膜分離装置の運転方法
【課題】 加圧、水頭差式、吸引式のタンク型膜分離装置、あるいは浸漬型膜分離装置において、高い回収率を達成しつつ、かつ、安定した膜濾過が可能となる運転方法を提供する。
【解決手段】 槽内に設置された膜モジュールを加圧、水頭差、吸引圧等の差圧により被処理水の濾過をう膜分離装置の濾過工程において、槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも上方で制御し、全ての分離膜により濾過する濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行うことを特徴とする膜分離装置の運転方法。
【解決手段】 槽内に設置された膜モジュールを加圧、水頭差、吸引圧等の差圧により被処理水の濾過をう膜分離装置の濾過工程において、槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも上方で制御し、全ての分離膜により濾過する濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行うことを特徴とする膜分離装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧、水頭差式、吸引式のタンク型膜分離装置、あるいは槽型膜分離装置を用いて、河川水、湖沼水、地下水、海水、生活排水、工場排水、下水二次処理水等の被処理水を膜分離し、除濁、除菌するための膜分離装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水処理、下水処理、産業排水処理等の水処理工程において生じる排水は、凝集沈殿槽、重力沈殿槽等で固液分離されていた。しかしながら、近年では、膜技術の発達により、上述した各種の槽そのものに供給された被処理水中に膜モジュールを配置させて、被処理水を固液分離する方法が採用されるに至っている。即ち、槽内に供給された懸濁物質を含む被処理水中に上述した膜モジュールを配置させ、この膜モジュールにおいて吸引もしくは加圧、水頭差により濾過を行い、膜モジュールによって濾過された濾過水が槽の外部に引き出される。このような方法によれば、槽内の液相中の懸濁物質は、膜モジュールの供給側に固形分として残り、膜モジュールの透過側において、除濁、除菌された清浄な濾過水が得られる。
【０００３】
このような膜分離装置においては、濾過を安定させるため、空気等の気体を分離膜の被処理水側に気泡として導入する気体洗浄や濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を噴出させて分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄などの物理洗浄により膜面に堆積した懸濁物質を剥離させ、かつ、剥離した懸濁物質を系外へ排出する必要がある。この際、槽内の被処理水量（ホールドアップ量）が多いと、物理洗浄により剥離した懸濁物質を系外へ全量排出するためには多量の被処理水とともに排出することになり、使用した被処理水に対する得られた濾過水量の比、すなわち回収率が低下してしまう。
【０００４】
このような問題に鑑み、膜モジュールが配置された槽内へ常時一定量の被処理水を供給し、かつ、同時に被処理水の一部を系外へ排出することにより回収率を制御するプラグフロー方式による運転方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に開示されている膜分離装置の運転方法では、例えば９９％以上の高い回収率を達成するには、槽内の被処理水の１％以下しか系外へ排出できず、物理洗浄等により剥離した全ての懸濁物質を系外へ排出できないため、槽内の懸濁物質濃度が徐々に上昇する。そのため、膜濾過を安定して行うには、低い膜濾過流束により運転する、もしくは、懸濁物質を含んだ被処理水の系外への排出量を増加させる（回収率を低下させる）必要があった。
【特許文献１】国際公開第００／３０７４２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、高い回収率を確保しつつ、安定した膜濾過運転が可能となる運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、通常の濾過工程（濾過工程Ａと同義）とは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することで槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させることにより、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量を減少させ、もって、物理洗浄により剥離した懸濁物質を槽内に残っている少量の被処理水と共に系外へ全量排出することによって、高い回収率を確保しつつ、安定した膜濾過運転が可能となる運転方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、下記の通りである。
（１）槽内に設置された膜モジュールを加圧、水頭差、吸引圧等の差圧により被処理水の濾過を行う膜分離装置の濾過工程において、槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも上方で制御し、全ての分離膜により濾過する濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行うことを特徴とする膜分離装置の運転方法。
（２）濾過工程Ａが終了した後に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする（１）記載の膜分離装置の運転方法。
（３）膜面に堆積した懸濁物質を剥離させる物理洗浄工程の直前に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする（１）または（２）記載の膜分離装置の運転方法。
（４）物理洗浄工程が、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄であることを特徴とする（３）記載の膜分離装置の運転方法。
【０００８】
（５）物理洗浄工程が、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄と空気等の気体を分離膜の被処理水側に気泡として導入する気体洗浄を併用することを特徴とする（３）記載の膜分離装置の運転方法。
（６）槽内の被処理水を系外へ排出するドレーン工程の直前に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする（１）または（２）記載の膜分離装置の運転方法。
