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WO2022114222A1 - 中空糸膜モジュールの洗浄方法 - Google Patents

中空糸膜モジュールの洗浄方法 Download PDF

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Publication number
WO2022114222A1
WO2022114222A1 PCT/JP2021/043885 JP2021043885W WO2022114222A1 WO 2022114222 A1 WO2022114222 A1 WO 2022114222A1 JP 2021043885 W JP2021043885 W JP 2021043885W WO 2022114222 A1 WO2022114222 A1 WO 2022114222A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hollow fiber
fiber membrane
cleaning
membrane module
filtration
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/043885
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大祐 岡村
豊 五條
勇司 木村
Original Assignee
旭化成株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 旭化成株式会社 filed Critical 旭化成株式会社
Priority to US18/035,197 priority Critical patent/US20240009628A1/en
Priority to CN202310894396.8A priority patent/CN117298867A/zh
Priority to JP2022565508A priority patent/JPWO2022114222A1/ja
Priority to CN202180080557.9A priority patent/CN116568384A/zh
Publication of WO2022114222A1 publication Critical patent/WO2022114222A1/ja
Priority to US18/143,803 priority patent/US20230271140A1/en

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    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/16Regeneration of sorbents, filters

Definitions

  • the present invention relates to a method for cleaning a hollow fiber membrane module used for filtering raw water containing a turbid component.
  • Membrane filtration is used in the process of treating suspended water such as river water, lake water, underground water, industrial water raw water, sewage, sewage secondary treated water, industrial wastewater, domestic wastewater, rabbit urine, and seawater. There are many.
  • the advantage of the membrane filtration method is (1) The turbidity level of the obtained water quality is high and stable, and therefore the safety of the obtained water is high. (2) The installation space for the filtration device is small, (3) Easy automatic operation, And so on.
  • Hollow filament-shaped ultrafiltration membranes are mainly used for the turbidity operation by membrane filtration.
  • a porous organic membrane made of a synthetic resin is often used.
  • Patent Document 1 describes a polyvinylidene fluoride-based porous membrane, and discloses that this is used as a hollow fiber membrane.
  • the turbid components (inorganic substances and organic substances) contained in the raw water are blocked by the filtration membrane and removed.
  • turbid components in the raw water are deposited on the filtration membrane, which causes concentration polarization, formation of a cake layer, or clogging of the membrane.
  • concentration polarization concentration polarization
  • formation of a cake layer or clogging of the membrane.
  • permeation flow rate decreases as the filtration continues. Therefore, in the membrane filtration treatment of raw water, the membrane is regularly washed.
  • Patent Document 2 discloses a cleaning method in which a bubble nozzle is arranged sideways or below the hollow fiber membrane in the casing of the module, and backwashing and gas ejection from the nozzle are performed at the same time.
  • Patent Document 3 discloses a cleaning method in which a gas is introduced from the raw water side of the module and at the same time the gas or liquid is passed from the filtered water side of the hollow fiber membrane to the raw water side.
  • Patent Documents 2 and 3 are effective methods for removing turbidity components deposited on the hollow fiber membrane, and contribute to the stable operation of raw water filtration using the hollow fiber membrane module.
  • the conventional cleaning methods represented by Patent Documents 2 and 3 are still inadequate in cleaning efficiency from the viewpoint of process design when the hollow fiber membrane module is used for a long period of time.
  • the cleaning efficiency can be improved and the performance of the hollow fiber membrane module after 10 years can be improved to, for example, 90% of the initial performance
  • an object of the present invention is firstly to provide a method for cleaning a hollow fiber membrane module in which deterioration of filtration performance when the hollow fiber membrane module is used for a long period of time is extremely suppressed.
  • an object of the present invention is secondly, when the filtration operation using the porous hollow fiber membrane involves a cleaning step, the cleaning efficiency is excellent, the deterioration of the filtration performance with time is suppressed, and the hollow fiber membrane is suppressed. And to provide a hollow fiber membrane module that does not impair the life of the module containing the same.
  • a method for cleaning a hollow fiber membrane module including a hollow fiber membrane for filtering raw water containing a turbid component The first cleaning step of removing the turbid component accumulated on the hollow fiber membrane, and At least, a second cleaning step of passing gas through the raw water side of the hollow fiber membrane, performing an air scrubbing treatment, and the like are included in this order. In the first cleaning step, 50% by volume or more of the capacity of the hollow fiber membrane module is removed from the water existing in the hollow fiber membrane module before cleaning. How to clean the hollow fiber membrane module.
  • ⁇ Aspect 2 The method for cleaning a hollow fiber membrane module according to Aspect 1, wherein the first cleaning step is a step of performing at least one of the following treatments (A1) to (A3).
  • A1 Backflow cleaning treatment in which water is passed from the filtered water side of the hollow fiber membrane to the raw water side;
  • A2) Flushing treatment in which water is passed to the raw water side of the hollow fiber membrane;
  • A3) Drain treatment in which the liquid in the hollow fiber membrane module is discharged.
  • Aspect 3 The method for cleaning a hollow fiber membrane module according to Aspect 1 or 2, wherein in the first cleaning step, 7% by mass or more of the turbid component deposited on the hollow fiber membrane is removed.
  • Aspect 4 The method for cleaning a hollow fiber membrane module according to Aspect 1 or 2, wherein the second cleaning step is a step of performing any of the following 6 (B1) to (B3).
  • B1 A step of performing only an air scrubbing process in which a gas is passed through the raw water side of the hollow fiber membrane;
  • B2 A step of simultaneously performing an air scrubbing treatment for passing gas through the raw water side of the hollow fiber membrane and a backflow cleaning treatment for passing water from the filtered water side to the raw water side of the hollow fiber membrane; and (B3).
  • a third cleaning step of discharging the turbid component to the outside of the hollow fiber membrane module is further included.
  • ⁇ Aspect 6 >> The method for cleaning a hollow fiber membrane module according to Aspect 5, wherein the third cleaning step is a step of performing at least one of the following treatments (C1) and (C2).
  • the hollow fiber membrane module is A bundle of hollow fiber membranes consisting of multiple hollow fiber membranes, The housing in which the hollow fiber membrane bundle is housed and An adhesive fixing portion for adhesively fixing both ends of the hollow fiber membrane bundle and the housing, An introduction port that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the outer space of the hollow fiber membrane, A filtration water port that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the inner space of the hollow fiber membrane, The method for cleaning a hollow fiber membrane module according to any one of aspects 1 to 6, further comprising a cleaning discharge port that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the outer space of the hollow fiber membrane.
  • ⁇ Aspect 8 The method for cleaning a hollow fiber membrane module according to aspect 7, wherein the hollow fiber membrane is a microfiltration (MF) membrane or an ultrafiltration (UF) membrane.
  • MF microfiltration
  • UF ultrafiltration
  • the adhesive fixing portion is At one end of the hollow fiber membrane, a first adhesive fixing layer for adhering and fixing the hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material.
  • a second adhesive fixing layer for adhesively fixing the hollow fiber membranes to each other, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material is provided.
  • the hollow fiber membrane is a microfiltration (MF) membrane or an ultrafiltration (UF) membrane.
  • the adhesive fixing portion is At one end of the hollow fiber membrane, a first adhesive fixing layer for adhering and fixing the hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material.
  • a second adhesive fixing layer for adhesively fixing the hollow fiber membranes to each other, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material is provided.
  • the hollow fiber membrane module is An inlet that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the space outside the hollow fiber membrane. It is provided with a filtration water port that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the space inside the hollow fiber membrane, and a cleaning discharge port that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the space outside the hollow fiber membrane.
  • ⁇ Aspect 13 In the first adhesive fixing layer, the hollow portion of the hollow fiber membrane is open. In the second adhesive fixing layer, the hollow portion of the hollow fiber membrane is sealed.
  • ⁇ Aspect 15 >> A filtration method for filtering raw water using the hollow fiber membrane module according to any one of the above aspects 10 to 14.
  • the filtration method is A filtration step of passing raw water through the hollow fiber membrane to obtain filtered water by external pressure filtration; and a cleaning step performed after the filtration step.
  • the cleaning step is the cleaning method according to any one of aspects 1 to 6.
  • ⁇ Aspect 16 >> A filtration method for filtering raw water using the hollow fiber membrane module according to any one of the above aspects 10 to 14.
  • the filtration method is A filtration step of passing raw water through the hollow fiber membrane to obtain filtered water by external pressure filtration; and a cleaning step performed after the filtration step.
  • the cleaning step is The first cleaning step of backflow cleaning or flushing and the second cleaning step are included in this order.
  • the second cleaning step is Backflow cleaning that allows the filtered water to pass from the inside to the outside of the hollow fiber membrane, or flushing that introduces raw water from the introduction port and discharges it from the cleaning discharge port.
  • Raw water containing air bubbles is introduced from the introduction port, discharged from the cleaning discharge port, and the hollow fiber membrane is shaken by the air bubbles, which is combined with air scrubbing to clean the outer surface of the hollow fiber membrane.
  • ⁇ Aspect 17 >> After the first cleaning step and the second cleaning step, a third cleaning step is further included.
  • C1 Flushing treatment in which water is passed through the raw water side of the hollow fiber membrane; and
  • C2) Backflow cleaning treatment in which water is passed from the filtered water side of the hollow fiber membrane to the raw water side.
  • the cleaning step comprises a draining step of draining the cleaning drainage on the outside and the hollow portion of the hollow fiber membrane from the introduction port or the cleaning discharge port.
  • ⁇ Aspect 19 The filtration method according to aspect 18, wherein the discharge step is a step of introducing compressed air into the introduction port or the cleaning discharge port and forcibly discharging the cleaning drainage.
  • ⁇ Aspect 20 The filtration method according to any one of aspects 16 to 19, wherein the average turbidity of the raw water is 10 degrees or more.
  • a method for cleaning a hollow fiber membrane module in which deterioration of filtration performance when the hollow fiber membrane module is used for a long period of time is extremely suppressed.
  • FIG. 1 It is a schematic cross-sectional view which shows an example of the structure of the hollow fiber membrane module to which the method of cleaning a hollow fiber membrane module of this invention is applied. It is a flow chart of an example of a filtration system for carrying out the cleaning method of the hollow fiber membrane module of this invention.
  • the method for cleaning the hollow fiber membrane module of the present invention is as follows.
  • the first cleaning step of removing the turbid component accumulated on the hollow fiber membrane, and At least, a second cleaning step of passing gas through the raw water side of the hollow fiber membrane, performing an air scrubbing treatment, and the like are included in this order.
  • 50% by volume or more of the capacity of the hollow fiber membrane module is removed from the water existing in the hollow fiber membrane module before cleaning. This is a method for cleaning the hollow fiber membrane module.
  • a hollow fiber membrane module in which a plurality of hollow fibers are filled in a casing is preferably used because the membrane area per unit volume is large and the filtration efficiency is high.
  • the hollow fiber membrane module includes an external pressure type filtered hollow fiber membrane module that supplies raw water to the outer surface side of the hollow fiber membrane and passes it through the inner surface side to filter, and supplies raw water to the inner surface side of the hollow fiber membrane.
  • the external pressure type filtered hollow fiber membrane module has a larger effective membrane area per unit volume than the internal pressure type filtered hollow fiber membrane module, so that in fields where reduction of water production cost is required, for example, in the process of water purification production. It's being used.
  • the hollow fiber membrane module to which the cleaning method of the present invention is applied is A bundle of hollow fiber membranes consisting of multiple hollow fiber membranes, A housing containing a bundle of hollow fiber membranes and Adhesive fixing parts that bond and fix both ends of the hollow fiber membrane bundle and the housing, An inlet that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the outer space of the hollow fiber membrane, A filtration water port that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the inside space of the hollow fiber membrane, It has a cleaning outlet that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the outer space of the hollow fiber membrane. It is preferably a hollow fiber membrane module.
  • the above adhesive fixing part is At one end of the hollow fiber membrane, a first adhesive fixing layer for adhering and fixing the hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material, At the other end of the hollow fiber membrane, a second adhesive fixing layer may be provided for adhesively fixing the hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material.
  • the hollow fiber membrane module to which the cleaning method of the present invention is applied is preferably A bundle of hollow fiber membranes consisting of multiple hollow fiber membranes, A housing containing a bundle of hollow fiber membranes and A hollow fiber membrane module provided with an adhesive fixing portion for adhesively fixing both ends of the hollow fiber membrane bundle to the housing.
  • Hollow fiber membranes are microfiltration (MF) membranes or ultrafiltration (UF) membranes.
  • the adhesive fixing part is At one end of the hollow fiber membrane, a first adhesive fixing layer for adhering and fixing the hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material, At the other end of the hollow fiber membrane, a second adhesive fixing layer for adhesively fixing the hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material is provided.
  • Hollow fiber membrane module An inlet that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the space outside the hollow fiber membrane, Hollow fiber membrane with a filtering water port that communicates between the outside of the hollow fiber membrane module and the space inside the hollow fiber membrane, and a cleaning outlet that communicates between the outside of the hollow fiber membrane module and the space outside the hollow fiber membrane. It is a filament membrane module.
  • the hollow fiber membrane module to which the cleaning method of the present embodiment is applied has the following conditions (A), (B), and (C):
  • (B) The outer diameter of the hollow fiber membrane is 1.1 mm or less; and
  • (C) the total membrane area of the hollow fiber membrane is 70 m 2 or more; It is particularly preferable to satisfy all of the above.
  • the hollow fiber membrane module satisfying all of the conditions (A), (B), and (C) does not need to perform the first cleaning step in the cleaning step, and has a high cleaning effect without performing the first cleaning step. can get.
  • the hollow fiber membrane bundle in the hollow fiber membrane module of the present embodiment is composed of a plurality of hollow fiber membranes and is housed in a housing for use. It is preferable that the number of hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane bundle is appropriately set so as to satisfy a predetermined filling rate when stored in the housing.
  • the number of hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane bundle is, for example, 1,000 or more and 100,000 or less, 2,000 or more and 50,000 or less, 3,000 or more and 40,000 or less. Alternatively, the number may be 5,000 or more and 30,000 or less.
  • the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module of the present embodiment is a microfiltration (MF) membrane or an ultrafiltration (UF) membrane. Therefore, the average pore diameter of the hollow fiber membrane is preferably 1 nm (0.001 ⁇ m) or more and 10 ⁇ m or less, preferably 10 nm (0.01 ⁇ m) or more and 700 nm (0.7 ⁇ m) or less, and 20 nm (0.02 ⁇ m) or more. More preferably, it is 600 nm (0.6 ⁇ m) or less. When the average pore diameter is 30 nm (0.03 ⁇ m) or more and 400 nm (0.4 ⁇ m) or less, the separation performance is sufficient and the communication of the pores can be ensured.
  • the average pore diameter of the hollow fiber membrane can be measured by a measuring method (also known as a half-dry method) of an average pore diameter (mean flow pore size) defined in ASTM: F316-86.
  • the surface aperture ratio of the hollow fiber membrane is preferably 25 to 60%, more preferably 25 to 50%, and even more preferably 25 to 45%.
  • This surface opening ratio is the surface opening ratio of the surface of the hollow fiber membrane on the side that comes into contact with raw water (preferably the outer surface of the hollow fiber membrane).
  • raw water preferably the outer surface of the hollow fiber membrane.
  • the surface opening ratio of the surface on the side in contact with raw water is 25% or more, clogging of the membrane and deterioration of water permeability due to scratching of the surface of the membrane can be suppressed, so that filtration is stable. It can enhance the sex.
  • the surface aperture ratio is too high, the required separation performance may not be exhibited.
  • the magnification of the electron micrograph should be set as follows, for example, according to the cumulative medium diameter (hole diameter corresponding to the cumulative area value of 50%) of the holes opened on the outer surface of the hollow fiber membrane.
  • Magnification 1,000 to 5,000 times When the cumulative median diameter is about 0.1 to 1 ⁇ m 5,000 to 20,000 times
  • the cumulative median diameter is 0.03 to When it is about 0.1 ⁇ m, it is 10,000 to 50,000 times.
  • the black-and-white binarization process may be performed by a commercially available image analysis system using an electron micrograph or a copy thereof.
  • the porosity of the hollow fiber membrane is preferably 50 to 80%, more preferably 55 to 65%. When the porosity is 50% or more, the water permeability is high, while when it is 80% or less, the mechanical strength can be increased.
  • the inner diameter of the hollow fiber membrane is preferably 0.10 to 1.00 mm, more preferably 0.30 to 0.80 mm.
  • the outer diameter of the hollow fiber membrane is 1.10 mm or less, preferably 0.3 to 1.05 mm, and more preferably 0.5 to 1.00 mm.
  • the film thickness of the hollow fiber membrane is preferably 80 to 1,000 ⁇ m, and more preferably 100 to 300 ⁇ m. When the film thickness is 80 ⁇ m or more, the strength of the film can be secured, while when the film thickness is 1000 ⁇ m or less, the pressure loss due to the film resistance can be suppressed.
  • the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module of the present embodiment is preferably made of a porous membrane made of synthetic resin.
  • the resin constituting the hollow fiber membrane in the present embodiment is preferably a thermoplastic resin, and more preferably polyolefin.
  • the polyolefin include polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymers, fluororesins, and mixtures thereof.
  • fluororesin examples include vinylidene fluoride resin (PVDF), chlorotrifluoroethylene resin, tetrafluoroethylene resin, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and ethylene-monochromelotrifluoroethylene copolymer (ECTFE).
  • PVDF vinylidene fluoride resin
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • ECTFE ethylene-monochromelotrifluoroethylene copolymer
  • examples include those selected from the group consisting of ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymers, vinylidene polyvinylfluoride (which may contain a domain of hexafluoropropylene), hexafluoropropylene resins, and mixtures of these resins.
  • the fluororesin is particularly preferable as the resin constituting the hollow fiber membrane in the present embodiment.
  • These resins are excellent as materials for hollow fiber membranes because they are easy to handle and tough.
  • one homopolymer selected from the group consisting of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, ethylene, tetrafluoroethylene, and chlorotrifluoroethylene, or two or more kinds selected from the above group.
  • a mixture of the homopolymer and the copolymer is preferable because it has excellent mechanical strength, chemical strength (chemical resistance), and good moldability.
  • fluororesins such as polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, and ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer are preferable.
  • the thermoplastic resin constituting the hollow fiber membrane in the present embodiment has a three-dimensional network structure instead of a spherulite structure. Since the hollow fiber membrane is made of a thermoplastic resin having a three-dimensional network structure, the communication of pores from the inner surface to the outer surface of the hollow fiber membrane can be further improved.
  • the initial value of the tensile elongation at break of the hollow fiber membrane is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, further preferably 100% or more, and particularly preferably 120% or more.
  • the compressive strength of the hollow fiber membrane is preferably 0.2 MPa or more, more preferably 0.3 to 1.0 MPa, and further preferably 0.4 to 1.0 MPa.
  • the hollow fiber membrane in the present embodiment can be manufactured by a known method or a method appropriately modified by those skilled in the art.
  • the hollow fiber membrane in the present embodiment can be produced, for example, by extrusion molding of a melt-kneaded product containing a raw material thermoplastic resin.
  • the housing in the hollow fiber membrane module of the present embodiment houses the hollow fiber membrane bundle. After the housing and the hollow fiber membrane bundle are fixed by the adhesive fixing portion described later to form a hollow fiber membrane module, the inside of the module is divided into an outer space of the hollow fiber membrane and an inner space of the hollow fiber membrane. These spaces will have a structure in which they are in contact with each other via the hollow fiber membrane.
