JP6191464B2 - 除濁膜モジュールの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、被処理水（原水）を除濁膜で処理してろ過水を得るために用いられる除濁膜モジュールの運転方法に関する。

除濁膜が用いられたろ過装置は、高い除濁・除菌性能、運転や保守の簡便性、省エネルギー、省スペースなどの利点を有するため、地下水や表流水の除濁・除菌による飲料用水や工業用水の製造に広く使用されている。また、除濁膜が用いられたろ過装置は、海水淡水化に用いられる逆浸透膜モジュールの前処理水の製造、あるいは、下廃水の生物処理の後処理水の除濁・除菌や再利用のために用いられる逆浸透膜モジュールの前処理水の製造など様々な分野で、その使用が拡大している。

例えば、特許文献１あるいは２には、除濁膜が開示されている。特許文献３、４あるいは５には、除濁膜モジュールが開示されている。特許文献６あるいは７には、除濁膜モジュールを用いた造水装置あるいは造水方法が開示されると共に、除濁膜モジュールの洗浄方法が開示されている。

除濁膜モジュールは、通常、次のような構造を有している。本発明の除濁膜モジュールの運転方法の実施に使用される除濁膜モジュールも、同様の構造を有している。

すなわち、 除濁膜モジュールは、通常、ケースと該ケースに収納された除濁膜からなる。前記ケースには、前記除濁膜の被処理水（原水）に接する面を含む被処理水流路に通じる第１の流体流通口と、前記除濁膜のろ過水に接する面を含むろ過水流路に通じる第２の流体流通口が設けられている。前記ケースには、必要に応じて、前記除濁膜の被処理水に接する面を含む空間に通じる第３の流体流通口が設けられている。

この除濁膜モジュールにおいて、前記除濁膜の一方の端部（上側端部）に、前記ろ過水流路の開口を有すると共に、前記被処理水流路と前記ろ過水流路との間の流体の流通を遮断し、かつ、前記除濁膜を前記ケースに固定する除濁膜の支持体により、前記除濁膜の開口端部が形成されている。

更に、前記除濁膜の他方の端部（下側端部）に、前記ろ過水流路の前記開口とは反対側の前記ろ過水流路の端部を封止する封止部材により、前記除濁膜の封止端部が形成されている。

被処理水からろ過水を得るろ過工程において、前記第１の流体流通口は、被処理水を前記被処理水流路へと供給するための被処理水供給口として用いられる。また、前記第２の流体流通口は、被処理水が除濁膜を透過することにより得られたろ過水を前記ろ過水流路から排出するためのろ過水排水口として用いられる。この際、ケース内に余剰の被処理水が存在する場合は、第３の流体流通口が、余剰の被処理水を前記被処理水流路から排出するための排水口として用いられる。

除濁膜に付着した濁質を除濁膜から除去するための逆洗工程において、前記第２の流体流通口は、前記ろ過工程において得られたろ過水、あるいは、ろ過水とは別に用意される清澄水、すなわち、洗浄水（逆洗水）を、前記ろ過水流路に供給するための逆洗水供給口として用いられる。逆洗水は、除濁膜の内側（前記ろ過水流路側）から、除濁膜を通過して、除濁膜の外側（前記被処理水流路側）へと流れ、使用済み逆洗水となる。前記第１の流体流通口、あるいは、前記第３の流体流通口は、使用済み逆洗水を排出するための逆洗水排水口として用いられる。なお、逆洗において用いられるろ過水と清澄水は、特別に区別する旨の説明がない限り、同義語として用いられる。

除濁膜の気体による洗浄、すなわち、空洗が必要な場合は、通常、前記第１の流体流通口が、気体を前記被処理水流路に供給するための気体供給口として用いられ、前記第３の流体流通口が、洗浄に使用された気体を排出するための気体排出口として用いられる。なお、以下において、空洗用の気体を、最も一般的に用いられる空気を用いて説明する場合がある。

このような除濁膜モジュールの一例を、図１に示す。図１に示す除濁膜モジュール１４ａにおいて、除濁膜１は、多数本の中空糸の束により形成された除濁膜である。除濁膜１は、ケース（加圧容器）４に収納されている。除濁膜１の一方の端部（下側端部）に封止端部３が形成され、他方の端部（上側端部）に開口端部２が形成されている。原水を除濁膜１の外側から内側に向かい除濁膜１を透過させて、原水のろ過が行われる。開口端部２から除濁膜１の内側のろ過水が取り出される。この中空糸除濁膜モジュール１４ａは、外圧式中空糸除濁膜モジュールである。

