膜ろ過装置の洗浄方法及びそのための洗浄設備
【課題】膜モジュールの薬液洗浄効果の更なる向上と洗浄設備の省スペース化を図ることのできる薬品洗浄方法を提供する。
【解決手段】膜モジュール１１内及び該膜モジュールの１次側１１ａに連通したヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した後、膜モジュールの１次側及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、洗浄薬液をヘッダー管１３から膜モジュール方向に移送して、ろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、膜モジュールの１次側の上流に連通した密閉容器１５内に移送する薬液移送工程１と、膜モジュールの１次側及び２次側に常に洗浄薬液が存在する状態で、前記密閉容器１５内の洗浄薬液を、膜モジュール方向に移送して、膜モジュールのろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する薬液移送工程２と、を交互に繰り返す。
【解決手段】膜モジュール１１内及び該膜モジュールの１次側１１ａに連通したヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した後、膜モジュールの１次側及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、洗浄薬液をヘッダー管１３から膜モジュール方向に移送して、ろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、膜モジュールの１次側の上流に連通した密閉容器１５内に移送する薬液移送工程１と、膜モジュールの１次側及び２次側に常に洗浄薬液が存在する状態で、前記密閉容器１５内の洗浄薬液を、膜モジュール方向に移送して、膜モジュールのろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する薬液移送工程２と、を交互に繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種水処理に用いる膜ろ過装置のための洗浄方法、並びにそれを実施するための洗浄設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜モジュールを備える膜ろ過装置は、操作の簡便性や処理水水質の安定性等の利点から、浄水処理、各種産業用水処理、排水の水回収処理などに広く導入されている。例えば、河川水、湖沼水等の表流水、地下水等の伏流水、海水、産業廃水等を膜ろ過装置によってろ過して、産業用水や上水などとして利用することなどが行われている。
【０００３】
このような膜ろ過装置は、上述のように操作の簡便性や処理水水質の安定性等の利点がある反面、処理を継続するうちに、ろ過膜面やろ過膜の細孔に固形物（「汚染物質」とも称する）が蓄積し、膜モジュール圧力の上昇や、処理水量の低下などの処理能力の低下を招くようになるという問題点を抱えていた。このため、膜ろ過装置の運転においては、一定のろ過時間毎に、又は膜モジュールの圧力が所定の値に達した時に、膜モジュール２次側から１次側へ処理水を逆流させ、堆積した汚染物質を剥離、除去させる逆洗が行われている。
【０００４】
このような逆洗により、膜ろ過装置のろ過能力はある程度回復させることはできるが、
中長期に渡って運転を継続すると、逆洗では除去されない汚染物質がろ過膜に蓄積するようになり、膜ろ過性能が次第に低下し、最終的には処理の継続が困難になってしまう。そうなると、膜モジュールを交換しなければならないが、その交換費用は莫大であり、運転コストの大幅な上昇を招くことになる。
【０００５】
そこで、このような膜ろ過性能の低下を回復させる方法として、薬品洗浄が行われている。
広く実施されている薬品洗浄方法としては、例えば洗浄薬液を一定時間膜モジュールに循環させる薬液循環洗浄や、一定時間薬液を浸漬させる薬液浸漬洗浄が行われている（特許文献１−３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２０９６３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５３７３６号公報
【特許文献３】特開２００３−２５１１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の薬液循環洗浄および薬液浸漬洗浄に共通する課題として、薬液洗浄後の膜ろ過性能が運転初期の値まで回復しなかったり、ろ過性能が一旦回復したとしても、その後の運転において性能低下が著しく、次の洗浄までの期間が短くなったりする等、期待される洗浄効果が得られないという課題を挙げることができる。
【０００８】
中でも、薬液循環洗浄の場合は、循環貯留槽により一般的に使用薬液量が多なる傾向があり、廃水処理の点において問題となることがあった。そればかりか、循環ポンプや循環貯留槽等の付帯設備も大型化する傾向にあり、これらの設置スペースおよび設備・運転コストが別途必要になる。
他方、浸漬洗浄の場合は、薬液を供給する手段があればよいので薬液循環洗浄のような循環ポンプや循環貯留槽といった付帯設備が不要であり、しかも洗浄排水量も比較的少ないというメリットはあるが、洗浄効果は一般的に薬液循環洗浄よりも低いという問題を抱えていた。
【０００９】
そこで本発明は、膜モジュールの薬液洗浄効果の更なる向上、洗浄設備の省スペース化と低コスト化、薬液洗浄時の電力使用量の削減を図ることができる、新たな薬品洗浄方法及びそのために洗浄設備を提案せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置の洗浄方法であって、
膜モジュール１１内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した後、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記の充填された洗浄薬液を、ヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通した密閉容器１５内に移送する薬液移送工程１と、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記密閉容器１５内の洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する薬液移送工程２と、を交互に繰り返すことを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法を提案する。
【００１１】
本発明はまた、上記膜ろ過装置の洗浄方法を実施するための好適な洗浄設備として、複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置用の洗浄設備であって、ヘッダー管１４に連通した洗浄薬液供給部３０と、ヘッダー管１２に連通した密閉容器１５と、該密閉容器１５、前記ヘッダー管１３及びヘッダー管１４に圧縮気体を供給し得る圧縮気体供給部３３と、を備えた洗浄設備を提案する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明が提案する洗浄方法では、薬液移送工程１と薬液移送工程２とを交互に繰り返すことにより、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とが接触する時間を長くすることができ、しかも、接触する方向を交互に変えることができるため、ろ過膜に付着した汚染物質を有効に剥離して溶解することができる。しかも、薬液移送工程１及び薬液移送工程２の間ずっと膜モジュールの１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態であるため、ろ過膜に付着した汚染物質の溶解率をより一層高めることができる。
また、薬液移送工程１及び薬液移送工程２では、膜モジュール１１の１次側１１ａに連通したヘッダー管１３と、同じく膜モジュール１１の１次側１１ｂに連通した密閉容器１５との間で洗浄薬液を移送するため、膜モジュール１１の１次側膜面の汚染物質を効率良く剥離して溶解できると共に、汚染物質が溶解した洗浄液が膜モジュール１１の２次側１１ｂには流通しないため、汚染物質が溶解した洗浄薬液がろ過膜を再汚染することもない。
このように、本発明が提案する膜ろ過装置の洗浄方法によれば、膜モジュールの薬液洗浄効果の更なる向上を図ることができる。
さらには、本発明が提案する洗浄設備の構成をみれば分かるように、洗浄設備の簡素化を図ることができるため、洗浄設備の省スペース化、低コスト化、薬液洗浄時の電力使用量の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る薬品洗浄設備を備えた膜ろ過装置の構成例を示す概略図である。
【図２】図１に示した膜ろ過装置の構成例の変形例を示す概略図である。
【図３】実施例１，２の試験結果を示すグラフである。
【図４】比較例１及び実施例３の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態の一例に係る薬液洗浄設備付き膜ろ過装置（「本膜ろ過装置」と称する）の構成及びその使用方法について詳細に説明する。但し、本発明の範囲が、次に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態の一例に係る本膜ろ過装置１０は、図１に示すように、膜ろ過設備と薬液洗浄設備を備えている。
【００１６】
（膜ろ過設備）
本膜ろ過装置１０は、膜ろ過設備として、図１に示すように、複数本のケーシング型膜モジュール１１（以降「膜モジュール１１」と称する）を備え、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３、および各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４を備えている。
【００１７】
ヘッダー管１２の上流側、すなわち被処理水がヘッダー管１２に流入する際の上流側には、被処理水供給経路１６が連通し、この被処理水供給経路１６の中間部には開閉弁１７が設けられる共に、開閉弁１７よりもヘッダー管１２側に逆洗水排水経路１８が連通し、前記被処理水供給経路１６には被処理水供給部１９と供給ポンプ２０とが設けられ、逆洗水排水経路１８には逆洗排水手段２１が設けられている。
ヘッダー管１３には逆洗排水経路２２が連通し、該逆洗排水経路２２には逆洗排水手段２３が設けられている。
ヘッダー管１４の下流側、すなわち被処理水がヘッダー管１４から流出する際の下流側には処理済水排水経路２４が連通し、この処理済水排水経路２４の中間部には開閉弁２５が設けられる共に、開閉弁２５よりもヘッダー管１４側に逆洗水供給経路２６が連通し、この逆洗水供給経路２６には逆洗水供給部２７と逆洗ポンプ２８が設けられている。
【００１８】
本発明において、「上流」「下流」とは、膜ろ過装置１０の通常使用状態における上流又は下流、すなわち被処理液が膜モジュール１１に流入してろ過された後の処理済液が排出される一連の流れにおける上流又は下流を意味する。
【００１９】
