CN103118770A - 过滤膜清洗方法及膜过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种疏水性过滤膜清洗方法，该疏水性过滤膜用于对海水、排放水、压舱水等包含胶状悬浮物的待处理的水进行膜过滤，并且被待处理的水中的悬浮物堵塞，使所述过滤膜与含柠檬烯的水接触；或者利用清洗液对过滤膜进行逆洗，然后将其中吸入有空气的液流施加到过滤膜的表面上，或者将水流由喷射器喷嘴而喷洒至过滤膜上。还提供了一种能够有效进行上述清洗方法的膜过滤装置。

Description

过滤膜清洗方法及膜过滤装置

技术领域

本发明涉及膜过滤中的过滤膜清洗方法。具体而言，由于在膜过滤过程中，过滤膜的孔被待处理水中的悬浮物堵塞，从而造成处理流速下降（或者过滤压力升高），因此本发明涉及为了恢复处理流速（或过滤压力）而进行的过滤膜清洗方法。本发明还涉及能够有效进行所述清洗方法的膜过滤装置。

背景技术

人们广泛进行了利用疏水性过滤膜（如中空纤维膜和膜）的膜过滤，以除去海水、排放水、压舱水等中所包含的悬浮物。然而，在海水中，存在约1ppm至若干ppm的被称作TEP（透明胞外聚合物颗粒）的粘性物质，这种粘性物质是由浮游生物和微生物分泌至细胞外的。TEP包含糖类作为其主要成分，并且为粒径分别为约1μm至200μm的可变形颗粒。TEP等有机颗粒（即胶状悬浮物）会发生变形。因此，在对含有这些胶状悬浮物的待处理水进行膜过滤时，胶状悬浮物会粘着于膜表面及孔的内部并扩展，从而易于造成孔的污染（堵塞）。

在包含这种胶状悬浮物的待处理水的膜过滤中，当使用由疏水性材料（如氟树脂或聚乙烯）制成且孔径为约1μm以上的过滤膜时，发生堵塞的可能性趋于降低，并且，处理流速随时间延长而降低（或者过滤压力随时间延长而增加）的幅度较小。与亲水性过滤膜相比，似乎胶状悬浮物不易于粘着于具有大孔径的疏水性过滤膜，因此堵塞得到了抑制。因而具有相对较大孔径的疏水性过滤膜适合用于海水、排放水和压舱水等的膜过滤。

然而，即使在使用这种过滤膜时，也无法充分地防止过滤膜的堵塞、处理流速的降低以及过滤压力的升高。因此，需要在膜过滤期间适时清洗过滤膜以恢复处理流速（或过滤压力），并且需要清洗并除去将孔堵塞的悬浮物。

作为清洗过滤膜的方法，广泛采用了使水沿着与过滤过程中的液流相反的方向通过过滤膜的方法（下文中将其称为“使液体通过膜而进行的逆洗”或“逆洗”）。此外，也采用了物理清洗等，如通过注射化学溶液来清洗膜的方法（化学溶液清洗）、手动清洗过滤膜的方法、使气体沿与过滤期间的液流相反的方向通过过滤膜的清洗方法（空气逆洗）、通过向膜施加超声波的清洗方法（超声波清洗）。为了进一步提高清洗效率，还已知将上述方法加以组合的清洗方法。

例如，日本专利特开No.8-332357（参考文献1）披露了“一种使过滤组件再生的方法，其中，为了在对利用中空纤维膜的过滤组件施加机械振动的同时，使逆洗水通过所述过滤组件并摇动所述组件内的水，由此将附着于过滤面的堆积物剥离并将所述堆积物冲出，适宜地在逆洗水的供给和排出之间进行切换，从而使所述组件中的水位沿中空纤维束发生改变”（权利要求1）。专利文献1还描述了“当难以剥离附着的堆积物时，为了增强清洗效果，可将盐酸、柠檬酸、草酸、次氯酸和合成去污剂的水溶液单独或组合使用以作为逆洗水。此外，可在单独或组合使用的这些溶液中进行浸渍以作为预处理，然后再进行上述方法”（第0005段）。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.8-332357

发明内容

技术问题

然而，在上述过滤膜的清洗中，过滤能力（高处理流速、低过滤压力）的恢复率不足。特别是在包含胶状悬浮物的海水、排放水和压舱水等的膜过滤中，过滤能力的恢复率不足，因而需要增加清洗次数，从而造成了膜过滤效率的降低。此外，无法通过清洗而完全去除堵塞，并且每次在重复了液体的通过和清洗之后，刚刚清洗后的过滤压力会增加。

本发明的目的是提供一种疏水性过滤膜清洗方法，该方法能够对疏水性过滤膜进行有效清洗，所述疏水性过滤膜的孔在包含胶状悬浮物的海水、排放水和压舱水等待处理水的膜过滤中被堵塞，并且该方法能够出色地使过滤能力恢复，而且不会由反复的液体通过和清洗而造成过滤压力增加。

本发明的发明人发现，当进行这种疏水性过滤膜清洗方法时，过滤水的质量可能会劣化。因此，本发明的另一目的是提供一种防止过滤水的质量在此情况中劣化的方法。

本发明的又另一目的是提供一种能够有效地进行上述疏水性过滤膜清洗方法的膜过滤装置。

解决问题的手段

通过对上述目的进行深入研究，本发明的发明人发现：通过利用其中加入有柠檬烯（柑橘类去污剂）的水、而非利用水或者常规使用的化学试剂对堵塞的疏水性过滤膜进行清洗，可有效去除堵塞并获得优异的清洗效率（过滤能力的恢复）。

