JP7067678B1 - 濾過膜の洗浄装置、水処理装置及び濾過膜の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

濾過膜の洗浄装置は、洗浄液貯蔵槽（２７）の流出口（４０）と流入口（４１）とを接続する循環流路（２５）と、循環している洗浄液（２８）を濾過膜（３）へ供給させる供給流路（４）とを備える。そして、洗浄液（２８）の流速を供給流路（４）より循環流路（２５）において速くなるようにする。これにより、洗浄液（２８）を洗浄液貯蔵槽（２７）から濾過膜（３）へ供給している間の洗浄液（２８）中の薬剤濃度の低下を抑制することができるため、洗浄液（２８）の薬剤濃度を維持することができる。また、供給流速は循環流速よりも遅いため、洗浄液（２８）の使用量を低減することができる。

Description

本開示は、濾過膜の洗浄装置、水処理装置及び濾過膜の洗浄方法に関する。

下水、工場廃水等の被処理水の汚濁物質を分離除去する方法として、濾過膜を用いた膜濾過処理が知られている。膜濾過処理を継続して行うと、濾過膜の表面及び孔中に汚濁物質が付着し目詰まりが生じるため、濾過性能が徐々に低下する。そこで、濾過性能を維持するため、洗浄液を用いた濾過膜の洗浄が行われている。洗浄液には洗浄効果を高めるため薬剤が含有されている。
例えば特許文献１の水処理装置は、オゾンを含有する洗浄液が用いられる。オゾンは洗浄力が高いが、分解されやすい。そのため、洗浄液を濾過膜に供給する流路内に残った洗浄液はオゾンが分解されている可能性がある。その場合、洗浄初期にオゾンが分解された洗浄液が濾過膜に供給され、洗浄効率が悪くなる虞がある。そこで、流路内の洗浄液を洗浄液貯蔵槽に還流する循環流路を設け、洗浄前に流路内に残ったオゾンが分解された洗浄液をオゾン含有洗浄液に置換している。

特開２００３－２５１１６０号公報

例えば下水処理施設、工場を改修し水処理装置を導入する場合、導入可能なスペースが予め限定されてしまう場合がある。その場合、膜濾過処理を行う膜分離槽の近傍に洗浄液貯蔵槽を設置できず、洗浄液貯蔵槽から膜分離槽までの流路が長くなってしまう可能性がある。従来の水処理装置では、流路が長い場合に、洗浄液の供給に要する時間が長くなる。その結果、洗浄液の供給中に薬剤が分解され、濾過膜に供給された際には所定の薬剤濃度よりも低くなる虞があった。そこで、薬剤が分解される前に濾過膜に供給するため、供給流速を速くする工夫がなされている。しかし、供給流速を速くすると洗浄液の使用量が増加する。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、洗浄液の薬剤濃度を維持しつつ洗浄液の使用量を低減できる濾過膜の洗浄装置を提供することを目的とするものである。

本開示に係る濾過膜の洗浄装置は、濾過膜を洗浄するための薬剤を含有する洗浄液を貯蔵し、流出口及び流入口を有する洗浄液貯蔵槽と、洗浄液貯蔵槽の流出口と流入口とを接続し、洗浄液を循環させる循環ポンプが設けられ、洗浄液貯蔵槽とは異なる循環流路と、循環流路に接続され、循環流路を循環している洗浄液の一部を濾過膜へ供給する供給ポンプが設けられた供給流路と、循環ポンプ及び供給ポンプが駆動している場合に、洗浄液の流速が供給流路より循環流路において速くなるように循環ポンプ及び供給ポンプの少なくとも一方を制御する制御部とを備えたものである。

また、本開示に係る水処理装置は、被処理水を膜濾過処理する濾過膜を有する膜分離槽と、膜分離槽により膜濾過処理された膜濾過水を貯水する膜濾過水槽と、濾過膜を洗浄するための薬剤を含有する洗浄液を貯蔵し、流出口及び流入口を有する洗浄液貯蔵槽と、洗浄液貯蔵槽の流出口と流入口とを接続し、洗浄液を循環させる循環ポンプが設けられ、洗浄液貯蔵槽とは異なる循環流路と、循環流路に接続され、循環流路を循環している洗浄液の一部を濾過膜へ供給する供給ポンプが設けられた供給流路と、循環ポンプ及び供給ポンプが駆動している場合に、洗浄液の流速が供給流路より循環流路において速くなるように循環ポンプ及び供給ポンプの少なくとも一方を制御する制御部とを備えたものである。

また、本開示に係る濾過膜の洗浄方法は、洗浄液を貯蔵する洗浄液貯蔵槽の流出口と流入口とを接続し、洗浄液を循環させる循環ポンプが設けられ、洗浄液貯蔵槽とは異なる循環流路において、洗浄液を循環させ、循環流路を循環している洗浄液の一部を、循環流路から濾過膜へ供給するための供給ポンプが設けられた供給流路を介して濾過膜へ供給し、循環ポンプ及び供給ポンプが駆動している場合に、洗浄液の流速が供給流路より循環流路において速くなるようにすることを特徴とする。