膜モジュール１１は、ケーシング型膜モジュールであれば、ろ過膜の種類（ＭＦ膜、ＵＦ膜、ＲＯ膜、ＮＦ膜など）、膜材質（ポリエステル、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、セラミック、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリアミドなど）、膜形状（中空糸など）などを限定するものではなく、内圧型でも外圧型でもスパイラル型でもよい。
また、膜モジュール１１の１次側１１ａとは、膜モジュール１１内のろ過膜を透過する前の部分であり、膜モジュール１１の２次側１１ｂとは、膜モジュール１１内のろ過膜を透過した後の部分である。
【００２０】
ヘッダー管１２，１３，１４は、複数の膜モジュール１１、１１・・に液を分配供給したり、複数の膜モジュール１１，１１・・から液を集めたりすることができる部材であればよく、例えば長尺な管の胴部分に長さ方向に適宜間隔をおいて、複数の膜モジュールと連通する連結口を備えた構成のものを挙げることができる。
【００２１】
（薬液洗浄設備）
本膜ろ過装置１０は、薬液洗浄設備として、図１に示すように、ヘッダー管１４の下流側に連通した逆洗水供給経路２６に洗浄薬液供給部３０が設けられ、ヘッダー管１２に薬液流通経路３１が連通し、この薬液流通経路３１の中間部には開閉弁３２が設けられ、薬液流通経路３１の末端部には密閉容器１５が設けられている。
【００２２】
ここで、洗浄薬品は、酸性溶液、アルカリ性溶液、酸化性溶液、還元性溶液の少なくとも１種類以上であり、汚染物質の種類や量などによって適宜選択するのが好ましいため、洗浄薬液供給部３０は、異なる薬品を各々注入できる薬品注入手段を備えているのが好ましい。
【００２３】
また、密閉容器１５、ヘッダー管１３及びヘッダー管１４のそれぞれに圧縮気体を供給する圧縮気体供給経路３４，３５、３６がそれぞれ連通し、全ての圧縮気体供給経路３４、３５、３６が圧縮気体供給部３３に連通し、さらに密閉容器１５と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３４には開閉弁３７と大気開放手段３８が設けられ、ヘッダー管１３と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３５には開閉弁３９と大気開放手段４０が設けられ、ヘッダー管１４と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３６には開閉弁４１が設けられている。
【００２４】
圧縮気体供給部３３が供給する圧縮気体としては、圧縮空気のほか、例えば圧縮窒素ガス、圧縮アルゴンガスなどの圧縮不活性ガスを挙げることができる。
【００２５】
（膜ろ過処理）
本膜ろ過装置１０は、通常使用状態時には、被処理水供給部１９及び供給ポンプ２０によって被処理水が被処理水供給経路１６を通じてヘッダー管１２に移送され、ヘッダー管１２から複数の膜モジュール１１、１１・・に分配供給される。そして、各膜モジュール１１内において、被処理水は１次側１１ａからろ過膜を通過して２次側１１ｂに移動し、この際に被処理水中の異物はろ過膜でろ過される。
そして、各膜モジュール１１から排出された処理済水（透過水ともいう）は、ヘッダー管１４内に流入し、処理済水排水経路２４から排出される。
【００２６】
（逆洗処理）
逆洗時には、逆洗水供給部２７及び逆洗ポンプ２８から逆洗水が供給され、逆洗水供給経路２６を通じてヘッダー管１４に移送され、ヘッダー管１４から複数の膜モジュール１１、１１・・に分配供給される。各膜モジュール１１内において、逆洗水は、２次側１１ｂからろ過膜を通過して１次側１１ａに移動し、この際にろ過膜に付着している異物は剥離されろ過膜を通過した逆洗水とともにヘッダー管１２、１３内に流入し、逆洗排出経路１８、２２を通じて逆洗排出手段２１、２３から排出される。
【００２７】
（薬液洗浄処理）
本膜ろ過装置１０を使用すれば、次のような薬液洗浄処理を実施することができる。
【００２８】
膜モジュール１１内及び該膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填する（充填工程）。
次に、膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、充填された洗浄薬液をヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とを連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通した密閉容器１５内に移送する（薬液移送工程１）。
次に、膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記密閉容器１５内の洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とを連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する（薬液移送工程２）。
次に、前記薬液移送工程１と前記薬液移送工程２を交互に繰り返す（繰り返し工程）。
次に、このように薬液移送工程１と薬液移送工程２とを交互に繰り返した後、汚染物質が溶解していない洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出する（薬液移送工程３）。
その後、必要に応じて、系内に残留する洗浄薬液を洗浄排出するリンスを実施した後（リンス工程）、通常使用状態、すなわち被処理液のろ過処理を再開すればよい。
【００２９】
（１）充填工程
充填工程では、膜モジュール１１内、すなわち膜モジュール１１の１次側１１ａ、及び２次側１１ｂと、ヘッダー管１３内とに洗浄薬液を充填する必要がある。好ましくはヘッダー管１４内、さらに好ましくはヘッダー管１２内にも洗浄薬液を充填するのがよい。
【００３０】
膜モジュール１１内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填する方法としては、例えば、膜ろ過処理或いは逆洗処理の運転を停止した後、洗浄薬液供給部３０から逆洗水供給経路２６を通じて洗浄薬液を逆洗方向、すなわち洗浄薬液供給部３０からヘッダー管１４方向に移送して、ヘッダー管１４内、膜モジュール１１内、ヘッダー管１２内及び膜モジュールの１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填すればよい。この際、系内に残っている被処理液や逆洗水、すなわち膜モジュール１１内、ヘッダー管１３内、ヘッダー管１２内などに残っている被処理液や逆洗水は、充填された洗浄薬液によって押し出されて逆洗排出経路１８を通じて逆洗排出手段２１から排出される。
【００３１】
また、例えば薬液供給部３０をヘッダー管１２に連通して設けて、ヘッダー管１２側から膜モジュール１１の１次側１１ａ，２次側１１ｂ、ヘッダー管１３の順に充填するようにしてもよい。但し、このような順に充填すると、膜モジュール１１のろ過膜の１次側に付着した汚染物質が洗浄薬液に溶解して、ろ過膜の内部及び２次側を汚染する可能性があるため、前者の方法で充填するのがより好ましい。
【００３２】
このように膜モジュール１１内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填することにより、膜モジュール１１の２次側１１ｂから１次側１１ａに洗浄薬液が流通するため、膜モジュール１１の１次側１１ａのろ過膜面のみならず、ろ過膜内部の細孔部に薬液を接触させることができる。
【００３３】
充填後は、適宜時間そのまま充填状態を保持するようにしてもよいし、また、充填後すぐに次の薬液移送工程１に移行してもよい。洗浄薬液に対する汚染物質の溶解率を高める観点からは、充填後に適宜時間保持するのが好ましい。
【００３４】
（２）薬液移送工程１
薬液移送工程１では、例えば膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、充填された洗浄薬液をヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とを連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、ヘッダー管１２を通じてヘッダー管１２に連通した密閉容器１５内に移送するようにすればよい。
【００３５】
具体的には、例えば圧縮気体供給部３３からヘッダー管１３内に圧縮空気を送り、ヘッダー管１３内の洗浄薬液をヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送させ、膜モジュール１１の１次側１１ａ内の洗浄薬液をヘッダー管１２側に移送させ、ヘッダー管１２内の洗浄薬液を密閉容器１５に移送させるようにすればよい。
より具体的には、例えば洗浄薬液が前記の如く充填された後、開閉弁３９、開閉弁３２及び大気開放手段３８を開とし、圧縮気体供給部３３からヘッダー管１３内に圧縮空気を供給すれば、ヘッダー管１３、膜モジュール１１の１次側１１ａ及びヘッダー管１２内に充填されている洗浄薬液を、密閉容器１５の方へ移送させることができる。
このような薬液の移送により、膜モジュール１１の１次側に付着している汚染物質は、ヘッダー管１３からヘッダー管１２の方向へ移動する洗浄薬液と連続的に接触し、効果的に溶かし出すことができる。
【００３６】
薬液移送工程１で移送させる薬液の量は、特に限定するものではない。ヘッダー管１３内の薬液の全量であってもその一部であってもよい。
薬液移送工程１に要する時間及び薬液の流速を特に制限するものではない。
【００３７】
（３）薬液移送工程２
薬液移送工程２では、例えば膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、密閉容器１５内の洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とを連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、ヘッダー管１３内に移送して薬液移送工程１の開始状態に戻すようにすればよい。
【００３８】
具体的には、例えば圧縮気体供給部３３から密閉容器１５内に圧縮空気を送り、密閉容器１５内の洗浄薬液を膜モジュール１１方向に移送し、ヘッダー管１２内の洗浄薬液を膜モジュール１１の１次側１１ａ内に移送し、膜モジュール１１の１次側１１ａ内の洗浄薬液をヘッダー管１２側に移送するようにすればよい。
より具体的には、開閉弁３９及び大気開放手段３８を閉とし、開閉弁３７及び大気開放手段４０を開とし、圧縮気体供給部３３から密閉容器１５内に圧縮空気を供給すると、密閉容器１５、ヘッダー管１２及び膜モジュール１１の１次側１１ａ内に充填されている洗浄薬液をヘッダー管１３の方へ移送することができ、薬液移送工程１の開始状態に戻すことができる。
このような薬液の移送により、膜モジュール１１の１次側に付着している汚染物質は、ヘッダー管１２からヘッダー管１３の方向へ移動する洗浄薬液と連続的に接触し、効果的に溶かし出すことができる。
【００３９】
薬液移送工程２で移送させる薬液の量は、特に限定するものではない。密閉容器１５内の薬液の全量であってもその一部であってもよい。
薬液移送工程２に要する時間及び薬液の流速を特に制限するものではない。
【００４０】
（４）繰り返し工程
薬液移送工程２後、再び薬液移送工程１を実施し、その後、薬液移送工程２を実施するようにして、薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返すようにする。
薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返すことにより、洗浄薬液の流れ方向が交互に変化するため、洗浄薬液をろ過膜面の汚染物質と効率的に接触させることができるばかりか、ろ過膜面近傍の汚染物質濃度が高い領域が拡散されて、洗浄薬液のろ過膜内細孔部への移動をより促進させることができる。
【００４１】
薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返す回数は特に限定するものではないが、例えば軽微に汚染された膜モジュールでは５０〜１００回、極端に汚染が進行した膜モジュールでは１００〜３００回を好適な例として挙げることができる。
【００４２】
（５）薬液移送工程３
前述のように薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返して、最後の薬液移送工程２の後、汚染物質が溶解していないフレッシュな洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出するようにするのが好ましい。
【００４３】
具体的には、開閉弁３２，開閉弁３７及び大気開放手段４０を閉とし、開閉弁４１を開として、圧縮気体供給部３３からヘッダー管１４内に圧縮空気を供給することにより、ヘッダー管１４及び膜モジュール１１の２次側１１ｂ内に充填されている洗浄薬液、すなわち汚染物質が溶解していないフレッシュな洗浄薬液を、ろ過膜を通じて膜モジュール１１の１次側１１ａに移送させることができ、ヘッダー管１２及び逆洗排水経路を通じて系外に排出させることができる。
【００４４】
なお、汚染物質が溶解していないフレッシュな洗浄薬液を、洗浄薬液供給部３０からヘッダー管１４内に移送して膜モジュール１１に供給し、ろ過膜内部を介して膜モジュール１１の１次側１１ａ側に移送させるようにしてもよい。
但し、前記の方法、すなわちヘッダー管１４内および膜モジュール２次側にある洗浄薬液を移送する方が、後の薬液リンク工程で使用するリンス水量が少なくて済むため、この点では好ましい。
【００４５】
このように汚染物質が溶解していないフレッシュな洗浄薬液のみを、膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させることにより、膜モジュール１１の１次側１１ａ内の使用済み洗浄薬液を系外に排出させることができ、しかも膜モジュール１１の２次側１１ｂの膜面を汚染させることなく、ろ過膜内細孔部に残存する汚染物質をも溶解および排出させることができる。
【００４６】
（６）薬品リンス工程
薬液移送工程３実施後は、必要に応じて、系内に残存する洗浄薬液を排出させてリンスを行うのが好ましい。
リンス方法としては、例えば供給ポンプによって被処理水を押出すなどの一般的方法でよい。中でも、リンス工程の初期は、洗浄薬液が残存するヘッダー管１２，１３および膜モジュール１次側の薬液を押出し、排出させることが好ましい。
【００４７】
（その他）
ろ過膜に付着している汚染物質は、大きく有機物と無機物に分類され、有機物は主にアルカリ溶液（例えば苛性ソーダなど）に溶解し、無機物は主に酸性溶液（例えばクエン酸やシュウ酸など）に溶解するため、汚染物質の種類によって洗浄薬液の種類を選択するのが好ましい。
例えば酸、アルカリ、酸化剤、還元剤の少なくとも１種類以上が溶解した２種類以上の洗浄薬液を用意し、そのうちの１種類の洗浄薬液による洗浄方法を実施した後、異なる種類の洗浄薬液による洗浄方法を実施するのが好ましい。より具体的には、上記のようにして、アルカリを溶解した洗浄薬液により薬液洗浄処理を行った後、次いで上記のようにして、酸を溶解した洗浄薬液による薬液洗浄処理を行い、これらを１回若しくは２回以上繰り返して行うようにすればよい。
【００４８】
＜実施形態２＞
前記実施形態１は、圧縮気体供給部３３から供給される圧縮空気によって、薬液を押し出すようにして移送させるものであるが、例えば膜モジュール１１、ヘッダー管１２、１３，１４、密閉容器１５及び洗浄薬液供給部３０を設置する高低差を利用して、一部の工程における洗浄薬液の移送を行うことが可能である。
例えば、密閉容器１５をヘッダー管１３よりも低い位置に設置することにより、圧縮気体供給部３３からヘッダー管１３内に圧縮空気を送らなくても、大気開放手段４０及び３４、並びに開閉弁３２を開とすることにより、ヘッダー管１３、膜モジュール１１の１次側１１ａ及びヘッダー管１２内に充填されている洗浄薬液を、密閉容器１５の方へ移送させることができる。
【００４９】
＜実施形態３＞
図２は、図１に示した本膜ろ過装置１０の変形例を示した図であり、密閉容器１５の形状とこれを配置する位置が異なる装置である。すなわち、図２に示す密閉容器１５は、ヘッダー管１２などと同様に、長尺な管状に形成され、ヘッダー管１２、ヘッダー管１３及びヘッダー管１４のいずれかと平行に並設されている。好ましくは、図２に示すように、密閉容器１５を、膜モジュール１１とヘッダー管１２との間に組み込むようにすれば、薬液洗浄設備を膜ろ過設備内に組み込むことができ、より一層の省スペース化を図ることができる。この際、配管類も膜ろ過設備内に組み入れることも可能であるから、薬品洗浄設備の設置スペースを必要としない極めて画期的なものとすることができる。
なお、このような構成の膜ろ過装置は、膜ろ過処理、逆洗処理、薬液洗浄処理は上記例と同様に行うことができる。
【００５０】
＜効果＞
上記の如き本実施形態によれば、先ず充填工程において、膜モジュール１１の２次側１１ｂから１次側１１ａに洗浄薬液を移送することにより、膜モジュール１１の１次側１１ａのろ過膜面のみならず、ろ過膜内部の細孔部に薬液を接触させることができる。
そして次に、繰り返し工程において、膜モジュール１１の２次側１１ｂ及びろ過膜と薬液が接触している状態を保持しつつ、膜モジュール１１の１次側１１ａ内において、薬液が双方向に移動することが繰り返されるため、ろ過膜面の２次側を汚染することなく、ろ過膜内細孔部およびろ過膜面への薬品の接触効率を向上させることができ、薬液洗浄効果を大幅に増大せしめることができる。
【００５１】
また、薬液移送工程１及び２を繰り返した後、薬液移送工程３において、汚染物質が溶解していないフレッシュな薬液を、ろ過膜を通じて膜モジュール１１の１次側１１ａへそのままの薬液濃度で供給することができるため、ろ過膜細孔部に残存する汚染物質や膜面の汚染物質を効率的に排出させることができるだけでなく、汚染物質の膜面への再付着を防止することができる。その結果、洗浄直後の膜ろ過性能の回復のみならず、次の洗浄作業までの期間を延長せしめることが可能となる。
【００５２】
また、本膜ろ過装置１０における薬液洗浄設備は、洗浄薬液供給部３０と、密閉容器１５と、圧縮気体供給部３３と、これらに付属する配管及び弁類のみであり、とても簡素な構成とすることができ、洗浄設備の省スペース化と低コスト化、薬液洗浄時の電力使用量の削減を図ることができる。
しかも、この中でスペースを要するのは密閉容器１５であるが、該容器１５は密閉構造のため、その形状に特に制限は無い。そのため、膜ろ過装置内のスペースに容易に組み入れることが可能となり、極めて良好な省スペースが実現できる。例えば実施形態３の如く、密閉容器１５をヘッダー管１２などと同様の形状とし、ヘッダー管１２などと並列に設置すれば、より一層の省素スペース化を図ることができる。
【００５３】
さらにまた、本実施形態１及び２の如く、薬液洗浄に必要な駆動力は、薬液の液位差および圧縮気体による気体圧力のみである。しかも、必要気体圧力は、薬液が移動す該ヘッダー管と密閉容器間における液位差に相当する圧力でよいため、高くても数１０ｋＰａ程度の圧力で足りるため、電力使用量を抑えることができる点でもメリットがある。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の洗浄設備を適用した薬品洗浄効果を、具体例を挙げて説明する。
【００５５】
（膜モジュール有効圧力）
膜モジュールの有効圧力とは、膜の一次側平均圧力から２次側圧力を引いた圧力、つまり膜面に与えられる正味の圧力を意味する。定流量で膜ろ過処理を継続して膜が汚れてくる（詰まる）と、この有効圧力は高くなる。
１次側平均圧力は、膜モジュールの１次側でも、原水供給側と循環（濃縮）側では圧力が異なり、原水供給側が若干高い圧力となる。そのため、膜面１次側にかかる圧力はこれらの原水供給側と循環（濃縮）側の平均とする必要がある。
また、有効圧力は水温が変化すると水の粘度が変化し、膜の透水性能も変化する。そのため、定流量で膜ろ過処理しても、水温が高い場合、水の粘度が下がり有効圧力は低くなり、逆に水温が低いと有効圧力は高くなる。
このような事象から、膜の汚染状況を圧力で判断するためには、水温つまり粘度の影響を排除するために、温度補正（粘度補正）する必要がある。
具体的な補正方法としては、実水温における粘度と基準とする水温（実施例では２５℃）の粘度の比を、有効圧力に掛けて算出した。
【００５６】
（洗浄設備付き膜ろ過装置）
先ずは、下記実施例で使用した洗浄設備付き膜ろ過装置について説明する。
図１に示すように、３本のケーシング型膜モジュール（：膜面積１０ｍ2の内圧式ＰＶＣ製中空糸ＵＦ膜モジュール）１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２（容量５Ｌ、φ１００ｍｍ×６００ｍｍＬ）と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３（容量５Ｌ、φ１００ｍｍ×６００ｍｍＬ）と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４（容量５Ｌ、φ１００ｍｍ×６００ｍｍＬ）を備えたものである。
ヘッダー管１２の上流側には、被処理水供給経路１６が連通し、この被処理水供給経路１６の中間部には開閉弁１７が設けられる共に、開閉弁１７よりもヘッダー管１２側に逆洗水排水経路１８が連通し、前記被処理水供給経路１６には被処理水供給部１９と供給ポンプ２０とが設けられ、逆洗水排水経路１８には逆洗排水手段２１が設けられている。
ヘッダー管１３には逆洗排水経路２２が連通し、該逆洗排水経路２２には逆洗排水手段２３が設けられ、ヘッダー管１４の下流側には処理済水排水経路２４が連通し、この処理済水排水経路２４の中間部には開閉弁２５が設けられる共に、開閉弁２５よりもヘッダー管１４側に逆洗水供給経路２６が連通し、この逆洗水供給経路２６には逆洗水供給部２７と逆洗ポンプ２８が設けられている。
【００５７】
また、薬液洗浄設備として、ヘッダー管１４の下流側に連通した逆洗水供給経路２６に洗浄薬液供給部３０が設けられ、ヘッダー管１２には薬液流通経路３１が連通し、この薬液流通経路３１の中間部には開閉弁３２が設けられ、薬液流通経路３１の末端部には密閉容器１５（容量１０Ｌ）が設けられている。
密閉容器１５、ヘッダー管１３及びヘッダー管１４のそれぞれに、圧縮気体を供給する圧縮気体供給経路３４，３５、３６がそれぞれ連通し、全ての圧縮気体供給経路３４，３５、３６は圧縮気体供給部３３に連通し、さらに密閉容器１５と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３４には開閉弁３７と大気開放手段３８とが設けられ、ヘッダー管１３と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３５には開閉弁３９と大気開放手段４０が設けられ、ヘッダー管１４と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３６には開閉弁４１が設けられていた。
