CN102711965A - 分离膜组件的清洗方法和制水方法 - Google Patents

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Abstract

一种对使用分离膜过滤原水后的分离膜组件进行清洗的方法，所述原水含有硬度比分离膜高的颗粒。本发明的目的是有效降低在空气清洗时高硬度颗粒所产生的对膜外表面的摩擦，在接下来供给至过滤工序时，抑制来源于膜表面的高硬度颗粒的滤饼过滤阻力，可以在低的膜过滤压差下稳定运转。所述清洗方法中，过滤终止后，在将分离膜组件内的膜上游侧的水排到体系外之后，一边实施反压清洗一边将分离膜组件内的反压清洗废水排出，接着，实施以下（a）和（b）中的任一工序后将分离膜组件内的膜上游侧的水排到体系外，所述工序(a)为用水充满分离膜组件内的膜上游侧，进行空气清洗的工序；工序(b)为一边向分离膜组件内的膜上游侧供水一边进行空气清洗的工序。

Description

分离膜组件的清洗方法和制水方法
技术领域
本发明涉及微滤膜(MF膜)组件或超滤膜(UF膜)组件的清洗方法和利用了该清洗方法的制水方法，所述微滤膜组件或超滤膜组件对含有硬度比分离膜高的颗粒的原水进行膜过滤。
背景技术
膜分离法由于具有节能、节省空间和提高过滤水质等特长，所以扩大了在各种领域中的使用。例如，可以举出微滤膜或超滤膜在从河水、地下水或污水处理水制造工业用水或自来水的净水工艺中的应用、在海水淡水化反渗透膜处理工序的前处理中的应用。另外，在这些膜处理的过程中，以去除溶解性有机物为目的，有时在原水等中添加活性炭(专利文献1)。
如果持续进行原水的膜过滤，则伴随过滤水量，附着在膜表面或膜细孔内的腐黑物和来源于微生物的蛋白质等的量增大，过滤流量的降低或膜过滤压差的上升成为了问题。
因此，将空气清洗、反压清洗等物理清洗付诸使用，所述空气清洗中对膜上游侧(原水侧，primary side)导入气泡，使膜摇动，通过使膜之间互相接触，从而刮掉膜表面的附着物质；所述反压清洗中在与膜的过滤方法相反的方向从膜下游侧(过滤水侧)向膜上游侧用压力压入膜过滤水或净水，将附着在膜表面或膜细孔内的污染物质排除(专利文献2、3、4)。
进而，为了提高清洗效果，例如提出了在反压清洗水中添加次氯酸钠、或反压清洗水使用含臭氧的水的方法(专利文献5、6)。氧化剂具有将附着在膜表面或膜细孔内的腐黑物和来源于微生物的蛋白质等有机物分解、去除的效果。
另外，还提出了在反压清洗时一次性排出分离膜组件内的膜上游侧的水，然后一边排出反洗废水一边实施反压清洗的方法(专利文献7)。
专利文献1：日本特开平10-309567号公报
专利文献2：日本特开平11-342320号公报
专利文献3：日本特开2000-140585号公报
专利文献4：日本特开2007-289940号公报
专利文献5：日本特开2001-187324号公报
专利文献6：日本特开2001-79366号公报
专利文献7：日本特开平6-170364号公报
发明内容
但是，在对含有高硬度颗粒、特别是粉末活性炭等比分离膜硬的颗粒的原水进行过滤的情况下，通过实施空气清洗而从膜表面剥离的高硬度颗粒碰撞膜表面，产生摩擦，存在过滤性能劣化的问题。另外，在不实施空气清洗仅实施反压清洗的情况下，由于高硬度颗粒没有从膜表面充分剥离，出现大量蓄积，因而来源于高硬度颗粒的滤饼过滤阻力升高，存在压差急剧升高的问题。另外，即使在反压清洗水中添加次氯酸钠或反压清洗水使用含臭氧的水，在高硬度颗粒中包含粉末活性炭的情况下，也会存在由粉末活性炭将这些化学药品耗费掉，对膜附着有机物的分解、去除的效果降低这样的问题。
因此，本发明的目的在于，在对过滤含有硬度比分离膜高的颗粒的原水后的分离膜组件进行清洗的方法中，有效减小空气清洗时的高硬度颗粒所产生的对膜外表面的摩擦，在接下来供给至过滤工序时，抑制来源于膜表面的高硬度颗粒的滤饼过滤阻力，可以长期在较低的膜过滤压差下稳定运转。而且，在使用氧化剂的情况下，提供一种可将膜附着有机物有效分解、去除的清洗方法和制水方法。
为了解决上述课题，本发明的分离膜组件的清洗方法和制水装置具有如下特征。
(1)一种分离膜组件的清洗方法，是对使用分离膜过滤含有硬度比分离膜高的颗粒的原水后的分离膜组件进行清洗的方法，其中，过滤终止后，在将分离膜组件内的膜上游侧的水排到体系外之后，一边实施反压清洗一边将分离膜组件内的反压清洗废水排出，接着，实施以下任一工序，其后，将分离膜组件内的膜上游侧的水排到体系外，所述工序为：
(a)用水充满分离膜组件内的膜上游侧，进行空气清洗的工序；
(b)一边向分离膜组件内的膜上游侧供水一边进行空气清洗的工序。
(2)如上述(1)所述的分离膜组件的清洗方法，其中，上述(a)的工序中，用反压清洗水和/或原水充满膜上游侧，进行空气清洗。
(3)如上述(1)所述的分离膜组件的清洗方法，其中，上述(b)的工序中，一边向膜上游侧供给反压清洗水和/或原水，一边进行空气清洗。
(4)如上述(1)～(3)中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，过滤终止后，将分离膜组件内的膜上游侧的水排到体系外，至少直至分离膜组件内的膜上游侧的水位变为分离膜长度的1/3以下。
