中空糸膜の洗浄方法及び水処理設備
【課題】凝集沈殿処理の後に膜ろ過処理を行う場合であっても、膜の閉塞を抑制することができ、且つ、コストを削減できる中空糸膜の洗浄方法、及びそれが適用される水処理設備を提供する。
【解決手段】酸洗浄液槽２０内の酸洗浄液は、酸洗浄処理時に膜ろ過処理装置１６に供給される。そして、膜ろ過処理装置１６のケース３６内に酸性洗浄液が溜まった際に、ケース３６に連通する弁Ａ〜Ｉが閉じられる。これにより、ケース３６内に酸性洗浄液が保持された静置時間が設けられる。酸性洗浄液は、静置時間後に原水槽１２に送られ、原水のｐＨ調整に利用される。
【解決手段】酸洗浄液槽２０内の酸洗浄液は、酸洗浄処理時に膜ろ過処理装置１６に供給される。そして、膜ろ過処理装置１６のケース３６内に酸性洗浄液が溜まった際に、ケース３６に連通する弁Ａ〜Ｉが閉じられる。これにより、ケース３６内に酸性洗浄液が保持された静置時間が設けられる。酸性洗浄液は、静置時間後に原水槽１２に送られ、原水のｐＨ調整に利用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中空糸膜の洗浄方法に係り、特に上水処理設備の膜ろ過装置に用いられる中空糸膜の洗浄方法、及びそれが適用される水処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水処理設備では、まず、河川等から原水を取水し、これを凝集沈殿処理している。凝集沈殿処理は、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を原水に注入することによって、原水中の懸濁物質を凝集させてフロックを形成し、このフロックを沈殿させている。そして、沈澱後の上澄液を摂取し、砂等でろ過し、さらに殺菌処理を行うことによって、飲用の上水を得ている。
【０００３】
近年では、上記の凝集沈殿処理に加えて膜ろ過処理を行う方法が開発されている。膜ろ過処理では、ＵＦ膜（限界ろ過膜）やＭＦ膜（精密ろ過膜）を中空の糸状に形成した中空糸膜を利用し、この中空糸膜に原水を通過させることによって、原水中の懸濁物質等を除去している。このような膜ろ過処理は、膜の孔径よりも寸法の大きな物質を除去することができるので、膜の孔径の選択によっては大腸菌等の細菌類まで取り除くことができる。
【０００４】
ところで、膜ろ過処理は、膜面に懸濁物質が付着するため、処理時間に伴ってろ過効率が低下し、膜面の洗浄が必要となる。そこで、ろ過運転時とは反対方向に通水する逆洗処理を行うことが知られている。また、逆洗処理を行っても、膜面の閉塞が徐々に進行するので、薬品を膜モジュールに循環させる薬液洗浄処理を定期的に行うことが知られている（例えば特許文献１参照）。このような逆洗処理や薬品洗浄処理を行うことによって、膜面に付着した付着物を膜面から剥離させることができ、膜ろ過処理を長期間にわたって安定して行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−１３０３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように凝集沈殿処理の後に膜ろ過処理を行う場合には、逆洗処理や薬液洗浄処理を行っても十分な洗浄効果が得られず、膜面の閉塞の進行が速いという問題があった。これは、凝集沈殿処理で残存する微細な金属フロックが膜ろ過処理した際に膜面が付着するためであり、この金属フロックが膜面に一旦付着すると、逆洗処理や薬品洗浄処理を行っても剥離しにくいという問題があった。また、従来の上水処理設備は、薬液洗浄処理における薬液の使用量が多く、コストが著しく高いという問題や、薬液洗浄処理によって膜面をかえって痛めてしまい、膜面の寿命が短くなるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、凝集沈殿処理の後に膜ろ過処理を行う場合であっても、膜の閉塞を抑制することができ、且つ、コストを削減できる中空糸膜の洗浄方法、及びそれが適用される水処理設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、凝集沈殿処理した処理水を膜ろ過処理する中空糸膜の洗浄方法において、前記中空糸膜を有する膜モジュールに酸性の洗浄液を所定時間保持して静置する静置時間を設けるとともに、前記静置時間後に前記膜モジュールから排液した酸性洗浄液を、前記凝集沈殿処理前の処理水に返送することを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、酸性の洗浄液を膜モジュール内に所定時間保持する静置時間を設けるようにしたので、中空糸膜の洗浄効果を向上させることができ、且つ、酸性洗浄液の使用量を大幅に削減することができる。特に凝集沈殿処理後の処理水に含まれる金属フロックは、前記静置時間を設けることによって、膜面を損傷することなく溶解させることができ、膜面の閉塞を効果的に抑制することができる。
【０００９】
また、請求項１の発明によれば、膜モジュールから排液した酸性の洗浄液を、凝集沈殿処理前の処理水に返送したので、この処理水のｐＨを下げることができ、凝集沈殿処理に適したｐＨに調整することができる。よって、凝集沈殿処理時に使用するｐＨ調整剤の使用量を減少させることができ、コストを削減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記膜モジュール内のｐＨを１〜３に制御して保持することを特徴とする。このようにｐＨを制御して静置時間を設けることによって、中空糸膜に付着した金属フロックを効率よく溶解させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記静置時間における前記膜モジュール内のｐＨを均一に制御することを特徴とする。請求項３の発明によれば、膜モジュール内のｐＨを均一に制御することによって、金属フロックの溶解の効率をさらに向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は請求項１〜３のいずれか１の発明において、前記凝集沈殿処理前の処理水のｐＨを測定し、該ｐＨの測定値に応じて前記酸性の洗浄液のｐＨを調節することを特徴とする。したがって、膜モジュール内から排液した酸性の洗浄液によって凝集沈殿処理前の処理水のｐＨを適切な値に制御することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は前記目的を達成するために、凝集沈殿処理を行う凝集沈殿処理部と、該凝集沈殿処理した処理水を中空糸膜で膜ろ過する膜モジュールと、該膜モジュールで処理した処理水の一部を前記膜モジュールに返送して前記中空糸膜を逆洗する逆洗手段と、前記膜モジュールに酸性の洗浄液を供給して前記中空糸膜を洗浄する酸洗浄処理手段と、を備えた水処理設備において、前記酸性の洗浄液を前記膜モジュールの内部で所定時間保持して静置するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明によれば、酸性の洗浄液を膜モジュール内に所定時間保持して静置する静置時間を設けるようにしたので、中空糸膜の洗浄効果を向上させることができ、且つ、酸性の洗浄液の使用量を大幅に削減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る中空糸膜の洗浄方法及び水処理設備によれば、酸性の洗浄液を膜モジュール内に所定時間保持して静置する静置時間を設けるようにしたので、中空糸膜の洗浄効果を向上させることができ、且つ、酸洗浄液の使用量を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に従って本発明に係る中空糸膜の洗浄方法及び水処理設備の好ましい実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明が適用される水処理設備の概略構成を示す模式図である。同図に示すように水処理設備１０は主として、原水槽１２、凝集沈殿処理装置１４、供給槽１５、膜ろ過処理装置（膜モジュール）１６、処理水槽１８、及び酸洗浄液槽２０で構成される。