本開示によれば、洗浄液貯蔵槽の流出口と流入口とを接続する循環流路と、循環している洗浄液を濾過膜へ供給させる供給流路とを備え、洗浄液の流速を供給流路より循環流路において速くすることにより、洗浄液の薬剤濃度を維持しつつ洗浄液の使用量を低減することができる濾過膜の洗浄装置を提供できる。

実施の形態１の水処理装置の概略図である。 実施の形態２の水処理装置の概略図である。 実施の形態３の水処理装置の概略図である。 実施の形態３の水処理装置の概略図である。

実施の形態１．
図１を用いて、実施の形態１における濾過膜３の洗浄装置を備える水処理装置１００について説明する。図１は水処理装置１００の概略図である。水処理装置１００は、被処理水１を膜濾過処理する濾過膜３を有する膜分離槽２と、膜分離槽２において膜濾過処理された膜濾過水１９を貯水する膜濾過水槽１８と、濾過膜３を洗浄するための洗浄液２８を貯蔵する洗浄液貯蔵槽２７と、濾過膜３で膜濾過処理された膜濾過水１９を排出及び洗浄液２８を供給する流路とを有する。

膜分離槽２では、例えば活性汚泥法により処理した被処理水１を濾過膜３により汚濁物質を分離除去する。被処理水１は、例えば上水道、下水道、下水二次処理水、工業排水、海水、屎尿等であり被処理水流路５を介して膜分離槽２に流入する。膜分離槽２には、汚泥引抜流路６及び汚泥循環流路７が接続されてもよい。汚泥引抜流路６には汚泥を引抜くための汚泥引抜ポンプ９、汚泥循環流路７には汚泥を膜分離槽２内で循環させるための汚泥循環ポンプ１０がそれぞれ設けられている。また、膜分離槽２の底部に散気装置８を配置してもよい。散気装置８には、空気供給配管１１を介して膜面曝気ブロワー１２が接続される。

濾過膜３の材質は限定されないが、オゾン等の強い酸化剤に対する耐性に優れたフッ素系樹脂化合物が好ましい。他にも例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン、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（ＰＦＡ）、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（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂化合物、酢酸セルロース、エチルセルロース等のセルロース類、セラミック等を用いるとよい。また、上述の材質を２種以上組み合わせたものであってもよい。

濾過膜３の種類は限定されない。例えば、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜等当該技術分野において公知の各種濾過膜３を用いるとよい。

濾過膜３の平均孔径は限定されないが、好ましくは０．００１μｍ以上１μｍ以下、より好ましくは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。この範囲の平均孔径を有する濾過膜３を用いることにより、被処理水１と接する濾過膜３の表面に付着した汚濁物質だけでなく、膜濾過水１９と接する濾過膜３の表面又は濾過膜３の孔中に化学的に付着した汚濁物質を効率的に除去することができる。

濾過膜３の形状は、限定されない。例えば、円筒状、平膜状等の当該技術分野において公知の形状にするとよい。また、浸漬型、ケーシング型、モノリス型等を採用してもよい。

濾過膜３の通水方式は、限定されない。例えば、全量濾過方式、クロスフロー濾過方式にするとよい。濾過膜３の外側に被処理水１を流し、内側に濾過水を流す外圧濾過方式であってもよく、濾過膜３の内側に被処理水１を流し、外側に濾過水を流す内圧濾過方式であってもよい。

膜濾過水槽１８には、膜分離槽２により膜濾過処理された膜濾過水１９が貯水される。

水処理装置１００は濾過膜３を洗浄するための洗浄装置を備える。洗浄装置は、濾過膜３を洗浄するための薬剤を含有する洗浄液２８が貯蔵される洗浄液貯蔵槽２７を有する。
薬剤の種類は、濾過膜３の材質を劣化させず、有機物又は無機物を分解可能な物質であれば限定されない。そのため、当該技術分野において公知の物質を用いるとよい。例えば有機物を分解可能な薬剤は、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、水酸化ナトリウム、オゾン等がある。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。有機物を分解可能な薬剤を２種以上組み合わせて用いる場合、第１の薬剤は水素電極を用いて測定された標準酸化還元電位（２５℃）が好ましくは２．０Ｖ未満であり、第２の薬剤は水素電極を用いて測定された標準酸化還元電位（２５℃）が好ましくは２．０Ｖ以上である。例えば第１の薬剤として次亜塩素酸ナトリウム、第２の薬剤としてオゾンを用いるとよい。また、無機物を分解可能な物質は、例えば塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、シュウ酸、クエン酸等の有機酸である。これらも、単独又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。有機物を分解可能な物質と無機物を分解可能な物質を２種以上組み合わせて用いてもよい。その場合、どちらを第１の薬剤又は第２の薬剤として用いるかは限定されない。例えば、有機物を分解可能な物質を第１の薬剤として用いた場合は無機物を分解可能な物質を第２の薬剤とする。無機物を分解可能な物質を第１の薬剤として用いた場合は有機物を分解可能な物質を第２の薬剤として用いればよい。