本发明的发明人还发现，通过如下方法也可很好地恢复过滤能力，该方法为：对堵塞的疏水性过滤膜进行逆洗，然后使水流、尤其是其中吸入有空气的水流流至疏水性过滤膜的表面上的方法；或者通过由喷射器（排出器）的喷嘴喷出的强力水流吹除位于疏水性过滤膜上的悬浮物的方法，所述喷射器用于吸取周围的水以生成强力水流。

本发明的发明人还发现，对于利用上述添加有柠檬烯（柑橘类去污剂）的水来清洗疏水性过滤膜时可能造成的过滤水的质量劣化，能够通过利用柠檬烯清洗疏水性过滤膜，然后进一步利用酸或醇来清洗疏水性过滤膜而得到抑制。换言之，通过下述构成实现了上述目的。

权利要求1请求保护的发明涉及一种疏水性过滤膜清洗方法，该疏水性过滤膜用于膜过滤并且被待处理的水中的悬浮物堵塞，使所述过滤膜与含柠檬烯的水接触。

这里的疏水性过滤膜是指由疏水性聚合物材料制成并且未经亲水化处理（如向聚合物中引入亲水基团）的膜，并且是指具有均匀的孔径因而可用作过滤膜的这样一种膜。对过滤膜的孔径没有特别的限制。然而，如果过滤膜的孔径约大于或等于1μm，则胶状悬浮物（如TEP）的去除效率良好，不易于发生堵塞，并且过滤能力的下降程度较小（因此，可减少清洗频率）。因此，具有这种孔径的过滤膜适用于海水、排放水、压舱水等的处理。此外，在含有胶状悬浮物的待处理水（例如，海水、排放水和压舱水）的膜过滤中，当使用包括孔径约大于或等于1μm的疏水性过滤膜的装置（组件）来进行前一阶段的处理，然后使用包括具有更小孔径的疏水性过滤膜的装置（组件）来进行后一阶段的处理时，能够更为有效地抑制后一阶段的过滤膜堵塞。

尽管对疏水性过滤膜的形态没有特别的限制，但是可使用中空纤维膜、膜等。为了增加膜面积以进一步提升处理量，可以优选使用中空纤维膜。

本发明的清洗方法的特征在于：将含柠檬烯的水用作过滤膜的清洗液。（清洗液指的是用于清洗的液体。需要注意的是，术语“清洗液”是在该术语也包括水的意义上使用的。在清洗液为诸如水和含柠檬烯的水之类的水系液体的情况下，其也被称为清洗水。）与传统的利用水的清洗或者利用含有表面活性剂或化学试剂（如次氯酸）的清洗液的清洗相比，使用含柠檬烯的水能够显著增强膜清洗效果（清洗效率）。这可能是因为与诸如TEP之类的胶状悬浮物相比，柠檬烯与构成疏水性过滤膜的树脂（尤其是氟树脂，如聚四氟乙烯（PTFE））之间具有更好的润湿性。另外，虽然常规技术存在如下问题：由于处理液中混入了表面活性剂而导致处理液中形成泡沫的问题；以及处理液中混入了有毒化学制剂的问题，然而由于柠檬烯既无发泡性也无毒性，因此不存在常规技术的上述问题。

含柠檬烯的水指的是柠檬烯的水溶液。柠檬烯为柠檬等柑橘类水果中所含的成分，并被用作天然来源的去污剂（例如，柑橘类去污剂）。

含柠檬烯的水中的柠檬烯浓度优选为大于或等于10ppm。如果含柠檬烯的水中的柠檬烯浓度小于10ppm，则清洗效率可能不充分。

含柠檬烯的水可含有其他的化学试剂，并且在不脱离本发明的范围内，可将利用含柠檬烯的水的清洗与其他化学溶液清洗等加以结合。

对应用了本发明清洗方法的待处理水没有特定的限制，只要该水可用于膜过滤即可。然而，当待处理的水包含TEP等胶状悬浮物（如海水、排放水和压舱水）时，则尤其能够显示出本发明的效果。因此，这种包含胶状悬浮物的待处理的水适合作为所述待处理的水。

权利要求2请求保护的发明涉及根据权利要求1所述的过滤膜清洗方法，其中含柠檬烯的水与过滤膜之间的接触是通过对所述过滤膜进行逆洗而实现的。

对使过滤膜与含柠檬烯的水接触的方法没有特别的限制。例如，该方法还可以包括将已堵塞的过滤膜浸于含柠檬烯的水中的方法，以及使含柠檬烯的水沿着与过滤时待处理的水流相同的方向通过以清洗过滤膜的方法（顺方向清洗）。然而，使含柠檬烯的水沿着与过滤时待处理的水流相反的方向通过以进行逆洗（使液体通过膜而进行的逆洗）的方法是优选的，这是因为其清洗操作更简便且可获得高清洗效率。

权利要求3请求保护的发明涉及根据权利要求1或2所述的过滤膜清洗方法，其中所述过滤膜由氟树脂或聚乙烯制成。

构成疏水性过滤膜的材料可包括氟树脂或聚烯烃。氟树脂可包括PTFE、聚偏二氟乙烯（PVdF）等，聚烯烃可包括聚乙烯和其他聚α烯烃。其中，由氟树脂或聚乙烯制成的膜适于用作本发明中的疏水性过滤膜，这是因为这种膜具有优异的耐化学品性和机械强度。

