JPS6178403A - 膜分離装置における膜の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分！７］ 本発明は膜外Ｍ？ｔ１における膜の洗浄方法に関するも
のであり、特に、有機物で汚染された限外癌過膜又は精
密症過膜を、薬液を用いて多段に洗浄する方法に関する
ものである。

［従来の技術］ 有機物を含む液を鹸過処理するものとして、限外ｅ過酸
いは精″！ＥＩ！！過などの膜分離装置が周知であり、
各種の産業分野で利用されている０例えＩｆ、特開昭５
８−１９８２９９号には、セルロースを酵素により砧化
して得られる糖化液を限外濾過膜で処理し、酵素及び未
分解セルロースを含有する濃縮液と、生成された糖液を
含有する透過液とに分離する利用方法が開示されている
。

しかして、ＩＩＬ２分離装置においては、装置運転時間
の経過と共に収面が有機物などによって汚染し、膜を透
過する透過液量が低下する。そのため例えば−日一回程
度洗浄を行うようにしている。

このような膜の洗浄には、酸やアルカリ剤、或いは次亜
１１素酸塩などの溶液（本明細書では、このような洗浄
用薬品の溶液を薬液という、）が用いられている。そし
てこのような薬液を用いた洗浄方法は、−回の洗浄にお
いて所要量の薬液を一度に接触させるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点１ しかしながらこのような洗浄方法では、洗浄効果が必ず
しも十分なものではなく、透過液量の回復率は必ずしも
高いものではなかった。更に、洗浄の結果生じる洗浄廃
液は、その量が多いところから、浄化して再使用するの
が困難である。そのため中和処理後、廃棄処分されてお
り、薬液の無駄も多かった。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために１本発明者が鋭意研究を重
ねた結果、洗浄に必要な薬液を全景一度に膜と接触させ
るのではなく、２以上に分割し、この区分けされた量の
薬液を順番に膜に接触させるようにした方が透過液量の
回復が著しいことが認められた。更に、膜に付着してい
る有機物質とりわけ着色成分は、第１段目の洗浄時に大
半が取り除かれること、従って第２段目以降の洗浄に用
いられた薬液は殆ど汚れず、そのままか、又は薬液を若
干量補充した後、再利用をすることが可能であることも
認められた。

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり
、 有機物で汚染された限外濾過膜又は精密症過膜を薬液を
用いてｎ段（ｎは２以上の自然数）に分けて多段に洗浄
する方法において、ｎ個の薬液槽と、薬液洗浄装置とを
設け。

■　最初に第１の薬液槽に貯蔵されている薬剤で膜を洗
浄する第１段目の洗浄を行った後。

偽　それよりも前段の洗浄に使用された薬液槽とは異な
る薬液槽に貯蔵されている薬液を用いて膜を洗浄する第
２段目以降の洗浄を少なくとも１回行うと共に。

第１段目の洗浄における膜透過液は薬液洗浄装置を通し
た後、かつ第２段目以降の洗浄における膜透過液は薬液
洗浄装置を通さずに、いずれかの薬液槽に返送し、かつ
各薬液槽に返送された薬液を次回の洗浄に使用するため
に貯留しておくことを特徴とする膜外＃装置における膜
の洗浄方法、を要旨とするものである。

以下本発明について更に詳細に説１ｇ１する。

本発明において用いられる洗浄用薬品としては、アルカ
リ剤、次亜塩素酸ナトリウム、或いは界面活性剤があげ
られる。このうちアルカリ剤等が般も好適であり、これ
単独で使用することもできる。アルカリ剤としてはＮａ
ＯＨが最も好適である。

次亜塩素酸ナトリウムは、洗浄の最終工程において用い
られ、膜分離装置内部の殺菌を行う。

従ってこの次亜塩素酸ナトリウムはアルカリ剤と併用し
、最も最後の工程において使用するのが好ましい。

またいずれかの洗浄工程において（但し最終工程で次亜
塩素酸ナトリウムを用いて殺菌を行う場合は、最終の洗
浄を除く）界面活性剤を用いるようにしてもよい、界面
活性剤としては、それ自体公知の任意の陰イオン界面活
性剤、非イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤或は
陽イオン界面活性剤の１種或は２種以上の組合せが使用
できる。

本発明で使用する薬液中には、洗浄力を一層高める目的
で、所望によりそれ自体公知の洗浄助剤、例えば硫酸ナ
トリウム、炭酩ナトリウム、食１１２等を添加すること
ができる。

