JPH08299767A - 内圧式中空糸膜モジュールの逆洗方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な操作で、内圧式中空糸膜モジュール
の流束をほぼ初期の状態まで回復させることができる逆
洗方法を提供することにある。 【構成】 内圧式中空糸膜モジュール（１）の透過水
出口（１Ｃ）側から逆洗水を注入して該膜モジュール
（１）の端部（１Ａ又は１Ｂ）より逆洗水を排出させる
ことにより逆洗を行う内圧式中空糸膜モジュールの逆洗
方法において、先ず第１工程として前記膜モジュール
（１）の一端（１Ａ，５）を開、他端（４，８，９）を
閉にして逆洗水を透過水出口（１１，１２，１４，１
５，１Ｃ）側から膜モジュール（１）の一端（１Ａ，
５）側に排出させて逆洗を行い、次いで第２工程として
他端（９）を開、一端（５）を閉にして逆洗水を透過水
出口（１１，１２，１４，１５，１Ｃ）側から膜モジュ
ールの他端（９）側に排出させて逆洗を行うことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内圧式中空糸膜モジュ
ールの透過水出口側から逆洗水を注入して膜モジュール
の端部より逆洗水を排出させることにより逆洗を行う内
圧式中空糸膜モジュールの逆洗方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内圧式中空糸膜モジュールは、例えばポ
リエチレン、ポリスルフォン、ポリアクリルニトリル、
酢酸セルロース等を原材料にして形成した内径約１．０
ｍｍ、長さ約１ｍの多孔質（０．０１〜０．５μｍ）の
中空糸を数千本束ねて容器に収めたものである。容器に
は原水供給口、透過水出口及び濃縮水出口が備わってお
り、内圧式の場合には、原水供給口が中空糸の一端に、
透過水出口が中空糸の外部に、そして濃縮水出口が中空
糸の他端にそれぞれ連通させられている。内圧式中空糸
膜モジュールをクロスフロー濾過方式で浄水処理に用い
る場合には、河川水等の原水を原水供給ポンプを用いて
一定の流量で中空糸膜モジュールの原水供給口から圧送
し、更に濃縮水出口から出てきた原水を循環ポンプを用
いて元に戻して・循環させ、この工程を繰り返し行っ
て、中空糸壁から滲み出た透過水を集めて配水池に送っ
ている。処理水には多くの場合懸濁物質やコロイド物質
が浮遊するので、濾過を行っていると、中空糸内壁に懸
濁物質やコロイド物質が堆積する。堆積量が次第に増し
てくると中空糸壁の透過抵抗が増し、一定水量を確保す
るために原水供給ポンプの圧力も高くなる。このポンプ
圧が高いと中空糸膜にかかる負荷も大きくなるので通常
一定期間経過したときに逆洗を行って元の流束を取り戻
すようにしている。逆洗は逆洗タンクに一時蓄えて置い
た透過水を逆洗ポンプで中空糸膜モジュールの透過水出
口から一定の水量を圧送して、中空糸壁を貫通させ、そ
の際剥離した堆積物を逆洗水と共に濃縮水出口又は原水
供給口のいずれか一方の出口から系外に排出して行って
いる。濾過法には上記の他、デッドエンド濾過法がある
が、この濾過法はクロスフロー濾過方式のように処理水
を循環させないのでランニングコストが安いというメリ
ットがあるが、一方循環水によって中空糸内壁に付着し
た堆積物を剥離させるといった作用がないので、水質が
悪いと直ぐに目詰まりするといったデメリットがある。
いずれにしても流束が落ちてきたとき、例えば一定期間
経過したときはクロスフロー濾過方式と同じようにして
逆洗が行われる。更に、中空糸壁に粘着性の菌体やその
代謝物が付着していたり、コロイド状の水酸化鉄が細孔
に詰まっているような場合には、逆洗水のみでは短時間
に除去することができないので、逆洗水に塩素系の酸化
剤、例えば次亜塩素酸ソーダを数ｐｐｍ添加して逆洗す
ることがある。逆洗処理は、一般に通水１０分〜１時間
に対して逆洗１５秒〜１分の割合で行っている。この逆
洗でも流束が回復しないときは薬品洗浄を行っている。
薬品には通常洗剤やクエン酸等が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】逆洗水を多く使用すれ
ばそれだけ流束の回復率も高くなると思われるが、しか
し従来の逆洗方法では思ったほどに流束が回復しないと
いう問題があった。そこで、本発明の目的は流束の十分
な回復が見込める内圧式中空糸膜モジュールの逆洗方法
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、内圧式中空
糸膜モジュールの透過水出口側から逆洗水を注入して該
膜モジュールの端部より逆洗水を排出させることにより
逆洗を行う内圧式中空糸膜モジュールの逆洗方法におい
て、先ず第１工程として前記膜モジュールの一端を開、
他端を閉にして逆洗水を透過水出口側から膜モジュール
の一端側に排出させて逆洗を行い、次いで第２工程とし
て他端を開、一端を閉にして逆洗水を透過水出口側から
膜モジュールの他端側に排出させて逆洗を行うことを特
徴とする内圧式中空糸膜モジュールの逆洗方法により解
決される。クロスフロー濾過方式で使用する場合には膜
モジュールの一端を原水注入口側に、膜モジュールの他
端を濃縮水出口側にとってもよい。デッドエンド濾過方
式で使用する場合には膜モジュールの一端が逆洗水排出
口になる。いずれの工程も一定量の逆洗水を送って逆洗
を行ってもよく、また時間的に期間を定めて逆洗を行っ
てもよい。

