CN101053775B

CN101053775B - 分离膜的清洗方法和装置

Info

Publication number: CN101053775B
Application number: CN2007100860900A
Authority: CN
Inventors: 甘道公一郎; 野口基治
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: US20070215544A1; DE602007010995D1; EP1834691B1; ES2355445T3; CN101053775A; EP1834691A1; US8318020B2; SG136071A1

Abstract

本发明提供了一种分离膜的清洗方法和装置，可以确实除去膜面上的堆积物，恢复膜压差，从而可以长时间、稳定地进行药品清洗。将储存于药液箱(6)中的高浓度次氯酸钠溶液用膜处理水进行稀释来清洗分离膜。为了防止由于膜处理水的水质改变引起的药品清洗效果的变化，用监测装置(9)监测膜处理水中的氨型氮浓度，以该浓度为指标，控制装置(8)控制药液注入泵(7)来调整稀释倍率。这样，即使膜处理水的水质发生变化，也可以将回洗水中的次氯酸钠的浓度保持一定，防止药品清洗效果的变化。

Description

分离膜的清洗方法和装置

技术领域

本发明涉及上水、下水等的水处理中使用的分离膜的清洗方法及装置。

背景技术

在使用分离膜的水处理中，为了除去膜面上的堆积物、抑制膜压差升高，要使用膜处理水进行回洗。但是，为了将仅仅通过回洗无法除去的堆积物进行分解除去，需要定期地使用次氯酸钠溶液进行药品清洗。在分离对象为上水时，由于原水是澄清的，药品清洗的间隔时间比较长，但分离对象为下水时，由于原水中的污物较多，例如要以2小时一次的频率进行药品清洗。

这样的药品清洗，如专利文献1所述，一般采用由膜处理水以规定的稀释倍率稀释高浓度的次氯酸钠溶液达到规定的次氯酸钠浓度而形成的清洗水来进行。该稀释倍率，只要不改变通常使用的高浓度次氯酸钠溶液的浓度，使用固定的值。但有时候，尽管使用规定稀释倍率的稀释水清洗分离膜，仍无法获得充分的药品清洗效果。这时，分离膜的膜压差的恢复不充分，不能稳定运行。

专利文献1：特开平9-313902号公报

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，使得经常性的稳定的药品清洗成为可能，本发明提供了一种分离膜的清洗方法和装置，可以确实地除去膜面上的堆积物，恢复膜压差。

为了解决上述课题，本发明人对使用规定稀释倍率的稀释水清洗分离膜后药品清洗效果仍发生变化的原因进行了探究。结果发现，膜处理水的水质会因为其前段设置的生物反应槽、凝集搅拌槽等的运行条件而发生变动，并不一定保持恒定，而且，膜处理水中含有氨型氮、有机氮化合物时，它们按照下列化学式所示与游离氯反应，生成NH₂Cl、NHCl₂、NCl₃等氯胺类，致使膜清洗效果降低。氯胺类的反应速度慢，与游离氯相比，膜清洗效果差，因而，如果游离氯由于氯胺类的生成而被消耗，膜闭塞物质的去除效果将会降低。即，在膜处理水中含有氨型氮、有机化合物的场合，药液清洗时使用的清洗液的浓度比规定的浓度低，有时药液清洗的效果恶化。

NH₃+HClO→NH₂Cl+H₂O

NH₂Cl+HClO→NHCl₂+H₂O

NHCl₂+HClO→NCl₃+H₂O

本发明是基于上述认识而完成的，本发明是使用将次氯酸钠溶液用膜处理水稀释后的清洗水来清洗分离膜的方法，其特征在于，监测膜处理水中的氨型氮浓度，以该浓度为指标，调整次氯酸钠溶液的稀释倍率。在本发明中，在膜处理水中的氨型氮的浓度高的场合，降低稀释倍率，提高清洗水中的次氯酸钠浓度，反之，在膜处理水中的氨型氮的浓度低的场合，提高稀释倍率，降低清洗水中的次氯酸钠浓度。

