JP4433553B2

JP4433553B2 - Cleaning method for spiral membrane module

Info

Publication number: JP4433553B2
Application number: JP2000076632A
Authority: JP
Inventors: 辰郎中司
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP2001259384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密濾過装置、限外濾過装置、逆浸透膜分離装置などの膜分離装置に用いられるスパイラル型膜モジュールを効率的に洗浄する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密濾過装置、限外濾過装置、逆浸透膜分離装置などの膜分離装置内に装填される膜モジュールとして、集水管の外周に分離膜を巻回したスパイラル型膜モジュールがある。
【０００３】
図２はスパイラル型膜モジュールの構造の一例を示す一部分解斜視図である。
【０００４】
集水管１の外周の複数の袋状の分離膜２がメッシュスペーサ３を介して巻回されている。
【０００５】
集水管１には管内外を連通するスリット状開口が穿設されている。分離膜２は袋状のものであり、その中央部が集水管１をくるんでいる。この袋状分離膜２の内部にはメッシュスペーサ等よりなる流路材４が挿入されており、この袋状分離膜（袋状膜）２の内部が透過水流路となっている。
【０００６】
袋状膜２の巻回体５の両端にトップリング６とエンドリング７とが設けられ、その外周にブラインシール８が周設されている。
【０００７】
原水は、巻回体５の前端面から袋状膜２同士の間の原水流路に流入し、そのまま巻回体５の長手方向に流れ、巻回体５の後端面から濃縮水として流出する。この原水流路を流れる間に水が袋状膜２を透過してその内部に入り、集水管１内に流入し、該集水管１の後端側からモジュール外に取り出される。
【０００８】
従来、このようなスパイラル型膜モジュールの膜面にスライムやスケール等の汚染物質が付着して膜分離性能が低下したときには、このスパイラル型膜モジュールを膜分離装置内に装填したまま、膜モジュール内に洗浄薬液を循環させて洗浄することにより、膜性能の回復を図っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、膜モジュールを膜分離装置内に装填したまま洗浄する従来の膜モジュールの洗浄方法では、良好な洗浄効果が得られず、膜性能を十分に回復し得ないという欠点がある。また、必要な洗浄薬液量が多く、洗浄コストが嵩む上に、洗浄廃水処理の面でも不利であった。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決し、スパイラル型膜モジュールを少ない洗浄薬液量で効率的に洗浄して膜性能を効果的に回復させることができるスパイラル型膜モジュールの洗浄方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパイラル型膜モジュールの洗浄方法は、洗浄するスパイラル型膜モジュールを上向きの容器内に垂直に収容した後、前記膜モジュールの少なくとも四分の一が浸漬するように、洗浄薬液を該容器の下部から注入する工程と、次いで容器の下部から加圧空気を導入して前記洗浄薬液を前記膜モジュールの膜面全域に浸透させる工程と、その後容器の下部からすすぎ用の水と空気の混合流体を導入して前記膜モジュール上部から排出する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明のスパイラル型膜モジュールの洗浄方法によると、容器内の下部に少量の洗浄薬液を供給した後、この容器の下部に空気と水の混合流体を導入することにより、洗浄薬液を膜モジュールの全体に行き渡らせることができるので、少量の洗浄薬液で膜モジュールの全体を洗浄することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明のスパイラル型膜モジュールの洗浄方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は実施の形態に係るスパイラル型膜モジュールの洗浄方法に用いられる洗浄装置の系統図であり、上向き筒状の容器２０内にスパイラル型膜モジュール３０を収容して該膜モジュール３０を洗浄するようにしている。
【００１５】
この筒状容器２０の底部は底蓋状の底座２１で閉鎖されている。この底座２１の中央部には凹部よりなる流体受入室２２が設けられており、流体受入室２２に連通するように流入口２３，２４が筒状容器２０の径方向に貫設されている。
【００１６】
流入口２３には、洗浄薬液タンク１０内の洗浄薬液が、弁１１、配管１２を介して導入可能とされると共に、弁１４を有した配管１３から、該配管１２を介して圧力３〜４ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧搾空気が導入可能とされている。
【００１７】
流入口２４には、弁２６付きの配管２５を介して、すすぎ用の水（純水など）が導入可能とされている。
【００１８】
底座２１には段部２７が設けられており、スパイラル型膜モジュール３０の端面の外周縁近傍部分がリング状のゴムパッキン２８を介して該段部２７に着座している。
【００１９】
容器２０の上部には、径方向に複数のスポーク４０が架設されている。なお、このスポーク４０は容器２０に対し着脱自在となっている。
【００２０】
該スポーク４０の求心端にナット４１が固着されている。このナット４１にスクリューロッド４２が上下方向に螺進可能に螺合しており、該ロッド４２の下端の押え部材４４によって膜モジュール３０を下向きに押え付けることが可能となっている。ロッド４２の上部にはハンドル４３が取り付けられている。
【００２１】
容器２０の上部には、外方に拡径する形状の水受けトレー５０が設けられており、容器２０の上端を溢流した水が該トレー５０内に流入し、排水口５１から排水管５２を介して排出可能となっている。なお、容器２０のトレー５０との接続部から底座２１との接続部までの部分は連続壁を有する筒であっても、パイプ又は棒を間隔をあけて筒状に配置したものであってもよい。後者の場合、膜モジュール３０の上部をゴムパッキンでシールすればよい（図示せず）。
【００２２】
この洗浄装置を用いた膜モジュール３０の洗浄手順の一例を次に説明する。
【００２３】