【００５８】
（実施例１）
上記の洗浄設備付き膜ろ過装置を使用して、既存の工場の廃水処理水を被処理水として膜ろ過処理（ろ過Ｆｌｕｘ：１．０ｍ／ｄａｙ、ろ過サイクル：３０ｍｉｎ／Ｃｙｃｌｅ）を行うと共に、１Ｃｙｃｌｅに一度の頻度で逆洗を行った（逆洗Ｆｌｕｘ：３．０ｍ／ｄａｙ、逆洗時間：３０ｓｅｃ）。この条件で膜ろ過処理を継続し、膜ろ過処理時の膜モジュール有効圧力が１００ｋＰａに達した時点で薬液洗浄処理を実施するようにして、約３ヶ月間継続した。
この期間の膜モジュール有効圧力の経時変化を図３に示す。
【００５９】
薬液洗浄処理は、塩酸を溶解した洗浄薬液（５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１．５）による酸性薬液洗浄を実施し、リンス終了後、続いて苛性ソーダを溶解した洗浄薬液（５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１２．２）によりアルカリ性薬液洗浄を実施し、これら酸性薬液洗浄１回とアルカリ性薬液洗浄１回をまとめて１回の薬液洗浄としてカウントした。
【００６０】
洗浄薬液供給部３０から薬液を、逆洗方向、すなわち洗浄薬液供給部３０からヘッダー管１４方向に移送して、ヘッダー管１４内、膜モジュール１１内、ヘッダー管１２内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した（：充填工程、薬液供給流量６２Ｌ／ｍｉｎ、供給時間１ｍｉｎ）。
次に、圧縮気体供給部３３から圧縮空気をヘッダー管１３内に供給し、圧縮空気で押し出すようにして、ヘッダー管１３内、膜モジュール１１の１次側１１ａ内及びヘッダー管１２内の薬液全量を、逆洗方向、すなわちヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して密閉容器１５内に移送した（：薬液移送工程１、薬液移送時間１５ｓｅｃ）。この際、膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態であった。
次に、圧縮気体供給部３３から圧縮空気を密閉容器１５内に供給し、圧縮空気で押し出すようにして、密閉容器１５内、ヘッダー管１２内、膜モジュール１１の１次側１１ａ内の薬液全量を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送してヘッダー管１３内に移送した（：薬液移送工程２、薬液移送時間１５ｓｅｃ）。この際、膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態であった。
このようにして薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返した後（繰り返し回数１２０回、繰り返し時間：６０ｍｉｎ）、圧縮気体供給部３３から圧縮空気をヘッダー管１４内に供給し、圧縮空気で押し出すようにして、ヘッダー管１４及び膜モジュール１１の２次側１１ｂに充填されていた洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において、洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出させた（処理時間：３０ｓｅｃ）。
そして、被処理液（工場廃水処理水）を系内に流通させてリンスを行った。
【００６１】
（実施例２）
実施例１を約３ヶ月間継続した後、実施例１で処理した膜モジュールに対して実施例２の薬液洗浄処理を行った。この期間の膜モジュール有効圧力の経時変化を図３に示す。
実施例２では、薬液移送工程１と薬液移送工程２の繰り返し回数を６０回、繰り返し時間を３０ｍｉｎとした以外は、実施例１と同様に行った。
【００６２】
（比較例１）
比較例１では、従来行われていた薬液循環洗浄方法を実施した。すなわち、実施例１で使用した薬液洗浄設備付膜ろ過装置から薬液洗浄設備を取り外し、ヘッダー管１２とヘッダー管１４に薬液循環タンク（循環タンク液量５０Ｌ／ｍｉｎ）及び循環ポンプを連通し、ヘッダー管１２、膜モジュール１１及びヘッダー管１４に薬液を循環させる処理を行った（系内薬液量：９０Ｌ、循環薬液流量：１５Ｌ／ｍｉｎ、循環時間：６０ｍｉｎ）。
【００６３】
具体的には、実施例１と同様に既存の工場の廃水処理水を被処理水として膜ろ過処理（ろ過Ｆｌｕｘ：１．０ｍ／ｄａｙ、ろ過サイクル：３０ｍｉｎ／Ｃｙｃｌｅ）を行うと共に、１Ｃｙｃｌｅに一度の頻度で逆洗を行い（逆洗Ｆｌｕｘ：３．０ｍ／ｄａｙ、逆洗時間：３０ｓｅｃ）、さらに膜モジュール有効圧力が１００ｋＰａに達した時点で、上記の薬液循環洗浄処理を実施するようにして、約３ヶ月間継続した。この期間の膜モジュール有効圧力の経時変化を図４に示す。
この際、実施例１同様に、塩酸を溶解した洗浄薬液（５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１．５）による酸性薬液洗浄を実施し、リンス終了後（使用水：被処理水）、続いて苛性ソーダを溶解した洗浄薬液（５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１２．２）によりアルカリ性薬液洗浄を実施し、これら酸性薬液洗浄１回とアルカリ性薬液洗浄１回をまとめて１回の薬液洗浄としカウントした。
【００６４】
（実施例３）
上記のように比較例１を約３ヶ月間継続した後、比較例１で処理した膜モジュールに対して実施例１と同様に薬液洗浄処理を行った。この期間の膜モジュール有効圧力の経時変化を図４に示す。
【００６５】
（結果）
図３から分かるように、実施例１によれば、薬品洗浄直後の温度補正有効圧力は３回の薬品洗浄において、ほぼ通水開始時の値まで回復した。更に３回実施した薬品洗浄において、その薬品洗浄間隔は全て２７日前後であり、洗浄間隔が短くなる現象はほとんど認められず、良好な洗浄性能が得られた。
実施例２では、繰り返し洗浄時間を３０ｍｉｎとして薬品洗浄を実施し、洗浄時間を実施例１に比べて短縮したにもかかわらず、実施例１と同様、良好な洗浄性能が得られ、非常に洗浄効率の良い洗浄設備および洗浄方法であることが認められた。
【００６６】
比較例１では、従来の薬品循環洗浄を行った結果、図５から分かるように、洗浄間隔は１３日程度と、実施例と比べ明らかに短く、かつ薬品洗浄直後の温度補正圧力は徐々に上昇した。
そして、実施例３では、比較例１として実施した通水試験後の膜モジュールに対して、実施例１の薬品洗浄条件で薬品洗浄を行い、その後通水を再開した。その結果、薬品洗浄直後の温度補正有効圧力は比較例の時よりも回復し、かつその後の通水において圧力上昇は緩やかになった。このことから、本発明による洗浄設備および洗浄方法は、より非常に洗浄効果の高い方法であることが分かる。
【００６７】
以上、実施例および比較例からも分かるように、本発明の薬品洗浄設備および薬品洗浄方法は、極めて良好な洗浄効果を示し、更に装置としてシンプルな構造、省スペース、省電力、そしてスケールメリットをも得ることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 本膜ろ過装置
１１ 膜モジュール
１１ａ １次側
１１ｂ ２次側
１２、１３，１４ ヘッダー管
１５ 密閉容器
１６被処理水供給経路
１８ 逆洗水排水経路
１９ 被処理水供給部
２０ 供給ポンプ
２１ 逆洗排水手段
２２ 逆洗排水経路
２３ 逆洗排水手段
２４ 処理済水排水経路
２６ 逆洗水供給経路
２７ 逆洗水供給部
２８ 逆洗ポンプ
３０ 洗浄薬液供給部
３１ 薬液流通経路
１７，２５，３２，３４、３５，３６ 圧縮気体供給経路
３３ 圧縮気体供給部
３７、３９、４１ 開閉弁
３８、４０ 大気開放手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種水処理に用いる膜ろ過装置のための洗浄方法、並びにそれを実施するための洗浄設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜モジュールを備える膜ろ過装置は、操作の簡便性や処理水水質の安定性等の利点から、浄水処理、各種産業用水処理、排水の水回収処理などに広く導入されている。例えば、河川水、湖沼水等の表流水、地下水等の伏流水、海水、産業廃水等を膜ろ過装置によってろ過して、産業用水や上水などとして利用することなどが行われている。
【０００３】
このような膜ろ過装置は、上述のように操作の簡便性や処理水水質の安定性等の利点がある反面、処理を継続するうちに、ろ過膜面やろ過膜の細孔に固形物（「汚染物質」とも称する）が蓄積し、膜モジュール圧力の上昇や、処理水量の低下などの処理能力の低下を招くようになるという問題点を抱えていた。このため、膜ろ過装置の運転においては、一定のろ過時間毎に、又は膜モジュールの圧力が所定の値に達した時に、膜モジュール２次側から１次側へ処理水を逆流させ、堆積した汚染物質を剥離、除去させる逆洗が行われている。
【０００４】
このような逆洗により、膜ろ過装置のろ過能力はある程度回復させることはできるが、
中長期に渡って運転を継続すると、逆洗では除去されない汚染物質がろ過膜に蓄積するようになり、膜ろ過性能が次第に低下し、最終的には処理の継続が困難になってしまう。そうなると、膜モジュールを交換しなければならないが、その交換費用は莫大であり、運転コストの大幅な上昇を招くことになる。
【０００５】
そこで、このような膜ろ過性能の低下を回復させる方法として、薬品洗浄が行われている。
広く実施されている薬品洗浄方法としては、例えば洗浄薬液を一定時間膜モジュールに循環させる薬液循環洗浄や、一定時間薬液を浸漬させる薬液浸漬洗浄が行われている（特許文献１−３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２０９６３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５３７３６号公報
【特許文献３】特開２００３−２５１１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の薬液循環洗浄および薬液浸漬洗浄に共通する課題として、薬液洗浄後の膜ろ過性能が運転初期の値まで回復しなかったり、ろ過性能が一旦回復したとしても、その後の運転において性能低下が著しく、次の洗浄までの期間が短くなったりする等、期待される洗浄効果が得られないという課題を挙げることができる。
【０００８】
中でも、薬液循環洗浄の場合は、循環貯留槽により一般的に使用薬液量が多なる傾向があり、廃水処理の点において問題となることがあった。そればかりか、循環ポンプや循環貯留槽等の付帯設備も大型化する傾向にあり、これらの設置スペースおよび設備・運転コストが別途必要になる。
他方、浸漬洗浄の場合は、薬液を供給する手段があればよいので薬液循環洗浄のような循環ポンプや循環貯留槽といった付帯設備が不要であり、しかも洗浄排水量も比較的少ないというメリットはあるが、洗浄効果は一般的に薬液循環洗浄よりも低いという問題を抱えていた。
【０００９】
そこで本発明は、膜モジュールの薬液洗浄効果の更なる向上、洗浄設備の省スペース化と低コスト化、薬液洗浄時の電力使用量の削減を図ることができる、新たな薬品洗浄方法及びそのために洗浄設備を提案せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置の洗浄方法であって、
