膜分離装置及び分離膜の劣化予測方法
【課題】分離膜の状態を測定することのできる膜分離装置、及び測定した分離膜の状態から分離膜の劣化を予測する方法を提供する。
【解決手段】供給される被処理水を濾過する中空糸膜からなる膜モジュールを備える膜分離装置であって、多数の中空糸膜からなる本体膜モジュール(2)と、単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュール(M1〜Mn)とを備え、本体膜モジュールを運転しながら、本体膜モジュールとは運転条件を変えて小型膜モジュールを運転し、小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定して本体膜モジュールの劣化を予測する。
【解決手段】供給される被処理水を濾過する中空糸膜からなる膜モジュールを備える膜分離装置であって、多数の中空糸膜からなる本体膜モジュール(2)と、単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュール(M1〜Mn)とを備え、本体膜モジュールを運転しながら、本体膜モジュールとは運転条件を変えて小型膜モジュールを運転し、小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定して本体膜モジュールの劣化を予測する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離装置及び分離膜の劣化予測方法に係り、詳しくは分離膜を使用して膜分離処理を行う膜分離装置及び膜分離装置に使用される分離膜の劣化を予測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、限外濾過膜（以下、ＵＦ膜という）や精密濾過膜（以下、ＭＦ膜という）等の分離膜を備える膜分離装置は、原水に含まれる懸濁物質を固液分離する処理に使用されている。
【０００３】
ところで、半導体や液晶等の製造で使用される超純水の製造システムは、一般に前処理システム、一次純水システム、サブシステムから構成されてユースポイントへ超純水が供給されるが、このようなシステムにおいて上述した膜分離装置は、サブシステムにおけるユースポイントに供給される前の最終的に微粒子を除去する工程で使用される。
【０００４】
このような膜分離装置を長期間使用していると、分離膜の劣化に伴い分離膜の膜性能が低下し、さらには分離膜が破断して膜分離装置からの透過水に原水が流入してしまうおそれがある。原水が透過水に流入してしまうと、生成される超純水の水質を低下させ、超純水を使用する半導体や液晶等の製品の歩留まりを悪化させてしまうという問題があった。しかしながら、上述した工程での使用では、分離膜へ供給される被処理水に濁質が殆ど含まれないため、膜性能の低下を把握することが困難であった。このため、分離膜の劣化状態を把握するために、膜分離装置の運転を停止して分離膜を取り出し、分離膜の特性を測定する必要があったため、膜分離装置の運転を続けながら測定することが求められていた。
【０００５】
このようなことから、分離膜の主モジュールの他に副モジュールを設け、副モジュールの膜性能の経時変化を調べて主モジュールの補修や運転条件を調整することや（特許文献１参照）、ミニ膜モジュールを用いて膜洗浄を行い、透水性能の回復等から膜モジュールの洗浄条件を決定する（特許文献２参照）ことが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８６４４５号公報
【特許文献２】特開２００３−３４０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、分離膜の副モジュールやミニ膜モジュールを使用して現状の膜性能を把握することはできるものの、分離膜の劣化に伴うその先に発生しうる障害について予測することができない。万が一、分離膜の破断等の障害が発生してしまうと、生成される透過水の水質に大きな影響が及ぶため、障害を予測することは重要である。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、分離膜の状態を測定することのできる膜分離装置、及び測定した分離膜の状態から分離膜の劣化を予測する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するべく、請求項１の膜分離装置は、供給される被処理水を濾過する中空糸膜からなる膜モジュールを備える膜分離装置であって、多数の中空糸膜からなる本体膜モジュールと、単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュールとを備え、前記本体膜モジュールを運転しながら、前記本体膜モジュールとは運転条件を変えて前記小型膜モジュールを運転し、前記小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定して前記本体膜モジュールの劣化を予測することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の膜分離装置では、請求項１において、前記運転条件は、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び前記小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから選択されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の膜分離装置では、請求項１または２において、前記小型膜モジュールは、複数台設けられることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の分離膜の劣化予測方法は、供給される被処理水を濾過する多数の中空糸膜からなる本体膜モジュールと、単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュールとを備える分離膜の劣化予測方法であって、前記本体膜モジュールを運転しながら、前記本体膜モジュールとは運転条件を変えて前記小型膜モジュールを運転し、前記小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定し、得られた測定結果から前記本体膜モジュールの劣化を予測することを特徴とする。
【００１３】
請求項５の分離膜の劣化予測方法では、請求項４において、前記運転条件は、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び前記小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから選択されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の分離膜の劣化予測方法では、請求項４または５において、前記膜特性は、前記中空糸膜の強度及び伸度の少なくともいずれか一方であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の分離膜の劣化予測方法では、請求項４乃至６のいずれかにおいて、さらに、前記本体膜モジュールの劣化の予測に基づいて、前記本体膜モジュールを交換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の膜分離装置によれは、本体膜モジュールとは運転条件を変えて小型膜モジュールを運転し、小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定して本体膜モジュールの劣化を予測するので、本体膜モジュールを安定して運転させながら本体膜モジュールに生じている変化を予測することができる。