（７）濾過工程Ａと濾過工程Ｂを含む濾過工程と物理洗浄工程を２回以上繰り返した後にドレーン工程を行うことを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の膜分離装置の運転方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量を削減でき、もって、物理洗浄により剥離した懸濁物質を少量の被処理水で系外へ全量排出することによって、高い回収率を確保しつつ、安定した膜濾過運転が可能となる。また、被処理水の濾過に使用する膜が破損している場合、本発明の濾過工程Ｂの間に分離膜で濾過された処理水が流れる配管中に気泡が混入する。すなわち、該処理水が流れる配管中の気泡の有無を検出できる機器を取り付け、濾過工程Bの間に気泡の有無を検出することにより膜破損の有無の判定も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について、特にその好ましい形態を中心に、詳細に述べる。
本発明の対象となる被処理水は、河川水、湖沼水、地下水、貯水、下水二次処理水、工場排水、あるいは下水などである。従来、上記の様な被処理水を膜で濾過すると、該被処理水中に含まれる懸濁物質や使用する膜の孔径以上の大きさの物質は膜で阻止され、いわゆる濃度分極やケーク層を形成すると同時に、膜を目詰まりさせたり、あるいは膜内部の網状組織に吸着される。その結果、被処理水を濾過した際の膜の濾過流速は、清澄水を濾過した際のそれに比べて数分の１から数十分の１にまで低下してしまい、また濾過の継続に従って濾過流速は徐々に低下していく。このような膜分離装置においては、濾過を安定させるため、分離膜の二次側から一次側へ透過水やエアを逆流させる物理洗浄により膜面に堆積した懸濁物質を剥離させ、かつ、剥離した懸濁物質を系外へ全量排出する必要がある。この際、槽内の被処理水量（ホールドアップ量）が多いと、物理洗浄により剥離した懸濁物質を系外へ全量排出するためには多量の被処理水と共に排出することになり、使用した被処理水に対する得られた濾過水量の比、すなわち回収率が低下してしまう。
【００１１】
本発明の膜分離装置の運転方法は、槽内に設置された膜モジュールの上部端面よりも上方で槽内の被処理水の液面を制御し、全ての分離膜により濾過する濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行う方法である。濾過工程Bを導入し膜モジュールが設置された槽内の被処理水を濾過により減少させる、すなわち、膜分離装置のホールドアップ量を削減することにより、物理洗浄により剥離した懸濁物質を系外へ全量排出する際、少量の被処理水と共に排出することになり、高い回収率で安定した膜濾過運転が可能となる。ここで、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量は、濾過工程Ａにおける膜濾過流量と同じ流量、あるいは低い流量、あるいは高い流量のいずれの流量で制御しても構わないが、濾過工程Ａにおける膜濾過流量と同じ流量以下で制御することが好ましい。
【００１２】
さらには、膜モジュールを構成する分離膜の鉛直方向の長さをＬ、濾過工程Ｂの終了時における槽内の被処理水の液面において被処理水と接触していない分離膜の鉛直方向の長さをＬ’としたとき、濾過工程Ａにおける膜濾過流量Ｆ１に対して、濾過工程Ｂの膜濾過流量Ｆ２を
Ｆ２≦Ｆ１×（Ｌ−Ｌ’）／Ｌ （Ｌ＞Ｌ’、Ｌ＞０、L＞Ｌ’≧０）
を満たす膜濾過流量により濾過工程Ｂを行うことが好ましい。
【００１３】
さらには、物理洗浄方法として、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄を用いる場合には、物理洗浄工程で使用した濾水もしくは清澄水等を槽内に全量もしくは一部貯留させ被処理水の一部として再度使用することができる。したがって、物理洗浄により剥離した懸濁物質を系外へ全量排出するドレーン工程を実施する前に、濾過工程Bを含む濾過運転と物理洗浄工程を２回以上繰り返すことで、より高い回収率で運転できる。なお、物理洗浄工程の洗浄効果を高めるには、逆圧水洗浄に使用される前記逆洗媒体中に、次亜塩素酸ソーダやオゾンなどの酸化剤を添加することが好ましく、さらには、空気等の気体を分離膜の被処理水側に気泡として導入する気体洗浄に、オゾン等の酸化剤を含有させることが有効である。
【００１４】
本発明で用いる分離膜は特に限定されないが、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−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ）、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）等のフッ素系樹脂；ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド等のスーパーエンジニアリングプラスチック；酢酸セルロース、エチルセルロース等のセルロース類；ポリアクリロニトリル；ポリビニルアルコールの単独及びこれらの混合物が挙げられる。
【００１５】
さらにオゾン等の強力な酸化剤を併用する場合は、セラミック等の無機膜、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）膜、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）膜、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）膜、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）膜等のフッ素系樹脂膜等の有機膜を適用することが出来る。このような分離膜のうち、その孔径領域がナノ濾過（ＮＦ）膜から精密濾過（ＭＦ）膜であるものが好ましい。特に分画分子量が１００程度のＮＦから平均孔径が１０μｍ以下のＭＦが好ましい。分離膜の形状としては、中空糸状、ウェーブをつけた中空糸状、平膜状、プリーツ状、スパイラル状、チューブラー状など任意の形状を用いることができるが、単位体積当たりの膜面積が大きくとれる中空糸状がより好ましい。
【００１６】
本発明に用いる膜モジュールとしては、多数本の分離膜からなる膜束の上下端部が接着固定され、どちらか一方、もしくは両方の端部が開口されたものであり、接着固定される端部の断面形状としては、円形の他、三角形、四角形、六角形、楕円形等であってもよいが、特に、上端部に膜の開口部を有し、下端部に気体導入用のスカート構造部と該気体を分離膜外表面に導入する気体導入孔を有する膜モジュールが好ましい。さらに、膜モジュールの設置方法は、液面に対して垂直方向、水平方向のいずれでもよいが、特に垂直方向の設置が好ましい。さらには、複数本の膜モジュールを同一槽内に配置する場合、膜モジュールの配置場所は特に限定されないが、ホールドアップ量が最小となる最密充填の位置に配置することが好ましい。