まず、図示の通り膜モジュール３０を容器２０内に収容した後、スポーク４０を容器２０の上端に架設し、ロッド４２を回して膜モジュール３０を上方から押えつける。
【００２４】
次いで、弁１１を開弁し、タンク１０内の洗浄薬液を容器２０内に導入する。この洗浄薬液の導入量は、膜モジュール３０の下側から約１／４あるいはそれ以上（例えば１／４〜１／３程度）が浸漬する程度とする。次いで、弁１１を閉め、代りに弁１４を開け、圧搾空気を容器２０内に導入し、洗浄薬液をバブリングする。これにより、洗浄薬液が気液混相液となり、容器２０内の上部にまで立ち昇り、膜モジュール３０の全体が気液混相状態の洗浄薬液と接触し、膜面が強力に洗浄され、付着物の剥離等が行われる。
【００２５】
なお、この洗浄薬液バブリングに際し、集水管を介して膜モジュールの透過水側の加圧や減圧を行ってもよい。また、この透過水側に水を圧入して原水側の流路の間隙を狭くしたり、水を抜いて減圧し原水側の間隙を大きくしてもよい。
【００２６】
容器２０の上端からトレー５０内にオーバーフローした液に対して消泡剤を添加して消泡してもよい。トレー５０にビニール等を被せて液滴の飛散を防止してもよい。
【００２７】
所定時間（例えば３〜５分）経過した後、あるいは、必要に応じこのバブリングを複数回繰り返した後、弁１４を閉め、弁２６を開け、水を容器２０内に導入する。このときの水の導入量は、実装置での膜モジュール３０の通水速度と同じ上昇流速となる程度とする。この水の導入は１〜５分程度とする。
【００２８】
次いで、弁２６を開けたまま、弁１４を開け、容器２０内をバブリングする。これにより、膜モジュールから剥離した異物を押し流す。このバブリング時の空気量は、気液混相流の上昇流速が、実装置での通水量と同等以上、好ましくは２〜３倍となる程度とする。このバブリングを必要に応じ複数回繰り返す。そして、容器２０の上部から流出する水質（例えばｐＨや汚れ具合）をチェックし、満足する水質になったならば洗浄を終了する。
【００２９】
そして、弁１４を開いて空気を供給し、容器２０内の残存水を排出する。その後、膜モジュール３０を容器２０から取り外す。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
実施例１
図１の装置において、洗浄薬液として、界面活性剤５％、ヒドラジン０．５％を含むｐＨ１２の苛性ソーダ水溶液を用いた。
【００３２】
底座２１の内径（直径）は２１ｃｍ、容器高さは１４２ｃｍ、膜モジュールの外径は２０ｃｍ、長さは１０２ｃｍである。この膜モジュールはＲＯ膜モジュールである。
【００３３】
図１の通り、膜モジュールを洗浄装置にセットした後、次の手順で洗浄を行った。
(1) 弁１１を開き、洗浄薬液５Ｌを容器２０に導入する。
(2) 弁１４を開き、３〜４ｋｇ／ｃｍ^２の空気を容器２０に導入し、約３分バブリングする。
(3) 弁１４を閉め、代わりに弁２６を開け、水を２分間で５２Ｌ導入する。上昇流速は２６Ｌ／ｍｉｎである。
(4) 弁２６を開けたまま、５分間弁１４を開け、バブリングする。気液混相流の上昇流速は１５Ｌ／ｍｉｎであった。
(5) 水質をチェックし、洗浄終了とする。弁２６を閉め、弁１４を開け、残存水を排出した後、膜モジュール３０を取り出す。
【００３４】
以上の約２０分の工程で、次の通りの洗浄効果を得ることができた。即ち、膜モジュールの入口圧力は、２１．５ｋｇ／ｃｍ^２であったものが９．１ｋｇ／ｃｍ^２に低下した。また、出口圧力は１９．６ｋｇ／ｃｍ^２であったものが７．９ｋｇ／ｃｍ^２に低下した。処理水量は、０．８１ｍ^３／Ｈｒであったものが１．７１ｍ^３／Ｈｒにまで回復した。
【００３５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明のスパイラル型膜モジュールの洗浄方法によれば、スパイラル型膜モジュールを少ない洗浄薬液量で効率的に洗浄して膜性能を効果的に回復させることができる。
【００３６】
本発明によれば、膜モジュール洗浄時の汚染物質を一過式で系外に排出できる；膜モジュール洗浄薬液の節約が可能となる（例えば、１００〜１５０Ｌの水を節約できる。）；圧力容器にセットすることなく簡単に膜モジュールを洗浄することができる；等の効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスパイラル型膜モジュールの洗浄方法に用いられる洗浄装置の系統図である。
【図２】一般的なスパイラル型膜モジュールの構造を示す一部分解斜視図である。
【符号の説明】
１０洗浄薬液タンク
２０容器
２２流体受入室
３０スパイラル型膜モジュール
４２スクリューロッド
４３ハンドル
４４押え部材
５０水受けトレー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for efficiently washing a spiral membrane module used in a membrane separation device such as a microfiltration device, an ultrafiltration device, or a reverse osmosis membrane separation device.
[0002]
[Prior art]
As a membrane module loaded in a membrane separation device such as a microfiltration device, an ultrafiltration device, or a reverse osmosis membrane separation device, there is a spiral membrane module in which a separation membrane is wound around the outer periphery of a water collecting pipe.
[0003]
FIG. 2 is a partially exploded perspective view showing an example of the structure of the spiral membrane module.
[0004]
A plurality of bag-like separation membranes 2 on the outer periphery of the water collecting pipe 1 are wound through a mesh spacer 3.
[0005]
