JP2009240903A

JP2009240903A - 膜ろ過方法

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Publication number: JP2009240903A
Application number: JP2008089939A
Authority: JP
Inventors: Ryota Takagi; 亮太高木; Tamotsu Kitade; 有北出; Tomohiro Maeda; 智宏前田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP5024158B2

Abstract

【課題】塩分を含有する原水を膜ろ過するろ過膜モジュールで処理する膜ろ過方法において、膜ろ過水や淡水を効率的に用いて、高い洗浄効果でろ過膜モジュールを洗浄する方法を提供する。
【解決手段】塩分を含有する原水をろ過膜モジュールで処理して膜ろ過水を得る膜ろ過方法において、膜ろ過工程の間にろ過膜モジュールの逆洗を行う逆洗工程を有し、該逆洗工程として、前記膜ろ過水を逆洗水に用いた通常逆洗工程、もしくは、酸化剤を５０ｍｇ／Ｌ以上の濃度で含有させた淡水を逆洗水に用いた酸化剤含有淡水逆洗工程のいずれかを行い、かつ、該酸化剤含有淡水逆洗工程の実施頻度を３時間〜１０日間に１回とすることを特徴とする膜ろ過方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、塩分を含有する原水をろ過膜モジュールで処理して膜ろ過水を得る膜ろ過方法において、膜ろ過水や淡水を効率的に用いて効果的な逆洗を行う逆洗方法に関するものである。

海水・かん水からの淡水の生成には、たとえば逆浸透膜モジュールを備えた膜分離装置が用いられる。この種の膜分離装置は、基本的には図１に示すように、原水（海水・かん水）から濁質成分除去等のための前処理を施した後、高圧ポンプ１１によって所定の圧力（例えば６．０ＭＰａ程度）に高めて逆浸透膜モジュール１３に供給し、逆浸透作用により透過した透過水と濃縮水とを得るように構成される。

前処理としては、例えば、砂ろ過、活性炭ろ過、膜ろ過などが挙げられ、特に膜ろ過が好ましく用いられる。しかし、この種の膜ろ過装置は、膜ろ過を継続していくと、原水に含まれる濁質や有機物、無機物等の除去対象物が膜面に蓄積し、膜の目詰まりが生じてくる。膜が目詰まりするとろ過膜モジュールの膜ろ過抵抗が上昇し、やがて膜ろ過を継続することができなくなる。そこで膜ろ過を継続するため、膜の洗浄を行う必要がある。膜の洗浄には膜ろ過水を膜の２次側（膜ろ過水側）から１次側（原水側）へ逆流させる逆流洗浄（以下、逆洗と称する）や、気体を膜の１次側に供給して膜の汚れを取る空気洗浄や、薬剤含有水を一定時間膜と接触させて洗浄する薬液洗浄がある。これらの洗浄を有効に行うことが膜ろ過を安定して継続実施するために非常に重要である。

膜の目詰まりの程度は、原水の水質に依存するが、一般的に最も問題となるのが有機物による目詰まりである。この有機物の目詰まりの解消のためには次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を含む水で逆洗することが有効であり、逆洗に使用する洗浄水としては、膜ろ過水が一般的に使われている。

そこで、特許文献１では、海水・かん水などの塩分を含有する原水を膜ろ過して得られた膜ろ過水を、逆浸透膜モジュールで逆浸透処理して透過水を得る膜分離方法において、膜ろ過水に次亜塩素酸ナトリウムといった酸化剤を添加した水を用いてろ過膜モジュールを逆洗する方法や、透過水を用いてろ過膜モジュールを逆洗する方法が開示されている。しかしながら、この方法のように膜ろ過水に次亜塩素酸ナトリウムを添加すると、膜ろ過水に含まれる高濃度のカルシウム等と反応してカルシウムスケール等が発生し、次亜塩素酸ナトリウム添加配管が詰まったり、ろ過膜モジュールが詰まったりする問題が生じ易い。また、透過水に酸化剤を添加しないで逆洗を行なう場合には、十分な洗浄効果が得られない問題があった。