このような除濁膜モジュール１４ａの洗浄方法として、ろ過方向とは逆方向に、すなわち、除濁膜１の内側（ろ過水流路側）から除濁膜１の外側（被処理水流路側）に、ろ過水または清澄水などの洗浄水を透過させる逆洗や、気体（一般的には空気）を除濁膜の外側（被処理水流路側）に気泡として導入する空洗が一般的に行われている。

除濁膜モジュールは、空洗の簡便性から、図４に示すように、被処理水（原水）または空気の導入口となる通水口６を有する封止端部３が下側に位置し、ろ過水が流通する開口を有する開口端部２が封止端部３よりも上側に位置する状態で、除濁膜１が、ろ過装置Ｆ１に据え付けられることが、一般的である。

しかし、このように、開口端部２を上側とした場合、逆洗において、上側の開口端部２の近傍では、除濁膜１の逆洗水が流れるろ過水流路の流路抵抗が小さいため、逆洗水は良く流れるが、その一方、封止端部３の近傍では、除濁膜１の逆洗水が流れるろ過水流路の流路抵抗が大きいため、逆洗水は流れにくい。その結果、封止端部３の近傍の除濁膜１の十分な洗浄効果が得られない問題があった。また、空洗においても、除濁膜１の端部は気体（空気）の流動による振動が小さく、逆洗に空洗を合わせても、封止端部３の近傍において、除濁膜１に濁質が残存して蓄積するという問題があった。

ＪＰ４８３５２２１Ｂ２ ＪＰ３７６０８３８Ｂ２ ＪＰ２００６−２３１１４６Ａ ＪＰ２００７−１２５４５２Ａ ＵＳ６，９１１，１４７Ｂ２ ＪＰ２０１１−１２５８２２Ａ ＷＯ２０１１／１２２２８９Ａ１

本発明の目的は、除濁膜モジュールの洗浄性を改良し、ろ過工程における除濁膜のろ過性能の低下を極力防止することが可能な除濁膜モジュールの運転方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の除濁膜モジュールの運転方法は、次の通りである。

第１の態様：
ケースと該ケースに収納された除濁膜からなり、前記除濁膜の一方の端部に、前記除濁膜のろ過水流路が封止されている封止端部を有すると共に、他方の端部に、前記ろ過水流路が開口されている開口端部を有する除濁膜モジュールの運転方法であって、被処理水を、前記除濁膜の外側から内側に向かい前記除濁膜を透過せしめることにより、前記被処理水をろ過し、得られたろ過水を前記開口端部から取り出すろ過工程と、前記ケースの上下方向の水平方向に対する位置を変更することにより、前記封止端部の位置を前記開口端部の位置より高く位置せしめると共に、少なくとも前記封止端部が大気中に露出する状態とし、かつ、前記開口端部が被処理水中に位置する状態にして、前記開口端部から清澄水を供給することにより、前記除濁膜の内側から外側に前記清澄水を押出して、前記除濁膜の逆洗を行う封止端部高位置逆洗工程を有する除濁膜モジュールの運転方法。

第２の態様：
ケースと該ケースに収納された除濁膜からなり、該除濁膜の一方の端部に、該除濁膜のろ過水流路が封止されている封止端部を有すると共に、他方の端部に、前記ろ過水流路が開口されている開口端部を有する除濁膜モジュールの運転方法であって、前記開口端部の位置が前記封止端部の位置より高い位置にある状態で、被処理水を、前記除濁膜の外側から内側に向かい前記除濁膜を透過せしめることにより、前記被処理水をろ過し、得られたろ過水を、前記開口端部から取り出すろ過工程と、前記開口端部の位置が前記封止端部の位置より高い位置にある状態で、前記開口端部から清澄水を供給することにより、前記除濁膜の内側から外側に清澄水を押出して、前記除濁膜の逆洗を行う開口端部高位置逆洗工程を有する除濁膜モジュールの運転サイクルが、少なくとも１回繰り返された除濁膜モジュールを、前記ケースの上下方向の水平方向に対する位置を変更することにより、前記封止端部の位置を前記開口端部の位置より高く位置せしめると共に、少なくとも前記封止端部が大気中に露出する状態とし、かつ、前記開口端部が水に接した状態にして、前記開口端部から清澄水を供給することにより、前記除濁膜の内側から外側に前記清澄水を押出して前記除濁膜の逆洗を行う封止端部高位置逆洗工程を有する除濁膜モジュールの運転方法。

前記第２の態様において、前記開口端部高位置逆洗工程の前後、あるいは、前記開口端部高位置逆洗工程と同時に、前記封止端部側から前記除濁膜モジュール内に、気体を導入する空洗工程が行われることが好ましい。

