JP4850467B2 - 膜脱気装置の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は膜脱気装置の洗浄方法に係り、特に、ボイラ給水系や冷却水系の腐食防止のために設置される膜脱気装置を効率的に洗浄して、経時的な圧力損失の上昇、流量低下、脱気性能の低下や膜劣化を防止する方法に関する。

ボイラ給水系や冷却水系では、水中の溶存酸素や炭酸ガスによる系内腐食を防止するために、水道水又は工業用水等を脱気処理した後給水することが行われている。従来、この脱気処理には、脱気塔や脱炭酸塔が用いられてきたが、最近では、装置の小型化が可能で安価な膜脱気装置が用いられるようになってきている。

膜脱気装置は、ポリテトラフルオロエチレン膜、ポリプロピレン膜等の疎水性の高分子膜で内部を原水側と透過側とに仕切った脱気膜モジュールの透過側を真空ポンプで減圧することにより、原水側に流入させた被処理水中の溶存気体を膜透過させて除去するものであり、一般的には、前処理用のフィルタ（以下「プレフィルタ」と称す場合がある。）と脱気膜モジュールとの組み合わせで用いられている。

膜脱気装置では、脱気処理を継続することにより、水道水や工業用水等の給水中に含有される無機物（酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素）や有機物（微生物、藻類、油分、多糖類ポリマー等の有機化合物）が脱気膜やプレフィルタで析出し、このために脱気膜やプレフィルタの細孔（水の流路）が閉塞して、圧力損失が上昇すると共に、流量が低下し、また脱気性能が低下するという問題がある。

従来、この問題に対して、次の(1)又は(2)の対策が講じられている。
(1) 運転を停止して、プレフィルタの交換や脱気膜モジュールの薬品洗浄を実施する。通常、このプレフィルタの交換や脱気膜モジュールの薬品洗浄は３〜６ヶ月に１回の頻度で実施されている。
(2) 使い捨て型のプレフィルタの代りに、ＭＦ（精密濾過）膜モジュールを用いて脱気膜モジュールの汚染を防止し、ＭＦ膜モジュールについては、定期的にＭＦ膜の透過水側からの逆洗や空気洗浄を行う。

しかしながら、上記(1)の方法では、プレフィルタの交換や脱気膜モジュールの薬品洗浄のためのメンテナンス頻度が高く、手間と費用がかかるという問題がある。

また、上記(2)の方法では、洗浄機能付きのＭＦ膜が高価である上に、逆洗のために処理水の２〜５％程度を使用し、水の回収効率が悪いという問題がある。

脱気膜モジュールの脱気膜の汚染は、膜の目詰まりで膜が劣化する原因となり、また、膜の薬品洗浄による膜劣化の問題もあり、膜寿命の面でも好ましくない。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、膜脱気装置を効率的に洗浄して、経時的な圧力損失の上昇、流量低下、脱気性能の低下や膜劣化を防止する膜脱気装置の洗浄方法を提供することを目的とする。

請求項１の膜脱気装置の洗浄方法は、脱気膜モジュールを有する膜脱気装置を運転中に洗浄する方法において、該膜脱気装置に供給される給水中に間欠的に洗浄剤を含有させる膜脱気装置の洗浄方法であって、給水のｐＨを酸剤により４〜６に調整する洗浄操作と、給水のｐＨをアルカリ剤により１０〜１２に調整する洗浄操作とを組み合わせて行うことを特徴とする。

本発明では、膜脱気装置への給水中に洗浄剤を含有させることにより、運転中に脱気膜モジュールを洗浄することができる。

この洗浄剤としては、酸又はアルカリ剤が好ましい。

即ち、無機物による脱気膜モジュールの膜汚染は、イオン状又はコロイド状の酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化カルシウム等の無機酸化物が結晶化して膜面で析出し、膜面に付着することにより起こる。これらの無機酸化物の溶解度はｐＨ４であれば、ｐＨ７の場合の約１００倍にもなり、このため、給水に酸を添加してｐＨ４〜６程度とすることにより、これらの無機酸化物を溶解させて、膜面での析出、付着を防止することができる。

一方、給水にアルカリを添加してｐＨ１０〜１２程度とすることにより、例えばカルボキシル基のケン化、タンパク質の溶解などにより、有機物の溶解度を高め、有機物による脱気膜モジュールの膜汚染を防止することができる。

従って、本発明では、給水に酸を添加してｐＨ４〜６に調整するか、或いはアルカリを添加してｐＨ１０〜１２に調整することが好ましく、特に、給水のｐＨを４〜６に調整する洗浄操作と、給水のｐＨを１０〜１２に調整する洗浄操作とを組み合わせて行うことが好ましい。