一方、特許文献２では、塩分を含有する原水を膜ろ過して得られた膜ろ過水を、第１の逆浸透膜モジュールで逆浸透処理し、さらに第２の逆浸透膜モジュールで逆浸透処理して透過水を得る膜分離方法において、第２の逆浸透膜モジュールで得られた濃縮水に、酸化剤を添加してろ過膜モジュールの逆洗を行う方法が開示されている。しかしながら、この方法では逆浸透膜モジュールを２段に設置した設備でしか適用できない。逆浸透膜モジュールを１段しか設置していない設備では濃縮水の塩分濃度が高すぎるために、濃縮水で逆洗しても効果が却って得られない。また、膜ろ過水を逆洗に用いないで、第２の逆浸透膜モジュールで得られた濃縮水を用いてろ過膜モジュールの逆洗を行っているが、第２の逆浸透膜モジュールの濃縮水は、第1の逆浸透膜モジュールの供給水として還流させるのが一般的であり、その場合に比べて、得られる透過水の回収率が低くなる問題があった。また、第２の逆浸透膜モジュールの濃縮水に含まれる塩分濃度は、原水に比べると減じられているとはいえ、十分には低くないため、期待した洗浄効果が得られない問題もあった。

特開２００６−２７２１３６号公報特開２００６−２７２１３５号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決し、ろ過膜モジュールに蓄積した濁質や有機物、無機物等の目詰まり原因物質を、膜ろ過水や淡水を効率的に用いて効果的に洗浄除去するための膜ろ過方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の膜ろ過方法は、次の（１）〜（４）の構成を特徴とするものである。
（１）塩分を含有する原水をろ過膜モジュールで処理して膜ろ過水を得る膜ろ過方法において、膜ろ過工程の間にろ過膜モジュールの逆洗を行う逆洗工程を有し、該逆洗工程として、前記膜ろ過水を逆洗水に用いた通常逆洗工程、もしくは、酸化剤を５０ｍｇ／Ｌ以上の濃度で含有させた淡水を逆洗水に用いた酸化剤含有淡水逆洗工程のいずれかを行い、かつ、該酸化剤含有淡水逆洗工程の実施頻度を３時間〜１０日間に１回とすることを特徴とする膜ろ過方法。
（２）酸化剤を５０ｍｇ／Ｌ以上の濃度で含有させた淡水を逆洗水に用いた酸化剤含有淡水逆洗工程に引き続いて、前記酸化剤含有淡水を前記ろ過膜モジュール内で保持させた状態を３〜１２０分間維持することを特徴とする上記（１）に記載の膜ろ過方法。

（３）前記膜ろ過工程の後に前記酸化剤含有淡水逆洗工程を行う際、前記膜ろ過工程に引き続いて、酸化剤を含有させていない淡水を逆洗水に用いて前記ろ過膜モジュールを逆洗し、前記ろ過膜モジュールの原水側の水を排出することを行い、引き続いて、前記酸化剤含有淡水逆洗工程を行うことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の膜ろ過方法。
（４）前記淡水として、前記膜ろ過水を逆浸透処理した逆浸透膜透過水を用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の膜ろ過方法。

本発明の膜ろ過方法によると、ろ過膜モジュールに蓄積した濁質や有機物、無機物等の目詰まり原因物質を、膜ろ過水や淡水を効率的に用いて効果的に洗浄除去することが可能となる。

図２、図３は、それぞれ、本発明の膜ろ過方法の好ましい一実施様態を示す工程概略図である。各々の図において同一符号は同一または同等の構成要素を示す。

図２や図３において、取水された海水・かん水などの塩分を含有する原水は、適宜前処理を施された後、ろ過ポンプ１でもって原水配管２を介してろ過膜モジュール３へと供給され、膜ろ過された膜ろ過水が得られる。膜ろ過水は、ろ過水配管４を介してろ過水槽５に貯留される。本発明では膜ろ過水を得る工程を、膜ろ過工程と称する。ろ過水槽５に貯留された膜ろ過水は、高圧ポンプ１１によって逆浸透膜供給配管１２を介して逆浸透膜モジュール１３へと供給され、逆浸透処理された透過水と、濃縮水が得られる。透過水は透過水配管１４を介して取り出され、濃縮水は濃縮水配管１５を介して系外に排出される。本発明では逆浸透処理をして透過水を得る工程を、逆浸透処理工程と称する。また、図２では系外から供給される淡水が淡水配管１６を介して淡水水槽１７に貯留される。図３では、逆浸透膜モジュール１３で処理された透過水が淡水として供給され淡水水槽１７に貯留される。