膜モジュール１１内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した後、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記の充填された洗浄薬液を、ヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通した密閉容器１５内に移送する薬液移送工程１と、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記密閉容器１５内の洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する薬液移送工程２と、を交互に繰り返すことを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法を提案する。
【００１１】
本発明はまた、上記膜ろ過装置の洗浄方法を実施するための好適な洗浄設備として、複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置用の洗浄設備であって、ヘッダー管１４に連通した洗浄薬液供給部３０と、ヘッダー管１２に連通した密閉容器１５と、該密閉容器１５、前記ヘッダー管１３及びヘッダー管１４に圧縮気体を供給し得る圧縮気体供給部３３と、を備えた洗浄設備を提案する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明が提案する洗浄方法では、薬液移送工程１と薬液移送工程２とを交互に繰り返すことにより、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とが接触する時間を長くすることができ、しかも、接触する方向を交互に変えることができるため、ろ過膜に付着した汚染物質を有効に剥離して溶解することができる。しかも、薬液移送工程１及び薬液移送工程２の間ずっと膜モジュールの１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態であるため、ろ過膜に付着した汚染物質の溶解率をより一層高めることができる。
また、薬液移送工程１及び薬液移送工程２では、膜モジュール１１の１次側１１ａに連通したヘッダー管１３と、同じく膜モジュール１１の１次側１１ｂに連通した密閉容器１５との間で洗浄薬液を移送するため、膜モジュール１１の１次側膜面の汚染物質を効率良く剥離して溶解できると共に、汚染物質が溶解した洗浄液が膜モジュール１１の２次側１１ｂには流通しないため、汚染物質が溶解した洗浄薬液がろ過膜を再汚染することもない。
このように、本発明が提案する膜ろ過装置の洗浄方法によれば、膜モジュールの薬液洗浄効果の更なる向上を図ることができる。
さらには、本発明が提案する洗浄設備の構成をみれば分かるように、洗浄設備の簡素化を図ることができるため、洗浄設備の省スペース化、低コスト化、薬液洗浄時の電力使用量の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る薬品洗浄設備を備えた膜ろ過装置の構成例を示す概略図である。
【図２】図１に示した膜ろ過装置の構成例の変形例を示す概略図である。
【図３】実施例１，２の試験結果を示すグラフである。
【図４】比較例１及び実施例３の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態の一例に係る薬液洗浄設備付き膜ろ過装置（「本膜ろ過装置」と称する）の構成及びその使用方法について詳細に説明する。但し、本発明の範囲が、次に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態の一例に係る本膜ろ過装置１０は、図１に示すように、膜ろ過設備と薬液洗浄設備を備えている。
【００１６】
（膜ろ過設備）
本膜ろ過装置１０は、膜ろ過設備として、図１に示すように、複数本のケーシング型膜モジュール１１（以降「膜モジュール１１」と称する）を備え、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３、および各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４を備えている。
【００１７】
ヘッダー管１２の上流側、すなわち被処理水がヘッダー管１２に流入する際の上流側には、被処理水供給経路１６が連通し、この被処理水供給経路１６の中間部には開閉弁１７が設けられる共に、開閉弁１７よりもヘッダー管１２側に逆洗水排水経路１８が連通し、前記被処理水供給経路１６には被処理水供給部１９と供給ポンプ２０とが設けられ、逆洗水排水経路１８には逆洗排水手段２１が設けられている。
ヘッダー管１３には逆洗排水経路２２が連通し、該逆洗排水経路２２には逆洗排水手段２３が設けられている。
ヘッダー管１４の下流側、すなわち被処理水がヘッダー管１４から流出する際の下流側には処理済水排水経路２４が連通し、この処理済水排水経路２４の中間部には開閉弁２５が設けられる共に、開閉弁２５よりもヘッダー管１４側に逆洗水供給経路２６が連通し、この逆洗水供給経路２６には逆洗水供給部２７と逆洗ポンプ２８が設けられている。
【００１８】
本発明において、「上流」「下流」とは、膜ろ過装置１０の通常使用状態における上流又は下流、すなわち被処理液が膜モジュール１１に流入してろ過された後の処理済液が排出される一連の流れにおける上流又は下流を意味する。
【００１９】
膜モジュール１１は、ケーシング型膜モジュールであれば、ろ過膜の種類（ＭＦ膜、ＵＦ膜、ＲＯ膜、ＮＦ膜など）、膜材質（ポリエステル、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、セラミック、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリアミドなど）、膜形状（中空糸など）などを限定するものではなく、内圧型でも外圧型でもスパイラル型でもよい。
また、膜モジュール１１の１次側１１ａとは、膜モジュール１１内のろ過膜を透過する前の部分であり、膜モジュール１１の２次側１１ｂとは、膜モジュール１１内のろ過膜を透過した後の部分である。
【００２０】
ヘッダー管１２，１３，１４は、複数の膜モジュール１１、１１・・に液を分配供給したり、複数の膜モジュール１１，１１・・から液を集めたりすることができる部材であればよく、例えば長尺な管の胴部分に長さ方向に適宜間隔をおいて、複数の膜モジュールと連通する連結口を備えた構成のものを挙げることができる。
【００２１】
（薬液洗浄設備）
本膜ろ過装置１０は、薬液洗浄設備として、図１に示すように、ヘッダー管１４の下流側に連通した逆洗水供給経路２６に洗浄薬液供給部３０が設けられ、ヘッダー管１２に薬液流通経路３１が連通し、この薬液流通経路３１の中間部には開閉弁３２が設けられ、薬液流通経路３１の末端部には密閉容器１５が設けられている。
【００２２】
ここで、洗浄薬品は、酸性溶液、アルカリ性溶液、酸化性溶液、還元性溶液の少なくとも１種類以上であり、汚染物質の種類や量などによって適宜選択するのが好ましいため、洗浄薬液供給部３０は、異なる薬品を各々注入できる薬品注入手段を備えているのが好ましい。
【００２３】
また、密閉容器１５、ヘッダー管１３及びヘッダー管１４のそれぞれに圧縮気体を供給する圧縮気体供給経路３４，３５、３６がそれぞれ連通し、全ての圧縮気体供給経路３４、３５、３６が圧縮気体供給部３３に連通し、さらに密閉容器１５と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３４には開閉弁３７と大気開放手段３８が設けられ、ヘッダー管１３と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３５には開閉弁３９と大気開放手段４０が設けられ、ヘッダー管１４と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３６には開閉弁４１が設けられている。
【００２４】
圧縮気体供給部３３が供給する圧縮気体としては、圧縮空気のほか、例えば圧縮窒素ガス、圧縮アルゴンガスなどの圧縮不活性ガスを挙げることができる。
【００２５】
（膜ろ過処理）
本膜ろ過装置１０は、通常使用状態時には、被処理水供給部１９及び供給ポンプ２０によって被処理水が被処理水供給経路１６を通じてヘッダー管１２に移送され、ヘッダー管１２から複数の膜モジュール１１、１１・・に分配供給される。そして、各膜モジュール１１内において、被処理水は１次側１１ａからろ過膜を通過して２次側１１ｂに移動し、この際に被処理水中の異物はろ過膜でろ過される。
そして、各膜モジュール１１から排出された処理済水（透過水ともいう）は、ヘッダー管１４内に流入し、処理済水排水経路２４から排出される。
【００２６】
（逆洗処理）
逆洗時には、逆洗水供給部２７及び逆洗ポンプ２８から逆洗水が供給され、逆洗水供給経路２６を通じてヘッダー管１４に移送され、ヘッダー管１４から複数の膜モジュール１１、１１・・に分配供給される。各膜モジュール１１内において、逆洗水は、２次側１１ｂからろ過膜を通過して１次側１１ａに移動し、この際にろ過膜に付着している異物は剥離されろ過膜を通過した逆洗水とともにヘッダー管１２、１３内に流入し、逆洗排出経路１８、２２を通じて逆洗排出手段２１、２３から排出される。
【００２７】
（薬液洗浄処理）
本膜ろ過装置１０を使用すれば、次のような薬液洗浄処理を実施することができる。
【００２８】
膜モジュール１１内及び該膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填する（充填工程）。
次に、膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、充填された洗浄薬液をヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とを連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通した密閉容器１５内に移送する（薬液移送工程１）。
次に、膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記密閉容器１５内の洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とを連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する（薬液移送工程２）。
次に、前記薬液移送工程１と前記薬液移送工程２を交互に繰り返す（繰り返し工程）。
次に、このように薬液移送工程１と薬液移送工程２とを交互に繰り返した後、汚染物質が溶解していない洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出する（薬液移送工程３）。
その後、必要に応じて、系内に残留する洗浄薬液を洗浄排出するリンスを実施した後（リンス工程）、通常使用状態、すなわち被処理液のろ過処理を再開すればよい。
【００２９】
（１）充填工程
充填工程では、膜モジュール１１内、すなわち膜モジュール１１の１次側１１ａ、及び２次側１１ｂと、ヘッダー管１３内とに洗浄薬液を充填する必要がある。好ましくはヘッダー管１４内、さらに好ましくはヘッダー管１２内にも洗浄薬液を充填するのがよい。
【００３０】