通过这样调整稀释倍率，使回洗水中的游离氯浓度大致保持一定，可以实现稳定的药品清洗。优选的是，稀释后的次氯酸钠浓度为20-400mg-Cl/L的范围。另外，优选的是，通过用药液注入泵控制次氯酸钠的注入量来进行次氯酸钠溶液稀释倍率的调整。此外，优选的是，在这样进行分离膜的药液清洗之后，将药液注入泵停机，用膜处理水进行通常的回洗。为的是消除药液的残留。

此外，本发明是分离膜的清洗装置，其特征在于，该清洗装置具有：分离膜；将该膜处理水打入分离膜的二次侧的回洗泵；储存次氯酸钠溶液的药液箱；将该药液箱中的次氯酸钠溶液注入回洗水中进行稀释的药液注入泵；膜处理水中的氨型氮浓度的监测装置；以及，以该监测装置测定的氨型氮浓度为指标、控制药液注入泵来调整稀释倍率的控制装置。该控制装置具有调整稀释倍率的功能，在氨型氮的浓度高的场合，降低稀释倍率，反之，在膜处理水中的氨型氮的浓度低的场合，提高稀释倍率。在优选的实施方式中，分离膜是陶瓷制的整体型的MF膜或者UF膜，分离膜被配置在生物反应槽或凝集搅拌槽的后段。

根据本发明，监测膜处理水中的氨型氮浓度，以该浓度为指标来调整次氯酸钠溶液的稀释倍率，当膜处理水中的氨型氮、有机氮化合物的浓度较高时，降低稀释倍率，可以提高清洗水中的次氯酸钠的浓度，反之，当膜处理水中的氨型氮、有机氮化合物的浓度较低时，提高稀释倍率，可以降低清洗水中的次氯酸钠的浓度。这样，即使伴随膜处理水的水质改变，次氯酸钠中的游离氯生成氯胺类，导致消耗的量改变，也可以使回洗水中的游离氯浓度大致保持一定，能够发挥稳定的药液清洗效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的框图。

图2是表示膜处理水中的氨型氮浓度与稀释倍率的关系的曲线图。

图3是表示膜处理水中的TOC浓度和氨型氮浓度与稀释倍率的关系的曲线图。

图中，1：生物处理槽，2：循环泵，3：分离膜，4：处理水槽，5：回洗泵，6：药液箱，7：药液注入泵，8：控制装置，9：氨型氮浓度的监测装置。

具体实施方式

以下说明本发明的优选实施方式。

图1中，1是水处理用的生物处理槽，由循环泵2将该槽内的水供给分离膜3，采用交叉流动(cross flow)方式或者空端(dead end)方式进行膜分离。分离膜3使用MF膜或者UF膜，其材质可以是高分子，也可以是陶瓷。其形状除了整块膜之外，还可以是管状膜、平膜、中空纤维膜等任意形状，可以是外压式，也可以是内压式。在本实施方式中，使用陶瓷制的整块膜。分离膜3的膜处理水储存在处理水槽4中。5是回洗泵，一般的清洗时，将处理水槽4中的膜处理水泵送至分离膜3的二次侧，进行回洗。此外，也可以不使用回洗泵，使用加压水槽将回洗水注入加压水槽来进行回洗。

在进行定期的药品清洗时，利用药液注入泵7将药液箱6中的高浓度次氯酸钠溶液注入回洗水中。药液箱6中的次氯酸钠的浓度通常大约是13万mg-Cl/L，用膜处理水稀释，使之达到20～1000mg-Cl/L左右的浓度，制成清洗液。然后，利用泵或压缩空气等由分离膜3的二次侧供给该清洗液，包含膜的一次侧，使膜的整体经过清洗液。随后，将分离膜3置于清洗液中浸渍一定时间，对分离膜3进行药品清洗。这时的稀释浓度由药液注入泵7的注入量来决定。另外，将分离膜3在清洗液中浸渍的方法，也可以通过由膜的一次侧向二次侧流动清洗液来进行。在这种场合，使用原水进行高浓度次氯酸钠溶液的稀释。其程序是，首先，将高浓度次氯酸钠溶液投入原水供给管路中，利用原水泵使稀释清洗水从膜上流过。待清洗水从膜上流过后，将原水泵停机，将膜在清洗水中浸渍一定时间。经过一定时间后，将清洗水排出到系统外。