前記第１あるいは第２の態様において、前記封止端部高位置逆洗工程の前に、前記除濁膜を薬液に一定時間接触させることが好ましい。

前記第１あるいは第２の態様において、前記封止端部高位置逆洗工程において、前記封止端部から前記除濁膜の長さの１／２未満の部分が、大気中に露出された状態が保持されることが好ましい。

前記第１あるいは第２の態様において、前記封止端部高位置逆洗工程において、前記ケースから、前記被処理水を排出することにより、前記ケース内における前記除濁膜に対する被処理水の水位を、段階的または連続的に下げながら、前記除濁膜の逆洗が行われることが好ましい。

前記第１あるいは第２の態様において、前記除濁膜モジュールが、外圧式加圧型中空糸膜モジュールであることが好ましい。

本発明の除濁膜モジュールの運転方法によれば、封止端部が開口端部よりも高い位置に位置する状態で、かつ、封止端部が大気中に露出し、開口端部が被処理水中に位置する状態で、除濁膜の逆洗が行われるため、すなわち、封止端部高位置逆洗工程により、除濁膜モジュールの洗浄が効率的に行われる。とりわけ、封止端部近くにおける除濁膜に付着している濁質の除去が効率的に行われる。

図１は、本発明の実施に用いられる除濁膜モジュールの一例の概略縦断面図である。 図２は、本発明の実施に用いられる他の除濁膜モジュールの一例の概略縦断面図である。 図３は、本発明の実施に用いられる更に他の除濁膜モジュールの一例の概略縦断面図である。 図４は、本発明の実施におけるろ過工程の一例を説明するための概略フロー図である。 図５は、本発明の実施における封止端部高位置逆洗工程の一例を説明するための概略フロー図である。 図６は、本発明の実施における封止端部高位置逆洗工程の他の一例を説明するための概略フロー図である。

以下、図面を参照しながら、本発明のいくつかの実施例を説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

本発明の実施においてろ過処理される被処理水（原水）としては、海水、河川水、地下水、下排水処理水など様々な種類の水が挙げられる。

図１、２、および、３を用いて、本発明の実施において用いられる除濁膜モジュールのそれぞれ別の態様を説明する。

図１に示す除濁膜モジュール１４ａは、ケース（円筒ケース）４とケース４の内方に収納された多数本の中空糸膜の束で形成された除濁膜１からなる。除濁膜１の上端部において、各中空糸膜は、ポッティング材に埋設され、それらの上端部における各中空部は、ポッティング材の上面において、開口されている。ポッティング材の側周面は、ケース４の内周面に固定されている。この状態において、ポッティング材により、除濁膜１の開口端部２が形成されている。この開口端部２からろ過水が取り出される。

除濁膜１の下端部において、各中空糸膜は、ポッティング材に埋設され、それらの下端部における各中空部は、ポッティング材により封止されている。ポッティング材の側周面は、ケース４の内周面に固定されている。この状態において、ポッティング材により、除濁膜１の封止端部３が形成されている。封止端部３を形成しているポッティング材の中央部には、被処理水が流通する通水口６が設けられている。

除濁膜モジュール１４ａにおいて、除濁膜１の外側に供給された被処理水は、除濁膜１の外側表面から内側の中空部の表面へと透過することによりろ過され、ろ過水となる。ろ過水は、開口端部２における各中空部の開口から流出する。

除濁膜モジュール１４ａは、被処理水を供給する被処理水供給ノズル（被処理水供給口）５、ろ過水を取り出すろ過水排出ノズル（ろ過水排出口）８、および、ケース４内の余剰の水を排出する排水ノズル（排水口）７を有する。

図２に、図１の除濁膜モジュール１４ａとは別の構造を有する除濁膜モジュール１４ｂを示す。図２において、除濁膜モジュール１４ｂは、除濁膜１をライナー１０の周りにＵ字型に曲げて折り返して両端部のみをポッティング材でポッティングした構造を有する。このポッティング材により、図１の除濁膜モジュール１４ａにおける開口端部２と同様の開口端部２が形成されている。除濁膜１の折り返し部９は、ライナー１０で固定されていてもよい。ライナー１０周りの除濁膜１の折り返し部９により、図１の除濁膜モジュール１４ａにおける封止端部３と同様の機能を有する封止端部が、形成されている。

図３に、図１の除濁膜モジュール１４ａとは更に別の構造を有する除濁膜モジュール１４ｃが示される。図３に示される除濁膜モジュール１４ｃは、図１に示される除濁膜モジュール１４ａにおける封止端部３の近くにおいて、ケース１に排水ノズル（排水口）１１が設けられている点で、図１に示される除濁膜モジュール１４ａと異なる。