(5)如上述(1)～(3)中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，过滤终止后，将分离膜组件内的膜上游侧的水全部排到体系外。
(6)如上述(1)～(5)中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，当一边实施反压清洗一边排出分离膜组件内的反压清洗废水时，控制反洗流量以使分离膜组件内的膜上游侧的水位至少维持在分离膜长度的1/3以下。
(7)如上述(1)～(6)中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，在反压清洗的同时和/或反压清洗后，从分离膜组件上部向分离膜组件内的膜上游侧供水。
(8)如上述(1)～(7)中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，在上述(a)或(b)的工序中使用的水中添加氧化剂。
(9)一种制水方法，利用具备分离膜的分离膜组件，过滤含有高硬度颗粒的原水，得到过滤水，其中，基于过滤时间[min]、过滤水量[m3]、过滤流量[m3/hr]和膜过滤压差[kPa]中的至少任一值暂时终止过滤工序，通过上述(1)～(8)中任一项所述的方法清洗分离膜组件，其后，重新进行过滤工序。
(10)如上述(9)所述的制水方法，其中，在含有硬度比分离膜高的颗粒的原水中添加凝聚剂。
(11)如上述(9)或(10)所述的制水方法，其中，硬度比分离膜高的颗粒为粉末活性炭。
在本发明的分离膜组件的清洗方法中，暂时将膜上游侧的水排到体系外(优选将膜上游侧的水排到体系外以使分离膜组件内的膜上游侧的水位低于分离膜的下端)，在膜上游侧周围成为气体的状态下实施反压清洗。因此，在反压清洗中，与对膜上游侧施加水压的膜上游侧周围为液体的状态相比，高硬度颗粒易于从膜表面剥离，并且该高硬度颗粒易于被直接排到体系外。而且，其后通过实施时间比以往短的空气清洗，未从膜表面剥离完的残留的高硬度颗粒几乎完全被排出。因而，可大幅度减小空气清洗所导致的来源于高硬度颗粒的膜摩擦。另外，在接下来供给至过滤工序时，抑制来源于膜表面的高硬度颗粒的滤饼过滤阻力，可长期在较低的膜过滤压差下稳定运转。而且，在上述(a)或(b)的工序中所使用的水中添加氧化剂的情况下，可有效分解、去除膜附着有机物。
附图说明
图1是表示适用本发明的一例制水装置的装置流程简图。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施方式更详细地说明本发明。需要说明的是，本发明并不限于以下的实施方式。
实施本发明的方法的制水装置例如如图1所示设置有：蓄存粉末活性炭浆料的活性炭浆料贮槽1；向原水供给粉末活性炭的浆料供给泵2；对原水和粉末活性炭进行混合搅拌的搅拌机3；蓄存原水的原水蓄存槽4；供给原水的原水供给泵5；原水供给时变为开启的原水阀6；过滤原水的MF/UF膜组件7；在反压清洗或空气清洗等情况下变为开启的抽气阀8；膜过滤时变为开启的过滤水阀9；蓄存通过MF/UF膜组件7得到的膜过滤水的过滤水蓄存槽10；将膜过滤水供给到MF/UF膜组件7进行反洗的反洗泵11；反洗时变为开启的反洗阀12；向空气清洗时充满膜上游侧的水(即原水、或者用作反压清洗水的膜过滤水)中供给氧化剂的氧化剂供给泵13；蓄存氧化剂的氧化剂蓄存槽14；从MF/UF膜组件7的上部供给原水时变为开启的原水旁通阀15；作为MF/UF膜组件7空气清洗时的空气供给源的鼓风机16；在将空气供给到MF/UF膜组件7的下部进行空气清洗的情况下变为开启的空洗阀17；和在排出MF/UF膜组件7的膜上游侧的水的情况下变为开启的排水阀18。
在上述的膜过滤制水装置中，过滤工序时，将蓄存在活性炭浆料贮槽1中的粉末活性炭浆料用浆料供给泵2供给到原水蓄存槽4中。利用搅拌机3对粉末活性炭和原水进行混合搅拌，通过使原水供给泵5工作，并打开原水阀6，从而将混合搅拌后的原水供给到MF/UF膜组件7内的膜上游侧。进而，打开过滤水阀9，进行MF/UF膜组件7的加压过滤。过滤水从膜下游侧经由过滤水阀9被输送到过滤水蓄存槽10中。在死端过滤的情况下，抽气阀8、反洗阀12、原水旁通阀15、空洗阀17、排水阀18都关闭。过滤时间优选根据原水水质、膜透过通量等适宜设定，然而在恒流过滤的情况下，可以使过滤时间持续至达到规定的膜过滤压差或过滤水量[m3]为止，在恒压过滤的情况下，可以使过滤时间持续至达到规定的过滤流量[m3/hr]或过滤水量[m3]为止。需要说明的是，过滤流量是指单位时间的过滤水量。
在上述那样的制水装置中，例如如下实施本发明的清洗方法。
首先，关闭原水阀6和过滤水阀9，停止原水供给泵5，将MF/UF膜组件7的过滤工序停止。其后，进行MF/UF膜组件7的清洗，以将附着在中空纤维膜上的粉末活性炭排到体系外。此时，首先，打开MF/UF膜组件7的抽气阀8和排水阀18。一旦将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水从MF/UF膜组件7下部的排水阀18排到膜组件体系外，MF/UF膜组件7的水位就下降，形成膜上游侧周围成为气体的状态。此处，膜上游侧是指供给作为过滤对象的原水的一侧，膜下游侧是指使原水经膜过滤而得到的过滤水所在的一侧。MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水也可以残留下来，但至少膜的一半在水面以上，与气体接触。优选将水排出直至水位变为分离膜的上下方向的长度的1/3以下，更优选膜整体在水面以上从而整个膜与气体接触。