如上所述，以往该稀释倍率例如设定在1000倍，本发明中，设置控制装置8来控制药液注入泵7，调整稀释倍率。此外，另外设置膜处理水中的氨型氮浓度的监测装置9，控制装置8以通过该监测装置9测定的氨型氮浓度为指标，来改变稀释倍率。

目前，尚未开发出可以直接自动测定在回洗中使用的水平的次氯酸钠溶液浓度的装置，但是有市售的自动测定水中的氨型氮浓度的装置，例如，株式会社堀場制造所制造的自动铵离子测定装置(商品名：AMNA-101/102)。这里，监测膜处理水中的氨型氮浓度，其浓度较高时，由于次氯酸钠中的游离氯与氨型氮反应易于形成氯胺类，如图2所示，控制装置8降低稀释倍率来提高回洗水中的次氯酸钠的浓度。反之，当膜处理水中的氨型氮浓度低时，提高稀释倍率，可以抑制次氯酸钠的无谓的消耗，降低运行成本。

结果，即使伴随膜处理水的水质改变，次氯酸钠中的游离氯生成氯胺类，导致消耗的量改变，也可以使回洗水中的游离氯浓度大致保持一定，能够发挥稳定的药液清洗效果。这样，可以防止膜压差升高，实现分离膜3的稳定运行。此外，一般地说，药品清洗中使用的回洗水的量是容纳分离膜的外壳体积的1-2倍左右，在药品清洗后停止回洗泵7，进行通常的回洗，防止药液残留在分离膜3内。

除了上述的下水和上水外，本发明还可以广泛应用于以回流水、工厂排水、垃圾渗出水、粪便、农业废水、畜产业排水、养殖排水、海水等为对象的膜分离体系。具体的适用系统，可以例举下水三次处理、膜分离活性污泥处理、用于海水淡化用RO膜的前处理等。

另外，除了膜处理水中的氨型氮浓度之外，如果附加可以自动测定的COD(化学需氧量)、TOC(总有机碳浓度)的测定值来进行稀释倍率的控制则更好，这是因为COD、TOC也消耗游离氯。在这种场合，可以开动控制装置8，在COD、TOC的值高时，进一步降低稀释倍率，在COD、TOC的值低时，进一步增大稀释倍率。图3中示出TOC从5mg/L变化至40mg/L时的稀释倍率的曲线图。如图中所示，在TOC低的情况下，因氨型氮浓度引起的稀释倍率的变化比较大，但随着TOC的增加，其影响成为支配作用，因此，由于氨型氮浓度引起的稀释倍率的变化减小。

实施例

将进行下水的活性污泥处理的生物处理槽内的水循环至设在槽外的陶瓷制整块膜，进行交叉流动过滤。将该膜分离水储存在处理水槽中，每隔40分钟用回洗泵进行回洗，每隔120分钟进行药品清洗。使用清洗液进行药品清洗，所用的清洗液是将储存在药液箱中的浓度13万mg-Cl/L的次氯酸钠溶液用药液注入泵注入回洗水中进行稀释而得到的清洗液。在该药品清洗时，清洗液从分离膜的二次侧流动到一次侧。另外，在分离膜浸渍于清洗液中的阶段，保持该状态2分钟。

