特開 2024-64069 被処理液の膜処理方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064069

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】被処理液の膜処理方法および装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 61/14 20060101AFI20240507BHJP

   C02F 1/461 20230101ALI20240507BHJP

   B01D 65/06 20060101ALI20240507BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

B01D61/14 500

C02F1/461 A

B01D65/06

C02F1/44 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022172389

(22)【出願日】2022-10-27

(71)【出願人】

【識別番号】000143972

【氏名又は名称】株式会社ササクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110001597

【氏名又は名称】弁理士法人アローレインターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】早水 基頼

【テーマコード（参考）】

4D006

4D061

【Ｆターム（参考）】

4D006GA06

4D006GA07

4D006KA17

4D006KC03

4D006KC13

4D006KC16

4D006KD24

4D006KE07P

4D006KE22Q

4D006KE23Q

4D006KE24Q

4D006KE25Q

4D006PA01

4D006PB03

4D061DA01

4D061DB07

4D061EA02

4D061EB02

4D061EB04

4D061EB14

4D061FA09

(57)【要約】

【課題】 塩化ナトリウムを含む被処理液の膜処理を効率良く行うことができる被処理液の膜処理装置を提供する。
【解決手段】 精密ろ過膜または限外ろ過膜を備える膜モジュール１０と、塩化ナトリウムを含む被処理液を膜モジュール１０で膜ろ過することにより生成された膜ろ過水を貯留する貯留槽２０と、貯留槽２０に貯留された膜ろ過水を電気分解して次亜塩素酸を含む電解水を生成する電解装置３０とを備え、電解装置３０で生成された電解水を膜モジュール１０に供給して膜モジュール１０を逆洗することができる被処理液の膜処理装置１である。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

塩化ナトリウムを含む被処理液を、精密ろ過膜または限外ろ過膜を備える膜モジュールで膜ろ過することにより、膜ろ過水を生成する膜ろ過工程と、
前記膜ろ過水を利用して前記膜モジュールを逆洗する逆洗工程とを備え、
前記逆洗工程は、前記膜ろ過水を電解装置で電気分解して次亜塩素酸を含む電解水を生成し、前記電解水を前記膜モジュールに供給する工程を備える被処理液の膜処理方法。

【請求項2】

前記逆洗工程は、前記電解水に外部から次亜塩素酸を注入して次亜塩素酸の濃度調整を行う工程を備える請求項１に記載の被処理液の膜処理方法。

【請求項3】

前記逆洗工程は、前記電解水を前記電解装置により再度電気分解して次亜塩素酸の濃度を上昇させた後、前記膜モジュールに供給する工程を備える請求項１または２に記載の被処理液の膜処理方法。

【請求項4】

精密ろ過膜または限外ろ過膜を備える膜モジュールと、
塩化ナトリウムを含む被処理液を前記膜モジュールで膜ろ過することにより生成された膜ろ過水を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽に貯留された膜ろ過水を電気分解して次亜塩素酸を含む電解水を生成する電解装置とを備え、
前記電解装置で生成された電解水を前記膜モジュールに供給して前記膜モジュールを逆洗することができる被処理液の膜処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被処理液の膜処理方法および装置に関し、より詳しくは、塩化ナトリウムを含む被処理液の膜処理方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

海水等の淡水化や浄化を行うための前処理として、精密ろ過膜（ＭＦ膜）や限外ろ過膜（ＵＦ膜）を用いた膜処理により濁質や細菌等を除去することが従来から行われている。このような前処理においては、濁質等の付着による膜閉塞を抑制するため、膜の通水方向と逆方向に逆洗水を供給して定期的に逆洗を行う必要がある。例えば、特許文献１には、ＭＦ膜やＵＦ膜等のろ過膜モジュールの膜ろ過水に次亜塩素酸ナトリウムを添加し、フィルターを通過させて、ろ過膜モジュールの逆洗水として利用する水処理方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－１３５９３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