其后，保持抽气阀8和排水阀18开启状态，打开反洗阀12，使反洗泵11工作，从而使用过滤水蓄存槽10内的膜过滤水进行反压清洗。此时，分离膜组件内的反压清洗废水被排出。现有的反压清洗在用水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧的状态下实施，由于反洗废水通过抽气阀8排出到体系外，所以水压阻碍了粉末活性炭从膜表面剥离。与此相对，本发明中，由于反压清洗时不因水压而产生阻力，所以粉末活性炭易于从膜表面剥离，并且，剥离的粉末活性炭呈水滴状从膜表面落下，同时从MF/UF膜组件7的下部经由排水阀18直接被排出到体系外。
当一边排出分离膜组件内的反压清洗废水一边实施反压清洗时，在反压清洗中不连续地对膜上游侧施加水压时，高硬度颗粒从膜表面的剥离效果升高，因此，优选控制反洗流量[m3/hr]以使分离膜组件内的膜上游侧的水位至少维持在分离膜长度的1/3以下。虽然反洗流量越大，高硬度颗粒从膜表面的剥离效果越高，但是从MF/UF膜组件7的下部靠自重排出的排水流量受到MF/UF膜组件7的排水口的大小的影响，排水流量有限，有时膜上游侧的水位上升而对膜上游侧施加水压。因此，优选对应MF/UF膜组件7的结构适宜控制反洗流量。
另外，在上述反压清洗的同时和/或反压清洗后，打开原水旁通阀15并使原水供给泵5工作，从MF/UF膜组件7的上部向膜上游侧供水，这更易于将粉末活性炭从膜表面剥离，所以是优选的。但是需要设定供给到膜上游侧的供水量小于从排水阀18向体系外的排水量，以使MF/UF膜组件7内的膜上游侧不会完全充满水。
其后，打开抽气阀8，并关闭原水旁通阀15、排水阀18，在MF/UF膜组件7内的膜上游侧充满水，打开空洗阀17，并使鼓风机16工作，从而从MF/UF膜组件7的下方供给气体，进行空气清洗。
作为在MF/UF膜组件7内的膜上游侧充满水的方法，既可以打开原水阀6并使原水供给泵5工作来供给原水，也可以打开反洗阀12并使反洗泵11工作来供给膜过滤水作为反压清洗水。对于此时供给的原水或膜过滤水(即,空气清洗时成为充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水)，使氧化剂供给泵13工作而向其中添加氧化剂的方法具有将蓄积在膜表面或膜细孔内的有机物分解去除的效果，所以是优选的。现有的物理清洗中，由于MF/UF膜组件7内的粉末活性炭没有从膜表面充分剥离，所以添加到原水或膜过滤水中的氧化剂在将蓄积在膜表面或膜细孔内的有机物分解去除之前就大部分被粉末活性炭耗费了，与此相对，本发明中可最大限度地有效利用氧化剂。
空气清洗可以在分离膜组件内的膜上游侧预先充满水的状态下开始，也可以一边向分离膜组件内的膜上游侧供水(即，在空气清洗中向MF/UF膜组件7内供给原水或者进行反压清洗)一边进行空气清洗。其中，一边供水一边进行空气清洗时，清洗效果增高，所以是优选的。
其后，关闭空洗阀17，并且将鼓风机16停止，从而终止空气清洗。需要说明的是，在空气清洗中向MF/UF膜组件7内供给原水或继续进行反洗的情况下，也可以将原水阀6、反洗阀12关闭，将反洗泵11、氧化剂供给泵13停止，从而终止原水供给和反压清洗。
接着，通过打开排水阀18，而将从膜面和膜细孔内剥离下来的、在MF/UF膜组件7内浮着的污垢物质排到体系外。
排水终止后，关闭排水阀18，打开原水阀6，使原水供给泵5工作进行供水，在MF/UF膜组件7的膜上游侧填满水。其后，只要关闭抽气阀8，打开过滤水阀9，分离膜组件就返回过滤工序，重复上述工序，从而可以继续进行制水。
本发明的清洗方法可以在每次过滤工序终止后进行，也可以与其他清洗方法组合时常进行清洗。在实施反压清洗之前从MF/UF膜组件7下部的排水阀18排出的膜上游侧的水优选作为供给到MF/UF膜组件7的原水再次使用。在此排出的水由于事前没有进行反压清洗或空气清洗所以污垢少，对再次作为膜过滤原水使用不会带来困难。由此，回收率(过滤水量/原水量)提高，大幅度减少浪费的废水成为可能。进而，通过从排水阀18排水，可以除掉在膜表面附着的一部分活性炭。此时除掉的活性炭由于是过滤终止期间添加的活性炭，所以还不具有吸附能。如果进行再利用，就可以提高经济效率。为了将排出的水作为原水再次使用，只要送回到原水蓄存槽4中，或者在进行前处理的情况下送回其前处理的前段，再次成为膜过滤原水即可。
在本发明中所谓的高硬度颗粒指比应用于过滤或清洗的分离膜硬的颗粒。作为这样的高硬度颗粒，可以举出粉末活性炭或金属粉、粉沙颗粒、砂、陶瓷颗粒等，但从吸附能力的观点出发，优选采用粉末活性炭。此处，对于高硬度颗粒是否比分离膜硬的判定，用基于ISO14577-1(仪器化压入硬度)的测定法进行测定，比较所测得的硬度进行判定。其中,关于分离膜为中空状的情况，将膜劈开制成平膜状来测定。
作为粉末活性炭的原料，可以为椰子壳或锯屑等木质系、泥炭、褐煤、烟煤等煤炭系的任一类原料。另外，由于粉末活性炭的粒径越小比表面积越大，吸附能力越高，所以是优选的。但需要使粉末活性炭的粒径大于MF/UF膜组件7的分离膜的孔径以使粉末活性炭不混入膜过滤水中。