The water collecting pipe 1 is provided with a slit-like opening that communicates the inside and outside of the pipe. The separation membrane 2 has a bag shape, and the central portion surrounds the water collecting pipe 1. A channel material 4 made of mesh spacers or the like is inserted into the bag-shaped separation membrane 2, and the inside of the bag-shaped separation membrane (bag-shaped membrane) 2 is a permeate channel.
[0006]
A top ring 6 and an end ring 7 are provided at both ends of the wound body 5 of the bag-like film 2, and a brine seal 8 is provided around the outer periphery thereof.
[0007]
The raw water flows into the raw water flow path between the bag-like membranes 2 from the front end face of the wound body 5, flows as it is in the longitudinal direction of the wound body 5, and flows out as concentrated water from the rear end face of the wound body 5. . While flowing through this raw water flow path, water permeates the bag-like membrane 2 and enters the inside thereof, flows into the water collecting pipe 1 and is taken out of the module from the rear end side of the water collecting pipe 1.
[0008]
Conventionally, when contaminants such as slime and scale adhere to the membrane surface of such a spiral membrane module, and the membrane separation performance deteriorates, the spiral membrane module remains in the membrane module while being loaded in the membrane separator. the irrigant solution is circulated by washing, thereby achieving recovery of membrane performance.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional membrane module cleaning method in which the membrane module is washed while being loaded in the membrane separation apparatus has a drawback that a good cleaning effect cannot be obtained and the membrane performance cannot be sufficiently recovered. Also, many cleaning agents fluid volume needed, on the washing costly, is disadvantageous in terms of cleaning waste water treatment.
[0010]
The present invention solves the above conventional problems, provides a method for cleaning a spiral membrane module capable of effectively recover efficiently cleaned and membrane performance with less irrigant fluid volume spiral membrane module For the purpose.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The method of cleaning spiral membrane module of the present invention, after the vertically accommodate spiral wound membrane module for cleaning upwardly in the container, as one of at least a quarter of the membrane module is immersed, the irrigant fluid the implanting the bottom of the vessel and then the step of infiltrating the cleaning agent solution by introducing pressurized air from the bottom of the vessel to the film surface the whole area of the membrane module, the water and air thereafter for rinsing the bottom of the container And introducing the fluid mixture from the upper part of the membrane module.
