CN100421773C

CN100421773C - 分离膜的洗涤方法

Info

Publication number: CN100421773C
Application number: CNB2006100659048A
Authority: CN
Inventors: 甘道公一郎; 野口基治
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: CN1840228A

Abstract

本发明提供能够在抑制膜过滤设备的运转率和水回收率下降的情况下，洗涤分离膜的分离膜的洗涤方法。本发明为，对从生物处理槽(1)引出到外部的槽内水，采用交叉流动方式进行膜过滤的分离膜(2)的洗涤方法，其特征在于，在停止膜过滤而进行原逆洗时，进行数次从膜的滤液侧向未净化水侧施加压力的脉冲逆洗。脉冲逆洗是在透膜压力小于等于允许透膜压力的80%的阶段实施，剥离膜面的堆积物，被剥离的堆积物则由循环流返送到生物处理槽中。在原逆洗中通过使逆洗排水的排水端为分离膜的入口侧，在与脉冲逆洗相反的方向除去分离膜的堵塞物。

Description

分离膜的洗涤方法

技术领域

本发明涉及分离膜的洗涤方法，更详细地涉及用于膜生物反应器法等的分离膜的洗涤方法。

背景技术

膜分离活性污泥法是将进行活性污泥处理的生物处理槽的槽内水由分离膜进行膜过滤而制成处理水的方法，与以往使用沉淀池的方法相比，可以减少空间，因此受到以城市的污水处理场为中心的注目。

所使用的分离膜存在有专利文献1(特开平9-136021号公报)所示的设置在生物处理槽内部的浸渍型分离膜和设置在生物处理槽外部的分离膜。关于浸渍型分离膜，已知如专利文献1所示通过气泡使浮游固体接触到膜面，时常进行洗涤的方法；关于外部设置型分离膜，则采用定期地停止过滤，进行水逆洗和药品洗涤，以去除膜面堆积物的通常的洗涤方法。

本说明书中，将以往一直实施着的洗涤方法叫做原逆洗。原逆洗包括仅进行水逆洗的情况，组合水逆洗和吹气的情况，以及进行药品洗涤后进行水逆洗和吹气的情况。对于任何一种情况，都包括停止通常的过滤运转，通过逆洗剥离膜面的堆积物，从膜的未净化水侧将污泥排出到膜组件外的工序。使用药品的逆洗的情况，在进行水逆洗之前要采用次氯酸等溶出堆积物。

但是，为了进行这种原逆洗，需要较长的停止过滤时间，存在装置的运转效率低的问题，并且由于将大量处理水用作逆洗水，因此还存在水回收率低的问题。另外，如果进行每次使用药品的原逆洗，则不仅药品费用增加，而且由于分离膜的材质，将会促进膜劣化或者活性污泥的活性会下降。这种问题尤其在提高分离膜的膜过滤流量的情况下更为显著。

发明内容

本发明就是为了解决上述的以往存在的问题而进行的，其目的为提供一种分离膜的洗涤方法，根据该方法，可以在抑制膜过滤设备的运转效率和水回收率下降的情况下，洗涤分离膜，并且使用药品时还可以抑制药品费用。

为了解决上述课题而进行的本发明为，对从生物处理槽引出到外部的槽内水以交叉流动方式进行膜过滤的分离膜的洗涤方法，其特征在于，在停止膜过滤而进行的原逆洗期间，进行数次从膜的滤液侧向未净化水侧施加压力而剥离膜面的堆积物，并由循环流返送到生物处理槽中的脉冲逆洗。这里，脉冲逆洗优选在透膜压力小于等于允许透膜压力的80％的阶段实施，进而优选在小于等于50％的阶段实施。另外，在原逆洗中通过使逆洗排水的排水端为分离膜的入口侧，在与脉冲逆洗相反的方向除去分离膜的堵塞物。

根据本发明，通过在停止膜过滤而进行的原逆洗期间进行数次从膜的滤液侧向未净化水侧施加压力而剥离膜面的堆积物，并由循环流返送到生物处理槽中的脉冲逆洗，逐次地去除膜面的堆积物，可以抑制透膜压力上升。该脉冲逆洗进行时间短，因此不会引起运转效率的下降，并且被剥离的堆积物经过循环管路返送到生物处理槽中，因此也不会使生物处理槽的MLSS下降。进而，由于脉冲逆洗与原逆洗相比逆洗水的使用量少，因此还可以防止总的水回收率下降。根据本发明，即使提高膜过滤流量也可以抑制透膜压力上升，因此可以设计出高流量的膜过滤设备，减少设备成本和运转成本。另外，由于可以减少原逆洗的频度，因此在原逆洗使用药品时还可以抑制药品费用。

