JPH07289860A

JPH07289860A - 中空糸膜モジュールの洗浄方法

Info

Publication number: JPH07289860A
Application number: JP8658594A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nishimura; 哲夫西村; Hiroyuki Yamamura; 弘之山村; Takashi Seki; 隆志関
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【効果】微粒子や懸濁物質を含んだ液体をろ過し、定
期的に行なう空気スクラビングによる洗浄時間を短縮す
ることが可能な中空糸膜モジュールの洗浄方法が提供さ
れる。【構成】空気スクラビングを行った後、容器内を加圧
した状態で排水を行うことを特徴とする中空糸膜モジュ
ールの洗浄方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体のろ過操作を行な
うための中空糸膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の工業用水には、多くのＳＳ成分、
微粒子、ゴミ、細菌類、藻類、などが含まれており、こ
のまま使用されると、用水配管の詰まり、細菌の増殖、
ライン中のスケール堆積などのトラブルを生じる原因と
なりやすい。従来、これらの水中混入成分を除去するた
めに、砂ろ過、凝集ろ過、凝集沈殿ろ過、カートリッジ
ろ過などの各種方法が用途に応じて使用されてきた。こ
れらの一般ろ過法に変わる新規な手法として、最近は多
孔質の中空糸膜によるろ過が実用化され始めつつある。
中空糸膜による水処理、ろ過は、近年急速に普及し、そ
の適用分野も年々広くなりつつある。

【０００３】中空糸膜のろ過において、中空糸膜は何千
〜何万本を束に束ねた後に端部を接着剤で固定した形状
の商品形態に加工される。そして、これらの商品形態に
加工されたものは、中空糸膜モジュールと呼ばれてい
る。液体のろ過が可能な中空糸膜モジュールとしては従
来から多くの形態のものが提案されている。特に初期の
ものとしては、適度な前処理手段と組み合わせて使用さ
れるろ過モジュール、逆浸透ろ過を目的としたもの、透
析用途を目的としたものなどがあり、これらの用途を主
目的として、多くのモジュール形態が提案されており、
その主なものを挙げると、特公昭４８−２８３８０号公
報、特開昭４９−６９５５０号公報、特開昭５３−１０
０１７６号公報、などに記載されているものがある。こ
れらは、全て、液体のろ過を実施するにあたり、使い捨
て、あるいは、汚れが一定量以上付着した段階におい
て、清澄水または薬液水による洗浄やフラッシング処理
を実施するのが普通であった。

【０００４】これに対して、最近は、中空糸膜モジュー
ル形状に工夫をこらし、エアーにより中空糸膜の性能回
復を実施する方法が試みられている。特開昭６１−２６
３６０５号公報は、中空糸膜をＵ字型に組み込み、容器
に収納して使用するものであり、定期的に容器の下部に
設けられたエアー導入口からエアーを導入させてエアー
スクラビングにより中空糸膜を振動させ、膜面の堆積物
の除去を試みるものである。また、特開昭６０−２０６
４１５号公報は、中空糸膜を中心パイプの回りに配列さ
せた両端固定型モジュールであり、前記同様に容器に組
み込み、エアースクラビングにより中空糸膜膜面の堆積
物を除去するものである。これらの技術は、既に実用化
の検討が開始されている。

【０００５】また、モジュール構造の簡素化とエアース
クラビング効果の向上を狙い、中空糸膜束の中心にスク
ラビングエアー供給口を有した中心パイプを設けたモジ
ュールも使用されている（特開平 5-096136 ）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】中空糸膜モジュールの
運転では、ろ過操作を継続していると膜面にゴミ、浮遊
物等が付着してろ過圧力が上昇するため定期的に物理洗
浄操作を行い膜面の付着成分を除去する必要がある。物
理洗浄操作の実施時期については、一定時間毎に物理洗
浄操作を行う場合や一定圧力に到達すれば物理洗浄操作
を行う場合などが一般的であるが、現状の洗浄操作で
は、下記の課題が残されている。すなわち、洗浄操作
は、ろ過操作を停止し実施するため効率の面からみても
できるだけ短時間に終了するのが好ましいが、最も効率
の高い物理洗浄方法の一つである空気スクラビング洗浄
の場合においては、実際は空気スクラビング、排水、給
水の各工程の合計が洗浄時間になり、かなりの時間がか
かる。

