CN103328079B - 膜组件的洗涤方法、造水方法以及造水装置 - Google Patents

膜组件的洗涤方法、造水方法以及造水装置 Download PDF

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Abstract

在将原水利用微滤/超滤膜组件进行过滤、接着利用半透膜单元分离成透过水和浓缩水的造水方法中，为了防止由于在微滤/超滤膜组件的膜表面以及细孔内的垢的附着、蓄积而导致的堵塞，暂时中断所述微滤/超滤膜组件中的过滤，从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分作为洗涤水来进行所述微滤/超滤膜组件的逆压洗涤，并且使所述洗涤水含有阻垢剂和碱性溶液。

Description

膜组件的洗涤方法、造水方法以及造水装置
技术领域
本发明涉及将原水利用微滤膜/超滤膜(以下，称为“MF/UF膜”。)组件进行过滤、并将该过滤水利用具备反渗透膜(RO膜)或纳滤膜(NF膜)的半透膜单元进行过滤的造水方法以及造水装置。特别涉及在所述造水方法中的MF/UF膜组件的洗涤方法中具有特征的造水方法以及能够适合实施该造水方法的造水装置。
背景技术
近年来，在上下水道或废水处理等的水处理用途中，利用膜将原水中的杂质分离并除去而转换成清澈水的膜过滤法日益普及。膜的除去对象物质根据膜的种类而不同，但在MF/UF膜的情况下，通常可以举出悬浊物质、细菌、原生动物、胶体物质等。另外，在RO膜或NF膜(以下，将它们统称为“半透膜”。)的情况下，可以举出溶解性有机物、病毒、离子物质等。
在将原水利用MF/UF膜进行过滤的情况下，随着持续过滤，MF/UF膜的表面和膜细孔径内的腐殖质、蛋白质等的附着量增大，过滤差压上升变成问题。
因此，空气洗涤、逆压洗涤等物理洗涤正被实用化，在所述空气洗涤中，向MF/UF膜的1次侧(供给水侧)导入气泡，使膜振动，通过使膜彼此接触，将膜表面的附着物质刮落，在所述逆压洗涤中，在与过滤成相反方向上在压力下使膜过滤水或清澈水流过MF/UF膜，将附着在膜表面和膜细孔径内的附着物质除去。为了进一步提高洗涤效果，例如在专利文献1中，记载了在逆压洗涤水中添加次氯酸钠等氧化剂来进行逆压洗涤。氧化剂具有将附着在膜表面和膜细孔内的腐殖质或来自微生物的蛋白质等有机物分解并除去的效果。
另外，将利用MF/UF膜对原水进行了过滤之后将该过滤水利用半透膜进行处理由此制造清澈水的方法称为IMS工艺(参见非专利文献1)。在IMS工艺中，专利文献2、3提出了如下方法：为了提高水回收率，将原本已排出到系统外的反渗透膜浓缩水的一部分作为MF膜/UF膜的逆压洗涤水来利用。但是，在不使用氧化剂而通过反渗透膜浓缩水进行逆洗的情况下，虽然因渗透压冲击使膜组件内的微生物死灭，但由于无法将腐殖质或来自微生物的蛋白质等有机物分解并除去，所以存在污垢在早期发展的问题。
因此，在专利文献4中提出了将添加了次氯酸钠等氧化剂的反渗透膜浓缩水作为MF膜/UF膜的逆压洗涤水来利用的方法。但是，在对海水进行反渗透膜处理而得到的浓缩水等的情况下，在该浓缩水中存在高浓度的钙、镁。因此，当向海水膜过滤水或反渗透膜浓缩水添加次氯酸钠时，pH局部变高，在逆洗水中生成垢。另外，当使用这样的逆压洗涤水来进行逆压洗涤时，垢附着、蓄积在膜细孔内，无机污垢显著发展。因此，认为将添加了次氯酸钠等氧化剂的半透膜单元浓缩水作为MF膜/UF膜的逆压洗涤水来使用并不现实。
专利文献1：日本特开2001-79366号公报
专利文献2：日本特开2006-272136号公报
专利文献3：日本特开2007-181822号公报
专利文献4：日本特开平9-220449号公报
非专利文献1：山村弘之，“水資源有効利用システム用膜の現状と今後の課題(水资源有效利用系统用膜的现状和今后的课题)”，“膜(MEMBRANE)”，日本膜学会，Vo1.28，No.5，p235
发明内容