ろ過膜モジュール３の膜面に蓄積した濁質や有機物、無機物を洗浄除去するため、所定時間膜ろ過を行った後、ろ過ポンプ１を停止して、当該ろ過膜モジュール３の逆洗が行われる。ろ過水槽５に貯留された膜ろ過水等を逆洗水とする場合は、膜ろ過水を逆洗ポンプ２１によって逆洗水配管２２を介してろ過膜モジュール３に供給し、膜の２次側（膜ろ過水側）から膜の１次側（原水側）へ逆流させて行われる。本発明では逆洗に用いられる洗浄水を逆洗水と称する。逆洗水は、ろ過膜モジュール３の原水側に流れ出た後、逆洗水排水配管２６および／またはドレン排水配管２７を介してろ過モジュール３の系外へ排出される。膜ろ過水を用いて逆洗を行う工程を、本発明では通常逆洗工程と称する。所定の時間経過後、逆洗ポンプ２１を停止して、再び膜ろ過が行われる。

また、淡水を逆洗水として用いる場合には、淡水水槽１７に貯留された淡水を、淡水逆洗ポンプ３１によって淡水逆洗配管３２を介してろ過膜モジュール３に供給し、膜の２次側（膜ろ過水側）から膜の１次側（原水側）へ逆流させて行われる。この時に、酸化剤貯槽２３に貯留された酸化剤薬液を、酸化剤注入ポンプ２４によって酸化剤注入配管２５を介して淡水逆洗配管３２に注入した場合、酸化剤含有淡水が逆洗水として供給される。逆洗水は、ろ過膜モジュール３の原水側に流れ出た後、逆洗水排水配管２６および／またはドレン排水配管２７を介してろ過モジュール３の系外へ排出される。所定の時間経過後、淡水逆洗ポンプ３１、酸化剤注入ポンプ２４を停止して、再び膜ろ過が行われる。本発明では、酸化剤を含有させた淡水を逆洗水に用いて逆洗を行う工程を、酸化剤含有淡水逆洗工程と称する。

ここで、淡水とは、イオン類を相当量除去した水で飲用水品質を有するものをいい、例えば蒸発残留物濃度（塩濃度）が５００ｍｇ／Ｌ未満、塩化物イオン濃度が２００ｍｇ／Ｌ未満である水であり、飲料水、蒸留水、逆浸透処理された透過水等を使用できるが、透過水を使用すると、図３に示すように透過水返送配管１８を介して淡水水槽１７へ容易に導入することができるので好ましい。

ところで、海水・かん水などの塩分を高濃度に含有する原水では、原水中に含まれる濁質や有機物、無機物等が塩析により析出、沈殿し易くなっており、これらがろ過膜モジュールの膜面に蓄積し、膜の目詰まりが起こり易くなっている。本発明者の検討によると、原水の塩分濃度と膜の目詰まりの起こり易さの関係は、５００ｍｇ／Ｌ未満であった場合に比べて、１，０００ｍｇ／Ｌ以上になると目詰まりが起こり易くなり始め、１０，０００ｍｇ／Ｌを超えると目詰まりがより起こり易くなり、３０，０００ｍｇ／Ｌを超えると目詰まりがさらに起こり易くなることが分かっている。

また、海水・かん水を原水とした場合、得られた膜ろ過水は、原水に含まれる濁質や有機物、無機物等の除去対象物が除去されているものの、塩分が含有されたままである。したがって、塩析により析出、沈殿して膜面に蓄積して、膜の目詰まりを発生させた濁質や有機物、無機物等の除去対象物は、膜ろ過水を逆洗水に用いて逆洗した場合、物理的作用によって膜面から剥離させ除去させることが必要である。一方、淡水を逆洗水に用いて逆洗した場合、原水中に含まれる塩濃度による塩析現象によって析出、沈殿した濁質や有機物、無機物等の除去対象物は、低い塩濃度の淡水中では溶解し易く、物理的作用によって膜面から剥離させる効果と、淡水中に溶解させて除去させる効果とによる除去効果が発揮される。このため、淡水を逆洗水に用いて逆洗した方が、洗浄除去の効果が高いので好ましい。

このとき、原水と淡水の塩濃度差が大きいほど、膜ろ過工程において塩析によって膜面に析出、沈殿した濁質や有機物、無機物等が、淡水を逆洗水に用いた逆洗によって溶解して除去し易くなる。ここで、淡水は、蒸発残留物濃度が５００ｍｇ／Ｌ未満であることから、原水と淡水の塩濃度差を有意にするためには、原水の塩濃度は少なくとも１，０００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、さらには１０，０００ｍｇ／Ｌ以上、より好ましくは３０，０００ｍｇ／Ｌ以上であることが、原水と淡水との塩濃度差が十分に大きくなるので好ましい。