权利要求4请求保护的发明涉及根据权利要求1至3中任一项所述的过滤膜清洗方法，其中在使过滤膜与含柠檬烯的水接触时进行物理清洗。

物理清洗和通过含柠檬烯的水与过滤膜间的接触而进行的清洗的组合使得过滤膜的清洗效率进一步增强，因而这种组合是优选的。这里的物理清洗可包括：手动清洗过滤膜的方法；使气体通过过滤膜的清洗方法（空气鼓泡）；通过向膜施加超声波的清洗方法（超声波清洗）；将水或清洗液喷洒至膜上的方法；使水流、尤其是其中吸入有空气的水流流至膜表面上的方法；通过由喷射器的喷嘴喷出的强力水流吹除膜表面上的悬浮物的方法；等等。

“在使所述过滤膜与所述含柠檬烯的水接触时”包括“与接触同时”和“接触之后”这两种情况。“与接触同时”的例子可包括（例如）利用含柠檬烯的水通过过滤膜以对过滤膜进行逆洗，同时向过滤膜施加超声波的方法。“接触之后”的例子可包括：利用含柠檬烯的水通过过滤膜以对过滤膜进行逆洗，然后揉搓过滤膜的方法；以及使用喷淋装置等将水或清洗液喷洒于过滤膜上的方法。

权利要求5请求保护的发明涉及根据权利要求4所述的过滤膜清洗方法，其中含柠檬烯的水与过滤膜之间的接触是通过对所述过滤膜进行逆洗而实现的，并且物理清洗是在所述逆洗后通过使用将清洗液喷洒至所述过滤膜的表面上的方法而进行的。在与物理清洗加以组合的方法中，该方法是优选的，这是因为过滤膜的清洗效率得到进一步增强。需要注意的是，水也被用作上述清洗液。

将清洗液喷洒至所述过滤膜的表面上的方法可包括：将喷淋状的清洗液喷洒至过滤膜表面的相对较大范围内的方法；将清洗液的较细射流喷洒至过滤膜表面的较小范围内，并移动喷射范围以将清洗液喷洒至过滤膜的全部表面上的方法。喷洒喷淋状的清洗液的方法可包括：通过移动一个或若干个喷嘴，从而将喷淋状的清洗液喷洒至过滤膜的整个表面上的方法，其中所述喷嘴用以将喷淋状的清洗液喷洒至过滤膜的部分表面上；使用多个喷嘴将喷淋状的清洗液同时喷洒至过滤膜的整个表面的方法；等等。喷洒喷淋状的清洗液的方法是优选的，这是因为尤其可增强过滤膜的清洗效率。

除了水以外，喷洒至过滤膜表面的液体还可包括诸如含柠檬烯的水之类的清洗液。在不脱离本发明的范围内，也可使用常规化学溶液清洗中使用的其他化学试剂的水溶液。优选在此物理清洗中使用含柠檬烯的水，这是因为可进一步增强清洗效率。

权利要求6请求保护的发明涉及一种疏水性过滤膜清洗方法，该疏水性过滤膜用于膜过滤并且被待处理的水中的悬浮物堵塞，利用清洗液对所述过滤膜进行逆洗，然后将其中吸入有空气的清洗液供给至所述过滤膜的表面上。换言之，权利要求6请求保护的发明涉及这样一种方法，该方法在逆洗后将水流（清洗液流）与吸入的空气、即所谓的气泡射流（喷射流）一同使用，从而对过滤膜进行清洗。将其中吸入有空气的水流供给至过滤膜的表面上是指：使清洗液沿着过滤膜的表面的方向流动，从而在水流与过滤膜之间形成剪切力。该方法可显著提升过滤膜的清洗效果。

权利要求7请求保护的发明涉及一种疏水性过滤膜清洗方法，该疏水性过滤膜用于膜过滤并且被待处理的水中的悬浮物堵塞，利用清洗液对所述过滤膜进行逆洗，然后将水流由喷射器喷嘴喷洒至所述过滤膜上。

喷射器是用于吸取周围的水以形成强力水流的装置。将强力水流由喷射器的喷嘴喷洒至过滤膜的表面上可显著增强清洗效果。喷射器可优选包括这样一种装置，该装置在位于喷嘴和用于向喷嘴提供液体（水）的管道之间的咽部处具有吸入口，依靠通过咽部的液体（水）的流动而由吸入口吸取液体（水），并排放出比由管道提供的液体（水）量更多的液体（水），由此形成强力水流。在通过喷射器进行清洗时，优选在过滤装置中设置多个喷射器喷嘴，使得由喷射器喷嘴排出的强力水流足以喷洒至过滤膜的整个表面上。

权利要求8请求保护的发明涉及根据权利要求6或7所述的过滤膜清洗方法，其中所述清洗液为含柠檬烯的水。换言之，权利要求8请求保护的发明涉及这样一种方法，在该方法中，含柠檬烯的水被用作用于逆洗的清洗液、用于气泡射流（喷射流）的清洗液、或者用于喷射器中的清洗液。该方法能够进一步提升过滤膜的清洗效果。可将与上述提到的含柠檬烯的水类似的液体用作含柠檬烯的水。需要注意的是，含柠檬烯的水可仅用作用于逆洗的清洗液，或者仅用作用于气泡射流（喷射流）的清洗液或用于喷射器中的清洗液。需要注意的是，在将含柠檬烯的水用作用于逆洗的清洗液时，该权利要求8请求保护的发明相当于权利要求4请求保护的发明的如下情况，即，通过对过滤膜进行逆洗来实现含柠檬烯的水与过滤膜间的接触，并且通过使其中吸入有空气的清洗液流至过滤膜表面上、或者通过将水流由喷射器喷嘴喷洒至过滤膜上而进行物理清洗。