【００１７】
濾過方式としては、全量濾過方式でもクロスフロー濾過方式でもよいし、濾過圧力の付与方法としては加圧濾過方式あるいは吸引濾過方式でもよい。
本発明は、上述のごとく構成したので、高い回収率を維持しつつ、懸濁物質を含む被処理水の系外への排出量を十分に確保することが可能となり、安定した膜濾過運転が可能となる。
本発明に関して、以下図により槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することで槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる運転方法の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、槽内に垂直方向に設置された多数本の分離膜からなる膜束の、両端部が接着固定され、上端部に膜の開口部を有し、下端部に気体導入用のスカート構造部と該気体を分離膜外表面に導入する気体導入孔を有する膜モジュール（以降、「膜モジュール」と称す）を用いて、槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも上方で制御し、全ての分離膜により濾過を行う濾過工程Ａと槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行った時の運転状態を示した模式図である。濾過工程Ａでは、槽内の被処理水の液面は膜モジュールの上部端面よりも上方で制御されているため、膜モジュールの全ての分離膜により濾過が行われている。ここで、濾過工程Ａにおける液面制御方法としては、液面計を用いて槽内への被処理水の供給量を制御する、もしくは槽内へ常時一定量の被処理水を供給し、かつ、同時に被処理水の一部を系外へ排出するプラグフローにより制御する方法のいずれでも良い。
【００１９】
一方、濾過工程Ｂでは、槽内への被処理水の供給を停止した状態で濾過を行うため、槽内の被処理水の液面は膜モジュールの上部端面より徐々に低下しながら膜モジュールの一部の分離膜により濾過が行われる。ここで、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量は次のように決定することが好ましい。分離膜の長さＬ＝２ｍ、濾過工程Ｂの終了時における槽内の被処理水液面において被処理水と接していない分離膜の長さＬ’＝０．５ｍ、濾過工程Ａにおける膜濾過流量Ｆ１＝５．０ｍ３／ｈｒ（膜モジュール1本で１時間あたり５．０ｍ３の濾過水が得られる流量）とした時、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量Ｆ２は、
Ｆ２≦Ｆ１×（Ｌ−Ｌ’）／Ｌ
≦５．０×（（２．０−０．５）／２．０）
≦３．７５ｍ３／ｈｒ
（膜モジュール1本で１時間あたり３．７５ｍ３の濾過水が得られる流量）
となる。つまり、このケースでは、濾過工程Ｂにおいて、膜濾過流量を３．７５ｍ３／ｈｒ以下で制御することを意味する。また、濾過工程Ｂにおいては、被処理水と接触していない分離膜に堆積した懸濁物質の圧密化や分離膜の乾燥を防止するため、被処理水の供給を停止し、すみやかに所定の液面まで低下させ濾過工程Ｂを終了させることが好ましい。
【００２０】
膜分離装置の運転は、通常、濾過水を得る濾過工程（濾過工程Ａと同義）、膜面に堆積した懸濁物質を除去する物理洗浄工程および槽内に蓄積した懸濁物質を系外へ排出するドレーン工程の組み合わせにより運転されている。ここで、濾過工程Ｂは前述のいずれの工程の前後に組み合わせても良いが、特に濾過工程（濾過工程Ａと同義）の直後に行うことが好ましい。
次に、本発明について、実施例を示して詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
［実施例１］
膜モジュールは、直径６インチ、分離膜長さＬ＝２ｍであり、ポリフッ化ビニリデン製の公称孔径０．１μｍの中空糸型精密分離膜を膜面積５０ｍ２に束ねたものを３本用いた。槽の設置床面積は０．１０９ｍ２、槽高さは３．２ｍである。前記膜分離装置を用いて、運転方法として、濾過工程Ａおよび濾過工程Ｂを併用した濾過工程と逆圧水洗浄と気体洗浄を併用した物理洗浄工程と物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーン工程を行った。被処理水として、濁度３〜５度の河川水を用いた。ここで、濾過工程Ｂは濾過工程Ａの終了後に行う運転とし、被処理水と接触していない分離膜に堆積した懸濁物質の圧密化や分離膜の乾燥を防止するため、被処理水の供給を停止し、被処理水と接していない分離膜の長さＬ’が０．５ｍとなった時点で濾過工程Ｂを終了した。濾過工程Ａの時間は２７分、濾過工程Ｂの時間は２分、物理洗浄工程の時間は６０秒、ドレーン工程の時間は６０秒とした。
【００２２】
また、濾過工程と物理洗浄工程を各１回実施した後、ドレーン工程を行った。この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．０１Ｌ／ｍ２であった。回収率は９４．４％となり、濾過工程Ａにおける膜濾過流量を４．２ｍ３／ｈｒ、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量を３．１５ｍ３／ｈｒで約６ヶ月間運転したところ、膜間差圧は５０ｋＰａ以下で安定運転が可能であった。これは、濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することで前記膜モジュールを構成する分離膜の一部で濾過する濾過工程Ｂを行い槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させることにより、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量を減少させ、もって高い回収率を維持しつつ、懸濁物質を含む被処理水を系外へ十分に排出できたためである。
【００２３】
［実施例２］
膜モジュールおよび槽は実施例１と同じものを使用した。前記膜分離装置を用いて、運転方法および各工程の時間、被処理水は実施例１と同じとした。ここで、濾過工程と物理洗浄工程を各６回実施した後、ドレーン工程を行った。この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．０１Ｌ／ｍ２であった。回収率は９９．０％となり、濾過工程Ａにおける膜濾過流量を３．８ｍ３／ｈｒ、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量を２．８５ｍ３／ｈｒで約６ヶ月間運転したところ、膜間差圧は５０ｋＰａ以下で安定運転が可能であった。これは、実施例１の効果に加えて、濾過工程と物理洗浄工程を繰り返すことにより、物理洗浄工程で使用した逆圧水洗浄水を槽内に貯留させることにより被処理水として再度使用することが出来、実施例１よりもさらに高い回収率を達成しつつ、懸濁物質を含む被処理水を系外へ十分に排出できたためである。