【００１８】
原水槽１２には原水管２２が接続されており、この原水管２２を介して原水が供給され、貯留される。原水槽１２には、ｐＨ計２４が設けられており、このｐＨ計２４によって原水槽１２内の原水のｐＨが測定される。ｐＨ計２４は、後述の制御装置６２に接続されており、ｐＨ計２４の測定値を示す信号が制御装置６２に出力される。
【００１９】
原水槽１２は、配管２６を介して凝集沈殿処理装置１４に接続されており、原水槽１２の原水が凝集沈殿処理装置１４に送水される。凝集沈殿処理装置１４は、硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウム等の凝集剤を添加することによって、原水中の懸濁物質、溶存有機物を凝集させてフロックを形成し、沈殿させる装置であり、具体的には、凝集池、沈殿池、処理水の貯留池等で構成される。
【００２０】
凝集沈殿処理装置１４で凝集沈殿した沈殿物（水酸化アルミニウム等）は、汚泥引抜管２８を介して定期的、或いは連続的に引き抜かれ、汚泥処理部３０に移送される。汚泥処理部３０は、汚泥濃縮槽や汚泥脱水機等から成り、沈殿物を濃縮・脱水する。濃縮・脱水された沈殿物は、必要に応じて焼却或いは廃棄処分される。
【００２１】
一方、凝集沈殿処理装置１４で得られた上澄み液は、配管３１を介して供給槽１５に供給されて一旦貯留され、膜ろ過処理装置１６で膜ろ過処理を行う際に配管３２を介して送水される。配管３２には、送液するためのポンプＸと、配管３２を開閉するための弁Ａが配設されており、弁Ａは後述の制御装置６２によって操作される。また、配管３２には、弁Ａと膜ろ過処理装置１６の間の位置に、ドレン配管３４が接続される。ドレン配管３４の途中には、制御装置６２によって操作される弁Ｄが配設されており、ドレン配管３４の先端は原水槽１２に接続される。よって、膜ろ過処理装置１６内のドレンをドレン配管３４を介して原水槽１２に戻すことができる。なお、符号３３は、膜ろ過処理装置１６にエアを供給するエア供給管であり、このエア供給管３３はブロア等のエア供給手段（不図示）に接続される。また、エア供給管３３には弁Ｉが設けられており、この弁Ｉは後述の制御装置６２によって開閉制御される。
【００２２】
膜ろ過処理装置１６は、密閉された円筒状のケース３６を備え、このケース３６の下端に前記配管３２が接続され、ケース３６の上端には処理水管３８が接続される。ケース３６の内部は、仕切り板４０によってケース３６内の下部（以下、一次側という）と上部（以下、二次側という）とに仕切られている。仕切り板４０には、複数の開口４０ａ、４０ａ…が形成されており、各開口４０ａを臨むようにして、筒状の中空糸膜４２が取り付けられる。したがって、ケース３６内の一次側と二次側は中空糸膜４２を介してのみ連通され、流体が一次側から二次側に流れる過程において流体中の浮遊物が中空糸膜４２によって除去される。なお、図１には、膜ろ過処理装置１６の構成を示す模式図として、三本の中空糸膜４２のみを示したが、実際には数千本の中空糸膜４２が平行に取り付けられる。また、中空糸膜４２の下端は閉塞されるとともに、ポリウレタン等の樹脂によってケース３６に固定される。さらに、図１には、一つのケース３６のみを示したがこれに限定するものではなく、複数のケース３６を並列に配置してもよい。
【００２３】
中空糸膜４２の素材としては、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂により親水化処理されたポリスルホン系樹脂、架橋または非架橋の親水性高分子が添加されたポリスルホン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、セルロース系樹脂、親水化されたポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどが使用される。また、中空糸膜４２は限外濾過膜や精密濾過膜が使用され、その孔径は例えば０. ００１〜１０μｍが好ましく、０. ０１〜８μｍがより好ましく、０．１〜７μｍがさらに好ましい。また、中空糸膜４２の外径は、中空糸膜４２の強度およびモジュールあたりの膜面積を確保する観点から、２００〜３０００μｍの範囲内に設定することが好ましく、５００〜２０００μｍの範囲内であることがより好ましい。中空糸膜４２の厚さは、５０〜７００μｍの範囲にあることが好ましく、１００〜６００μｍの範囲であることがより好ましい。
【００２４】
前述したケース３６内の一次側の上部（すなわち、仕切り板４０の近傍）には、戻し配管４６が接続される。戻し配管４６は途中で四本に分岐されており、そのうち分岐配管４６ａ、４６ｂ、４６ｃはそれぞれ、原水槽１２、供給槽１５、配管３２に接続されており、この分岐配管４６ａ、４６ｂ、４６ｃにはそれぞれ弁Ｅ、Ｆ、Ｇが配設される。一方、分岐配管４６ｄはエア抜き管としてケース３６の近傍に配置されるとともに上方に向けて開口され、弁Ｈが配設される。これらの弁Ｅ〜Ｈは制御装置６２によって開閉制御される。
【００２５】
ケース３６の一次側の出入り口（すなわち、配管３２との接続部と、配管４６との接続部）には、ｐＨ計４４、４４が設けられる。このｐＨ計４４は後述の制御装置６２に接続され、制御装置６２にｐＨ計４４の測定値の信号が出力される。なお、ｐＨ計４４の個数や配置は特に限定するものではないが、ケース３６内のｐＨの分布が分かるように分散して配置されることが好ましく、例えばケース３６に複数のｐＨ計４４を直接取り付けてもよい。
【００２６】
ケース３６の上端に接続された処理水管３８は、弁Ｂを介して処理水槽１８に接続される。よって、膜ろ過処理装置１６でろ過処理された処理水は、処理水管３８を介して処理水槽１８に送液されて貯留され、この処理水が浄水として引き出される。
【００２７】
処理水管３８には、弁Ｂよりも膜ろ過処理装置１６側に洗浄液配管４８が接続されており、この洗浄液配管４８に弁Ｃが配設される。また、洗浄液配管４８は途中で分岐され、一方の分岐管４８ａがポンプＹを介して処理水槽１８に接続され、もう一方の分岐管４８ｂがポンプＺを介して酸洗浄液槽２０に接続される。したがって、ポンプＹを駆動すると、処理水槽１８内の処理水が処理水管３８を介して膜ろ過処理装置１６に逆流される。また、ポンプＺを駆動すると、酸洗浄液槽２０内の酸洗浄液が膜ろ過処理装置１６に送液される。
【００２８】