図４に、本発明の除濁膜モジュールの運転方法の実施に用いられるろ過装置の一例を示す。図４において、ろ過装置Ｆ１は、図１に示した除濁膜モジュール１４ａ、原水タンク１２、ろ過水タンク１６からなる。原水タンク１２と除濁膜モジュール１４ａは、原水（被処理水）ＲＷが、原水タンク１２から除濁膜モジュール１４ａの原水（被処理水）供給ノズル５に供給されるように、原水供給ラインＬ１により結合されている。

除濁膜モジュール１４ａとろ過水タンク１６は、ろ過水ＦＷが、除濁膜モジュール１４ａのろ過水排出ノズル８からろ過水タンク１６に供給されるように、ろ過水供給ラインＬ２により結合されている。除濁膜モジュール１４ａの排水ノズル７に、ケース４内の水を系外に排出するように、排水ラインＬ３が結合されている。

原水供給ラインＬ１には、原水タンク１２から原水（被処理水）供給ノズル５に向かい、原水ポンプ１３と原水バルブ２３が、この順で、設けられている。ろ過水供給ラインＬ２には、ろ過水バルブ２４が設けられている。排水ラインＬ３には、排水バルブ１５が設けられている。

原水供給ラインＬ１は、原水バルブ２３と原水（被処理水）供給ノズル５との間に、分岐点Ｊ１を有する。ろ過水タンク１６と分岐点Ｊ１は、ろ過水ＦＷが原水供給ラインＬ１に供給されるように、逆洗水供給ラインＬＡにより結合されている。逆洗水供給ラインＬＡには、ろ過水タンク１６から分岐点Ｊ１に向かい、逆洗ポンプ１７と逆洗バルブＡ２５が、この順で、設けられている。

逆洗水供給ラインＬＡは、逆洗ポンプ１７と逆洗バルブＡ２５との間に、分岐点Ｊ２を有する。また、ろ過水供給ラインＬ２は、ろ過水排出ノズル８とろ過水バルブ２４との間に、分岐点Ｊ３を有する。分岐点Ｊ２と分岐点Ｊ３は、ろ過水ＦＷがろ過水供給ラインＬ２に供給されるように、逆洗水供給ラインＬＢにより結合されている。逆洗水供給ラインＬＢには、逆洗バルブＢ１８が設けられている。

ろ過水供給ラインＬ２は、ろ過水排出ノズル８と分岐点Ｊ３との間に、分岐点Ｊ４を有する。分岐点Ｊ４には、ケース４内の空気（気体）が系外に排出されるように、空気排出ラインＬ４が結合されている。空気排出ラインＬ４には、空気抜きバルブ１９が設けられている。

原水供給ラインＬ１は、分岐点Ｊ１と原水（被処理水）供給ノズル５との間に、分岐点Ｊ５を有する。分岐点Ｊ５には、ケース４内に、空洗のために使用される空気（気体）が供給されるように、空気供給ラインＬ５が結合されている。空気供給ラインＬ５には、空気供給バルブ２６が設けられている。

次に、図４に示すろ過装置Ｆ１における除濁膜モジュールの運転方法を説明する。

ろ過装置Ｆ１におけるろ過工程は、原水タンク１２に溜められた原水（被処理水）ＲＷが、原水ポンプ１３により、封止端部３に設けられている通水口６を経由して、除濁膜モジュール１４ａに供給され、除濁膜モジュール１４ａの除濁膜１によって、原水（被処理水）がろ過され、得られたろ過水ＦＷが、開口端部２に形成されている開口を経由して、ろ過水タンク１６に溜められることにより行われる。

このろ過工程において、原水バルブ２３、ろ過水バルブ２４は、開であり、排水バルブ１５、逆洗バルブＡ２５、逆洗バルブＢ１８、空気供給バルブ２６は、閉である。なお、空気抜きバルブ１９は、開であっても、閉であっても構わない。

このろ過工程は、原水タンク１２から原水（被処理水）ＲＷを除濁膜モジュール１４ａに供給する工程、除濁膜１の原水（被処理水）側からろ過水側に原水（被処理水）ＲＷをろ過する工程、ろ過水ＦＷをろ過水タンク１６に供給する工程からなる。ろ過時間は、任意の長さに選定することができる。しかし、除濁膜モジュール１４ａ内の過度な濁質の蓄積を防止する点から、一回のろ過時間は、１５分乃至２時間程度であることが望ましい。ろ過工程を終了するときは、原水ポンプ１３を停止すると共に、原水バルブ２３およびろ過水バルブ２４を、閉とする。