膜モジュール１１内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填する方法としては、例えば、膜ろ過処理或いは逆洗処理の運転を停止した後、洗浄薬液供給部３０から逆洗水供給経路２６を通じて洗浄薬液を逆洗方向、すなわち洗浄薬液供給部３０からヘッダー管１４方向に移送して、ヘッダー管１４内、膜モジュール１１内、ヘッダー管１２内及び膜モジュールの１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填すればよい。この際、系内に残っている被処理液や逆洗水、すなわち膜モジュール１１内、ヘッダー管１３内、ヘッダー管１２内などに残っている被処理液や逆洗水は、充填された洗浄薬液によって押し出されて逆洗排出経路１８を通じて逆洗排出手段２１から排出される。
【００３１】
また、例えば薬液供給部３０をヘッダー管１２に連通して設けて、ヘッダー管１２側から膜モジュール１１の１次側１１ａ，２次側１１ｂ、ヘッダー管１３の順に充填するようにしてもよい。但し、このような順に充填すると、膜モジュール１１のろ過膜の１次側に付着した汚染物質が洗浄薬液に溶解して、ろ過膜の内部及び２次側を汚染する可能性があるため、前者の方法で充填するのがより好ましい。
【００３２】
このように膜モジュール１１内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填することにより、膜モジュール１１の２次側１１ｂから１次側１１ａに洗浄薬液が流通するため、膜モジュール１１の１次側１１ａのろ過膜面のみならず、ろ過膜内部の細孔部に薬液を接触させることができる。
【００３３】
充填後は、適宜時間そのまま充填状態を保持するようにしてもよいし、また、充填後すぐに次の薬液移送工程１に移行してもよい。洗浄薬液に対する汚染物質の溶解率を高める観点からは、充填後に適宜時間保持するのが好ましい。
【００３４】
（２）薬液移送工程１
薬液移送工程１では、例えば膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、充填された洗浄薬液をヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とを連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、ヘッダー管１２を通じてヘッダー管１２に連通した密閉容器１５内に移送するようにすればよい。
【００３５】
具体的には、例えば圧縮気体供給部３３からヘッダー管１３内に圧縮空気を送り、ヘッダー管１３内の洗浄薬液をヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送させ、膜モジュール１１の１次側１１ａ内の洗浄薬液をヘッダー管１２側に移送させ、ヘッダー管１２内の洗浄薬液を密閉容器１５に移送させるようにすればよい。
より具体的には、例えば洗浄薬液が前記の如く充填された後、開閉弁３９、開閉弁３２及び大気開放手段３８を開とし、圧縮気体供給部３３からヘッダー管１３内に圧縮空気を供給すれば、ヘッダー管１３、膜モジュール１１の１次側１１ａ及びヘッダー管１２内に充填されている洗浄薬液を、密閉容器１５の方へ移送させることができる。
このような薬液の移送により、膜モジュール１１の１次側に付着している汚染物質は、ヘッダー管１３からヘッダー管１２の方向へ移動する洗浄薬液と連続的に接触し、効果的に溶かし出すことができる。
【００３６】
薬液移送工程１で移送させる薬液の量は、特に限定するものではない。ヘッダー管１３内の薬液の全量であってもその一部であってもよい。
薬液移送工程１に要する時間及び薬液の流速を特に制限するものではない。
【００３７】
（３）薬液移送工程２
薬液移送工程２では、例えば膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、密閉容器１５内の洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液とを連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、ヘッダー管１３内に移送して薬液移送工程１の開始状態に戻すようにすればよい。
【００３８】
具体的には、例えば圧縮気体供給部３３から密閉容器１５内に圧縮空気を送り、密閉容器１５内の洗浄薬液を膜モジュール１１方向に移送し、ヘッダー管１２内の洗浄薬液を膜モジュール１１の１次側１１ａ内に移送し、膜モジュール１１の１次側１１ａ内の洗浄薬液をヘッダー管１２側に移送するようにすればよい。
より具体的には、開閉弁３９及び大気開放手段３８を閉とし、開閉弁３７及び大気開放手段４０を開とし、圧縮気体供給部３３から密閉容器１５内に圧縮空気を供給すると、密閉容器１５、ヘッダー管１２及び膜モジュール１１の１次側１１ａ内に充填されている洗浄薬液をヘッダー管１３の方へ移送することができ、薬液移送工程１の開始状態に戻すことができる。
このような薬液の移送により、膜モジュール１１の１次側に付着している汚染物質は、ヘッダー管１２からヘッダー管１３の方向へ移動する洗浄薬液と連続的に接触し、効果的に溶かし出すことができる。
【００３９】
薬液移送工程２で移送させる薬液の量は、特に限定するものではない。密閉容器１５内の薬液の全量であってもその一部であってもよい。
薬液移送工程２に要する時間及び薬液の流速を特に制限するものではない。
【００４０】
（４）繰り返し工程
薬液移送工程２後、再び薬液移送工程１を実施し、その後、薬液移送工程２を実施するようにして、薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返すようにする。
薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返すことにより、洗浄薬液の流れ方向が交互に変化するため、洗浄薬液をろ過膜面の汚染物質と効率的に接触させることができるばかりか、ろ過膜面近傍の汚染物質濃度が高い領域が拡散されて、洗浄薬液のろ過膜内細孔部への移動をより促進させることができる。
【００４１】
薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返す回数は特に限定するものではないが、例えば軽微に汚染された膜モジュールでは５０〜１００回、極端に汚染が進行した膜モジュールでは１００〜３００回を好適な例として挙げることができる。
【００４２】
（５）薬液移送工程３
前述のように薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返して、最後の薬液移送工程２の後、汚染物質が溶解していないフレッシュな洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出するようにするのが好ましい。
【００４３】
具体的には、開閉弁３２，開閉弁３７及び大気開放手段４０を閉とし、開閉弁４１を開として、圧縮気体供給部３３からヘッダー管１４内に圧縮空気を供給することにより、ヘッダー管１４及び膜モジュール１１の２次側１１ｂ内に充填されている洗浄薬液、すなわち汚染物質が溶解していないフレッシュな洗浄薬液を、ろ過膜を通じて膜モジュール１１の１次側１１ａに移送させることができ、ヘッダー管１２及び逆洗排水経路を通じて系外に排出させることができる。
【００４４】
なお、汚染物質が溶解していないフレッシュな洗浄薬液を、洗浄薬液供給部３０からヘッダー管１４内に移送して膜モジュール１１に供給し、ろ過膜内部を介して膜モジュール１１の１次側１１ａ側に移送させるようにしてもよい。
但し、前記の方法、すなわちヘッダー管１４内および膜モジュール２次側にある洗浄薬液を移送する方が、後の薬液リンク工程で使用するリンス水量が少なくて済むため、この点では好ましい。
【００４５】
このように汚染物質が溶解していないフレッシュな洗浄薬液のみを、膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させることにより、膜モジュール１１の１次側１１ａ内の使用済み洗浄薬液を系外に排出させることができ、しかも膜モジュール１１の２次側１１ｂの膜面を汚染させることなく、ろ過膜内細孔部に残存する汚染物質をも溶解および排出させることができる。
【００４６】
（６）薬品リンス工程
薬液移送工程３実施後は、必要に応じて、系内に残存する洗浄薬液を排出させてリンスを行うのが好ましい。
リンス方法としては、例えば供給ポンプによって被処理水を押出すなどの一般的方法でよい。中でも、リンス工程の初期は、洗浄薬液が残存するヘッダー管１２，１３および膜モジュール１次側の薬液を押出し、排出させることが好ましい。
【００４７】
（その他）
ろ過膜に付着している汚染物質は、大きく有機物と無機物に分類され、有機物は主にアルカリ溶液（例えば苛性ソーダなど）に溶解し、無機物は主に酸性溶液（例えばクエン酸やシュウ酸など）に溶解するため、汚染物質の種類によって洗浄薬液の種類を選択するのが好ましい。
例えば酸、アルカリ、酸化剤、還元剤の少なくとも１種類以上が溶解した２種類以上の洗浄薬液を用意し、そのうちの１種類の洗浄薬液による洗浄方法を実施した後、異なる種類の洗浄薬液による洗浄方法を実施するのが好ましい。より具体的には、上記のようにして、アルカリを溶解した洗浄薬液により薬液洗浄処理を行った後、次いで上記のようにして、酸を溶解した洗浄薬液による薬液洗浄処理を行い、これらを１回若しくは２回以上繰り返して行うようにすればよい。
【００４８】
＜実施形態２＞
前記実施形態１は、圧縮気体供給部３３から供給される圧縮空気によって、薬液を押し出すようにして移送させるものであるが、例えば膜モジュール１１、ヘッダー管１２、１３，１４、密閉容器１５及び洗浄薬液供給部３０を設置する高低差を利用して、一部の工程における洗浄薬液の移送を行うことが可能である。
例えば、密閉容器１５をヘッダー管１３よりも低い位置に設置することにより、圧縮気体供給部３３からヘッダー管１３内に圧縮空気を送らなくても、大気開放手段４０及び３４、並びに開閉弁３２を開とすることにより、ヘッダー管１３、膜モジュール１１の１次側１１ａ及びヘッダー管１２内に充填されている洗浄薬液を、密閉容器１５の方へ移送させることができる。
【００４９】
＜実施形態３＞
図２は、図１に示した本膜ろ過装置１０の変形例を示した図であり、密閉容器１５の形状とこれを配置する位置が異なる装置である。すなわち、図２に示す密閉容器１５は、ヘッダー管１２などと同様に、長尺な管状に形成され、ヘッダー管１２、ヘッダー管１３及びヘッダー管１４のいずれかと平行に並設されている。好ましくは、図２に示すように、密閉容器１５を、膜モジュール１１とヘッダー管１２との間に組み込むようにすれば、薬液洗浄設備を膜ろ過設備内に組み込むことができ、より一層の省スペース化を図ることができる。この際、配管類も膜ろ過設備内に組み入れることも可能であるから、薬品洗浄設備の設置スペースを必要としない極めて画期的なものとすることができる。
なお、このような構成の膜ろ過装置は、膜ろ過処理、逆洗処理、薬液洗浄処理は上記例と同様に行うことができる。
【００５０】
＜効果＞
上記の如き本実施形態によれば、先ず充填工程において、膜モジュール１１の２次側１１ｂから１次側１１ａに洗浄薬液を移送することにより、膜モジュール１１の１次側１１ａのろ過膜面のみならず、ろ過膜内部の細孔部に薬液を接触させることができる。