洗浄液２８の薬剤濃度は、限定されない。例えば有機物を分解可能な物質を用いる場合、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素濃度）は１．０ｇ／Ｌ以上５．０ｇ／Ｌ以下、水酸化ナトリウムは１．０ｇ／Ｌ以上４．０ｇ／Ｌ以下が好ましい。オゾンは１０ｍｇ／Ｌ以上４０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、より好ましくは２０ｍｇ／Ｌ以上３０ｍｇ／Ｌ以下である。無機物を分解可能な物質を用いる場合、塩酸、硫酸、硝酸は１．０ｇ／Ｌ以上１０．０ｇ／Ｌ以下、シュウ酸は１．０ｇ／Ｌ以上２．０ｇ／Ｌ以下、クエン酸は１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ以下が好ましい。薬剤濃度が上述の範囲よりも低いと、濾過膜３に付着した汚濁物質の分解に時間を要し、洗浄液２８の使用量の増大に伴い薬剤タンクの容量も増大する。一方、薬剤濃度が上述の範囲よりも高いと、薬剤の使用量が多くなるため、薬剤に要するコストが増大する。

流路は例えば配管等により形成される。図１に示すように、流路は循環流路２５、供給流路４、膜濾過水流路１７を備える。循環流路２５は、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０と流入口４１とを接続し、洗浄液貯蔵槽２７に貯蔵された洗浄液２８を循環させる流路である。供給流路４は、膜分離槽２の濾過膜３に洗浄液２８を供給する流路であり、濾過膜３で膜濾過処理された膜濾過水１９を膜濾過水槽１８に供給する流路でもある。膜濾過水流路１７は、膜濾過水槽１８と供給流路４とを接続する流路である。

切替部２０は供給流路４に設けられ、供給流路４と膜濾過水流路１７とを接続する。切替部２１は循環流路２５に設けられ、循環流路２５と供給流路４とを接続する。
切替部２０、２１は洗浄液２８又は膜濾過水１９の流路を切替可能な例えば三方弁である。

循環流路２５は、循環ポンプ２２及び循環流速測定部２３を備える。また、洗浄液濃度測定部２４を備えていてもよい。循環ポンプ２２により、洗浄液２８が循環流路２５を介して洗浄液貯蔵槽２７に還流される。循環流速測定部２３は、循環流路２５を循環する洗浄液２８の流速を測定できれば限定されない。例えば、電磁流速計、プロペラ式流速計、超音波式流速計、電波式流速計を用いるとよい。

洗浄液濃度測定部２４は、洗浄液２８中の薬剤濃度を測定する。洗浄液濃度測定部２４は、例えば吸光度式オゾン濃度計、電極式オゾン濃度計等、薬剤に合わせて適宜選択するとよい。洗浄液濃度測定部２４の位置は、循環ポンプ２２、循環流速測定部２３及び切替部２１よりも下流側にあればよく、洗浄液貯蔵槽２７の流入口４１との距離が近いほどよい。洗浄液濃度測定部２４を洗浄液貯蔵槽２７の流入口４１の近くに配置した場合、循環している洗浄液２８が洗浄液貯蔵槽２７へ還流する際の薬剤濃度を測定することができる。そのため、循環している洗浄液２８中の薬剤濃度を正確に把握することができる。

供給流路４は、供給ポンプ１４及び供給流速測定部１５を備える。また、圧力計１３を備えていてもよい。膜濾過処理の際は、後述する膜濾過水流路１７に設けられた膜濾過ポンプ１６により膜濾過水１９を膜濾過水槽１８に供給する流路となる。濾過膜３の洗浄処理の際は、供給流路４に設けられた供給ポンプ１４により、循環流路２５を循環している洗浄液２８の一部を濾過膜３に供給する流路となる。
供給流速測定部１５は供給流路４の洗浄液２８の流速を測定する。供給流速測定部１５は循環流速測定部２３と同様に、循環流路２５を循環する洗浄液２８の流速を測定できれば限定されない。

膜濾過水流路１７は、膜濾過ポンプ１６を備える。膜濾過処理の際、膜濾過ポンプ１６により膜分離槽２により分離された膜濾過水１９は、供給流路４及び膜濾過水流路１７を通過して膜濾過水槽１８に流入する。

全てのポンプ及び切替部は制御部２６に接続されている。また、供給流速測定部１５、循環流速測定部２３の測定結果は制御部２６に送信される。制御部２６は、全てのポンプ及び切替部の動作を制御する。制御部２６による制御方法については、後述する水処理方法で説明する。

次に、水処理装置１００を用いた水処理方法について説明する。水処理方法は、膜濾過処理と濾過膜３の洗浄処理に大別される。膜濾過処理は、活性汚泥法により被処理水１を処理した後、濾過膜３を用いて汚濁物質を分離除去する。膜濾過処理を継続して行うと、濾過性能が低下するという問題がある。具体的には、濾過膜３の継続的な使用に伴い、被処理水１に接する濾過膜３の表面、濾過水と接する濾過膜３の表面、濾過膜３の孔中にそれぞれ汚濁物質が付着して目詰まりが生じ、濾過性能が徐々に低下する。特に、濾過膜３に目詰りが生じると、膜濾過処理の際に必要な圧力が増加する。そのため、膜濾過流束、単位時間及び単位膜面積当たりの膜濾過水量が低下する。そこで、濾過膜３の性能を維持するため、定期的に濾過膜３の洗浄処理を行う。