このろ過工程においては、除濁膜１の開口端部２の位置と封止端部３の位置の間の高低関係は何ら制限されない。すなわち、除濁膜１の封止端部３の位置と開口端部２の位置とを同じ高さにした状態で、ろ過工程を実施してもよいし、封止端部３の位置を開口端部２の位置より低くした状態で、ろ過工程を実施してもよいし、あるいは、封止端部３の位置を開口端部２の位置より高くした状態で、ろ過工程を実施してもよい。

次に、ろ過装置Ｆ１における除濁膜１の洗浄工程を、図５を用いて説明する。

先ず、封止端部３の位置を開口端部２の位置より高く、好ましくは、封止端部３と開口端部２が鉛直に並ぶようにする。前記のろ過工程において、封止端部３の位置を開口端部２の位置より高くしてろ過工程が行われたときは、そのままの状態で、洗浄工程を実施することができる。

しかし、それ以外のときは、除濁膜モジュール１４ａの長手方向（上下方向）の向きを回転させ、除濁膜１の封止端部３の位置が開口端部２の位置より高くなるようにする。

この場合、図４に示す原水供給ラインＬ１の下流端の原水（被処理水）供給ノズル５への接合状態を、図５に示すように、原水供給ラインＬ１の下流端が、ろ過水排出ノズル８に接合するように、接合状態を変更することになる。この接合状態の変更は、人手により行われてもよいが、例えば、向かい合う開口部の一方が、他の開口部と向かい合うように、開口部の位置の自動切り替え手段を利用して、機械的に行われるようにするのが好ましい。

次に、図５に示すように、図４に示す封止端部３と開口端部２との上下関係が完全に反転し、封止端部３が上側に位置し、開口端部２が下側に位置した状態での逆洗工程、すなわち、封止端部高位置逆洗工程について説明する。

この状態において、空気抜きバルブ１９、排水バルブ１５を、開として、排水ノズル７から除濁膜モジュール１４ａの原水（被処理水）側の水の少なくとも一部を排水し、除濁膜１の封止端部３が大気中に露出するようにする。

次に、逆洗バルブＡ２５を開とし、逆洗ポンプ１７を稼動させ、ろ過水ＦＷを除濁膜１のろ過水側から原水（被処理水）側に透過させることによって、除濁膜１の逆洗が行われる。この逆洗工程が、封止端部高位置逆洗工程である。このとき、原水（被処理水）側に透過した逆洗排水は、排水バルブ１５から排水し、除濁膜１の封止端部３が、常に大気中に露出した状態とする。この状態において、逆洗バルブＡ２５、排水バルブ１５、空気抜きバルブ１９は、開であり、原水バルブ２３、ろ過水バルブ２４、逆洗バルブＢ１８、空気供給バルブ２６は、閉である。

封止端部高位置逆洗工程は、除濁膜１の封止端部３を大気に露出した状態で、ろ過水タンク１６からろ過水ＦＷを除濁膜モジュール１４ａに供給し、除濁膜１のろ過水側から原水（被処理水）側に透過させ、原水（被処理水）側に流出した水を排水ノズル７から排出することにより行われる。

このとき、封止端部３の近くでは、除濁膜１の原水（被処理水）側が大気中に露出していることにより、水圧による抵抗が無いことから、除濁膜１の大気中の露出している部分から選択的にろ過水が透過するため、その部分における除濁膜１の高い洗浄効果が得られる。

一方、除濁膜１の原水（被処理水）側に水が満たされている開口端部２に近い除濁膜１の下部からその上方の大部分の位置においては、除濁膜１の外側には水圧による抵抗があるため、除濁膜１をろ過水が透過しにくい状態にある。したがって、封止端部高位置逆洗工程により、従来は洗浄されにくかった封止端部３に近い部分の除濁膜１が、集中的に洗浄される状態が形成される。

封止端部高位置逆洗工程（以下において、この工程を、逆洗工程（Ａ）と云う場合がある）は、一定時間のろ過工程の終了後に、毎回行っても構わないし、別の洗浄方法と組み合わせて、時々行っても構わない。

別の洗浄方法と組み合わせて行う場合には、数ヶ月乃至数年運転し、除濁膜モジュールの封止端部に濁質が十分に蓄積した状態となった後、逆洗工程（Ａ）を行ってもよい。この場合、逆洗工程（Ａ）を行ったとき、封止端部に蓄積した濁質が効率的に除去され、従来の洗浄方法に対して、濁質を除去するのに要する時間を短縮することができると共に、清澄水の使用量および薬液の使用量を減少させることができる。

