CN102964023B - 水处理方法和水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供水处理方法和水处理装置，该水处理装置能够抑制水处理装置的原始成本和维护成本，并且能够检测膜的堵塞状态。该水处理装置包括：膜模块（2）；使被处理水通过膜模块（2）的送液泵（P1）；测定送液泵（P1）的电力消耗的电力计（22）；计量通过膜模块（2）后的过滤处理水的流量的流量计（23）；和清洗时期检测单元（30），其基于电力计（22）和流量计（23）的测定值，求取送液泵（P1）的每单位流量的电力消耗量，当与该电力消耗量相应的值超过规定值时，判断为已到清洗时间。

Description

水处理方法和水处理装置

技术领域

本发明涉及由膜模块对被处理水进行膜过滤处理的水处理方法和水处理装置。

背景技术

在使用膜模块的水处理装置中，被处理水中的悬浮物质、有机物质等由于长时间的运转会逐渐堆积于膜的表面，膜被堵塞。如果膜被堵塞，则导致膜压力上升、过滤流束下降等，净水效率下降，水处理装置整体的运转效率下降。因此，在水处理装置的运转循环中，在规定时间的膜过滤处理工序之后，清洗膜模块。

膜模块的清洗时期的判断，如专利文献1所记载的那样，一般进行以下的方法：在膜模块的下游设置压差计，有规律地测定膜间压差，基于膜间压差决定清洗时期。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第4018990号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，压差计是成本高的计量器件，因此由于设置压差计，存在水处理装置的原始成本增加的问题。此外，压差计需要进行除去导压管的堵塞等定期的维护，因此存在需要在维护上耗时、耗成本的问题。

于是，本发明的目的在于提供一种能够抑制水处理装置的原始成本和维护成本，并且能够检测膜模块的堵塞状态的水处理方法和水处理装置。

用于解决问题的方法

为了达成上述目的，本发明的水处理方法的特征在于：利用送液泵使被处理水通过膜模块来进行膜过滤处理，当与上述送液泵的每单位流量的电力消耗量相应的值超过规定值时，实施上述膜模块的清洗处理。

当膜模块堵塞时，施加于送液泵的负载变大，送液泵的每单位流量的电力消耗量变大。这样，送液泵的每单位流量的电力消耗量与膜模块的堵塞状态具有高关联性。因此，根据本发明的水处理方法，当与送液泵的每单位流量的电力消耗量相应的值超过规定值时，检测为膜模块堵塞，于是清洗膜模块，因此能够消除膜模块的堵塞，长期稳定地对被处理水进行膜过滤处理。此外，在检测膜模块的堵塞状态时，不需要像现有技术那样设置压差计，仅是计量送液泵的电力消耗量和过滤处理水的流量即可。它们为价廉且难以发生故障的计量器件，因此能够抑制水处理装置的原始成本和维护成本。

本发明的水处理方法优选的是，测定上述被处理水的温度，以利用上述被处理水的温度系数对上述电力消耗量进行修正而得的值作为与所述电力消耗量相应的值，或者，以上述电力消耗量作为与上述电力消耗量相应的值，测定上述被处理水的温度，以利用上述被处理水的温度系数对作为基准的阈值进行修正而得的值作为上述规定值。其理由是，如图4所示，液体的粘性依赖于温度而产生变化，一般来说温度越高，液体的粘性越低。粘性的下降与泵的电力消耗下降相关联。于是，预先制作图5所示的泵的特性图，计算出温度系数。根据该方式，即使是由于温度使得流动性大幅变动的被处理水，也能够高精度地检测膜模块的堵塞状态。因此，能够不依赖于膜模块的特性地高精度地检测膜模块的堵塞状态，能够以最佳的定时清洗膜模块。

本发明的水处理方法优选的是，上述被处理水是活性污泥处理后的活性污泥混合水。根据该方式，在被处理水含有有机物的情况下，也能够利用活性污泥处理分解除去有机物，因此能够得到没有有机物或夹杂物的极为清洁的过滤处理水。