本发明的目的在于提供一种MF/UF膜组件的洗涤方法、造水方法以及造水装置，所述MF/UF膜组件的洗涤方法能够防止在将原水利用MF/UF膜组件进行过滤、并将该过滤水利用具备RO膜或NF膜的半透膜单元进行膜过滤的造水方法中，由于在MF/UF膜的表面以及细孔内附着、蓄积垢而导致的堵塞。
为了解决上述问题，本发明将下面的任一构成作为特征。
(1)一种膜组件的洗涤方法，是在将原水利用微滤/超滤膜组件进行过滤、接着利用半透膜单元分离成透过水和浓缩水的造水方法中，在所述微滤/超滤膜组件中的过滤中断时实施的膜组件的洗涤方法，其中，将所述浓缩水的至少一部分作为洗涤水，从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给含有阻垢剂和碱性溶液的所述洗涤水来进行所述微滤/超滤膜组件的逆压洗涤。
(2)根据上述(1)所述的膜组件的洗涤方法，其中，通过在所述浓缩水的至少一部分中添加阻垢剂，使所述洗涤水含有阻垢剂。
(3)根据上述(1)所述的膜组件的洗涤方法，其中，通过在由所述微滤/超滤膜组件得到的过滤水的至少一部分中添加阻垢剂并利用所述半透膜单元进行分离，使所述洗涤水含有阻垢剂。
(4)根据上述(3)所述的膜组件的洗涤方法，其中，通过还在所述浓缩水的至少一部分中添加阻垢剂，使所述洗涤水含有阻垢剂。
(5)一种造水方法，是将原水利用微滤/超滤膜组件进行过滤、接着利用半透膜单元分离成透过水和浓缩水的造水方法，其中，暂时中断所述微滤/超滤膜组件中的过滤，从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分作为洗涤水来进行所述微滤/超滤膜组件的逆压洗涤，并且使所述洗涤水含有阻垢剂和碱性溶液。
(6)根据上述(5)所述的造水方法，其中，通过在所述浓缩水的至少一部分中添加阻垢剂，使所述洗涤水含有阻垢剂。
(7)根据上述(5)所述的造水方法，其中，通过在由所述微滤/超滤膜组件得到的过滤水的至少一部分中添加阻垢剂并利用所述半透膜单元进行分离，使所述洗涤水含有阻垢剂。
(8)根据上述(7)所述的造水方法，其中，通过还在所述浓缩水的至少一部分中添加阻垢剂，使所述洗涤水含有阻垢剂。
(9)一种造水装置，具备：微滤/超滤膜组件；将所述微滤/超滤膜组件的过滤水的至少一部分分离成透过水和浓缩水的半透膜单元；从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分作为洗涤水来进行所述微滤/超滤膜组件的逆压洗涤的逆压洗涤单元；使所述洗涤水含有阻垢剂的阻垢剂供给单元；和使所述洗涤水含有碱性溶液的碱性溶液供给单元。
(10)根据上述(9)所述的造水装置，其中，作为所述阻垢剂供给单元，具备向下述线路供给阻垢剂的单元，所述线路从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分，作为所述碱性溶液供给单元，具备向下述线路供给碱性溶液的单元，所述线路从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分。
(11)根据上述(9)所述的造水装置，其中，作为所述阻垢剂供给单元，具备向下述线路供给阻垢剂的单元，所述线路将所述微滤/超滤膜组件的过滤水供给到半透膜单元，作为所述碱性溶液供给单元，具备向下述线路供给碱性溶液的单元，所述线路从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分。
(12)根据上述(11)所述的造水装置，其中，作为所述阻垢剂供给单元，还具备向下述线路供给阻垢剂的单元，所述线路从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分。
此外，在本发明中，所谓“微滤/超滤膜组件”，意味着微滤膜组件以及超滤膜组件的至少一方。