本発明において、洗浄温度、即ち薬液と膜との接触時の
温度は、一般に０〜５０℃、特に２０〜４０℃の範囲に
あるのが望ましい、０℃よりも低い温度では洗浄効果が
不十分であり、また５０℃よりも高い温度では膜の劣化
が生じたり、Ｗ！４を組み込んだ装置の部品例えばスー
ペサー等が劣化したりする場合がある。

また、第１段目の洗浄の前に水又は温湯にて膜を洗浄す
ることにより、汚染物を洗い流すことができ、洗浄効率
を高めることができる。更に第ｎ段目の洗浄の後に、水
又は温湯にして洗うことにより薬品を洗い流すようにす
るのが好ましい。

本発明において、限外濾過膜或いはｊ＃密密通過膜して
は次の如き材質のものがあげられる。即ち、限外濾過膜
としては、多孔性基質上に支持されたコロジオン膜、ホ
ルムアルデヒド硬化ゼラチン１１Ｑ、セロハン膜、セル
ロース膜、酢酸セルロース膜、ポリエチレン膜、ポリプ
ロピレン膜、アセチルセルロース、或は１ｊ０二者の混
合物、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、スルホン
化−２゜６−シメチルボリフエニレンオキサイド、ポリ
イオンコンプレックス、ポリビニルアルコール、ポリ塩
化ビニル等が、また精密症過膜としては三酢醜セルロー
ス、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ボソッ、化ビニリデン
等公知の各種のものが用いられる。

薬液洗浄装置としては薬液中の不純分を除去できるもの
であれば良く、例えば活性炭や合成吸着剤等の吸着剤を
用いた吸着装設、あるいは低脱塩率の逆浸透膜、限外濾
過ＩＩ！２等の膜分離装置を使用することができる。

第１図は本発明の好ましい一態様を実施するための装と
系統図である。

ｌは■９膜分離装置あって、限外症過１１り又は精密症
過膜２を有しており、濃縮室１ａと透過室１ｂとを有し
ている。３はこの膜外課装置ｌに洗浄用の薬液を供給す
るための洗浄槽であり、ポンプ４を有した管路５によっ
て成分ｍ装置ｌの濃縮室１ａに連通されている。６は透
過室１ｂから取り出された透過液を清浄にするための活
性炭吸着塔である。また７は後述の薬液を加熱するため
のスチームである（なおこのスチームの代りにヒータを
設けるようにしてもよい、）８は、洗浄工程において消
費された薬液（本態様においてはＮ　ａＯＨ又はＮａＣ
ｕ０）を補充するためのポンプ、９は配管５に空気を送
り込むバルブである。

しかして、木発ＩｇＪにおいては、膜２を多段に洗浄す
るために、ｎ個（本態様においては３個）の薬液槽１１
．１２．１３を設ける。また、本態様においては、膜分
離装置の膜２を透過した液を一旦貯留するための回収薬
液槽２１．２２．２３が設けられている。

薬液槽１１〜１３はそれぞれ配管３０及び短管３１〜３
３を介して洗浄槽３に液供給可能である。

膜外離装ｍｌの濃縮室１ａの液出口側には配管４０が接
続されており、成典透過液はこの配管４０を通って洗浄
４ｅ３に戻される。また薬液は、配管４０から分岐され
た配管４０ａを通って薬剤槽１１〜１３に返送可能とさ
れている０図中４１．４２．４３はそれぞれ配管４０ａ
と薬液槽１１−１３とを接続する′Ｅ１管である。

膜外ｌａ装Ｎ１の透過室１ｂは配管５０及び５１〜５３
を介して回収薬液槽２１〜２３に接続されている。なお
配管５０の途中から配管５０　ａが分岐されており、活
性炭鑓過塔６に接続されており、前記配管５１はこの活
性炭岐過膜６の通過液を回収薬液槽２１に導いている０
回収薬液槽２１〜２３はそれぞれ短管６１．６２．６３
及び配管６０を介して配管４０の途中に接続されている
。

図中５９は配管６０の途中に介設されたポンプである。

７０は洗浄槽３の底部と配管４０ａとを連通する配管で
ある。

また図示はしていないが、各配管の適宜の箇所には流路
を開閉するための弁が設けられている。

次に第１図の系統における作動を説明する。

（１）　成分＃装置１の運転を所定時間行った後、或い
は膜２の透過液量が所定値よりも低くなった場合に、咬
分離装２！ｔ１の運転を停止し、波路を切り換えて膜分
離装置１に洗浄液或いは水又は温湯を供給可能とする。