【０００５】

【作用】逆洗においては中空糸の外側から圧力をかけて
中空糸内壁に付着した堆積物を中空糸内外の差圧により
離脱させればよいと考えがちである。しかし、付着した
堆積物の除去は差圧のみならず中空糸内を流れる逆洗水
の流速によるところも大きい。すなわち、第１工程で透
過水出口側から逆洗水を送り込むと、中空糸の全長に渡
って逆洗水が中空糸内部にしみ込む。しみ込んだ逆洗水
は全て膜モジュールの一端に向けて流れるので末端近く
ではかなりの流速となる。流速が速ければ、流体が中空
糸内壁に及ぼす剪断力も大きいので堆積物の剥離効果が
大きくなる。一方、膜モジュールの他端近くではしみ込
んだ逆洗水の量も少なく増える見込みもないので流体の
剪断力による剥離効果を期待できない。したがって、第
１工程では従来の逆洗方法にも見られるように一端近く
の流束が当初の流束まで回復し、他端近くの流束は一向
に回復しないという状態が生じる。逆洗水は流れ抵抗の
小さい方に流れるので、逆洗水出口側に近い部分の流束
が回復すると、その部分を透過する逆洗水の流量は増え
るが、他方他端近くを流れる逆洗水の流量は減る。した
がって、第１工程の逆洗を更に続けても他端近くの水量
が増えないので逆洗の効果はあまり期待できない。本発
明においては第１工程に続いて第２工程の逆洗が行われ
る。第２工程での逆洗では透過水出口側から送り込まれ
た逆洗水が第１工程とは逆に中空糸内を通って膜モジュ
ールの他端側に流される。中空糸の一端側は既に第１工
程の逆洗で流束が回復されており、この状態で逆洗水を
通すと、抵抗の小さい中空糸の一端側より逆洗水が浸透
して他端側に流れる。流れ抵抗があるにしてもかなりの
流量が一端側から入り込むので、第１工程に比べると他
端近くでの逆洗水の流速がかなり速くなる。しかも、他
端近くでは堆積物が中空糸内壁に付着していて管内が狭
く、その半径に反比例して流速も速くなるので流体の堆
積物に及ぼす剪断力も大きい。この剪断力により他端近
くの堆積物が剥離されるから、従来法に比べると他端近
くの中空糸の流束の回復が望める。