逆洗工程（Ａ）の施行時間は、任意に決定できる。しかし、毎回のろ過工程の終了後、あるいは、ろ過工程と別の洗浄工程を組み合わせて数回実施した後に、逆洗工程（Ａ）を行う場合には、運転稼働率の点から、逆洗工程（Ａ）の施行時間は、１０秒乃至６０秒であることが望ましい。一方、除濁膜モジュールの封止端部に濁質が十分に蓄積した状態となって、逆洗工程（Ａ）を行う場合には、封止端部の濁質を除くため、逆洗工程（Ａ）の施行時間は、１分乃至１５分程度であることが望ましい。

なお、逆洗工程（Ａ）をより効果的に実施するため、逆洗工程（Ａ）において、排水バルブ１５または逆洗バルブＡ２５の開度を調整する、あるいは、逆洗ポンプ１７の出力を調整することにより、除濁膜１の封止端部３から除濁膜１の長さの１／２未満の部分が大気中に露出され、残りの部分には水が満たされた状態となるように、除濁膜モジュール内部の水位２０（図５参照）を保持することが好ましい。

一方、除濁膜１の全体を効率的に洗浄するため、段階的または連続的に被処理水の水位を下げながら、逆洗工程（Ａ）行うことも有益である。また、一定時間液面を保持した後、水位を下げても良い。

液面を保持するか、水位を下げるかは、濁質の蓄積している箇所やその程度に応じて、任意に選択できる。濁質が膜全体に蓄積している場合には、水位を下げながら行う方が望ましい。他方、除濁膜モジュールの封止端部３に濁質が集中して蓄積している場合には、水位を維持して、徹底して封止端部３の近傍の濁質を除去することが望ましい。

次に、図３に示す除濁膜モジュール１４ｃを用いた図６に示すろ過装置Ｆ２における除濁膜モジュールの運転方法を説明する。

図６に示すように、封止端部３の近くに排水ノズル１１を備えている除濁膜モジュール１４ｃの場合には、空気抜きバルブ１９を、開にして、大気に開放し、排水バルブ２２を、開にして、下部の排水バルブ１５は、閉にして、除濁膜モジュール内部の水位２１で示すように、除濁膜モジュール１４ｃ上部が、大気中に露出されるようにし、かつ、それ以下の部分を水で満たした状態として、逆洗工程（Ａ）が実施される。次いで、下部の排水バルブ１５を、開にしつつ、除濁膜１の全体が大気中に露出されるようにしながら、逆洗を継続することで、除濁膜１の全体の逆洗が行われる。

なお、図６に示すろ過装置Ｆ２における水および気体（空気）が流通するラインの構成は、図４に示すろ過装置Ｆ１におけるライン構成と同じライン構成に加え、ケース４内の水を系外に排出するように、除濁膜モジュール１４ｃの排水ノズル１１に結合された排水ラインＬ６を有する。この排水ラインＬ６に、排水バルブ２２が設けられている。

次に、更に有効な本発明の除濁膜モジュールの運転方法の実施態様を説明する。

先ず、図４に示すように、開口端部２を上にした状態で、上記のろ過工程を行った後、開口端部２を上にしたままの状態で、原水バルブ２３、ろ過水バルブ２４を、閉とし、逆洗バルブＢ１８および排水バルブ１５を、開として、逆洗ポンプ１７を稼動し、開口端部２から清澄水を供給し、除濁膜１の内側から外側に清澄水を押し出す開口端部高位置逆洗工程（以下において、この工程を、逆洗工程（Ｂ）と云う場合がある）を行う。これらのろ過工程と逆洗工程（Ｂ）からなる運転サイクルを繰り返し実施する。

このとき、逆洗工程（Ｂ）においては、除濁膜１の内部の流路抵抗により、除濁膜１の開口端部２に近い上部の方が、封止端部３に近い下部に比べて、除濁膜１を透過する水量が大きくなるため、除濁膜１の開口端部２に近い部分が、封止端部３に近い部分に比べて、洗浄効果が高くなる。したがって、ろ過工程と逆洗工程（Ｂ）からなる運転サイクルを複数回行った場合には、次第に、除濁膜１の封止端部３の付近に濁質が蓄積する。

ここで、除濁モジュール１４ａの長手方向の向きを回転させ、図５に示すように、除濁膜モジュール１４ａの封止端部３が開口端部２より上に位置する状態として、上記逆洗工程（Ａ）を行う。このことにより、封止端部３に蓄積した濁質を除濁膜１から除去することが可能となる。