酸洗浄液槽２０の内部には、攪拌翼５０を有する攪拌手段が設けられており、必要に応じて酸洗浄液槽２０内を攪拌混合できるようになっている。酸洗浄液槽２０には、ｐＨ計６０が設けられており、このｐＨ計６０が制御装置６２に接続される。また、酸洗浄液槽２０の上方には、硫酸が貯留された硫酸タンク５２と、水が貯留された水タンク５４が設けられる。硫酸タンク５２、水タンク５４はそれぞれ配管５６、５８によって酸洗浄液槽２０に連通されており、これらの配管５６、５８にはそれぞれ弁Ｊ、Ｋが配設されている。したがって、弁Ｊ、Ｋを開閉することによって、硫酸タンク５２内の硫酸、或いは水タンク５４内の水を酸洗浄液槽２０に補充することができる。これにより、酸洗浄液槽２０内の酸性洗浄液のｐＨを調整することができる。なお、弁Ｊ、Ｋは制御装置６２によって開閉操作され、ｐＨ計６０の測定値が、所望のｐＨ値になるように制御される。所望のｐＨ値とは、中空糸膜４２の膜面に付着した金属フロック（アルミ）を溶解するのに適したｐＨ（通常１〜３）であり、このｐＨ値は、原水槽１２のｐＨ計２４によって調整される。
【００２９】
上述したように、弁Ａ〜ＫとポンプＸ〜Ｚは制御装置６２によって集中管理される。制御装置６２は、不図示の逆洗処理用タイマと酸洗浄処理用タイマに基づいて弁Ａ〜ＫとポンプＸ〜Ｚを操作し、膜ろ過処理、逆洗処理、酸洗浄処理を切り替えるようになっている。以下に各処理について図２に従って説明する。
【００３０】
制御装置６２は、まず逆洗処理用タイマの時間ｔ1 と酸洗浄処理用タイマの時間ｔ2 を０にリセットし（ステップＳ１）、その後、膜ろ過処理を行う（ステップＳ２）。膜ろ過処理では、図１の弁Ａ、Ｂが開かれ、弁Ｃ〜Ｉが閉じられるとともに、ポンプＸが駆動される。これにより、凝集沈殿処理装置１４内の上澄み液が膜ろ過処理装置１６に送られ、中空糸膜４２を通過してろ過処理された後、処理水槽１８に送液されて貯留される。この膜ろ過運転によって、上澄み液に含まれる懸濁物質等が中空糸膜４２によって補集され、取り除かれる。また、凝集沈殿処理後に残存する金属フロックも中空糸膜４２に付着し、取り除かれる。
【００３１】
なお、上記の操作は全ろ過方式の場合であり、クロスフロー方式を選択する場合には、弁Ｆを開いて液の一部を膜ろ過処理装置１６の一次側と供給槽１５との間で循環させる。これにより、中空糸膜４２の膜面に、クロスフローを与えることができ、膜面の閉塞を抑制することができる。
【００３２】
膜ろ過運転を連続して行うと、中空糸膜４２の膜面の閉塞が進行するため、一次側と二次側との差圧が上昇し、膜ろ過効率が低下する。そこで、制御装置６２は、タイマの時間ｔ1 が、逆洗処理を行うまでの期間αに達したかを判別し（ステップＳ３）、所定の期間αに達した場合には、さらにタイマの時間ｔ2 が、酸洗浄処理を行うまでの期間βに達したかを判別し（ステップＳ４）、達していない場合には逆洗処理を行う（ステップＳ５）。また、所定の期間βに達していた場合には、酸洗浄処理（ステップＳ６）を行う。
【００３３】
逆洗処理では、弁Ｃ、Ｅ、Ｉが開かれ、弁Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈが閉じられるとともに、ポンプＹが駆動される。これにより、処理水槽１８内の処理水が膜ろ過処理装置１６のケース３６内の二次側に送られるとともに、エアがケース３６内の一次側に供給される。二次側に送水された処理水は一次側に流れ、その際に中空糸膜４２の膜面を、ろ過運転時と反対方向に逆流する。したがって、膜面に付着した付着物が剥離され、膜面の逆洗が行われる。また、一次側に供給されたエアは気泡となってケース３６内を上昇し、これによって中空糸膜４２の膜面に剪断力が付与され、膜面が洗浄される。膜面を洗浄した後の洗浄廃液とエアは、戻し配管４６（分岐配管４６ａ）を介して原水槽１２に戻される。したがって、逆洗によって膜面から剥離した付着物を、凝集沈殿処理装置１４によって除去することができる。以上のような逆洗処理運転を定期的に行うことによって、中空糸膜４２の膜閉塞を抑制することができ、中空糸膜４２の寿命を延長できるとともに、ろ過運転を長期間にわたって安定して行うことができる。
【００３４】
ところで、逆洗処理を行うに従って、洗浄効果が低下し、膜閉塞が進行する。特に本実施の形態のように凝集沈殿処理後に膜ろ過を行った場合には、膜閉塞の進行が速くなる。これは、中空糸膜４２の膜面に付着した付着物のうち、金属フロックが逆洗処理を行っても膜面に残存するためである。そこで、本実施の形態では、酸性の洗浄液による酸洗浄処理運転を一定期間βごとに行う。
【００３５】
図３に示すように酸洗浄処理では、まず酸性洗浄液の注入が行われる（ステップＳ１０）。すなわち、図１の弁Ｃ、Ｅが開かれ、弁Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉが閉じられるとともに、ポンプＺが駆動される。これにより、酸洗浄液槽２０内の酸性洗浄液が膜ろ過処理装置１６のケース３６内の二次側に供給される。そして、ケース３６内が酸性洗浄液で満たされたと判断した後、逆洗処理用タイマの時間ｔ2 を０にリセットし（ステップＳ１１）、その後、静置状態に移行する（ステップＳ１２）。なお、ケース３６内が酸性洗浄液で満たされたかどうかの判断は、ｐＨ計４４、４４の測定値が所望のｐＨ値（通常１〜３）になったかどうかで判断される。また、静置状態への移行は、弁Ａ〜Ｉを閉じることによって行われる。すなわち、弁Ａ〜Ｉを閉じることによって、酸性洗浄液がケース３６内に保持され、ケース３６外への酸性洗浄液の出入りのない静置状態になる。静置状態は所定時間γの間、保持される。ここで、静置状態の時間γは、中空糸膜４２に付着した金属フロックを溶解するのに十分な時間に設定され、例えば３分〜１５分に設定される。なお、静置状態の時間γは常に一定の時間でもよいが、中空糸膜４２の使用時間に伴って徐々に長くなるように設定してもよい。
【００３６】
静置状態を所定時間γの間、保持した後（ステップＳ１３）、酸性洗浄液の排水を行う（ステップＳ１４）。酸性洗浄液の排水は、弁Ｄ、Ｅを開くことによって行われ、これによって、ケース３６内の酸性洗浄液が排水されて原水槽１２に送液され、原水槽１２内の原水が酸性洗浄液と混合されて原水のｐＨ値が低下する。したがって、通常、７．５〜７．８である原水のｐＨを下げることができ、凝集沈殿処理に適した範囲（６．８〜７）に近づけることができる。よって、凝集沈殿処理時に使用されるｐＨ調整剤の使用量を削減することができる。
【００３７】
酸性洗浄液の排水後、タイマの時間ｔ2 を０にリセットし（ステップＳ１５）、酸性洗浄液の濯ぎ処理が行われる（ステップＳ１６）。濯ぎ処理は、逆洗処理と同様に弁Ｃ、Ｅ、Ｉを開き、弁Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈを閉じるとともに、ポンプＹを駆動することによって行われる。これによって処理水槽１８内の処理水がケース３６の二次側に供給されるとともに、エアがケース３６の一次側に供給される。そして、ケース３６内の二次側から一次側に流れることによって中空糸膜４２の膜面が逆洗されるとともにエアによって膜面に剪断力が付与されて洗浄され、ケース３６内に残存する酸性洗浄液が取り除かれる。すなわち、ケース３６内の濯ぎ洗浄と逆洗洗浄が同時に行われる。このような濯ぎ処理は、ケース３６内の酸性洗浄液が完全に除去されるような時間λの間、行われる（ステップＳ１７）。以上の処理によって酸洗浄処理が終了する。