淡水を用いて逆洗を行うためには、予め淡水を準備する必要があり、膜ろ過工程の間に頻繁に行われる毎回逆洗に淡水を使用する場合、本発明による膜ろ過法のランニングコストが高くなるというデメリットが生じる。特に、海水・かん水から淡水である透過水を生成するための前処理として本発明による膜ろ過法を用いる場合では、生成された透過水のうちの多くを逆洗水として消費することになり、透過水の回収率を下げてしまうデメリットが生じる。従って、淡水による逆洗は、逆洗効果は高いものの頻繁に行うことが難しい。

ここで、回収率とは、供給された水量に対する処理水流量の割合であり、例えば、膜ろ過工程にあっては、前処理を施された原水量に対する、逆洗水として使用された分を差し引いた膜ろ過水量の割合である。逆浸透処理工程にあっては、逆浸透膜モジュール１３に供給された膜ろ過水量に対する、逆洗水として使用された分を差し引いた透過水量の割合である。また、図２に示されるような膜ろ過工程と逆浸透処理工程を組合せた海水淡水化システムにおいてはろ過膜モジュール３に供給された原水量に対する透過水量（逆洗水としての使用分を除く。）の割合である。

さらに、逆洗水に酸化剤を含有させると、酸化剤による膜の洗浄効果を高めることができるので好ましい。酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、過酸化水素、クロラミン等が使用できるが、使用し易さと、コスト、洗浄効果の観点から次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。通常、ろ過膜モジュールの逆洗は、膜ろ過を続ける途中に定期的に行われ、その頻度は、１５分〜１２０分に１回程度である。通常は、膜ろ過水を逆洗水に用いて１５分〜１２０分に１回程度の頻度で逆洗を行い、膜に蓄積した濁質や有機物、無機物等の膜の目詰まり原因物質を洗浄除去する。膜ろ過水を逆洗水に用いた場合、淡水あるいは酸化剤含有淡水を逆洗水に用いた場合よりも洗浄効果が小さいために、洗浄除去しきれなかった濁質や有機物、無機物等の膜の目詰まり原因物質が徐々に蓄積されていく。そこで、3時間に1回〜１０日間に１回程度の頻度で、酸化剤含有淡水を逆洗水に用いた逆洗（酸化剤含有淡水逆洗工程）を行い、これによって得られる高い洗浄効果によって、蓄積した濁質や有機物、無機物等の膜の目詰まり原因物質を洗浄除去する。このように、通常逆洗工程と酸化剤含有淡水逆洗とを組合わせて実施することにより、膜の目詰まり原因物質を効果的に除去できると同時に、ろ過膜モジュールの逆洗に使用する淡水量を最小限に抑えることができる。淡水の使用量を減らすことによって、海水淡水化システムにおける回収率を高く維持することができるようになる。

また、酸化剤含有淡水を用いた逆洗の頻度を増やすと、逆洗水に含有させる酸化剤のコストと、逆洗水を含む洗浄廃水中の酸化剤を中和するための薬液のコストが高くなる。逆に、その頻度が少なすぎると、ろ過膜モジュールの洗浄が効果的に行われない。これらを勘案すると、酸化剤を含有させた淡水を用いた逆洗は、３時間に１回〜１０日間に１回程度の頻度で実施する。６時間に１回〜３日間に１回の頻度で実施することが好ましい。

酸化剤含有淡水を用いた逆洗を行う時には、その酸化剤含有淡水による逆洗に引き続き、ろ過膜モジュール内に酸化剤含有淡水を保持させた状態を維持する薬液保持工程を設けることが好ましい。薬液保持工程を設けることにより、ろ過膜モジュールの膜と酸化剤との接触時間を長く取ることができ、膜の洗浄効果をさらに高めることが可能となる。

薬液保持工程は、次のような具体的方法で実施すればよい。淡水水槽１７に貯留された淡水を、淡水逆洗ポンプ３１によって淡水逆洗配管３２を介してろ過膜モジュール３へと供給する途中で、酸化剤貯槽２３に貯留された酸化剤薬液を、酸化剤注入ポンプ２４によって酸化剤注入配管２５を介して注入して、淡水に酸化剤を添加し、この酸化剤含有淡水を、ろ過膜モジュール３内の膜の２次側（膜ろ過水側）から膜の１次側（原水側）へ逆流させて薬液逆洗工程を行なうと、ろ過膜モジュール３の膜の1次側の水は、ドレン排水配管２７を介してろ過膜モジュール外へと排出され、酸化剤含有淡水が、ろ過膜モジュール３の膜の２次側のみを満たした状態となる。この状態で、淡水逆洗ポンプ３１、酸化剤注入ポンプ２４を停止すると、ろ過膜モジュール３の膜と酸化剤とが接触した状態を保つことができる。