【００２４】
［比較例１］
膜モジュールおよび槽は実施例１と同じものを使用した。前記膜分離装置を用いて、運転方法として、濾過工程Ａによる濾過工程と逆圧水洗浄と気体洗浄を併用した物理洗浄工程と物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーン工程を行った。被処理水は実施例１と同じとした。濾過工程Ａの時間は２９分とし、それ以外の各工程の時間は実施例１と同じとした。また、濾過工程と物理洗浄工程を各１回実施した後、ドレーン工程を行った。この運転には、濾過工程Ｂが組み込まれていない。そのため、この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．９５Ｌ／ｍ２であり、これは、上記実施例１のホールドアップ量と比較して、約９０％も多い。濾過工程Ａにおけるを膜濾過流量を４．２ｍ３／ｈｒとし、かつ、実施例１と同じ逆圧水洗浄と気体洗浄および物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーンを行ったところ、回収率は９２．１％となった。これは、濾過工程Ｂを導入していないため、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量が多くなったためである。
【００２５】
［比較例２］
膜モジュールおよび槽は実施例１と同じものを使用した。前記膜分離装置を用いて、運転方法として、濾過工程Ａによる濾過工程と逆圧水洗浄と気体洗浄を併用した物理洗浄工程と物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーン工程を行った。被処理水は実施例１と同じとした。濾過工程Ａの時間は２９分とし、それ以外の各工程の時間は実施例１と同じとした。また、濾過工程と物理洗浄工程を各１回実施した後、ドレーン工程を行った。この運転には、濾過工程Ｂが組み込まれていない。そのため、この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．９５Ｌ／ｍ２であり、これは、上記実施例１のホールドアップ量と比較して、約９０％も多い。ここで、濾過工程Ａにおける膜濾過流量を４．２ｍ３／ｈｒとし、かつ、逆圧水洗浄に使用する水量を約６０％減らし、実施例１と同じ回収率としたところ、約２ヶ月で膜が懸濁物質により閉塞し、濾過不可能となった。これは、濾過工程Ｂを導入していないため、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量が増加してしまい、回収率を実施例１と同じとするには逆圧水洗浄に使用する水量を減らす必要があり、十分な物理洗浄が出来なかったためである。
【００２６】
［比較例３］
膜モジュールおよび槽は実施例２と同じものを使用した。前記膜分離装置を用いて、運転方法として、濾過工程Ａによる濾過工程と逆圧水洗浄と気体洗浄を併用した物理洗浄工程と物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーン工程を行った。被処理水は実施例１と同じとした。濾過工程Ａの時間は２９分とし、それ以外の各工程の時間は実施例２と同じとした。ここで、実施例２と同じ回収率を達成するために、濾過工程と物理洗浄工程を各９回実施した後、ドレーン工程を行った。これは、この運転には濾過工程Ｂが組み込まれておらず、この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．９５Ｌ／ｍ２であり、これは、上記実施例２のホールドアップ量と比較して、約９０％も多いためである。回収率は９９．０％となり、濾過工程Ａにおける膜濾過流量を３．８ｍ３／ｈｒとして運転したところ、約２ヶ月で膜が懸濁物質により閉塞し、濾過不可能となった。これは、実施例２に比べて、懸濁物質を含む被処理水を系外へ排出する回数が少なかったためである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
河川水、湖沼水、地下水、貯水、下水二次処理水、工場排水、下水等を原水として分離膜を適用する、または有価物の分離、或いは濃縮のために分離膜を適用する分野で好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】濾過工程Ａおよび濾過工程Ｂの概略を示す模式図。
【符号の説明】
【００２９】
１ 分離膜
２ 膜モジュール
３ 槽
Ｆ１ 濾過工程Ａにおける膜濾過流束
Ｆ２ 濾過工程Ｂにおける膜濾過流束
Ｌ 分離膜の有効長
Ｌ’ 濾過工程Ｂにおいて、被処理水と接していない分離膜の長さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧、水頭差式、吸引式のタンク型膜分離装置、あるいは槽型膜分離装置を用いて、河川水、湖沼水、地下水、海水、生活排水、工場排水、下水二次処理水等の被処理水を膜分離し、除濁、除菌するための膜分離装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水処理、下水処理、産業排水処理等の水処理工程において生じる排水は、凝集沈殿槽、重力沈殿槽等で固液分離されていた。しかしながら、近年では、膜技術の発達により、上述した各種の槽そのものに供給された被処理水中に膜モジュールを配置させて、被処理水を固液分離する方法が採用されるに至っている。即ち、槽内に供給された懸濁物質を含む被処理水中に上述した膜モジュールを配置させ、この膜モジュールにおいて吸引もしくは加圧、水頭差により濾過を行い、膜モジュールによって濾過された濾過水が槽の外部に引き出される。このような方法によれば、槽内の液相中の懸濁物質は、膜モジュールの供給側に固形分として残り、膜モジュールの透過側において、除濁、除菌された清浄な濾過水が得られる。
【０００３】
このような膜分離装置においては、濾過を安定させるため、空気等の気体を分離膜の被処理水側に気泡として導入する気体洗浄や濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を噴出させて分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄などの物理洗浄により膜面に堆積した懸濁物質を剥離させ、かつ、剥離した懸濁物質を系外へ排出する必要がある。この際、槽内の被処理水量（ホールドアップ量）が多いと、物理洗浄により剥離した懸濁物質を系外へ全量排出するためには多量の被処理水とともに排出することになり、使用した被処理水に対する得られた濾過水量の比、すなわち回収率が低下してしまう。
【０００４】