【００３８】
なお、上述したフローでは、膜ろ過処理、逆洗処理、酸洗浄処理をタイマによって切り替えるようにしたが、これに限定するものではなく、中空糸膜４２の一次側と二次側との差圧を測定し、この測定値が所定のしきい値を超えた場合に処理を切り替えるようにしてもよい。
【００３９】
図４は中空糸膜４２の膜面に付着した金属フロックの溶解量と、静置時間との関係を示している。同図に示すように、ｐＨ４の酸性洗浄液をケース３６内に保持しても、膜面に付着した金属フロックを溶解できなかったのに対し、ｐＨ１〜３の酸性洗浄液をケース３６内に所定時間保持して静置することによって、膜面の金属フロックを溶解することができる。酸性洗浄液を保持する静置時間は、図４に示すように、３分以上（好ましくは５分以上）で十分な効果が得られた。また、１５分を越えて保持しても洗浄効果は上がらなかった。したがって、１５分を越えて保持しても、酸性洗浄液による中空糸膜４２の膜面の痛みが激しくなり、かえって、中空糸膜４２の寿命が短くなることが分かる。以上により、酸性洗浄液を保持する静置時間は、３分以上１５分以下が好ましく、５分以上１５分以下がより好ましい。
【００４０】
図５は、中空糸膜４２の前後の差圧の経時変化を示している。同図において、点線は酸洗浄処理を行わなかった比較例であり、実線は酸洗浄処理を行った本実施例である。なお、同図は、測定値の大きな変動のみを実線或いは点線で示したものであり、実際には、逆洗処理や酸洗浄処理の前後において、差圧が小さく変動している。
【００４１】
同図に示すように、酸洗浄処理を行わなかった比較例では、１カ月程度で差圧が加速度的に上昇し、２カ月経過後には差圧が上がり過ぎて使えなくなった。これに対して、酸洗浄処理を定期的に行った本実施例では、差圧が上昇しなくなり、一定の期間で十分なろ過性能が得られた。したがって、本実施例では、酸洗浄処理を定期的に行うことによって、中空糸膜４２の性能を確実に回復させることができ、長期間にわたって安定した処理を行うことができる。
【００４２】
なお、図５には示さなかったが、酸性洗浄液を循環させながら中空糸膜４２に供給させた場合も測定した。この場合には、差圧の変動は本実施例と似ていたが、本実施例よりも中空糸膜４２の痛みが激しく、中空糸膜４２の寿命が短かった。また、酸性洗浄液を循環させた場合は、本実施例のように静置時間を設けた場合よりも、酸性洗浄液の使用量が非常に多いという問題や、循環用ポンプの動力費が嵩むという問題もあった。
【００４３】
以上説明したように本実施の形態では、酸性洗浄液をケース３６内に所定時間保持して静置する静置時間を設けるようにしたので、中空糸膜４２の膜面を損傷することなく、膜面に付着した金属フロックを溶解させることができ、中空糸膜４２の寿命を延長させることができるとともに、酸性洗浄液の使用量や循環用ポンプの動力を削減でき、低コストでの膜洗浄を行うことができる。
【００４４】
ところで、上述した酸洗浄処理において、ケース３６に送られる酸性洗浄液のｐＨは、原水槽１２の原水のｐＨ（すなわちｐＨ計２４の測定値）によって調整される。具体的には、原水のｐＨを、凝集沈殿処理に適した６．８〜７と比較し、原水のｐＨがこれよりも非常に高い場合には、酸洗浄液槽２０のｐＨを低下させて１に近い値になるように調整する。また、原水のｐＨが前記の適性範囲に近い場合には酸洗浄液槽２０のｐＨを上昇させて３に近い値になるように調整する。これにより、酸性洗浄液の廃液を原水槽１２内の原水に混合した際に、原水のｐＨを６．８〜７により近づけることができ、凝集沈殿処理時のｐＨ調整剤の使用量を大幅に削減することができる。
【００４５】
なお、上述した実施形態において、酸性洗浄液の静置の際にケース３６内でｐＨを均一化するようにしてもよい。例えば、二つのｐＨ計４４、４４の測定値に所定の差が生じた際に弁Ｉを開き、ケース３６内にエアを数秒間供給する。このエアが気泡となってケース３６内を上昇することによって中空糸膜４２の膜面に剪断力が付与され膜面が洗浄されるとともに、ケース３６内が攪拌され、ケース３６内のｐＨが均一化される。これにより、中空糸膜４２の膜面に付着した金属フロックの溶解が効果的に行われ、中空糸膜４２の洗浄効果が大きくなる。なお、ケース３６内のエアは、弁Ｈを開くことによって分岐配管４６ｄから引き抜かれる。
【００４６】
ケース３６内のｐＨを均一化する方法は、エアの供給に限定されるものではなく、酸性洗浄液を循環させるようにしてもよい。酸性洗浄液の循環は、弁Ｃ、Ｅを閉じてポンプＺを停止した後、弁Ａ、Ｇを開いてポンプＸを駆動させる。これにより、ケース３６内の酸性洗浄液が分岐配管４６ｃと配管３２を介して循環され、ケース３６内のｐＨが均一化される。
【００４７】
なお、上述したエアの供給や酸性洗浄液の循環を、酸洗浄処理よりも少ない頻度で定期的に行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る水処理設備の構成を示す模式図
【図２】制御方法を示すフローチャート
【図３】図２の酸洗浄処理を説明するフローチャート
【図４】酸洗浄処理の効果を示す図
【図５】膜ろ過処理装置における差圧の経時変化を示す図
【符号の説明】
【００４９】
１０…水処理設備、１２…原水槽、１４…凝集沈殿処理装置、１５…供給槽、１６…膜ろ過処理装置、１８…処理水槽、２０…酸洗浄液槽、２２…原水管、２４…ｐＨ計、３６…ケース、４０…仕切り板、４２…中空糸膜、４４…ｐＨ計、５２…硫酸タンク、５４…水タンク、６２…制御装置、Ａ〜Ｋ…弁、Ｘ〜Ｚ…ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は中空糸膜の洗浄方法に係り、特に上水処理設備の膜ろ過装置に用いられる中空糸膜の洗浄方法、及びそれが適用される水処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水処理設備では、まず、河川等から原水を取水し、これを凝集沈殿処理している。凝集沈殿処理は、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を原水に注入することによって、原水中の懸濁物質を凝集させてフロックを形成し、このフロックを沈殿させている。そして、沈澱後の上澄液を摂取し、砂等でろ過し、さらに殺菌処理を行うことによって、飲用の上水を得ている。
【０００３】
近年では、上記の凝集沈殿処理に加えて膜ろ過処理を行う方法が開発されている。膜ろ過処理では、ＵＦ膜（限界ろ過膜）やＭＦ膜（精密ろ過膜）を中空の糸状に形成した中空糸膜を利用し、この中空糸膜に原水を通過させることによって、原水中の懸濁物質等を除去している。このような膜ろ過処理は、膜の孔径よりも寸法の大きな物質を除去することができるので、膜の孔径の選択によっては大腸菌等の細菌類まで取り除くことができる。
【０００４】