【００１７】
請求項２の膜分離装置によれば、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから運転条件が選択されるので、小型膜モジュールの単位面積当たりにかかる負荷や使用する薬剤を変えることができ、負荷や薬剤の諸条件を変えたときに本体膜モジュールに発生しうる変化を小型膜モジュールから予め把握することができるので、容易に本体膜モジュールの劣化を予測することができる。
【００１８】
請求項３の膜分離装置によれば、小型膜モジュールは複数台設けられるので、同一の運転条件で複数台の小型膜モジュールを運転して各小型膜モジュールの膜性能や膜特性を経時変化として測定することもできるし、各小型膜モジュールをそれぞれ異なる運転条件で運転して、それぞれの運転条件における小型膜モジュールの膜性能や膜特性を測定するようにすることができる。
【００１９】
請求項４の分離膜の劣化予測方法によれば、本体膜モジュールとは運転条件を変えて小型膜モジュールを運転して膜性能や膜特性を測定するので、本体膜モジュールを安定して運転させながら、本体膜モジュールに生じている変化を小型膜モジュールから予測することができる。
【００２０】
請求項５の分離膜の劣化予測方法によれば、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから運転条件が選択されるので、小型膜モジュールの単位面積当たりにかかる負荷や使用する薬剤を変えることができ、負荷の増減や薬剤の注入といった条件を変えたときに本体膜モジュールに生じ得る変化を小型膜モジュールの測定結果から予め把握することができるので、本体膜モジュールの劣化を容易に予測することができる。
【００２１】
請求項６の分離膜の劣化予測方法によれば、膜特性は中空糸膜の強度及び伸度の少なくともいずれか一方であるので、運転条件における小型膜モジュールを構成する中空糸膜の強度及び伸度のいずれかを測定することで中空糸膜の劣化度合いを把握することができ、本体膜モジュールの劣化度合いを予測することができる。
【００２２】
請求項７の分離膜の劣化予測方法によれば、小型膜モジュールから予測された本体膜モジュールの劣化に基づいて本体膜モジュールを交換するので、本体膜モジュールが劣化して膜性能が低下したり、中空糸膜が破断したりして、本体膜モジュールを通水する透過水の水質が低下することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る膜分離装置の概略系統図である。
【図２】（Ａ）は１本の中空糸膜を備える小型膜モジュールの概略図、（Ｂ）は（Ａ）と同様の流通方式である複数本の中空糸膜を備える小型膜モジュールの概略図、（Ｃ）は（Ａ）と異なる流通方式である１本の中空糸膜を備える小型膜モジュールの概略図、（Ｄ）は（Ｃ）と同様の流通方式である複数本の中空糸膜を備える小型膜モジュールの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の膜分離装置１を示す系統図である。図１に示すように、膜分離装置１には、本体膜モジュール２と、本体膜モジュール２よりも小さいｎ台（ｎ≧１）の小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎとが備えられている。小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎは、本体膜モジュール２と並列にそれぞれ配置されており、本体膜モジュール２に供給される被処理水の一部がバルブＶ０を介して、さらに小型膜モジュールＭ１へはバルブＶ１、小型膜モジュールＭ２へはバルブＶ２、小型膜モジュールＭ１〜ＭｎへはバルブＶｎを介してそれぞれ導入される。
【００２５】
本体膜モジュール２及び小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎとは、ＵＦ中空糸膜またはＭＦ中空糸膜から構成されており、導入される被処理水に含まれる微粒子を濾過する。本体膜モジュール２は、多数の中空糸膜を束ねて構成されているのに対し、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎは、単数または複数の中空糸膜から構成されている。詳しくは、図２（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎは、１本の中空糸膜４から構成されてもよいし、図２（Ｂ）及び（Ｄ）に示すように、複数本の中空糸膜４から構成されてもよい。
【００２６】
図２に示すように、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎの流通方式は外圧型のクロスフロー方式であり、被処理水は導入口６から小型膜モジュールＭｎ内へ導入され、中空糸膜４を通水して濾過された透過水が排出口８から排出され、排出口１０からは濃縮水が排出される。なお、流通方式は外圧型やクロスフロー方式に限られず、内圧型、デッドエンド方式等であってもよい。また、図２の（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、被処理水の導入口６と濃縮水の排出口１０とを膜モジュールの一端に近接して設けることで、デッドエンド方式に類似した流通方式とすることができ、後述するゲル形成測定試験を加速して実施することが可能となる。
【００２７】
このような小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎは、本体膜モジュール２の給水ポンプのＯＮ、ＯＦＦや運転条件の変化による物理的衝撃や、使用する膜洗浄剤等の化学作用による中空糸膜の伸度や強度等（膜特性）の劣化、被処理水に含まれるゲル成分が滞留することによる透過性能（膜性能）の低下等を測定するために使用される。本体膜モジュール２を構成する中空糸膜の劣化に関する測定目的に応じ、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎを全て同一の目的で使用してもよいし、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎを測定目的に応じて個々に、または複数個にグループ分けをして、添加剤を添加してもよいし、中空糸膜を洗浄する洗浄剤を添加して劣化を測定するようにしてもよい。
【００２８】
例えば、図１に示すように、小型膜モジュールＭ１では、被処理水に含まれるゲル成分が中空糸膜に付着するゲル形成状態及び透過水に含まれる全有機炭素濃度の測定、小型膜モジュールＭ２では、小型膜モジュールＭ２に導入される被処理水にトレーサー（薬剤）を注入して、中空糸膜の現状の分画分子量の測定を行い、小型膜モジュールＭ３では透過流束の測定を行い、小型膜モジュールＭ４では中空糸膜の伸度、強度等の物理特性の測定を行い、小型膜モジュールＭｎを使用して、小型膜モジュールＭｎに導入される被処理水に膜洗浄剤（薬剤）を注入し、中空糸膜の物理特性を測定するようにしてもよい。
【００２９】
トレーサーとして使用するものとして、例えば、気泡、ポリスチレン粒子、デキストラン、ポリエチレングリコール、チトクロームＣ等が挙げられる。
【００３０】
中空糸膜の膜洗浄剤として、例えば、塩酸、水酸化ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、酵素等が挙げられるが、本実施形態では、膜洗浄剤として過酸化水素を使用するものとする。