膜面を殺菌する目的で、上記のように逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを添加することは、一般に行われている。ところが、次亜塩素酸ナトリウムは不安定で分解し易い性質を有しており、薬液槽等に貯留している間に特性が変化するおそれがあるため、予め用意した次亜塩素酸ナトリウムを逆洗水に注入する場合には、次亜塩素酸ナトリウムの保管や濃度管理等が煩雑になり易いという問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、塩化ナトリウムを含む被処理液の膜処理を効率良く行うことができる被処理液の膜処理方法および装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の前記目的は、塩化ナトリウムを含む被処理液を、精密ろ過膜または限外ろ過膜を備える膜モジュールで膜ろ過することにより、膜ろ過水を生成する膜ろ過工程と、前記膜ろ過水を利用して前記膜モジュールを逆洗する逆洗工程とを備え、前記逆洗工程は、前記膜ろ過水を電解装置で電気分解して次亜塩素酸を含む電解水を生成し、前記電解水を前記膜モジュールに供給する工程を備える被処理液の膜処理方法により達成される。

【0007】

この被処理液の膜処理方法において、前記逆洗工程は、前記電解水に外部から次亜塩素酸を注入して次亜塩素酸の濃度調整を行う工程を備えることが好ましい。

【0008】

前記逆洗工程は、前記電解水を前記電解装置により再度電気分解して次亜塩素酸の濃度を上昇させた後、前記膜モジュールに供給する工程を備えることが好ましい。

【0009】

また、本発明の前記目的は、精密ろ過膜または限外ろ過膜を備える膜モジュールと、塩化ナトリウムを含む被処理液を前記膜モジュールで膜ろ過することにより生成された膜ろ過水を貯留する貯留槽と、前記貯留槽に貯留された膜ろ過水を電気分解して次亜塩素酸を含む電解水を生成する電解装置とを備え、前記電解装置で生成された電解水を前記膜モジュールに供給して前記膜モジュールを逆洗することができる被処理液の膜処理装置により達成される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の被処理液の膜処理方法および装置によれば、塩化ナトリウムを含む被処理液の膜処理を効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る被処理液の膜処理装置の概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る被処理液の膜処理方法を説明するためのフローチャートである。

【図3】本発明の他の実施形態に係る被処理液の膜処理装置の概略構成図である。

【図4】本発明の更に他の実施形態に係る被処理液の膜処理装置の概略構成図である。

【図5】本発明の更に他の実施形態に係る被処理液の膜処理装置の概略構成図である。

【図6】本発明の更に他の実施形態に係る被処理液の膜処理装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る被処理液の膜処理装置（以下、単に「膜処理装置」という）の概略構成図である。図１に示すように、膜処理装置１は、膜モジュール１０、貯留槽２０および電解装置３０を、主な構成要素として備えている。

【0013】

膜モジュール１０は、精密ろ過膜（ＭＦ膜）または限外ろ過膜（ＵＦ膜）からなるろ過膜１１を備えており、供給ライン２からろ過膜１１の一次側１２に被処理液を供給することができる。膜モジュール１０に供給される被処理液は、海水を好ましく例示することができるが、塩化ナトリウムを含有する液体であればよく、必ずしも海水には限定されない。供給ライン２には、給水ポンプ４１および開閉弁５１が設けられている。

【0014】

また、膜モジュール１０は、ろ過膜１１の一次側１２に大気ライン３および排水ライン６が接続され、ろ過膜１１の二次側１３に回収ライン４が接続されている。大気ライン３は、エアポンプ４２および開閉弁５２が設けられており、膜モジュール１０に大気を供給することができる。回収ライン４および排水ライン６には、開閉弁５３，５５がそれぞれ設けられている。

【0015】

貯留槽２０は、回収ライン４の先端側が接続されており、膜モジュール１０で被処理液を膜ろ過することにより生成された膜ろ過水が供給されて、貯留される。

【0016】

電解装置３０は、逆洗ライン５により貯留槽２０に接続されており、貯留槽２０から逆洗ライン５を介して供給された膜ろ過水を電気分解する。膜ろ過水には、被処理液の塩化ナトリウムがイオン化した塩化物イオンが含まれているため、膜ろ過水の電気分解によって、次亜塩素酸を含む電解水が生成される。電解装置３０は、電解槽内に一対の電極を備え、電源装置３１により一対の電極間に電圧を印加することができる公知の構成であり、例えば、市販の次亜塩素酸生成装置を好適に使用することができる。逆洗ライン５の先端部は、膜モジュール１０と開閉弁５３との間で回収ライン４に接続されており、回収ライン４の一部を介して、ろ過膜１１の二次側１３に電解水を供給することができる。逆洗ライン５における電解装置３０の上流側および下流側には、逆洗ポンプ４３および開閉弁５４がそれぞれ設けられている。