  • the housing in this embodiment includes an introduction port, a filtered water port, and a cleaning discharge port. These inlets, filtered water outlets, and cleaning outlets are the hollow fiber membrane module introduction port, the filtered water outlet, and the cleaning outlet after the housing and the hollow fiber membrane bundle are fixed by the adhesive fixing portion described later. As such, each has the following functions.
  • Introductory port Function to communicate the outside of the module with the outer space of the hollow fiber membrane
  • Filtration water port Function to communicate the outside of the module with the inner space of the hollow fiber membrane
  • Cleaning outlet The outside of the module and the outside of the hollow fiber membrane Function to communicate with space
  • the housing may have a first tubular member for accommodating the hollow fiber membrane bundle and a second tubular member for arranging the adhesive fixing portion.
  • the second tubular member is preferably arranged at both ends of the first tubular member.
  • the second tubular member may have the above-mentioned introduction port, filtered water port, and cleaning discharge port.
  • the second tubular member is preferably arranged on the side from which the filtered liquid of the hollow fiber membrane module is taken out, and introduces the second tubular member A having a filtration water port and a cleaning discharge port, and the raw water of the hollow fiber membrane module. It may be composed of a second tubular member B which is arranged on the side and has an introduction port.
  • the inner diameter of the first cylindrical member of the housing is preferably 170 mm or more, more preferably 190 mm or more, preferably 250 mm or less, and more preferably 230 mm or less.
  • the outer diameter of the first cylindrical member may be, for example, 170 mm or more and 300 mm or less.
  • the length of the first tubular member may be appropriately set according to the desired effective length of the hollow fiber membrane, and may be, for example, 1.0 m or more and 3.0 m or less, and 1.5 m or more and 2.0 m or less. Is preferable.
  • the inner diameter of the second tubular member of the housing may be larger than the inner diameter of the first tubular member, preferably 180 mm or more, more preferably 200 mm or more, preferably 280 mm or less, and more preferably 250 mm. It is as follows.
  • the outer diameter of the second tubular member may be, for example, 180 mm or more and 330 mm or less.
  • the length of the second tubular member may be appropriately set, and may be, for example, 0.2 m or more and 1.0 m or less.
  • the material of the housing may be appropriately set from the viewpoints of moldability, cost, mechanical durability, chemical durability, etc., and is selected from, for example, stainless steel, ABS, PVC, nylon, PSF, PE, PP, PPE and the like. It is preferably made of the material to be used.
  • the hollow fiber membrane bundle and the housing are fixed by an adhesive fixing portion.
  • the adhesive fixing portion in the hollow fiber membrane module of the present embodiment has a function of adhesively fixing both ends of the hollow fiber membrane bundle and the housing.
  • This adhesive fixing part is At one end of the hollow fiber membrane, a first adhesive fixing layer for adhering and fixing the hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material, At the other end of the hollow fiber membrane, a second adhesive fixing layer for adhesively fixing the hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material is provided.
  • the material constituting the first adhesive fixing layer and the second adhesive fixing layer of the adhesive process portion is a resin material.
  • this resin material include urethane resin, epoxy resin, acrylic resin, silicone resin and the like.
  • a regulating member for regulating the arrangement of the hollow fiber membrane may be provided in the adhesive fixing portion of the hollow fiber membrane module. However, it is preferable that there is no restricting member in the adhesive fixing portion because the substantially abundance density of the hollow fiber membrane becomes small and the turbidity in the raw water is easily discharged.
  • the first adhesive fixing layer has a function of adhering and fixing the hollow fiber membranes to each other, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing at one end of the hollow fiber membrane.
  • the first adhesive fixing layer may be arranged inside the second tubular member A.
  • the first adhesive fixing layer is arranged inside the second tubular member A so as to block the drain port and the cleaning discharge port, and the inside of the second tubular member A is on the filter side. It is divided into a space and a space for a cleaning outlet. Then, in the first adhesive fixing layer, it is preferable that the hollow portion of the hollow fiber membrane is open.
  • the inner space of the hollow fiber membrane communicates with the outside of the hollow fiber membrane module via the space on the filter side inside the second tubular member A, and
  • the outer space of the hollow fiber membrane communicates with the outside of the hollow fiber membrane module via the space on the cleaning discharge port side inside the second tubular member A. Therefore, the cleaning drainage and the like in the outer space of the hollow fiber membrane and the filtered water in the inner space of the hollow fiber membrane can be separately taken out to the outside of the hollow fiber membrane module.
  • the second adhesive fixing layer has a function of adhering and fixing the hollow fiber membranes to each other and the hollow fiber membrane bundle and the inner wall of the housing at the other end of the hollow fiber membrane (the end opposite to the first adhesive fixing layer).
  • the second adhesive fixing layer may be arranged inside the second tubular member B.
  • the second adhesive fixing layer preferably has a hole penetrating the second adhesive fixing layer. Then, in the second adhesive fixing layer, it is preferable that the hollow portion of the hollow fiber membrane is sealed.
  • the outer space of the hollow fiber membrane communicates with the outside of the hollow fiber membrane module through the space inside the second tubular member B and the hole penetrating the second adhesive fixing layer. ..
  • the diameter of the holes of the second adhesive fixing layer is preferably 5 or more and 30 mm or less, and the number of holes is preferably 5 or more and 100 or less.
  • the shape of the hole can be selected from, for example, a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, a polygonal shape, or a combination thereof, or may be an indeterminate shape.
  • the hollow fiber membrane module of the present embodiment has the following conditions (A), (B), and (C): (A) The filling rate of the hollow fiber membrane, which is expressed as a ratio of the total cross-sectional area of the hollow fiber membrane to the internal cross-sectional area of the housing, is 38% or less; (B) The outer diameter of the hollow fiber membrane is 1.1 mm or less; and (C) the membrane area of the hollow fiber membrane module is 70 m 2 or more; It is preferable to satisfy all of.
  • the "filling rate of the hollow fiber membrane” is the ratio of the hollow fiber membrane cross-sectional area calculated by “total hollow fiber membrane cross-sectional area / housing internal cross-sectional area", and the hollow fiber membrane cross-sectional area here. Refers to the total cross-sectional area including the hollow portion of the membrane.
  • the "cross-sectional area inside the housing” is the cross-sectional area inside the first tubular member that houses the hollow fiber membrane bundle. Point to.
  • the hollow fiber membrane module of the present embodiment it is preferable to use a relatively thin hollow fiber membrane having an outer diameter of 1.1 mm or less. As a result, even if the filling rate of the hollow fiber membrane is as low as 38%, the total membrane area of the hollow fiber membrane bundle can be increased. Further, by lowering the filling rate of the hollow fiber membrane to 38% or less, it is advantageous in that the dischargeability of turbidity is improved and a large film area can be secured.
  • the filling rate of the hollow fiber membrane is preferably 38% or less, more preferably 37% or less, from the viewpoint of turbidity discharge property.
  • the filling rate of the hollow fiber membrane is preferably 30% or more, more preferably 35% or more.
  • the effective length of the hollow fiber membrane is preferably 1.5 m or more, more preferably 1.6 m or more, still more preferably 1.7 m or more, and particularly preferably 1.8 m or more. That is all.
  • the effective length of the hollow fiber membrane means the length of the hollow fiber membrane that contributes to filtration, and is the length of the hollow fiber membrane exposed between the first adhesive fixing layer and the second adhesive fixing layer. Means the average value of.
  • the total membrane area of the hollow fiber membrane is preferably 70 m 2 or more, more preferably 80 m 2 or more, and further preferably 90 m 2 or more. Since the hollow fiber membrane module of the present embodiment has a large total membrane area of the hollow fiber membrane, it has an advantage of high filtration efficiency.
  • the total membrane area of the hollow fiber membrane means the total membrane area (effective membrane area) of the hollow fiber membrane that contributes to filtration, and is between the first adhesive fixing layer and the second adhesive fixing layer of the hollow fiber membrane. Refers to the total outer area of the exposed part.
  • the hollow fiber membrane module of this embodiment has a large footprint.
  • the "footprint” is defined as a value obtained by allocating the total membrane area of the hollow fiber membrane by the cross-sectional area of the first tubular member of the module.
  • This hollow fiber membrane module having a large footprint is preferable because it can treat a large amount of water with a small installation area.
  • the footprint of the hollow fiber membrane module of the present embodiment is preferably 2,500 m 2 / m 2 or more, more preferably 2,600 m 2 / m 2 or more, and further preferably 2,700 m 2 / m 2 or more.
  • the footprint is preferably 5,000 m 2 / m 2 or less, more preferably 4,500 m 2 / m 2 or less. Yes, more preferably 4,000 m 2 / m 2 or less, and in particular 3,500 m 2 / m 2 or less.
  • the hollow fiber membrane module of the present embodiment can be manufactured by, for example, the following method. First, a predetermined number of hollow fiber membranes are arranged as a bundle to prepare a hollow fiber membrane bundle. Subsequently, the hollow fiber membrane bundle is hung vertically, and the lower end portion is trimmed. Further, in order to specify the circumference, the outer circumference of the hollow fiber membrane bundle is fixed with tape. After that, the lower end surface of the hollow fiber membrane is impregnated with an adhesive, for example, urethane resin and cured to fix the hollow fiber membrane bundle at a predetermined diameter and seal the hollow portion of the lower end surface. ..
  • an adhesive for example, urethane resin
  • a housing is formed and a hollow is formed inside the housing.
  • the filament membrane bundle is stored.
  • the side where the hollow portion of the hollow fiber membrane bundle is sealed is inserted so as to be located on the second tubular member A side.
  • a rectifying cylinder may be installed inside the second tubular member A.
  • a columnar member for forming a hole penetrating the second adhesive fixing layer is inserted at a position of the end of the hollow fiber membrane bundle where the formation of the second adhesive fixing layer is planned.
  • the diameter and number of columnar members are set according to the desired diameter and number of holes.
  • a potting material for example, urethane resin
  • the housing into which the potting material is injected is rotated in the horizontal direction to perform centrifugal adhesion to form an adhesive fixing portion (first adhesive fixing layer and second adhesive fixing layer).
  • the columnar member for forming the hole is removed to form a through hole.
  • the hollow fiber membrane module of the present embodiment can be obtained by cutting the end portion of the first adhesive fixing layer and opening the end portion of the hollow fiber membrane bundle on the filtration water port side.
  • FIG. 1 shows an example of the structure of an external pressure type filtered hollow fiber membrane module to which the method for cleaning the hollow fiber membrane module of the present embodiment is preferably applied as a schematic cross-sectional view.
  • the hollow fiber membrane module (100) of FIG. 1 is A hollow fiber membrane bundle (10) composed of a plurality of hollow fiber membranes (11), The housing (30) in which the hollow fiber membrane bundle (10) is housed, and An adhesive fixing portion (20) for adhesively fixing both ends of the hollow fiber membrane bundle (10) and a housing (30), An introduction port (1) that communicates the outside of the hollow fiber membrane module (100) with the outer space (42) of the hollow fiber membrane (11).
  • a filtered water port (2) that communicates the outside of the hollow fiber membrane module (100) with the inner space (41) of the hollow fiber membrane (11). It is provided with a cleaning discharge port (3) that communicates the outside of the hollow fiber membrane module (100) with the outer space (42) of the hollow fiber membrane (11).
  • the housing (30) has a first tubular member (31) for accommodating the hollow fiber membrane bundle (10) and two second tubular members (32A, 32B) for arranging the adhesive fixing portion (20). ), And these two two-cylindrical members are arranged at both ends of the first tubular member (31).
  • the second tubular member is A second tubular member A (32A) arranged on the side of the hollow fiber membrane module (100) from which the filtered water is taken out and having a filtered water port (2) and a cleaning discharge port (3).
  • the hollow fiber membrane module (100) is arranged on the side where the raw water is introduced, and is composed of a second tubular member B (32B) having an introduction port (1).
  • the arrangement positions of the introduction port (1), the filtered water port (2), and the cleaning discharge port (3) are not limited to this embodiment.
  • the adhesive fixing portion (20) is At one end of the hollow fiber membrane (11), the hollow fiber membranes (11) and the inner wall of the hollow fiber membrane bundle (10) and the second tubular member A (32A) of the housing (30) are made of a resin material.
  • the first adhesive fixing layer (21) to be adhesively fixed by At the other end of the hollow fiber membrane (11), the hollow fiber membranes (11) and the hollow fiber membrane bundle (10) and the inner wall of the second tubular member B (32B) of the housing (30) are made of a resin material. It is provided with a second adhesive fixing layer (22) for adhesive fixing.
  • the first adhesive fixing layer (21) is arranged inside the second tubular member A (32A) so as to block the filtered water port (2) and the cleaning discharge port (3), and the second tubular member.
  • the inside of A (32A) is divided into a space on the filtration water port (2) side and a space on the cleaning discharge port (3) side. Then, in the first adhesive fixing layer (21), the hollow portion of the hollow fiber membrane (11) is open.
  • the inner space of the hollow fiber membrane (11) communicates with the outside of the hollow fiber membrane module (100) via the space on the filtration water port (2) side inside the second tubular member A (32A), and
  • the outer space of the hollow fiber membrane (11) communicates with the outside of the hollow fiber membrane module (100) via the space on the cleaning discharge port (3) side inside the second tubular member A (32A).
  • the cleaning drainage and the like in the outer space of the hollow fiber membrane (11) and the filtered water in the inner space of the hollow fiber membrane (11) are separately taken out to the outside of the hollow fiber membrane module (100). Will be possible.
  • the second adhesive fixing layer (22) is arranged inside the second tubular member B (32B).
  • the second adhesive fixing layer (22) has a hole penetrating the second adhesive fixing layer (22). Then, in the second adhesive fixing layer (22), the hollow portion of the hollow fiber membrane (11) is sealed.
  • the outer space of the hollow fiber membrane (11) is formed through the space inside the second tubular member B (32B) and the hole penetrating the second adhesive fixing layer (22). It communicates with the outside of the module (100). Therefore, raw water or the like can be introduced from the outside of the hollow fiber membrane module (100) to the outside of the hollow fiber membrane (11).
  • the hollow fiber membrane module (100) of FIG. 1 further has a rectifying cylinder (50), which is an optional member, inside the second tubular member A of the housing (30).
  • a rectifying cylinder (50) which is an optional member, inside the second tubular member A of the housing (30).
  • the distance between the first adhesive fixing layer (21) and the second adhesive fixing layer (22), which defines the effective length of the hollow fiber membrane (11), is indicated by the reference numeral “L”. ing.
  • the method for cleaning the hollow fiber membrane module of the present invention is as follows.
  • the first cleaning step which removes the turbidity component accumulated on the hollow fiber membrane,
  • a second cleaning step of passing gas through the raw water side of the hollow fiber membrane, performing an air scrubbing treatment, and the like are included in this order.
  • the first cleaning step is preferably a step of performing at least one of the following treatments (A1) to (A3).
  • A1 Backflow washing (backwashing) treatment in which water passes from the filtered water side of the hollow fiber membrane to the raw water side;
  • A3) Drain treatment for discharging the liquid in the hollow fiber membrane module.
  • the second cleaning step is a step of removing the turbidity component from the hollow fiber membrane by the first cleaning step, preferably outside the module.
  • at least an air scrubbing process is performed.
  • the second cleaning step is preferably a step of performing any of the following (B1) to (B3).
  • the method for cleaning the hollow fiber membrane module of the present invention is planned to be performed following a filtration step of filtering raw water by the hollow fiber membrane module.
  • the hollow fiber membrane module is planned to be continuously operated for a long period of time by repeatedly performing the filtration step and each cleaning step of the method for cleaning the hollow fiber membrane module of the present invention.
  • the timing for stopping the filtration process and starting the cleaning process may be appropriately set. For example, after starting or restarting the filtration process, the filtration process may be stopped and the cleaning process may be started when a predetermined predetermined time has elapsed. Alternatively, when the water permeability of the filtration step reaches a predetermined value set in advance, the filtration step may be stopped and the cleaning step may be started.
  • backwash is “BW”
  • flushing is “FL”
  • drain is “DL”
  • air scrubbing is “AS”
  • backwash and air scrubbing are performed at the same time (backwash-air scrubbing simultaneous wash). )
  • ASBW backwash-air scrubbing simultaneous wash
  • ASFL simultaneous implementation of flushing and air scrubbing (flushing-air scrubbing simultaneous cleaning)
  • ⁇ Filtration process> In the filtration step, raw water is provided to the raw water side of the hollow fiber membrane, the insoluble matter in the raw water is captured by the hollow fiber membrane, and the filtered water is impregnated into the filtered water side of the hollow fiber membrane to obtain filtered water.
  • the hollow fiber membrane module is an external pressure type filtered hollow fiber membrane module, raw water is provided from the outside of the hollow fiber membrane, and the raw water is passed through the hollow fiber membrane by external pressure filtration to obtain filtered water.
  • the raw water in the filtration step is not particularly limited, and is typically water containing suspended solids that can be removed by the filtration step, such as natural water, wastewater, process process liquid, and treated water thereof.
  • natural water include river water, lake water, groundwater, and seawater.
  • Wastewater is sewage and factory wastewater.
  • Process process liquid refers to a mixed liquid before separating valuable and non-valuable resources in the fields of foods, pharmaceuticals, semiconductor manufacturing, and the like.
  • These raw waters contain turbid substances (rot colloids, organic colloids, clays, bacteria, etc.) consisting of one or more of fine organic substances and inorganic substances of the order of ⁇ m or less, and organic-inorganic mixtures, and high levels derived from bacteria and algae. It may contain a molecular substance or the like.
  • the quality of raw water can be defined by turbidity and / or organic matter concentration. Both the turbidity and the organic matter concentration are evaluated as average values, not instantaneous values. Based on the turbidity, raw water is classified into low turbidity with turbidity of less than 1, medium turbidity with turbidity of 1 or more and less than 10, highly turbid water with turbidity of 10 or more and less than 50, and ultra-high turbidity with turbidity of 50 or more. To. Based on the organic material concentration (total organic carbon (TOC): mg / L), the raw water is low TOC water of less than 1 and medium TOC water of 1 or more and less than 4, and high of 4 or more and less than 8.
  • TOC total organic carbon
  • the average turbidity of the raw water supplied to the filtration step in the present embodiment is 10 degrees or more because the performance of the hollow fiber membrane module of the present embodiment can be suitably exhibited.
  • the hollow fiber membrane module is an external pressure type filtered hollow fiber membrane module
  • the hollow fiber membrane is used.
  • the filtrate is exuded from the inner surface of the hollow fiber membrane as the filtrate that has passed through the thick portion of the hollow fiber membrane, and the filtrate in the inner space of the hollow fiber membrane is taken out from the discharge port of the hollow fiber membrane module.
  • the flow rate of the filtrate is preferably 10 to 500 LMH as the permeation flow rate (LMH or L / [m 2 ⁇ h]) expressed by the flow rate (L) per hour per 1 m 2 of the membrane area. It is more preferably 20 LMH or more, 40 LMH or more, or 50 LMH or more and 200 LMH or less, and further preferably 40 LMH or more, 50 LMH or more, or 75 LMH or more and 150 LMH or less.
  • the backflow washing (backwashing) treatment is a washing in which water is passed from the filtered water side of the hollow fiber membrane to the raw water side.