このような問題に鑑み、膜モジュールが配置された槽内へ常時一定量の被処理水を供給し、かつ、同時に被処理水の一部を系外へ排出することにより回収率を制御するプラグフロー方式による運転方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に開示されている膜分離装置の運転方法では、例えば９９％以上の高い回収率を達成するには、槽内の被処理水の１％以下しか系外へ排出できず、物理洗浄等により剥離した全ての懸濁物質を系外へ排出できないため、槽内の懸濁物質濃度が徐々に上昇する。そのため、膜濾過を安定して行うには、低い膜濾過流束により運転する、もしくは、懸濁物質を含んだ被処理水の系外への排出量を増加させる（回収率を低下させる）必要があった。
【特許文献１】国際公開第００／３０７４２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、高い回収率を確保しつつ、安定した膜濾過運転が可能となる運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、通常の濾過工程（濾過工程Ａと同義）とは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することで槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させることにより、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量を減少させ、もって、物理洗浄により剥離した懸濁物質を槽内に残っている少量の被処理水と共に系外へ全量排出することによって、高い回収率を確保しつつ、安定した膜濾過運転が可能となる運転方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、下記の通りである。
（１）槽内に設置された膜モジュールを加圧、水頭差、吸引圧等の差圧により被処理水の濾過を行う膜分離装置の濾過工程において、槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも上方で制御し、全ての分離膜により濾過する濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行うことを特徴とする膜分離装置の運転方法。
（２）濾過工程Ａが終了した後に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする（１）記載の膜分離装置の運転方法。
（３）膜面に堆積した懸濁物質を剥離させる物理洗浄工程の直前に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする（１）または（２）記載の膜分離装置の運転方法。
（４）物理洗浄工程が、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄であることを特徴とする（３）記載の膜分離装置の運転方法。
【０００８】
（５）物理洗浄工程が、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄と空気等の気体を分離膜の被処理水側に気泡として導入する気体洗浄を併用することを特徴とする（３）記載の膜分離装置の運転方法。
（６）槽内の被処理水を系外へ排出するドレーン工程の直前に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする（１）または（２）記載の膜分離装置の運転方法。
（７）濾過工程Ａと濾過工程Ｂを含む濾過工程と物理洗浄工程を２回以上繰り返した後にドレーン工程を行うことを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の膜分離装置の運転方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量を削減でき、もって、物理洗浄により剥離した懸濁物質を少量の被処理水で系外へ全量排出することによって、高い回収率を確保しつつ、安定した膜濾過運転が可能となる。また、被処理水の濾過に使用する膜が破損している場合、本発明の濾過工程Ｂの間に分離膜で濾過された処理水が流れる配管中に気泡が混入する。すなわち、該処理水が流れる配管中の気泡の有無を検出できる機器を取り付け、濾過工程Bの間に気泡の有無を検出することにより膜破損の有無の判定も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について、特にその好ましい形態を中心に、詳細に述べる。
本発明の対象となる被処理水は、河川水、湖沼水、地下水、貯水、下水二次処理水、工場排水、あるいは下水などである。従来、上記の様な被処理水を膜で濾過すると、該被処理水中に含まれる懸濁物質や使用する膜の孔径以上の大きさの物質は膜で阻止され、いわゆる濃度分極やケーク層を形成すると同時に、膜を目詰まりさせたり、あるいは膜内部の網状組織に吸着される。その結果、被処理水を濾過した際の膜の濾過流速は、清澄水を濾過した際のそれに比べて数分の１から数十分の１にまで低下してしまい、また濾過の継続に従って濾過流速は徐々に低下していく。このような膜分離装置においては、濾過を安定させるため、分離膜の二次側から一次側へ透過水やエアを逆流させる物理洗浄により膜面に堆積した懸濁物質を剥離させ、かつ、剥離した懸濁物質を系外へ全量排出する必要がある。この際、槽内の被処理水量（ホールドアップ量）が多いと、物理洗浄により剥離した懸濁物質を系外へ全量排出するためには多量の被処理水と共に排出することになり、使用した被処理水に対する得られた濾過水量の比、すなわち回収率が低下してしまう。
【００１１】
本発明の膜分離装置の運転方法は、槽内に設置された膜モジュールの上部端面よりも上方で槽内の被処理水の液面を制御し、全ての分離膜により濾過する濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行う方法である。濾過工程Bを導入し膜モジュールが設置された槽内の被処理水を濾過により減少させる、すなわち、膜分離装置のホールドアップ量を削減することにより、物理洗浄により剥離した懸濁物質を系外へ全量排出する際、少量の被処理水と共に排出することになり、高い回収率で安定した膜濾過運転が可能となる。ここで、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量は、濾過工程Ａにおける膜濾過流量と同じ流量、あるいは低い流量、あるいは高い流量のいずれの流量で制御しても構わないが、濾過工程Ａにおける膜濾過流量と同じ流量以下で制御することが好ましい。
【００１２】
さらには、膜モジュールを構成する分離膜の鉛直方向の長さをＬ、濾過工程Ｂの終了時における槽内の被処理水の液面において被処理水と接触していない分離膜の鉛直方向の長さをＬ’としたとき、濾過工程Ａにおける膜濾過流量Ｆ１に対して、濾過工程Ｂの膜濾過流量Ｆ２を