そして次に、繰り返し工程において、膜モジュール１１の２次側１１ｂ及びろ過膜と薬液が接触している状態を保持しつつ、膜モジュール１１の１次側１１ａ内において、薬液が双方向に移動することが繰り返されるため、ろ過膜面の２次側を汚染することなく、ろ過膜内細孔部およびろ過膜面への薬品の接触効率を向上させることができ、薬液洗浄効果を大幅に増大せしめることができる。
【００５１】
また、薬液移送工程１及び２を繰り返した後、薬液移送工程３において、汚染物質が溶解していないフレッシュな薬液を、ろ過膜を通じて膜モジュール１１の１次側１１ａへそのままの薬液濃度で供給することができるため、ろ過膜細孔部に残存する汚染物質や膜面の汚染物質を効率的に排出させることができるだけでなく、汚染物質の膜面への再付着を防止することができる。その結果、洗浄直後の膜ろ過性能の回復のみならず、次の洗浄作業までの期間を延長せしめることが可能となる。
【００５２】
また、本膜ろ過装置１０における薬液洗浄設備は、洗浄薬液供給部３０と、密閉容器１５と、圧縮気体供給部３３と、これらに付属する配管及び弁類のみであり、とても簡素な構成とすることができ、洗浄設備の省スペース化と低コスト化、薬液洗浄時の電力使用量の削減を図ることができる。
しかも、この中でスペースを要するのは密閉容器１５であるが、該容器１５は密閉構造のため、その形状に特に制限は無い。そのため、膜ろ過装置内のスペースに容易に組み入れることが可能となり、極めて良好な省スペースが実現できる。例えば実施形態３の如く、密閉容器１５をヘッダー管１２などと同様の形状とし、ヘッダー管１２などと並列に設置すれば、より一層の省素スペース化を図ることができる。
【００５３】
さらにまた、本実施形態１及び２の如く、薬液洗浄に必要な駆動力は、薬液の液位差および圧縮気体による気体圧力のみである。しかも、必要気体圧力は、薬液が移動す該ヘッダー管と密閉容器間における液位差に相当する圧力でよいため、高くても数１０ｋＰａ程度の圧力で足りるため、電力使用量を抑えることができる点でもメリットがある。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の洗浄設備を適用した薬品洗浄効果を、具体例を挙げて説明する。
【００５５】
（膜モジュール有効圧力）
膜モジュールの有効圧力とは、膜の一次側平均圧力から２次側圧力を引いた圧力、つまり膜面に与えられる正味の圧力を意味する。定流量で膜ろ過処理を継続して膜が汚れてくる（詰まる）と、この有効圧力は高くなる。
１次側平均圧力は、膜モジュールの１次側でも、原水供給側と循環（濃縮）側では圧力が異なり、原水供給側が若干高い圧力となる。そのため、膜面１次側にかかる圧力はこれらの原水供給側と循環（濃縮）側の平均とする必要がある。
また、有効圧力は水温が変化すると水の粘度が変化し、膜の透水性能も変化する。そのため、定流量で膜ろ過処理しても、水温が高い場合、水の粘度が下がり有効圧力は低くなり、逆に水温が低いと有効圧力は高くなる。
このような事象から、膜の汚染状況を圧力で判断するためには、水温つまり粘度の影響を排除するために、温度補正（粘度補正）する必要がある。
具体的な補正方法としては、実水温における粘度と基準とする水温（実施例では２５℃）の粘度の比を、有効圧力に掛けて算出した。
【００５６】
（洗浄設備付き膜ろ過装置）
先ずは、下記実施例で使用した洗浄設備付き膜ろ過装置について説明する。
図１に示すように、３本のケーシング型膜モジュール（：膜面積１０ｍ2の内圧式ＰＶＣ製中空糸ＵＦ膜モジュール）１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２（容量５Ｌ、φ１００ｍｍ×６００ｍｍＬ）と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３（容量５Ｌ、φ１００ｍｍ×６００ｍｍＬ）と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４（容量５Ｌ、φ１００ｍｍ×６００ｍｍＬ）を備えたものである。
ヘッダー管１２の上流側には、被処理水供給経路１６が連通し、この被処理水供給経路１６の中間部には開閉弁１７が設けられる共に、開閉弁１７よりもヘッダー管１２側に逆洗水排水経路１８が連通し、前記被処理水供給経路１６には被処理水供給部１９と供給ポンプ２０とが設けられ、逆洗水排水経路１８には逆洗排水手段２１が設けられている。
ヘッダー管１３には逆洗排水経路２２が連通し、該逆洗排水経路２２には逆洗排水手段２３が設けられ、ヘッダー管１４の下流側には処理済水排水経路２４が連通し、この処理済水排水経路２４の中間部には開閉弁２５が設けられる共に、開閉弁２５よりもヘッダー管１４側に逆洗水供給経路２６が連通し、この逆洗水供給経路２６には逆洗水供給部２７と逆洗ポンプ２８が設けられている。
【００５７】
また、薬液洗浄設備として、ヘッダー管１４の下流側に連通した逆洗水供給経路２６に洗浄薬液供給部３０が設けられ、ヘッダー管１２には薬液流通経路３１が連通し、この薬液流通経路３１の中間部には開閉弁３２が設けられ、薬液流通経路３１の末端部には密閉容器１５（容量１０Ｌ）が設けられている。
密閉容器１５、ヘッダー管１３及びヘッダー管１４のそれぞれに、圧縮気体を供給する圧縮気体供給経路３４，３５、３６がそれぞれ連通し、全ての圧縮気体供給経路３４，３５、３６は圧縮気体供給部３３に連通し、さらに密閉容器１５と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３４には開閉弁３７と大気開放手段３８とが設けられ、ヘッダー管１３と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３５には開閉弁３９と大気開放手段４０が設けられ、ヘッダー管１４と圧縮気体供給部３３とを結ぶ圧縮気体供給経路３６には開閉弁４１が設けられていた。
【００５８】
（実施例１）
上記の洗浄設備付き膜ろ過装置を使用して、既存の工場の廃水処理水を被処理水として膜ろ過処理（ろ過Ｆｌｕｘ：１．０ｍ／ｄａｙ、ろ過サイクル：３０ｍｉｎ／Ｃｙｃｌｅ）を行うと共に、１Ｃｙｃｌｅに一度の頻度で逆洗を行った（逆洗Ｆｌｕｘ：３．０ｍ／ｄａｙ、逆洗時間：３０ｓｅｃ）。この条件で膜ろ過処理を継続し、膜ろ過処理時の膜モジュール有効圧力が１００ｋＰａに達した時点で薬液洗浄処理を実施するようにして、約３ヶ月間継続した。
この期間の膜モジュール有効圧力の経時変化を図３に示す。
【００５９】
薬液洗浄処理は、塩酸を溶解した洗浄薬液（５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１．５）による酸性薬液洗浄を実施し、リンス終了後、続いて苛性ソーダを溶解した洗浄薬液（５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１２．２）によりアルカリ性薬液洗浄を実施し、これら酸性薬液洗浄１回とアルカリ性薬液洗浄１回をまとめて１回の薬液洗浄としてカウントした。
【００６０】
洗浄薬液供給部３０から薬液を、逆洗方向、すなわち洗浄薬液供給部３０からヘッダー管１４方向に移送して、ヘッダー管１４内、膜モジュール１１内、ヘッダー管１２内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した（：充填工程、薬液供給流量６２Ｌ／ｍｉｎ、供給時間１ｍｉｎ）。
次に、圧縮気体供給部３３から圧縮空気をヘッダー管１３内に供給し、圧縮空気で押し出すようにして、ヘッダー管１３内、膜モジュール１１の１次側１１ａ内及びヘッダー管１２内の薬液全量を、逆洗方向、すなわちヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して密閉容器１５内に移送した（：薬液移送工程１、薬液移送時間１５ｓｅｃ）。この際、膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態であった。
次に、圧縮気体供給部３３から圧縮空気を密閉容器１５内に供給し、圧縮空気で押し出すようにして、密閉容器１５内、ヘッダー管１２内、膜モジュール１１の１次側１１ａ内の薬液全量を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送してヘッダー管１３内に移送した（：薬液移送工程２、薬液移送時間１５ｓｅｃ）。この際、膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態であった。
このようにして薬液移送工程１と薬液移送工程２を交互に繰り返した後（繰り返し回数１２０回、繰り返し時間：６０ｍｉｎ）、圧縮気体供給部３３から圧縮空気をヘッダー管１４内に供給し、圧縮空気で押し出すようにして、ヘッダー管１４及び膜モジュール１１の２次側１１ｂに充填されていた洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において、洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出させた（処理時間：３０ｓｅｃ）。
そして、被処理液（工場廃水処理水）を系内に流通させてリンスを行った。
【００６１】
（実施例２）
実施例１を約３ヶ月間継続した後、実施例１で処理した膜モジュールに対して実施例２の薬液洗浄処理を行った。この期間の膜モジュール有効圧力の経時変化を図３に示す。
実施例２では、薬液移送工程１と薬液移送工程２の繰り返し回数を６０回、繰り返し時間を３０ｍｉｎとした以外は、実施例１と同様に行った。
【００６２】
（比較例１）
比較例１では、従来行われていた薬液循環洗浄方法を実施した。すなわち、実施例１で使用した薬液洗浄設備付膜ろ過装置から薬液洗浄設備を取り外し、ヘッダー管１２とヘッダー管１４に薬液循環タンク（循環タンク液量５０Ｌ／ｍｉｎ）及び循環ポンプを連通し、ヘッダー管１２、膜モジュール１１及びヘッダー管１４に薬液を循環させる処理を行った（系内薬液量：９０Ｌ、循環薬液流量：１５Ｌ／ｍｉｎ、循環時間：６０ｍｉｎ）。
【００６３】
具体的には、実施例１と同様に既存の工場の廃水処理水を被処理水として膜ろ過処理（ろ過Ｆｌｕｘ：１．０ｍ／ｄａｙ、ろ過サイクル：３０ｍｉｎ／Ｃｙｃｌｅ）を行うと共に、１Ｃｙｃｌｅに一度の頻度で逆洗を行い（逆洗Ｆｌｕｘ：３．０ｍ／ｄａｙ、逆洗時間：３０ｓｅｃ）、さらに膜モジュール有効圧力が１００ｋＰａに達した時点で、上記の薬液循環洗浄処理を実施するようにして、約３ヶ月間継続した。この期間の膜モジュール有効圧力の経時変化を図４に示す。
この際、実施例１同様に、塩酸を溶解した洗浄薬液（５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１．５）による酸性薬液洗浄を実施し、リンス終了後（使用水：被処理水）、続いて苛性ソーダを溶解した洗浄薬液（５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１２．２）によりアルカリ性薬液洗浄を実施し、これら酸性薬液洗浄１回とアルカリ性薬液洗浄１回をまとめて１回の薬液洗浄としカウントした。
【００６４】
（実施例３）
上記のように比較例１を約３ヶ月間継続した後、比較例１で処理した膜モジュールに対して実施例１と同様に薬液洗浄処理を行った。この期間の膜モジュール有効圧力の経時変化を図４に示す。
【００６５】
（結果）
図３から分かるように、実施例１によれば、薬品洗浄直後の温度補正有効圧力は３回の薬品洗浄において、ほぼ通水開始時の値まで回復した。更に３回実施した薬品洗浄において、その薬品洗浄間隔は全て２７日前後であり、洗浄間隔が短くなる現象はほとんど認められず、良好な洗浄性能が得られた。