由于以往将稀释倍率固定在1000倍，药品清洗效果的偏差波动很大，例如，有时膜压差升高速度增加达到氨型氮浓度为0mg-N/L时的两倍。与此相对，根据本发明，监测膜处理水中的氨型氮浓度，控制稀释倍率，当其浓度上升至2mg-N/L时，使稀释倍率为860倍，其浓度降低到0mg-N/L时，使稀释倍率为1000倍，稳定药品清洗效果，即使膜处理水中的氮型氮浓度在0mg-N/L和2mg-N/L之间变动，与氨型氮浓度为0mg-N/L时相比，膜压差上升速度是相同的。此外，所述的膜压差是指膜的原水一侧和处理水一侧的压力差，所述的膜压差上升速度是指膜压差增加的速度。因此，膜压差上升速度低，意味着可以进行长期稳定的膜过滤。

另外，由于对于有机物所使用的原水变动很大，因此，如果象以往那样将稀释倍率固定在1000倍，药品的清洗效果的偏差波动就会很大，例如，在TOC浓度为6mg/L和8mg/L的场合，膜压差升高的速度有时相差很大。对此，根据本发明，监测膜处理水中的氨型氮浓度和TOC浓度，与氨型氮浓度的变动相对应，按上面所述改变稀释倍率，同时，在TOC浓度升高至8mg/L时，将稀释倍率控制为830倍，该浓度降低至6mg/L时，将稀释倍率控制为1000倍，这样药品的清洗效果就稳定了。另外，上述稀释倍率只是氨型氮浓度在0mg-N/L一定时所使用的稀释倍率的一个例子。其结果，尽管TOC浓度在6mg/L和8mg/L之间变动，与TOC浓度在6mg/L时相比，膜压差上升的速度大体上相同。

根据本发明，即使在分离膜的前段设置的生物反应槽、凝集搅拌槽等的运行条件发生改变的情况下，仍可以进行稳定的膜过滤，而且，使次氯酸钠的使用量适度，可以降低运行成本。

Claims

1.分离膜的清洗方法，其特征在于，使用将次氯酸钠溶液用膜处理水稀释后的清洗水来清洗分离膜，监测膜处理水中的氨型氮浓度，以该浓度为指标来调整次氯酸钠溶液的稀释倍率，其中，在膜处理水中的氨型氮的浓度高的场合，降低稀释倍率，提高清洗水中的次氯酸钠浓度，反之，在膜处理水中的氨型氮的浓度低的场合，提高稀释倍率，降低清洗水中的次氯酸钠浓度。

2.权利要求1所述的分离膜的清洗方法，其特征在于，与膜处理水中的氨型氮浓度一起测定总有机碳浓度，在氨型氮浓度基础上加上总有机碳浓度，调整次氯酸钠溶液的稀释倍率。

3.权利要求1所述的分离膜的清洗方法，其特征在于，利用药液注入泵控制次氯酸钠的注入量，进行次氯酸钠溶液的稀释倍率的调整。

4.权利要求1所述的分离膜的清洗方法，其特征在于，通过调整稀释倍率，使清洗水中的游离氯浓度保持一定。

5.权利要求1所述的分离膜的清洗方法，其特征在于，经过稀释的次氯酸钠浓度为20-1000mg-Cl/L的范围。

6.分离膜的清洗方法，其特征在于，采用权利要求1所述的方法进行分离膜的清洗，然后将药液注入泵停机，用膜处理水进行通常的回洗。

7.分离膜的清洗装置，其特征在于，该清洗装置具有：

分离膜；将该膜的膜处理水泵送至分离膜的二次侧的回洗泵；储存次氯酸钠溶液的药液箱；将该药液箱中的次氯酸钠溶液注入回洗水中进行稀释的药液注入泵；膜处理水中的氨型氮浓度的监测装置；以及，以由该监测装置测定的氨型氮浓度为指标、控制药液注入泵来调整稀释倍率的控制装置，

所述控制装置具有调整稀释倍率的功能，在氨型氮浓度高的场合使稀释倍率降低，反之，在膜处理水中的氨型氮浓度低的场合使稀释倍率升高。

8.权利要求7所述的分离膜的清洗装置，其特征在于，分离膜被配置在生物反应槽或凝集搅拌槽的后段。

9.权利要求7所述的分离膜的清洗装置，其特征在于，分离膜是陶瓷制的整体型的MF膜或者UF膜。