Ｆ２≦Ｆ１×（Ｌ−Ｌ’）／Ｌ （Ｌ＞Ｌ’、Ｌ＞０、L＞Ｌ’≧０）
を満たす膜濾過流量により濾過工程Ｂを行うことが好ましい。
【００１３】
さらには、物理洗浄方法として、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄を用いる場合には、物理洗浄工程で使用した濾水もしくは清澄水等を槽内に全量もしくは一部貯留させ被処理水の一部として再度使用することができる。したがって、物理洗浄により剥離した懸濁物質を系外へ全量排出するドレーン工程を実施する前に、濾過工程Bを含む濾過運転と物理洗浄工程を２回以上繰り返すことで、より高い回収率で運転できる。なお、物理洗浄工程の洗浄効果を高めるには、逆圧水洗浄に使用される前記逆洗媒体中に、次亜塩素酸ソーダやオゾンなどの酸化剤を添加することが好ましく、さらには、空気等の気体を分離膜の被処理水側に気泡として導入する気体洗浄に、オゾン等の酸化剤を含有させることが有効である。
【００１４】
本発明で用いる分離膜は特に限定されないが、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−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ）、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）等のフッ素系樹脂；ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド等のスーパーエンジニアリングプラスチック；酢酸セルロース、エチルセルロース等のセルロース類；ポリアクリロニトリル；ポリビニルアルコールの単独及びこれらの混合物が挙げられる。
【００１５】
さらにオゾン等の強力な酸化剤を併用する場合は、セラミック等の無機膜、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）膜、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）膜、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）膜、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）膜等のフッ素系樹脂膜等の有機膜を適用することが出来る。このような分離膜のうち、その孔径領域がナノ濾過（ＮＦ）膜から精密濾過（ＭＦ）膜であるものが好ましい。特に分画分子量が１００程度のＮＦから平均孔径が１０μｍ以下のＭＦが好ましい。分離膜の形状としては、中空糸状、ウェーブをつけた中空糸状、平膜状、プリーツ状、スパイラル状、チューブラー状など任意の形状を用いることができるが、単位体積当たりの膜面積が大きくとれる中空糸状がより好ましい。
【００１６】
本発明に用いる膜モジュールとしては、多数本の分離膜からなる膜束の上下端部が接着固定され、どちらか一方、もしくは両方の端部が開口されたものであり、接着固定される端部の断面形状としては、円形の他、三角形、四角形、六角形、楕円形等であってもよいが、特に、上端部に膜の開口部を有し、下端部に気体導入用のスカート構造部と該気体を分離膜外表面に導入する気体導入孔を有する膜モジュールが好ましい。さらに、膜モジュールの設置方法は、液面に対して垂直方向、水平方向のいずれでもよいが、特に垂直方向の設置が好ましい。さらには、複数本の膜モジュールを同一槽内に配置する場合、膜モジュールの配置場所は特に限定されないが、ホールドアップ量が最小となる最密充填の位置に配置することが好ましい。
【００１７】
濾過方式としては、全量濾過方式でもクロスフロー濾過方式でもよいし、濾過圧力の付与方法としては加圧濾過方式あるいは吸引濾過方式でもよい。
本発明は、上述のごとく構成したので、高い回収率を維持しつつ、懸濁物質を含む被処理水の系外への排出量を十分に確保することが可能となり、安定した膜濾過運転が可能となる。
本発明に関して、以下図により槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することで槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる運転方法の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、槽内に垂直方向に設置された多数本の分離膜からなる膜束の、両端部が接着固定され、上端部に膜の開口部を有し、下端部に気体導入用のスカート構造部と該気体を分離膜外表面に導入する気体導入孔を有する膜モジュール（以降、「膜モジュール」と称す）を用いて、槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも上方で制御し、全ての分離膜により濾過を行う濾過工程Ａと槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行った時の運転状態を示した模式図である。濾過工程Ａでは、槽内の被処理水の液面は膜モジュールの上部端面よりも上方で制御されているため、膜モジュールの全ての分離膜により濾過が行われている。ここで、濾過工程Ａにおける液面制御方法としては、液面計を用いて槽内への被処理水の供給量を制御する、もしくは槽内へ常時一定量の被処理水を供給し、かつ、同時に被処理水の一部を系外へ排出するプラグフローにより制御する方法のいずれでも良い。
【００１９】
一方、濾過工程Ｂでは、槽内への被処理水の供給を停止した状態で濾過を行うため、槽内の被処理水の液面は膜モジュールの上部端面より徐々に低下しながら膜モジュールの一部の分離膜により濾過が行われる。ここで、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量は次のように決定することが好ましい。分離膜の長さＬ＝２ｍ、濾過工程Ｂの終了時における槽内の被処理水液面において被処理水と接していない分離膜の長さＬ’＝０．５ｍ、濾過工程Ａにおける膜濾過流量Ｆ１＝５．０ｍ３／ｈｒ（膜モジュール1本で１時間あたり５．０ｍ３の濾過水が得られる流量）とした時、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量Ｆ２は、
Ｆ２≦Ｆ１×（Ｌ−Ｌ’）／Ｌ
≦５．０×（（２．０−０．５）／２．０）
≦３．７５ｍ３／ｈｒ
（膜モジュール1本で１時間あたり３．７５ｍ３の濾過水が得られる流量）
となる。つまり、このケースでは、濾過工程Ｂにおいて、膜濾過流量を３．７５ｍ３／ｈｒ以下で制御することを意味する。また、濾過工程Ｂにおいては、被処理水と接触していない分離膜に堆積した懸濁物質の圧密化や分離膜の乾燥を防止するため、被処理水の供給を停止し、すみやかに所定の液面まで低下させ濾過工程Ｂを終了させることが好ましい。
【００２０】