根据本发明，在将原水利用MF/UF膜组件进行过滤、接着利用半透膜单元分离成透过水和浓缩水的造水方法中，暂时中断所述MF/UF膜组件中的过滤，从所述MF/UF膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分作为洗涤水来进行所述MF/UF膜组件的逆压洗涤，并且使该洗涤水含有阻垢剂和碱性溶液。也就是说，利用添加了碱性溶液的洗涤水对MF/UF膜组件进行逆压洗涤，并且预先在该洗涤水中添加阻垢剂。由此，能够抑制在逆压洗涤水中由于pH局部上升而生成垢，防止由于在膜表面以及细孔内附着、蓄积垢而导致的堵塞。
附图说明
图1是表示本发明的造水装置的一个实施方式的流程图。
图2是表示本发明的造水装置的另一实施方式的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施方式对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，本发明并不限定于以下的实施方式。
本发明的图1所示的造水装置，例如设置有：储存原水的原水储存槽1；供给原水的原水供给泵2；在供给原水时打开的原水供给阀3；过滤原水的中空纤维膜组件4(MF/UF膜组件)；在逆压洗涤或空气洗涤时打开的放气阀5；在过滤时打开的过滤水阀6；储存中空纤维膜过滤水的过滤水储存槽7；将中空纤维膜组件4的过滤水分离成透过水和浓缩水的半透膜单元18；将由中空纤维膜组件4得到的过滤水供给到半透膜单元18的增压泵19；储存半透膜单元18的浓缩水的浓缩水储存槽20；在将半透膜单元的浓缩水向系统外排水时打开的浓缩水排水阀22；供给浓缩水作为洗涤水对中空纤维膜组件4进行逆压洗涤的逆洗泵8；在该逆压洗涤时打开的逆洗阀9；在逆洗时使来自浓缩水储存槽20的浓缩水经过的逆洗配管10；在将中空纤维膜组件4的1次侧的水排水时打开的排水阀11；将压缩空气供给到中空纤维膜组件4的下部并在空气洗涤时打开的空气阀12；包含作为压缩空气的供给源的压缩机13的空气供给单元；储存碱性溶液的碱性溶液储存槽14；向作为逆压洗涤水的浓缩水供给碱性溶液的碱性溶液供给泵15；储存阻垢剂的阻垢剂储存槽16；向作为逆压洗涤水的浓缩水供给阻垢剂的第1阻垢剂供给泵17；和向朝半透膜单元18供给的供给水供给阻垢剂的第2阻垢剂供给泵21。
此处，在图1所示的装置中，作为阻垢剂供给单元，设置有将阻垢剂供给到半透膜单元18的浓缩水的第1阻垢剂供给泵17、和将阻垢剂供给到向半透膜单元18供给的供给水的第2阻垢剂供给泵21，但也可以设置任一万。
并且，在图1所示的装置中，在将中空纤维膜组件4的过滤水暂时储存在作为中间槽的过滤水储存槽7之后再供给到半透膜单元18，但也可以如图2所示不经由中间槽而直接将中空纤维膜组件4的过滤水供给到半透膜单元18来分离成透过水和浓缩水。
另外，在图1所示的装置中，将储存在浓缩水储存槽20中的半透膜单元18的浓缩水作为洗涤水并使用逆洗泵8进行逆压洗涤，但也可以如图2所示不经由浓缩水储存槽20和逆洗泵8而将半透膜单元18的高压浓缩水直接供给到中空纤维膜组件4来实施逆压洗涤。
作为中空纤维膜组件4，除了图1所示的加压型膜组件以外，也可以是浸渍在含有原水的膜浸渍槽中并利用泵或虹吸管等进行抽吸过滤的浸渍型膜组件。另外，在加压型膜组件的情况下，可以是外压式也可以是内压式，但从前处理的简便性的观点出发优选外压式。
作为构成中空纤维膜组件4的MF/UF膜的材质，只要是多孔质的中空纤维膜就没有特别限定，但优选包含选自下述组中的至少一种：陶瓷等无机材料、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、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、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、聚醚砜、聚氯乙烯，进而从膜强度和耐化学药品性方面出发，更优选聚偏二氟乙烯(PVDF)，从亲水性高且耐污性强方面出发，更优选聚丙烯腈。
构成中空纤维膜组件4的膜，可以是MF膜也可以是UF膜，能够适当选择表面细孔径在0.001μm～10μm的范围内的膜。