【００３１】
（中空糸膜の劣化予測）
このように構成された膜分離装置１を使用して、本体膜モジュール２の劣化を予測する方法について以下に説明する。以下に説明する方法は、本体膜モジュール２を運転させながら小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎをそれぞれの測定目的に応じて運転させて測定を行う。なお、以降、測定に使用する小型膜モジュールを小型膜モジュールＭｉとして説明するが、これは複数ある小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎのうち、ｉ番目の小型膜モジュールＭｉを使用することを表している。また、小型膜モジュールＭｉに使用する中空糸膜４は、図２（Ａ）及び（Ｃ）に示したように１本だけでもよいし、図２（Ｂ）及び（Ｄ）に示したように複数本から構成されていてもよい。さらに、使用する中空糸膜４はＵＦ中空糸膜でもよいし、ＭＦ中空糸膜でもよい。
【００３２】
本体膜モジュール２の劣化を予測する方法として、まず物理特性変化の計測について説明する。物理特性の変化を測定するために、小型膜モジュールＭｉの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量を、本体膜モジュール２の単位面積当たりに供給される被処理水の供給量よりも多くする。このように、小型膜モジュールＭｉの単位面積当たりの供給量を多くすることによって、小型膜モジュールＭｉを通水する透過水量が増えるので、小型膜モジュールＭｉの中空糸膜４にかかる負荷を増大させた場合の中空糸膜４の破断に至る経過を測定することで、中空糸膜４の破断を予測することができる。詳しくは、小型膜モジュールＭｉの中空糸膜４の強度や伸度を経時変化と共に測定することによって、中空糸膜４の破断を予測することができる。
【００３３】
また、小型膜モジュールＭｉを過酸化水素（薬剤）で膜洗浄すると、中空糸膜４の物理特性、即ち強度や伸度の低下が促進されてしまう。このため、小型膜モジュールＭｉへ供給される被処理水に、本体膜モジュール２に注入するよりも先に、過酸化水素を注入して膜洗浄を行い、中空糸膜４の強度及び伸度を測定し、この工程を複数回行うことによって、膜洗浄に伴う中空糸膜４の物理特性の変化を測定し、測定結果に基づいて中空糸膜４の劣化を予測することができる。
【００３４】
次に、小型膜モジュールＭｉに形成されるゲル成分の測定について説明する。被処理水が小型膜モジュールＭｉに通水されると、中空糸膜４にゲル成分が付着することによって透過流束に影響を与えることから、透過流束を測定することによってゲルの形成状態を予測することができる。
【００３５】
詳しくは、中空糸膜４にゲル成分が付着すると、付着したゲル成分が中空糸膜４を通水する水の抵抗となり透過流束が低下するので、経時変化に伴うゲルの形成状態を予測することができる。この場合に、小型膜モジュールＭｉの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量を、本体膜モジュール２の単位面積当たりに供給される被処理水の供給量よりも少なくすると、中空糸膜４の膜面における剪断力が低下し、中空糸膜４へのゲル成分の付着が促進されるために透過流束が低下するので、透過流束を測定することで経時変化に伴うゲルの形成状態を予測することができる。なお、小型膜モジュールＭｉにゲル成分を付着しやすくするため、小型膜モジュールＭｉに流れが不均一になる部分を設けたり、または、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すように小型膜モジュールＭｉに被処理水の導入口６と濃縮水の排出口１０とをそれぞれを近接して設けることで、デッドエンド方式に類似した流通方式として透過流束を測定するようにしてもよい。
【００３６】
また、中空糸膜４にゲル成分が所定量以上付着することによって、中空糸膜４の濾過性能（膜性能）が低下してゲル成分が小型膜モジュールＭｉを通水する透過水に漏出し、透過水の水質を著しく低下させることがある。従って、透過水に含まれる水溶性の有機物濃度を測定することで、小型膜モジュールＭｉの劣化を予測するようにしてもよい。透過水に含まれる有機物濃度は、例えばＴＯＣ計で測定してもよく、測定された有機物濃度が既定値を超える場合には中空糸膜４に所定量以上のゲル成分が付着していると予測することができる。
【００３７】
また、小型膜モジュールＭｉに供給される被処理水にトレーサーを注入し、中空糸膜４の分画分子量を測定して、現状の中空糸膜４の膜性能から劣化の度合いを予測するようにしてもよい。詳しくは、小型膜モジュールＭｉに供給される被処理水に注入されたトレーサーの濃度と、小型膜モジュールＭｉで生成される透過水中に含まれるトレーサーの濃度を比較して、トレーサーの濃度が低減した割合から中空糸膜４の分画分子量を求め、現状の膜性能を把握することができると共に、膜性能の度合いを予測することができる。例えば、中空糸膜の破断や細孔の拡大が発生している場合は、透過水中に含まれるトレーサー濃度が増大し、ゲル成分の付着が発生している場合にはトレーサー濃度が減少する傾向がある。
【００３８】
このように、膜分離装置１において、本体膜モジュール２を運転させながら小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎにも通水し、それぞれの測定目的に応じて小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎに膜洗浄剤やトレーサー等を注入したり、被処理水の供給量を増減させたりして中空糸４の物理特性、透過流束、透過水に含まれる有機物濃度等の経時変化を測定するので、種々の測定結果に基づいて本体膜モジュール２を構成する中空糸膜４の劣化を予測することができる。また、本体膜モジュール２の運転を止めて中空糸膜４の状態を確認する必要がないため、膜分離装置１を安定して運転させることができる。
【００３９】
さらに、様々な測定目的に応じて小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎの運転条件を変えて測定することで、被処理水の供給量を本体膜モジュール２に供給される被処理水よりも増加させることによる中空糸膜４の物理特性、過酸化水素を注入することによる中空糸膜４の物理特性の経時変化、被処理水の供給量を本体膜モジュール２に供給される被処理水よりも減少させ、被処理水に含まれるゲル成分が中空糸膜４に付着することによる透過流束の経時変化及び透過水に含まれる有機物濃度の経時変化、トレーサーを注入することによる中空糸膜４の分画分子量の経時変化等、中空糸膜４の各特性の経時変化を測定することができるので、中空糸膜４の経時変化に伴う各特性の劣化度合いを把握することができ、この劣化度合いに基づいて本体膜モジュール２の劣化を容易に予測することができる。
【００４０】
そして、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎでの測定結果から予測される本体膜モジュール２の劣化予測に基づいて、本体膜モジュール２を構成する中空糸膜４が破断する前に本体膜モジュール２を交換することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態で説明した膜分離装置１は、水処理装置であればいずれの工程に備えられるものであってもよいが、特に、超純水製造システムのサブシステムにおける非再生型イオン交換装置で処理された後の工程で用いられるのが好ましい。