  • the hollow fiber membrane module is an external pressure type filtration hollow fiber membrane module
  • water is passed from the inside to the outside of the hollow fiber membrane.
  • the suspended solids deposited in the pores of the thick part of the hollow fiber membrane by the backwash treatment are extruded to the raw water side of the hollow fiber membrane (in the case of the external pressure type filtered hollow fiber membrane module, the outside of the hollow fiber membrane).
  • the water passed from the filtered water side of the hollow fiber membrane to the raw water side may be, for example, filtered water.
  • the flow rate of water (preferably filtered water) during the backwash treatment is preferably 0.1 to 3 times, more preferably 0.3 to 3 times, the permeation flow rate of the permeation flow rate in the filtration step, and further. It is preferably 0.5 to 3 times, and particularly preferably 0.7 to 3 times.
  • the flushing treatment is a cleaning method in which water is passed through the raw water side of the hollow fiber membrane.
  • the hollow fiber membrane module is an external pressure type filtration hollow fiber membrane module, water is passed over the outer surface of the hollow fiber membrane.
  • the amount of water passed through the raw water side of the hollow fiber membrane in the flushing treatment is preferably 0.3 to 3 times the amount of water entering the hollow fiber membrane module, and is preferably 0.5 to 2 times. It is more preferable to double the amount.
  • the drain treatment is a step of draining the cleaning waste liquid remaining inside the hollow fiber membrane module.
  • the drain treatment can be performed, for example, by introducing compressed air from the cleaning discharge port of the hollow fiber membrane module.
  • the cleaning drainage liquid remaining inside the hollow fiber membrane module can be forcibly discharged from the lower part of the module.
  • the amount of water remaining in the hollow fiber membrane module after the drain treatment is preferably 0.7 times or less, more preferably 0.5 times the amount of water entering the hollow fiber membrane module. The amount is as follows, and more preferably 0.3 times or less.
  • the air scrubbing treatment is a cleaning method in which compressed air is introduced from the introduction port of the hollow fiber membrane module, discharged from the cleaning discharge port, and the hollow fiber membrane is shaken by air (air bubbles).
  • the amount of compressed air introduced into the hollow fiber membrane module during the air scrubbing process may be 0.001 to 0.115 to 1000 Nm 3 / h per 1 m 2 of the cross-sectional area of the hollow fiber membrane module housing. It is preferable, more preferably 75 to 500 Nm 3 / h, still more preferably 150 to 400 Nm 3 / h, particularly preferably 170 to 400 Nm 3 / h, and further preferably 200 to 350 Nm 3 / h, or 200 to 200 to. It may be 300 Nm 3 / h.
  • the turbid component accumulated on the hollow fiber membrane is removed.
  • the first washing step it is preferable that at least one of (A1) backwashing treatment, (A2) flushing treatment, and (A3) drain treatment is performed.
  • the carrying-out time is, for example, 10 to 120 seconds, preferably 15 to 60 seconds.
  • the implementation time is, for example, 10 to 120 seconds, preferably 15 to 60 seconds.
  • the (A3) drain treatment is preferably performed until the amount of water in the hollow fiber membrane module is reduced to the above-mentioned amount.
  • the removal rate of the turbidity component (SS) deposited on the hollow fiber membrane is preferably 7% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and 12% by mass. As mentioned above, it may be 15% by mass or more, 18% by mass or more, or 20% by mass or more.
  • the removal rate of the turbidity component is expressed as a ratio (percentage) of the amount of SS removed by the first cleaning step to the amount of the turbidity component brought into the hollow fiber membrane module (the amount of SS brought in) in the filtration step.
  • the amount of SS brought in can be calculated from the difference between the amount of the turbid component contained in the raw water and the amount of the turbid component contained in the filtered water, and the implementation time of the filtration step.
  • the second cleaning step is a step of removing the turbidity component from the hollow fiber membrane by the first cleaning step, preferably outside the module.
  • the second cleaning step at least an air scrubbing process is performed.
  • the second cleaning step is preferably a step of performing any of the following (B1) to (B3).
  • B3 a step of simultaneously performing an air scrubbing treatment and a flushing treatment (ASFL).
  • the implementation time is, for example, 10 to 120 seconds, preferably 15 to 60 seconds.
  • the second cleaning step is (B2) a step of simultaneously performing the air scrubbing treatment and the backwashing treatment (ASBW)
  • the implementation time is, for example, 10 to 120 seconds, preferably 15 to 60 seconds.
  • the second cleaning step is (B3) a step of simultaneously performing the air scrubbing treatment and the flushing treatment (ASFL)
  • the implementation time is, for example, 10 to 120 seconds, preferably 15 to 60 seconds.
  • the third cleaning step is a step arbitrarily performed after the first cleaning step and the second cleaning step.
  • This third cleaning step is a step of discharging the turbidity component removed in the first cleaning step and the second cleaning step to the outside of the hollow fiber membrane module.
  • at least one of the following treatments (C1) and (C2) is performed: (C1) Flushing treatment in which water is passed through the raw water side of the hollow fiber membrane; and (C2) Backwashing treatment in which water is passed from the filtered water side of the hollow fiber membrane to the raw water side.
  • the amount of water passed through the raw water side of the hollow fiber membrane is 0.3 to 3 times the amount of water entering the hollow fiber membrane module.
  • the amount is preferably 0.5 to 2 times, more preferably 0.5 to 2 times.
  • the amount of water in the case of performing the (C2) backwashing treatment is preferably 0.1 to 3 times, more preferably 0.3 to 3 times, the permeation flow rate in the filtration step.
  • the implementation time is preferably 10 to 120 seconds, more preferably 15 to 60 seconds.
  • a draining step of draining the cleaning drainage remaining inside the hollow fiber membrane module may be performed, and it is preferable to do so.
  • the discharge step can be performed, for example, by introducing compressed air from the cleaning discharge port of the hollow fiber membrane module.
  • the cleaning drainage liquid remaining inside the hollow fiber membrane module can be forcibly discharged from the lower part of the module.
  • the weight of the hollow fiber membrane module is preferably 1.70 times or less, more preferably 1.60 times or less, still more preferably 1.55 times the initial dry weight of the hollow fiber membrane module. It is less than double.
  • the number of thread breaks in the hollow fiber membrane after repeating a cycle consisting of a predetermined filtration step, a cleaning step, and preferably a discharge step 20,000 times is determined inside the hollow fiber membrane module. It can be kept to 0.5% or less of the total number of hollow fiber membranes. In a preferred embodiment of the present embodiment, even if the above cycle is repeated 100,000 times or 200,000 times, the number of thread breaks in the hollow fiber membrane is 0.5% or less of the total number of hollow fiber membranes. Can be done.
  • the hollow fiber membrane module of the present embodiment is a hollow fiber membrane module after repeating a cycle consisting of a predetermined filtration step, a cleaning step, and preferably a recording / discharging step n-1 times and performing the nth filtration step.
  • the water permeation performance Ln and the water permeation performance Ln + 1 of the hollow fiber membrane module after the nth cleaning step and the n + 1th filtration step immediately after that are the following formulas: 105% ⁇ (Ln + 1 / Ln) ⁇ 100 ⁇ 80% It is preferable to satisfy the relationship of.
  • the water permeability is a value [LMH / kPa] obtained by dividing the filtration flux [LMH] by the pressure [kPa] at that time.
  • Embodiment of cleaning method of hollow fiber membrane module can preferably be performed on the above-mentioned hollow fiber membrane module incorporated in a suitable filtration system, preferably following the filtration step.
  • FIG. 2 shows a flow chart of an example of a filtration system for carrying out the method for cleaning the hollow fiber membrane module of the present invention.
  • the filtration system (1000) of FIG. 2 includes a hollow fiber membrane module (100), a stock solution tank (200), a strainer (210), a raw water tank (300), a filtered water tank (400), and a compressor (100) of the present embodiment. 500) has a configuration in which valves are connected by appropriately arranged pipes.
  • the pump for sending the liquid, the drain pipe normally installed in each tank, the chemical liquid tank for cleaning the chemical liquid and the piping associated therewith, the sensor for checking the operating condition, and the like are omitted.
  • the filtration method of the present embodiment including a predetermined filtration step and a cleaning step can be performed, for example, as follows.
  • ⁇ Filtration process (F) In the filtration step, raw water is passed through the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module and filtered to obtain filtered water.
  • the undiluted solution such as suspended water and process process solution is once stored in the undiluted solution tank (200), and then the filtered water roughly filtered by the strainer (210) is used in the present embodiment. It is used as raw water in the filtration method of.
  • the raw water is stored in the raw water tank (300).
  • the raw water in the raw water tank (300) is introduced into the hollow fiber membrane module (100) from the introduction port (1) via the raw water feed valve (V1), and the thickness of the hollow fiber membrane is increased from the outside of the hollow fiber membrane.
  • the filtered water seeping into the inner space of the hollow fiber membrane is stored in the filtered water tank (400) via the filtered water port (2) and the filtered water feed valve (V2).
  • ⁇ Cleaning process In the cleaning step, the first cleaning step and the second cleaning step are performed in this order, and optionally, a third cleaning step may be performed.
  • first washing step at least one of (A1) backwashing treatment (BW), (A2) flushing treatment (FL), and (A3) drain treatment (DL) is performed.
  • second cleaning step (B1) air scrubbing treatment (AS), (B2) backwash-air scrubbing simultaneous cleaning (ASBW), or (B3) flushing-air scrubbing simultaneous cleaning (ASFL) is performed.
  • ASBW air scrubbing treatment
  • ASBW air scrubbing treatment
  • ASBW backwash-air scrubbing simultaneous cleaning
  • C1 flushing treatment (FL) and (C2) backwashing treatment (BW) is performed.
  • BW Backwash
  • the filtered water in the filtered water tank (400) is introduced into the hollow fiber membrane module (100) from the filtered water port (2) via the backwash valve (V3), and the hollow fiber is introduced from the inside of the hollow fiber membrane. It passes through the thick portion of the membrane and seeps into the outer space of the hollow fiber membrane. In this process, the suspended solids deposited in the pores of the thick portion of the hollow fiber membrane are pushed out of the hollow fiber membrane to clean the hollow fiber membrane.
  • the filtered water seeping into the outer space of the hollow fiber membrane can be discharged by any of the following methods: A method of discharging to the outside of the system via the cleaning discharge port (3) and the cleaning discharge valve (V5); A method of discharging to the outside of the system via the introduction port (1) and the cleaning drain valve (V4); and discharging to the outside of the system via the cleaning discharge port (3) and the cleaning discharge valve (V5). , A method of discharging to the outside of the system via the introduction port (1) and the cleaning drain valve (V4).
  • FL ⁇ Flushing processing
  • raw water is passed through the outside of the hollow fiber membrane, and suspended solids adhering to the outer surface of the hollow fiber membrane are washed away and washed.
  • the raw water in the raw water tank (300) is introduced into the hollow fiber membrane module (100) from the introduction port (1) via the raw water feed valve (V1), and then passes through the outer space of the hollow fiber membrane. Then, it is discharged to the outside of the system via the cleaning discharge port (3) and the cleaning drainage discharge valve (V5).
  • DL Drain processing
  • the compressed air introduced from the cleaning discharge port (3) of the hollow fiber membrane module (100) is introduced together with the cleaning drainage remaining inside the hollow fiber membrane module via the compressed air valve (V7) for drain treatment.
  • AS Air scrubbing process
  • compressed air is introduced from an introduction port and discharged from a cleaning discharge port, and the hollow fiber membrane is shaken by air (air bubbles) passing outside the hollow fiber membrane.
  • the air compressed by the compressor (500) is introduced into the hollow fiber membrane module (100) from the introduction port (1) via the valve (V6) for AS, and passes through the outer space of the hollow fiber membrane. , It is discharged to the outside of the system through the cleaning discharge port (3) and the cleaning drainage discharge valve (V5).
  • ASBW ⁇ Backwash-Simultaneous air scrubbing wash
  • ASFL ⁇ Simultaneous flushing-air scrubbing cleaning
  • the above-mentioned FL and AS are performed at the same time. That is, the liquid to be treated in the raw water tank (300) is introduced into the hollow fiber membrane module (100) from the introduction port (1) via the raw water supply valve (V1), and then the cleaning discharge port (3). And, while being discharged to the outside of the system via the cleaning drainage discharge valve (V5), the compressed air from the compressor (500) is discharged from the introduction port (1) via the AS valve (V6) to the hollow fiber membrane module (1). It is introduced into 100) and discharged to the outside of the system via the cleaning discharge port (3) and the cleaning drainage discharge valve (V5).
  • a discharge step of discharging the cleaning drainage liquid remaining inside the hollow fiber membrane module may be performed.
  • the compressed air introduced from the cleaning discharge port (3) of the hollow fiber membrane module (100) is introduced through the compressed air valve (V7) for the discharge process. This can be done by discharging the cleaning drainage remaining inside the hollow fiber membrane module to the outside of the system via the introduction port (1) and the cleaning drainage drain valve (V4).
  • ⁇ Hollow fiber membrane module ⁇ when the filtration operation using the porous hollow fiber membrane involves a cleaning step, the cleaning efficiency is excellent, the deterioration of the filtration performance with time is suppressed, and the hollow fiber membrane and the hollow fiber membrane thereof are used.
  • a hollow fiber membrane module is provided that does not impair the life of the including module.
  • Such a hollow fiber membrane module A bundle of hollow fiber membranes consisting of multiple hollow fiber membranes, The housing in which the hollow fiber membrane bundle is housed and A hollow fiber membrane module provided with an adhesive fixing portion for adhesively fixing both ends of the hollow fiber membrane bundle and the housing.
  • the hollow fiber membrane is a microfiltration (MF) membrane or an ultrafiltration (UF) membrane.
  • the adhesive fixing portion is At one end of the hollow fiber membrane, a first adhesive fixing layer for adhering and fixing the hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material.
  • a second adhesive fixing layer for adhesively fixing the hollow fiber membranes to each other, the hollow fiber membrane bundle, and the inner wall of the housing with a resin material is provided.
  • the hollow fiber membrane module is An inlet that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the space outside the hollow fiber membrane. It is provided with a filtration water port that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the space inside the hollow fiber membrane, and a cleaning discharge port that communicates the outside of the hollow fiber membrane module with the space outside the hollow fiber membrane.
  • the filling rate of the hollow fiber membrane which is expressed as a ratio of the total cross-sectional area of the hollow fiber membrane to the internal cross-sectional area of the housing, is 38% or less;
  • the outer diameter of the hollow fiber membrane is 1.1 mm or less; and
  • the total membrane area of the hollow fiber membrane is 70 m 2 or more; It is a hollow fiber membrane module that satisfies all of the above.
  • the effective length of the hollow fiber membrane in this hollow fiber membrane module is preferably 1.6 m or more. It is preferable that the adhesive fixing portion of the hollow fiber membrane module does not have a regulating member for regulating the arrangement of the hollow fiber membrane. Further, it is preferable that the hollow portion of the hollow fiber membrane is open in the first adhesive fixing layer, and the hollow portion of the hollow fiber membrane is sealed in the second adhesive fixing layer. Further, it is preferable that the second adhesive fixing layer has a hole penetrating the second adhesive fixing layer. Regarding the other aspects of the hollow fiber membrane module described above, the above description can be incorporated as a description of the hollow fiber membrane module to which the cleaning method of the present invention is applied.
  • a filtration method performed by using the above-mentioned hollow fiber membrane module.
  • This filtration method A filtration method for filtering raw water using the above hollow fiber membrane module.
  • the filtration method is A filtration step of passing raw water through the hollow fiber membrane to obtain filtered water by external pressure filtration; and a cleaning step performed after the filtration step.
  • the cleaning step is The first cleaning step of backflow cleaning or flushing and the second cleaning step are included in this order.
  • the second cleaning step is Backflow cleaning that allows the filtered water to pass from the inside to the outside of the hollow fiber membrane, or flushing that introduces raw water from the introduction port and discharges it from the cleaning discharge port.
  • Raw water containing air bubbles is introduced from the introduction port, discharged from the cleaning discharge port, and the hollow fiber membrane is shaken by the air bubbles, which is combined with air scrubbing to clean the outer surface of the hollow fiber membrane.
  • Backflow cleaning-simultaneous air scrubbing cleaning, or flushing-simultaneous air scrubbing cleaning It is a filtration method. In this filtration method, it is not necessary to perform the first cleaning step in the cleaning step, and a high cleaning effect can be obtained without performing the first cleaning step.
  • a third cleaning step may be further included after the first cleaning step and the second cleaning step.
  • This third cleaning step may be a step of performing at least one of the following treatments (C1) and (C2): (C1) Flushing treatment in which water is passed through the raw water side of the hollow fiber membrane; and (C2) Backflow cleaning treatment in which water is passed from the filtered water side of the hollow fiber membrane to the raw water side.
  • a discharge step of discharging the cleaning drainage on the outside of the hollow fiber membrane and the hollow portion from the introduction port or the cleaning discharge port after the cleaning step is preferably a step of introducing compressed air into the introduction port or the cleaning discharge port and forcibly discharging the cleaning drainage liquid.
  • the average turbidity of the raw water filtered by the hollow fiber membrane module is preferably 10 degrees or higher because the performance of the hollow fiber membrane module can be suitably exhibited.
  • a hollow fiber-shaped filtration membrane manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd. (ultrafiltration membrane, made of polyvinylidene fluoride (PVDF), outer diameter 1.2 mm, inner diameter 0.7 mm, length 2 m, membrane)
  • External pressure type hollow fiber membrane module (total membrane area 50 m) manufactured by bundling 6,600 pieces (average pore diameter 0.08 ⁇ m) and storing them in an ABS casing (length 2 m, diameter 6 inches, cylindrical shape). 2 ) was used.
  • Test method As raw water, river surface water containing suspended solids (SS) as a turbid component was used. The SS amount of this river surface water was 0.024 g / L, and the TOC (total organic carbon amount) was 0.003 g / L.
  • a filtration operation was performed for 30 minutes using a constant flow rate external pressure total filtration method in which raw water did not flow to the discharged water side.
  • the predetermined washing of each Example or Comparative Example was performed. The cycle consisting of the above 30-minute filtration operation and the predetermined washing was repeated, and the operation was performed for 12 months.
  • the amount of SS removed by the first cleaning step at the time of the first cleaning after the start of operation was measured, and the removal rate (mass%) with respect to the brought-in SS amount.
  • Example A1 >> In Example A1, As the first cleaning step, backflow cleaning treatment with filtered water is performed. Next, as a second cleaning step, a backflow cleaning treatment with filtered water and an air scrubbing treatment with air are performed at the same time. Then, as a third washing step, washing was performed by a method of performing a flushing treatment with raw water.
  • the cleaning conditions for each step are as follows.
  • Backflow cleaning treatment Treatment of passing filtered water from the filtered water side to the raw water side at a flow rate of 2,000 L / hr First cleaning step Implementation time: 30 seconds ⁇ Second cleaning step>
  • Backflow cleaning process Process of passing filtered water from the filtered water side to the raw water side at a flow rate of 2.000 L / hr
  • Air scrubbing Process of passing air through the raw water side at a flow rate of 5 Nm 3 / hr Second cleaning process implementation Time: 1 minute ⁇ Third cleaning step>
  • Flushing treatment Treatment of passing raw water to the raw water side at a flow rate of 3 m 3 / hr
  • Third cleaning step Implementation time 1 minute In the first cleaning step of Example A1, it was present in the hollow fiber membrane module before cleaning. Of the water, 50% by volume of the capacity (holdup amount) of the module was replaced with filtered water.