【０００７】洗浄時間は、ろ過操作を停止して行なわれ
るため、その間ろ過水は供給できなくなるが連続してろ
過水の供給必要な場合はろ過水タンクを設け、ポンプに
より供給する方法が一般的であり、洗浄時間が短いほう
がタンク容量も小さくてすむ。モジュールあるいはモジ
ュールユニットを２セット用い、ろ過と洗浄をそれぞれ
交互に行なう方法も採用されているがろ過水が連続的に
得られる反面、装置が大きくなりコストも高くなる。

【０００８】そこで、洗浄方法の条件検討により洗浄時
間、洗浄間隔、洗浄空気量等の最適化が行われている。
しかし、汚れの多い原水のろ過運転では洗浄に要する時
間はかなり長くなるため、洗浄時間の短縮化できる手段
が求められていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、空気ス
クラビングを行った後、容器内を加圧した状態で排水を
行うことにより基本的に達成される。

【００１０】特に限定されるものではないが、具体的に
は、以下の通りである。

【００１１】まず、中空糸膜モジュールとしては、原液
供給口、空気供給口、排水口、空気抜き口、ろ過水取り
出し口を有した中空糸膜モジュールを使用して、空気抜
き口、排水口を閉じて原液のろ過運転を行った後で、空
気スクラビング工程と排水工程からなる空気洗浄操作に
より中空糸膜のろ過性能回復を行う中空糸膜モジュール
の洗浄方法において、排水口を閉じ、空気供給口と空気
抜き口を開いて空気スクラビングを行った後、排水口を
開き、空気抜き口を閉じ、かつ空気供給口を開いて容器
内を供給空気により加圧した状態で排水を行うことによ
り達成される。

【００１２】

【作用】本発明及び従来例に関わる中空糸膜モジュール
を図１に示す。

【００１３】ろ過される供給水は多孔質中空糸ろ過膜モ
ジュール（以下中空糸膜モジュールと呼ぶ）の原液供給
口３より供給され、中空糸膜の表面に開いている無数の
微細孔でろ過されて、ＳＳ成分や微粒子や、ごみ、細菌
などが除かれた清澄水だけが中空糸膜内部に透過し、ろ
過水出口７からろ過水として取り出される。中空糸膜モ
ジュールのろ過においては原水圧力が大きいほどろ過水
量は大きくなるが、ろ過時間の経過と共に前記ＳＳ成
分、微粒子などが膜面に付着して多かれ少なかれ中空糸
膜の目詰まりが生じ、同一圧力あたりのろ過水量が徐々
に低下していくのが普通である。よって、中空糸膜、モ
ジュールを長期に使用続けていくためには、中空糸膜の
目詰まりが進行してろ過水量が低下した適当な時点にお
いて、空気スクラビングをはじめとする洗浄操作を行な
い、目詰まり前に近いレベルにまで中空糸膜のろ過水量
を回復させることが必要となってくる。

【００１４】以下に、従来例と本発明の洗浄操作の方法
について、図面を用いて説明するが、これにより、特に
本発明が限定されるものではない。

【００１５】まず、従来例の手順を説明する。図１は一
般的なモジュール構造であり容器１に充填された中空糸
膜８は、ろ過により膜面の汚れを洗浄するため原液供給
口３を閉じ、洗浄用の空気供給口４、空気抜き口５を開
け空気スクラビングを行ない膜面の付着物を揺り落とす
操作が行なわれる。空気スクラビング終了後、洗浄用空
気供給口を閉じ、空気抜き口は開け放たれた状態で、汚
れた洗浄液は、排水口６を開け外部に排出される。排出
後、原液供給口を開け、原液が容器に充満すれば空気抜
き口を閉じ、容器に原液供給圧力がかかりろ過水取り出
し口７からろ過水が供給される。通常、膜面の汚れが大
きい場合ほど空気スクラビング時間を長く取る必要があ
り、洗浄頻度も高くなる。河川水、湖水など汚れの大き
い原液は、ろ過時間３０〜６０分に対して、洗浄時間５
分〜１０分も必要であった。