ところで、膜ろ過処理は、膜面に懸濁物質が付着するため、処理時間に伴ってろ過効率が低下し、膜面の洗浄が必要となる。そこで、ろ過運転時とは反対方向に通水する逆洗処理を行うことが知られている。また、逆洗処理を行っても、膜面の閉塞が徐々に進行するので、薬品を膜モジュールに循環させる薬液洗浄処理を定期的に行うことが知られている（例えば特許文献１参照）。このような逆洗処理や薬品洗浄処理を行うことによって、膜面に付着した付着物を膜面から剥離させることができ、膜ろ過処理を長期間にわたって安定して行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−１３０３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように凝集沈殿処理の後に膜ろ過処理を行う場合には、逆洗処理や薬液洗浄処理を行っても十分な洗浄効果が得られず、膜面の閉塞の進行が速いという問題があった。これは、凝集沈殿処理で残存する微細な金属フロックが膜ろ過処理した際に膜面が付着するためであり、この金属フロックが膜面に一旦付着すると、逆洗処理や薬品洗浄処理を行っても剥離しにくいという問題があった。また、従来の上水処理設備は、薬液洗浄処理における薬液の使用量が多く、コストが著しく高いという問題や、薬液洗浄処理によって膜面をかえって痛めてしまい、膜面の寿命が短くなるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、凝集沈殿処理の後に膜ろ過処理を行う場合であっても、膜の閉塞を抑制することができ、且つ、コストを削減できる中空糸膜の洗浄方法、及びそれが適用される水処理設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、凝集沈殿処理した処理水を膜ろ過処理する中空糸膜の洗浄方法において、前記中空糸膜を有する膜モジュールに酸性の洗浄液を所定時間保持して静置する静置時間を設けるとともに、前記静置時間後に前記膜モジュールから排液した酸性洗浄液を、前記凝集沈殿処理前の処理水に返送することを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、酸性の洗浄液を膜モジュール内に所定時間保持する静置時間を設けるようにしたので、中空糸膜の洗浄効果を向上させることができ、且つ、酸性洗浄液の使用量を大幅に削減することができる。特に凝集沈殿処理後の処理水に含まれる金属フロックは、前記静置時間を設けることによって、膜面を損傷することなく溶解させることができ、膜面の閉塞を効果的に抑制することができる。
【０００９】
また、請求項１の発明によれば、膜モジュールから排液した酸性の洗浄液を、凝集沈殿処理前の処理水に返送したので、この処理水のｐＨを下げることができ、凝集沈殿処理に適したｐＨに調整することができる。よって、凝集沈殿処理時に使用するｐＨ調整剤の使用量を減少させることができ、コストを削減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記膜モジュール内のｐＨを１〜３に制御して保持することを特徴とする。このようにｐＨを制御して静置時間を設けることによって、中空糸膜に付着した金属フロックを効率よく溶解させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記静置時間における前記膜モジュール内のｐＨを均一に制御することを特徴とする。請求項３の発明によれば、膜モジュール内のｐＨを均一に制御することによって、金属フロックの溶解の効率をさらに向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は請求項１〜３のいずれか１の発明において、前記凝集沈殿処理前の処理水のｐＨを測定し、該ｐＨの測定値に応じて前記酸性の洗浄液のｐＨを調節することを特徴とする。したがって、膜モジュール内から排液した酸性の洗浄液によって凝集沈殿処理前の処理水のｐＨを適切な値に制御することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は前記目的を達成するために、凝集沈殿処理を行う凝集沈殿処理部と、該凝集沈殿処理した処理水を中空糸膜で膜ろ過する膜モジュールと、該膜モジュールで処理した処理水の一部を前記膜モジュールに返送して前記中空糸膜を逆洗する逆洗手段と、前記膜モジュールに酸性の洗浄液を供給して前記中空糸膜を洗浄する酸洗浄処理手段と、を備えた水処理設備において、前記酸性の洗浄液を前記膜モジュールの内部で所定時間保持して静置するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明によれば、酸性の洗浄液を膜モジュール内に所定時間保持して静置する静置時間を設けるようにしたので、中空糸膜の洗浄効果を向上させることができ、且つ、酸性の洗浄液の使用量を大幅に削減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る中空糸膜の洗浄方法及び水処理設備によれば、酸性の洗浄液を膜モジュール内に所定時間保持して静置する静置時間を設けるようにしたので、中空糸膜の洗浄効果を向上させることができ、且つ、酸洗浄液の使用量を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に従って本発明に係る中空糸膜の洗浄方法及び水処理設備の好ましい実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明が適用される水処理設備の概略構成を示す模式図である。同図に示すように水処理設備１０は主として、原水槽１２、凝集沈殿処理装置１４、供給槽１５、膜ろ過処理装置（膜モジュール）１６、処理水槽１８、及び酸洗浄液槽２０で構成される。
【００１８】
原水槽１２には原水管２２が接続されており、この原水管２２を介して原水が供給され、貯留される。原水槽１２には、ｐＨ計２４が設けられており、このｐＨ計２４によって原水槽１２内の原水のｐＨが測定される。ｐＨ計２４は、後述の制御装置６２に接続されており、ｐＨ計２４の測定値を示す信号が制御装置６２に出力される。
【００１９】
原水槽１２は、配管２６を介して凝集沈殿処理装置１４に接続されており、原水槽１２の原水が凝集沈殿処理装置１４に送水される。凝集沈殿処理装置１４は、硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウム等の凝集剤を添加することによって、原水中の懸濁物質、溶存有機物を凝集させてフロックを形成し、沈殿させる装置であり、具体的には、凝集池、沈殿池、処理水の貯留池等で構成される。
【００２０】
凝集沈殿処理装置１４で凝集沈殿した沈殿物（水酸化アルミニウム等）は、汚泥引抜管２８を介して定期的、或いは連続的に引き抜かれ、汚泥処理部３０に移送される。汚泥処理部３０は、汚泥濃縮槽や汚泥脱水機等から成り、沈殿物を濃縮・脱水する。濃縮・脱水された沈殿物は、必要に応じて焼却或いは廃棄処分される。
【００２１】
一方、凝集沈殿処理装置１４で得られた上澄み液は、配管３１を介して供給槽１５に供給されて一旦貯留され、膜ろ過処理装置１６で膜ろ過処理を行う際に配管３２を介して送水される。配管３２には、送液するためのポンプＸと、配管３２を開閉するための弁Ａが配設されており、弁Ａは後述の制御装置６２によって操作される。また、配管３２には、弁Ａと膜ろ過処理装置１６の間の位置に、ドレン配管３４が接続される。ドレン配管３４の途中には、制御装置６２によって操作される弁Ｄが配設されており、ドレン配管３４の先端は原水槽１２に接続される。よって、膜ろ過処理装置１６内のドレンをドレン配管３４を介して原水槽１２に戻すことができる。なお、符号３３は、膜ろ過処理装置１６にエアを供給するエア供給管であり、このエア供給管３３はブロア等のエア供給手段（不図示）に接続される。また、エア供給管３３には弁Ｉが設けられており、この弁Ｉは後述の制御装置６２によって開閉制御される。