本発明の膜脱気装置の洗浄方法によれば、膜脱気装置をその運転中に効率的に洗浄することができる。

このため、脱気膜モジュールの前段にプレフィルタを設けた場合にはプレフィルタの交換頻度を、またプレフィルタを設けない場合には、脱気膜モジュールの薬品洗浄頻度を従来に比べて１／３〜１／４に低減することができ、メンテナンスのための手間と費用を大幅に削減した上で、長期に亘り、安定かつ効率的な脱気処理を行うことが可能となる。また、脱気膜モジュールへの汚染物質の付着量が低減することにより、安定した脱気性能を確保することができると共に、薬品洗浄や脱気膜の目詰まり等による膜劣化も防止され、膜寿命を延長することができる。

以下に図面を参照して本発明の膜脱気装置の洗浄方法の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の膜脱気装置の洗浄方法の実施の形態を示す系統図である。

図１は、ボイラ給水系の膜脱気装置の洗浄方法を示し、水道水、工業用水等の原水は、イオン交換樹脂塔等の軟水器１で硬度成分が除去された後、ポンプＰ_１により、プレフィルタ２で前処理され、その後脱気膜モジュール３に導入される。脱気膜モジュール３の原水側に導入された水は、脱気膜の透過側が真空ポンプ４で減圧されることにより脱気処理され、脱気処理水は給水タンク５に貯留される。給水タンク５の脱気処理水はポンプＰ_２によりボイラに給水される。

プレフィルタ２への給水配管には、薬品タンク６内の洗浄剤がダイヤフラム式等の薬注ポンプＰ_３により注入されるが、図１（ａ）では、この薬注ポンプＰ_３の作動をタイマー７で制御することにより、洗浄剤が注入される。

また図１（ｂ）では、脱気膜モジュール３の入口側に設けられたｐＨ測定器８の測定結果が入力される制御器９により薬注ポンプＰ_３の作動が制御される。

図１（ａ）の方法は、原水の水質が安定しており、かつ、通水量が一定の場合に有利であり、タイマー７による薬注ポンプＰ３の作動制御で薬品タンク６内の洗浄剤が給水配管に間欠的に注入される。

また、図１（ｂ）の方法は、ｐＨ測定器８の測定結果に基いて、脱気膜モジュール３の給水のｐＨが所定のｐＨとなるように薬注ポンプＰ_３の作動を制御するため、原水水質や通水量に変動がある場合でも、脱気膜モジュール３の給水を所望のｐＨ値に調整することができる。

本発明において、給水に注入する洗浄剤としては、酸又はアルカリが好ましく、前述の如く、酸を添加して給水のｐＨを４〜６に調整することにより、既にプレフィルタ２や脱気膜モジュール３の脱気膜に付着した無機物を溶解させて除去すると共に、プレフィルタ２や脱気膜モジュール３の脱気膜へのこれらの無機物の付着を防止して、無機物による汚染を防止することができる。

この場合、添加する酸としては、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）等の鉱酸や、クエン酸、リンゴ酸等の有機酸を用いることができ、これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。

また、アルカリを添加して給水のｐＨを１０〜１２に調整することにより、既にプレフィルタ２や脱気膜モジュール３の脱気膜に付着した有機物を溶解させて除去すると共に、プレフィルタ２や脱気膜モジュール３の脱気膜へのこれらの有機物の付着を防止して、有機物による汚染を防止することができる。

この場合、添加するアルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のアルカリ性物質を用いることができ、これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。

本発明において、連続運転している膜脱気装置の給水に対して、１日に１〜１０回、１回当たり１〜１０分程度酸又はアルカリを注入し、全通水時間のうちの０．１〜１０％程度の時間について、給水のｐＨを４〜６又は１０〜１２に調整することが好ましい。

なお、通常、ボイラ給水のｐＨは５．８〜９．５の範囲であることが好ましいが、上述の如く、酸又はアルカリの間欠注入で洗浄操作中の給水のｐＨが上記好適ｐＨ範囲から外れても、洗浄操作を行っていないときの脱気処理水により洗浄操作中の脱気処理水が給水タンク５内で希釈されるため、ｐＨの変動が問題となることはない。ただし、給水タンク５内のｐＨが上記好適ｐＨから外れる場合には、給水タンク５内に酸又はアルカリを添加してｐＨ調整を行っても良い。