在将含柠檬烯的水用作清洗液的根据权利要求1至5和权利要求8所述的过滤膜清洗方法中，如上所述获得了优异的效果，如高效率地去除了胶状悬浮物，如TEP。另一方面，本发明的发明人发现，当将含柠檬烯的水用作清洗液时（尤其在将含柠檬烯的水用作逆洗水时），过滤水的质量可能会变差。具体而言，本发明的发明人发现过滤水的SDI（污染密度指数）可能会变大。这可能是由于与TEP等胶状悬浮物相比，柠檬烯与构成疏水性过滤膜的树脂（尤其是氟树脂，如聚四氟乙烯（PTFE））间具有更好的润湿性，因此疏水性过滤膜的表面被柠檬烯覆盖，并且疏水性过滤膜的部分疏水性能丧失。通过该研究结果，本发明的发明人发现：通过利用含柠檬烯的水对疏水性过滤膜进行清洗（逆洗等），然后用酸或醇来洗涤（冲洗）疏水性过滤膜以除去疏水性过滤膜上的柠檬烯，可解决过滤水的SDI升高的问题，并且可提高过滤水的质量。

权利要求9请求保护的发明涉及根据权利要求1至5中任一项所述的过滤膜清洗方法，其中在使过滤膜与含柠檬烯的水接触之后，利用酸清洗所述过滤膜。

权利要求10请求保护的发明涉及根据权利要求9所述的过滤膜清洗方法，其中所述酸选自碳数小于或等于6的一元羧酸、二元羧酸或三元羧酸。

权利要求11请求保护的发明涉及根据权利要求1至5中任一项所述的过滤膜清洗方法，其中在使过滤膜与含柠檬烯的水接触之后，利用醇清洗所述过滤膜。

权利要求12请求保护的发明涉及根据权利要求11所述的过滤膜清洗方法，其中所述醇选自碳数小于或等于4的一元醇。

根据权利要求1至5中任一项所述的过滤膜清洗方法能够显著提升过滤膜的清洗效果，同时SDI可能会变大。然而，通过使过滤膜与含柠檬烯的水接触，然后用酸或醇洗涤（冲洗）疏水性过滤膜，则处理水的SDI可变小，并且可提升水质。因此，上述方法是优选的。权利要求9或11相当于这一优选模式。

冲洗时所用的酸或醇为水溶性酸或醇。碳数小于或等于6的一元羧酸、二元羧酸或三元羧酸为优选的酸，因为其会产生大幅降低SDI的效果。碳数小于或等于6的一元羧酸、二元羧酸或三元羧酸可包括（例如）醋酸和柠檬酸。

碳数小于或等于4的一元醇为优选的醇，因为其会产生大幅降低SDI的效果。碳数小于或等于4的一元醇可包括（例如）乙醇和异丙醇。

可通过膜过滤装置来进行海水、排放水和压舱水等的膜过滤，所述膜过滤装置使用了具有疏水性过滤膜的组件。由于该过滤装置包括用于提供含柠檬烯的水的设备，因此可实施根据本发明的上述清洗方法。因此，在权利要求13中，本发明提供了一种膜过滤装置，其使用具有疏水性过滤膜的组件，该膜过滤装置包括用以提供含柠檬烯的水的设备。

所述用以提供含柠檬烯的水的设备是指使膜过滤装置中的疏水性过滤膜与含柠檬烯的水接触而提供含柠檬烯的水的设备。这种设备可包括（例如）用于对疏水性过滤膜进行逆洗的逆洗设备、以及用于提供含柠檬烯的水作为该逆洗设备中所用的清洗液的设备的组合。

权利要求14请求保护的发明涉及根据权利要求13所述的膜过滤装置，还包括：利用含柠檬烯的水进行逆洗的设备；以及用于将喷淋状的清洗液喷洒至疏水性过滤膜的表面上的喷淋装置。如上所述，利用含柠檬烯的水对疏水性过滤膜进行逆洗，然后将喷淋状的清洗液喷洒至疏水性过滤膜的方法能够获得过滤膜的显著优异的清洗效率。权利要求14请求保护的发明涉及用于实施该方法的装置。

如上所述，此处喷洒出的喷淋状液体可包括水、含柠檬烯的水等。喷洒水和喷洒含柠檬烯的水的组合应用可进一步提高清洗效率。因此，根据本发明的膜过滤装置可同时包括水的喷淋装置以及含柠檬烯的水的喷淋装置。此外，根据本发明的膜过滤装置还可包括用以施加超声波的设备等，以借助与超声波清洗等物理清洗的组合使用从而进一步提高清洗效率。

权利要求15请求保护的发明涉及一种膜过滤装置，其使用具有疏水性过滤膜的组件，该膜过滤装置包括：利用清洗液进行逆洗的设备；以及用于将其中吸入有空气的清洗液的液流沿着所述疏水性过滤膜的表面的方向施加至该表面上的设备。权利要求15请求保护的发明涉及这样的膜过滤装置，该膜过滤装置包括用以实施权利要求6中所述的过滤膜清洗方法的设备。使用该装置可获得显著优异的清洗效率。可使用所谓的气泡射流作为用以施加其中吸入有空气的清洗液的液流的方法。

权利要求16请求保护的发明涉及一种膜过滤装置，其使用具有疏水性过滤膜的组件，该膜过滤装置包括：利用清洗液进行逆洗的设备；以及喷射器。权利要求16请求保护的发明涉及这样的膜过滤装置，该膜过滤装置包括用以实施权利要求7中所述的过滤膜清洗方法的设备。使用该装置可获得显著优异的清洗效率。优选在过滤装置中设置多个喷射器喷嘴，以向过滤膜的整个表面上充分喷洒强力水流。