（２）　好ましくはまず温湯を膜外離装７　ｌの濃縮室
１ａに供給し装置１内部を洗浄する。この洗浄廃液は適
宜の処理を施した後廃棄処分する（なお、：ｆＳ１図に
は温湯配管は図示されていない、）。

（３）　薬液槽１１に貯留されているＮ　ａＯＨ溶液を
全峨洗浄槽３へ供給する。

（４）　膜分離装置１の濃縮室１ａに洗浄槽３中のＮａ
ＯＨ溶液を配管５から供給し、ｅＩｌｉＩ室１ａを通り
抜けたＮａＯＨ溶液は配管４０から再度読ｒ１１槽３へ
返送する。

（５）　一方、ｆｌ＋２２をｍｉＭした液は配管５０．
５０ａｔ−通って活性炭濾過に８６に導入しこの活性炭
層を通液することにより浄化し、然る後配管５１から回
収薬液槽２１に導入する。濃縮室１ａへの洗浄槽３から
の薬液の供給を所定時間行った後、この供給を停止し第
１段目の洗浄を終了する。

（６）　　２７５１　Ｅｌ目の洗浄が終了した後、空気
を配管５を通して濃縮室１ａに供給し、濃縮室ｌａ内及
び配管５．４０内の内容物を全て洗浄槽３に導入する。

（７）　洗浄槽３中に取り出された液をブロー配管（図
示せず）から濃縮物槽（図示せず）に抜き出し貯留する
。なお、心霊に応じ固液分＃後、液を洗ｆｉ＋装置に通
液して濾液を回収薬液槽２１に導入しても良い。

（８）　次に第２段目の洗浄を行う、即ち薬液槽１２中
の薬液を配管３２及び３０を通して洗詐槽３に導入する
０次いでポンプ４、配管５を経て成分ａ装置１の濃縮室
１ａに導入し、膜２の洗浄を行う、濃縮室１ａを通り抜
けた液は配管４０から洗浄ＩＰｊ３に戻す、＋ｐｉｚを
透過した液は透過室１ｂから配管５０．５２を経て回収
薬液槽２２に導入される。なお、配管５０．５４を経て
、直接、薬液槽に返送しても良い。

（９）　洗浄槽３中の薬液を所定時間濃縮室１ａに供給
した後、薬液の供給を停止し、代りに空気を配管５を通
しａ縮室１ａに供給し、配管５、濃縮室１ａ、配管４０
中の内容物を全て洗浄槽３に導入する。

（ｌＯ）洗浄槽３に戻された液を前記（７）と同様に処
理する。なお、液を回収薬液槽に戻すときには、薬液洗
浄装置を経由せず直接に戻す０以上により第２１２１１
の洗浄を終ｒする。

（１１）次に薬ｌ＆櫂１３巾の次亜ＩＩＩ　Ｊ　ｍナト
リウムを配管３３及び３０を通して洗浄槽３に導入する
。そしてポンプ４、配管５を通して濃縮室１ａに導入し
１り分離装置ｌの殺菌を行う、なおこの次亜ａ１素酸ナ
トリウムの通液に先立って、膜外＃装２ｔｌ内或いは洗
浄槽３内に温湯を供給してＮａＯＨを洗い流しておくの
が好ましい。

ｎ莫２を透過した次亜塩素酸ナトリウムは配管５０．５
３を通って回収薬液＋Ｐ！２３に４人され貯留される。

濃縮室１ａを通った次亜４３２素酩ナトリウムは配管４
０を通って洗浄４ｆ！３に戻される。

（１２）所定時間次亜塩素酸ナトリウムの供給を行った
後、この供給を停止し次いで空気を配管５を経て濃縮室
１ａに導入し、配管５、濃縮室１ａ及び配管４０内にあ
る内容物を洗浄槽３中に戻す、洗浄槽３に戻った液を配
管７０．４０ａ及び４３を通して薬液槽１３に戻す。