在以往方法中，由于分离膜的形状，分离膜的污泥入口侧的部分或全部有时会堵塞槽内水中的夹杂物，但是原逆洗在将污泥排出到膜组件外时，通过使逆洗排水的排水端为分离膜的污泥入口侧，可以除去这种堵塞物。

附图说明

图1是表示脉冲逆洗中的逆洗排水的排出管路的流程图。

图2是表示原逆洗中的逆洗排水的排出管路的流程图。

图中，1是生物处理槽，2是分离膜，3是过滤泵，4是处理水槽，5是循环管路，6是逆洗泵，7是气体供给装置。

具体实施方式

下面，说明本发明的优选的实施方式。

图1中，1是生物处理槽，2是对从生物处理槽1中引出的槽内水进行膜过滤的分离膜。生物处理槽1是例如进行活性污泥处理的曝气槽，含有大量活性污泥的槽内水由过滤泵3打入分离膜2，进行膜过滤。但是，生物处理并不限于以往的活性污泥法，也可以是生物除氮法(缺氧前/缺氧后)、AO法(厌氧-好氧法)、A₂O法(厌氧-无氧-好氧法)、分段投料生物除氮法、分段投料改进型巴顿莆(Bardenpho)工艺等。

分离膜2为MF膜(微滤膜)或UF膜(超滤膜)，其材质可以为高分子膜或陶瓷膜，但陶瓷膜具有耐药品性和耐压强度优异的优点。另外，其形状可以是单片膜、管式膜、蜂窝状膜等各种形状，优选为在内部具有圆形或者多边形(四边形或以上)流路的形状。进而，加压方式可以是外压式也可以是内压式。在该实施方式中，使用陶瓷制、内压式的单片膜。

利用分离膜2的膜过滤采用交叉流动方式进行，由过滤泵3打入分离膜2的槽内水的一部分被进行膜过滤而送到处理水槽4，残余部分则经过循环管路5返送到生物处理槽1。这里，为了有效地进行膜过滤，如图1、图2所示，优选在分离膜2和处理水槽4之间设置泵8，该泵8也可以省略。该分离膜2的膜过滤流量以往通常是设置成小于等于2.0m/d，如果超过2.0m/d，则会使膜面的堆积物增加或者压密化速度提高，由于以往只能通过增加原逆洗次数来解决，从而导致如上所述的运转率的低下和水回收率的低下。

但是，在本发明中，在停止膜过滤而进行的原逆洗期间，进行数次脉冲逆洗。该脉冲逆洗的进行时间短，例如由逆洗泵6或压缩空气从膜的滤液侧向未净化水侧施加压力而剥离膜面的堆积物，剥离物如图1中的箭头A所示由循环流经过循环管路5返送到生物处理槽1。因此，也可以防止生物处理槽MLSS下降引起的生物处理活性的下降。

脉冲逆洗优选在透膜压力(TMP)小于等于允许透膜压力的80％的阶段实施，进而优选在小于等于50％的阶段实施，例如当允许透膜压力为100kPa时，优选在透膜压力为10～50kPa的阶段实施。即使在透膜压力超过允许透膜压力的80％的状态实施脉冲逆洗，也无法得到充分的堆积物剥离效果。另外，用压缩空气进行逆洗的情况，在脉冲逆洗时也可以形成低于原逆洗的压力。例如使用陶瓷膜并用压缩空气进行原逆洗的情况，施加450～500kPa的逆压，但在用压缩空气等进行脉冲逆洗时，逆压可以是低于原逆洗的100～300kPa。

另外，为了促进堆积物从膜面的剥离，也可以如图1所示，从设置在分离膜2的未净化水侧的气体供给装置7供给空气、臭氧、氮气等气体，在未净化水侧形成气液混相流。这种气液混相流可以通过气流引起的搅拌效果，对膜面的堆积物进行物理性剥离。另外，如果使用臭氧，还可以发挥氧化分解堆积物的效果。