【００４２】
また、上記実施形態では、膜分離装置１に含まれる小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎが複数台配置される構成としたが、小型膜モジュールは１台でもよい。
【実施例】
【００４３】
以下に示す実施例に従って、本発明をより詳細に説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
＜実施例１＞
本体膜モジュールとしてＯＬＴ−６０３６Ｖ（栗田工業（株）製）を使用し、図２（Ａ）に示した中空糸膜１本を備える小型膜モジュールを用意し、図１に示すように本体膜モジュール及び小型膜モジュールを配置して設けた。本体膜モジュール及び小型膜モジュールに使用した中空糸膜は、同一材質のポリスルホンよりなるＵＦ膜である。本体膜モジュール及び小型膜モジュールに供給される被処理水として超純水を使用し、０．１ＭＰａで通水した。水温は２５℃±３℃であった。
【００４５】
小型膜モジュールに対して過酸化水素を注入する劣化加速試験を行った。劣化加速試験では、小型膜モジュールを濃度１％の過酸化水素に２４時間浸漬させ、その後２４時間超純水を通水するという工程を１２回実施した。そして、６回目以降、２回毎に小型膜モジュールから中空糸膜を取り出し、強度及び伸度を測定した。１０回目の工程を実施した後、小型膜モジュールに供給する超純水の供給量及び小型膜モジュールの透過水量を、本体膜モジュールの１．５倍に増加させた。１２回目の試験の実施後、１０回目と同様に供給水量及び透過水量を増加させた。結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示すように、過酸化水素で膜洗浄を行うと、回数を重ねる毎に中空糸膜の強度及び伸度が低下していることが判る。また、１０回目の試験の後に供給水量及び透過水量を増加させて負荷を上げた際には中空糸膜の破断は発生しなかったものの、１２回目の試験の後に同様に負荷を上げた際には、中空糸膜の破断が発生した。これにより、中空糸膜の物理特性は、強度が０．４６ｋｇ以下、伸度が３３％以下になると破断が発生すると予測することができる。従って、上述した強度及び伸度を閾値として使用することができる。
【００４８】
この予測を検証するために、上記本体膜モジュールを３年４ヶ月間使用し、その期間中に濃度１％の過酸化水素を使用して１０回膜洗浄を行った。この本体膜モジュールを構成する中空糸膜の１本を取り出して、強度及び伸度を測定した。その結果、強度は０．４７ｋｇ、伸度は３６％であり、破断する可能性が低いことを確認することができた。さらに１回の過酸化水素による膜洗浄が可能であると予測し、過酸化水素による膜洗浄を行い、その後４ヶ月間運転した後に本体膜モジュールの交換を行った。１１回膜洗浄を行った本体膜モジュールの中空糸膜を取り出し、強度及び伸度を測定すると、強度は０．４６ｋｇ、伸度は３４％であり、破断する閾値に近い値となっていた。
【００４９】
＜実施例２＞
本体膜モジュールとしてＫＵ−１５１０ＨＵＴ−Ｈ（栗田工業（株）製）、及び図２（Ｄ）に示した複数本の中空糸膜からなる小型膜モジュールを使用して、実施例１と同様に本体膜モジュールと小型膜モジュールとを構成した。本体膜モジュール及び小型膜モジュールに使用した中空糸膜は、同一材質のポリスルホンよりなるＵＦ膜である。使用した被処理水、通水する圧力、及び水温の各条件は実施例１と同様である。
【００５０】
小型膜モジュールに対して、ゲル形成測定試験を行った。小型膜モジュールの供給水量及び透過水量を本体膜モジュールの供給水量及び透過水量の１．２倍にして、本体膜モジュール及び小型膜モジュールの透過流束をそれぞれ測定した。その結果、１年間の運転で、小型膜モジュールの透過流束は初期の透過流束の８０％に低下し、本体膜モジュールの透過流束は初期透過流束の９０％に低下することが測定された。その後、さらに１年間運転したところ、小型膜モジュールの透過流束は初期透過流束の６０％に低下し、本体膜モジュールは初期透過流束の８０％に低下していた。本運転条件では、小型膜モジュールは本体膜モジュールの２倍の速さで透過流束が低下しており、この結果より、さらに２年後に本体膜モジュールの膜透過流束が初期透過流束に対して６０％に低下することが予測された。
【００５１】
以上より、中空糸膜の破断が発生しにくいと予測される強度は０．４６ｋｇ以上、好ましくは０．４７５ｋｇ以上である。また、中空糸膜の破断が発生しにくいと考えられる伸度は３６％以上、好ましくは４０％以上である。また、中空糸膜の強度及び伸度は時間経過と共に低下し、過酸化水素で膜洗浄を行うと、強度及び伸度の低下が加速されることが判った。
【００５２】
さらに、小型膜モジュールの負荷（給水量及び透過水量）を本体膜モジュールより大きくすることで、透過流束の低下の度合いを予測することが可能であることが判る。なお、本実施例では透過流束が低下する場合を示したが、小型膜モジュールの透過流束が本体膜モジュールの透過流束よりも異常に高くなる場合もあり、この場合においても中空糸膜に何らかの不具合が発生していると予測できる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 膜分離装置
２ 本体膜モジュール
４ 中空糸膜
Ｍ１〜Ｍｎ 小型膜モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離装置及び分離膜の劣化予測方法に係り、詳しくは分離膜を使用して膜分離処理を行う膜分離装置及び膜分離装置に使用される分離膜の劣化を予測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、限外濾過膜（以下、ＵＦ膜という）や精密濾過膜（以下、ＭＦ膜という）等の分離膜を備える膜分離装置は、原水に含まれる懸濁物質を固液分離する処理に使用されている。
【０００３】
ところで、半導体や液晶等の製造で使用される超純水の製造システムは、一般に前処理システム、一次純水システム、サブシステムから構成されてユースポイントへ超純水が供給されるが、このようなシステムにおいて上述した膜分離装置は、サブシステムにおけるユースポイントに供給される前の最終的に微粒子を除去する工程で使用される。
【０００４】
このような膜分離装置を長期間使用していると、分離膜の劣化に伴い分離膜の膜性能が低下し、さらには分離膜が破断して膜分離装置からの透過水に原水が流入してしまうおそれがある。原水が透過水に流入してしまうと、生成される超純水の水質を低下させ、超純水を使用する半導体や液晶等の製品の歩留まりを悪化させてしまうという問題があった。しかしながら、上述した工程での使用では、分離膜へ供給される被処理水に濁質が殆ど含まれないため、膜性能の低下を把握することが困難であった。このため、分離膜の劣化状態を把握するために、膜分離装置の運転を停止して分離膜を取り出し、分離膜の特性を測定する必要があったため、膜分離装置の運転を続けながら測定することが求められていた。
【０００５】
このようなことから、分離膜の主モジュールの他に副モジュールを設け、副モジュールの膜性能の経時変化を調べて主モジュールの補修や運転条件を調整することや（特許文献１参照）、ミニ膜モジュールを用いて膜洗浄を行い、透水性能の回復等から膜モジュールの洗浄条件を決定する（特許文献２参照）ことが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８６４４５号公報