作为MF/UF膜组件，除了图1所示的中空纤维膜组件4以外，也可以是使用了平膜、管状膜、单片膜(monolithmembrane)等的组件。
MF/UF膜组件中的过滤方式，可以是全量过滤方式、错流过滤方式中的任一方，但从能耗小的观点出发优选全量过滤。此处，作为MF/UF膜组件中的过滤流量的控制方法，可以是定流量过滤也可以是定压过滤，但从过滤水的生产水量的容易控制的观点出发优选定流量过滤。
另一方面，所谓半透膜单元18中的半透膜，是具有使被分离混合液中的一部分成分例如溶剂透过而使其他成分不透过的半透性的膜，包括NF膜和RO膜。其材料常利用乙酸纤维素类聚合物、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、乙烯基聚合物等高分子材料。另外，对于其膜构造，可以适当使用非对称膜、复合膜等，所述非对称膜在膜的至少一面具有致密层并具有孔径从致密层向膜内部或另一面逐渐增大的微细孔，所述复合膜在非对称膜的致密层上具有由另外的材料形成的非常薄的分离功能层。膜形态包括中空纤维膜、平膜。本发明不论这些膜材料、膜构造或膜形态如何均能够实施并均具有效果，但作为代表性的膜，例如为乙酸纤维素类或聚酰胺类的非对称膜以及具有聚酰胺类、聚脲类的分离功能层的复合膜等，从造水量、耐久性、盐排除率的观点出发，优选使用乙酸纤维素类的非对称膜、聚酰胺类的复合膜。
半透膜单元18的运转压力通常优选为0.1MPa～15MPa，根据供给水的种类、运转方法等适当选择。在将盐水、超纯水等渗透压低的水作为供给水的情况下在较低压下使用，在海水淡水化、废水处理、有用物质的回收等情况下在较高压下使用。
作为具备NF膜或RO膜的半透膜单元18，并没有特别限制，但为了容易处理，优选使用下述装置：将中空纤维膜状或平膜状的半透膜收纳在壳体中制成流体分离元件(element)并将该构件填充在耐压容器中所得的装置。在由平膜形成流体分离元件的情况下，例如通常是将半透膜与流路材料(网)一起呈圆筒状卷绕在穿设有大量孔的筒状的中心管的周围而成的元件，作为市售品，可以举出Toray(株)制反渗透膜元件TM700系列或TM800系列。可以由1个该流体分离元件构成半透膜单元，但优选将多个流体分离元件串联或并联连接来构成半透膜单元。
在这样的造水装置中，在通常的过滤工序中，在原水供给阀3以及过滤水阀6打开的状态下，储存在原水储存槽1中的原水，通过原水供给泵2供给到中空纤维膜组件4的1次侧，通过该中空纤维膜组件4而被加压过滤。过滤时间优选根据原水水质、过滤通量来适当设定，但也可以持续过滤直到达到规定的过滤差压。
中空纤维膜组件4的过滤水，在暂时储存在过滤水储存槽7中之后，由增压泵19升压，供给到半透膜单元18。在半透膜单元18中，供给水被分离成除去了盐分等溶质的透过水和盐分等溶质被浓缩了的浓缩水。
本发明，例如在进行了规定时间的上述那样的过滤以及分离之后，暂时中断MF/UF膜组件中的过滤，使用半透膜单元的浓缩水进行上述MF/UF膜组件的逆压洗涤。也就是说，在图1所示的装置中，至少暂时中断该中空纤维膜组件4中的过滤，进行使由半透膜单元18得到的浓缩水从与过滤方向相反的方向倒流回中空纤维膜组件4的逆压洗涤。在图1所示的装置的情况下，能够一边继续半透膜单元18的运转一边实施该洗涤，但将存储在过滤水储存槽7中的过滤水用于该其间的半透膜单元18中的处理。
中空纤维膜组件4的逆压洗涤如下进行：停止原水供给泵2，关闭原水供给阀3和过滤水阀6，使中空纤维膜组件4的过滤工序停止，然后打开放气阀5和逆洗阀9，开动逆洗泵8。
另外，在逆压洗涤时，为了将附着在MF/UF膜上的腐殖质和来自微生物的蛋白质等有机物分解并除去，使由半透膜单元得到的浓缩水含有碱性溶液，作为洗涤水。