如果组合这种多次的脉冲逆洗和原逆洗，则可以在透膜压力上升幅度小的阶段恢复透膜压力。因此，可以提高分离膜2的膜过滤流量。如果仅进行脉冲逆洗，不能得到充分的堆积物剥离效果，该透膜压力会逐渐上升，并且在分离膜2的污泥入口部分存在于槽内水中的滤渣等夹杂物会慢慢地堆积，从而不能使分离膜2的污泥入口部分的污泥流路直径小于等于例如5mm。在此，夹杂物堆积的不良影响是，由于过滤泵3的负荷的增加、在分离膜2的全体流路中不流通槽内水，膜整体不能使用，即使可以部分使用，也会发生膜堵塞。另外，不能减小污泥流路直径的不良影响是不能增加分离膜的每单位体积的膜面积。

在本发明中，每进行2～10次左右的脉冲逆洗，就要进行原逆洗。原逆洗时要停止过滤泵3而停止膜过滤，如图2所示通过逆洗泵6或压缩空气从膜的滤液侧向未净化水侧施加较脉冲逆洗多的量的逆洗水和更高的压力，从而剥离膜面的堆积物。原逆洗产生的剥离物如箭头B所示排出到体系外，或者如图2中虚线所示返送到生物处理槽1中。表1中表示原逆洗和脉冲逆洗的差别。这里，原逆洗可以以在0.5～3小时内进行1次左右的频率来进行，进而优选每进行数次原逆洗可以进行1次并用药品洗涤的原逆洗。

表1

	原逆洗(<sup>*</sup>)	脉冲逆洗
	原逆洗(<sup>*</sup>)	脉冲逆洗	污泥循环流	停止	流动
逆洗排水排出端	在分离膜的污泥入口侧排出	在污泥循环流的流动方向排出	污泥循环流	停止	流动
逆洗排水排出端	在分离膜的污泥入口侧排出	在污泥循环流的流动方向排出	逆洗时压力	450～500kPa	100～300kPa
使用水量(<sup>**</sup>)	1	1/4	逆洗时压力	450～500kPa	100～300kPa
使用水量(<sup>**</sup>)	1	1/4	所需时间	1～3分钟	1分钟或1分钟以下

(^*)仅水逆洗或者水逆洗+吹气(可以并用药品洗涤)

(^**)假定原逆洗为1时的比值

一次脉冲逆洗的时间极短，而一般原逆洗所需的时间(包括循环流的停止、逆洗、循环流再开的时间，即从停止过滤后截至再次打开过滤所需要的时间)为1～3分钟，相对于此，脉冲逆洗可以为1分钟或者1分钟以下，逆洗水的使用量也少。根据本发明，可以延长原逆洗的间隔，并且还可以提高膜过滤流量，从而可以提高总水回收率。并且，原逆洗使用药品时，可以减少药品使用量。进而，即使在槽内水中存在一些夹杂物，也可以稳定地运转，因此可以增大通常设置在生物处理槽的未净化水流入部的筛子的网孔大小，或者用最初沉淀池代替筛子。

实施例

如图1所示，将污水的活性污泥处理槽的槽内水向外部引出并循环，通过内压式陶瓷膜进行交叉流动过滤。所使用的分离膜为申请人公司制造的单片膜(膜微孔径0.1μm、膜孔径4mm)。在循环水量为1.0m/s、膜过滤流量为2.4m/d的条件下运转的结果是，透膜压力急速上升，即使每隔45分钟进行原逆洗，也无法稳定运转。另外，由气体供给装置供给0.11m/s的空气，使膜的未净化水侧成为气液混相流，但仍然无法稳定运转。相对于此，在循环水量为1.0m/s、膜过滤流量为2.4m/d、气体流量为0.11m/s的条件下，每隔15分钟以原逆洗的1/4的水量进行脉冲逆洗的结果是，可以稳定运转。

产业上利用的可能性

本发明可以广泛地应用于污水、循环水、工厂废水、垃圾掩埋场浸出水、粪尿、农业废水、畜产废水、养殖废水等废水处理的技术领域。

Claims

1. 一种分离膜的洗涤方法，其为对从生物处理槽引出到外部的槽内水以交叉流动方式进行膜过滤的分离膜的洗涤方法，其特征在于，在停止膜过滤而进行的原逆洗期间，进行数次从膜的滤液侧向未净化水侧施加压力而剥离膜面的堆积物，并由循环流返送到生物处理槽中的脉冲逆洗，在原逆洗中通过使逆洗排水的排水端为分离膜的入口侧，在与脉冲逆洗相反的方向除去分离膜的堵塞物。

2. 权利要求1所述的分离膜的洗涤方法，其特征在于，脉冲逆洗是在透膜压力小于等于允许透膜压力的80％的阶段实施。