膜分離装置の運転は、通常、濾過水を得る濾過工程（濾過工程Ａと同義）、膜面に堆積した懸濁物質を除去する物理洗浄工程および槽内に蓄積した懸濁物質を系外へ排出するドレーン工程の組み合わせにより運転されている。ここで、濾過工程Ｂは前述のいずれの工程の前後に組み合わせても良いが、特に濾過工程（濾過工程Ａと同義）の直後に行うことが好ましい。
次に、本発明について、実施例を示して詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
［実施例１］
膜モジュールは、直径６インチ、分離膜長さＬ＝２ｍであり、ポリフッ化ビニリデン製の公称孔径０．１μｍの中空糸型精密分離膜を膜面積５０ｍ２に束ねたものを３本用いた。槽の設置床面積は０．１０９ｍ２、槽高さは３．２ｍである。前記膜分離装置を用いて、運転方法として、濾過工程Ａおよび濾過工程Ｂを併用した濾過工程と逆圧水洗浄と気体洗浄を併用した物理洗浄工程と物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーン工程を行った。被処理水として、濁度３〜５度の河川水を用いた。ここで、濾過工程Ｂは濾過工程Ａの終了後に行う運転とし、被処理水と接触していない分離膜に堆積した懸濁物質の圧密化や分離膜の乾燥を防止するため、被処理水の供給を停止し、被処理水と接していない分離膜の長さＬ’が０．５ｍとなった時点で濾過工程Ｂを終了した。濾過工程Ａの時間は２７分、濾過工程Ｂの時間は２分、物理洗浄工程の時間は６０秒、ドレーン工程の時間は６０秒とした。
【００２２】
また、濾過工程と物理洗浄工程を各１回実施した後、ドレーン工程を行った。この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．０１Ｌ／ｍ２であった。回収率は９４．４％となり、濾過工程Ａにおける膜濾過流量を４．２ｍ３／ｈｒ、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量を３．１５ｍ３／ｈｒで約６ヶ月間運転したところ、膜間差圧は５０ｋＰａ以下で安定運転が可能であった。これは、濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することで前記膜モジュールを構成する分離膜の一部で濾過する濾過工程Ｂを行い槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させることにより、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量を減少させ、もって高い回収率を維持しつつ、懸濁物質を含む被処理水を系外へ十分に排出できたためである。
【００２３】
［実施例２］
膜モジュールおよび槽は実施例１と同じものを使用した。前記膜分離装置を用いて、運転方法および各工程の時間、被処理水は実施例１と同じとした。ここで、濾過工程と物理洗浄工程を各６回実施した後、ドレーン工程を行った。この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．０１Ｌ／ｍ２であった。回収率は９９．０％となり、濾過工程Ａにおける膜濾過流量を３．８ｍ３／ｈｒ、濾過工程Ｂにおける膜濾過流量を２．８５ｍ３／ｈｒで約６ヶ月間運転したところ、膜間差圧は５０ｋＰａ以下で安定運転が可能であった。これは、実施例１の効果に加えて、濾過工程と物理洗浄工程を繰り返すことにより、物理洗浄工程で使用した逆圧水洗浄水を槽内に貯留させることにより被処理水として再度使用することが出来、実施例１よりもさらに高い回収率を達成しつつ、懸濁物質を含む被処理水を系外へ十分に排出できたためである。
【００２４】
［比較例１］
膜モジュールおよび槽は実施例１と同じものを使用した。前記膜分離装置を用いて、運転方法として、濾過工程Ａによる濾過工程と逆圧水洗浄と気体洗浄を併用した物理洗浄工程と物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーン工程を行った。被処理水は実施例１と同じとした。濾過工程Ａの時間は２９分とし、それ以外の各工程の時間は実施例１と同じとした。また、濾過工程と物理洗浄工程を各１回実施した後、ドレーン工程を行った。この運転には、濾過工程Ｂが組み込まれていない。そのため、この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．９５Ｌ／ｍ２であり、これは、上記実施例１のホールドアップ量と比較して、約９０％も多い。濾過工程Ａにおけるを膜濾過流量を４．２ｍ３／ｈｒとし、かつ、実施例１と同じ逆圧水洗浄と気体洗浄および物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーンを行ったところ、回収率は９２．１％となった。これは、濾過工程Ｂを導入していないため、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量が多くなったためである。
【００２５】
［比較例２］
膜モジュールおよび槽は実施例１と同じものを使用した。前記膜分離装置を用いて、運転方法として、濾過工程Ａによる濾過工程と逆圧水洗浄と気体洗浄を併用した物理洗浄工程と物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーン工程を行った。被処理水は実施例１と同じとした。濾過工程Ａの時間は２９分とし、それ以外の各工程の時間は実施例１と同じとした。また、濾過工程と物理洗浄工程を各１回実施した後、ドレーン工程を行った。この運転には、濾過工程Ｂが組み込まれていない。そのため、この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．９５Ｌ／ｍ２であり、これは、上記実施例１のホールドアップ量と比較して、約９０％も多い。ここで、濾過工程Ａにおける膜濾過流量を４．２ｍ３／ｈｒとし、かつ、逆圧水洗浄に使用する水量を約６０％減らし、実施例１と同じ回収率としたところ、約２ヶ月で膜が懸濁物質により閉塞し、濾過不可能となった。これは、濾過工程Ｂを導入していないため、槽内の被処理水量、すなわちホールドアップ量が増加してしまい、回収率を実施例１と同じとするには逆圧水洗浄に使用する水量を減らす必要があり、十分な物理洗浄が出来なかったためである。
【００２６】
［比較例３］