【００２２】
膜ろ過処理装置１６は、密閉された円筒状のケース３６を備え、このケース３６の下端に前記配管３２が接続され、ケース３６の上端には処理水管３８が接続される。ケース３６の内部は、仕切り板４０によってケース３６内の下部（以下、一次側という）と上部（以下、二次側という）とに仕切られている。仕切り板４０には、複数の開口４０ａ、４０ａ…が形成されており、各開口４０ａを臨むようにして、筒状の中空糸膜４２が取り付けられる。したがって、ケース３６内の一次側と二次側は中空糸膜４２を介してのみ連通され、流体が一次側から二次側に流れる過程において流体中の浮遊物が中空糸膜４２によって除去される。なお、図１には、膜ろ過処理装置１６の構成を示す模式図として、三本の中空糸膜４２のみを示したが、実際には数千本の中空糸膜４２が平行に取り付けられる。また、中空糸膜４２の下端は閉塞されるとともに、ポリウレタン等の樹脂によってケース３６に固定される。さらに、図１には、一つのケース３６のみを示したがこれに限定するものではなく、複数のケース３６を並列に配置してもよい。
【００２３】
中空糸膜４２の素材としては、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂により親水化処理されたポリスルホン系樹脂、架橋または非架橋の親水性高分子が添加されたポリスルホン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、セルロース系樹脂、親水化されたポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどが使用される。また、中空糸膜４２は限外濾過膜や精密濾過膜が使用され、その孔径は例えば０. ００１〜１０μｍが好ましく、０. ０１〜８μｍがより好ましく、０．１〜７μｍがさらに好ましい。また、中空糸膜４２の外径は、中空糸膜４２の強度およびモジュールあたりの膜面積を確保する観点から、２００〜３０００μｍの範囲内に設定することが好ましく、５００〜２０００μｍの範囲内であることがより好ましい。中空糸膜４２の厚さは、５０〜７００μｍの範囲にあることが好ましく、１００〜６００μｍの範囲であることがより好ましい。
【００２４】
前述したケース３６内の一次側の上部（すなわち、仕切り板４０の近傍）には、戻し配管４６が接続される。戻し配管４６は途中で四本に分岐されており、そのうち分岐配管４６ａ、４６ｂ、４６ｃはそれぞれ、原水槽１２、供給槽１５、配管３２に接続されており、この分岐配管４６ａ、４６ｂ、４６ｃにはそれぞれ弁Ｅ、Ｆ、Ｇが配設される。一方、分岐配管４６ｄはエア抜き管としてケース３６の近傍に配置されるとともに上方に向けて開口され、弁Ｈが配設される。これらの弁Ｅ〜Ｈは制御装置６２によって開閉制御される。
【００２５】
ケース３６の一次側の出入り口（すなわち、配管３２との接続部と、配管４６との接続部）には、ｐＨ計４４、４４が設けられる。このｐＨ計４４は後述の制御装置６２に接続され、制御装置６２にｐＨ計４４の測定値の信号が出力される。なお、ｐＨ計４４の個数や配置は特に限定するものではないが、ケース３６内のｐＨの分布が分かるように分散して配置されることが好ましく、例えばケース３６に複数のｐＨ計４４を直接取り付けてもよい。
【００２６】
ケース３６の上端に接続された処理水管３８は、弁Ｂを介して処理水槽１８に接続される。よって、膜ろ過処理装置１６でろ過処理された処理水は、処理水管３８を介して処理水槽１８に送液されて貯留され、この処理水が浄水として引き出される。
【００２７】
処理水管３８には、弁Ｂよりも膜ろ過処理装置１６側に洗浄液配管４８が接続されており、この洗浄液配管４８に弁Ｃが配設される。また、洗浄液配管４８は途中で分岐され、一方の分岐管４８ａがポンプＹを介して処理水槽１８に接続され、もう一方の分岐管４８ｂがポンプＺを介して酸洗浄液槽２０に接続される。したがって、ポンプＹを駆動すると、処理水槽１８内の処理水が処理水管３８を介して膜ろ過処理装置１６に逆流される。また、ポンプＺを駆動すると、酸洗浄液槽２０内の酸洗浄液が膜ろ過処理装置１６に送液される。
【００２８】
酸洗浄液槽２０の内部には、攪拌翼５０を有する攪拌手段が設けられており、必要に応じて酸洗浄液槽２０内を攪拌混合できるようになっている。酸洗浄液槽２０には、ｐＨ計６０が設けられており、このｐＨ計６０が制御装置６２に接続される。また、酸洗浄液槽２０の上方には、硫酸が貯留された硫酸タンク５２と、水が貯留された水タンク５４が設けられる。硫酸タンク５２、水タンク５４はそれぞれ配管５６、５８によって酸洗浄液槽２０に連通されており、これらの配管５６、５８にはそれぞれ弁Ｊ、Ｋが配設されている。したがって、弁Ｊ、Ｋを開閉することによって、硫酸タンク５２内の硫酸、或いは水タンク５４内の水を酸洗浄液槽２０に補充することができる。これにより、酸洗浄液槽２０内の酸性洗浄液のｐＨを調整することができる。なお、弁Ｊ、Ｋは制御装置６２によって開閉操作され、ｐＨ計６０の測定値が、所望のｐＨ値になるように制御される。所望のｐＨ値とは、中空糸膜４２の膜面に付着した金属フロック（アルミ）を溶解するのに適したｐＨ（通常１〜３）であり、このｐＨ値は、原水槽１２のｐＨ計２４によって調整される。
【００２９】
上述したように、弁Ａ〜ＫとポンプＸ〜Ｚは制御装置６２によって集中管理される。制御装置６２は、不図示の逆洗処理用タイマと酸洗浄処理用タイマに基づいて弁Ａ〜ＫとポンプＸ〜Ｚを操作し、膜ろ過処理、逆洗処理、酸洗浄処理を切り替えるようになっている。以下に各処理について図２に従って説明する。
【００３０】
制御装置６２は、まず逆洗処理用タイマの時間ｔ1 と酸洗浄処理用タイマの時間ｔ2 を０にリセットし（ステップＳ１）、その後、膜ろ過処理を行う（ステップＳ２）。膜ろ過処理では、図１の弁Ａ、Ｂが開かれ、弁Ｃ〜Ｉが閉じられるとともに、ポンプＸが駆動される。これにより、凝集沈殿処理装置１４内の上澄み液が膜ろ過処理装置１６に送られ、中空糸膜４２を通過してろ過処理された後、処理水槽１８に送液されて貯留される。この膜ろ過運転によって、上澄み液に含まれる懸濁物質等が中空糸膜４２によって補集され、取り除かれる。また、凝集沈殿処理後に残存する金属フロックも中空糸膜４２に付着し、取り除かれる。
【００３１】
なお、上記の操作は全ろ過方式の場合であり、クロスフロー方式を選択する場合には、弁Ｆを開いて液の一部を膜ろ過処理装置１６の一次側と供給槽１５との間で循環させる。これにより、中空糸膜４２の膜面に、クロスフローを与えることができ、膜面の閉塞を抑制することができる。
【００３２】
膜ろ過運転を連続して行うと、中空糸膜４２の膜面の閉塞が進行するため、一次側と二次側との差圧が上昇し、膜ろ過効率が低下する。そこで、制御装置６２は、タイマの時間ｔ1 が、逆洗処理を行うまでの期間αに達したかを判別し（ステップＳ３）、所定の期間αに達した場合には、さらにタイマの時間ｔ2 が、酸洗浄処理を行うまでの期間βに達したかを判別し（ステップＳ４）、達していない場合には逆洗処理を行う（ステップＳ５）。また、所定の期間βに達していた場合には、酸洗浄処理（ステップＳ６）を行う。