膜濾過処理について説明する。後述のポンプ及び切替部の動作は制御部２６により制御される。
まず、切替部２０の循環流路２５側を閉じ、膜分離槽２側及び膜濾過水流路１７側を開き、膜濾過ポンプ１６を起動させる。これにより、被処理水１が濾過膜３で膜濾過され、濾過膜３で濾過された膜濾過水１９が供給流路４側及び膜濾過水流路１７を介して膜濾過水槽１８へ排出される。

次に、濾過膜３の洗浄処理について説明する。
膜濾過処理を行っていた場合は、膜濾過ポンプ１６を停止して膜濾過処理を終了させる。そして、切替部２０は膜濾過水流路１７側を閉じ、膜分離槽２側及び循環流路２５側を開く。膜濾過処理の終了後、濾過膜３の洗浄処理を開始する前に、濾過膜３を予備処理してもよい。例えば、濾過膜３を一定時間空気に曝すことにより、被処理水１と接する濾過膜３の表面に付着した汚濁物質を除去し易くすることができる。また、薬剤を含有していない予備洗浄液を用意して濾過膜３を予備洗浄してもよい。予備洗浄を行うことで、被処理水１と接する濾過膜３の表面に付着した汚濁物質を除去し易くすることができる。

次に、洗浄液２８の循環を行う。まず、切替部２１の供給流路４側を閉じ、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０側及び流入口４１側を開ける。そして、循環ポンプ２２を起動し、洗浄液貯蔵槽２７から循環流路２５を介して薬剤を含有する洗浄液２８を循環させる。これにより、循環流路２５内に残った古い洗浄液２８を新しい洗浄液２８に置換できる。そのため、循環流路２５内に残った古い洗浄液２８中の薬剤が分解されていた場合でも、洗浄初期の洗浄効率を改善することができる。また、循環流路２５に設けられた洗浄液濃度測定部２４により、洗浄液２８の薬剤濃度を測定する。これにより、洗浄液２８が所定の薬剤濃度を確保できているか確認する。この際、洗浄液濃度測定部２４の測定結果を制御部２６に送信して、洗浄液２８が所定の薬剤濃度を確保できた場合に後述の濾過膜３への洗浄液２８の供給を開始するように制御してもよい。図示していないが、循環流路２５は、洗浄液２８を均一に混合する例えばスタティックミキサー等を備えていてもよい。

次に、濾過膜３に洗浄液２８を供給する。切替部２１は供給流路４側、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０側及び流入口４１側の全方向を開ける。そして、供給ポンプ１４を起動し、供給流路４を介して循環流路２５を循環している洗浄液２８の一部を濾過膜３に供給し、濾過膜３を逆流洗浄する。逆流洗浄後に濾過膜３から排出される洗浄液２８は、膜分離槽２内に排出し、膜濾過処理に用いる被処理水１とすることができる。或いは、逆流洗浄後に濾過膜３から排出される洗浄液２８は、処理済液として別途回収して処理してもよい。後述の各逆洗処理後の洗浄液２８についても、上述の処理と同様にする。

循環ポンプ２２及び供給ポンプ１４は制御部２６により制御される。その際、循環流路２５の流速が供給流路４の流速より速くなるようにする。また、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３までの洗浄液２８の滞留時間と洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの洗浄液２８の滞留時間が同一になるように、流速を調整する。流速の調整は循環ポンプ２２及び供給ポンプ１４の両方でもよく、いずれか一方を制御して行ってもよい。

図１を用いて、例えば循環ポンプ２２を制御して流速を調整する方法について説明する。まず、循環流路２５の洗浄液２８の流速が供給流路４の洗浄液２８の流速より速くなるようにする。その際、供給流速及び循環流速の測定は、供給流速測定部１５及び循環流速測定部２３を用いて行う。例えば、供給流速測定部１５の値が高い場合は、循環流速測定部２３の値が供給流速測定部１５の値より高くなるように循環ポンプ２２のモータへの入力を上げる。供給ポンプ１４を制御する場合は、供給流速測定部１５の値が循環流速測定部２３の値より低くなるように供給ポンプ１４のモータへの入力を下げるとよい。循環ポンプ２２及び供給ポンプ１４の両方を制御する場合は、循環流速測定部２３の値が供給流速測定部１５の値より高くなるように循環ポンプ２２及び供給ポンプ１４のモータへの入力を調整すればよい。