薬液保持工程を行うための別の具体的な実施方法としては、淡水水槽１７に貯留された淡水に、淡水逆洗配管３２の途中で酸化剤薬液を添加することにより酸化剤含有淡水とし、これをろ過膜モジュール３内に供給し、膜の２次側（膜ろ過水側）から膜の１次側（原水側）へ逆流させて薬液逆洗を行う時に、ドレン排水配管２７を閉め切っておき、ろ過膜モジュール３の膜の２次側と膜の１次側の両方が酸化剤含有淡水で満たされた状態とする。この状態で、淡水逆洗ポンプ３１、酸化剤注入ポンプ２４を停止すると、ろ過膜モジュール３の膜と酸化剤が接触した状態を保つことができる。

この薬液保持工程の時間は３〜１２０分程度であることが好ましく、さらには１０〜３０分程度がより好ましい。薬液保持工程の時間が短か過ぎると、膜と酸化剤の接触時間が不十分となって高い洗浄効果が得られなくなり、逆に、薬液保持工程の時間が長過ぎると、装置の停止時間が長くなって稼働率が低下するからである。

また、薬液保持工程を設ける場合は、薬液保持工程中に膜に蓄積した濁質や有機物、無機物等と酸化剤との反応が進んで、酸化剤が消費されていくために、酸化剤濃度が低すぎると薬液保持工程中に酸化剤がすべて消費し尽くされてしまい十分な洗浄効果が得られない場合がある。

逆洗水に含有させる酸化剤の濃度は、通常、０．１ｍｇ／Ｌから１０，０００ｍｇ／Ｌの範囲であるが、本発明では５０ｍｇ／Ｌ以上にする。また、薬液保持工程を設けた場合に十分な洗浄効果を得るためには、酸化剤の消費減少分を考慮して濃度を高めにすることが好ましい。このようなことから２００ｍｇ／Ｌ以上にすることが好ましい。また、１，０００ｍｇ／Ｌよりも濃度を高めると、逆洗水に含有させる酸化剤のコストと、逆洗水を含む洗浄廃水中の酸化剤を中和するための薬液のコストが高くなり不経済であることから、高くても１，０００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。

また、酸化剤含有淡水逆洗工程を行うにあたって、酸化剤を含有させない淡水を逆洗水に用いて逆洗を行ってから、酸化剤を含有させた淡水を逆洗水に用いて逆洗を行うことが好ましい。膜ろ過工程においては、塩分を含有した原水をろ過しているために、膜の１次側および膜の２次側は塩分を含有した原水あるいは膜ろ過水で満たされている。この状態で、酸化剤含有淡水を逆洗水に用いて逆洗を開始しても、ろ過膜モジュールの膜の１次側および膜の２次側に残留した塩分を含有した原水あるいは膜ろ過水と混合することによって、逆洗水として供給した酸化剤含有淡水の塩濃度が高くなってしまうために、高い洗浄効果が得られ難いためである。

そこで、あらかじめ、酸化剤を含有させない淡水を逆洗水に用いて逆洗を行うことによって、ろ過膜モジュール内に残留している原水および膜ろ過水を淡水に置換し、続いて、酸化剤含有淡水を逆洗水に用いて逆洗を行うと、高い洗浄効果が得ることができる。また、外圧型のろ過膜モジュールを使用する場合、膜の１次側は、膜の２次側よりも容量が大きいので、膜の１次側の原水を淡水に置換するためには多量の淡水が必要となる。そこで、酸化剤を含有させない淡水を逆洗水に用いて逆洗を行う前に、酸化剤を含有させない淡水を逆洗水に用いて逆洗を行っている途中に、または、酸化剤を含有させない淡水を逆洗水に用いて逆洗を行った後に、ドレン排水配管から膜の１次側の水を排出することが、膜の１次側の原水を淡水に置換するための淡水必要量を少なくできるので好ましい。

さらに、酸化剤含有淡水を逆洗水に用いて逆洗をする前に、酸化剤を含有させない淡水を逆洗水に用いて逆洗を行ない、ろ過膜モジュールの膜に蓄積した濁質や有機物、無機物等を予め除去しておくと、酸化剤含有淡水を用いて逆洗した際に、除去された分の濁質や有機物、無機物等と反応するはずだった酸化剤の消費量を低減できるために、高い洗浄効果を得ることができ、酸化剤のコストを低減できるので好ましい。

ここで、取水された海水・かん水などの塩分含有原水が、ろ過膜モジュール３によって膜ろ過される前に施される前処理としては、例えば、凝集、沈殿、砂ろ過、加圧浮上、活性炭ろ過、生物処理、ｐＨ調整、殺菌剤添加、酸化等が採用できるが、適宜選択すればよい。