本发明的水处理方法优选的是，上述清洗方法是选自发泡、反洗、添加化学药品的反洗、刷洗、放水清洗中的至少一种。

此外，本发明的水处理装置的特征在于，包括：对被处理水进行膜过滤处理的膜模块；使上述被处理水通过上述膜模块的送液泵；测定上述送液泵的电力消耗的电力计；计量通过上述膜模块后的过滤处理水的流量的流量计；和清洗时期检测单元，其基于上述电力计和上述流量计的测定值，求取上述送液泵的每单位流量的电力消耗量，当与该电力消耗量相应的值超过规定值时，判断为已到清洗时期。

根据本发明的水处理装置，具有清洗时期检测单元，其基于流量计的测定值、电力计的测定值，求取送液泵的每单位流量的电力消耗量，当与该电力消耗量相应的值超过规定值时，判断为已到清洗时期，因此，即使不像现有技术那样设置压差计，也能够检测膜堵塞状态，判断膜模块的清洗时期，能够抑制水处理装置的原始成本和维护成本，长期稳定地对被处理水进行膜过滤处理。

本发明的水处理装置优选的是，还具有：清洗上述膜模块的清洗装置；和在上述清洗时期检测单元判断为已到清洗时间时，使上述清洗装置工作规定时间的控制装置。

本发明的水处理装置优选的是，还具有测定上述被处理水的温度的温度计，上述清洗时期检测单元基于由上述温度计测定出的被处理水的温度，以利用上述被处理水的温度系数对上述电力消耗量进行修正而得的值作为上述与电力消耗量相应的值，或者，以上述电力消耗量作为与上述电力消耗量相应的值，基于由上述温度计测定出的被处理水的温度，以利用上述被处理水的温度系数对作为基准的阈值进行修正而得的值作为上述规定值。

本发明的水处理装置优选的是，还具有活性污泥处理槽，在该活性污泥处理槽的下游或该活性污泥处理槽内配置有上述膜模块。

本发明的水处理装置优选的是，上述清洗装置是实施选自发泡、反洗、添加化学药品的反洗、刷洗、放水清洗中的至少一种清洗方法的装置。

发明效果

根据本发明，当送液泵的与每单位流量的电力消耗量相应的值超过规定值时，检测为膜模块发生堵塞，决定实施膜模块的清洗处理的时期，因此，能够消除膜模块的膜的堵塞，长期稳定地对被处理水进行膜过滤处理。此外，在检测膜的堵塞状态时，不需要像现有技术那样设置压差计，能够抑制水处理装置的原始成本和维护成本。

附图说明

图1是本发明的水处理装置的概要结构图。

图2是该水处理装置的清洗时期检测器的第一实施方式的顺序（sequence）图。

图3是该水处理装置的清洗时期检测器的第二实施方式的顺序（sequence）图。

图4是表示1atm中的水的粘性率的温度依赖性的图表。

图5是表示市面销售泵的电力消耗的温度依赖性的例子的图表。

附图标记说明

1：活性污泥处理槽

2：膜模块

3：曝气装置

21：温度计

22：电力计

23：流量计

30：清洗时期检测器

40：控制装置

L1～L3：配管

P1：泵

具体实施方式

使用图1说明本发明的水处理装置的一实施方式。

从被处理水源伸出的配管L1与活性污泥处理槽1连接。

活性污泥处理槽1只要是在槽内滞留有含有微生物的活性污泥，能够通过微生物的作用分解有机物进行活性污泥处理的处理槽就没有特别限定。例如，能够使用含有氨氧化菌、亚硝酸氧化菌等好气性微生物的曝气槽（aeration tank）、含有亚硝酸氧化菌等好气性微生物和脱氮菌等厌氧性微生物的间歇曝气槽等。

在活性污泥处理槽1配置有计量槽内的处理液的温度的温度计21。温度计21的测定值被输入清洗时期检测器30。从活性污泥处理槽1的下部延伸有用于抽出污泥的配管L2。

在该实施方式中，膜模块2位于活性污泥处理槽1内，配置为浸在槽内的处理液中。另外，膜模块2也可以配置在活性污泥处理槽1的槽外。

从膜模块2的二次侧（过滤后的处理水所流过的一侧）延伸有插入安装有泵P1、流量计23的配管L3，通过使泵P1动作，槽内的处理水由膜模块2进行膜过滤处理。在泵P1配置有测定泵P1的电力消耗的电力计22。电力计22和流量计23的测定值被输入清洗时期检测器30。此外，泵P1由控制装置40控制其动作。