【特許文献２】特開２００３−３４０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、分離膜の副モジュールやミニ膜モジュールを使用して現状の膜性能を把握することはできるものの、分離膜の劣化に伴うその先に発生しうる障害について予測することができない。万が一、分離膜の破断等の障害が発生してしまうと、生成される透過水の水質に大きな影響が及ぶため、障害を予測することは重要である。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、分離膜の状態を測定することのできる膜分離装置、及び測定した分離膜の状態から分離膜の劣化を予測する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するべく、請求項１の膜分離装置は、供給される被処理水を濾過する中空糸膜からなる膜モジュールを備える膜分離装置であって、多数の中空糸膜からなる本体膜モジュールと、単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュールとを備え、前記本体膜モジュールを運転しながら、前記本体膜モジュールとは運転条件を変えて前記小型膜モジュールを運転し、前記小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定して前記本体膜モジュールの劣化を予測することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の膜分離装置では、請求項１において、前記運転条件は、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び前記小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから選択されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の膜分離装置では、請求項１または２において、前記小型膜モジュールは、複数台設けられることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の分離膜の劣化予測方法は、供給される被処理水を濾過する多数の中空糸膜からなる本体膜モジュールと、単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュールとを備える分離膜の劣化予測方法であって、前記本体膜モジュールを運転しながら、前記本体膜モジュールとは運転条件を変えて前記小型膜モジュールを運転し、前記小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定し、得られた測定結果から前記本体膜モジュールの劣化を予測することを特徴とする。
【００１３】
請求項５の分離膜の劣化予測方法では、請求項４において、前記運転条件は、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び前記小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから選択されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の分離膜の劣化予測方法では、請求項４または５において、前記膜特性は、前記中空糸膜の強度及び伸度の少なくともいずれか一方であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の分離膜の劣化予測方法では、請求項４乃至６のいずれかにおいて、さらに、前記本体膜モジュールの劣化の予測に基づいて、前記本体膜モジュールを交換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の膜分離装置によれは、本体膜モジュールとは運転条件を変えて小型膜モジュールを運転し、小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定して本体膜モジュールの劣化を予測するので、本体膜モジュールを安定して運転させながら本体膜モジュールに生じている変化を予測することができる。
【００１７】
請求項２の膜分離装置によれば、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから運転条件が選択されるので、小型膜モジュールの単位面積当たりにかかる負荷や使用する薬剤を変えることができ、負荷や薬剤の諸条件を変えたときに本体膜モジュールに発生しうる変化を小型膜モジュールから予め把握することができるので、容易に本体膜モジュールの劣化を予測することができる。
【００１８】
請求項３の膜分離装置によれば、小型膜モジュールは複数台設けられるので、同一の運転条件で複数台の小型膜モジュールを運転して各小型膜モジュールの膜性能や膜特性を経時変化として測定することもできるし、各小型膜モジュールをそれぞれ異なる運転条件で運転して、それぞれの運転条件における小型膜モジュールの膜性能や膜特性を測定するようにすることができる。
【００１９】
請求項４の分離膜の劣化予測方法によれば、本体膜モジュールとは運転条件を変えて小型膜モジュールを運転して膜性能や膜特性を測定するので、本体膜モジュールを安定して運転させながら、本体膜モジュールに生じている変化を小型膜モジュールから予測することができる。
【００２０】
請求項５の分離膜の劣化予測方法によれば、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから運転条件が選択されるので、小型膜モジュールの単位面積当たりにかかる負荷や使用する薬剤を変えることができ、負荷の増減や薬剤の注入といった条件を変えたときに本体膜モジュールに生じ得る変化を小型膜モジュールの測定結果から予め把握することができるので、本体膜モジュールの劣化を容易に予測することができる。
【００２１】
請求項６の分離膜の劣化予測方法によれば、膜特性は中空糸膜の強度及び伸度の少なくともいずれか一方であるので、運転条件における小型膜モジュールを構成する中空糸膜の強度及び伸度のいずれかを測定することで中空糸膜の劣化度合いを把握することができ、本体膜モジュールの劣化度合いを予測することができる。
【００２２】
請求項７の分離膜の劣化予測方法によれば、小型膜モジュールから予測された本体膜モジュールの劣化に基づいて本体膜モジュールを交換するので、本体膜モジュールが劣化して膜性能が低下したり、中空糸膜が破断したりして、本体膜モジュールを通水する透過水の水質が低下することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る膜分離装置の概略系統図である。
【図２】（Ａ）は１本の中空糸膜を備える小型膜モジュールの概略図、（Ｂ）は（Ａ）と同様の流通方式である複数本の中空糸膜を備える小型膜モジュールの概略図、（Ｃ）は（Ａ）と異なる流通方式である１本の中空糸膜を備える小型膜モジュールの概略図、（Ｄ）は（Ｃ）と同様の流通方式である複数本の中空糸膜を備える小型膜モジュールの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の膜分離装置１を示す系統図である。図１に示すように、膜分離装置１には、本体膜モジュール２と、本体膜モジュール２よりも小さいｎ台（ｎ≧１）の小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎとが備えられている。小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎは、本体膜モジュール２と並列にそれぞれ配置されており、本体膜モジュール２に供給される被処理水の一部がバルブＶ０を介して、さらに小型膜モジュールＭ１へはバルブＶ１、小型膜モジュールＭ２へはバルブＶ２、小型膜モジュールＭ１〜ＭｎへはバルブＶｎを介してそれぞれ導入される。
