジュールＡ 中空糸膜モジュールＡについては、洗浄薬液を注入口２
から０．３リットル／ｍｉｎの注入速度で連続注入する
ことにより、インライン薬液洗浄を実施した。 （２）中空糸膜モジュールＢ 中空糸膜モジュールＢについては、本発明の方法にした
がって洗浄を実施した。すなわち、モジュール６の集水
管１の片側に洗浄薬液注入口２を設け、もう一方の集水
管に吸引口３を設けた。つづいて、循環速度２リットル
／ｍｉｎで中空糸膜モジュール６の集水管１内に残って
いた分離透過水を洗浄薬液で循環置換した後、集水管１
内からの吸引を止め、洗浄薬液注入速度を０．３リット
ル／ｍｉｎとして洗浄薬液の連続注入を開始した。連続
注入中は１５分毎に１分間、循環速度２リットル／ｍｉ
ｎで集水管１内を注入薬液で循環した。洗浄開始から５
０分後に薬液注入を停止し、洗浄開始２時間後までその
まま静置した。

【００２１】このようにして、２種類の洗浄方法により
薬液洗浄を行った時、それぞれの差圧の回復は第１表に
示すとおりであった。従来の洗浄方法による差圧回復に
比べて、本発明の洗浄方法による差圧の回復は大きく、
本発明の洗浄方法により差圧はろ過開始時程度に回復し
た。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、少量の洗浄薬剤により
短時間でインライン薬液洗浄を行うことができ、洗浄効
果が大きいので洗浄後の差圧回復が著しく、洗浄後のろ
過圧力が低くくてすむ。効果的なインライン薬液洗浄を
行えるので作業に煩雑性がない。洗浄薬剤の損失が少な
くて済む。したがって、コストが安くすむ。また、膜を
生物反応槽に浸漬した場合、薬液が生物反応槽に流れ込
まないため、生物処理に悪影響を及ぼさない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の洗浄方法を説明するための簡易フロー
図である。

【図２】本発明の洗浄方法で洗浄した中空糸膜モジュー
ルの模式図である。

【図３】本発明の洗浄方法を実施するための具体的な固
液分離装置の概略説明図を示す。

【符号の説明】

１ 集水管 ２ 洗浄薬液注入口 ３ 集水管内液吸引口 ４ 洗浄薬液用タンク ５−１ ポンプ ５−２ ポンプ ６ 中空糸膜モジュール ７ 処理槽 ８ 散気装置 ９ ブロアー ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市原 昭 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 須山 晃延 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA02 HA19 HA93 JA31A KA43 KC03 KC13 KC14 KC16 KD12 KD15 KD16 KD17 KD22 KD24 KE06Q KE06R PB08 PC11 PC62

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に集水管があり、その両端集水管が
   下端で連通されている中空糸膜モジュールに洗浄薬液を
   注入して膜洗浄をするにあたり、中空糸膜モジュールが
   被ろ過液中に浸漬された状態で、一方の集水管から洗浄
   薬液を注入するとともに、もう一方の集水管から集水管
   内の分離透過水を吸引することによって洗浄薬液を循環
   させながら集水管内の分離透過水を洗浄薬液で置換した
   後、一方あるいは両方の集水管へ洗浄薬液を連続注入し
   て中空糸膜から膜外へ透過させることを特徴とする中空
   糸膜モジュールの薬液洗浄方法。
2. 【請求項２】 １分間あたりにおける前記モジュール集
   水管内から分離透過水をモジュール外へ吸引する量と集
   水管への洗浄薬液注入量は、モジュールの集水管容積の
   ０．５倍以上、好ましくは１倍以上２倍以下とすること
   を特徴とする請求項１記載の中空糸膜モジュールの薬液
   洗浄方法。
3. 【請求項３】 被処理水を処理する処理槽と、該処理槽
   内の被処理水に浸漬され、下端で連通されている両端に
   集水管を備えた中空糸膜モジュールと、その上端に洗浄
   薬液用タンクへ給液ポンプを介して接続された洗浄薬液
   注入口となる一方の集水管と、前記洗浄薬液用タンクへ
   排液ポンプを介して集水管内液吸引口となるもう一方の
   集水管を備えていることを特徴とする固液分離装置。