[0012]
According to the cleaning method of the spiral membrane module according the present invention, after supplying a small amount of cleaning agent solution at the bottom of the container, by introducing a mixed fluid of air and water at the bottom of the container, the cleaning agent liquid it is possible to spread the entire membrane module can be cleaned the entire membrane module with a small amount of cleaning agent solution.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a method for cleaning a spiral membrane module of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a system diagram of a cleaning apparatus used in a method for cleaning a spiral membrane module according to an embodiment. The spiral membrane module 30 is accommodated in an upward cylindrical container 20 and the membrane module 30 is cleaned. I am doing so.
[0015]
The bottom portion of the cylindrical container 20 is closed with a bottom lid-shaped bottom seat 21. A fluid receiving chamber 22 made of a recess is provided at the center of the bottom seat 21, and inflow ports 23 and 24 are provided in the radial direction of the cylindrical container 20 so as to communicate with the fluid receiving chamber 22.
[0016]
The inlet 23, the cleaning agent liquid of the washing agent solution tank 10, the valve 11, while being capable introduced through the pipe 12, the pipe 13 having a valve 14, through the pipe 12 pressure 3 Compressed air of about ˜4 kg / cm ² can be introduced.
[0017]
Rinsing water (such as pure water) can be introduced into the inflow port 24 via a pipe 25 with a valve 26.
[0018]
The bottom seat 21 is provided with a stepped portion 27, and the vicinity of the outer peripheral edge of the end face of the spiral membrane module 30 is seated on the stepped portion 27 via a ring-shaped rubber packing 28.
[0019]
A plurality of spokes 40 are installed on the upper portion of the container 20 in the radial direction. The spoke 40 is detachable from the container 20.
[0020]
A nut 41 is fixed to the centripetal end of the spoke 40. A screw rod 42 is screwed to the nut 41 so as to be capable of screwing up and down, and the membrane module 30 can be pressed downward by a pressing member 44 at the lower end of the rod 42. A handle 43 is attached to the top of the rod 42.
[0021]
A water receiving tray 50 having an outwardly expanding diameter is provided at the upper part of the container 20, and water overflowing the upper end of the container 20 flows into the tray 50 and is discharged from a drain outlet 51 to a drain pipe 52. It is possible to discharge through. In addition, even if the part from the connection part with the tray 50 of the container 20 to the connection part with the bottom seat 21 is a cylinder which has a continuous wall, a pipe or a rod may be arrange | positioned at intervals at the cylinder shape. Good. In the latter case, the upper part of the membrane module 30 may be sealed with rubber packing (not shown).
[0022]
Next, an example of a procedure for cleaning the membrane module 30 using this cleaning apparatus will be described.
[0023]
First, as shown in the figure, after the membrane module 30 is accommodated in the container 20, the spoke 40 is installed on the upper end of the container 20, and the rod 42 is turned to press the membrane module 30 from above.
[0024]
Then, opening the valve 11 to introduce the cleaning agent solution in the tank 10 into the container 20. Introduction amount of the cleaning agent solution is about 1/4 or more from the bottom side of the membrane module 30 (e.g., about 1 / 4-1 / 3) to the extent of immersion. Then, close the valve 11, opening the valve 14 in place, the compressed air is introduced into the container 20, bubbling irrigant solution. Thus, the cleaning agent liquid is a gas-liquid mixed phase liquid, standing riser to the top of the container 20, the whole of the membrane module 30 is in contact with the cleaning agent liquid of the gas-liquid mixed phase, the film surface is washed extensively, with The kimono is peeled off.
[0025]
Incidentally, when the cleaning agent liquid bubbling may be performed permeate side of the pressurization and depressurization of the membrane module via the water collecting pipe. Alternatively, water may be pressed into the permeate side to narrow the gap in the flow path on the raw water side, or the water may be drained and decompressed to increase the gap on the raw water side.
[0026]
An antifoaming agent may be added to the liquid overflowing into the tray 50 from the upper end of the container 20 to defoam. The tray 50 may be covered with vinyl or the like to prevent droplets from scattering.
[0027]
After a predetermined time (for example, 3 to 5 minutes) has elapsed, or after this bubbling is repeated a plurality of times as necessary, the valve 14 is closed, the valve 26 is opened, and water is introduced into the container 20. The amount of water introduced at this time is set to the extent that the rising velocity is the same as the water flow rate of the membrane module 30 in the actual apparatus. This water is introduced for about 1 to 5 minutes.