【００１６】これに対して、本発明では、次のように操
作を改良した。すなわち、上記の従来例の洗浄用空気を
空気供給口４より供給しながら排水口６を開け排水を行
なう操作おいて、本願では、空気抜き口５を閉じた状態
にする。これにより、容器１内の汚れた洗浄液が洗浄用
空気に押され加圧状態で排出されるため洗浄用空気加圧
がない場合に比べて早くなり、空気を供給しない通常の
排水操作に比べて著しく洗浄時間が短くなる。

【００１７】表１は、以上の本発明の方法を用いた洗浄
操作手順と従来の操作手順を比較したものである。

【００１８】

【表１】なお、図面としては、図１のように、原液供給口、空気
供給口、排水口、空気抜き口、ろ過水取り出し口がそれ
ぞれ独立に容器へ直結された中空糸膜モジュールの例を
図示したが、本発明の方法はかかる構造に限定されるも
のではなく、例えば、原液供給口、空気供給口、排水
口、が途中でに１つにまとまり、１本のパイプとなって
容器へ接続している形態のモジュールであっても、本発
明の方法を行うのに何ら障害ではない。

【００１９】空気加圧時の容器内圧力（大気圧との圧力
差）は中空糸膜を損傷しない程度であることが必要であ
り、通常は０．０５ kgf /cm²〜５ kgf /cm²が好まし
く、経済性、容器耐圧を考察すると、０．１ kgf /cm²
〜２．０ kgf /cm²程度が特に好ましい。

【００２０】モジュール本数が１本の場合もさることな
がら、大型モジュールやモジュールを何本も充填した容
器内の汚れた洗浄液を排水する場合の効果は大きい。

【００２１】このように、本願方法の洗浄操作により、
洗浄時間を大幅に短縮することが可能となる方法を見出
だした。

【００２２】モジュール構造は、中空糸膜モジュールで
空気スクラビングによる物理洗浄が可能な形態であれば
特に限定するものではない。しかしながら、好ましくは
中空糸膜束と容器が接着剤で一体に固定されており、中
心パイプから周方向外部に向けて均一に空気が供給され
る構造のものが好ましい。

【００２３】洗浄用空気量は、モジュールの大きさや膜
面の汚れ具合により異なるが、外径１００ｍｍ、長さ１
１００ｍｍ、膜面積１２ｍ^２のモジュールでは、１０
Ｎリットル／分〜５０Ｎリットル／分程度が好ましく、
さらに好ましくは２０Ｎリットル／分〜４０Ｎリットル
／分が良い。（ここでＮリットルとは標準状態［１ａｔ
ｍ，０℃］の時の体積を意味する。）洗浄時間は、原液の水質・汚れ程度、ろ過時間により異
なるが通常１〜２０分程度で良く、ろ過時間を短くすれ
ば洗浄時間も短くできる。しかしながら、ろ過時間を短
くし、洗浄回数を多くすると原液の回収率が低下するた
め好ましくない。一般的には、濁度０．１〜１度程度の
原水で１２〜２４時間ろ過し、洗浄時間５〜２０分程度
行ない、濁度１〜１０度程度の原水では、０．５〜１時
間ろ過し、洗浄時間１〜５分程度である。

【００２４】洗浄時の空気スクラビング時間はろ過時間
により異なるが通常１〜２０分程度が一般的である。

【００２５】モジュール容器の材質は、特に指定はない
が、接着剤との接着性を考慮して、一般的にはポリ塩化
ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ
スルホン樹脂など高分子樹脂が好ましく用いられるが金
属性、特にステンレスでもかまわない。