在此，浓缩水是以显著的浓度含有下述物质的水在半透膜单元中进行浓缩而得到的水，所述物质例如为钙离子、镁离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子、硫酸根离子等垢生成成分、钠离子、氯化物离子等。因此，在该水中添加碱性溶液时，pH局部变高而生成垢，容易引起堵塞。根据本发明人的研究可知：当TDS(TotalDissolvedSolids：溶解性总固体)浓度变为1,000mg/L以上时开始容易引起堵塞，当超过10,000mg/L时较容易引起堵塞，当超过30,000mg/L时更容易引起堵塞。因此，在本发明中，利用含有碱性溶液以及阻垢材料的浓缩水对MF/UF膜组件进行逆压洗涤。由此，能够在现实中有效利用以往需要废弃处理的浓缩水。
在图1所示的方式中，通过将碱性溶液储存槽14的碱性溶液用碱性溶液供给泵15来供给，并且将阻垢剂储存槽16的阻垢剂用第1阻垢剂供给泵17来供给，使浓缩水含有碱性溶液和阻垢剂。然后，使用该浓缩水作为洗涤水来进行中空纤维膜组件4的逆压洗涤。
需要说明的是，TDS浓度是溶解性物质总浓度，作为所述溶解性物质，包含钠离子、钙离子、镁离子、氯化物离子、碳酸根离子、硫酸根离子等。海水等盐浓度高的水，由于相对于盐分来说仅包含极微量的其他溶解性物质，所以能够以盐浓度来代替TDS浓度。
中空纤维膜组件4的逆压洗涤在持续膜过滤的中途定期进行，其频率通常为15分钟～120分钟内一次左右。
另外，使用了含有碱性溶液和阻垢剂的洗涤水的逆压洗涤，可以在每次逆压洗涤时应用，但未必需要在整个逆洗工序中实施。为了削减化学药品成本，优选以1日数次～1周1次左右的频率来实施。
2种逆压洗涤(使用了含有碱性溶液和阻垢剂的洗涤水的逆压洗涤和使用了不含有碱性溶液和阻垢剂的洗涤水的逆压洗涤)的时间，并没有特别限制，但优选两者都在5秒～120秒的范围内。若1次逆压洗涤时间小于5秒，则无法获得充分的洗涤效果，若超过120秒则中空纤维膜组件4的工作效率变低。逆压洗涤的通量并没有特别限制，但优选为过滤通量的0.5倍以上。若逆压洗涤的通量小于过滤通量的0.5倍，则难以充分除去附着堆积在膜面以及细孔内的污垢。逆压洗涤的通量越高膜的洗涤效果越好，此为优选，但应在不引起中空纤维膜组件容器破损和膜裂缝等损伤的范围内适当设定。
作为碱性溶液，可以使用氢氧化钠溶液或次氯酸钠溶液等。其中，从容易使用、膜的洗涤效果高的方面出发优选次氯酸钠溶液。在使用氢氧化钠溶液的情况下，在小于pH10的情况下几乎没有洗涤效果，在超过pH12的情况下膜劣化的可能性高，因此优选pH10以上～pH12以下的范围。在使用次氯酸钠溶液的情况下，优选以洗涤水中的氯浓度为数mg/L～数千mg/L的范围的方式添加。其中，如后所述，在将次氯酸钠溶液保持在中空纤维膜组件4内的情况下，优选使洗涤水中的氯浓度为50mg/L以上～1000mg/L以下。这是因为：若氯浓度过低，则在保持在中空纤维膜组件4内的期间该次氯酸钠溶液全被消耗掉而无法充分获得洗涤效果，若氯浓度过高，则处理排水的成本会变高。
所谓阻垢剂，是与溶液中的金属、金属离子等形成络合物，使金属或金属盐增溶的物质，可以使用有机或无机的离子性聚合物或单体。作为有机类的聚合物，可以使用：聚丙烯酸、磺化聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚烯丙基胺等合成聚合物；羧甲基纤维素、壳聚糖、藻酸等天然高分子，作为单体，可以使用乙二胺四乙酸(EDTA)等。另外，作为无机类的阻垢剂，可以使用多磷酸盐等。这些阻垢剂中，从容易获得、溶解性等操作的容易度、价格的观点出发，特别优选使用多磷酸盐，乙二胺四乙酸(EDTA)。所谓多磷酸盐，是指以六偏磷酸钠为代表，在分子内具有2个以上的磷原子，利用磷酸原子等与碱金属、碱土金属结合而成的聚合无机磷酸类物质。作为代表性的多磷酸盐，可以举出焦磷酸四钠、酸式焦磷酸钠、三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、七聚磷酸钠(sodiumheptapolyphosphate)、十聚磷酸钠(sodiumdecapolyphosphate)、偏磷酸钠、六偏磷酸钠、以及它们的钾盐等。可以将这些阻垢剂单独使用，也可以将多种阻垢剂混合。