膜モジュールおよび槽は実施例２と同じものを使用した。前記膜分離装置を用いて、運転方法として、濾過工程Ａによる濾過工程と逆圧水洗浄と気体洗浄を併用した物理洗浄工程と物理洗浄により剥離した懸濁物質を全量排出するドレーン工程を行った。被処理水は実施例１と同じとした。濾過工程Ａの時間は２９分とし、それ以外の各工程の時間は実施例２と同じとした。ここで、実施例２と同じ回収率を達成するために、濾過工程と物理洗浄工程を各９回実施した後、ドレーン工程を行った。これは、この運転には濾過工程Ｂが組み込まれておらず、この膜分離装置のホールドアップ量、すなわち、膜面積あたりの被処理水量は、１．９５Ｌ／ｍ２であり、これは、上記実施例２のホールドアップ量と比較して、約９０％も多いためである。回収率は９９．０％となり、濾過工程Ａにおける膜濾過流量を３．８ｍ３／ｈｒとして運転したところ、約２ヶ月で膜が懸濁物質により閉塞し、濾過不可能となった。これは、実施例２に比べて、懸濁物質を含む被処理水を系外へ排出する回数が少なかったためである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
河川水、湖沼水、地下水、貯水、下水二次処理水、工場排水、下水等を原水として分離膜を適用する、または有価物の分離、或いは濃縮のために分離膜を適用する分野で好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】濾過工程Ａおよび濾過工程Ｂの概略を示す模式図。
【符号の説明】
【００２９】
１ 分離膜
２ 膜モジュール
３ 槽
Ｆ１ 濾過工程Ａにおける膜濾過流束
Ｆ２ 濾過工程Ｂにおける膜濾過流束
Ｌ 分離膜の有効長
Ｌ’ 濾過工程Ｂにおいて、被処理水と接していない分離膜の長さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内に設置された膜モジュールを加圧、水頭差、吸引圧等の差圧により被処理水の濾過を行う膜分離装置の濾過工程において、槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも上方で制御し、全ての分離膜により濾過する濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行うことを特徴とする膜分離装置の運転方法。
【請求項２】
濾過工程Ａが終了した後に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする請求項１記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項３】
膜面に堆積した懸濁物質を剥離させる物理洗浄工程の直前に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする請求項１または２記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項４】
物理洗浄工程が、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄であることを特徴とする請求項３記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項５】
物理洗浄工程が、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄と空気等の気体を分離膜の被処理水側に気泡として導入する気体洗浄を併用することを特徴とする請求項３記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項６】
槽内の被処理水を系外へ排出するドレーン工程の直前に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする請求項１または２記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項７】
濾過工程Ａと濾過工程Ｂを含む濾過工程と物理洗浄工程を２回以上繰り返した後、槽内の被処理水を系外へ排出するドレーン工程を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項１】
槽内に設置された膜モジュールを加圧、水頭差、吸引圧等の差圧により被処理水の濾過を行う膜分離装置の濾過工程において、槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも上方で制御し、全ての分離膜により濾過する濾過工程Ａとは別に、槽内への被処理水の供給を停止し、かつ、濾過を継続することにより槽内の被処理水の液面を前記膜モジュールを構成する分離膜の上部端面よりも下方まで低下させる濾過工程Ｂを行うことを特徴とする膜分離装置の運転方法。
【請求項２】
濾過工程Ａが終了した後に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする請求項１記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項３】
膜面に堆積した懸濁物質を剥離させる物理洗浄工程の直前に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする請求項１または２記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項４】
物理洗浄工程が、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄であることを特徴とする請求項３記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項５】
物理洗浄工程が、濾過方向とは逆方向に濾液側から濾水あるいは清澄水等の逆洗媒体を被処理水側へ透過させ、分離膜表面に堆積した付着物を除去する逆圧水洗浄と空気等の気体を分離膜の被処理水側に気泡として導入する気体洗浄を併用することを特徴とする請求項３記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項６】
槽内の被処理水を系外へ排出するドレーン工程の直前に、濾過工程Ｂを行うことを特徴とする請求項１または２記載の膜分離装置の運転方法。
【請求項７】
濾過工程Ａと濾過工程Ｂを含む濾過工程と物理洗浄工程を２回以上繰り返した後、槽内の被処理水を系外へ排出するドレーン工程を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の膜分離装置の運転方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２８１１６２（Ｐ２００６−２８１１６２Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０７６６３（Ｐ２００５−１０７６６３）
【出願日】平成１７年４月４日（２００５．４．４）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月４日（２００５．４．４）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
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