【０００６】

【実施例】以下添付図面を参照して本発明を具体的に説
明する。先ず最初に図１を参照して本発明に使用される
クロスフロー濾過装置の概要を説明する。符号１は例え
ば酢酸セルロースから成る内圧式中空糸を多数束ねた膜
モジュールで、この膜モジュール１の右側には膜モジュ
ール１の上部にあたる原水供給口１Ａと下部にあたる濃
縮水出口側１Ｂを接続する循環路２が形成され、その循
環路２には原水を反時計回りに循環させる循環ポンプ３
とその下流側に循環弁４、更にその下流側に循環路２と
分岐して逆洗水を系外に排出する第１逆洗排出弁５が接
続されている。そして循環ポンプ３の上流側には膜モジ
ュール１に原水を供給するための原水供給配管６が接続
され、その配管６には原水供給ポンプ７と原水供給弁８
が接続され、更にその下流側に分岐して逆洗水を系外に
排出する第２逆洗排出弁９が接続されている。また、膜
モジュール１の透過水出口側１Ｃには透過水を配水池に
導くための送水管１０が配置され、その途中には逆洗水
として使用するために透過水を一時蓄えておくことがで
きるようにしたタンク１１が配置されている。そして、
タンク１１からの逆洗水を膜モジュール１側に送り込む
ための洗浄配管１２がタンク１１の上流側の送水管１０
に接続され、その逆洗水が送水管１０を伝ってタンク１
１内に流れないようにその接続点の下流側には透過水弁
１３が接続されている。逆洗配管１２には逆洗ポンプ１
４とその下流に逆洗弁１５が接続されている。

【０００７】以下、この濾過装置を用いて本発明にかか
る逆洗方法を説明する。先ず、濾過工程から説明する
と、濾過は原水供給弁８、循環弁４及び透過水弁１３を
それぞれ開、第１逆洗排水弁５、第２逆洗排水弁９及び
逆洗弁１５をそれぞれ閉、逆洗ポンプ１４を停止、そし
て原水供給ポンプ７と循環ポンプ３を運転して行う。循
環路２の循環ポンプ３が運転されているので、原水供給
ポンプ７により供給された原水は循環路２に沿って反時
計回りに流れ、膜モジュール１の原水供給口１Ａから濃
縮水出口１Ｂを抜けて更に循環ポンプ３により循環され
る。原水は膜モジュール１を構成する中空糸内部を通る
ときに濾過され、中空糸壁を通過した透過水が膜モジュ
ール１の透過水出口１Ｃを通ってタンク１１に流れ込
む。タンク１１は逆洗用の水を確保するためのもので、
必要水量以上になるとタンク１１を溢流して透過水が配
水池に流れる。透過水が透過水出口１Ｃより出ていくと
循環路２内の水量が減るがその分は原水供給ポンプ７に
より絶えず補充される。濾過時には、綺麗な水が中空糸
壁を通過するため原水に含まれる懸濁物質や微生物が中
空糸内壁に遮られて付着する。クロスフロー濾過方式で
は循環ポンプ３によって大量の原水が循環されるため、
その水流によって中空糸内壁に付着した堆積物が剥離さ
れる。したがって、濾過の初期においては懸濁物質や微
生物が付着したり剥離したりする現象が交互に繰り返さ
れる。ある程度濾過が進むと、循環路２内を流れる原水
の不純物濃度が高くなり、中空糸内壁に懸濁物質や微生
物が徐々に堆積し始める。これに対応して濾過抵抗も徐
々に上昇し、透過水量が落ちてくるので、それを補うた
め原水供給ポンプ７のポンプ圧が上昇する。ある一定圧
以上上昇すると効率も悪く、また膜モジュール１に悪い
影響を与えるため、定期的に又は一定圧以上の圧を検出
した時に逆洗を行って膜モジュール１の流束を回復させ
ている。