（１３）次いで膜分離装置１内に水又は温湯を導入しそ
の内部を洗浄する。

以上により、成分＃装置ｌ内の洗浄は終了するので１回
収薬液４６２１〜２３内に貯留されている液を配管６１
〜６３及び６０．４０．４０ａ、４１〜４３を介して薬
液槽１１−１３に返送する。なお、回収薬液槽？■内の
薬液は薬液槽１１．１２のいずれに返送してもよく１回
収薬液槽２２内の薬液も薬液槽１１．１２のいずれに返
送するようにしてもよい、ただし、回収薬液槽２１中の
液は薬液槽１１に、回収薬液槽２２中の液は薬液槽２２
にそれぞれ返送するのが好ましい。

なお、第１番目の洗浄に使用された薬液槽ｌｌ中の薬液
のうち所定量（例えば１割程度）は膜の洗浄に伴って消
費されるので、ｔｊＳ１段目の洗浄に使用された薬液の
量が目減りする。そこで回収薬液４６２ｚ中の薬液の一
部を回収薬液槽２１内の薬液と共に薬液槽１１に返送す
るようにしてもよい。

なお、薬品の補充を、ポンプ８を駆動することによって
行うようにしてもよい。

上記の洗浄工程において、薬液としてはＮａＯＨと次亜
塩素酸ナトリウムが用いられているが、必要に応じ界面
活性剤を用いるようにしてもよい、界面活性剤を用いる
場合も薬液槽１１〜１３に並列して界面活性剤の薬液槽
を設置すると共に、回収薬液槽２１〜２４に並列して界
面活性剤の回収槽を設置する。そして上記の洗浄手順と
同様な洗浄槽３、配管５．５０等を利用した供給を行う
ことにより容易に洗浄を行うことができる。この場合も
界面活性剤の損失量は僅かなので、再使用をすることが
できる。

［実施例］ 以下実施例及び比較例について説明する。

実施例１ セルロースと酵素で糖化した液を１日当り２０時間、分
画分子量２万の限外濾過膜で処理した。

２０時間後、運転を中断して本発明方法により洗浄した
。洗浄系統は第１図に示すものである。

生ず　２つの薬液槽１１．１２のそれぞれに２０９、ず
つ０．５％Ｎ　ａＯＨ溶液を充填した。また薬液槽１３
に次亜塩素酸ナトリウムの５００ｐｐｍ溶液を充填した
。洗浄にあたって、最初に４０〜４５℃の温水を５分間
通水した。次いで、第１の薬液槽１１から洗浄槽３にＮ
ａＯＨ溶液を移し、運転圧力３Ｋｇ／ｒｎ’、４０〜４
５°Ｃで膜分離装置１に通液した。成典透過液は配管４
０から洗浄槽３に返送する。一方、透過液は活性炭辿過
塔６に通液し、次いで回収薬液４６２１に移した。

これを１０分間行ない、その後、膜分離装置１へのＮ　
ａＯＨ溶液の供給を中止すると共に、空気を成分＃装置
ｌに送り込み、その中の濃縮物を洗浄槽３に集めた。

次に第２の薬液槽１２から洗浄槽３にＮ　ａＯＨ溶液を
供給し、同一条件で通液した。透過液はそのままＳ２の
回収薬液１ｎ２２に回収した。５分間隔に１０秒間ずつ
膜分離装置ｌに加圧空気又はスポンジポールを供給し、
洗浄した。３０分後、Ｎ　ａＯＨ溶液の供給を停止し、
上記と同様の処置を行なったのち、水洗し薬液槽１３中
の次亜ｔｎｎ耐酸トリウム溶液で系を殺菌した。そして
最後に再度４０〜４５℃の温水で次亜塩素酸ナトリウム
溶液を押し出した。

回収薬液槽２１．２２中ｃｙ）　Ｎ　ａ　ＯＨのＰＨ溶
液のｐＨを調べたところ、第１の回収薬液槽２１では当
初ＰＨ１３，０であったものが使用後は１２．６〜１２
．８となっていた。また第２の回収薬液槽２２では使用
後１２．８〜１２．９であり、ＮａＯＨの濃度低下は第
１段図の洗浄で少しみられるものの、第２段目の洗浄で
はほとんどないことが認められた６次亜塩素酸ナトリウ
ムにノＱ・ても、最初５００ｐｐｍのものが、４２５ｐ
ｐｍとなっただけであり、濃度低下は極＜微量であるこ
とが認められた。