另外，在过滤工序中在向MF/UF膜组件7的膜上游侧供给的原水中也可添加有机系或无机系的凝聚剂。通过添加凝聚剂，具有抑制膜污垢和降低膜过滤中的有机物浓度的效果。作为有机系凝聚剂，可以使用二甲胺系、聚丙烯酰胺系的阳离子高分子凝聚剂等。另一方面，作为无机系凝聚剂，可以使用聚合氯化铝、聚合硫酸铝、氯化铁、聚铁、硫酸铁、聚硅铁等。
作为MF/UF膜组件7，可以为外压式也可以为内压式，然而从前处理的简便程度的观点考虑，优选外压式。另外，作为膜过滤方式，可以为死端过滤型组件也可以为错流过滤型组件，然而从能量消耗量少的方面考虑，优选死端过滤型组件。此外，可以为加压型组件也可以为浸渍型组件，然而从可高通量透过的方面考虑，优选加压型组件。
作为MF/UF膜组件7所使用的分离膜，只要为多孔质就没有特别限定，然而根据所期望的处理水的水质和水量，使用MF膜(微滤膜)，或使用UF膜(超滤膜)，或同时使用这两种膜。例如，在欲去除浊质成分、大肠杆菌、隐孢子虫等的情况下可以使用MF膜或UF膜，然而在也想去除病毒或高分子有机物等的情况下优选使用UF膜。
作为分离膜的形状，有中空纤维膜、平膜、管状膜等，可以为任一种。
作为分离膜的材质，优选包含选自由聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物和三氟氯乙烯-乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚砜、乙酸纤维素、聚乙烯醇和聚醚砜等组成的组中的至少一种，进而，从膜强度和耐化学药品性的方面考虑更优选聚偏二氟乙烯(PVDF)，从亲水性高且耐污垢性强的方面考虑更优选聚丙烯腈。需要说明的是，上述的有机高分子树脂制造的分离膜由于比粉末活性炭等本发明所涉及的高硬度颗粒的硬度低，所以可优选用于本发明的分离膜组件的清洗方法。
作为过滤运转的控制方法，可以为恒流过滤也可以为恒压过滤，然而从可获得恒定的处理水量或者对整体容易控制的方面考虑，优选恒流过滤。
根据以上那样的本发明，可以有效降低空气清洗时的高硬度颗粒(粉末活性炭等)所产生的对膜表面的摩擦，可以有效分解、去除在膜表面或膜细孔内附着的有机物。因此，与现有技术相比，膜过滤压差长期稳定。但是，难以将有机物完全分解、去除，有时来源于凝聚剂的铝或铁发生附着或者被氧化剂氧化的铁或锰等慢慢地在膜面析出。因此，在膜过滤压差达到MF/UF膜组件7的耐压极限附近的情况下，优选实施高浓度的化学药品清洗。
作为用于该清洗的化学药品，可以在适宜设定膜不劣化的程度的浓度和保持时间的基础上进行选择，然而含有次氯酸钠、二氧化氯、过氧化氢、臭氧等的至少一种时，由于对有机物的清洗效果增高，所以是优选的。另外，含有盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸、草酸等中的至少一种时，由于对铝、铁、锰等的清洗效果增高，所以是优选的。
实施例
<膜过滤压差的评价方法>
在与MF/UF膜组件7连接的原水供给管线(膜上游侧)和膜过滤水管线(膜下游侧)上设置压力计，用膜上游侧的压力减去膜下游侧的压力，计算出压差。
<试剂清洗的恢复率>
测定MF/UF膜组件7的运转开始前(新品时)和化学药品清洗后的纯水透水性能(m3/h，在50kPa、25℃下)。在将新品时的纯水透水性能设为A、将化学药品清洗后的纯水透水性能设为B的情况下，用100×B/A的数学式计算恢复率(%)。
需要说明的是，将水温为25℃的纯水以6m3/h的过滤流量进行膜过滤，测定过滤时的膜过滤压差C(kPa)后，用以下的式子计算出纯水透水性能。
纯水透水性能(m3/h，在50kPa、25℃下)=6×50/C
<分离膜组件内的干燥污泥蓄积量>
拆卸MF/UF膜组件7后，将膜放入盛有纯水的水槽内，用空气连续曝气直至观察不到水槽内的悬浮物质浓度改变，用纯水洗下膜外表面的污泥。将从膜外表面洗下的污泥在100℃干燥，使水分完全挥发后，测定重量。
<分离膜的表面状态的评价方法>
拆卸MF/UF膜组件7后，将膜放入盛有纯水的水槽内，用空气连续曝气直至观察不到水槽内的悬浮物质浓度改变，用纯水洗下膜外表面的污泥。将膜在30℃干燥后，使用电子显微镜以倍数10,000倍观察膜外表面。
(实施例1)
在使用了1根外压式PVDF中空纤维超滤膜组件HFU-2020(东丽株式会社制造)的图1所示的装置中，打开原水阀6和过滤水阀9，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，将在原水蓄存槽4内将粉末活性炭含有浓度调整为50mg/l的河水恒流过滤,膜过滤通量为1.5m3/(m2·d)。恒流过滤开始30分钟后关闭原水阀6和过滤水阀9，将浆料供给泵2和原水供给泵5停止后，打开抽气阀8和排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，在抽气阀8和排水阀18打开的状态下，打开反洗阀12，并使反洗泵11工作，实施30秒反压清洗，通量为2m3/(m2·d)。其后，关闭反洗阀12和排水阀18，并将反洗泵11停止，与此同时，打开原水阀6，并使原水供给泵5和氧化剂供给泵13工作，用不含粉末活性炭的氯浓度为10mg/l的原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧。用原水充满后，关闭原水阀6，将原水供给泵5和氧化剂供给泵13停止，与此同时，打开空洗阀17，并使鼓风机16工作，实施15秒空气清洗，空气流量为100L/min。其后，关闭空洗阀17，将鼓风机16停止，与此同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，1年后膜过滤压差为83kPa，可以进行稳定运转。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能恢复到新品时的85%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内仅蓄积了2kg的干燥污泥，用电子显微镜观察膜外表面，确认到膜外表面的9成是平滑的，几乎看不到摩擦状态。