根据权利要求15所述的膜过滤装置以及根据权利要求16所述的膜过滤装置优选包括用以提供含柠檬烯的水的设备。通过将该用以提供含柠檬烯的水的设备与上述逆洗设备、用以施加其中吸入有空气的清洗液的液流的设备、喷射器等加以组合，即可实施借助于含柠檬烯的水的过滤膜清洗，例如，可实施根据权利要求8所述的过滤膜清洗方法。

权利要求17请求保护的发明涉及根据权利要求13所述的膜过滤装置，还包括利用酸或醇来清洗所述过滤膜的设备。通过使用该膜过滤装置，可进行根据权利要求9至12所述的过滤膜清洗方法。

发明的有益效果

与传统的利用水的清洗或者利用含有表面活性剂或化学试剂（如次氯酸）的清洗液的清洗相比，按照本发明的清洗方法，获得了显著增强的膜清洗效果（清洗效率）。该清洗方法能够简单的使用本发明的膜过滤装置来实施。此外，对于在本发明的清洗方法中使用含柠檬烯的水而可能导致的处理水的水质劣化的问题，通过利用酸或醇清洗过滤膜的本发明的方法而得到了改善。

附图简要说明

图1为示出在实施例1的膜过滤中差压随时间的变化的图。

图2为示出在实施例2的膜过滤中差压随时间的变化的图。

图3为示出在实施例3的膜过滤中差压随时间的变化的图。

图4为示出在实施例4的膜过滤中差压随时间的变化的图。

图5为示出在实施例5的膜过滤中差压随时间的变化的图。

图6为示出根据本发明的膜过滤装置的实例的示意性截面图。

图7为示出根据本发明的膜过滤装置实例的内部结构的示意图。

图8为示出在实施例6的膜过滤中差压随时间的变化的图。

图9为示出根据本发明的膜过滤装置的另一实例的内部结构的示意图。

图10为示出在实施例7的膜过滤中差压随时间的变化的图。

图11为示出根据本发明的膜过滤装置的又一实例的内部结构的示意图。

具体实施方式

下面，将对实施本发明的方式进行详细描述。应当注意的是，本发明并不局限于这些方式，并且可在不脱离本发明的前提下将其修改为其他方式。

图6为示出根据本发明的膜过滤装置实例的示意性截面图。图7示意性地示出了根据本发明的膜过滤装置实例的内部结构。从图中可清楚看出，该膜过滤装置包括位于筒状外壳中心部分的组件，并且还包括三个喷淋装置。尽管图中未示出，但是膜过滤装置还包括用于提供待处理的水的设备、以及用于沿着与待处理水的水流相反的方向提供由含柠檬烯的水形成的清洗液的设备。尽管图中未示出，但是该膜过滤装置还包括用于向膜施加超声波的设备、以及用于鼓泡的设备。

所述组件为由若干中空纤维膜形成的中空纤维束，不过图中未将各中空纤维示出。每个喷淋装置具有若干个（图中为四个）喷嘴，喷淋状的清洗液由该喷嘴而喷洒至组件，即喷洒至中空纤维束的表面上。优选以使清洗液均匀喷洒至中空纤维束的全部表面的方式设定喷嘴的位置、形状等。

在海水等的膜过滤中，海水等待处理的水被供给至筒状外壳与组件之间，通过中空纤维膜，并被作为已处理液体而由组件内部（中空纤维内部）排出至装置外部。在通过中空纤维膜的过程中，悬浮物被除去。此时，中空纤维膜被悬浮物堵塞，从而造成处理流速下降以及过滤压力（差压）升高。

因此，为了恢复处理流速（或者过滤压力），利用含柠檬烯的水进行逆洗，以清洗中空纤维膜。此时，含柠檬烯的水被供给至组件中，通过该中空纤维膜，并由筒状外壳和组件之间而被排出至装置外部，由此清洗中空纤维膜。随后，停止向组件内提供含柠檬烯的水，并除去位于筒状外壳和组件之间的液体。然后，由各喷淋装置的喷嘴将喷淋状的清洗液喷洒至中空纤维束的表面上。将水或者含柠檬烯的水用作该清洗液，也可使用水和含柠檬烯的水的组合。由此，实现了处理流速的恢复以及差压的降低。随后，以与上述类似的方式使待处理水继续通过。

图9示意性地示出了根据本发明膜过滤装置的另一实例的内部结构。从图中可清楚地看出，该膜过滤装置具有位于筒状外壳的中心部分的组件，并且还具有若干个（图9的实例中为四个）用以施加气泡射流的喷嘴。尽管图中未示出，但是该膜过滤装置还包括用于提供待处理的水的设备、以及用于沿着与待处理水的水流相反的方向提供由含柠檬烯的水形成的清洗液以用于逆洗的设备。

与图6中的实例类似的是，该组件为由若干个中空纤维膜形成的中空纤维束，不过图中未示出各中空纤维。将气泡射流（其中吸入有空气的水流）由各喷嘴供给至组件中的中空纤维束的表面上，以在水流与中空纤维的表面之间形成剪切力。优选以使水流均匀喷洒至中空纤维束的全部表面的方式设定喷嘴的位置、形状等。