洗浄終了後、回収薬液槽２１．２２のＮａＯＨ溶液をそ
れぞれ薬液槽１１．２１に返送した。なおＮ　ａＯＨ及
び次亜塩素酸ナトリウムの減少分をそれぞれ補給した。

この成分＃装置の運転〜洗浄工程を１サイクルとし、都
合７サイクル実施した。各サイクルにおける膜透過量の
測定結果を表−１に示す、これから膜透過量の回復はい
ずれのサイクルにおいても極めて良好であることが明瞭
に認められる。

表−１；各サイクルにおける膜透過量の回復木：　ｒｎ
’／ｒｎ’・ｄａｙ 比較例１ 実施例１と同じ膜をまず温湯で１０分間洗浄した後、４
０１の０．５％ＮａＯＨ溶液で５０分間洗浄した０次い
で実施例１と同様の次亜塩素酸ナトリウム溶液で５０分
間１５！菌処理した後、温湯で押し出した。

この操作を都合４回繰り返したが、膜透過φは、いずれ
の場合でも、３ｍ’／ｒｒｆ−ｄ　ａ　ｙ　（１度まで
回復するに止まった。

［効果］ 以上の通り本発明の膜の洗浄方法は、従来所要量の薬液
を一度に膜に接触させるようにしていたものを、複数回
に区分けして膜と接触させるようにしたものであり、洗
浄効果が高く、かつ洗浄用薬液の繰り返し使用が可能で
ある。特に第２段〔１以降の洗浄に使用された薬液は殆
ど汚染されず、なんらの処理を施すことなく再使用に供
することが可能である。また膜の汚れ成分の殆どは第１
段目の洗浄時に取り除かれるので、薬液の浄化処理もこ
の第１段目の洗浄された薬液だけでよく従っその量も少
ないものとなる。

以上のようにして、本発明によれば膜の洗浄を効率よく
かつ安価に行うことが可能とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する一態様を示す系統図である。 １・・・・・・膜外ａ装置、　？・・・・・・膜、３・
・・・・・洗浄槽、　　　　６・・・・・・活性炭鹸過
塔、１１〜１３・・・・・・薬液槽、 ２１〜２３・・・・・・回収薬液槽。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機物で汚染された限外濾過膜又は精密濾過膜を
   薬液を用いてｎ段（ｎは２以上の自然数）に分けて多段
   に洗浄する方法において、ｎ個の薬液槽と、薬液洗浄装
   置とを設け、 （１）最初に第１の薬液槽に貯蔵されている薬剤で膜を
   洗浄する第１段目の洗浄を行った 後、
2. （２）それよりも前段の洗浄に使用された薬液槽とは異
   なる薬液槽に貯蔵されている薬液を用いて膜を洗浄する
   第２段目以降の洗浄を少なくとも１回行うと共に、 第１段目の洗浄における膜透過液は薬液洗浄装置を通し
   た後、かつ第２段目以降の洗浄における膜透過液は薬液
   洗浄装置を通さずに、いずれかの薬液槽に返送し、かつ
   各薬液槽に返送された薬液を次回の洗浄に使用するため
   に貯留しておくことを特徴とする膜分離装置における膜
   の洗浄方法。 （２）前記薬液槽とは別個にｎ個の回収薬液槽を設置し
   、各段の膜透過液は一旦回収薬液槽に貯蔵して各段の洗
   浄工程終了後にいずれかの薬液槽に返送することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の洗浄方法。
3. （３）薬液が返送される薬液槽は、当該薬液が洗浄前に
   貯留されていた薬液槽であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項に記載の洗浄方法。
4. （４）薬液はアルカリ剤の溶液であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記
   載の洗浄方法。
5. （５）薬液はアルカリ剤の溶液及び次塩素酸ナトリウム
   の溶液であり、それぞれ別々の薬液槽に貯留されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれか１項に記載の洗浄方法。
6. （６）薬液はアルカリ剤の溶液、次亜塩素酸ナトリウム
   の溶液及び界面活性剤の溶液であり、それぞれ別々の薬
   液槽に貯留されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれか１項に記載の洗浄方法。
7. （７）塩素酸ナトリウムを用いて行なう洗浄を第ｎ段目
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６
   項に記載の洗浄方法。
8. （８）第１段目の洗浄の前及び第ｎ段目の洗浄の後にそ
   れぞれ水又は温湯で膜の洗浄を行うことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載
   の洗浄方法。
9. （９）有機物はセルロースの酵素による糖化液に由来す
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第７項のいずれか１項に記載の洗浄方法。