(实施例2)
在使用了1根外压式PVDF中空纤维超滤膜组件HFU-2020(东丽株式会社制造)的图1所示的装置中，打开原水阀6和过滤水阀9，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，将在原水蓄存槽4内将粉末活性炭含有浓度调整为50mg/l的河水恒流过滤，膜过滤通量为1.5m3/(m2·d)。恒流过滤开始30分钟后关闭原水阀6和过滤水阀9，将浆料供给泵2和原水供给泵5停止后，打开抽气阀8和排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，在抽气阀8和排水阀18打开的状态下，打开反洗阀12，并使反洗泵11工作，实施30秒通量为2m3/(m2·d)的反压清洗。其后，关闭反洗阀12和排水阀18，并将反洗泵11停止，与此同时，打开原水阀6、空洗阀17，并使原水供给泵5、氧化剂供给泵13和鼓风机16工作，向MF/UF膜组件7内的膜上游侧供给不含粉末活性炭的氯浓度为10mg/l的原水，同时实施15秒空气流量为100L/min的空气清洗。其后，关闭原水阀6和空洗阀17，并将原水供给泵5、氧化剂供给泵13和鼓风机16停止，与此同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，1年后膜过滤压差为79kPa，可以进行稳定运转。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能恢复到新品时的87%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内仅蓄积了1.5kg的干燥污泥，用电子显微镜观察膜外表面，确认到膜外表面的9成是平滑的，几乎看不到摩擦状态。
(实施例3)
在使用了1根外压式PVDF中空纤维超滤膜组件HFU-2020(东丽株式会社制造)的图1所示的装置中，打开原水阀6和过滤水阀9，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，将在原水蓄存槽4内将粉末活性炭含有浓度调整为50mg/l的河水恒流过滤，膜过滤通量为1.5m3/(m2·d)。恒流过滤开始30分钟后关闭原水阀6和过滤水阀9，将浆料供给泵2和原水供给泵5停止后，打开抽气阀8和排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，在抽气阀8和排水阀18打开的状态下，打开反洗阀12、原水旁通阀15，并使原水供给泵5和反洗泵11工作，实施30秒通量为2m3/(m2·d)的反压清洗和流量为20L/min的向膜组件上部的原水供给。其后，关闭反洗阀12、原水旁通阀15和排水阀18，将原水供给泵5和反洗泵11停止，同时打开原水阀6，并使原水供给泵5和氧化剂供给泵13工作，用不含粉末活性炭的氯浓度10mg/l的原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧。用原水充满后，关闭原水阀6，将原水供给泵5和氧化剂供给泵13停止，与此同时，打开空洗阀17，并使鼓风机16工作，实施15秒空气流量为100L/min的空气清洗。其后，关闭空洗阀17，将鼓风机16停止，与此同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，1年后膜过滤压差为45kPa，可以进行稳定运转。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能恢复到新品时的94%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内仅蓄积了1kg的干燥污泥，用电子显微镜观察膜外表面，确认到膜外表面的9成是平滑的，几乎看不到摩擦状态。
(实施例4)