【００３３】
逆洗処理では、弁Ｃ、Ｅ、Ｉが開かれ、弁Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈが閉じられるとともに、ポンプＹが駆動される。これにより、処理水槽１８内の処理水が膜ろ過処理装置１６のケース３６内の二次側に送られるとともに、エアがケース３６内の一次側に供給される。二次側に送水された処理水は一次側に流れ、その際に中空糸膜４２の膜面を、ろ過運転時と反対方向に逆流する。したがって、膜面に付着した付着物が剥離され、膜面の逆洗が行われる。また、一次側に供給されたエアは気泡となってケース３６内を上昇し、これによって中空糸膜４２の膜面に剪断力が付与され、膜面が洗浄される。膜面を洗浄した後の洗浄廃液とエアは、戻し配管４６（分岐配管４６ａ）を介して原水槽１２に戻される。したがって、逆洗によって膜面から剥離した付着物を、凝集沈殿処理装置１４によって除去することができる。以上のような逆洗処理運転を定期的に行うことによって、中空糸膜４２の膜閉塞を抑制することができ、中空糸膜４２の寿命を延長できるとともに、ろ過運転を長期間にわたって安定して行うことができる。
【００３４】
ところで、逆洗処理を行うに従って、洗浄効果が低下し、膜閉塞が進行する。特に本実施の形態のように凝集沈殿処理後に膜ろ過を行った場合には、膜閉塞の進行が速くなる。これは、中空糸膜４２の膜面に付着した付着物のうち、金属フロックが逆洗処理を行っても膜面に残存するためである。そこで、本実施の形態では、酸性の洗浄液による酸洗浄処理運転を一定期間βごとに行う。
【００３５】
図３に示すように酸洗浄処理では、まず酸性洗浄液の注入が行われる（ステップＳ１０）。すなわち、図１の弁Ｃ、Ｅが開かれ、弁Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉが閉じられるとともに、ポンプＺが駆動される。これにより、酸洗浄液槽２０内の酸性洗浄液が膜ろ過処理装置１６のケース３６内の二次側に供給される。そして、ケース３６内が酸性洗浄液で満たされたと判断した後、逆洗処理用タイマの時間ｔ2 を０にリセットし（ステップＳ１１）、その後、静置状態に移行する（ステップＳ１２）。なお、ケース３６内が酸性洗浄液で満たされたかどうかの判断は、ｐＨ計４４、４４の測定値が所望のｐＨ値（通常１〜３）になったかどうかで判断される。また、静置状態への移行は、弁Ａ〜Ｉを閉じることによって行われる。すなわち、弁Ａ〜Ｉを閉じることによって、酸性洗浄液がケース３６内に保持され、ケース３６外への酸性洗浄液の出入りのない静置状態になる。静置状態は所定時間γの間、保持される。ここで、静置状態の時間γは、中空糸膜４２に付着した金属フロックを溶解するのに十分な時間に設定され、例えば３分〜１５分に設定される。なお、静置状態の時間γは常に一定の時間でもよいが、中空糸膜４２の使用時間に伴って徐々に長くなるように設定してもよい。
【００３６】
静置状態を所定時間γの間、保持した後（ステップＳ１３）、酸性洗浄液の排水を行う（ステップＳ１４）。酸性洗浄液の排水は、弁Ｄ、Ｅを開くことによって行われ、これによって、ケース３６内の酸性洗浄液が排水されて原水槽１２に送液され、原水槽１２内の原水が酸性洗浄液と混合されて原水のｐＨ値が低下する。したがって、通常、７．５〜７．８である原水のｐＨを下げることができ、凝集沈殿処理に適した範囲（６．８〜７）に近づけることができる。よって、凝集沈殿処理時に使用されるｐＨ調整剤の使用量を削減することができる。
【００３７】
酸性洗浄液の排水後、タイマの時間ｔ2 を０にリセットし（ステップＳ１５）、酸性洗浄液の濯ぎ処理が行われる（ステップＳ１６）。濯ぎ処理は、逆洗処理と同様に弁Ｃ、Ｅ、Ｉを開き、弁Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈを閉じるとともに、ポンプＹを駆動することによって行われる。これによって処理水槽１８内の処理水がケース３６の二次側に供給されるとともに、エアがケース３６の一次側に供給される。そして、ケース３６内の二次側から一次側に流れることによって中空糸膜４２の膜面が逆洗されるとともにエアによって膜面に剪断力が付与されて洗浄され、ケース３６内に残存する酸性洗浄液が取り除かれる。すなわち、ケース３６内の濯ぎ洗浄と逆洗洗浄が同時に行われる。このような濯ぎ処理は、ケース３６内の酸性洗浄液が完全に除去されるような時間λの間、行われる（ステップＳ１７）。以上の処理によって酸洗浄処理が終了する。
【００３８】
なお、上述したフローでは、膜ろ過処理、逆洗処理、酸洗浄処理をタイマによって切り替えるようにしたが、これに限定するものではなく、中空糸膜４２の一次側と二次側との差圧を測定し、この測定値が所定のしきい値を超えた場合に処理を切り替えるようにしてもよい。
【００３９】
図４は中空糸膜４２の膜面に付着した金属フロックの溶解量と、静置時間との関係を示している。同図に示すように、ｐＨ４の酸性洗浄液をケース３６内に保持しても、膜面に付着した金属フロックを溶解できなかったのに対し、ｐＨ１〜３の酸性洗浄液をケース３６内に所定時間保持して静置することによって、膜面の金属フロックを溶解することができる。酸性洗浄液を保持する静置時間は、図４に示すように、３分以上（好ましくは５分以上）で十分な効果が得られた。また、１５分を越えて保持しても洗浄効果は上がらなかった。したがって、１５分を越えて保持しても、酸性洗浄液による中空糸膜４２の膜面の痛みが激しくなり、かえって、中空糸膜４２の寿命が短くなることが分かる。以上により、酸性洗浄液を保持する静置時間は、３分以上１５分以下が好ましく、５分以上１５分以下がより好ましい。
【００４０】
図５は、中空糸膜４２の前後の差圧の経時変化を示している。同図において、点線は酸洗浄処理を行わなかった比較例であり、実線は酸洗浄処理を行った本実施例である。なお、同図は、測定値の大きな変動のみを実線或いは点線で示したものであり、実際には、逆洗処理や酸洗浄処理の前後において、差圧が小さく変動している。
【００４１】
同図に示すように、酸洗浄処理を行わなかった比較例では、１カ月程度で差圧が加速度的に上昇し、２カ月経過後には差圧が上がり過ぎて使えなくなった。これに対して、酸洗浄処理を定期的に行った本実施例では、差圧が上昇しなくなり、一定の期間で十分なろ過性能が得られた。したがって、本実施例では、酸洗浄処理を定期的に行うことによって、中空糸膜４２の性能を確実に回復させることができ、長期間にわたって安定した処理を行うことができる。
【００４２】
なお、図５には示さなかったが、酸性洗浄液を循環させながら中空糸膜４２に供給させた場合も測定した。この場合には、差圧の変動は本実施例と似ていたが、本実施例よりも中空糸膜４２の痛みが激しく、中空糸膜４２の寿命が短かった。また、酸性洗浄液を循環させた場合は、本実施例のように静置時間を設けた場合よりも、酸性洗浄液の使用量が非常に多いという問題や、循環用ポンプの動力費が嵩むという問題もあった。
【００４３】