【0017】

回収ライン４には、膜モジュール１０と開閉弁５３との間から分岐する分岐ライン７が接続されている。分岐ライン７の先端部は、開閉弁５５の下流側で排水ライン６に接続されている。分岐ライン７には、開閉弁５６が設けられている。

【0018】

次に、上記の構成を備える膜処理装置１を用いた被処理液の膜処理方法を、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、図１に示す膜処理装置１の開閉弁５１，５３を開く一方、他の開閉弁５２，５４，５５，５６を閉じた状態で、塩化ナトリウムを含む被処理液を給水ポンプ４１の作動により膜モジュール１０の一次側１２に供給して、泥や砂等の濁質、ウイルス類、細菌類等が除去された膜ろ過水を生成する膜ろ過工程Ｓ１を行う。膜ろ過工程Ｓ１により生成された膜ろ過水は、回収ライン４を経て貯留槽２０に貯留され、前処理が行われた被処理液として各種用途に利用することができる。例えば、被処理液が海水の場合には、貯留槽２０内の膜ろ過水を、海水淡水化装置に供給してＲＯ膜やＮＦ膜に通水することができ、あるいは、養殖用の生け簀等に供給して使用することができる。

【0019】

膜ろ過工程Ｓ１を継続して行うことで膜モジュール１０のろ過膜１１に付着物が堆積して膜洗浄が必要になったことを、一定時間の経過または膜モジュール１０内の圧力上昇等により検出すると、給水ポンプ４１を停止して開閉弁５１，５３を閉じる一方、開閉弁５４，５５を開き、電解装置３０および逆洗ポンプ４３を作動させることにより、貯留槽２０内の膜ろ過水を利用して膜モジュール１０を逆洗する逆洗工程Ｓ２を行う。逆洗工程Ｓ２においては、膜ろ過水を電解装置３０で電気分解することにより、次亜塩素酸を含む電解水が生成される。生成された電解水は、膜モジュール１０の二次側１３に供給されて、ろ過膜１１を二次側１３から一次側１２に向けて通過することにより、ろ過膜１１の逆洗が行われる。膜モジュール１０を洗浄した電解水は、排水ライン６から外部に排水される。

【0020】

上記の逆洗工程Ｓ２においては、更に開閉弁５２を開くと共にエアポンプ４２を作動させて、膜モジュール１０内に電解水と共に大気を導入してもよい。これにより、ろ過膜１１を気泡によって振動させることができるので、ろ過膜１１の逆洗効果をより高めることができる。

【0021】

このように、本実施形態の膜処理装置１は、膜ろ過工程Ｓ１により不純物等が除去される一方で塩化物イオンが残留する膜ろ過水を、逆洗工程Ｓ２において電気分解することにより、次亜塩素酸を含む電解水をオンサイトで生成して逆洗水として利用することができるため、膜モジュール１０の洗浄効果および殺菌効果を容易に高めることができる。これにより、膜モジュール１０による被処理液の膜処理を効率良く行うことができる。

【0022】

逆洗工程Ｓ２を行った後は、電解装置３０および逆洗ポンプ４３を停止して、開閉弁５４，５５を閉じることにより、所望のタイミングで運転を再開して膜ろ過工程Ｓ１を再び行うことができる。逆洗工程Ｓ２を経た膜モジュール１０や回収ライン４の内部には、逆洗工程Ｓ２で使用した電解水に含まれる次亜塩素酸等が残留するおそれがあるため、運転再開時においては、この残留成分を除去するためのリンシング工程Ｓ３を行うことが好ましい。リンシング工程Ｓ３は、開閉弁５１，５６を開き、給水ポンプ４１を作動させることにより、膜モジュール１０および回収ライン４内の残留成分を被処理液で洗い流して行うことができる。残留成分を洗い流した被処理液は、分岐ライン７の先端からフラッシング水あるいはオーバーフロー水として排出される。回収ライン４からの分岐ライン７の分岐部は、本実施形態では逆洗ライン５との合流部と膜モジュール１０との間に設けているが、逆洗ライン５との合流部と開閉弁５３との間に設けてもよい。逆洗工程Ｓ２の後に運転を再開しない場合には、装置停止措置（例えば、ドレン、水洗い、保存処理等）を行う。