在使用了1根外压式PVDF中空纤维超滤膜组件HFU-2020(东丽株式会社制造)的图1所示的装置中，打开原水阀6和过滤水阀9，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，将在原水蓄存槽4内将粉末活性炭含有浓度调整为50mg/l的河水恒流过滤，膜过滤通量为1.5m3/(m2·d)。恒流过滤开始30分钟后关闭原水阀6和过滤水阀9，将浆料供给泵2和原水供给泵5停止后，打开抽气阀8和排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，在抽气阀8和排水阀18打开的状态下，打开反洗阀12，并使反洗泵11工作，实施30秒通量为2m3/(m2·d)的反压清洗。其后，关闭排水阀18，与此同时打开空洗阀17，并使氧化剂供给泵13和鼓风机16工作，同时实施15秒氯浓度为10mg/l的反压清洗和空气流量为100L/min的空气清洗。其后，关闭反洗阀12和空洗阀17，并将反洗泵11、氧化剂供给泵13、鼓风机16停止，与此同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，1年后膜过滤压差为77kPa，可以进行稳定运转。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能恢复到新品时的86%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内仅蓄积了1.5kg的干燥污泥，用电子显微镜观察膜外表面，确认到膜外表面的9成是平滑的，几乎看不到摩擦状态。
(实施例5)
在使用了1根外压式PVDF中空纤维超滤膜组件HFU-2020(东丽株式会社制造)的图1所示的装置中，打开原水阀6和过滤水阀9，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，将在原水蓄存槽4内将粉末活性炭含有浓度调整为50mg/l的河水恒流过滤，过滤通量为1.5m3/(m2·d)。恒流过滤开始30分钟后关闭原水阀6和过滤水阀9，将浆料供给泵2和原水供给泵5停止后，打开抽气阀8和排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水排出直至MF/UF膜组件7内的膜上游侧水位变为分离膜长度的1/3。其后，在抽气阀8和排水阀18打开的状态下，打开反洗阀12，并使反洗泵11工作，实施30秒通量为2m3/(m2·d)的反压清洗。其后，关闭反洗阀12和排水阀18，并将反洗泵11停止，与此同时打开原水阀6，使原水供给泵5和氧化剂供给泵13工作，用不含粉末活性炭的氯浓度为10mg/l的原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧。用原水充满后，关闭原水阀6，将原水供给泵5和氧化剂供给泵13停止，与此同时，打开空洗阀17，并使鼓风机16工作，实施15秒空气流量为100L/min的空气清洗。其后，关闭空洗阀17，将鼓风机16停止，同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，1年后膜过滤压差为115kPa，可以进行稳定运转。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能恢复到新品时的79%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内仅蓄积了3kg的干燥污泥，用电子显微镜观察膜外表面，确认到膜外表面的8成是平滑的，一部分膜孔因摩擦而堵塞。
(实施例6)
在使用了1根外压式PVDF中空纤维超滤膜组件HFU-2020(东丽株式会社制造)的图1所示的装置中，打开原水阀6和过滤水阀9，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，将在原水蓄存槽4内将粉末活性炭含有浓度调整为50mg/l的河水恒流过滤，膜过滤通量为1.5m3/(m2·d)。恒流过滤开始30分钟后关闭原水阀6和过滤水阀9，将浆料供给泵2和原水供给泵5停止后，打开抽气阀8和排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水排出直至MF/UF膜组件7内的水位变为分离膜长度的1/2。其后，在抽气阀8和排水阀18打开的状态下，打开反洗阀12，并使反洗泵11工作，实施30秒通量为2m3/(m2·d)的反压清洗。其后，关闭反洗阀12和排水阀18，并将反洗泵11停止，与此同时打开原水阀6，使原水供给泵5和氧化剂供给泵13工作，用不含粉末活性炭的氯浓度为10mg/l的原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧。用原水充满后，关闭原水阀6，将原水供给泵5和氧化剂供给泵13停止，与此同时，打开空洗阀17，并使鼓风机16工作，实施15秒空气流量为100L/min的空气清洗。其后，关闭空洗阀17，将鼓风机16停止，与此同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，8个月后膜过滤压差急剧升高为120kPa，通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗次数在1年的运转期间需要1.5次。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能恢复到新品时的68%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内蓄积了5kg的干燥污泥。用电子显微镜观察膜外表面，确认到膜外表面的6成是平滑的，一部分膜孔因摩擦而堵塞。
(比较例1)