【０００８】本発明はこの逆洗法に関するもので次のよ
うにして行う。先ず第１工程の逆洗では、原水供給ポン
プ７と循環ポンプ３を停止、循環弁４と透過水弁１３を
閉、逆洗弁１５と第１逆洗排水弁５を開、逆洗ポンプ１
４を運転状態にすることにより行われる。タンク１１に
蓄えられた逆洗水は逆洗配管１２に備えられている逆洗
ポンプ１４により昇圧されて膜モジュール１の透過水出
口１Ｃ側より膜モジュール１内に圧送される。図２は膜
モジュール１内に有する中空糸を拡大して示したもの
で、中空糸内壁には濾過で堆積したゼリ状の物質が中空
糸の全長にわたって付着している。逆洗の条件はどこを
取ってもあまり変わらないので、透過水出口１Ｃより流
入した逆洗水は当初あらゆる箇所から略均等に中空糸内
部に浸透する。浸透した逆洗水が原水供給口１Ａに向か
って流れる間に次第に水量が増える。原水供給口１Ａ近
くではかなりの量となり、しかも中空糸内壁には堆積物
が付着していて有効径も狭くなっているのでかなりの流
速となる。逆洗水が堆積物に及ぼす剪断力は逆洗水の平
均流速に比例し、有効径に反比例するので、第１工程の
逆洗では主として剪断力の大きい原水供給口１Ａ近くの
堆積物が剥離される。この第１工程の逆洗は時間を定め
て一定期間行ってもよく、また水量を定めて一定水量行
ってもよい。しかし、この第１工程の逆洗を長時間続け
ても剥離効果はあまり期待できない。それは原水供給口
１Ａ近くの中空糸壁の透過抵抗が堆積物の剥離によって
小さく、透過水出口１Ｃより流入した逆洗水が抵抗の小
さい部分を通って流れ、濃縮水出口１Ｂ側の堆積物の剥
離に貢献しないからである。

【０００９】そこで、本発明においては第２工程の逆洗
が行われる。この第２工程の逆洗は第１工程の逆洗の
後、第１逆洗排出弁５を閉、第２逆洗排出弁９を開にし
て行う。この操作を行うと、図３に示すように中空糸内
を流れる逆洗水の流れの方向が逆になる。図からも判る
ように原水供給口１Ａ近くの透過抵抗が小さいので逆洗
水は原水供給口１Ａ近くから中空糸内部に多く流れ込
む。一方、有効径は濃縮水出口１Ｂ側の方が小さいので
原水供給口１Ａ近くから進入した逆洗水の流速は濃縮水
出口１Ｂ側で最も速くなる。したがって逆洗水が堆積物
に及ぼす剪断力は濃縮水出口１Ｂ側で最も大きくなるの
でこの部分の堆積物が重点的に剥離される。この第２工
程の逆洗も時間を定めて一定期間行ってもよく、また水
量を定めて一定水量行ってもよい。

【００１０】実施例の説明はクロスフロー濾過方式の場
合であるが、本発明はデッドエンド濾過法にも実施する
ことができる。また、逆洗水に次亜塩素酸ソーダを数ｐ
ｐｍ加えて逆洗を行ってもよい。場合によっては中空糸
内部に空気を吹き込むようにしてもよい。更に浄水処理
のみならず、その他の処理にも適用できる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単な操作で膜モジュールの流束をほぼ初期の状態まで回
復させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に使用される濾過装置の概要図で
ある。

【図２】第１工程の逆洗を行っているところを示した説
明図である。

【図３】同じく第２工程の逆洗を行っているところを示
した説明図である。

【符号の説明】

１ 内圧式中空糸膜モジュール １Ａ 原水供給口 １Ｂ 濃縮水出口 １Ｃ 透過水出口 ２ 循環路 ３ 循環ポンプ ４ 循環弁 ５ 第１逆洗排出弁 ６ 原水供給配管 ７ 原水供給ポンプ ８ 原水供給弁 ９ 第２逆洗排出弁 １０ 送水管 １１ タンク １２ 洗浄配管 １３ 透過水弁 １４ 逆洗ポンプ １５ 逆洗弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内圧式中空糸膜モジュールの透過水出
   口側から逆洗水を注入して該膜モジュールの端部より逆
   洗水を排出させることにより逆洗を行う内圧式中空糸膜
   モジュールの逆洗方法において、先ず第１工程として前
   記膜モジュールの一端を開、他端を閉にして逆洗水を透
   過水出口側から膜モジュールの一端側に排出させて逆洗
   を行い、次いで第２工程として他端を開、一端を閉にし
   て逆洗水を透過水出口側から膜モジュールの他端側に排
   出させて逆洗を行うことを特徴とする内圧式中空糸膜モ
   ジュールの逆洗方法。
2. 【請求項２】 前記膜モジュールの一端は原水注入口
   側であり、前記膜モジュールの他端は濃縮水出口側であ
   ることを特徴とする請求項１記載の内圧式中空糸膜モジ
   ュールの逆洗方法。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２工程の逆洗は一定水
   量の逆洗水を送って行うことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の内圧式中空糸膜モジュールの逆洗方法。