  • Example A2 In Example A2, as the first washing step, flushing with raw water was performed, and then the washing was performed by the method of performing the second washing step and the third washing step under the same conditions as in Example A1.
  • the cleaning conditions of the first cleaning step are as follows. ⁇ First cleaning process> Flushing treatment: Treatment of passing raw water to the raw water side at a flow rate of 3,000 L / hr First cleaning step Implementation time: 30 seconds In the first cleaning step of Example A2, it was present in the hollow fiber membrane module before cleaning. Of the water, 70% by volume of the capacity (holdup amount) of the module was replaced with raw water.
  • Example A3 As the first cleaning step, a drain treatment with air was performed for 30 seconds, and then cleaning was performed by a method of performing a second cleaning step and a third cleaning step under the same conditions as in Example A1.
  • the cleaning conditions of the first cleaning step are as follows. ⁇ Muddy substance removal process> Drain treatment: A treatment to discharge 50% by volume of the capacity (hold-up amount) of the water in the hollow fiber membrane module.
  • Example A4 a backflow cleaning treatment with filtered water is performed as a first cleaning step, then an air scrubbing treatment with air is performed as a second cleaning step, and then a third cleaning treatment is performed under the same conditions as in Example A1. Washed by the method of performing the process.
  • the cleaning conditions of the first cleaning step and the second cleaning step are as follows.
  • Example A5 >> In Example A5, backflow cleaning with filtered water is performed as the first cleaning step, and then flushing treatment with raw water and air scrubbing treatment with air are simultaneously performed as the second cleaning step, and then the same conditions as in Example A1 are performed. In, washing was performed by the method of performing the third washing step.
  • the cleaning conditions of the first cleaning step and the second cleaning step are as follows.
  • Comparative Example A1 In Comparative Example A1, cleaning was performed in the same manner as in Example A2, except that the conditions of the first cleaning step and the second cleaning step were changed as follows.
  • the cleaning conditions of the first cleaning step and the second cleaning step are as follows.
  • Backflow cleaning process Process of passing filtered water from the filtered water side to the raw water side at a flow rate of 2,000 L / hr
  • Air scrubbing Process of passing air through the raw water side at a flow rate of 5 Nm 3 / hr Second cleaning process implementation Time: 1 minute
  • 30% by volume of the capacity (hold-up amount) of the water existing in the hollow fiber membrane module before washing was replaced with raw water.
  • Comparative Example A2 ⁇ Comparative Example A2 >> In Comparative Example A2, cleaning was performed in the same manner as in Example A2, except that the conditions of the first cleaning step and the second cleaning step were changed as follows.
  • the cleaning conditions of the first cleaning step and the second cleaning step are as follows.
  • Backflow cleaning process Process of passing filtered water from the filtered water side to the raw water side at a flow rate of 2,000 L / hr
  • Air scrubbing process Process of passing air through the raw water side at a flow rate of 5 Nm 3 / hr Second cleaning process Implementation time: 1 minute
  • 40% by volume of the capacity (hold-up amount) of the water existing in the hollow fiber membrane module before washing was replaced with raw water. ..
  • Comparative Example A3 Without performing the first cleaning step As the second cleaning step, air scrubbing treatment with air is performed. Then, as a third washing step, washing was performed by a method of performing a flushing treatment with raw water.
  • the cleaning conditions for each step are as follows. ⁇ Second cleaning process> Air scrubbing treatment: Treatment to pass air to the raw water side at a flow rate of 5 Nm 3 / hr Second cleaning step Implementation time: 1 minute ⁇ Third cleaning step> Flushing treatment: Treatment to pass raw water to the raw water side at a flow rate of 3 m 3 / hr 3rd washing process Implementation time: 1 minute
  • Comparative Example A4 ⁇ Comparative Example A4 >> In Comparative Example A4, cleaning was performed by a method in which only the second cleaning step and the third cleaning step were performed under the same conditions as in Example A1 without performing the first cleaning step.
  • Comparative Example A5 ⁇ Comparative Example A5 >> In Comparative Example A5, cleaning was performed by a method in which only the second cleaning step and the third cleaning step were performed under the same conditions as in Example A5 without performing the first cleaning step.
  • Comparative Example A6 >> In Comparative Example A6, only the first cleaning step and the third cleaning step were performed under the following conditions, and cleaning was performed by a method in which the second cleaning step was not performed.
  • the cleaning conditions of the first cleaning step and the third cleaning step are as follows.
  • Flushing treatment Treatment of passing raw water to the raw water side at a flow rate of 3 Nm 3 / hr
  • Third cleaning step Implementation time 1 minute
  • the backflow cleaning treatment of this first cleaning step it exists in the hollow fiber membrane module before cleaning. 70% by volume of the capacity (hold-up amount) of the module was replaced with filtered water.
  • the second cleaning step prescribed in the present invention is not performed.
  • Comparative Example A7 >> In Comparative Example A7, only the first cleaning step was performed under the following conditions, and cleaning was performed by a method in which the second cleaning step and the third cleaning step were not performed.
  • the cleaning conditions of the first cleaning step are as follows. ⁇ First cleaning process> Flushing treatment: A treatment in which raw water is passed to the raw water side at a flow rate of 1.2 m 3 / hr. Of the water present in the module, 80% by volume of the capacity (hold-up amount) of the module was replaced with raw water. However, it should be noted that in this Comparative Example A7, the second cleaning step prescribed in the present invention is not performed.
  • turbidity discharge test it was investigated how much the total amount of turbidity components (turbidity in raw water x amount of filtrate) brought into the hollow fiber membrane module in the filtration step was discharged in the washing step.
  • the operation sequence is F (28.5 minutes) -ASBW (1 minute) -FL (0.5 minutes)
  • the turbidity of the raw water is 10 NTU
  • the amount of filtered liquid is 10 m 3 / hr
  • the amount of backwash is 10 m.
  • the recovery rate is an index showing what percentage of the filtered FLUX (permeation flow velocity) set in one cycle can be secured as filtered water by subtracting the amount of filtered water consumed in the washing step from the amount of filtered water obtained in the filtering step.
  • one cycle of the operation sequence was F (28.5 minutes) -ASBW (1 minute) -FL (0.5 minutes)
  • the filtration FLUX was 10 m 3 / hr
  • the backwash amount was 8 m 3 / hr.
  • Example B1 Reference example
  • 16,500 PVDF (polyvinylidene fluoride) hollow fiber membranes manufactured by Asahi Kasei Corporation
  • the film was attached to the circumference of the membrane bundle with a mending tape so that the circumference was 170 mm over the entire circumference.
  • 300 g of urethane resin was measured with a mixing and discharging machine, immersed in the lower surface of the membrane bundle for 30 seconds, and immediately separated.
  • the first tubular member (pipe inner diameter 200 mm) for accommodating the hollow fiber membrane bundle and the second tubular member (pipe inner diameter 218 mm) in which a rectifying cylinder having an inner diameter of 216 mm is mounted inside the membrane bundle thus formed. was inserted into the housing.
  • the hollow fiber membrane used here has an average pore diameter of 0.1 ⁇ m, an inner diameter of 0.6 mm, and an outer diameter of 0.95 mm.
  • the potting material is injected into the first tubular member and the second tubular member of the housing while rotating the container for forming the adhesive fixing portion to which the potting material introduction tube is attached, fixed to both ends of the housing.
  • a two-component thermosetting urethane resin (SA-6330A2 / SA-6330B5 (trade name) manufactured by Sanyulek Co., Ltd.) was used.
  • the end of the membrane bundle on the second tubular member side of the housing was cut to open the hollow portion of the hollow fiber membrane on the sealed side at the stage before bonding.
  • the columnar member was removed from the first adhesive fixing portion on the first tubular member side to form a plurality of through holes.
  • the effective film length of this hollow fiber membrane module is 2.0 m.
  • the filling rate of the manufactured hollow fiber membrane module was 37.2%.
  • the D hardness of the adhesively fixed portion on the end face of the manufactured hollow fiber membrane module was 55D as measured in accordance with JIS K7215.
  • the load holding time was 10 seconds
  • the hardness value was an average value of 5 points randomly selected from the adhesive fixing portion on the end face.
  • the hollow fiber membrane module obtained above is attached to the filtration system shown in FIG. 2 with the hollow fiber membrane open side facing up, and a turbidity discharge test and a scratch durability test are performed. gone.
  • the turbidity discharge property was examined by the operation with the following settings. Operation sequence: F (28.5 minutes) -ASBW (1 minute) -FL (0.5 minutes) are set in this order.
  • Raw water turbidity 10 NTU Filtration
  • FLUX 100LMH Backwash
  • FLUX 80LMH FL flow rate: 3m 3 / hr
  • the average turbidity of the discharged water at the time of ASBW was 250 NTU
  • the average turbidity of the discharged water at the time of FL was 180 NTU.
  • the mass ratio (turbidity exclusion rate) of the excluded turbidity among the turbidity brought into the module was 80% by mass.
  • the "footprint” in Table 2 is the "SS removal rate", which measures the amount of SS removed by the first cleaning step during the first cleaning after the start of operation, and the removal rate (mass) with respect to the amount of SS brought in. %) Is a value indicating.
  • the "recovery rate” is a value indicating the ratio of the amount of liquid secured as filtered water in the filtered FLUX in units of mass%.