【0023】

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されるものではなく、後述するように種々の変形が可能である。以下の各実施形態の説明で使用する図面において、図１と同様の構成部分に同一の符号を付して、繰り返しの説明を省略する。

【0024】

図３は、本発明の他の実施形態に係る膜処理装置の概略構成図である。図３に示す膜処理装置１０１は、図１に示す膜処理装置１において、逆洗ライン５における電解装置３０の下流側（電解装置３０と開閉弁５４との間）に次亜塩素酸を注入する注入ライン８を設けたものであり、その他の構成は、図１に示す膜処理装置１と同様である。注入ライン８は、次亜塩素酸供給源６０に接続されており、注入ポンプ４４の作動により、逆洗ライン５に対して外部から次亜塩素酸を注入することができる。次亜塩素酸供給源６０は、例えば、次亜塩素酸ナトリウム等の次亜塩素酸塩溶液を貯留したタンクを使用することができるが、塩素ガスを水中に溶解させた塩素水を注入可能な設備等であってもよい。

【0025】

図３に示す膜処理装置１０１を用いた被処理液の膜処理方法によれば、逆洗工程において電解装置３０で生成される電解水の次亜塩素酸濃度が低い場合に、注入ライン８から必要な量の次亜塩素酸を補充することで、所望の次亜塩素酸濃度に調整された電解水を膜モジュール１０に供給することができるので、膜モジュール１０の逆洗を、より効果的に行うことができる。

【0026】

図４は、本発明の更に他の実施形態に係る膜処理装置の概略構成図である。図４に示す膜処理装置２０１は、図１に示す膜処理装置１において、逆洗ライン５における電解装置３０の下流側（電解装置３０と開閉弁５４との間）に三方弁５７を介して循環ライン９を設け、電解装置３０で生成された電解水を、循環ライン９により、逆洗ライン５における電解装置３０の上流側（逆洗ポンプ４３と貯留槽２０との間）に戻すことができるように構成したものであり、その他の構成は、図１に示す膜処理装置１と同様である。

【0027】

図４に示す膜処理装置２０１を用いた被処理液の膜処理方法によれば、逆洗工程において電解装置３０で生成される電解水の次亜塩素酸濃度が低い場合に、開閉弁５４を閉じて、電解水が循環ライン９に循環するように三方弁５７の流路を制御することで、電解水を電解装置３０により再度電気分解して、次亜塩素酸の濃度を上昇させることができる。こうして、電解水を循環ライン９に適宜の回数で循環させた後、開閉弁５４を開くと共に、三方弁５７の流路を膜モジュール１０に向けて切り替えることにより、所望の次亜塩素酸濃度に調整された電解水を膜モジュール１０に供給することができるので、膜モジュール１０の逆洗を、より効果的に行うことができる。

【0028】

図４に示す膜処理装置２０１は、逆洗ポンプ４３の下流側に電解装置３０を設けることで、膜ろ過液または循環中の電解水が電解装置３０に確実に供給される構成にしているが、図５に示す膜処理装置３０１のように、逆洗ポンプ４３の上流側に電解装置３０を設けてもよい。この構成によれば、開閉弁５４や三方弁５７の故障等により逆洗ポンプ４３の下流側が高圧になるおそれがある場合に、電解装置３０を確実に保護することができる。

【0029】

図６に示す膜処理装置４０１は、図３に示す膜処理装置１０１に追加された構成、および、図４に示す膜処理装置２０１に追加された構成の双方を備えるものである。図６に示す膜処理装置４０１によれば、逆洗工程において、電解水に注入ライン８から次亜塩素酸を注入して次亜塩素酸の濃度を上昇させる工程、および、電解水を循環させて電解装置３０により再度電気分解して次亜塩素酸の濃度を上昇させる工程の、一方または双方を適宜選択して行うことができる。

【符号の説明】

【0030】

１ 膜処理装置
１０ 膜モジュール
２０ 貯留槽
３０ 電解装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】