作为使用于膜模块2的过滤膜，只要是一般的过滤膜就全部能够使用。例如，能够举出反渗透（RO）膜、超滤（UF）膜、微滤（MF）膜、中空纤维（HF）膜等。此外，作为过滤膜的材质，能够举出聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚砜、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。此外，作为膜模块5的形式没有特别限定，能够举出中空纤维膜模块、平膜型模块、螺旋型模块、管型模块等。

在膜模块2的下方配置有曝气（起泡）装置3，其进行曝气以防止膜模块1的堵塞。曝气装置3由控制装置40控制其动作。在该实施方式中，曝气装置3与本发明的“清洗装置”相当。

另外，在该实施方式中，作为清洗装置使用曝气装置，但是并不限定于曝气装置，能够使用现有技术中公知的清洗装置。例如，作为优选的一例能够举出：使过滤处理水的一部分从膜模块2的二次侧向一次侧逆流来进行反洗的清洗装置，使在该过滤处理水中添加有次氯酸钠、过氧化氢、柠檬酸、草酸、盐酸或市面销售的膜清洗剂等药品而得的液体从膜模块2的二次侧向一次侧逆流来进行添加药品的反洗的清洗装置，对膜模块2的一次侧进行刷洗的装置，对膜模块2的一次侧进行放水清洗的装置等，也可以使用它们。此外，也可以同时使用多种清洗装置。

控制装置40设定为，当从清洗时期检测器30输入清洗开始信号时，对泵P1输入停止信号，对曝气装置3输入动作信号，对膜模块2进行规定时间的清洗。另外，也可以不停止泵P1地一边继续运转一边利用曝气装置3进行清洗。

接着，使用图1所示的水处理装置说明本发明的水处理方法的一个实施方式。另外，作为本发明的水处理方法的处理对象的被处理水没有特别限定。例如能够举出下水道水、从化学工厂或食品工厂排出的工厂废水等。

首先，将被处理水供给到活性污泥处理槽1进行活性污泥处理。然后，将活性污泥处理后的处理水利用膜模块2进行膜过滤处理，将过滤水送至排水系统，添加氯等向系统外排出。此外，蓄积在活性污泥处理槽1的底部的污泥定期地从配管L2被抽出，送至未图示的污泥处理系统，进行干燥处理、脱水处理。

这样，将被处理水由膜模块2进行膜过滤处理来进行水处理，但是如果膜过滤处理持续进行，则被处理水中的有机物、夹杂物附着于膜模块2的膜表面或膜内部，膜过滤效率下降。

于是，在本发明中，如下所述判断膜模块2的清洗时期，当达到清洗时期时，进行膜模块2的清洗。

以下，使用图2说明清洗时期检测器30的清洗时期的判断方法的第一实施方式。

温度计21的测定值、电力计22的测定值、流量计23的测定值被输入第一运算部31，基于下式（1）运算被温度修正后的泵P1的每单位流量的电力消耗。

被温度修正后的泵P1的每单位流量的电力消耗

＝｛（电力计22的测定值）/（流量计23的测定值）｝×t/T……（1）

（在式（1）中，t是温度系数，T是温度计21的测定值）

接着，由第一运算部31运算出的被温度修正后的泵P1的每单位流量的电力消耗的值和基准阈值被输入判定部32。

另外，基准阈值的设定方法是，预先测定产生清洗膜模块2的需要时的泵P1的每单位流量的电力消耗的值，以该值作为基准阈值。

在判定部32中，被温度修正后的泵P1的每单位流量的电力消耗为基准阈值以上时，判定膜模块2堵塞、达到清洗时期，将清洗开始信号输入控制装置40。当清洗开始信号输入控制装置40时，停止泵P1的动作，使曝气装置3动作，进行规定时间的膜模块2的清洗。

另一方面，在被温度修正后的泵P1的每单位流量的电力消耗低于基准阈值时，判定膜模块2没有堵塞、没有达到清洗时期，将继续进行膜过滤处理的信号输入控制装置40，继续进行膜过滤处理。

此外，清洗时期检测器30的清洗时期的判断也可以以图3所示的顺序图进行。即，在图2中，将对基于电力计22的测定值、流量计23的测定值求取的、作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗进行温度修正后的值和基准阈值进行比较，判断清洗时期，但是也可以将对基准阈值进行温度修正后的值与作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗进行比较来判断清洗时期。