【００２６】また、本発明に使用する中空糸膜を接着す
るために用いる接着剤としては、ウレタン系接着剤、エ
ポキシ系接着剤、シリコン系接着剤等幅広く使用するこ
とができる。

【００２７】

【実施例】

実施例１外径４５０μｍ、内径３５０μｍのポリアクリロニトリ
ルの中空糸膜１００００本を４束に分割した中空糸膜束
を外径１０４ｍｍ、内径１００ｍｍの透明外筒の中に充
填し両端を接着剤で２回に別けてシールした後、外筒の
片方を切断機により２回目のシール部分をカットし中空
糸膜束を開孔させた。この中空糸膜モジュールを用い、
琵琶湖水を原液供給口を開け１０リットル／分で供給し
空気が抜けた後空気抜き口を閉じ、１０リットル／分の
ろ過水を得た。１時間通水し膜面が汚れたので、原液供
給口を閉じ、空気抜き口、空気供給口を開け３０リット
ル／分の空気を吹き込み３分間スクラビングさせた後、
引き続き空気供給を行いながら空気抜き口を閉じ、排水
口を開け汚れた洗浄液を排水したところ５秒であった。
洗浄後、再び湖水を原液供給口から通水し容器に充満し
たので空気抜き口を閉じ、通水したところ、正常にろ過
できた。

【００２８】比較例１実施例１に用いた中空糸膜モジュールを同様に１時間琵
琶湖水をろ過し、同様に３分間空気スクラビングしたの
ち、空気供給口を閉じ空気抜き口は開けた状態で排水し
たところ１分で排水が終了した。排水終了後空気抜き口
を開け、再び湖水を原液供給口から通水し容器に充満し
たので空気抜き口を閉じ、通水したところ、正常にろ過
できた。

【００２９】

【発明の効果】本発明により、微粒子や懸濁物質を含ん
だ液体をろ過し、定期的に行なう空気スクラビングによ
る洗浄時間を短縮することが可能な中空糸膜モジュール
の洗浄方法が提供される。また、排水時の水流速度が大
きいので、沈殿物などの除去効率にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる中空糸膜モジュールの一例で
ある。

【符号の説明】

１：容器２：キャップ３：原液供給口４：空気供給口５：空気抜き口６：排水口７：ろ過水取り出し口８：中空糸膜９：空気出口穴１０：盲栓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気スクラビングを行った後、容器内を
加圧した状態で排水を行うことを特徴とする中空糸膜モ
ジュールの洗浄方法。
【請求項２】空気スクラビングを行った後、容器内を
０．０５ kgf /cm²〜５ kgf /cm²に加圧した状態で排
水を行うことを特徴とする中空糸膜モジュールの洗浄方
法。
【請求項３】原液供給口、空気供給口、排水口、空気
抜き口、ろ過水取り出し口を有した中空糸膜モジュール
を使用して、空気抜き口、排水口、空気抜き口を閉じて
原液のろ過運転を行った後で、空気スクラビング工程と
排水工程からなる空気洗浄操作により中空糸膜のろ過性
能回復を行う中空糸膜モジュールの洗浄方法において、
排水口を閉じ、空気供給口と空気抜き口を開いて空気ス
クラビングを行った後、排水口を開き、空気抜き口を閉
じ、かつ空気供給口を開いて容器内を供給空気により加
圧した状態で排水を行うことを特徴とする中空糸膜モジ
ュールの洗浄方法。
【請求項４】中空糸膜モジュールの中空糸膜束と容器
が接着剤で一体に固定されていることを特徴とする請求
項１記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
【請求項５】中空糸膜モジュールを構成する中空糸膜
が、アクリロニトリルを少なくとも１成分とする重合体
からなることを特徴とする請求項１記載の中空糸膜モジ
ュールの洗浄方法。