  • Examples B2 to B8 and Comparative Examples B1 to B7 A membrane module was prepared in the same manner as in Example B1 except that the specifications and test conditions of the membrane module were as shown in Table 2, and a turbidity discharge test and a scratch durability test were performed. .. In addition, Examples B2 and B3 are reference examples. The results are summarized in Table 2.
  • the raw water used was diluted sand filtration backwash wastewater from a water purification plant and adjusted to the turbidity shown in Table 2.

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Abstract

濁質成分を含む原水をろ過するための中空糸膜を含む中空糸膜モジュールの洗浄方法であって、前記中空糸膜に堆積した濁質成分を除去する、第1洗浄工程と、少なくとも、前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理を行う、第2洗浄工程と をこの順に含み、前記第1洗浄工程において、洗浄前に前記中空糸膜モジュール内に存際していた水のうち、前記中空糸膜モジュール容量の50体積%以上が除去される、 中空糸膜モジュールの洗浄方法。

Description

中空糸膜モジュールの洗浄方法
 本発明は、濁質成分を含む原水をろ過するために用いられる、中空糸膜モジュールの洗浄方法に関する。
 懸濁水である河川水、湖沼水、伏流水、工業用水原水、下水、下水二次処理水、工業排水、家庭排水、屎尿、海水等の原水を処理する工程において、膜ろ過が利用されることが多い。
 膜ろ過法の利点は、
  (1)得られる水質の除濁レベルが高く、かつ安定しており、したがって、得られる水の安全性が高いこと、
  (2)ろ過装置の設置スペースが小さくてすむこと、
  (3)自動運転が容易であること、
等である。
 膜ろ過による除濁操作には、主として中空糸状の限外ろ過膜、精密ろ過膜(平均細孔径数nmから数百nmの範囲)等が用いられている。
 中空糸膜としては、合成樹脂から成る多孔質有機膜が多用されている。例えば、特許文献1には、ポリフッ化ビニリデン系多孔質膜が記載されており、これを中空糸膜として用いることが開示されている。
 上記のような原水を膜ろ過すると、原水に含まれる濁質成分(無機物及び有機物)は、ろ過膜で阻止されて、除去される。このような原水のろ過を継続すると、ろ過膜には、原水中の濁質成分が堆積し、濃度分極、ケーク層を形成し、或いは膜の目詰まりが発生する。その結果、ろ過の継続に伴って、透過流速は低下して行く。
 そのため、原水の膜ろ過処理においては、膜を定期的に洗浄することが行われている。
 ろ過中空糸膜モジュールの洗浄方法として、例えば、中空糸膜のろ過水側から原子側に液体を流す、逆流洗浄(逆洗)が知られている。或いは、液体で満たされた状態の中空糸膜モジュールの下方から上方へ圧縮気体を供給して、中空糸を揺り動かして、中空糸間に堆積した濁質成分を除去する、エアスクラビングが知られている。
 また、特許文献2には、モジュールのケーシング内の中空糸膜の側方又は下方に気泡ノズルを配置して、逆洗とノズルからの気体噴出とを同時に行う洗浄方法が開示されている。
 更に、特許文献3には、モジュールの原水側から気体を導入すると同時に、中空糸膜のろ過水側から原水側に気体又は液体を通過させる洗浄方法が開示されている。
特開2011-168741号公報 特開昭60-19002号公報 特許第3948593号公報
 特許文献2及び3の技術は、中空糸膜に堆積した濁質成分を除去するために、有効な手法であり、中空糸膜モジュールを用いる原水ろ過の安定運転に資するものである。
 しかしながら、特許文献2及び3に代表される従来技術の洗浄方法は、中空糸膜モジュールを長期間使用する場合のプロセス設計の観点から見た場合、洗浄効率が未だ不十分である。
 すなわち、中空糸膜モジュールの寿命を10年と想定した場合、ろ過プラントの規模は、10年後の中空糸膜モジュールのろ過性能を基準として設定される。例えば、中空糸膜モジュールの10年後の性能が、初期性能の60%であれば、必要なろ過量を60%のろ過性能で割り付けて、中空糸膜モジュールの数が決定されることになる。この場合、当該ろ過プラントの初期性能は、必要量の167%(=100/0.6)となり、67%相当分が過剰な設備設計となってしまう。
 ここで、洗浄効率を向上して、中空糸膜モジュールの10年後の性能を、例えば初期性能の90%に向上できれば、ろ過プラントの初期性能を、必要量の111%(=100/0.9)に抑制でき、設備設計の過剰分を11%に抑えることが可能となる。
 そこで、本発明の目的は、第1に、中空糸膜モジュールを長期間使用した場合のろ過性能の低下が極めて抑制された、中空糸膜モジュールの洗浄方法を提供することである。
 また、多孔質膜を用いて、洗浄工程を伴うろ過運転を行うと、経時的にろ過性能が減少し、或いは、中空糸膜の寿命に影響を及ぼすという問題がある。
 そこで、本発明の目的は、第2に、多孔質中空糸膜を用いるろ過運転が、洗浄工程を伴う場合に、洗浄効率に優れ、ろ過性能の経時的劣化が抑制され、かつ、中空糸膜及びこれを含むモジュールの寿命を損なわない、中空糸膜モジュールを提供することである。
 本発明は、以下のとおりである。
 《態様1》濁質成分を含む原水をろ過するための中空糸膜を含む中空糸膜モジュールの洗浄方法であって、
 前記中空糸膜に堆積した濁質成分を除去する、第1洗浄工程と、
 少なくとも、前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理を行う、第2洗浄工程と
をこの順に含み、
 前記第1洗浄工程において、洗浄前に前記中空糸膜モジュール内に存際していた水のうち、前記中空糸膜モジュール容量の50体積%以上が除去される、
中空糸膜モジュールの洗浄方法。
 《態様2》前記第1洗浄工程が、以下の(A1)~(A3)のうちの少なくとも1つの処理を行う工程である、態様1に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法:
  (A1)前記中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄処理;
  (A2)前記中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理;及び
  (A3)中空糸膜モジュール内の液体を排出させる、ドレイン処理。
 《態様3》前記第1洗浄工程において、前記中空糸膜に堆積した濁質成分の7質量%以上を除去する、態様1又は2に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
 《態様4》前記第2洗浄工程が、以下6(B1)~(B3)のいずれかを行う工程である、態様1又は2に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法:
  (B1)前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理のみを行う工程;
  (B2)前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理と、前記中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄処理とを同時に行う工程;及び
  (B3)前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理と、前記中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理とを同時に行う工程。
 《態様5》前記第1洗浄工程及び前記第2洗浄工程の後に、
 前記濁質成分を前記中空糸膜モジュールの外部に排出させる第3洗浄工程を更に含む、
態様1~4のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
 《態様6》 前記第3洗浄工程が、以下の(C1)及び(C2)のうちの少なくとも1つの処理を行う工程である、態様5に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法:
  (C1)前記中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理;及び
  (C2)前記中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄処理。
 《態様7》前記中空糸膜モジュールが、
  複数本の中空糸膜から成る中空糸膜束と、
  前記中空糸膜束が収納されたハウジングと、
  前記中空糸膜束の両端部と前記ハウジングとを接着固定する、接着固定部と、
  前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側空間とを連通する導入口と、
  前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の内側空間とを連通するろ過水口と、
  前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側空間とを連通する洗浄用排出口と
を備えている、態様1~6のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
 《態様8》前記中空糸膜が、精密ろ過(MF)膜又は限外ろ過(UF)膜である、態様7に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
 《態様9》前記接着固定部が、
  前記中空糸膜の一方の端部において、前記中空糸膜同士、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第1接着固定層と、
  前記中空糸膜の他方の端部において、前記中空糸膜同士及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第2接着固定層と
を備えている、
態様7又は8に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
 《態様10》複数本の中空糸膜から成る中空糸膜束と、
 前記中空糸膜束が収納されたハウジングと、
 前記中空糸膜束の両端部と前記ハウジングとを接着固定する、接着固定部と
を備えた中空糸膜モジュールであって、
 前記中空糸膜は、精密ろ過(MF)膜又は限外ろ過(UF)膜であり、
 前記接着固定部は、
  前記中空糸膜の一方の端部において、前記中空糸膜同士、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第1接着固定層と、
  前記中空糸膜の他方の端部において、前記中空糸膜同士及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第2接着固定層と
を備え、
 前記中空糸膜モジュールは、
  前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側の空間とを連通する導入口、
  前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の内側の空間とを連通するろ過水口、及び
  前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側の空間とを連通する洗浄用排出口
を備え、
 以下の条件(A)、(B)、及び(C):
  (A)前記中空糸膜の断面積の合計が、前記ハウジングの内部断面積に占める割合として表される、中空糸膜の充填率が、38%以下であること;
  (B)前記中空糸膜の外径が、1.1mm以下であること;及び
  (C)前記中空糸膜の合計膜面積が、70m以上であること;
のすべてを満たす、中空糸膜モジュール。
 《態様11》前記中空糸膜の有効長が1.6m以上である、態様10に記載の中空糸膜モジュール。
 《態様12》前記中空糸膜モジュールの前記接着固定部に、中空糸膜の配置を規制するための規制部材がない、態様10又は11に記載の中空糸膜モジュール。
 《態様13》前記第1接着固定層において、前記中空糸膜の中空部が開口しており、
 前記第2接着固定層において、前記中空糸膜の中空部が封止されている、
態様12に記載の中空糸膜モジュール。
 《態様14》前記第2接着固定層が、前記第2接着固定層を貫通する孔を有する、態様10~13のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。
 《態様15》前記態様10~14のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールを用いて、原水をろ過する、ろ過方法であって、
 前記ろ過方法は、
  外圧ろ過により、前記中空糸膜に原水を通過させてろ過してろ過水を得る、ろ過工程;及び
  前記ろ過工程の後に行われる、洗浄工程
を含み、
 前記洗浄工程が、態様1~6のいずれか一項に記載の洗浄方法である、
ろ過方法。
 《態様16》前記態様10~14のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールを用いて、原水をろ過する、ろ過方法であって、
 前記ろ過方法は、
  外圧ろ過により、前記中空糸膜に原水を通過させてろ過してろ過水を得る、ろ過工程;及び
  前記ろ過工程の後に行われる、洗浄工程
を含み、
 前記洗浄工程は、
 逆流洗浄又はフラッシングを行う第1洗浄工程、及び第2洗浄工程をこの順に含み、
 前記第2洗浄工程は、
  前記中空糸膜の内側から外側に、前記ろ過水を通過させる逆流洗浄、又は原水を前記導入口から導入し、前記洗浄用排出口から排出するフラッシングと、
  気泡を含む原水を前記導入口から導入し、前記洗浄用排出口から排出して、前記気泡によって中空糸膜を揺らす、エアスクラビングと
を組み合わせて行って、前記中空糸膜の外側表面を洗浄する、逆流洗浄-エアスクラビング同時洗浄、又はフラッシング-エアスクラビング同時洗浄
を行う、
ろ過方法。
 《態様17》
 前記第1洗浄工程及び第2洗浄工程の後に、第3洗浄工程を更に含み、
 前記第3洗浄工程が、以下の(C1)及び(C2)のうちの少なくとも1つの処理を行う工程である、態様16に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法:
  (C1)前記中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理;及び
  (C2)前記中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄処理。
 《態様18》
 前記洗浄工程の後に、前記導入口又は前記洗浄用排出口から前記中空糸膜の外側及び中空部の洗浄排液を排出する、排出工程を含む、
態様16又は17に記載のろ過方法。
 《態様19》
 前記排出工程は、前記導入口又は前記洗浄用排出口に圧縮空気を導入して、前記洗浄排
液を強制的に排出する工程である、態様18に記載のろ過方法。
 《態様20》
 前記原水の平均濁度が10度以上である、態様16~19のいずれか一項に記載のろ過方法。
 本発明によると、中空糸膜モジュールを長期間使用した場合のろ過性能の低下が極めて抑制された、中空糸膜モジュールの洗浄方法が提供される。
本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法が適用される中空糸膜モジュールの構造の一例を示す模式断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法を実施するための、ろ過システムの一例のフロー図である。
 本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法は、
  濁質成分を含む原水をろ過するための中空糸膜を含む中空糸膜モジュールの洗浄方法であって、
  前記中空糸膜に堆積した濁質成分を除去する、第1洗浄工程と、
  少なくとも、前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理を行う、第2洗浄工程と
をこの順に含み、
  前記第1洗浄工程において、洗浄前に前記中空糸膜モジュール内に存際していた水のうち、前記中空糸膜モジュール容量の50体積%以上が除去される、
中空糸膜モジュールの洗浄方法である。
 《中空糸膜モジュール》
 原水の膜ろ過では、単位容積当たりの膜面積が大きく、ろ過効率が高いことから、複数本の中空糸をケーシング内に充填した、中空糸膜モジュールが好ましく使用されている。
 中空糸膜モジュールには、原水を中空糸膜の外表面側に供給して内表面側に通過させてろ過する外圧式ろ過中空糸膜モジュールと、原水を中空糸膜の内表面側に供給して外表面側に通過させてろ過する内圧式ろ過中空糸膜モジュールとが知られている。このうち、外圧式ろ過中空糸膜モジュールは、内圧式ろ過中空糸膜モジュールに比べて、単位容積当たりの有効膜面積が大きいため、造水コストの削減が求められる分野、例えば浄水製造の過程で利用されている。
 本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法は、外圧式ろ過中空糸膜モジュールに適用したときに、本発明が所期する有利な効果が、最大限に発揮される。
 本発明の洗浄方法が適用される中空糸膜モジュールは、
  複数本の中空糸膜から成る中空糸膜束と、
  中空糸膜束が収納されたハウジングと、
  中空糸膜束の両端部とハウジングとを接着固定する、接着固定部と、
  中空糸膜モジュールの外部と中空糸膜の外側空間とを連通する導入口と、
  中空糸膜モジュールの外部と中空糸膜の内側空間とを連通するろ過水口と、
  中空糸膜モジュールの外部と中空糸膜の外側空間とを連通する洗浄用排出口と
を備えている、
中空糸膜モジュールであることが好ましい。
 上記の接着固定部は、
  中空糸膜の一方の端部において、中空糸膜同士、及び中空糸膜束とハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第1接着固定層と、
  中空糸膜の他方の端部において、中空糸膜同士及び中空糸膜束とハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第2接着固定層と
を備えていてよい。
 本発明の洗浄方法が適用される中空糸膜モジュールは、好ましくは、
 複数本の中空糸膜から成る中空糸膜束と、
 中空糸膜束が収納されたハウジングと、
 中空糸膜束の両端部とハウジングとを接着固定する、接着固定部と
を備えた中空糸膜モジュールであって、
 中空糸膜は、精密ろ過(MF)膜又は限外ろ過(UF)膜であり、
 接着固定部は、
  中空糸膜の一方の端部において、中空糸膜同士、及び中空糸膜束とハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第1接着固定層と、
  中空糸膜の他方の端部において、中空糸膜同士及び中空糸膜束とハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第2接着固定層と
を備え、
 中空糸膜モジュールは、
  中空糸膜モジュールの外部と中空糸膜の外側の空間とを連通する導入口、
  中空糸膜モジュールの外部と中空糸膜の内側の空間とを連通するろ過水口、及び
  中空糸膜モジュールの外部と中空糸膜の外側の空間とを連通する洗浄用排出口
を備えている、中空糸膜モジュールである。
 本実施形態の洗浄方法が適用される中空糸膜モジュールは、以下の条件(A)、(B)、及び(C):
  (A)中空糸膜の断面積の合計が、ハウジングの内部断面積に占める割合として表される、中空糸膜の充填率が、38%以下であること;
  (B)中空糸膜の外径が、1.1mm以下であること;及び
  (C)中空糸膜の合計膜面積が、70m以上であること;
のすべてを満たすことが、特に好ましい。条件(A)、(B)、及び(C)のすべてを満たす中空糸膜モジュールは、洗浄工程において第1洗浄工程を行わなくてもよく、第1洗浄工程を行わなくても高い洗浄効果が得られる。
〈中空糸膜束〉
 本実施形態の中空糸膜モジュールにおける中空糸膜束は、複数本の中空糸膜から成り、ハウジングに収納されて使用される。
 中空糸膜束中の中空糸膜の本数は、ハウジングに収納されたときに、所定の充填率を満たすように適宜設定されることが好ましい。中空糸膜束中の中空糸膜の本数は、例えば、1,000本以上100,000本以下であり、2,000本以上50,000本以下、3,000本以上40,000本以下、又は5,000本以上30,000本以下であってもよい。
(中空糸膜)
 本実施形態の中空糸膜モジュールにおける中空糸膜は、精密ろ過(MF)膜又は限外ろ過(UF)膜である。
 したがって、中空糸膜の平均細孔径は、1nm(0.001μm)以上10μm以下であり、10nm(0.01μm)以上700nm(0.7μm)以下であることが好ましく、20nm(0.02μm)以上600nm(0.6μm)以下がより好ましい。平均細孔径が30nm(0.03μm)以上400nm(0.4μm)以下であれば、分離性能は十分であり、孔の連通性も確保できる。
 中空糸膜の平均細孔径は、ASTM:F316-86に規定されている平均孔径(mean flow pore size)の測定方法(別称:ハーフドライ法)により、測定できる。
 中空糸膜の表面開口率は25~60%であることが好ましく、より好ましくは25~50%であり、更に好ましくは25~45%である。この表面開口率は、中空糸膜の面のうちの、原水を接触する側の面(好ましくは、中空糸膜の外側面)の表面開口率である。中空糸膜において、原水と接触する側の面の表面開口率が25%以上であれば、膜の目詰まり、及び膜の表面が擦過されることによる透水性能の劣化を抑制できるため、ろ過安定性を高めることができる。他方、表面開口率が高すぎると、要求される分離性能を発揮できないおそれがある。
 中空糸膜の表面開口率は、中空糸膜の外側表面の電子顕微鏡写真から求めることができる。
 具体的には、中空糸膜表面の電子顕微鏡写真を、表面に開口している孔部分と、非孔部分とに、黒白2値化して各部分の面積を求め、得られた各部分の面積を下記数式に代入することにより、求めることができる。
  開口率[%]=100×(孔部分面積)/{(孔部分面積)+(非孔部分面積)}
 表面開口率の算出に用いる電子顕微鏡写真の倍率は、中空糸膜の外側表面に開口する孔の形状が、明確に認識できる程度に大きくすることが好ましい。一方で、視野面積をできるだけ大きくして、できるだけ平均化された表面開口率を知る観点からは、過度に大きい倍率は不適当である。
 これらの観点から、電子顕微鏡写真の倍率は、中空糸膜の外側表面に開口する孔の累積中位径(面積累積値50% に相当する孔径)に応じて、例えば以下のように設定することができる:
  累積中位径が1~10μm程度のとき 倍率1,000~5,000倍
  累積中位径が0.1~1μm程度のとき 5,000~20,000倍
  累積中位径が0.03~0.1μm程度のとき 10,000~50,000倍である。
 黒白2値化処理は、電子顕微鏡写真又はそのコピーを用いて、市販の画像解析システムによって行ってもよい。
 中空糸膜の空孔率は、好ましくは50~80%であり、より好ましくは55~65%である。この空孔率が50%以上であることにより、透水性能が高く、他方、80%以下であることにより、機械的強度を高くすることができる。
 中空糸膜の内径は、好ましくは0.10~1.00mmであり、より好ましくは0.30~0.80mmである。
 中空糸膜の外径は、1.10mm以下であり、好ましくは0.3~1.05mmであり、より好ましくは0.5~1.00mmである。