ここでろ過膜モジュール３としては、外圧式でも内圧式であっても差し支えはないが、前処理の簡便さの観点から外圧式である方が好ましい。また膜ろ過方式としては全量ろ過型モジュールでもクロスフローろ過型モジュールであっても差し支えはないが、エネルギー消費量が少ないという点から全量ろ過型モジュールである方が好ましい。さらに加圧型モジュールであっても浸漬型モジュールであっても差し支えはないが、高流速運転が可能であるという点から加圧型モジュールである方が好ましい。

また、ろ過膜モジュール３の形態としては、中空糸型、平膜型、スパイラル型、またはチューブラー型を用いることができるが、コスト低減の点から中空糸型が好ましい。

ここで、ろ過膜モジュール３を構成する膜としては、多孔質の膜であれば特に限定しないが、セラミック等の無機素材、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリエーテルスルホン、塩化ビニールからなる群から選ばれる少なくとも１種類からなる膜であることが好ましい。さらに膜強度や耐薬品性の点からはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）製の膜がより好ましい。また、親水性が高く耐汚れ性が強いという点からはポリアクリロニトリル製の膜がより好ましい。膜表面の細孔径については特に限定されず、精密ろ過膜であっても限外ろ過膜であってもかまわないが、０．００１μｍ〜１０μｍの範囲内で便宜選択することができる。

また、中空糸型のろ過膜モジュールを使用する場合、中空糸膜の外径は特に限定されないが、洗浄時における中空糸膜の振動性が高く、洗浄性に優れるため２５０μｍ〜２０００μｍの範囲内であることが好ましい。

ここで膜ろ過工程におけるろ過流量の制御方法としては、定流量ろ過であっても定圧ろ過であっても差し支えはないが、ろ過水の生産水量の制御のし易さの点から定流量ろ過である方が好ましい。

逆浸透膜モジュール１３を構成する逆浸透膜については、例えば、素材としては、ポリアミド系、ポリピペラジンアミド系、ポリエステルアミド系、あるいは水溶性のビニルポリマーを架橋したものなどを使用することができ、その膜構造としては、膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片面の膜に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有するもの（非対称膜）や、このような非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い分離機能層を有するもの（複合膜）などを使用することができる。しかしながら、低圧運転時における高造水量のためには複合膜であることが好ましく、中でも、透過水量、耐薬品性等の点からポリアミド系複合膜が、さらにはピペラジンポリアミド系複合膜が好ましい。

また、逆浸透膜モジュール１３は、平膜状の膜を集水管の周囲に巻囲したスパイラル型エレメントや、プレート型支持板の両面に平膜を張ったものをスペーサーを介して一定の間隔で積層してモジュール化したプレート・アンド・フレーム型エレメント、さらには、管状膜を用いたチューブラー型エレメント、中空糸膜を束ねてケースに収納した中空糸膜エレメントを、耐圧容器に単数もしくは複数個直列に接続して収容して構成される。エレメントの形態としては、いずれの形態であってもよいが、操作性や互換性の観点からはスパイラル型エレメントを使用するのが好ましい。なお、エレメント本数は、膜性能に応じて任意に設定することができる。スパイラル型エレメントを用いた場合、１つのモジュールに装填するエレメントの本数は、直列に１本から８本程度に配列することが好ましい。また、逆浸透膜モジュール１３を複数本並列に配置しても構わない。

＜実施例１＞
外圧式PＶＤＦ中空糸精密ろ過膜モジュールＨＦＳ−２０２０（東レ（株）製）を１本、ろ過膜モジュール３として用い、スパイラル型逆浸透膜エレメントＳＵ−８１０（東レ（株）製）を６本装填した逆浸透膜モジュール１３を使用して、図４に示したフローにて以下の条件で実験を行った。

海水を原水とし、ろ過流束２．０ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）、全量ろ過方式かつ定流量ろ過方式で、膜ろ過工程を３０分間行った後、続いて、膜ろ過水を逆洗水に用いた通常逆洗工程を３０秒間行い、空気洗浄を行い、ろ過膜モジュール内の原水側の水を全量排出し、ろ過膜モジュール内の原水側を原水で満たす順序で洗浄を行い、再び膜ろ過工程に戻る操作を繰り返した。さらに、１日に１回の頻度で、通常逆洗工程を行う代わりに、逆浸透膜透過水を用いた酸化剤含有淡水逆洗工程を１２０秒間行い、薬液保持工程を２０分間行い、酸化剤を含有しない逆浸透膜透過水を逆洗水に用いた淡水逆洗工程（薬剤リンス工程）を１２０秒間行い、ろ過膜モジュール内の原水側の水を全量排出し、ろ過膜モジュール内の原水側を原水で満水とする順序で酸化剤含有淡水による逆洗を行い、膜ろ過工程に戻る操作を行った。