【００２５】
本体膜モジュール２及び小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎとは、ＵＦ中空糸膜またはＭＦ中空糸膜から構成されており、導入される被処理水に含まれる微粒子を濾過する。本体膜モジュール２は、多数の中空糸膜を束ねて構成されているのに対し、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎは、単数または複数の中空糸膜から構成されている。詳しくは、図２（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎは、１本の中空糸膜４から構成されてもよいし、図２（Ｂ）及び（Ｄ）に示すように、複数本の中空糸膜４から構成されてもよい。
【００２６】
図２に示すように、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎの流通方式は外圧型のクロスフロー方式であり、被処理水は導入口６から小型膜モジュールＭｎ内へ導入され、中空糸膜４を通水して濾過された透過水が排出口８から排出され、排出口１０からは濃縮水が排出される。なお、流通方式は外圧型やクロスフロー方式に限られず、内圧型、デッドエンド方式等であってもよい。また、図２の（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、被処理水の導入口６と濃縮水の排出口１０とを膜モジュールの一端に近接して設けることで、デッドエンド方式に類似した流通方式とすることができ、後述するゲル形成測定試験を加速して実施することが可能となる。
【００２７】
このような小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎは、本体膜モジュール２の給水ポンプのＯＮ、ＯＦＦや運転条件の変化による物理的衝撃や、使用する膜洗浄剤等の化学作用による中空糸膜の伸度や強度等（膜特性）の劣化、被処理水に含まれるゲル成分が滞留することによる透過性能（膜性能）の低下等を測定するために使用される。本体膜モジュール２を構成する中空糸膜の劣化に関する測定目的に応じ、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎを全て同一の目的で使用してもよいし、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎを測定目的に応じて個々に、または複数個にグループ分けをして、添加剤を添加してもよいし、中空糸膜を洗浄する洗浄剤を添加して劣化を測定するようにしてもよい。
【００２８】
例えば、図１に示すように、小型膜モジュールＭ１では、被処理水に含まれるゲル成分が中空糸膜に付着するゲル形成状態及び透過水に含まれる全有機炭素濃度の測定、小型膜モジュールＭ２では、小型膜モジュールＭ２に導入される被処理水にトレーサー（薬剤）を注入して、中空糸膜の現状の分画分子量の測定を行い、小型膜モジュールＭ３では透過流束の測定を行い、小型膜モジュールＭ４では中空糸膜の伸度、強度等の物理特性の測定を行い、小型膜モジュールＭｎを使用して、小型膜モジュールＭｎに導入される被処理水に膜洗浄剤（薬剤）を注入し、中空糸膜の物理特性を測定するようにしてもよい。
【００２９】
トレーサーとして使用するものとして、例えば、気泡、ポリスチレン粒子、デキストラン、ポリエチレングリコール、チトクロームＣ等が挙げられる。
【００３０】
中空糸膜の膜洗浄剤として、例えば、塩酸、水酸化ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、酵素等が挙げられるが、本実施形態では、膜洗浄剤として過酸化水素を使用するものとする。
【００３１】
（中空糸膜の劣化予測）
このように構成された膜分離装置１を使用して、本体膜モジュール２の劣化を予測する方法について以下に説明する。以下に説明する方法は、本体膜モジュール２を運転させながら小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎをそれぞれの測定目的に応じて運転させて測定を行う。なお、以降、測定に使用する小型膜モジュールを小型膜モジュールＭｉとして説明するが、これは複数ある小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎのうち、ｉ番目の小型膜モジュールＭｉを使用することを表している。また、小型膜モジュールＭｉに使用する中空糸膜４は、図２（Ａ）及び（Ｃ）に示したように１本だけでもよいし、図２（Ｂ）及び（Ｄ）に示したように複数本から構成されていてもよい。さらに、使用する中空糸膜４はＵＦ中空糸膜でもよいし、ＭＦ中空糸膜でもよい。
【００３２】
本体膜モジュール２の劣化を予測する方法として、まず物理特性変化の計測について説明する。物理特性の変化を測定するために、小型膜モジュールＭｉの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量を、本体膜モジュール２の単位面積当たりに供給される被処理水の供給量よりも多くする。このように、小型膜モジュールＭｉの単位面積当たりの供給量を多くすることによって、小型膜モジュールＭｉを通水する透過水量が増えるので、小型膜モジュールＭｉの中空糸膜４にかかる負荷を増大させた場合の中空糸膜４の破断に至る経過を測定することで、中空糸膜４の破断を予測することができる。詳しくは、小型膜モジュールＭｉの中空糸膜４の強度や伸度を経時変化と共に測定することによって、中空糸膜４の破断を予測することができる。
【００３３】
また、小型膜モジュールＭｉを過酸化水素（薬剤）で膜洗浄すると、中空糸膜４の物理特性、即ち強度や伸度の低下が促進されてしまう。このため、小型膜モジュールＭｉへ供給される被処理水に、本体膜モジュール２に注入するよりも先に、過酸化水素を注入して膜洗浄を行い、中空糸膜４の強度及び伸度を測定し、この工程を複数回行うことによって、膜洗浄に伴う中空糸膜４の物理特性の変化を測定し、測定結果に基づいて中空糸膜４の劣化を予測することができる。
【００３４】
次に、小型膜モジュールＭｉに形成されるゲル成分の測定について説明する。被処理水が小型膜モジュールＭｉに通水されると、中空糸膜４にゲル成分が付着することによって透過流束に影響を与えることから、透過流束を測定することによってゲルの形成状態を予測することができる。
【００３５】
詳しくは、中空糸膜４にゲル成分が付着すると、付着したゲル成分が中空糸膜４を通水する水の抵抗となり透過流束が低下するので、経時変化に伴うゲルの形成状態を予測することができる。この場合に、小型膜モジュールＭｉの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量を、本体膜モジュール２の単位面積当たりに供給される被処理水の供給量よりも少なくすると、中空糸膜４の膜面における剪断力が低下し、中空糸膜４へのゲル成分の付着が促進されるために透過流束が低下するので、透過流束を測定することで経時変化に伴うゲルの形成状態を予測することができる。なお、小型膜モジュールＭｉにゲル成分を付着しやすくするため、小型膜モジュールＭｉに流れが不均一になる部分を設けたり、または、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すように小型膜モジュールＭｉに被処理水の導入口６と濃縮水の排出口１０とをそれぞれを近接して設けることで、デッドエンド方式に類似した流通方式として透過流束を測定するようにしてもよい。