膜过滤中的待处理水（如海水）的水流等与上述图6中的实例类似。当由于中空过滤膜被悬浮物堵塞而使过滤压力（差压）增加时，为了使处理流速（或过滤压力）恢复，用含柠檬烯的水进行逆洗以清洗中空纤维膜。此时，含柠檬烯的水被供给至组件中，通过中空纤维膜，并由筒状外壳与组件之间排出至装置外部，由此清洗中空纤维膜。然后停止向组件中提供含柠檬烯的水，并将气泡射流由喷嘴施加至组件中的中空纤维束的表面上，使得在水流与中空纤维的表面之间形成剪切力。可将含柠檬烯的水用作水流的水。由此，实现了处理流速的恢复和差压的减小。随后，与上述类似，继续使待处理的水通过。

尽管可用不含有空气的水流取代气泡射流并使其通过，但是其中吸入有空气的水流（即，气泡射流）的通过能够极大地提高清洗效率。所供入的水流的水压优选为大于或等于0.2MPa。此外，位于喷嘴出口处的水流的流量优选为大于或等于20m/天。空气吸入量大于水量的气泡射流是优选的。例如，所包含的空气的量为水量的两倍至五倍、并且气泡尺寸为约1mm至4mm的气泡射流是优选使用的。

图11示意性地示出了本发明膜过滤装置的又一实例的内部结构。从图中可清楚地看出，该膜过滤装置包括位于筒状外壳的中心部分的组件，并且还包括若干个（图11的实例中为四个）喷射器。尽管图中未示出，但是该膜过滤装置还包括用以提供待处理的水的设备、以及用于沿着与待处理水的水流相反的方向提供水（用于逆洗的液体）以用于逆洗的设备。

与图6中的实例类似，所述组件为由若干个中空纤维膜形成的中空纤维束，不过图中并未示出各中空纤维。各喷射器均连接至筒状外壳，并且喷射器喷嘴的开口被设置为朝向筒状外壳的内部，且喷射器喷嘴被设置为将由喷嘴排出的强力水流喷洒至中空纤维膜的表面上。尽管在该实例中将过滤水（过滤后的水）的水流用作由喷嘴排出的强力水流，但是也可使用其他液体（水），如含柠檬烯的水。优选以使上述强力水流充分喷洒至整个组件上的方式设定喷射器喷嘴的位置、形状等。

膜过滤中的待处理水（如海水）的水流等与上述图6中的实例类似。当由于中空过滤膜被悬浮物堵塞而使过滤压力（差压）增加时，可根据下述步骤（1）、（2）和（3）来恢复处理流速（或过滤压力）。

（1）利用含柠檬烯的水进行的逆洗

通过用含柠檬烯的水进行逆洗来清洗中空纤维膜。此时，含柠檬烯的水被供给至组件中，通过中空纤维膜，然后由筒状外壳与组件之间而被排出至装置外部，由此清洗了中空纤维膜。

（2）利用不含柠檬烯的水进行的逆洗

在步骤（1）之后，排出筒状外壳中的含柠檬烯的水。随后，使筒状外壳再次充满不含柠檬烯的水（例如待处理的水＝海水），以利用过滤水进行逆洗。经过该逆洗，洗去了残留于中空纤维膜中的柠檬烯。

（3）通过喷射器进行的清洗

在步骤（2）之后，将筒状外壳中的水排出。然后将强力水流由喷射器喷嘴而喷洒至中空纤维膜上，以吹除位于中空纤维膜上的悬浮物。

经过上述步骤（1）、（2）和（3），实现了处理流速的恢复以及差压的降低。然后，与上述类似，继续使待处理的水通过。需要注意的是，（3）通过喷射器进行的清洗可在步骤（1）之后进行，然后可进行（2）利用不含柠檬烯的水进行的逆洗。

[实施例]

实施例1

使用规格如下且具有图6和图7中所示结构的膜过滤装置，使其中溶解有1ppm的琼脂的琼脂水以10m/天的恒定流量通过，从而进行过滤。图1中示出了此时过滤压力（差压）的改变。由于运行后过滤压力（差压）增加，因此在运行三十分钟后，利用含有1000ppm柠檬烯的含柠檬烯的水来进行逆洗。其结果是，如图1所示，差压几乎恢复至零。

在类似地运行三十分钟后，使用含有20ppm的次氯酸钠的清洗液来进行逆洗。其结果是，如图1所示，差压的降低较小。该结果表明，与使用次氯酸钠水溶液的方法（常规方法）相比，使用含柠檬烯的水能够获得显著优异的清洗效率。

[规格]

组件直径：40mm

组件内的中空纤维膜：10片膜

组件长度：40cm

中空纤维膜：

·由Sumitomo Electric Fine Polymer株式会社生产的POREFLON（PTFE）

·直径：2.3mm

·孔径：2μm

实施例2

使用与实施例1中所用膜过滤装置的规格相同的膜过滤装置，不同之处在于，过滤膜（直径：2.3mm）由Sumitomo Electric FinePolymer株式会社生产的POREFLON（PTFE）制成且孔径为1.5μm，使浊度为1.18NTU的海水（在静冈县清水港获得的海水）以10m/天的恒定流量通过，从而进行过滤。图2中示出了此时过滤压力（差压）的改变。

在运行开始三十分钟后，使用含有1000ppm柠檬烯的含柠檬烯的水来进行逆洗，并施加频率为40kHz且输出功率为300W的超声波30秒，然后进行鼓泡1分钟（图2中(a)）。随后，每运行30分钟，进行三次利用水的逆洗和通过施加30秒超声波而进行的清洗、以及随后的一分钟空气鼓泡，其中超声波的频率为40kHz且输出功率为300W（图2中(b)）。