[0028]
Next, with the valve 26 open, the valve 14 is opened and the inside of the container 20 is bubbled. Thereby, the foreign material peeled off from the membrane module is swept away. The amount of air at the time of bubbling is such that the rising flow rate of the gas-liquid mixed phase flow is equal to or more than the amount of water flow in the actual apparatus, preferably 2 to 3 times. This bubbling is repeated a plurality of times as necessary. Then, the quality of water flowing out from the upper portion of the container 20 (for example, pH and dirt condition) is checked, and if the water quality is satisfactory, the cleaning is finished.
[0029]
Then, the valve 14 is opened to supply air, and the remaining water in the container 20 is discharged. Thereafter, the membrane module 30 is removed from the container 20.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0031]
Example 1
In the apparatus of FIG. 1, as the cleaning agent liquid, surfactants 5% sodium hydroxide aqueous solution of pH12 containing 0.5% hydrazine was used.
[0032]
The inner diameter (diameter) of the bottom seat 21 is 21 cm, the container height is 142 cm, the outer diameter of the membrane module is 20 cm, and the length is 102 cm. This membrane module is an RO membrane module.
[0033]
As shown in FIG. 1, the membrane module was set in a cleaning device and then cleaned according to the following procedure.
(1) valve 11 is opened, and introducing the cleaning agent liquid 5L in the container 20.
(2) Open the valve 14, introduce 3 to 4 kg / cm ² of air into the container 20, and bubble for about 3 minutes.
(3) Close the valve 14, open the valve 26 instead, and introduce 52 L of water in 2 minutes. The ascending flow rate is 26 L / min.
(4) With the valve 26 open, open the valve 14 for 5 minutes and bubble. The rising velocity of the gas-liquid mixed phase flow was 15 L / min.
(5) Check the water quality and finish cleaning. After the valve 26 is closed and the valve 14 is opened and the remaining water is discharged, the membrane module 30 is taken out.
[0034]
In the above-described process for about 20 minutes, the following cleaning effect could be obtained. That is, the inlet pressure of the membrane module, that was 21.5 kg / cm ² was reduced to 9.1 kg / cm ^2. Moreover, what was 19.6 kg / cm < ² > exit pressure fell to 7.9 kg / cm < ² >. Processing the amount of water, what was 0.81m ³ / Hr was recovered to 1.71m ³ / Hr.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the cleaning method of the spiral wound membrane module of the present invention, it is possible to effectively recover efficiently cleaned and membrane performance with less irrigant fluid volume spiral membrane module.
[0036]
According to the present invention, the contaminant at the time of membrane module cleaning can be discharged out of the system transient expression; save membrane module irrigant solution is possible (for example, saving water 100~150L.); Pressure The membrane module can be easily washed without being set in a container;
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a cleaning apparatus used in a method for cleaning a spiral membrane module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially exploded perspective view showing a structure of a general spiral membrane module.
[Explanation of symbols]
10 irrigant liquid tank 20 container 22 fluid receiving chamber 30 spiral membrane module 42 screw rod 43 the handle 44 pressing member 50 water receiving tray

Claims

洗浄するスパイラル型膜モジュールを上向きの容器内に垂直に収容した後、
前記膜モジュールの少なくとも四分の一が浸漬するように、洗浄薬液を該容器の下部から注入する工程と、
次いで容器の下部から加圧空気を導入して前記洗浄薬液を前記膜モジュールの膜面全域に浸透させる工程と、
その後容器の下部からすすぎ用の水と空気の混合流体を導入して前記膜モジュール上部から排出する工程とを有することを特徴とするスパイラル型膜モジュールの洗浄方法。After storing the spiral membrane module to be cleaned vertically in an upward facing container,
As one of the at least a quarter of the membrane module is immersed, implanting irrigant fluid from the lower portion of the vessel,
A step of infiltrating the cleaning agent solution by introducing pressurized air from the bottom of the vessel to the film surface the whole area of the membrane modules then
And a step of introducing a mixed fluid of water and air for rinsing from the lower part of the container and discharging from the upper part of the membrane module.

請求項１において、前記容器の下部から加圧空気を導入して前記洗浄薬液を前記膜モジュールの膜面全域に浸透させる工程と、前記容器の下部からすすぎ用の水と空気の混合流体を導入して前記膜モジュール上部から排出する工程との間に、容器の下部からすすぎ用の水のみを導入する工程を有することを特徴とするスパイラル型膜モジュールの洗浄方法。According to claim 1, comprising the steps of infiltrating the cleaning agent solution by introducing pressurized air from the lower portion of the container to the film surface the whole area of the membrane module, a mixed fluid of water and air for rinsing the bottom of the container A method for cleaning a spiral membrane module comprising the step of introducing only rinsing water from the lower part of a container between the step of introducing and discharging from the upper part of the membrane module.