【００３６】
また、中空糸膜４にゲル成分が所定量以上付着することによって、中空糸膜４の濾過性能（膜性能）が低下してゲル成分が小型膜モジュールＭｉを通水する透過水に漏出し、透過水の水質を著しく低下させることがある。従って、透過水に含まれる水溶性の有機物濃度を測定することで、小型膜モジュールＭｉの劣化を予測するようにしてもよい。透過水に含まれる有機物濃度は、例えばＴＯＣ計で測定してもよく、測定された有機物濃度が既定値を超える場合には中空糸膜４に所定量以上のゲル成分が付着していると予測することができる。
【００３７】
また、小型膜モジュールＭｉに供給される被処理水にトレーサーを注入し、中空糸膜４の分画分子量を測定して、現状の中空糸膜４の膜性能から劣化の度合いを予測するようにしてもよい。詳しくは、小型膜モジュールＭｉに供給される被処理水に注入されたトレーサーの濃度と、小型膜モジュールＭｉで生成される透過水中に含まれるトレーサーの濃度を比較して、トレーサーの濃度が低減した割合から中空糸膜４の分画分子量を求め、現状の膜性能を把握することができると共に、膜性能の度合いを予測することができる。例えば、中空糸膜の破断や細孔の拡大が発生している場合は、透過水中に含まれるトレーサー濃度が増大し、ゲル成分の付着が発生している場合にはトレーサー濃度が減少する傾向がある。
【００３８】
このように、膜分離装置１において、本体膜モジュール２を運転させながら小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎにも通水し、それぞれの測定目的に応じて小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎに膜洗浄剤やトレーサー等を注入したり、被処理水の供給量を増減させたりして中空糸４の物理特性、透過流束、透過水に含まれる有機物濃度等の経時変化を測定するので、種々の測定結果に基づいて本体膜モジュール２を構成する中空糸膜４の劣化を予測することができる。また、本体膜モジュール２の運転を止めて中空糸膜４の状態を確認する必要がないため、膜分離装置１を安定して運転させることができる。
【００３９】
さらに、様々な測定目的に応じて小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎの運転条件を変えて測定することで、被処理水の供給量を本体膜モジュール２に供給される被処理水よりも増加させることによる中空糸膜４の物理特性、過酸化水素を注入することによる中空糸膜４の物理特性の経時変化、被処理水の供給量を本体膜モジュール２に供給される被処理水よりも減少させ、被処理水に含まれるゲル成分が中空糸膜４に付着することによる透過流束の経時変化及び透過水に含まれる有機物濃度の経時変化、トレーサーを注入することによる中空糸膜４の分画分子量の経時変化等、中空糸膜４の各特性の経時変化を測定することができるので、中空糸膜４の経時変化に伴う各特性の劣化度合いを把握することができ、この劣化度合いに基づいて本体膜モジュール２の劣化を容易に予測することができる。
【００４０】
そして、小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎでの測定結果から予測される本体膜モジュール２の劣化予測に基づいて、本体膜モジュール２を構成する中空糸膜４が破断する前に本体膜モジュール２を交換することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態で説明した膜分離装置１は、水処理装置であればいずれの工程に備えられるものであってもよいが、特に、超純水製造システムのサブシステムにおける非再生型イオン交換装置で処理された後の工程で用いられるのが好ましい。
【００４２】
また、上記実施形態では、膜分離装置１に含まれる小型膜モジュールＭ１〜Ｍｎが複数台配置される構成としたが、小型膜モジュールは１台でもよい。
【実施例】
【００４３】
以下に示す実施例に従って、本発明をより詳細に説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
＜実施例１＞
本体膜モジュールとしてＯＬＴ−６０３６Ｖ（栗田工業（株）製）を使用し、図２（Ａ）に示した中空糸膜１本を備える小型膜モジュールを用意し、図１に示すように本体膜モジュール及び小型膜モジュールを配置して設けた。本体膜モジュール及び小型膜モジュールに使用した中空糸膜は、同一材質のポリスルホンよりなるＵＦ膜である。本体膜モジュール及び小型膜モジュールに供給される被処理水として超純水を使用し、０．１ＭＰａで通水した。水温は２５℃±３℃であった。
【００４５】
小型膜モジュールに対して過酸化水素を注入する劣化加速試験を行った。劣化加速試験では、小型膜モジュールを濃度１％の過酸化水素に２４時間浸漬させ、その後２４時間超純水を通水するという工程を１２回実施した。そして、６回目以降、２回毎に小型膜モジュールから中空糸膜を取り出し、強度及び伸度を測定した。１０回目の工程を実施した後、小型膜モジュールに供給する超純水の供給量及び小型膜モジュールの透過水量を、本体膜モジュールの１．５倍に増加させた。１２回目の試験の実施後、１０回目と同様に供給水量及び透過水量を増加させた。結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示すように、過酸化水素で膜洗浄を行うと、回数を重ねる毎に中空糸膜の強度及び伸度が低下していることが判る。また、１０回目の試験の後に供給水量及び透過水量を増加させて負荷を上げた際には中空糸膜の破断は発生しなかったものの、１２回目の試験の後に同様に負荷を上げた際には、中空糸膜の破断が発生した。これにより、中空糸膜の物理特性は、強度が０．４６ｋｇ以下、伸度が３３％以下になると破断が発生すると予測することができる。従って、上述した強度及び伸度を閾値として使用することができる。
【００４８】
この予測を検証するために、上記本体膜モジュールを３年４ヶ月間使用し、その期間中に濃度１％の過酸化水素を使用して１０回膜洗浄を行った。この本体膜モジュールを構成する中空糸膜の１本を取り出して、強度及び伸度を測定した。その結果、強度は０．４７ｋｇ、伸度は３６％であり、破断する可能性が低いことを確認することができた。さらに１回の過酸化水素による膜洗浄が可能であると予測し、過酸化水素による膜洗浄を行い、その後４ヶ月間運転した後に本体膜モジュールの交換を行った。１１回膜洗浄を行った本体膜モジュールの中空糸膜を取り出し、強度及び伸度を測定すると、強度は０．４６ｋｇ、伸度は３４％であり、破断する閾値に近い値となっていた。
【００４９】
＜実施例２＞
本体膜モジュールとしてＫＵ−１５１０ＨＵＴ−Ｈ（栗田工業（株）製）、及び図２（Ｄ）に示した複数本の中空糸膜からなる小型膜モジュールを使用して、実施例１と同様に本体膜モジュールと小型膜モジュールとを構成した。本体膜モジュール及び小型膜モジュールに使用した中空糸膜は、同一材質のポリスルホンよりなるＵＦ膜である。使用した被処理水、通水する圧力、及び水温の各条件は実施例１と同様である。
【００５０】