之后，继续进行三十分钟运行之后（运行开始150分钟后），使用含有1000ppm柠檬烯的含柠檬烯的水进行逆洗，并施加频率为40kHz且输出功率为300W的超声波30秒，然后利用喷淋装置以6L/分钟的流速向组件喷洒喷淋状的水，从而进行1分钟的清洗（图2中(c)）。之后，每运行30分钟，便进行利用水的逆洗以及通过施加30秒超声波而进行的清洗，以及随后的一分钟空气鼓泡，其中超声波的频率为40kHz且输出功率为300W（图2中(d)）。

如图2所示，在利用水的逆洗＋施加超声波＋鼓泡清洗中，具有这样的趋势：每重复进行一次清洗，则差压增加。另一方面，在利用含柠檬烯的水进行的逆洗＋施加超声波＋喷洒清洗中，可获得使差压几乎恢复至零的清洗效果。此外，即使随后重复进行利用水的逆洗＋施加超声波＋鼓泡清洗，差压增加的趋势也降低，并且能够获得更为优异的清洗效果。

实施例3

使用与实施例1中所用膜过滤装置的规格相同的膜过滤装置（膜的孔径为2.0μm），使浊度为0.24NTU的添加有琼脂的水（琼脂含量为1ppm）以10m/天的恒定流量通过，从而进行过滤。图3中示出了此时过滤压力（差压）的改变。

在运行开始三十分钟后，使用含有20ppm的次氯酸钠的清洗液进行30秒的逆洗。再次运行三十分钟后（运行开始60分钟后），使用含有1000ppm柠檬烯的含柠檬烯的水进行逆洗30秒。如图1所示，利用次氯酸钠水溶液进行清洗时的差压的降低量较小，而在利用含柠檬烯的水进行清洗时，则能够获得使差压几乎恢复至零的清洗效果，并且抑制了差压的后续升高。该结果表明，与使用次氯酸钠水溶液的方法（常规方法）相比，使用含柠檬烯的水能够获得显著优异的清洗效率。

实施例4

使用与实施例1中所用膜过滤装置的规格相同的膜过滤装置（膜的孔径为2.0μm），使浊度为1.40NTU的海水（在静冈县清水港获得的海水）以10m/天的恒定流量通过，从而进行过滤。图4中示出了此时过滤压力（差压）的改变。

在运行开始30分钟和35分钟后，使用含有1000ppm柠檬烯的含柠檬烯的水进行逆洗，并施加频率为40kHz且输出功率为300W的超声波30秒，然后进行鼓泡1分钟（图4中(a)）。随后，运行三十分钟后（运行开始65分钟后），使用含有30ppm柠檬烯的含柠檬烯的水进行逆洗，然后施加频率为40kHz且输出功率为300W的超声波30秒，并进行鼓泡1分钟（图4中(b)）。在运行开始后95分钟、110分钟以及140分钟时进行相同的清洗（图4中(b)）。

如图4所示，在含柠檬烯的水中的柠檬烯浓度为30ppm的情况中、以及在含柠檬烯的水中的柠檬烯浓度为1000ppm的情况中，获得了类似的清洗效果。

实施例5

使用与实施例1中所用膜过滤装置的规格相同的膜过滤装置，不同之处在于，过滤膜（直径：2.3mm）由Sumitomo Electric FinePolymer株式会社生产的POREFLON（PTFE）制成且孔径为0.45μm，使浊度为1.40NTU的海水（在静冈县清水港获得的海水）以10m/天的恒定流量通过，从而进行过滤。图5中示出了此时过滤压力（差压）的改变。

在运行开始后10分钟、18分钟以及38分钟时，使用含有100ppm柠檬烯的含柠檬烯的水进行逆洗，并施加频率为40kHz且输出功率为300W的超声波30秒，然后进行鼓泡1分钟。图5中的结果表明，即使使用了具有0.45μm的小孔径的疏水性过滤膜时，通过使用含柠檬烯的水仍能实现过滤膜的优异清洗效率。

实施例6

使用与实施例1中所用膜过滤装置的规格相同、并且具有图9中所示结构的膜过滤装置（膜的孔径为2.0μm），使浊度为1.40NTU的海水（在静冈县清水港获得的海水）以10m/天的恒定流量通过，从而进行过滤。图8中示出了此时过滤压力（差压）的改变。

在图8中的(c)处，使用过滤水进行逆洗，然后进行空气鼓泡（气泡尺寸：约10mm，气泡速度：0.2m/秒）一分钟。此外，在(d)处，使用过滤水进行逆洗，然后以32L/分钟的空气量以及10L/分钟的水量（气泡速度：0.2m/秒）施加气泡射流（气泡尺寸：1mm至4mm）一分钟。

如图8所示，在进行了空气鼓泡的情况中，即使进行了逆洗并施加了超声波，在重复清洗后仍无法充分清洗（差压未降至零）。另一方面，在进行了气泡射流的情况中，可实现充分清洗（差压变为零）。

实施例7

使用与实施例1中所用膜过滤装置的规格相同、并且具有喷射器、喷淋装置以及气泡射流装置的膜过滤装置（膜的孔径为1.5μm），使浊度为1.40NTU的海水（于2010年11月26日在佐贺县的伊万里获得的海水）以5m/天的恒定流量通过，从而进行过滤。图10中示出了此时过滤压力（差压）的改变。

在图10的(a)处，使用过滤水进行逆洗一分钟。在(b)处，使用过滤水进行逆洗一分钟，然后以48L/分钟的空气量以及12L/分钟的水量（气泡速度：0.2m/秒）施加气泡射流（气泡尺寸：1mm至4mm）一分钟。在(c)处，使用过滤水进行逆洗一分钟，然后使用喷射器（由日本Spraying Systems株式会社生产的微型喷射器）以12L/分钟的速度排出过滤水一分钟。在(d)处，使用过滤水进行逆洗一分钟，然后利用喷淋装置以6L/分钟的流速将喷淋状的水喷洒至组件上以进行一分钟的清洗。