 中空糸膜の膜厚は、好ましくは80~1,000μmであり、より好ましくは100~300μmである。膜厚が80μm以上であれば、膜の強度が確保でき、他方、1000μm以下であれば、膜抵抗による圧損を抑制できる。
(中空糸膜の素材(材質))
 本実施形態の中空糸膜モジュールにおける中空糸膜は、合成樹脂製の多孔質膜から成ることが好ましい。
 本実施形態における中空糸膜を構成する樹脂は、好ましくは熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンがより好ましい。
 ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体、及びフッ素樹脂、並びにこれらの混合物が挙げられる。上記フッ素樹脂としては、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、クロロトリフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレン-モノクロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン(ヘキサフルオロプロピレンのドメインを含んでもよい)、及びヘキサフルオロプロピレン樹脂、並びにこれら樹脂の混合物から成る群から選ばれるものが挙げられる。
 本実施形態における中空糸膜を構成する樹脂としては、ポリオレフィンの中でも、フッ素樹脂が特に好ましい。
 これらの樹脂は、取り扱い性に優れ、かつ強靱であるため、中空糸膜の素材として優れる。これらの中でも、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、エチレン、テトラフルオロエチレン、及びクロロトリフルオロエチレンから成る群から選択される1種のホモポリマー、若しくは前記群から選択される2種以上のコポリマー、又は、前記ホモポリマーと前記コポリマーとの混合物は、機械的強度、化学的強度(耐薬品性)に優れ、かつ成形性が良好であるために好ましい。より具体的には、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体等のフッ素樹脂が好ましい。
 また、本実施形態における中空糸膜を構成する熱可塑性樹脂は、球晶構造ではなく、3次元網目構造を有していることが好ましい。中空糸膜が、3次元網目構造を有する熱可塑性樹脂によって構成されていることにより、中空糸膜の内表面から外表面までの細孔の連通性を、より良好にすることができる。
(中空糸膜の物性)
 中空糸膜の引張破断伸度の初期値は、60%以上であることが好ましく、より好ましくは80%以上であり、更に好ましくは100%以上であり、特に好ましくは120%以上である。
 中空糸膜の圧縮強度は0.2MPa以上であることが好ましく、より好ましくは0.3~1.0MPaであり、更に好ましくは0.4~1.0MPaである。
(中空糸膜の製造方法)
 本実施形態における中空糸膜は、公知の方法、又はこれに当業者による適宜の変更を加えた方法により、製造することができる。
 本実施形態における中空糸膜は、例えば、原料の熱可塑性樹脂を含む溶融混錬物の押出成形によって製造することができる。
〈ハウジング〉
 本実施形態の中空糸膜モジュールにおけるハウジングは、中空糸膜束を収納する。
 ハウジングと、中空糸膜束とが、後述の接着固定部によって固定されて、中空糸膜モジュールとなった後、モジュール内は中空糸膜の外側空間と中空糸膜の内側空間とに分割され、これらの空間が中空糸膜を介して接する構造を有することになる。
 本実施形態におけるハウジングは、導入口、ろ過水口、及び洗浄用排出口を備える。これらの導入口、ろ過水口、及び洗浄用排出口は、後述の接着固定部によってハウジングと中空糸膜束とが固定された後、中空糸膜モジュールの導入口、ろ過水口、及び洗浄用排出口として、それぞれ、以下の機能を有することになる。
  導入口:モジュールの外部と中空糸膜の外側空間とを連通する機能
  ろ過水口:モジュールの外部と中空糸膜の内側空間とを連通する機能
  洗浄用排出口:モジュールの外部と中空糸膜の外側空間とを連通する機能
 ハウジングは、中空糸膜束を収納するための第1筒状部材と、接着固定部を配置するための第2筒状部材とを有していてよい。第2筒状部材は、好ましくは第1筒状部材の両端に配置される。
 第2筒状部材は、上記の導入口、ろ過水口、及び洗浄用排出口を有していてよい。
 第2筒状部材は、好ましくは、中空糸膜モジュールのろ過液を取り出す側に配置され、ろ過水口及び洗浄用排出口を有する第2筒状部材Aと、中空糸膜モジュールの原水を導入する側に配置され、導入口を有する第2筒状部材Bとから成っていてよい。
 ハウジングの第1筒状部材の内径は、好ましくは170mm以上であり、より好ましくは190mm以上であり、好ましくは250mm以下であり、より好ましくは230mm以下である。第1筒状部材の外径は、例えば、170mm以上300mm以下であってよい。第1筒状部材の長さは、中空糸膜の所望の有効長に応じて適宜設定されてよく、例えば、1.0m以上3.0m以下であってよく、1.5m以上2.0m以下が好ましい。
 ハウジングの第2筒状部材の内径は、第1筒状部材の内径よりも太くてよく、好ましくは180mm以上であり、より好ましくは200mm以上であり、好ましくは280mm以下であり、より好ましくは250mm以下である。第2筒状部材の外径は、例えば、180mm以上330mm以下であってよい。第2筒状部材の長さは、適宜に設定されてよく、例えば、0.2m以上1.0m以下であってよい。
 ハウジングの材質は、成形性、コスト、機械的耐久性、化学的耐久性等の観点から適宜に設定されてよく、例えば、ステンレス、ABS、PVC、ナイロン、PSF、PE、PP、PPE等から選択される材料から成ることが好ましい。
〈中空糸膜束とハウジングとの固定〉
 本実施形態の中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜束とハウジングとは、接着固定部によって固定される。
〈接着固定部〉
 本実施形態の中空糸膜モジュールにおける接着固定部は、中空糸膜束の両端部とハウジングとを接着固定する機能を有する。
 この接着固定部は、
  中空糸膜の一方の端部において、中空糸膜同士、及び中空糸膜束とハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第1接着固定層と、
  中空糸膜の他方の端部において、中空糸膜同士及び中空糸膜束とハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第2接着固定層と
を備える。
 接着工程部の第1接着固定層及び第2接着固定層を構成する材料は、樹脂材である。この樹脂材としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等が例示できる。
 中空糸膜モジュールの接着固定部内に、中空糸膜の配置を規制するための規制部材を設けてもよい。しかしながら、接着固定部内には、規制部材がない方が、中空糸膜の実質的な存在密度が小さくなり、原水中の濁質を排出し易くなるため、好ましい。
(第1接着固定層)
 第1接着固定層は、中空糸膜の一方の端部において、前記中空糸膜同士、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを接着固定する機能を有する。
 第1接着固定層は、第2筒状部材Aの内部に配置されてよい。好ましくは、第1接着固定層は、第2筒状部材Aの内部において、ろ水口と洗浄用排出口とを遮断するように配置され、第2筒状部材Aの内部を、ろ水口側の空間と、洗浄用排出口の空間とに分割している。
 そして、第1接着固定層では、中空糸膜の中空部が開口していることが好ましい。
 以上のことによって、
  中空糸膜の内側空間は、第2筒状部材Aの内部のろ水口側の空間を介して、中空糸膜モジュールの外部に連通し、かつ、
  中空糸膜の外側空間は、第2筒状部材Aの内部の洗浄用排出口側の空間を介して、中空糸膜モジュールの外部に連通することになる。したがって、中空糸膜の外側空間内の洗浄排液等、及び中空糸膜の内側空間内のろ過水を、それぞれ別個に、中空糸膜モジュールの外部に取り出すことができることになる。
(第2接着固定層)
 第2接着固定層は、中空糸膜の他方の端部(第1接着固定層と逆側の端部)において、中空糸膜同士、及び中空糸膜束とハウジングの内壁とを接着固定する機能を有する。
 第2接着固定層は、第2筒状部材Bの内部に配置されてよい。
 第2接着固定層は、第2接着固定層を貫通する孔を有することが好ましい。
 そして、第2接着固定層では、中空糸膜の中空部が封止されていることが好ましい。
 以上のことによって、中空糸膜の外側空間は、第2筒状部材Bの内部の空間、及び第2接着固定層を貫通する孔を介して、中空糸膜モジュールの外部に連通することになる。したがって、中空糸膜モジュールの外部から、中空糸膜の外側に、原水等を導入することが可能になる。
 第2接着固定層が有する孔の直径は、好ましくは5以上30mm以下であり、孔の個数は、好ましくは5以上100個以下である。孔の形状としては、例えば、円形、楕円形、矩形、多角形等、及びこれらの組合せから選択できる他、不定形でもよい。
(中空糸膜モジュールの形態)
 本実施形態の中空糸膜モジュールは、以下の条件(A)、(B)、及び(C):
  (A)中空糸膜の断面積の合計が、ハウジングの内部断面積に占める割合として表される、中空糸膜の充填率が、38%以下であること;
  (B)中空糸膜の外径が、1.1mm以下であること;及び
  (C)中空糸膜モジュールの膜面積が、70m以上であること;
のすべてを満たすことが好ましい。
 上記において、「中空糸膜の充填率」とは「全中空糸膜断面積/ハウジング内断面積」によって算出される中空糸膜断面積の割合のことであり、ここでの中空糸膜断面積とは、膜の中空部を含む断面積の総和を指す。また、ハウジングが、第1筒状部材と第2筒状部材とから成る場合には、「ハウジング内断面積」とは、中空糸膜束を収納する第1筒状部材の内側の断面積を指す。
 本実施形態の中空糸膜モジュールでは、外径が1.1mm以下の比較的細い中空糸膜を用いることが好ましい。このことにより、中空糸膜の充填率を38%と低くしても、中空糸膜束の合計の膜面積を大きくできる。また、中空糸膜の充填率を38%以下と低くすることにより、濁質の排出性が向上され、大きな膜面積が確保できる点で、有利である。
 中空糸膜の充填率は、濁質排出性の観点から、38%以下であることが好ましく、より好ましくは37%以下である。中空糸膜の充填率は、好ましくは30%以上であり、より好ましくは35%以上である。
 中空糸膜の有効長としては、ろ過効率の観点から、好ましくは1.5m以上であり、より好ましくは1.6m以上であり、更に好ましくは1.7m以上であり、特に好ましくは1.8m以上である。中空糸膜の有効長とは、ろ過に寄与する中空糸膜の長さをいい、中空糸膜のうちの、第1接着固定層と第2接着固定層との間に露出している長さの平均値を意味する。
 中空糸膜の合計膜面積は、70m以上であることが好ましく、より好ましくは80m以上であり、更に好ましくは90m以上である。本実施形態の中空糸膜モジュールは、中空糸膜の合計膜面積が大きいので、ろ過効率が高い利点を有する。中空糸膜の合計膜面積とは、ろ過に寄与する中空糸膜の膜面積(有効膜面積)の合計をいい、中空糸膜のうち、第1接着固定層と第2接着固定層との間に露出している部分の外側面積の合計をいう。
 本実施形態の中空糸膜モジュールは、フットプリントが大きい。
 本明細書において、「フットプリント」とは、中空糸膜の合計膜面積を、モジュールの第1筒状部材の断面積で割り付けた値として定義される。
 このフットプリントが大きい中空糸膜モジュールは、少ない設置面積で大容量の水を処理できることになり、好ましい。
 本実施形態の中空糸膜モジュールのフットプリントは、好ましくは2,500m/m以上であり、より好ましくは2,600m/m以上であり、更に好ましくは2,700m/m以上であり、特には2,800m/m以上であり、2,900m/m以上又は3,000m/m以上であってもよい。
 しかしながら、中空糸膜の充填率を所定の範囲内とすべき要請を満たすため、フットプリントは、好ましくは5,000m/m以下であり、より好ましくは4,500m/m以下であり、更に好ましくは4,000m/m以下であり、特に3,500m/m以下であってもよい。
〈中空糸膜モジュールの製造方法〉
 本実施形態の中空糸膜モジュールは、例えば、以下のような方法によって製造することができる。
 先ず、所定の本数の中空糸膜を束として整え、中空糸膜束を作製する。続いて、中空糸膜束を垂直に吊るし、下側端部を切りそろえる。更に、周長を規定するために、中空糸膜束の外周をテープで固定する。その後、中空糸膜その下側端面に、接着剤、例えばウレタン樹脂を含侵させて硬化させ、中空糸膜束を、所定の直径にて固定するとともに、下側端面の中空部を封止する。
 次に、中空糸膜束が挿入された第1筒状部材の両端に、第2筒状部材A及び第2筒状部材Bを接合することにより、ハウジングが形成されるとともに、その内部に中空糸膜束が収納される。このとき、中空糸膜束の中空部が封止された側が、第2筒状部材A側に位置するように挿入される。
 第1筒状部材に第2筒状部材Aを接合するとき、第2筒状部材Aの内部に、整流筒を設置してもよい。
 また、中空糸膜束の端部のうち、第2接着固定層の形成が予定される位置に、第2接着固定層を貫通する孔を形成するための柱状部材が挿入される。柱状部材の直径及び数は、孔の所望の直径及び数に応じて設定される。
 次いで、ハウジングの両端に、それぞれ、ポッティング材(例えばウレタン樹脂)を注入する。そして、ポッティング材が注入されたハウジングを、水平方向に回転させて遠心接着を行って、接着固定部(第1接着固定層及び第2接着固定層)を形成する。
 接着固定部が形成された後に、孔を形成するための柱状部材を取り除いて、貫通孔を形成する。
 そして、第1接着固定層の端部を切断して、中空糸膜束のろ過水口側の端部を開口させることにより、本実施形態の中空糸膜モジュールを得ることができる。
 図1に、本実施形態の中空糸膜モジュールの洗浄方法が好適に適用される、外圧式ろ過中空糸膜モジュールの構造の一例を、模式断面図として示した。
 図1の中空糸膜モジュール(100)は、
  複数本の中空糸膜(11)から成る中空糸膜束(10)と、
  中空糸膜束(10)が収納されたハウジング(30)と、
  中空糸膜束(10)の両端部とハウジング(30)とを接着固定する、接着固定部(20)と、
  中空糸膜モジュール(100)の外部と中空糸膜(11)の外側空間(42)とを連通する導入口(1)と、
  中空糸膜モジュール(100)の外部と中空糸膜(11)の内側空間(41)とを連通するろ過水口(2)と、
  中空糸膜モジュール(100)の外部と中空糸膜(11)の外側空間(42)とを連通する洗浄用排出口(3)と
を備えている。
 ハウジング(30)は、中空糸膜束(10)を収納するための第1筒状部材(31)と、接着固定部(20)を配置するための2つの第2筒状部材(32A、32B)とを有しており、これら2つの2筒状部材は、第1筒状部材(31)の両端に配置されている。
 第2筒状部材は、
  中空糸膜モジュール(100)のろ過水を取り出す側に配置され、ろ過水口(2)及び洗浄用排出口(3)を有する第2筒状部材A(32A)と、
  中空糸膜モジュール(100)の原水を導入する側に配置され、導入口(1)を有する第2筒状部材B(32B)と
から成っている。しかしながら、導入口(1)、ろ過水口(2)、及び洗浄用排出口(3)の配置位置は、この態様に限られない。
 接着固定部(20)は、
  中空糸膜(11)の一方の端部において、中空糸膜(11)同士、及び中空糸膜束(10)とハウジング(30)の第2筒状部材A(32A)の内壁とを樹脂材によって接着固定する第1接着固定層(21)と、
  中空糸膜(11)の他方の端部において、中空糸膜(11)同士及び中空糸膜束(10)とハウジング(30)の第2筒状部材B(32B)の内壁とを樹脂材によって接着固定する第2接着固定層(22)と
を備えている。
 第1接着固定層(21)は、第2筒状部材A(32A)の内部に、ろ過水口(2)と洗浄用排出口(3)とを遮断するように配置され、第2筒状部材A(32A)の内部を、ろ過水口(2)側の空間と、洗浄用排出口(3)側の空間とに分割している。
 そして、第1接着固定層(21)では、中空糸膜(11)の中空部が開口している。
 以上のことによって、
  中空糸膜(11)の内側空間は、第2筒状部材A(32A)内部のろ過水口(2)側の空間を介して、中空糸膜モジュール(100)の外部に連通し、かつ、
  中空糸膜(11)の外側空間は、第2筒状部材A(32A)内部の洗浄用排出口(3)側の空間を介して、中空糸膜モジュール(100)の外部に連通することになる。したがって、中空糸膜(11)の外側空間内の洗浄排液等、及び中空糸膜(11)の内側空間内のろ過水を、それぞれ別個に、中空糸膜モジュール(100)の外部に取り出すことができることになる。
 第2接着固定層(22)は、第2筒状部材B(32B)の内部に配置されている。
 第2接着固定層(22)は、第2接着固定層(22)を貫通する孔を有している。
 そして、第2接着固定層(22)では、中空糸膜(11)の中空部が封止されている。
 以上のことによって、中空糸膜(11)の外側空間は、第2筒状部材B(32B)の内部の空間、及び第2接着固定層(22)を貫通する孔を介して、中空糸膜モジュール(100)の外部に連通することになる。したがって、中空糸膜モジュール(100)の外部から、中空糸膜(11)の外側に、原水等を導入することが可能になる。
 図1の中空糸膜モジュール(100)は、ハウジング(30)のうちの第2筒状部材Aの内部に、任意的な部材である整流筒(50)を、更に有している。
 なお、図1において、中空糸膜(11)の有効長を規定する、第1接着固定層(21)と第2接着固定層(22)との間の距離は、符号「L」で示されている。
 《中空糸膜モジュールの洗浄方法》
 本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法は、
  濁質成分を含む原水をろ過するための中空糸膜を含む中空糸膜モジュールの洗浄方法であって、
  中空糸膜に堆積した濁質成分を除去する、第1洗浄工程と、
  少なくとも、中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理を行う、第2洗浄工程と
をこの順に含む。
 第1洗浄工程は、以下の(A1)~(A3)のうちの少なくとも1つの処理を行う工程であることが好ましい。
  (A1)中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄(逆洗)処理;
  (A2)中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理;及び
  (A3)中空糸膜モジュール内の液体を排出させる、ドレイン処理。
 第2洗浄工程は、第1洗浄工程による、中空糸膜からの濁質成分の除去の完璧を期し、好ましくはモジュール外に除去する工程である。
 第2洗浄工程では、少なくとも、エアスクラビング処理が行われる。
 第2洗浄工程は、以下の(B1)~(B3)のいずれかを行う工程であることが好ましい。
  (B1)エアスクラビング処理のみを行う工程;
  (B2)エアスクラビング処理と逆流洗浄(逆洗)処理とを同時に行う工程;及び
  (B3)エアスクラビング処理とフラッシング処理とを同時に行う工程。
 第1洗浄工程及び第2洗浄工程の後に、第1洗浄工程及び第2洗浄工程で除去された濁質を、中空糸膜モジュール内の外に排出させる、第3洗浄工程を更に含んでいてもよい。
 本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法は、当該中空糸膜モジュールによって原水をろ過する、ろ過工程に引き続いて行われることが予定されている。好ましくは、ろ過工程と、本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法の各洗浄工程とを、繰り返して行うことにより、中空糸膜モジュールを長期間連続的に運転することが予定されている。
 ろ過工程を停止して洗浄工程を開始するタイミングは、適宜に設定されてよい。例えば、ろ過工程を開始または再開した後、予め定められた所定の時間が経過したときに、ろ過工程を停止して、洗浄工程を開始してよい。或いは、ろ過工程の透水性能が予め設定された所定の値に達したときに、ろ過工程を停止して、洗浄工程を開始してよい。
 以下、先ず、ろ過工程、及び本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法の第1~第3洗浄工程で行われる、逆流洗浄(逆洗)処理、フラッシング処理、及びエアスクラビング処理のそれぞれについて説明し、次いで、本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法における第1~第3洗浄工程について説明する。
 なお、本明細書では、逆洗を「BW」、フラッシングを「FL」、ドレインを「DL」、エアスクラビングを「AS」、逆洗とエアスクラビングとの同時実施(逆洗-エアスクラビング同時洗浄)を「ASBW」、フラッシングとエアスクラビングとの同時実施(フラッシング-エアスクラビング同時洗浄)を「ASFL」として参照することがある。
 〈ろ過工程〉
 ろ過工程は、中空糸膜の原水側に原水を提供し、中空糸膜により原水中の不溶分を捕捉し、中空糸膜のろ過水側にろ過水を浸みださせて、ろ過水を得る、工程である。中空糸膜モジュールが外圧式ろ過中空糸膜モジュールである場合、中空糸膜の外側から原水を提供して、外圧ろ過によって中空糸膜に原水を通過させて、ろ過水を得る。本実施形態の中空糸膜モジュールでは、モジュールの下側から原水を導入して外圧ろ過をする方式による方が、濁質を排出し易いので好ましい。
 ろ過工程における原水としては、特に制限はなく、典型的には、ろ過工程によって除去し得る懸濁物質を含む水であり、例えば、自然水、廃水、工程プロセス液等、及びこれらの処理水が挙げられる。
 自然水としては、河川水、湖沼水、地下水、海水が例として挙げられる。廃水としては下水、工場廃水である。工程プロセス液とは、食品、医薬品、半導体製造等の分野において、有価物と非有価物とを分離する前の混合液を指す。これらの原水には、μmオーダー、又はこれ以下の微細な有機物及び無機物、並びに有機無機混合物の1種以上から成る濁質(腐植コロイド、有機質コロイド、粘土、細菌等)、細菌・藻類由来の高分子物質等が含まれていてよい。
 原水の水質は、濁度及び/又は有機物濃度によって規定できる。濁度及び有機物濃度は、いずれも、瞬間値ではなく、平均値として評価される。
 濁度を基準とすると、原水は、濁度1未満の低濁水、濁度1以上10未満の中濁水、濁度10以上50未満の高濁水、濁度50以上の超高濁水等に区分される。
 有機物濃度(全有機炭素濃度(Total Organic Carbon(TOC)):mg/L)を基準とすると、原水は、1未満の低TOC水、1以上4未満の中TOC水、4以上8未満の高TOC水、8以上の超高TOC水等に区分される。
 一般的には、濁度及び/又はTOCの高い水ほど、多孔質ろ過膜を目詰まりさせ易い。そのため、本実施形態におけるろ過工程に供給される原水の平均濁度が10度以上である方が、本実施形態の中空糸膜モジュールの性能を好適に発揮できるため、好ましい。
 中空糸膜モジュールが外圧式ろ過中空糸膜モジュールである場合、本実施形態のろ過工程は、例えば、原水を、中空糸膜モジュールの導入口から中空糸膜の外側空間に導入し、中空糸膜の肉厚部分を通過させたろ過液として、中空糸膜の内側表面から染み出させ、中空糸膜の内側空間のろ過液を、中空糸膜モジュールの排出口から取り出すことによって行われることが好ましい。
 ろ過液の流量は、膜面積1mあたり、1時間当たりの流量(L)で表される透過流速(LMH、又はL/[m・h])として、10~500LMHとすることが好ましく、より好ましくは20LMH以上、40LMH以上、又は50LMH以上200LMH以下であり、更に好ましくは40LMH以上、50LMH以上、又は75LMH以上150LMH以下である。
 〈逆流洗浄処理:BW〉
 逆流洗浄(逆洗)処理は、中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる洗浄である。中空糸膜モジュールが外圧式ろ過中空糸膜モジュールである場合、中空糸膜の内側から外側に水を通過させる。