本発明においては、有機物又は無機物による汚染を共に防止するために、酸の注入による洗浄操作とアルカリの注入による洗浄操作を適宜組み合わせて行うことが好ましい。

この場合には、例えば、酸を注入して給水のｐＨを１〜１０分間にわたって、４〜６とする酸洗浄操作と、アルカリを注入して給水のｐＨを１〜１０分間にわたって１０〜１２とするアルカリ洗浄操作とを、交互に各洗浄操作との間の時間間隔が６〜１２時間程度となるように、各々１日に１〜４回程度行い、全通水時間に対する酸洗浄操作時間が０．５〜２．０％程度、アルカリ洗浄時間が０．５〜２．０％程度となるように洗浄操作を組み入れることが好ましい。この場合においても、酸洗浄操作時の脱気処理水とアルカリ洗浄操作時の脱気処理水とが給水タンク５内で非洗浄操作時の脱気処理水と混合されることで、ボイラへのｐＨの影響は防止される。

なお、このように給水タンクにおいて、ｐＨを安定化させるために、給水タンク内の水の滞留時間が１〜２時間程度となるように、給水タンクの容量設計を行うことが好ましい。

また、脱気膜の洗浄によって溶出した無機物又は有機物の量によってボイラ缶内でのスケール化、スラッジ化が懸念される場合は、給水タンクの後段にフィルターを設けても良いし、分散剤等の薬品を添加しても良い。

このような本発明の膜脱気装置の洗浄方法によれば、図１に示す如く、脱気膜モジュール３の入口側にプレフィルタ２を設けた場合において、プレフィルタ２、更には脱気膜モジュール３の汚染を防止して、プレフィルタ２の交換頻度を大幅に低減することができるが、本発明の方法はプレフィルタを設けていない脱気膜モジュールであっても有効に適用することができ、また、プレフィルタの代りにＭＦ膜モジュールを設けた脱気膜モジュールであっても良好な洗浄効果で脱気膜モジュールの薬品洗浄頻度の低減ないしはＭＦ膜モジュールの逆洗間隔の延長を図ることができる。

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１（有機物の洗浄除去及び付着防止）
脱気膜モジュールの前段にプレフィルタを設けた膜脱気装置において、ｐＨ７．５、水温５０〜６５℃の給水を通水量８〜６ｔ／ｈｒで処理した場合、差圧０．１ＭＰａにおけるプレフィルタの交換頻度は２週間に１回であった。

この膜脱気装置の給水に、タイマー制御により、２５重量％ＮａＯＨ水溶液を１回につき５分間、２０ｍＬ／分で注入して給水のｐＨを１０．５程度に調整する洗浄操作を１日に１回行った。

その結果、差圧０．１ＭＰａにおけるプレフィルタの交換頻度は８週間に１回となり、プレフィルタの交換頻度は大幅に低減した。

実施例２（有機物及び無機物の洗浄除去及び付着防止）
脱気膜モジュールの前段にプレフィルタを設け、ｐＨ７．５、水温１５〜４０℃の給水を通水量３〜５ｔ／ｈｒで処理し、０．１ＭＰａでのプレフィルタの交換頻度が１週間に１回の膜脱気装置において、以下の酸洗浄操作とアルカリ洗浄操作とを交互に行った。

［酸洗浄操作］
７５重量％Ｈ_２ＳＯ_４水溶液を、１回につき１０分間、７ｍＬ／分で注入して給水のｐＨを４程度に調整する。
［アルカリ洗浄操作］
２５重量％ＮａＯＨ水溶液を１回につき１０分間、３０ｍＬ／分で注入して給水のｐＨを１１程度に調整する。

上記酸洗浄操作とアルカリ洗浄操作とは、各々１日に１回の頻度で行い、酸洗浄操作とアルカリ洗浄操作との間には１２時間の時間間隔を設けた。

その結果、差圧０．１ＭＰａにおけるプレフィルタの交換頻度は４週間に１回となり、プレフィルタの交換頻度は大幅に低減した。

本発明の膜脱気装置の洗浄方法の実施の形態を示す系統図である。

符号の説明

１ 軟水器
２ プレフィルタ
３ 脱気膜モジュール
４ 真空ポンプ
５ 給水タンク
６ 薬品タンク
７ タイマー
８ ｐＨ測定器
９ 制御器

Claims (1)

1. 脱気膜モジュールを有する膜脱気装置を運転中に洗浄する方法において、該膜脱気装置に供給される給水中に間欠的に洗浄剤を含有させる膜脱気装置の洗浄方法であって、給水のｐＨを酸剤により４〜６に調整する洗浄操作と、給水のｐＨをアルカリ剤により１０〜１２に調整する洗浄操作とを組み合わせて行うことを特徴とする膜脱気装置の洗浄方法。