小型膜モジュールに対して、ゲル形成測定試験を行った。小型膜モジュールの供給水量及び透過水量を本体膜モジュールの供給水量及び透過水量の１．２倍にして、本体膜モジュール及び小型膜モジュールの透過流束をそれぞれ測定した。その結果、１年間の運転で、小型膜モジュールの透過流束は初期の透過流束の８０％に低下し、本体膜モジュールの透過流束は初期透過流束の９０％に低下することが測定された。その後、さらに１年間運転したところ、小型膜モジュールの透過流束は初期透過流束の６０％に低下し、本体膜モジュールは初期透過流束の８０％に低下していた。本運転条件では、小型膜モジュールは本体膜モジュールの２倍の速さで透過流束が低下しており、この結果より、さらに２年後に本体膜モジュールの膜透過流束が初期透過流束に対して６０％に低下することが予測された。
【００５１】
以上より、中空糸膜の破断が発生しにくいと予測される強度は０．４６ｋｇ以上、好ましくは０．４７５ｋｇ以上である。また、中空糸膜の破断が発生しにくいと考えられる伸度は３６％以上、好ましくは４０％以上である。また、中空糸膜の強度及び伸度は時間経過と共に低下し、過酸化水素で膜洗浄を行うと、強度及び伸度の低下が加速されることが判った。
【００５２】
さらに、小型膜モジュールの負荷（給水量及び透過水量）を本体膜モジュールより大きくすることで、透過流束の低下の度合いを予測することが可能であることが判る。なお、本実施例では透過流束が低下する場合を示したが、小型膜モジュールの透過流束が本体膜モジュールの透過流束よりも異常に高くなる場合もあり、この場合においても中空糸膜に何らかの不具合が発生していると予測できる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 膜分離装置
２ 本体膜モジュール
４ 中空糸膜
Ｍ１〜Ｍｎ 小型膜モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される被処理水を濾過する中空糸膜からなる膜モジュールを備える膜分離装置であって、
多数の中空糸膜からなる本体膜モジュールと、
単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュールとを備え、
前記本体膜モジュールを運転しながら、前記本体膜モジュールとは運転条件を変えて前記小型膜モジュールを運転し、前記小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定して前記本体膜モジュールの劣化を予測することを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
前記運転条件は、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び前記小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから選択されることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項３】
前記小型膜モジュールは、複数台設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の膜分離装置。
【請求項４】
供給される被処理水を濾過する多数の中空糸膜からなる本体膜モジュールと、単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュールとを備える分離膜の劣化予測方法であって、
前記本体膜モジュールを運転しながら、前記本体膜モジュールとは運転条件を変えて前記小型膜モジュールを運転し、前記小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定し、得られた測定結果から前記本体膜モジュールの劣化を予測することを特徴とする分離膜の劣化予測方法。
【請求項５】
前記運転条件は、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び前記小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから選択されることを特徴とする請求項４に記載の分離膜の劣化予測方法。
【請求項６】
前記膜特性は、前記中空糸膜の強度及び伸度の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求４または５に記載の分離膜の劣化予測方法。
【請求項７】
さらに、前記本体膜モジュールの劣化の予測に基づいて、前記本体膜モジュールを交換することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の分離膜の劣化予測方法。
【請求項１】
供給される被処理水を濾過する中空糸膜からなる膜モジュールを備える膜分離装置であって、
多数の中空糸膜からなる本体膜モジュールと、
単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュールとを備え、
前記本体膜モジュールを運転しながら、前記本体膜モジュールとは運転条件を変えて前記小型膜モジュールを運転し、前記小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定して前記本体膜モジュールの劣化を予測することを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
前記運転条件は、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び前記小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから選択されることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項３】
前記小型膜モジュールは、複数台設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の膜分離装置。
【請求項４】
供給される被処理水を濾過する多数の中空糸膜からなる本体膜モジュールと、単数または複数の中空糸膜からなる小型膜モジュールとを備える分離膜の劣化予測方法であって、
前記本体膜モジュールを運転しながら、前記本体膜モジュールとは運転条件を変えて前記小型膜モジュールを運転し、前記小型膜モジュールの膜性能及び膜特性の少なくともいずれか一方を測定し、得られた測定結果から前記本体膜モジュールの劣化を予測することを特徴とする分離膜の劣化予測方法。
【請求項５】
前記運転条件は、小型膜モジュールの単位面積当たりに供給される被処理水の供給量、及び前記小型膜モジュールに供給される被処理水に注入される薬剤のいずれかから選択されることを特徴とする請求項４に記載の分離膜の劣化予測方法。
【請求項６】
前記膜特性は、前記中空糸膜の強度及び伸度の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求４または５に記載の分離膜の劣化予測方法。
【請求項７】
さらに、前記本体膜モジュールの劣化の予測に基づいて、前記本体膜モジュールを交換することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の分離膜の劣化予測方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２１３６７４（Ｐ２０１２−２１３６７４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７９００６（Ｐ２０１１−７９００６）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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