酸化剤含有淡水逆洗工程においては、酸化剤濃度が３００ｍｇ／Ｌとなるように次亜塩素酸ナトリウム水溶液（１２％）を注入した。また、逆浸透処理工程では、逆浸透膜供給水に対する逆浸透膜透過水の割合を４５％にして実験を行った。

運転初期の膜差圧は２５℃温度補正差圧で２０ｋＰａであり、１ヶ月間運転を行った後の膜差圧は２５℃温度補正差圧で４０ｋＰａであった。また、原水量に対する、逆洗水として使用された分を差し引いた透過水量の割合は４１．６％であった。なお、実験期間中の原水である海水の平均塩濃度は３４，０００ｍｇ／Ｌ、通常逆洗に用いた膜ろ過水の平均塩濃度は３４，０００ｍｇ／Ｌ、酸化剤含有淡水逆洗に用いた逆浸透膜透過水の平均塩濃度は２００ｍｇ／Ｌであった。

＜比較例１＞
膜ろ過方法を図１のフローに変更し、酸化剤含有水による逆洗を以下の条件に変更した以外は、実施例１と同様に実験を行った。
１日に１回の頻度で行った酸化剤含有水による逆洗では、酸化剤を含有させた膜ろ過水を逆洗水に用いた酸化剤含有ろ過水逆洗工程を１２０秒間行い、薬液保持工程を２０分間行い、酸化剤を含有しない膜ろ過水を逆洗水に用いた通常逆洗工程（薬剤リンス工程）を１２０秒間行い、ろ過膜モジュール内の原水側の水を全量排出し、ろ過膜モジュール内の原水側を原水で満水とする順序で行い、膜ろ過工程に戻る操作を行った。

酸化剤含有ろ過水逆洗工程においては、酸化剤濃度が３００ｍｇ／Ｌとなるように次亜塩素酸ナトリウム水溶液（１２％）を注入した。また、逆浸透処理工程では、逆浸透膜供給水に対する逆浸透膜透過水の割合を４５％にして実験を行った。

運転初期の膜差圧は２５℃温度補正差圧で２０ｋＰａであり、１ヶ月間運転を行った後の膜差圧は２５℃温度補正差圧で６０ｋＰａと洗浄効果が不十分であった。また、原水量に対する、逆洗水として使用された分を差し引いた透過水量の割合は４１．８％であった。なお、実験期間中の原水である海水の平均塩濃度、逆洗水に使用した膜ろ過水の平均塩濃度は実施例１の場合と同じであった。

＜比較例２＞
膜ろ過方法を図６のフローに変更し、膜ろ過工程と膜ろ過工程との間に行う通常逆洗工程を、以下の条件に変更した以外は、実施例１と同様に実験を行った。
膜ろ過工程を３０分間行った後、続いて、逆浸透膜透過水を逆洗水に用いた逆洗工程を３０秒間行い、空気洗浄を行い、ろ過膜モジュール内の原水側の水を全量排出し、ろ過膜モジュール内の原水側を原水で満たす順序で洗浄を行い、再び膜ろ過工程に戻る操作を繰り返した。

運転初期の膜差圧は２５℃温度補正差圧で２０ｋＰａであり、１ヶ月間運転を行った後の膜差圧は２５℃温度補正差圧で３７ｋＰａであった。また、原水量に対する、逆洗水として使用された分を差し引いた透過水量の割合は４０．６％と低下した。なお、実験期間中の原水である海水の平均塩濃度、逆洗水に使用した逆浸透膜透過水の平均塩濃度は実施例１の場合と同じであった。

＜実施例２＞
浸漬型PＶＤＦ中空糸限外ろ過膜モジュールＣＦＵ−１０１５Ｖ（東レ（株）製）を１本、ろ過膜モジュール３として用い、スパイラル型逆浸透膜エレメントＳＵ−８１０（東レ（株）製）を６本装填した逆浸透膜モジュール１３を使用して、図５に示したフローにて以下の条件で実験を行った。