更に、逆洗工程（Ｂ）の前後に、あるいは、逆洗工程（Ｂ）と同時に、空気供給バルブ２６を、開として、通水口６を経由して、除濁膜モジュール１４ａに空気（気体）を供給する空洗工程を行っても良い。この空洗工程を行うことにより、空気（気体）が上昇することによるせん断力と除濁膜１の激しい揺れにより、除濁膜１の濁質の除去効果が更に高まる。

ただし、除濁膜１の両端部近傍では、除濁膜１が開口端部２および封止端部３により固定されているため、除濁膜１の揺れは小さく、空洗による洗浄効果が小さくなる。その結果、封止端部３には、濁質が更に選択的に蓄積されやすかった。この問題が、逆洗工程（Ａ）を行うことにより解決される。すなわち、逆洗工程（Ａ）を行うことにより、封止端部３に蓄積した濁質を除濁膜１から除去することが可能となる。

逆洗工程（Ａ）の前に、除濁膜１を薬液と一定時間接触させることで、逆洗工程（Ａ）における濁質の除去効果を更に高めることができる。

薬液は、除濁膜が劣化しない程度の濃度および接触時間を適宜選択した上で、選択される。次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、クロラミン、過酸化水素、オゾンなどを少なくとも１つ含有した薬液が、有機物を含んだ濁質に対しての洗浄効果が高くなるので、好ましく用いられる。また、塩酸、硫酸、硝酸、クエン酸、シュウ酸などを少なくとも１つ含有した薬液が、アルミニウム、鉄、マンガンなどに対しての洗浄効果が高くなるので、好ましく用いられる。

逆洗工程（Ａ）、または、逆洗工程（Ｂ）に用いる清澄水としては、除濁膜にてろ過されて得られたろ過水に限らず、水道水、純水、超純水などの水を用いることができる。また、洗浄効果を高めるため、用いる清澄水は、上記のような薬液を含むことも有益である。

除濁膜１の形態としては、中空糸膜型、平膜型、スパイラル型、または、チューブラー型を用いることができる。本発明の実施によりもたらされる洗浄効果の点から、中空糸膜型が好ましく、また、コスト低減の点からも、中空糸膜型が好ましい。また、膜ろ過方式としては、全量ろ過型モジュールでもクロスフローろ過型モジュールであっても差し支えない。

しかし、エネルギー消費量が少ないという点から、全量ろ過型モジュールが好ましい。なお、除濁膜モジュールは、高圧にて送液することで、多量の造水が可能となる、耐圧性を有するケース内に除濁膜を装填してなるいわゆる「加圧型」が好ましく用いられる。

中空糸膜モジュールのろ過方式としては、中空糸膜の外側から内側にろ過を行う外圧式が、好ましく用いられる。

排水ノズル７の位置は、特に限定されないが、逆洗工程（Ａ）において、除濁膜モジュール内部の原水（被処理水）および洗浄水（逆洗水）をできるだけ排水できるよう、排水ノズル７は、除濁膜１の開口端部２の近くに設けられていることが好ましい。

除濁膜１は、粒径が０．１μｍ以上の粒子や高分子を阻止することができる精密ろ過膜や、粒径が２ｎｍ以上０．１μｍ未満の粒子や高分子を阻止することができる限外ろ過膜であることが好ましい。

除濁ろ過膜に用いられる精密ろ過膜および／または限外ろ過膜の素材としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレンなどや、これらの複合素材を例示することができる。

なかでも、ポリフッ化ビニリデンは、耐薬品性に優れているため、精密ろ過膜および／または限外ろ過膜を定期的に薬品洗浄することで精密ろ過膜および／または限外ろ過膜のろ過機能が回復し、前処理膜モジュールの長寿命化につながるので、好ましく用いられる。

除濁膜ろ過モジュールのケース４は、材質としては、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や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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コポリマー（ＰＦＡ）、フッ化エチレンポリプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン−エチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂、そして、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素樹脂、更にポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが単独または混合して用いられる。また、樹脂以外では、アルミニウム、ステンレス鋼などが好ましく、更に、樹脂と金属の複合体や、ガラス繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂などの複合材料であっても構わない。

本発明の除濁膜モジュールの運転方法によれば、封止端部が開口端部よりも高い位置に位置する状態で、かつ、封止端部が大気中に露出し、開口端部が被処理水中に位置する状態で、除濁膜の逆洗が行われるため、すなわち、封止端部高位置逆洗工程により、除濁膜モジュールの洗浄が効率的に行われる。とりわけ、封止端部近くにおける除濁膜に付着している濁質の除去が効率的に行われる。