 逆洗処理によって、中空糸膜の肉厚部の細孔内に堆積した懸濁物質を、中空糸膜の原水側(外圧式ろ過中空糸膜モジュールの場合、中空糸膜の外側)に押し出すことができる。
 中空糸膜のろ過水側から原水側に通過させる水は、例えば、ろ過水であってよい。
 逆洗処理を行うときの水(好ましくはろ過水)の流量は、透過流速として、ろ過工程の透過流速の0.1~3倍が好ましく、より好ましくは0.3~3倍であり、更に好ましくは0.5~3倍であり、特に0.7~3倍が好ましい。
 〈フラッシング処理:FL〉
 フラッシング処理は、中空糸膜の原水側に水を通過させる洗浄方法である。中空糸膜モジュールが外圧式ろ過中空糸膜モジュールである場合、中空糸膜の外側表面上に水を通過させる。
 このフラッシング処理によって、中空糸膜の原水側表面に付着している懸濁物質を、押し流すことができる。
 フラッシング処理において中空糸膜の原水側に通過させる水の量は、中空糸膜モジュール内に入る水の量に対して、0.3~3倍の量とすることが好ましく、0.5~2倍の量とすることがより好ましい。
 〈ドレイン処理:DL〉
 ドレイン処理は、中空糸膜モジュールの内部に残存する洗浄排液を排出する工程である。
 ドレイン処理を行うことにより、中空糸膜モジュール内の懸濁物質を、効果的に除去できる。
 ドレイン処理は、例えば、中空糸膜モジュールの洗浄用排出口から圧縮空気を導入することによって、行うことができる。これにより、中空糸膜モジュール内部に残存する洗浄排液を、モジュールの下部から強制的に排出させることができる。
 ドレイン処理後に中空糸膜モジュール内に残存する水の量は、中空糸膜モジュール内に入る水の量に対して、0.7倍以下の量とすることが好ましく、より好ましくは0.5倍以下の量とすることであり、更に好ましくは0.3倍以下の量とすることである。
 〈エアスクラビング処理:AS〉
 エアスクラビング処理は、圧縮空気を、中空糸膜モジュールの導入口から導入し、洗浄用排出口から排出して、空気(気泡)によって中空糸膜を揺らす洗浄方法である。
 エアスクラビング処理の際に、中空糸膜モジュールに導入される圧縮空気の量は、中空糸膜モジュールのハウジングの断面積1m当たり、0.001~0.1015~1000Nm/hであることが好ましく、より好ましくは75~500Nm/hであり、更に好ましくは150~400Nm/hであり、特に好ましくは170~400Nm/hであり、更に、200~350Nm/h、又は200~300Nm/hであってもよい。
 〈第1洗浄工程〉
 第1洗浄工程では、中空糸膜に堆積した濁質成分を除去する。
 第1洗浄工程では、上記したとおり、(A1)逆洗処理、(A2)フラッシング処理、及び(A3)ドレイン処理のうちの少なくとも1つの処理が行われることが好ましい。
 第1洗浄工程が(A1)逆洗処理によって行われるとき、その実施時間は、例えば10~120秒であり、好ましくは15~60秒である。
 第1洗浄工程が(A2)フラッシング処理によって行われるとき、その実施時間は、例えば10~120秒であり、好ましくは15~60秒である。
 第1洗浄工程が(A3)ドレイン処理によって行われるとき、(A3)ドレイン処理は、中空糸膜モジュール内の水の量が、上述の量に減るまで行われることが好ましい。
 この第1洗浄工程では、中空糸膜に堆積した濁質成分(SS)の除去率は、7質量%以上が好ましく、8質量%以上がより好ましく、10質量%以上が更に好ましく、12質量%以上、15質量%以上、18質量%以上、又は20質量%以上であってもよい。
 濁質成分の除去率は、ろ過工程において中空糸膜モジュールに持ち込まれた濁質成分量(持ち込みSS量)に対する、第1洗浄工程によって除去されたSS量の比(百分率)として表される。持ち込みSS量は、原水に含まれる濁質成分量と、ろ過水に含まれる濁質成分量との差分、及びろ過工程の実施時間から算出することができる。
 〈第2洗浄工程〉
 第2洗浄工程は、第1洗浄工程による、中空糸膜からの濁質成分の除去の完璧を期し、好ましくはモジュール外に除去する工程である。
 第2洗浄工程では、少なくとも、エアスクラビング処理が行われる。
 第2洗浄工程は、以下の(B1)~(B3)のいずれかを行う工程であることが好ましい。
  (B1)エアスクラビング処理のみを行う工程(AS);
  (B2)エアスクラビング処理と逆洗処理とを同時に行う工程(ASBW);及び
  (B3)エアスクラビング処理とフラッシング処理とを同時に行う工程(ASFL)。
 第2洗浄工程が、(B1)エアスクラビング処理のみを行う工程(AS)であるとき、その実施時間は、例えば10~120秒であり、好ましくは15~60秒である。
 第2洗浄工程が、(B2)エアスクラビング処理と逆洗処理とを同時に行う工程(ASBW)であるとき、その実施時間は、例えば10~120秒であり、好ましくは15~60秒である。
 第2洗浄工程が、(B3)エアスクラビング処理とフラッシング処理とを同時に行う工程(ASFL)であるとき、その実施時間は、例えば10~120秒であり、好ましくは15~60秒である。
 〈第3洗浄工程〉
 第3洗浄工程は、第1洗浄工程及び第2洗浄工程の後に、任意的に行われる工程である。
 この第3洗浄工程は、第1洗浄工程及び第2洗浄工程で除去された濁質成分を、中空糸膜モジュールの外部に排出する工程である。
 第3洗浄工程では、以下の(C1)及び(C2)のうちの少なくとも1つの処理が行われる:
  (C1)前記中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理;及び
  (C2)前記中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆洗処理。
 第3洗浄工程において、(C1)フラッシング処理を行う場合、中空糸膜の原水側に通過させる水の量は、中空糸膜モジュール内に入る水の量に対して、0.3~3倍の量とすることが好ましく、0.5~2倍の量とすることがより好ましい。
 第3洗浄工程において、(C2)逆洗処理を行う場合の水量は、透過流速として、ろ過工程の透過流速の0.1~3倍が好ましく、より好ましくは0.3~3倍である。
 第3洗浄工程を行う場合、その実施時間は、好ましくは10~120秒であり、より好ましくは15~60秒である。
 (排出工程)
 本実施形態のろ過方法では、洗浄工程の後に、中空糸膜モジュールの内部に残存する洗浄排液を排出する、排出工程を実施してもよく、そうすることが好ましい。
 洗浄工程の後に、排出工程を行うことにより、中空糸膜モジュール内の懸濁物質を、より効果的に排出できる。
 排出工程は、例えば、中空糸膜モジュールの洗浄用排出口から圧縮空気を導入することによって、行うことができる。これにより、中空糸膜モジュール内部に残存する洗浄排液を、モジュールの下部から強制的に排出させることができる。
 排出工程後に、中空糸膜モジュールの重量は、当該中空糸膜モジュールの初期乾燥重量の1.70倍以下であることが好ましく、より好ましくは1.60倍以下であり、更に好ましくは1.55倍以下である。
《有利な効果》
 本実施形態のろ過方法では、所定のろ過工程、及び洗浄工程、並びに好ましくは排出工程から成るサイクルを、2万回繰り返した後の中空糸膜の糸切れの本数を、中空糸膜モジュール内部の全中空糸膜の本数の、0.5%以下に留めることができる。本実施形態の好ましい態様では、上記のサイクルを、10万回、又は20万回繰り返しても、中空糸膜の糸切れの本数が、全中空糸膜の本数の0.5%以下とすることができる。
(透水性能の維持性)
 本実施形態の中空糸膜モジュールは、所定のろ過工程、及び洗浄工程、並びに好ましくは記排出工程から成るサイクルをn-1回繰り返し、n回目のろ過工程を行った後の中空糸膜モジュールの透水性能Lnと、その直後にn回目の洗浄工程を行い、更にn+1回目のろ過工程を行った後の中空糸膜モジュールの透水性能Ln+1とが、下記数式:
  105%≧(Ln+1/Ln)×100≧80%
の関係を満たすことが好ましい。
 本明細書において、透水性能とは、ろ過フラックス[LMH]をその時の圧力[kPa]で除した値[LMH/kPa]である。
《中空糸膜モジュールの洗浄方法の実施態様》
 本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法は、適当なろ過システムに組み込まれた上述の中空糸膜モジュールに対して、好ましくはろ過工程に引き続いて行うことができる。
 図2に、本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法を実施するための、ろ過システムの一例のフロー図を示した。
 図2のろ過システム(1000)は、本実施形態の中空糸膜モジュール(100)、原液タンク(200)、ストレイナー(210)、原水タンク(300)、ろ過水タンク(400)、及びコンプレッサ(500)が、バルブが適宜に配置された配管によって接続された構成を有する。図2では、送液のためのポンプ、各タンクに通常設置されるドレイン配管、薬液洗浄用の薬液タンク及びこれに伴う配管、運転状況チェックのためのセンサ等は省略されている。
 図2のろ過システム(1000)を用いて、所定のろ過工程及び洗浄工程を含む、本実施形態のろ過方法を、例えば、以下のように行うことができる。
 《ろ過工程(F)》
 ろ過工程では、中空糸膜モジュール中の中空糸膜に、原水を通過させてろ過して、ろ過水を得る。
 図2のろ過システム(1000)では、懸濁水、工程プロセス液等の原液を、一旦、原液タンク(200)に貯蔵した後、ストレイナー(210)にて粗ろ過したろ過水を、本実施形態のろ過方法における原水として用いている。原水は、原水タンク(300)に貯蔵される。
 原水タンク(300)中の原水は、原水送液バルブ(V1)を介して、導入口(1)から中空糸膜モジュール(100)に導入され、中空糸膜の外側から中空糸膜の肉厚部分を通過してろ過され、中空糸膜の内側空間に、ろ過水として浸み出す。中空糸膜の内側空間に浸み出したろ過水は、ろ過水口(2)及びろ過水送液バルブ(V2)を介して、ろ過水タンク(400)に貯蔵される。
 《洗浄工程》
 洗浄工程では、第1洗浄工程及び第2洗浄工程がこの順に行われ、任意的に更に第3洗浄工程が行ってよい。
 第1洗浄工程では、(A1)逆洗処理(BW)、(A2)フラッシング処理(FL)、及び(A3)ドレイン処理(DL)のうちの少なくとも1つの処理が行われる。
 第2洗浄工程では、(B1)エアスクラビング処理(AS)、(B2)逆洗-エアスクラビング同時洗浄(ASBW)、又は(B3)フラッシング-エアスクラビング同時洗浄(ASFL)が行われる。
 任意的な第3洗浄工程では、(C1)フラッシング処理(FL)及び(C2)逆洗処理(BW)のうちの少なくとも1つの処理が行われる。
 以下、図2のろ過システム(1000)を用いて、逆洗(BW)、フラッシング処理(FL)、ドレイン処理(DL)、エアスクラビング処理(AS)、逆洗-エアスクラビング同時洗浄(ASBW)、及びフラッシング-エアスクラビング同時洗浄(ASFL)を実施する方法について説明する。
 〈逆洗(BW)〉
 BWでは、中空糸膜モジュール中の中空糸膜の内側から外側に、ろ過水を通過させる。
 この場合、ろ過水タンク(400)内のろ過水が、逆洗用バルブ(V3)を介して、ろ過水口(2)から中空糸膜モジュール(100)に導入され、中空膜の内側から中空糸膜の肉厚部分を通過して、中空糸膜の外側空間に浸み出す。この過程で、中空糸膜の肉厚部の細孔内に堆積した懸濁物質は、中空糸膜の外側に押し出されることにより、中空糸膜の洗浄が行われる。
 中空糸膜の外側空間に浸み出したろ過水は、下記のいずれかの方法で排出することができる:
  洗浄用排出口(3)及び洗浄用排出バルブ(V5)を介して、系外に排出する方法;
  導入口(1)及び洗浄排液ドレインバルブ(V4)を介して、系外に排出する方法;並びに
  洗浄用排出口(3)及び洗浄用排出バルブ(V5)を介して系外に排出するとともに、導入口(1)及び洗浄排液ドレインバルブ(V4)を介して系外に排出る方法。
 〈フラッシング処理(FL)〉
 FLでは、中空糸膜の外側に原水を通過させて、中空糸膜の外側表面に付着している懸濁物質を押し流して洗浄する。
 FLでは、原水タンク(300)内の原水は、原水送液バルブ(V1)を介して導入口(1)から中空糸膜モジュール(100)に導入された後、中空糸膜の外側空間を通過して、洗浄用排出口(3)及び洗浄排液排出バルブ(V5)を介して、系外に排出される。
 〈ドレイン処理(DL)〉
 DLでは、中空糸膜モジュールの内部に残存する洗浄排液を排出する。
 このDLは、下記のいずれかの方法で行うことができる:
  ドレイン処理用圧縮空気バルブ(V7)を介して、中空糸膜モジュール(100)の洗浄用排出口(3)から導入した圧縮空気を、中空糸膜モジュールの内部に残存する洗浄排液とともに、導入口(1)及び洗浄排液ドレインバルブ(V4)を介して、系外に排出する方法;並びに
  中空糸膜モジュールの内部に残存する洗浄排液を、自重により、洗浄排液ドレインバルブ(V4)を介して、系外に排出する方法。
 〈エアスクラビング処理(AS)〉
 ASでは、圧縮空気を導入口から導入し洗浄用排出口から排出して、中空糸膜の外側を通過する空気(気泡)によって中空糸膜を揺らす。
 ASでは、コンプレッサ(500)によって圧縮された空気が、AS用バルブ(V6)を介して導入口(1)から中空糸膜モジュール(100)に導入され、中空糸膜の外側空間を通過して、洗浄用排出口(3)及び洗浄排液排出バルブ(V5)を介して、系外に排出される。
 〈逆洗-エアスクラビング同時洗浄(ASBW)〉
 ASBWでは、上述のBWとASとを同時に行う。すなわち、ろ過水タンク(400)内のろ過水が、逆洗用バルブ(V3)を介してろ過水口(2)から中空糸膜モジュール(100)に導入され、導入口(1)及び洗浄排液ドレインバルブ(V4)を介して、系外に排出されるとともに、コンプレッサ(500)による圧縮空気が、AS用バルブ(V6)を介して導入口(1)から中空糸膜モジュール(100)に導入され、洗浄用排出口(3)及び洗浄排液排出バルブ(V5)を介して、系外に排出される。
 〈フラッシング-エアスクラビング同時洗浄(ASFL)〉
 ASFLでは、上述のFLとASとを同時に行う。すなわち、原水タンク(300)内の被処理液が、原水送液バルブ(V1)を介して導入口(1)から中空糸膜モジュール(100)に導入された後、洗浄用排出口(3)及び洗浄排液排出バルブ(V5)を介して、系外に排出されるとともに、コンプレッサ(500)による圧縮空気が、AS用バルブ(V6)を介して導入口(1)から中空糸膜モジュール(100)に導入され、洗浄用排出口(3)及び洗浄排液排出バルブ(V5)を介して、系外に排出される。
 《排出工程》
 本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法では、洗浄工程の後に、中空糸膜モジュールの内部に残存する洗浄排液を排出する、排出工程を行ってもよい。
 図2のろ過システム(1000)を用いる場合、排出工程は、排出工程用圧縮空気バルブ(V7)を介して、中空糸膜モジュール(100)の洗浄用排出口(3)から導入した圧縮空気を、中空糸膜モジュールの内部に残存する洗浄排液とともに、導入口(1)及び洗浄排液ドレインバルブ(V4)を介して、系外に排出することにより、行うことができる。
 《中空糸膜モジュール》
 本発明の別の観点によると、多孔質中空糸膜を用いるろ過運転が、洗浄工程を伴う場合に、洗浄効率に優れ、ろ過性能の経時的劣化が抑制され、かつ、中空糸膜及びこれを含むモジュールの寿命を損なわない、中空糸膜モジュールが提供される。
 このような中空糸膜モジュールは、
 複数本の中空糸膜から成る中空糸膜束と、
 前記中空糸膜束が収納されたハウジングと、
 前記中空糸膜束の両端部と前記ハウジングとを接着固定する、接着固定部と
を備えた中空糸膜モジュールであって、
 前記中空糸膜は、精密ろ過(MF)膜又は限外ろ過(UF)膜であり、
 前記接着固定部は、
  前記中空糸膜の一方の端部において、前記中空糸膜同士、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第1接着固定層と、
  前記中空糸膜の他方の端部において、前記中空糸膜同士及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第2接着固定層と
を備え、
 前記中空糸膜モジュールは、
  前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側の空間とを連通する導入口、
  前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の内側の空間とを連通するろ過水口、及び
  前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側の空間とを連通する洗浄用排出口
を備え、
 以下の条件(A)、(B)、及び(C):
  (A)前記中空糸膜の断面積の合計が、前記ハウジングの内部断面積に占める割合として表される、中空糸膜の充填率が、38%以下であること;
  (B)前記中空糸膜の外径が、1.1mm以下であること;及び
  (C)前記中空糸膜の合計膜面積が、70m以上であること;
のすべてを満たす、中空糸膜モジュールである。
 この中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の有効長は、1.6m以上であることが好ましい。
 中空糸膜モジュールの接着固定部には、中空糸膜の配置を規制するための規制部材がないことが好ましい。
 また、第1接着固定層では中空糸膜の中空部が開口しており、第2接着固定層では中空糸膜の中空部が封止されていることが好ましい。
 更に、第2接着固定層が、第2接着固定層を貫通する孔を有することが好ましい。
 上記の中空糸膜モジュールのその他の態様については、本発明の洗浄方法が適用される中空糸膜モジュールの説明として上記した記載を援用できる。
 《ろ過方法》
 本発明の更に別の観点によると、上記の中空糸膜モジュールを用いて行うろ過方法が提供される。
 このろ過方法は、
 上記の中空糸膜モジュールを用いて、原水をろ過する、ろ過方法であって、
 前記ろ過方法は、
  外圧ろ過により、前記中空糸膜に原水を通過させてろ過してろ過水を得る、ろ過工程;及び
  前記ろ過工程の後に行われる、洗浄工程
を含み、
 前記洗浄工程は、
 逆流洗浄又はフラッシングを行う第1洗浄工程、及び第2洗浄工程をこの順に含み、
 前記第2洗浄工程は、
  前記中空糸膜の内側から外側に、前記ろ過水を通過させる逆流洗浄、又は原水を前記導入口から導入し、前記洗浄用排出口から排出するフラッシングと、
  気泡を含む原水を前記導入口から導入し、前記洗浄用排出口から排出して、前記気泡によって中空糸膜を揺らす、エアスクラビングと
を組み合わせて行って、前記中空糸膜の外側表面を洗浄する、逆流洗浄-エアスクラビング同時洗浄、又はフラッシング-エアスクラビング同時洗浄
を行う、
ろ過方法である。このろ過方法では、洗浄工程において第1洗浄工程を行わなくてもよく、第1洗浄工程を行わなくても高い洗浄効果が得られる。
 上記ろ過方法において、第1洗浄工程及び第2洗浄工程の後に、第3洗浄工程を更に含んでいてよい。
 この第3洗浄工程は、以下の(C1)及び(C2)のうちの少なくとも1つの処理を行う工程であってよい:
  (C1)中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理;及び
  (C2)中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄処理。
 上記ろ過方法では、洗浄工程の後に、導入口又は洗浄用排出口から中空糸膜の外側及び中空部の洗浄排液を排出する、排出工程を含むことが好ましい。
 この排出工程は、導入口又は洗浄用排出口に圧縮空気を導入して、洗浄排液を強制的に排出する工程であることが好ましい。
 そして、上記の中空糸膜モジュールによってろ過される原水の平均濁度は、10度以上であることが、中空糸膜モジュールの性能を好適に発揮できるため、好ましい。
《中空糸膜モジュール》
 以下の実施例及び比較例では、旭化成(株)製の中空糸状のろ過膜(限外ろ過膜、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)製、外径1.2mm、内径0.7mm、長さ2m、膜の平均孔径0.08μm)6,600本を束ねて、ABS製のケーシング(長さ2m、直径6インチ、円筒形)に収納して作製された、外圧式中空糸膜モジュール(合計膜面積50m)を用いた。
《試験方法》
 原水として、濁質成分として浮遊物質(SS)を含む河川表流水を用いた。この河川表流水のSS量は0.024g/L、TOC(全有機炭素量)は0.003g/Lであった。
 中空糸膜モジュールの中空糸膜外側空間に、原水を、膜面積1m当たり、1日当たりの流量として、2.4m/m/日(=5,000L/hr)にて供給し、かつ排出水側に原水を流さない、定流量外圧全量ろ過方式で、30分間のろ過運転を行った。
 次いで、各実施例又は比較例所定の洗浄を行った。
 以上の30分間のろ過運転、及び所定の洗浄から成るサイクルを繰り返して、12か月間の運転を行った。
 12か月後、膜間差圧を測定し、リーク検査を行った。
 更に、次亜塩素酸ナトリウムと水酸化ナトリウムとの混合水溶液、及びクエン酸水溶液を順次に用いて、12か月運転後の中空糸膜モジュールの薬品洗浄を行った後に、透水量を測定し、未使用の中空糸膜モジュールの透水量と比較した。
 なお、比較例4及び5については、12か月間の安定運転が行えなかったため、安定運転が不可能になった時点で運転を停止して、その時点における膜間差圧を測定した。
 また、実施例及び第1洗浄工程を行った比較例については、運転開始後第1回目洗浄時の第1洗浄工程によって除去されたSS量を測定し、持ち込みSS量に対する除去率(質量%)を算出した。30分のろ過運転の間に、原水から中空糸膜モジュールに持ち込まれるSS量は、60gである(5,000L/hr×0.5hr×0.024g/L=60g)
《実施例A1》
 実施例A1では、
  第1洗浄工程として、ろ過水による逆流洗浄処理を行い、
  次いで、第2洗浄工程として、ろ過水による逆流洗浄処理と、空気によるエアスクラビング処理とを、同時に行い、
  その後、第3洗浄工程として、原水によるフラッシング処理を行う
方法により、洗浄した。各工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈第1洗浄工程〉
  逆流洗浄処理:ろ過水側から原水側へ、ろ過水を2,000L/hrの流量で通過させる処理
  第1洗浄工程実施時間:30秒間
 〈第2洗浄工程〉
  逆流洗浄処理:ろ過水側から原水側へ、ろ過水を2.000L/hrの流量で通過させる処理
  エアスクラビング:原水側に、空気を5Nm/hrの流量で通過させる処理
  第2洗浄工程実施時間:1分間
 〈第3洗浄工程〉
  フラッシング処理:原水側に、原水を3m/hrの流量にて通過させる処理
  第3洗浄工程実施時間:1分間
 実施例A1の第1洗浄工程では、洗浄前に中空糸膜モジュール内に存在した水のうち、当該モジュールの容量(ホールドアップ量)の50体積%が、ろ過水によって置換された。
《実施例A2》
 実施例A2では、第1洗浄工程として、原水によるフラッシングを行い、その後、実施例A1と同じ条件にて、第2洗浄工程及び第3洗浄工程を行う方法により、洗浄した。第1洗浄工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈第1洗浄工程〉
  フラッシング処理:原水側に、原水を3,000L/hrの流量で通過させる処理
  第1洗浄工程実施時間:30秒間
 実施例A2の第1洗浄工程では、洗浄前に中空糸膜モジュール内に存在した水のうち、当該モジュールの容量(ホールドアップ量)の70体積%が、原水によって置換された。
《実施例A3》
 実施例A3では、第1洗浄工程として、空気によるドレイン処理を30秒間行い、その後、実施例A1と同じ条件にて、第2洗浄工程及び第3洗浄工程を行う方法により、洗浄した。第1洗浄工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈濁質除去工程〉
  ドレイン処理:中空糸膜モジュール内の水のうち、当該モジュールの容量(ホールドアップ量)の50体積%を排出する処理