また、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３までの洗浄液２８の滞留時間と、洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの洗浄液２８の滞留時間が同一になるように、循環ポンプ２２を制御する。その場合、供給流路４は循環流路２５より短い流路に形成する。流路の配管径が同一である場合、洗浄液２８の滞留時間は配管長さを流速で除すことで求めることができる。具体的には、洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの配管長さを循環流速測定部２３で求めた流速で除すことで、洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの洗浄液２８の滞留時間を求めることができる。また、洗浄液貯蔵槽２７から切替部２１までの配管長さを循環流速測定部２３で求めた流速で除した値と、切替部２１から濾過膜３までの配管長さを供給流速測定部１５で求めた流速で除した値を足すことで、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３までの洗浄液２８の滞留時間を求めることができる。

制御部２６は、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３までの洗浄液２８の滞留時間と洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの洗浄液２８の滞留時間が同一になるように、供給ポンプ１４及び循環ポンプ２２のモータへの入力を制御する。例えば、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３までの滞留時間が、洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの滞留時間より長い場合について説明する。循環ポンプ２２を制御する場合、循環ポンプ２２のモータへの入力を上げる。供給ポンプ１４を制御する場合、供給ポンプ１４のモータへの入力を下げる。循環ポンプ２２及び供給ポンプ１４を制御する場合は、循環ポンプ２２のモータへの入力を上げ、供給ポンプ１４のモータへの入力を下げる。
これにより、洗浄液濃度測定部２４の値から濾過膜３へ供給される洗浄液２８中の薬剤濃度の推定が可能となる。

ここまで、流速を調整する方法として、供給流速測定部１５及び循環流速測定部２３により測定された流速の値を用いて調整する例について説明した。他の方法として、供給流速測定部１５及び循環流速測定部２３において流量を測定し、測定された流量から流速を計算してもよい。具体的には、流路の配管径が同一である場合、流量を配管断面積で除すことで流速を求めることができる。

また、供給流速測定部１５及び循環流速測定部２３において流量を測定する場合、流路の配管径が異なっていてもよい。例えば供給流路４と循環流路２５の配管径が異なっていてもよい。その場合、洗浄液２８の滞留時間は時間当たりの流量を配管容量で除すことで求めることができる。配管容量は、配管断面積と長さを掛けることで求めることができる。よって、循環流速測定部２３で求めた流量の値を洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの配管容量で除すことで、洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの洗浄液２８の滞留時間を求めることができる。また、循環流速測定部２３で求めた流量の値を洗浄液貯蔵槽２７から切替部２１までの配管容量で除した値と、供給流速測定部１５で求めた流量の値を切替部２１から濾過膜３までの配管容量で除した値を足すことで、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３までの滞留時間を求めることができる。

薬剤を含有する洗浄液２８を用いた濾過膜３の洗浄時間は、濾過膜３に付着した汚濁物質の量等に応じて適宜設定すればよい。一般的には、次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合は９０分以下、オゾン水を用いる場合は６０分以下、シュウ酸やクエン酸を用いる場合は５分以上７分以下が好ましい。洗浄時間が長くなると、被処理水１の膜処理を中断する時間も長くなり膜濾過水量が低下するため、洗浄時間は短い方がよい。

薬剤を含有する洗浄液２８の膜面積当たりの供給水量である膜面透過流束は、限定されない。一般的には、濾過膜３末端まで充填可能な流束を確保できればよい。具体的には、次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合は、６ＬＭＨ（Ｌ／（ｍ^２・ｈ））以下、オゾン水を用いる場合は３０ＬＭＨ（Ｌ／（ｍ^２・ｈ））以下が好ましい。膜面透過流束が高すぎると、洗浄液２８の必要量の増大に伴い薬剤コストが増大したり、薬剤タンクの容量が増大したり、濾過膜３が破断したりする。膜面透過流束が低すぎると、洗浄液２８が濾過膜３末端まで充填されず、濾過膜３に付着した汚濁物質を分解できなくなったり、薬剤にオゾンを用いる場合は供給中に濃度が低下したりする。

本実施の形態に係る濾過膜３の洗浄方法は、洗浄液２８を濾過膜３内に通水した後、洗浄液２８をそのまま膜内で保持する洗浄方法、濾過膜３を洗浄液２８に浸漬して保持する洗浄方法等を用いるとよい。

濾過膜３の洗浄処理が終了後、循環ポンプ２２及び供給ポンプ１４を停止し、切替部２０の循環流路２５側を閉じ、膜濾過ポンプ１６を開く。そして、膜濾過ポンプ１６を起動し、被処理水１の膜濾過処理を再度行うことができる。これにより、被処理水１の膜濾過処理を連続的かつ効率的に行うことができる。

従来の濾過膜３の洗浄装置は、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３まで一定の流速で洗浄液２８を供給していた。そのため、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３までの流路が長い場合に洗浄液中の薬剤が供給中に分解し濃度が低下する。また、薬剤が分解される前に供給するために、流速を速くすると洗浄液の使用量が増加する。