如图10所示，在仅进行逆洗的情况中、以及在将气泡射流、喷射器或喷淋清洗与逆洗组合使用的情况中，清洗后的差压均变为零并且均实现了充分清洗。其中，在通过喷射器进行清洗的情况中，清洗后差压的增加速度较低，因而获得了尤其优异的清洗效率。

实施例8

使用与实施例1中所用膜过滤装置的规格相同的膜过滤装置（膜的孔径为1.5μm），利用含有1000ppm的柠檬烯的含柠檬烯的水以进行逆洗30秒，然后使用表1中所示出的冲洗液进行逆洗30秒。然后，使浊度为1.40NTU的海水（于2010年11月26日在佐贺县的伊万里获得的海水）以5m/天的恒定流量通过30分钟，从而进行过滤，由此获得过滤液（经过膜过滤的处理液）。按照下述方式测量所获得的过滤液的SDI₁₅。结果示于表1。需要注意的是，在编号为8-1的试验中，未经冲洗而使海水通过。

[SDI₁₅的测量方法]

利用孔径为0.45μm的过滤器，以恒定压力将上述获得的过滤液过滤，并测量过滤液的流速。假定过滤开始时的流速为F₀，而过滤开始后15分钟时的流速为F₁₅，则SDI₁₅由以下方程式表示：

SDI₁₅=(100/15)×{1-(F₁₅/F₀)}

[表1]

SDI值越小，水质量越高，并且在使用反渗透法的海水淡化中，通过RO膜的水的SDI₁₅优选为小于或等于3.5。然而，如表1所示，在未经冲洗而仅利用含柠檬烯的水进行逆洗的编号为8-1的试验中，其SDI₁₅超过3.5。

另一方面，如表1所示，当利用含柠檬烯的水进行逆洗，然后利用柠檬酸水溶液、醋酸水溶液、异丙醇或乙醇水溶液进行冲洗时，其SDI₁₅被改善至约为3或小于3。因此，优选用含柠檬烯的水进行逆洗以洗除堵塞，然后利用柠檬酸水溶液、醋酸水溶液、异丙醇或乙醇水溶液进行冲洗以提升水质。

Claims (17)

1.一种疏水性过滤膜清洗方法，该疏水性过滤膜用于膜过滤并且被待处理的水中的悬浮物堵塞，

使所述过滤膜与含柠檬烯的水接触。

2.根据权利要求1所述的过滤膜清洗方法，其中

所述含柠檬烯的水与所述过滤膜之间的接触是通过对所述过滤膜进行逆洗而实现的。

3.根据权利要求1或2所述的过滤膜清洗方法，其中

所述过滤膜由氟树脂或聚乙烯制成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤膜清洗方法，其中

在使所述过滤膜与所述含柠檬烯的水接触时进行物理清洗。

5.根据权利要求4所述的过滤膜清洗方法，其中

所述含柠檬烯的水与所述过滤膜之间的接触是通过对所述过滤膜进行逆洗而实现的，并且所述物理清洗是在所述逆洗后通过使用将清洗液喷洒至所述过滤膜的表面上的方法而进行的。

6.一种疏水性过滤膜清洗方法，该疏水性过滤膜用于膜过滤并且被待处理的水中的悬浮物堵塞，

利用清洗液对所述过滤膜进行逆洗，然后将其中吸入有空气的清洗液供给至所述过滤膜的表面上。

7.一种疏水性过滤膜清洗方法，该疏水性过滤膜用于膜过滤并且被待处理的水中的悬浮物堵塞，

利用清洗液对所述过滤膜进行逆洗，然后将水流由喷射器喷嘴喷洒至所述过滤膜上。

8.根据权利要求6或7所述的过滤膜清洗方法，其中

所述清洗液为含柠檬烯的水。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的过滤膜清洗方法，其中

在使所述过滤膜与所述含柠檬烯的水接触之后，利用酸清洗所述过滤膜。

10.根据权利要求9所述的过滤膜清洗方法，其中

所述酸选自碳数小于或等于6的一元羧酸、二元羧酸或三元羧酸。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的过滤膜清洗方法，其中

在使所述过滤膜与所述含柠檬烯的水接触之后，利用醇清洗所述过滤膜。

12.根据权利要求11所述的过滤膜清洗方法，其中

所述醇选自碳数小于或等于4的一元醇。

13.一种膜过滤装置，其使用具有疏水性过滤膜的组件，该膜过滤装置包括

用以提供含柠檬烯的水的设备。

14.根据权利要求13所述的膜过滤装置，还包括：

利用含柠檬烯的水进行逆洗的设备；以及

用于将喷淋状的清洗液喷洒至所述疏水性过滤膜的表面上的喷淋装置。

15.一种膜过滤装置，其使用具有疏水性过滤膜的组件，该膜过滤装置包括：

利用清洗液进行逆洗的设备；以及

用于将其中吸入有空气的清洗液的液流沿着所述疏水性过滤膜的表面的方向施加至所述表面上的设备。

16.一种膜过滤装置，其使用具有疏水性过滤膜的组件，该膜过滤装置包括：

利用清洗液进行逆洗的设备；以及

喷射器。

17.根据权利要求13所述的膜过滤装置，还包括

利用酸或醇来清洗所述过滤膜的设备。

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