実施例２では、繰り返し洗浄時間を３０ｍｉｎとして薬品洗浄を実施し、洗浄時間を実施例１に比べて短縮したにもかかわらず、実施例１と同様、良好な洗浄性能が得られ、非常に洗浄効率の良い洗浄設備および洗浄方法であることが認められた。
【００６６】
比較例１では、従来の薬品循環洗浄を行った結果、図５から分かるように、洗浄間隔は１３日程度と、実施例と比べ明らかに短く、かつ薬品洗浄直後の温度補正圧力は徐々に上昇した。
そして、実施例３では、比較例１として実施した通水試験後の膜モジュールに対して、実施例１の薬品洗浄条件で薬品洗浄を行い、その後通水を再開した。その結果、薬品洗浄直後の温度補正有効圧力は比較例の時よりも回復し、かつその後の通水において圧力上昇は緩やかになった。このことから、本発明による洗浄設備および洗浄方法は、より非常に洗浄効果の高い方法であることが分かる。
【００６７】
以上、実施例および比較例からも分かるように、本発明の薬品洗浄設備および薬品洗浄方法は、極めて良好な洗浄効果を示し、更に装置としてシンプルな構造、省スペース、省電力、そしてスケールメリットをも得ることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 本膜ろ過装置
１１ 膜モジュール
１１ａ １次側
１１ｂ ２次側
１２、１３，１４ ヘッダー管
１５ 密閉容器
１６被処理水供給経路
１８ 逆洗水排水経路
１９ 被処理水供給部
２０ 供給ポンプ
２１ 逆洗排水手段
２２ 逆洗排水経路
２３ 逆洗排水手段
２４ 処理済水排水経路
２６ 逆洗水供給経路
２７ 逆洗水供給部
２８ 逆洗ポンプ
３０ 洗浄薬液供給部
３１ 薬液流通経路
１７，２５，３２，３４、３５，３６ 圧縮気体供給経路
３３ 圧縮気体供給部
３７、３９、４１ 開閉弁
３８、４０ 大気開放手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置の洗浄方法であって、
膜モジュール１１内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した後、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記の充填された洗浄薬液を、ヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通した密閉容器１５内に移送する薬液移送工程１と、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記密閉容器１５内の洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する薬液移送工程２と、を交互に繰り返すことを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項２】
複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置の洗浄方法であって、
ヘッダー管１４の下流側に連通した洗浄薬液供給部３０から洗浄薬液を移送して、ヘッダー管１４内、膜モジュール１１内、ヘッダー管１２内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した後、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記の充填された洗浄薬液を、ヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、ヘッダー管１２を通じて該ヘッダー管１２に連通した密閉容器１５内に移送する薬液移送工程１と、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、充填された洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する薬液移送工程２と、を交互に繰り返すことを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項３】
薬液移送工程１と薬液移送工程２とを交互に繰り返した後、汚染物質が溶解していない洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出することを特徴とする請求項１又は２に記載の膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項４】
薬液移送工程１と薬液移送工程２とを交互に繰り返した後、ヘッダー管１４及び膜モジュール１１の２次側１１ｂに充填されていた洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において、洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出することを特徴とする請求項２に記載の膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項５】
洗浄薬液として、酸、アルカリ、酸化剤、還元剤の少なくとも１種類以上が溶解した２種類以上の洗浄薬液を用意し、そのうちの１種類の洗浄薬液による洗浄方法を実施した後、異なる種類の洗浄薬液による洗浄方法を実施することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項６】
複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置用の洗浄設備であって、
ヘッダー管１４に連通した洗浄薬液供給部３０と、ヘッダー管１２に連通した密閉容器１５と、該密閉容器１５、前記ヘッダー管１３及びヘッダー管１４に圧縮気体を供給し得る圧縮気体供給部３３と、を備えた洗浄設備。
【請求項７】
前記密閉容器を管状に形成し、ヘッダー管１２、ヘッダー管１３及びヘッダー管１４のいずれかと平行に当該密閉容器を並設することを特徴とする請求項６に記載の洗浄設備。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の洗浄設備を備えた膜ろ過装置。
【請求項１】
複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置の洗浄方法であって、
膜モジュール１１内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した後、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記の充填された洗浄薬液を、ヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通した密閉容器１５内に移送する薬液移送工程１と、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記密閉容器１５内の洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する薬液移送工程２と、を交互に繰り返すことを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項２】
複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置の洗浄方法であって、
ヘッダー管１４の下流側に連通した洗浄薬液供給部３０から洗浄薬液を移送して、ヘッダー管１４内、膜モジュール１１内、ヘッダー管１２内及びヘッダー管１３内に洗浄薬液を充填した後、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、前記の充填された洗浄薬液を、ヘッダー管１３から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液を、ヘッダー管１２を通じて該ヘッダー管１２に連通した密閉容器１５内に移送する薬液移送工程１と、
膜モジュール１１の１次側１１ａ及び２次側１１ｂに常に洗浄薬液が存在する状態で、充填された洗浄薬液を、密閉容器１５から膜モジュール１１方向に移送して、膜モジュール１１のろ過膜と洗浄薬液を連続的に接触させ、該接触後の洗浄薬液をヘッダー管１３内に移送する薬液移送工程２と、を交互に繰り返すことを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項３】
薬液移送工程１と薬液移送工程２とを交互に繰り返した後、汚染物質が溶解していない洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出することを特徴とする請求項１又は２に記載の膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項４】
薬液移送工程１と薬液移送工程２とを交互に繰り返した後、ヘッダー管１４及び膜モジュール１１の２次側１１ｂに充填されていた洗浄薬液を膜モジュール１１に供給し、該膜モジュール１１内において、洗浄薬液を２次側１１ｂから１次側１１ａに流通させた後、系外に排出することを特徴とする請求項２に記載の膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項５】
洗浄薬液として、酸、アルカリ、酸化剤、還元剤の少なくとも１種類以上が溶解した２種類以上の洗浄薬液を用意し、そのうちの１種類の洗浄薬液による洗浄方法を実施した後、異なる種類の洗浄薬液による洗浄方法を実施することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項６】
複数本のケーシング型膜モジュール１１と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの上流に連通したヘッダー管１２と、各膜モジュール１１の１次側１１ａの下流に連通したヘッダー管１３と、各膜モジュール１１の２次側１１ｂの下流に連通したヘッダー管１４とを備えた膜ろ過装置用の洗浄設備であって、
ヘッダー管１４に連通した洗浄薬液供給部３０と、ヘッダー管１２に連通した密閉容器１５と、該密閉容器１５、前記ヘッダー管１３及びヘッダー管１４に圧縮気体を供給し得る圧縮気体供給部３３と、を備えた洗浄設備。
【請求項７】
前記密閉容器を管状に形成し、ヘッダー管１２、ヘッダー管１３及びヘッダー管１４のいずれかと平行に当該密閉容器を並設することを特徴とする請求項６に記載の洗浄設備。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の洗浄設備を備えた膜ろ過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１２０９３６（Ｐ２０１２−１２０９３６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１１３５（Ｐ２０１０−２７１１３５）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（５９１０３０６５１）水ｉｎｇ株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（５９１０３０６５１）水ｉｎｇ株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
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