本実施の形態における濾過膜３の洗浄装置は、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０と流入口４１とを接続する循環流路２５と、循環している洗浄液２８を濾過膜３へ供給させる供給流路４とを備える。そして、洗浄液２８の流速を供給流路４より循環流路２５において速くなるように循環ポンプ２２及び供給ポンプ１４の少なくとも一方を制御することを特徴とする。洗浄液２８の循環流速を濾過膜３への供給流速より速くすることで、洗浄液２８を洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３へ供給している間の洗浄液２８中の薬剤濃度の低下を抑制することができる。これにより、洗浄液２８の薬剤濃度を維持することができる。さらに、供給流速は循環流速よりも遅いため、洗浄液２８の使用量を低減することができる。

また、本実施の形態における水処理装置１００は、上述のように洗浄液２８の薬剤濃度を維持しつつ洗浄液２８の使用量を低減することができる濾過膜３の洗浄装置を備える。これにより、遠方に洗浄液貯蔵槽２７を設置できるため水処理装置１００の設計の自由度が向上する。さらに、離れて洗浄液貯蔵槽２７を設置できるため水処理装置１００の設置場所の自由度が向上する。

また、水処理装置１００は膜濾過処理と濾過膜３の洗浄処理を繰り返すため、洗浄液２８の供給と停止が繰り返される。そのため、洗浄液２８の供給を停止している間に、流路に残った洗浄液２８中の薬剤が分解される虞がある。本実施の形態における水処理装置１００は、濾過膜３へ洗浄液２８を供給する前に、洗浄液２８を循環させる。これにより、循環流路２５内に残った古い洗浄液２８を新しい洗浄液２８に置換できる。そのため、循環流路２５内に残った古い洗浄液２８中の薬剤が分解されていた場合でも、洗浄初期の洗浄効率を改善することができる。また、循環流路２５に設けられた洗浄液濃度測定部２４により、洗浄液２８の薬剤濃度を測定する。これにより、洗浄液貯蔵槽２７の洗浄液２８が所定の薬剤濃度を確保できているか確認する。

また、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３までの洗浄液２８の滞留時間と洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの洗浄液２８の滞留時間が同一になるようにする。これにより、洗浄液濃度測定部２４の値から濾過膜３へ供給される洗浄液２８濃度の推定が可能である。そのため、１つの洗浄液濃度測定部２４で洗浄液貯蔵槽２７の洗浄液２８が所定の薬剤濃度と、濾過膜３へ供給される洗浄液２８濃度が確認することができる。

なお、本実施の形態の濾過膜３の洗浄装置では、１種の薬剤を含有する洗浄液２８を用いた場合について説明したが、２種以上の薬剤を含有する洗浄液２８を用いる場合、洗浄液貯蔵槽２７を複数設けて同様の方法にて洗浄処理を行えばよい。

実施の形態２．
実施の形態２における濾過膜３の洗浄装置を備える水処理装置１００について図２を用いて説明する。図２は水処理装置１００の概略図である。実施の形態２では、薬剤の分解が洗浄液生成直後から起こり、薬剤の濃度維持が特に困難であるオゾンを洗浄液２８の薬剤として用いる例を示す。すなわち、洗浄液貯蔵槽２７は洗浄液２８としてオゾン水を貯蔵する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の構成については、同一符号が付されている。

図２に示すように、洗浄液貯蔵槽２７は底部に散気装置３１が配置され、散気装置３１にはオゾン供給配管３０を介してオゾン発生器２９が接続される。オゾン発生器２９に供給されるオゾン原料は、限定されない。例えば、液体酸素、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）、ＰＶＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）で生成した酸素を用いるとよい。また、不要になったオゾン水は、排オゾン配管３２を介して排オゾン処理設備３３で処理され、処理オゾン配管３４に排出される。

次に、洗浄液貯蔵槽２７内でオゾン水を生成する方法について説明する。その他の水処理方法については実施の形態１と同様である。
まず、オゾン発生器２９で発生させたオゾンガスを、オゾン供給配管３０を介して散気装置３１から洗浄液貯蔵槽２７に供給する。これにより、洗浄液貯蔵槽２７内でオゾン水を生成させる。そして、洗浄液貯蔵槽２７内で生成したオゾン水を循環流路２５及び供給流路４を介して濾過膜３に供給し、濾過膜３を逆流洗浄する。

実施の形態１と同様に本実施の形態における濾過膜３の洗浄装置は、循環流路２５と供給流路４とを備え、洗浄液２８の流速を供給流路４より循環流路２５において速くする。これにより、洗浄液２８の薬剤濃度を維持しつつ洗浄液２８の使用量を低減することができる。

また、オゾン発生器２９で発生させたオゾンガスを、オゾン供給配管３０を介して散気装置３１から洗浄液貯蔵槽２７に供給することにより、洗浄液貯蔵槽２７内でオゾン水を生成することができる。これにより、分解されやすいオゾン水を洗浄液２８とする場合でも、洗浄液貯蔵槽２７に貯蔵されたオゾン水の濃度を維持しやすい。

なお、オゾンガスの供給手段として散気装置３１を用いた場合について説明したが、オゾン水を生成し得る装置であれば他の供給手段でもよい。例えば、エジェクタ式、機械攪拌式、下方注入式等のオゾンガスの供給手段を用いてもよい。