《実施例A4》
 実施例A4では、第1洗浄工程として、ろ過水による逆流洗浄処理を行い、次いで、第2洗浄工程として、空気によるエアスクラビング処理を行い、その後、実施例A1と同じ条件にて、第3洗浄工程を行う方法により、洗浄した。第1洗浄工程及び第2洗浄工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈第1洗浄工程〉
  逆流洗浄処理:ろ過水側から原水側へ、ろ過水を2,000L/hrの流量で通過させる処理
  第1洗浄工程実施時間:30秒間
 〈第2洗浄工程〉
  エアスクラビング処理:原水側に、空気を5Nm/hrの流量で通過させる処理
  第2洗浄工程実施時間:1分間
 実施例A4の第1洗浄工程では、洗浄前に中空糸膜モジュール内に存在した水のうち、当該モジュールの容量(ホールドアップ量)の50体積%が、ろ過水によって置換された。
《実施例A5》
 実施例A5では、第1洗浄工程として、ろ過水による逆流洗浄を行い、次いで、第2洗浄工程として、原水によるフラッシング処理と、空気によるエアスクラビング処理とを同時に行い、その後実施例A1と同じ条件にて、第3洗浄工程を行う方法により、洗浄した。第1洗浄工程及び第2洗浄工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈第1洗浄工程〉
  逆流洗浄処理:ろ過水側から原水側へ、ろ過水を2,000L/hrの流量で通過させる処理
  第1洗浄工程実施時間:30秒間
 〈第2洗浄工程〉
  原水フラッシング処理:原水側に、原水を3,000L/hrの流量で通過させる処理
  エアスクラビング処理:原水側に、空気を5Nm/hrの流量で通過させる処理
  第2洗浄工程実施時間:1分間
 実施例A5の第1洗浄工程では、洗浄前に中空糸膜モジュール内に存在した水のうち、当該モジュールの容量(ホールドアップ量)の50体積%が、ろ過水によって置換された。
《比較例A1》
 比較例A1では,第1洗浄工程及び第2洗浄工程の条件を、それぞれ、以下のように変更した他は、実施例A2と同様にして、洗浄を行った。第1洗浄工程及び第2洗浄工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈第1洗浄工程〉
  フラッシング処理:原水側に、原水を3,000L/hrの流量で通過させる処理
  第1洗浄工程実施時間:10秒間
 〈第2洗浄工程〉
  逆流洗浄処理:ろ過水側から原水側へ、ろ過水を2,000L/hrの流量で通過させる処理
  エアスクラビング:原水側に、空気を5Nm/hrの流量で通過させる処理
  第2洗浄工程実施時間:1分間
 比較例A1の第1洗浄工程では、洗浄前に中空糸膜モジュール内に存在した水のうち、当該モジュールの容量(ホールドアップ量)の30体積%が、原水によって置換された。
《比較例A2》
 比較例A2では,第1洗浄工程及び第2洗浄工程の条件を、それぞれ、以下のように変更した他は、実施例A2と同様にして、洗浄を行った。第1洗浄工程及び第2洗浄工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈第1洗浄工程〉
  フラッシング処理:原水側に、原水を3,000L/hrの流量で通過させる処理
  第1洗浄工程実施時間:15秒間
 〈第2洗浄工程〉
  逆流洗浄処理:ろ過水側から原水側へ、ろ過水を2,000L/hrの流量で通過させる処理
  エアスクラビング処理:原水側に、空気を5Nm/hrの流量で通過させる処理
  第2洗浄工程実施時間:1分間
 比較例A2の第1洗浄工程では、洗浄前に中空糸膜モジュール内に存在した水のうち、当該モジュールの容量(ホールドアップ量)の40体積%が、原水によって置換された。
《比較例A3》
 比較例A3では、
  第1洗浄工程を行わず、
  第2洗浄工程として、空気によるエアスクラビング処理を行い、
  その後、第3洗浄工程として、原水によるフラッシング処理を行う
方法により、洗浄した。各工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈第2洗浄工程〉
  エアスクラビング処理:原水側に、空気を5Nm/hrの流量で通過させる処理
  第2洗浄工程実施時間:1分間
 〈第3洗浄工程〉
  フラッシング処理:原水側に、原水を3m/hrの流量にて通過させる処理
  第3洗浄工程実施時間:1分間
《比較例A4》
 比較例A4では、第1洗浄工程を行わず、実施例A1と同じ条件にて第2洗浄工程及び第3洗浄工程のみを行う方法により、洗浄した。
《比較例A5》
 比較例A5では、第1洗浄工程を行わず、実施例A5と同じ条件にて第2洗浄工程及び第3洗浄工程のみを行う方法により、洗浄した。
《比較例A6》
 比較例A6では、以下の条件にて第1洗浄工程及び第3洗浄工程のみを行い、第2洗浄工程を行わない方法により、洗浄した。第1洗浄工程及び第3洗浄工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈第1洗浄工程〉
  逆流洗浄処理:ろ過水側から原水側へ、ろ過水を1,000L/hrの流量で通過させる処理
  第1洗浄工程実施時間:1分間
 〈第3洗浄工程〉
  フラッシング処理:原水側に、原水を3Nm/hrの流量にて通過させる処理
  第3洗浄工程実施時間:1分間
 この第1洗浄工程の逆流洗浄処理により、洗浄前に中空糸膜モジュール内に存在した水のうち、当該モジュールの容量(ホールドアップ量)の70体積%が、ろ過水によって置換された。
 しかしながら、この比較例A6では、本発明所定の第2洗浄工程を行っていない点に留意されたい。
《比較例A7》
 比較例A7では、以下の条件にて第1洗浄工程のみを行い、第2洗浄工程及び第3洗浄工程を行わない方法により、洗浄した。第1洗浄工程の洗浄条件は、以下のとおりである。
 〈第1洗浄工程〉
  フラッシング処理:原水側に、原水を1.2m/hrの流量にて通過させる処理
  第1洗浄工程実施時間:1分間
 この第1洗浄工程の原水フラッシング処理により、洗浄前に中空糸膜モジュール内に存在した水のうち、当該モジュールの容量(ホールドアップ量)の80体積%が、原水によって置換された。
 しかしながら、この比較例A7では、本発明所定の第2洗浄工程を行っていない点に留意されたい。
 上記実施例及び比較例の結果を、表1に示した。
 表1では、逆流洗浄処理を「BW」、原水によるフラッシング処理を「FL」、ドレイン処理を「DL」、エアスクラビング処理を「AS」、逆洗とエアスクラビングとの同時実施(逆洗-エアスクラビング同時洗浄)を「ASBW」、フラッシングとエアスクラビングとの同時実施(フラッシング-エアスクラビング同時洗浄)を「ASFL」と表記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 以下の実施例及び比較例における評価は、以下の手法により行った。
<濁質排出性試験>
 濁質排出性試験では、ろ過工程において中空糸膜モジュールに持ち込まれた濁質成分の総和(原水中の濁度×ろ過液量)が、洗浄工程においてどれだけ排出されたかを調べた。
 例えば、運転シーケンスを、F(28.5分)-ASBW(1分)-FL(0.5分)とし、原水の濁度を10NTU、ろ過液量を10m/hr、逆洗水量を10m/hr、FL水量を10m/hrとして運転したときに、ASBW時の排出水の平均濁度が200NTU、FL時の排出水の平均濁度が50NTUであった場合、濁質排出性は、以下のように算出される。
  [{(1×200×10)+(0.5×50×10)}/(28.5×10×10)]×100=79%
<擦過耐久性試験>
 中空糸膜に濁質が堆積した状態でエアスクラビングを実施すると、濁質とともに中空糸膜同士が擦れて、中空糸膜の細孔が閉塞して、透水量が減少する場合がある。そこで、洗浄工程にエアスクラビングを含むろ過運転の加速試験を行い、透水量の保持率を調べ、擦過耐久性の指標とした。
 原水濁度を10NTUに設定し、運転シーケンスの1サイクルを、F(1分)-ASBW(1分)-FL(0.5分)の加速運転条件として、10,000サイクルのろ過運転実施前後の中空糸膜モジュールの純水透水量の保持率を算出した。
<回収率>
 回収率は、ろ過工程で得たろ過水量から洗浄工程で消費されたろ過水量を差し引き、1サイクルで設定したろ過FLUX(透過流速)の何%がろ過水として確保できたかを示す指標である。
 例えば、運転シーケンスの1サイクルを、F(28.5分)-ASBW(1分)-FL(0.5分)とし、ろ過FLUXを10m/hr、逆洗水量を8m/hrとしたとき、回収率は、以下のように算出される。
  [{(28.5×10÷60)―(1×8÷60)}/(30×10÷60)]×100=92%
 (実施例B1:参考例)
 PVDF(ポリフッ化ビリニデン)製中空糸膜(旭化成(株)製)16,500本を2.3mの長さで束ね、垂直に吊るし、下側端面を切断することによって面をそろえた。次に周長が170mmになるように、メンディングテープで膜束の円周に全周に渡って貼付した。さらにウレタン樹脂300gを混合吐出機で測り取り、膜束の下面に30秒浸漬させて、すぐに離した。この後、4時間室温放置して膜束の下面に含侵したウレタン樹脂を硬化させ、中空部を封止した。こうしてできた膜束を、中空糸膜束を収納するための第1筒状部材(パイプ内径200mm)、及及び内径216mmの整流筒が内側に装着された第2筒状部材(パイプ内径218mm)を有する、ハウジング内に挿入した。
 ここで用いた中空糸膜は、平均細孔径0.1μm、内径0.6mm、外径0.95mmである。
 次いで、第1筒状部材側の中空糸膜束の端部(第1接着固定層)における、貫通孔形成予定位置に、柱状部材(直径11mm)40本を挿入した。
 次いで、ポッティング材導入用チューブを取り付けた接着固定部形成用容器をハウジングの両端に固定した状態で、回転させながら、ポッティング材をハウジングの第1筒状部材内及び第2筒状部材内に注入した。ポッティング材としては、2液性熱硬化型ウレタン樹脂(サンユレック(株)製、SA-6330A2/SA-6330B5(商品名))を用いた。ポッティング材の硬化反応が進行して流動化が停止した時点で遠心機の回転を停止して、ハウジングを取り出し、オーブン中で50℃に加熱して、ウレタン樹脂をキュアした。
 その後、ハウジングの第2筒状部材側の膜束端部を切断して、接着前の段階で封止した側の中空糸膜の中空部を開口させた。一方、第1筒状部材側の第1接着固定部から柱状部材を取り除いて複数の貫通孔を形成した。なお、本中空糸膜モジュールの膜有効長は2.0mである。
 製造した中空糸膜モジュールの充填率は、37.2%であった。
 製造した中空糸膜モジュールの端面における接着固定部について、JIS K7215に準拠して測定したD硬度は、55Dであった。なお、接着固定部のD硬度測定は、荷重保持時間を10秒とし、硬度の値は、端面の接着固定部から無作為に選んだ5点の平均値である。
 次いで、図2に示したろ過システムに、上記で得られた中空糸膜モジュールを、中空糸膜の中空部が開口した側を上にして取り付け、濁質排出性試験、及び擦過耐久性試験を行った。
 濁質排出性は、以下の設定の運転によって調べた。
  運転シーケンス:F(28.5分)-ASBW(1分)-FL(0.5分)を、この順に設定
  原水の濁度: 10NTU
  ろ過FLUX:100LMH
  逆洗FLUX:80LMH
  FL流量:3m/hr
 その結果、ASBW時の排出水の平均濁度は250NTUであり、FL時の排出水の平均濁度は180NTUであった。また、モジュールに持込まれた濁質のうち、排除された濁質の質量割合(濁質排除率)は、80質量%であった。
 擦過耐久性は、以下の設定の運転によって調べた。
  運転シーケンス:F(1分)-ASBW(1分)-FL(0.5分)を、この順に設定
  原水濁度:120NTU
  ろ過FLUX:100LMH
  逆洗FLUX:80LMH
  FL流量:3m/hr
 上記条件下で10,000サイクル運転後の中空糸膜モジュールの純水透水量と、初期の純水透水量とを比較して、透水量保持率を求めたところ、透水量保持率は80%であった。
 なお、表2中の「フットプリント」は、「SS除去率」は、運転開始後第1回目洗浄時の第1洗浄工程によって除去されたSS量を測定し、持ち込みSS量に対する除去率(質量%)を示す値である。また、「回収率」とは、ろ過FLUXのうち、ろ過水として確保できた液量の占める割合を、質量%単位で示した値である。
 (実施例B2~B8及び比較例B1~B7)
 膜モジュールの仕様、及び試験条件を、それぞれ、表2のとおりとした他は、実施例B1と同様にして、膜モジュールを作製して、濁質排出性試験、及び擦過耐久性試験を行った。
 なお、実施例B2及びB3は、参考例である。
 結果を、表2にまとめた。
 上記の実施例及び比較例において、原水としては、浄水場の砂ろ過逆洗排水を希釈して、表2に示した濁度に調整したものを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 1  導入口
 2  ろ過水口
 3  洗浄用排出口
 10  中空糸膜束
 11  中空糸膜
 20  接着固定部
 21  第1接着固定層
 22  第2接着固定層
 30  ハウジング
 31  第1筒状部材
 32A  第2筒状部材A
 32B  第2筒状部材B
 41  中空糸の内側空間
 42  中空糸の外側空間
 50  整流筒
 100  中空糸膜モジュール
 200  原液タンク
 210  ストレイナー
 300  原水タンク
 400  ろ過水タンク
 500  コンプレッサ
 1000  ろ過システム
 V1  原水送液バルブ
 V2  ろ過水送液バルブ
 V3  逆洗用バルブ
 V4  洗浄排液ドレインバルブ
 V5  洗浄排液排出バルブ
 V6  エアスクラビング用バルブ
 V7  ドレイン処理用圧縮空気バルブ

Claims (20)

  1.  濁質成分を含む原水をろ過するための中空糸膜を含む中空糸膜モジュールの洗浄方法であって、
     前記中空糸膜に堆積した濁質成分を除去する、第1洗浄工程と、
     少なくとも、前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理を行う、第2洗浄工程と
    をこの順に含み、
     前記第1洗浄工程において、洗浄前に前記中空糸膜モジュール内に存際していた水のうち、前記中空糸膜モジュール容量の50体積%以上が除去される、
    中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  2.  前記第1洗浄工程が、以下の(A1)~(A3)のうちの少なくとも1つの処理を行う工程である、請求項1に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法:
      (A1)前記中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄処理;
      (A2)前記中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理;及び
      (A3)中空糸膜モジュール内の液体を排出させる、ドレイン処理。
  3.  前記第1洗浄工程において、前記中空糸膜に堆積した濁質成分の7質量%以上を除去する、請求項1又は2に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  4.  前記第2洗浄工程が、以下6(B1)~(B3)のいずれかを行う工程である、請求項1又は2に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法:
      (B1)前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理のみを行う工程;
      (B2)前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理と、前記中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄処理とを同時に行う工程;及び
      (B3)前記中空糸膜の原水側に気体を通過させる、エアスクラビング処理と、前記中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理とを同時に行う工程。
  5.  前記第1洗浄工程及び前記第2洗浄工程の後に、
     前記濁質成分を前記中空糸膜モジュールの外部に排出させる第3洗浄工程を更に含む、
    請求項1~4のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  6.  前記第3洗浄工程が、以下の(C1)及び(C2)のうちの少なくとも1つの処理を行う工程である、請求項5に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法:
      (C1)前記中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理;及び
      (C2)前記中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄処理。
  7.  前記中空糸膜モジュールが、
      複数本の中空糸膜から成る中空糸膜束と、
      前記中空糸膜束が収納されたハウジングと、
      前記中空糸膜束の両端部と前記ハウジングとを接着固定する、接着固定部と、
      前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側空間とを連通する導入口と、
      前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の内側空間とを連通するろ過水口と、
      前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側空間とを連通する洗浄用排出口と
    を備えている、請求項1~6のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  8.  前記中空糸膜が、精密ろ過(MF)膜又は限外ろ過(UF)膜である、請求項7に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  9.  前記接着固定部が、
      前記中空糸膜の一方の端部において、前記中空糸膜同士、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第1接着固定層と、
      前記中空糸膜の他方の端部において、前記中空糸膜同士及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第2接着固定層と
    を備えている、
    請求項7又は8に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
  10.  複数本の中空糸膜から成る中空糸膜束と、
     前記中空糸膜束が収納されたハウジングと、
     前記中空糸膜束の両端部と前記ハウジングとを接着固定する、接着固定部と
    を備えた中空糸膜モジュールであって、
     前記中空糸膜は、精密ろ過(MF)膜又は限外ろ過(UF)膜であり、
     前記接着固定部は、
      前記中空糸膜の一方の端部において、前記中空糸膜同士、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第1接着固定層と、
      前記中空糸膜の他方の端部において、前記中空糸膜同士及び前記中空糸膜束と前記ハウジングの内壁とを樹脂材によって接着固定する第2接着固定層と
    を備え、
     前記中空糸膜モジュールは、
      前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側の空間とを連通する導入口、
      前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の内側の空間とを連通するろ過水口、及び
      前記中空糸膜モジュールの外部と前記中空糸膜の外側の空間とを連通する洗浄用排出口
    を備え、
     以下の条件(A)、(B)、及び(C):
      (A)前記中空糸膜の断面積の合計が、前記ハウジングの内部断面積に占める割合として表される、中空糸膜の充填率が、38%以下であること;
      (B)前記中空糸膜の外径が、1.1mm以下であること;及び
      (C)前記中空糸膜の合計膜面積が、70m以上であること;
    のすべてを満たす、中空糸膜モジュール。
  11.  前記中空糸膜の有効長が1.6m以上である、請求項10に記載の中空糸膜モジュール。
  12.  前記中空糸膜モジュールの前記接着固定部に、中空糸膜の配置を規制するための規制部材がない、請求項10又は11に記載の中空糸膜モジュール。
  13.  前記第1接着固定層において、前記中空糸膜の中空部が開口しており、
     前記第2接着固定層において、前記中空糸膜の中空部が封止されている、
    請求項12に記載の中空糸膜モジュール。
  14.  前記第2接着固定層が、前記第2接着固定層を貫通する孔を有する、請求項10~13のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。
  15.  前記請求項10~14のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールを用いて、被ろ過液をろ過する、ろ過方法であって、
     前記ろ過方法は、
      外圧ろ過により、前記中空糸膜に被ろ過液を通過させてろ過してろ過水を得る、ろ過工程;及び
      前記ろ過工程の後に行われる、洗浄工程
    を含み、
     前記洗浄工程が、請求項1~6のいずれか一項に記載の洗浄方法である、
    ろ過方法。
  16.  前記請求項10~14のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールを用いて、被ろ過液をろ過する、ろ過方法であって、
     前記ろ過方法は、
      外圧ろ過により、前記中空糸膜に被ろ過液を通過させてろ過してろ過水を得る、ろ過工程;及び
      前記ろ過工程の後に行われる、洗浄工程
    を含み、
     前記洗浄工程は、
     逆流洗浄又はフラッシングを行う第1洗浄工程、及び第2洗浄工程をこの順に含み、
     前記第2洗浄工程は、
      前記中空糸膜の内側から外側に、前記ろ過水を通過させる逆流洗浄、又は被ろ過液を前記導入口から導入し、前記洗浄用排出口から排出するフラッシングと、
      気泡を含む被ろ過液を前記導入口から導入し、前記洗浄用排出口から排出して、前記気泡によって中空糸膜を揺らす、エアスクラビングと
    を組み合わせて行って、前記中空糸膜の外側表面を洗浄する、逆流洗浄-エアスクラビング同時洗浄、又はフラッシング-エアスクラビング同時洗浄
    を行う、
    ろ過方法。
  17.  前記第1洗浄工程及び第2洗浄工程の後に、第3洗浄工程を更に含み、
     前記第3洗浄工程が、以下の(C1)及び(C2)のうちの少なくとも1つの処理を行う工程である、請求項16に記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法:
      (C1)前記中空糸膜の原水側に水を通過させる、フラッシング処理;及び
      (C2)前記中空糸膜のろ過水側から原水側に水を通過させる、逆流洗浄処理。
  18.  前記洗浄工程の後に、前記導入口又は前記洗浄用排出口から前記中空糸膜の外側及び中空部の洗浄排液を排出する、排出工程を含む、
    請求項16又は17に記載のろ過方法。
  19.  前記排出工程は、前記導入口又は前記洗浄用排出口に圧縮空気を導入して、前記洗浄排液を強制的に排出する工程である、請求項18に記載のろ過方法。
  20.  前記被ろ過液の平均濁度が10度以上である、請求項16~19のいずれか一項に記載のろ過方法。
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