在与实施例1～6相同装置和相同条件下的过滤终止后，在打开排水阀18的状态下打开抽气阀8和反洗阀12，并使反洗泵11工作，实施30秒通量为2m3/(m2·d)的反压清洗。此时MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水位为分离膜长度的1/2以上。其后，关闭反洗阀12，并将反洗泵11停止，与此同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，2天后膜过滤压差急剧升高为120kPa，通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗次数在1年的运转期间需要180次。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能恢复到新品时的90%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内蓄积了10kg的干燥污泥。用电子显微镜观察膜外表面，确认到膜外表面的9成是平滑的，几乎看不到摩擦状态。
(比较例2)
在与实施例1～6相同装置和相同条件下的过滤终止后，在关闭排水阀18的状态下打开抽气阀8和反洗阀12，使反洗泵11工作，实施30秒通量为2m3/(m2·d)的反压清洗。其后，关闭反洗阀12，将反洗泵11停止，同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，打开原水阀6，使原水供给泵5和氧化剂供给泵13工作，用不含粉末活性炭的氯浓度为10mg/l的原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧。用原水充满后，关闭原水阀6，将原水供给泵5和氧化剂供给泵13停止，与此同时，打开空洗阀17，并使鼓风机16工作，实施60秒空气流量为100L/min的空气清洗。其后，关闭空洗阀17，将鼓风机16停止，与此同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，2个月后膜过滤压差急剧升高为120kPa，通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗次数在1年的运转期间需要6次。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能仅恢复到新品时的37%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内蓄积了12kg的干燥污泥，用电子显微镜观察膜表面，确认到膜外表面的仅2成是平滑的，大量膜孔因摩擦而堵塞。
(比较例3)
在与实施例1～6相同装置和相同条件下的过滤终止后，在关闭排水阀18的状态打开抽气阀8、反洗阀12和空洗阀17，并使氧化剂供给泵13和鼓风机16工作，同时实施60秒氯浓度为10mg/l、通量为2m3/(m2·d)的反压清洗和空气流量为100L/min的空气清洗。其后，关闭反洗阀12和空洗阀17，将反洗泵11、氧化剂供给泵13、鼓风机16停止，同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对6个月后膜过滤压差急剧升高为120kPa，通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗次数在1年的运转期间需要2次。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能仅恢复到新品时的21%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内蓄积了6kg的干燥污泥，用电子显微镜观察膜表面，确认到膜外表面的仅1成是平滑的，大量膜孔因摩擦而堵塞。
(比较例4)
在与实施例1～6相同装置和相同条件下的过滤终止后，在打开排水阀18的状态下打开抽气阀8和反洗阀12，并使反洗泵11工作，实施30秒通量为2m3/(m2·d)的反压清洗。此时MF/UF膜组件7内的水位为分离膜长度的1/2以上。其后，关闭反洗阀12和排水阀18，并将反洗泵11停止，与此同时，打开原水阀6，使原水供给泵5和氧化剂供给泵13工作，用不含粉末活性炭的氯浓度为10mg/l的原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，关闭原水阀6，将原水供给泵5和氧化剂供给泵13停止，与此同时，打开空洗阀17，并使鼓风机16工作，实施60秒空气流量为100L/min的空气清洗。其后，关闭空洗阀17，将鼓风机16停止，与此同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，并使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，3个月后膜过滤压差急剧升高为120kPa，通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗次数在1年的运转期间需要4次。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能仅恢复到新品时的31%。拆卸MF/UF膜组件7，发现在膜组件内蓄积了8kg的干燥污泥，用电子显微镜观察膜表面，确认到膜外表面的仅2成是平滑的，大量膜孔因摩擦而堵塞。