また、薬剤としてオゾンを用いる例について説明したが、オゾンとオゾン以外の薬剤を含む洗浄液２８を併用してもよい。

実施の形態３．
実施の形態３における濾過膜３の洗浄装置を備える水処理装置１００について図３を用いて説明する。図３は水処理装置１００の概略図である。実施の形態３における水処理装置１００は、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０から流入口４１までが循環流路２５より短い流路を形成するように、循環ポンプ２２より洗浄液貯蔵槽２７の流入口４１側で洗浄液濃度測定部２４より洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０側の循環流路２５の２か所を接続する接続流路３７を有する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の構成については、同一符号が付されている。

例えば、循環流路２５は循環ポンプ２２及び循環流速測定部２３と切替部２１との間に切替部３８、切替部２１と洗浄液濃度測定部２４との間に切替部３９を備える。そして、切替部３８及び切替部３９に接続された接続流路３７を設けることにより、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０から流入口４１までが循環流路２５より短い流路を形成することができる。

次に、水処理装置１００を用いた水処理方法について説明する。
濾過膜３の洗浄処理を行う際、まず接続流路３７を介して洗浄液２８を循環させる。
切替部３８の切替部２１側を閉じ、循環流速測定部２３側及び切替部３９側を開く。切替部３９は切替部２１側を閉じ、洗浄液濃度測定部２４側及び切替部３８側を開く。次に、循環ポンプ２２を起動させ、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０、切替部３８、接続流路３７、切替部３９、洗浄液貯蔵槽２７の流入口４１の順に洗浄液２８を循環させる。このように、洗浄液２８は接続流路３７を介した循環流路２５より短い流路で洗浄液濃度測定部２４に供給される。これにより、洗浄液貯蔵槽２７で供給する洗浄液２８中の薬剤濃度が所定の濃度であるかをより正確に確認することができる。

次に、濾過膜３に供給する際の洗浄液２８の循環について説明する。
切替部３８は切替部３９側を閉じ、循環流速測定部２３側及び切替部２１側を開く。切替部３９は切替部３８側を閉じ、洗浄液濃度測定部２４及び切替部２１側を開く。切替部２１は、供給流路４側を閉じ、切替部３８側及び切替部３９側を開く。次に、循環ポンプ２２を起動させ、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０、切替部２１、洗浄液貯蔵槽２７の流入口４１の順に洗浄液２８を循環させる。これにより、循環流路２５内に残った古い洗浄液２８を新しい洗浄液２８に置換できる。そのため、循環流路２５内に残った古い洗浄液２８中の薬剤が分解されていた場合でも、洗浄初期の洗浄効率を改善することができる。その他の水処理方法は実施の形態１と同様である。

実施の形態１と同様に本実施の形態における濾過膜３の洗浄装置は、循環流路２５と供給流路４とを備え、洗浄液２８の流速を供給流路４より循環流路２５において速くする。これにより、洗浄液２８の薬剤濃度を維持しつつ洗浄液２８の使用量を低減することができる。

また、膜分離槽２の近傍に洗浄液貯蔵槽２７を設置できない場合がある。その場合、洗浄液貯蔵槽２７から濾過膜３までの流路が長くなるため、洗浄液貯蔵槽２７から洗浄液濃度測定部２４までの循環流路２５も長くなる。このような水処理装置１００において、洗浄液濃度測定部２４で測定した薬剤濃度が低い場合、洗浄液貯蔵槽２７から供給される洗浄液２８の薬剤濃度が低いのか、濾過膜３に供給している間に薬剤濃度が低下したのかを判断することができない。この課題に対し、本実施の形態は、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０から流入口４１までが循環流路２５より短い流路を形成するように、循環流路２５は循環ポンプ２２より洗浄液貯蔵槽２７の流入口４１側で洗浄液濃度測定部２４より洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０側の２か所を接続する接続流路３７を有することで解決できる。この構成により、洗浄液貯蔵槽２７から供給される洗浄液２８の薬剤濃度と濾過膜３へ供給される洗浄液２８の薬剤濃度を別々に確認することができる。

なお、上述の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能である。また、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

例えば、実施の形態２と実施の形態３を組み合わせてもよい。図４は水処理装置１００の概略図である。図４に示す水処理装置１００は、洗浄液貯蔵槽２７にオゾン供給配管３０を介してオゾン発生器２９が接続されている。また、洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０から流入口４１までが循環流路２５より短い流路を形成するように、循環ポンプ２２より洗浄液貯蔵槽２７の流入口４１側で洗浄液濃度測定部２４より洗浄液貯蔵槽２７の流出口４０側の２か所を接続する接続流路３７を有する。

このような実施の形態においても、循環流路２５と供給流路４とを備え、洗浄液２８の流速を供給流路４より循環流路２５において速くする。これにより、分解されやすいオゾンを含有する洗浄液２８の薬剤濃度を維持しつつ洗浄液２８の使用量を低減することができる。

また、分解されやすいオゾンを含有する洗浄液２８であっても、洗浄液貯蔵槽２７から供給される洗浄液２８のオゾン濃度と濾過膜３へ供給される洗浄液２８のオゾン濃度を別々に確認することができる。