１：除濁膜
２：開口端部
３：封止端部
４：ケース（円筒ケース）
５：原水（被処理水）供給ノズル（被処理水供給口）
６：通水口
７：排水ノズル（排水口）
８：ろ過水排出ノズル（ろ過水排出口）
９：除濁膜の折り返し部
１０：ライナー
１１：排水ノズル（排水口）
１２：原水タンク
１３：原水ポンプ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ：除濁膜モジュール
１５：排水バルブ
１６：ろ過水タンク
１７：逆洗ポンプ
１８：逆洗バルブＢ
１９：空気抜きバルブ
２０：除濁膜モジュール内部の水位
２１：除濁膜モジュール内部の水位
２２：排水バルブ
２３：原水バルブ
２４：ろ過水バルブ
２５：逆洗バルブＡ
２６：空気供給バルブ
Ｆ１、Ｆ２：ろ過装置
ＦＷ：ろ過水
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５：分岐点
Ｌ１：原水供給ライン
Ｌ２：ろ過水供給ライン
Ｌ３：排水ライン
Ｌ４：空気排出ライン
Ｌ５：空気供給ライン
Ｌ６：排水ライン
ＬＡ、ＬＢ：逆洗水供給ライン
ＲＷ：原水（被処理水）

Claims (7)

1. ケースと該ケースに収納された除濁膜からなり、前記除濁膜の一方の端部に、前記除濁膜のろ過水流路が封止されている封止端部を有すると共に、他方の端部に、前記ろ過水流路が開口されている開口端部を有する除濁膜モジュールの運転方法であって、被処理水を、前記除濁膜の外側から内側に向かい前記除濁膜を透過せしめることにより、前記被処理水をろ過し、得られたろ過水を前記開口端部から取り出すろ過工程と、前記ケースの上下方向の水平方向に対する位置を変更することにより、前記封止端部の位置を前記開口端部の位置より高く位置せしめると共に、少なくとも前記封止端部が大気中に露出する状態とし、かつ、前記開口端部が被処理水中に位置する状態にして、前記開口端部から清澄水を供給することにより、前記除濁膜の内側から外側に前記清澄水を押出して、前記除濁膜の逆洗を行う封止端部高位置逆洗工程を有する除濁膜モジュールの運転方法。
2. ケースと該ケースに収納された除濁膜からなり、該除濁膜の一方の端部に、該除濁膜のろ過水流路が封止されている封止端部を有すると共に、他方の端部に、前記ろ過水流路が開口されている開口端部を有する除濁膜モジュールの運転方法であって、前記開口端部の位置が前記封止端部の位置より高い位置にある状態で、被処理水を、前記除濁膜の外側から内側に向かい前記除濁膜を透過せしめることにより、前記被処理水をろ過し、得られたろ過水を、前記開口端部から取り出すろ過工程と、前記開口端部の位置が前記封止端部の位置より高い位置にある状態で、前記開口端部から清澄水を供給することにより、前記除濁膜の内側から外側に清澄水を押出して、前記除濁膜の逆洗を行う開口端部高位置逆洗工程を有する除濁膜モジュールの運転サイクルが、少なくとも１回繰り返された除濁膜モジュールを、前記ケースの上下方向の水平方向に対する位置を変更することにより、前記封止端部の位置を前記開口端部の位置より高く位置せしめると共に、少なくとも前記封止端部が大気中に露出する状態とし、かつ、前記開口端部が水に接した状態にして、前記開口端部から清澄水を供給することにより、前記除濁膜の内側から外側に前記清澄水を押出して前記除濁膜の逆洗を行う封止端部高位置逆洗工程を有する除濁膜モジュールの運転方法。
3. 前記開口端部高位置逆洗工程の前後、あるいは、前記開口端部高位置逆洗工程と同時に、前記封止端部側から前記除濁膜モジュール内に、気体を導入する空洗工程が行われる請求項２に記載の除濁膜モジュールの運転方法。
4. 前記封止端部高位置逆洗工程の前に、前記除濁膜を薬液に一定時間接触させる請求項１あるいは２に記載の除濁膜モジュールの運転方法。
5. 前記封止端部高位置逆洗工程において、前記封止端部から前記除濁膜の長さの１／２未満の部分が、大気中に露出された状態が保持される請求項１あるいは２記載の除濁膜モジュールの運転方法。
6. 前記封止端部高位置逆洗工程において、前記ケースから、前記被処理水を排出することにより、前記ケース内における前記除濁膜に対する被処理水の水位を、段階的または連続的に下げながら、前記除濁膜の逆洗が行われる請求項１あるいは２記載の除濁膜モジュールの運転方法。
7. 前記除濁膜モジュールが、外圧式加圧型中空糸膜モジュールである請求項１あるいは２に記載の除濁膜モジュールの運転方法。

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