以上説明したように本実施の形態では、酸性洗浄液をケース３６内に所定時間保持して静置する静置時間を設けるようにしたので、中空糸膜４２の膜面を損傷することなく、膜面に付着した金属フロックを溶解させることができ、中空糸膜４２の寿命を延長させることができるとともに、酸性洗浄液の使用量や循環用ポンプの動力を削減でき、低コストでの膜洗浄を行うことができる。
【００４４】
ところで、上述した酸洗浄処理において、ケース３６に送られる酸性洗浄液のｐＨは、原水槽１２の原水のｐＨ（すなわちｐＨ計２４の測定値）によって調整される。具体的には、原水のｐＨを、凝集沈殿処理に適した６．８〜７と比較し、原水のｐＨがこれよりも非常に高い場合には、酸洗浄液槽２０のｐＨを低下させて１に近い値になるように調整する。また、原水のｐＨが前記の適性範囲に近い場合には酸洗浄液槽２０のｐＨを上昇させて３に近い値になるように調整する。これにより、酸性洗浄液の廃液を原水槽１２内の原水に混合した際に、原水のｐＨを６．８〜７により近づけることができ、凝集沈殿処理時のｐＨ調整剤の使用量を大幅に削減することができる。
【００４５】
なお、上述した実施形態において、酸性洗浄液の静置の際にケース３６内でｐＨを均一化するようにしてもよい。例えば、二つのｐＨ計４４、４４の測定値に所定の差が生じた際に弁Ｉを開き、ケース３６内にエアを数秒間供給する。このエアが気泡となってケース３６内を上昇することによって中空糸膜４２の膜面に剪断力が付与され膜面が洗浄されるとともに、ケース３６内が攪拌され、ケース３６内のｐＨが均一化される。これにより、中空糸膜４２の膜面に付着した金属フロックの溶解が効果的に行われ、中空糸膜４２の洗浄効果が大きくなる。なお、ケース３６内のエアは、弁Ｈを開くことによって分岐配管４６ｄから引き抜かれる。
【００４６】
ケース３６内のｐＨを均一化する方法は、エアの供給に限定されるものではなく、酸性洗浄液を循環させるようにしてもよい。酸性洗浄液の循環は、弁Ｃ、Ｅを閉じてポンプＺを停止した後、弁Ａ、Ｇを開いてポンプＸを駆動させる。これにより、ケース３６内の酸性洗浄液が分岐配管４６ｃと配管３２を介して循環され、ケース３６内のｐＨが均一化される。
【００４７】
なお、上述したエアの供給や酸性洗浄液の循環を、酸洗浄処理よりも少ない頻度で定期的に行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る水処理設備の構成を示す模式図
【図２】制御方法を示すフローチャート
【図３】図２の酸洗浄処理を説明するフローチャート
【図４】酸洗浄処理の効果を示す図
【図５】膜ろ過処理装置における差圧の経時変化を示す図
【符号の説明】
【００４９】
１０…水処理設備、１２…原水槽、１４…凝集沈殿処理装置、１５…供給槽、１６…膜ろ過処理装置、１８…処理水槽、２０…酸洗浄液槽、２２…原水管、２４…ｐＨ計、３６…ケース、４０…仕切り板、４２…中空糸膜、４４…ｐＨ計、５２…硫酸タンク、５４…水タンク、６２…制御装置、Ａ〜Ｋ…弁、Ｘ〜Ｚ…ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集沈殿処理した処理水を膜ろ過処理する中空糸膜の洗浄方法において、
前記中空糸膜を有する膜モジュールに酸性の洗浄液を所定時間保持して静置する静置時間を設けるとともに、
前記静置時間後に前記膜モジュールから排液した酸性洗浄液を、前記凝集沈殿処理前の処理水に返送することを特徴とする中空糸膜の洗浄方法。
【請求項２】
前記膜モジュール内のｐＨを１〜３に制御して保持することを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜の洗浄方法。
【請求項３】
前記静置時間における前記膜モジュール内のｐＨを均一に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の中空糸膜の洗浄方法。
【請求項４】
前記凝集沈殿処理前の処理水のｐＨを測定し、該ｐＨの測定値に応じて前記酸性の洗浄液のｐＨを調節することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の中空糸膜の洗浄方法。
【請求項５】
凝集沈殿処理を行う凝集沈殿処理部と、該凝集沈殿処理した処理水を中空糸膜で膜ろ過する膜モジュールと、該膜モジュールで処理した処理水の一部を前記膜モジュールに返送して前記中空糸膜を逆洗する逆洗手段と、前記膜モジュールに酸性の洗浄液を供給して前記中空糸膜を洗浄する酸洗浄処理手段と、を備えた水処理設備において、
前記酸性の洗浄液を前記膜モジュールの内部で所定時間保持して静置するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする水処理設備。
【請求項１】
凝集沈殿処理した処理水を膜ろ過処理する中空糸膜の洗浄方法において、
前記中空糸膜を有する膜モジュールに酸性の洗浄液を所定時間保持して静置する静置時間を設けるとともに、
前記静置時間後に前記膜モジュールから排液した酸性洗浄液を、前記凝集沈殿処理前の処理水に返送することを特徴とする中空糸膜の洗浄方法。
【請求項２】
前記膜モジュール内のｐＨを１〜３に制御して保持することを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜の洗浄方法。
【請求項３】
前記静置時間における前記膜モジュール内のｐＨを均一に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の中空糸膜の洗浄方法。
【請求項４】
前記凝集沈殿処理前の処理水のｐＨを測定し、該ｐＨの測定値に応じて前記酸性の洗浄液のｐＨを調節することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の中空糸膜の洗浄方法。
【請求項５】
凝集沈殿処理を行う凝集沈殿処理部と、該凝集沈殿処理した処理水を中空糸膜で膜ろ過する膜モジュールと、該膜モジュールで処理した処理水の一部を前記膜モジュールに返送して前記中空糸膜を逆洗する逆洗手段と、前記膜モジュールに酸性の洗浄液を供給して前記中空糸膜を洗浄する酸洗浄処理手段と、を備えた水処理設備において、
前記酸性の洗浄液を前記膜モジュールの内部で所定時間保持して静置するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする水処理設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１０２６３４（Ｐ２００６−１０２６３４Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９２６６９（Ｐ２００４−２９２６６９）
【出願日】平成１６年１０月５日（２００４．１０．５）
【出願人】（０００００５４５２）日立プラント建設株式会社 (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月５日（２００４．１０．５）
【出願人】（０００００５４５２）日立プラント建設株式会社 (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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