１ 被処理水、２ 膜分離槽、３ 濾過膜、４ 供給流路、５ 被処理水流路、６ 汚泥引抜流路、７ 汚泥循環流路、８ 散気装置、９ 汚泥引抜ポンプ、１０ 汚泥循環ポンプ、１１ 空気供給配管、１２ 膜面曝気ブロワー、１３ 圧力計、１４ 供給ポンプ、１５ 供給流速測定部、１６ 膜濾過ポンプ、１７ 膜濾過水流路、１８ 膜濾過水槽、１９ 膜濾過水、２０ 切替部、２１ 切替部、２２ 循環ポンプ、２３ 循環流速測定部、２４ 洗浄液濃度測定部、２５ 循環流路、２６ 制御部、２７ 洗浄液貯蔵槽、２８ 洗浄液、２９ オゾン発生器、３０ オゾン供給配管、３１ 散気装置、３２ 排オゾン配管、３３ 排オゾン処理設備、３４ 処理オゾン配管、３６ 切替部、３７ 接続流路、３８ 切替部、３９ 切替部、４０ 流出口、４１ 流入口、１００ 水処理装置

Claims (8)

1. 濾過膜を洗浄するための薬剤を含有する洗浄液を貯蔵し、流出口及び流入口を有する洗浄液貯蔵槽と、
   前記洗浄液貯蔵槽の前記流出口と前記流入口とを接続し、前記洗浄液を循環させる循環ポンプが設けられ、前記洗浄液貯蔵槽とは異なる循環流路と、
   前記循環流路に接続され、前記循環流路を循環している前記洗浄液の一部を前記濾過膜へ供給する供給ポンプが設けられた供給流路と、
   前記循環ポンプ及び前記供給ポンプが駆動している場合に、前記洗浄液の流速が前記供給流路より前記循環流路において速くなるように前記循環ポンプ及び前記供給ポンプの少なくとも一方を制御する制御部と、
   を備える濾過膜の洗浄装置。
2. 前記薬剤は少なくともオゾンを含有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の濾過膜の洗浄装置。
3. 前記洗浄液貯蔵槽はオゾン発生器に接続された散気装置を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の濾過膜の洗浄装置。
4. 前記循環流路は前記洗浄液中の薬剤濃度を測定する洗浄液濃度測定部を有し、
   前記制御部は、前記洗浄液貯蔵槽から前記濾過膜までの前記洗浄液の滞留時間と、前記洗浄液貯蔵槽から前記洗浄液濃度測定部までの前記洗浄液の滞留時間が同一になるように、前記循環ポンプ及び前記供給ポンプの少なくとも一方を制御する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の濾過膜の洗浄装置。
5. 前記洗浄液貯蔵槽の前記流出口から前記流入口までが前記循環流路より短くなるように、前記循環ポンプより前記洗浄液貯蔵槽の前記流入口側で前記洗浄液濃度測定部より前記洗浄液貯蔵槽の前記流出口側の前記循環流路の２か所を接続する接続流路を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の濾過膜の洗浄装置。
6. 被処理水を膜濾過処理する濾過膜を有する膜分離槽と、
   前記膜分離槽により膜濾過処理された膜濾過水を貯水する膜濾過水槽と、
   前記濾過膜を洗浄するための薬剤を含有する洗浄液を貯蔵し、流出口及び流入口を有する洗浄液貯蔵槽と、
   前記洗浄液貯蔵槽の前記流出口と前記流入口とを接続し、前記洗浄液を循環させる循環ポンプが設けられ、前記洗浄液貯蔵槽とは異なる循環流路と、
   前記循環流路に接続され、前記循環流路を循環している前記洗浄液の一部を前記濾過膜へ供給する供給ポンプが設けられた供給流路と、
   前記循環ポンプ及び前記供給ポンプが駆動している場合に、前記洗浄液の流速が前記供給流路より前記循環流路において速くなるように前記循環ポンプ及び前記供給ポンプの少なくとも一方を制御する制御部と、
   を備える水処理装置。
7. 洗浄液を貯蔵する洗浄液貯蔵槽の流出口と流入口とを接続し、前記洗浄液を循環させる循環ポンプが設けられ、前記洗浄液貯蔵槽とは異なる循環流路において、前記洗浄液を循環させ、
   前記循環流路を循環している前記洗浄液の一部を、前記循環流路から濾過膜へ供給するための供給ポンプが設けられた供給流路を介して前記濾過膜へ供給し、
   前記循環ポンプ及び前記供給ポンプが駆動している場合に、前記洗浄液の流速が前記供給流路より前記循環流路において速くなるようにすることを特徴とする
   濾過膜の洗浄方法。
8. 前記循環流路に設けられた洗浄液濃度測定部により前記洗浄液中の薬剤濃度を測定し、
   前記洗浄液貯蔵槽から前記濾過膜までの滞留時間と、前記洗浄液貯蔵槽から前記洗浄液濃度測定部までの滞留時間が同一になるようにする
   ことを特徴とする請求項７に記載の濾過膜の洗浄方法。

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