(比较例5)
在与实施例1～6相同装置和相同条件下的过滤终止后，关闭原水阀6和过滤水阀9，并将浆料供给泵2和原水供给泵5停止后，打开抽气阀8和排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，打开反洗阀12，并使反洗泵11工作，实施30秒通量为2m3/(m2·d)的反压清洗。其后，关闭反洗阀12，将反洗泵11停止，同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，打开原水阀6，并使原水供给泵5和氧化剂供给泵13工作，用不含粉末活性炭的氯浓度为10mg/l的原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧。用原水充满后，关闭原水阀6，将原水供给泵5和氧化剂供给泵13停止，与此同时，打开空洗阀17，并使鼓风机16工作，实施60秒空气流量为100L/min的空气清洗。其后，关闭空洗阀17，将鼓风机16停止，与此同时打开排水阀18，将MF/UF膜组件7内的膜上游侧的水全部排出。其后，关闭排水阀18，同时打开原水阀6，使浆料供给泵2和原水供给泵5工作，用原水充满MF/UF膜组件7内的膜上游侧后，打开过滤水阀9，关闭抽气阀8，返回过滤工序，重复上述工序。
结果，MF/UF膜组件7的膜过滤压差在刚开始运转时为15kPa，与此相对，4个月后膜过滤压差急剧升高为120kPa，通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗次数在1年的运转期间需要3次。另外，运转1年后实施通过次氯酸和柠檬酸进行的化学药品清洗，结果，MF/UF膜组件7的纯水透水性能仅恢复到新品时的33%。拆卸MF/UF膜组件7，在膜组件内蓄积了7kg的干燥污泥，用电子显微镜观察膜表面，确认到膜外表面的仅2成是平滑的，大量膜孔因摩擦而堵塞。
需要说明的是，将各实施例和比较例的条件以及评价结果示于表1、表2。
Figure BDA00001840462400211
[表2]
Figure BDA00001840462400221
符号说明
1：活性炭浆料贮槽
2：浆料供给泵
3：搅拌机
4：原水蓄存槽
5：原水供给泵
6：原水阀
7：MF/UF膜组件
8：抽气阀
9：过滤水阀
10：过滤水蓄存槽
11：反洗泵
12：反洗阀
13：氧化剂供给泵
14：氧化剂蓄存槽
15：原水旁通阀
16：鼓风机
17：空洗阀
18：排水阀

Claims (11)

1.一种分离膜组件的清洗方法，是对使用分离膜过滤含有硬度比分离膜高的颗粒的原水后的分离膜组件进行清洗的方法，其中，过滤终止后，在将分离膜组件内的膜上游侧的水排到体系外之后，一边实施反压清洗一边将分离膜组件内的反压清洗废水排出，接着，实施以下（a）和（b）中的任一工序后将分离膜组件内的膜上游侧的水排到体系外，所述工序为：
(a)用水充满分离膜组件内的膜上游侧，进行空气清洗的工序；
(b)一边向分离膜组件内的膜上游侧供水一边进行空气清洗的工序。
2.如权利要求1所述的分离膜组件的清洗方法，其中，所述(a)的工序中，用反压清洗水和/或原水充满膜上游侧，进行空气清洗。
3.如权利要求1所述的分离膜组件的清洗方法，其中，所述(b)的工序中，一边向膜上游侧供给反压清洗水和/或原水，一边进行空气清洗。
4.如权利要求1～3中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，过滤终止后，将分离膜组件内的膜上游侧的水排到体系外，直至分离膜组件内的膜上游侧的水位至少成为分离膜长度的1/3以下。
5.如权利要求1～3中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，过滤终止后，将分离膜组件内的膜上游侧的水全部排到体系外。
6.如权利要求1～5中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，当一边实施反压清洗一边排出分离膜组件内的反压清洗废水时，控制反洗流量以使分离膜组件内的膜上游侧的水位至少维持在分离膜长度的1/3以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，在反压清洗的同时和/或反压清洗后，从分离膜组件上部向分离膜组件内的膜上游侧供水。
8.如权利要求1～7中任一项所述的分离膜组件的清洗方法，其中，在所述(a)或(b)的工序中使用的水中添加氧化剂。
9.一种制水方法，利用具备分离膜的分离膜组件，过滤含有高硬度颗粒的原水，得到过滤水，其中，基于过滤时间[min]、过滤水量[m3]、过滤流量[m3/hr]和膜过滤压差[kPa]中的至少任一值暂时终止过滤工序，通过权利要求1～8中任一项所述的方法清洗分离膜组件，其后，重新进行过滤工序。
10.如权利要求9所述的制水方法，其中，在含有硬度比分离膜高的颗粒的原水中添加凝聚剂。
11.如权利要求9或10所述的制水方法，其中，硬度比分离膜高的颗粒为粉末活性炭。
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