以下，使用图3说明清洗时期检测器30的清洗时期的判断方法的第二实施方式。

温度计21的测定值、电力计22的测定值输入第二运算部33，基于下式（2），运算作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗。

作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗

＝｛（电力计22的测定值）/（流量计23的测定值）｝……（2）

此外，基准值和温度计21的测定值输入第三运算部34，基于下式（3），运算温度修正后的基准阈值。

温度修正后的基准阈值＝基准阈值×t/T……（3）

（在式（3）中，t为温度系数，T为温度计21的测定值）

接着，由第二运算部33运算出的作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗的值和由第三运算部34运算出的被温度修正后的基准阈值被输入判定部35。

作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗为被温度修正后的基准阈值以上时，判定膜模块2堵塞、达到清洗时期，将清洗开始信号输入控制装置40。

另一方面，在作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗未满被温度修正后的基准阈值时，判定膜模块2没有堵塞、没有达到清洗时期，将继续进行膜过滤处理的信号输入控制装置40，继续进行膜过滤处理。

另外，在被处理水的粘性低，其流动性几乎不会由于温度产生变化的情况下，作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗、基准阈值也可以不进行温度修正，即，也可以是，清洗时期检测器30直接比较作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗和基准阈值，在作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗较大时，判断达到清洗时期，将清洗开始信号输入控制装置40，在作为实测值的泵P1的每单位流量的电力消耗较小时，将继续进行膜过滤处理的信号输入控制装置40。

这样，根据本发明，基于与每单位流量的泵P1的电力消耗量相应的值决定膜模块2的清洗时期，因此能够以最佳的定时清洗膜模块2以消除堵塞，能够长期稳定地对被处理水进行膜过滤处理。此外，在检测膜模块的堵塞状态时，不需要像现有技术那样设置压差计，因此能够抑制水处理装置的原始成本和维护成本。

另外，在仅以除去夹杂物为目的进行水处理时，不需要使用活性污泥处理槽1。在该情况下，可以将膜模块浸于被处理水的储存槽进行同样的处理以进行清洗，也可以将被处理水直接供给到膜模块来进行膜过滤处理。

另一方面，在为含有有机物的被处理水时，在不仅希望除去夹杂物还希望除去有机物的情况下，如图1所示，在膜模块2的上游设置活性污泥处理槽1，将被处理水导入活性污泥处理槽1进行活性污泥处理来除去有机物等，接着使被处理水通过膜模块2，对浮游微生物、其它的浮游物质（简称为SS）、夹杂物进行膜过滤处理而固液分离，由此能够得到除去了有机物和夹杂物等的清洁的处理水。

Claims (6)

1.一种水处理装置，其特征在于，包括：

对被处理水进行膜过滤处理的膜模块；

使所述被处理水通过所述膜模块的送液泵；

测定所述送液泵的电力消耗的电力计；

计量通过所述膜模块后的过滤处理水的流量的流量计；和

清洗时期检测单元，其基于所述电力计和所述流量计的测定值，求取所述送液泵的每单位流量的电力消耗量，当与该电力消耗量相应的值超过规定值时，判断为已到清洗时间。

2.如权利要求1所述的水处理装置，其特征在于：

还具有：清洗所述膜模块的清洗装置；和

在所述清洗时期检测单元判断为已到清洗时间时，使所述清洗装置工作规定时间的控制装置。

3.如权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于：

还具有测定所述被处理水的温度的温度计，

所述清洗时期检测单元基于由所述温度计测定出的被处理水的温度，以利用所述被处理水的温度系数对所述电力消耗量进行修正而得的值作为所述与电力消耗量相应的值。

4.如权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于：

还具有测定所述被处理水的温度的温度计，

所述清洗时期检测单元以所述电力消耗量作为所述与电力消耗量相应的值，基于由所述温度计测定出的被处理水的温度，以利用所述被处理水的温度系数对作为基准的阈值进行修正而得的值作为所述规定值。

5.如权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于：

还具有活性污泥处理槽，在该活性污泥处理槽的下游或该活性污泥处理槽内配置有所述膜模块。

6.如权利要求1或2项所述的水处理装置，其特征在于：

所述清洗装置是实施选自发泡、反洗、添加化学药品的反洗、刷洗、放水清洗中的至少一种清洗方法的装置。