海水を原水とし、ろ過流束１．７ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）、全量ろ過方式かつ定流量ろ過方式で、膜ろ過工程を３０分間行った後、続いて、膜ろ過水を逆洗水に用いた通常逆洗工程を３０秒間行い、空気洗浄を行い、ろ過膜モジュール内の原水側の水を全量排出し、ろ過膜モジュール内の原水側を原水で満水とする順序で洗浄を行い、再び膜ろ過工程に戻る操作を繰り返した。さらに、１日に１回の頻度で、通常逆洗工程を行う代わりに、逆浸透膜透過水を用いた酸化剤含有淡水逆洗工程を１２０秒間行い、薬液保持工程を２０分間行い、酸化剤を含有しない逆浸透膜透過水を逆洗水に用いた淡水逆洗工程（薬剤リンス工程）を１２０秒間行い、ろ過膜モジュール内の原水側の水を全量排出し、ろ過膜モジュール内の原水側を原水で満水とする順序で酸化剤含有淡水による逆洗を行い、膜ろ過工程に戻る操作を行った。

運転初期の膜差圧は２５℃温度補正差圧で１８ｋＰａであり、１ヶ月間運転を行った後の膜差圧は２５℃温度補正差圧で３５ｋＰａであった。また、原水量に対する、逆洗水として使用された分を差し引いた透過水量の割合は４２．９％であった。なお、実験期間中の原水である海水の平均塩濃度、通常逆洗に用いた膜ろ過水の平均塩濃度、酸化剤含有逆洗に用いた逆浸透膜透過水の平均塩濃度は、実施例１の場合と同じであった。

以上の実施例及び比較例より、本発明法の膜ろ過方法によると、酸化剤を含有させた淡水を逆洗水に用いた逆洗を時々行うことにより、膜差圧の上昇を抑制でき、さらに、通常逆洗では膜ろ過水を逆洗水に用いることにより、水の回収率を高く維持できる。

従来の一般的な膜ろ過方法の一実施態様を示す工程フロー図である。本発明法に係る膜ろ過方法の一実施態様を示す工程フロー図である。本発明法に係る膜ろ過方法の別の一実施態様を示す工程フロー図である。実施例１に係る膜ろ過方法の実施態様を示す工程フロー図である。実施例２に係る膜ろ過方法の実施態様を示す工程フロー図である。比較例２に係る膜ろ過方法の実施態様を示す工程フロー図である。

符号の説明

１：ろ過ポンプ
２：原水配管
３：ろ過膜モジュール
４：ろ過水配管
５：ろ過水槽
６：浸漬槽
７：原水供給ポンプ
１１：高圧ポンプ
１２：逆浸透膜供給配管
１３：逆浸透膜モジュール
１４：透過水配管
１５：濃縮水配管
１６：淡水配管
１７：淡水水槽
１８：透過水返送配管
２１：逆洗ポンプ
２２：逆洗水配管
２３：酸化剤貯槽
２４：酸化剤注入ポンプ
２５：酸化剤注入配管
２６：逆洗水排水配管
２７：ドレン排水配管
３１：淡水逆洗ポンプ
３２：淡水逆洗配管
３３：膜ろ過水逆洗弁
３４：淡水逆洗弁

Claims

塩分を含有する原水をろ過膜モジュールで処理して膜ろ過水を得る膜ろ過方法において、膜ろ過工程の間にろ過膜モジュールの逆洗を行う逆洗工程を有し、該逆洗工程として、前記膜ろ過水を逆洗水に用いた通常逆洗工程、もしくは、酸化剤を５０ｍｇ／Ｌ以上の濃度で含有させた淡水を逆洗水に用いた酸化剤含有淡水逆洗工程のいずれかを行い、かつ、該酸化剤含有淡水逆洗工程の実施頻度を３時間〜１０日間に１回とすることを特徴とする膜ろ過方法。
酸化剤を５０ｍｇ／Ｌ以上の濃度で含有させた淡水を逆洗水に用いた酸化剤含有淡水逆洗工程に引き続いて、前記酸化剤含有淡水を前記ろ過膜モジュール内で保持させた状態を３〜１２０分間維持することを特徴とする請求項１に記載の膜ろ過方法。
前記膜ろ過工程の後に前記酸化剤含有淡水逆洗工程を行う際、前記膜ろ過工程に引き続いて、酸化剤を含有させていない淡水を逆洗水に用いて前記ろ過膜モジュールを逆洗し、前記ろ過膜モジュールの原水側の水を排出することを行い、引き続いて、前記酸化剤含有淡水逆洗工程を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の膜ろ過方法。
前記淡水として、前記膜ろ過水を逆浸透処理した逆浸透膜透過水を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の膜ろ過方法。