阻垢剂的添加浓度只要能够溶解除去洗涤水中的至少垢成分即可。当考虑费用和溶解所需的时间等操作性时，一般为0.01ppm以上～100ppm以下，特别是在一般的海水等级的情况下，优选为0.1ppm以上～50ppm以下，更优选为1ppm以上～20ppm以下。在添加浓度低于0.01ppm的情况下，有时无法充分抑制垢的产生，因此有可能导致半透膜的性能劣化。另外，若超过100ppm，则阻垢剂自身会附着在半透膜表面上导致透水性能降低、或者使水质恶化，因此不优选。但是，在含有大量垢成分和金属类的洗涤水中也有时需要添加数十～数百ppm。
优选在添加碱性溶液之前将阻垢剂添加到洗涤水中。若在添加阻垢剂之前将碱性溶液添加到洗涤水中，则由于局部的pH上升而在洗涤水中生成垢的可能性变高。
需要说明的是，阻垢剂未必需要在半透膜单元18的下游侧添加到浓缩水中。也可以通过第2阻垢剂供给泵21将阻垢剂添加到向半透膜单元18的供给水、即中空纤维膜组件4的过滤水中，利用半透膜单元18将其分离成透过水和浓缩水。由此，洗涤所使用的浓缩水含有了阻垢剂，并且，在添加碱性溶液的时刻浓缩水已经含有了阻垢剂。另外，在对作为原水的硬度成分多的海水进行处理的情况下等，通过预先在向半透膜单元18的供给水中添加阻垢剂，能够防止在半透膜单元18中的垢生成。
在如此仅使用第2阻垢剂供给泵21来添加阻垢剂的情况下，需要考虑由半透膜单元18中的浓缩导致的垢析出和由碱添加导致的垢析出这两方，来决定由第2阻垢剂供给泵21进行的添加量。
当然也可以在通过第2阻垢剂供给泵21将阻垢剂添加到向半透膜单元18的供给水中的同时，通过第1阻垢剂供给泵17将阻垢剂添加到经半透膜单元18得到的浓缩水中。
特别是从化学药品费用削减的观点出发，优选向中空纤维膜组件4的中空纤维膜过滤水中添加阻垢剂、并且也向半透膜单元18的浓缩水中添加阻垢剂。此时，优选下述方式：通过第2阻垢剂供给泵21，添加能够防止由半透膜单元18中的浓缩导致的垢析出的量的阻垢剂，通过第1阻垢剂供给泵17，在进行使用了碱性溶液的逆洗时添加能够防止由碱性溶液的添加导致的垢析出的量的阻垢剂。
在半透膜单元18中，为了防止由浓缩导致的垢析出而对各自的半透膜单元供给水添加阻垢剂是有效的。需要说明的是，在从海水中有效地除去硼的情况等向半透膜单元18的供给水中添加碱性溶液来将pH调整到碱性侧的情况下，为了能够发挥该添加效果，优选在比该碱性溶液的添加更靠上游的上游侧向半透膜单元18的供给水中添加阻垢剂。
需要说明的是，也优选下述方式：在刚刚进行化学药品添加之后设置在线搅拌机或使添加口与供给水的水流直接接触等，来防止添加口附近的浓度或pH急剧变化。
为了提高洗涤效果，优选在使用了含有碱性溶液和阻垢剂的洗涤水的逆压洗涤之后，使含有该碱性溶液和阻垢剂的洗涤水在中空纤维膜组件4内保持规定时间。使含有碱性溶液和阻垢剂的洗涤水在中空纤维膜组件4内保持的时间，优选为5～180分钟左右，更优选为10～30分钟左右。这是因为：若接触时间过短则洗涤力弱，若接触时间过长则使装置停止的时间变长，装置的运转效率降低。
进而，在膜表面附着蓄积了污垢物质的情况下，优选打开空气阀12向中空纤维膜组件4的1次侧输送压缩机13的压缩空气、实施使膜振动的空气洗涤。空气洗涤优选在先前所述的2种逆压洗涤实施过程中或实施前后、或使含有碱性溶液和阻垢剂的洗涤水在中空纤维膜组件4内保持的时间的至少一部分中实施。压出到中空纤维膜组件4的1次侧的水和从中空纤维膜组件4的下部供给的空气，经过放气阀5排出到系统外。在该情况下，优选压缩空气的压力高，因为此时的膜的洗涤效果高，但应在不损伤膜的范围内进行适当设定。
实施例
以下举出具体的实施例说明本发明，但本发明不受这些实施例的任何限定。
〈实施例1〉
准备图1所示的装置，进行了造水。对中空纤维膜组件4而言，使用了1个具有Toray(株)制的截留分子量为15万Da的聚偏二氟乙烯制中空纤维UF膜且膜面积为72m2的加压型中空纤维膜组件(HFU-2020)。对半透膜单元18而言，使用了4个Toray(株)制反渗透膜元件(TM820-400)。
在中空纤维膜组件4的过滤工序中，打开原水供给阀3和过滤水阀6，使原水供给泵2工作，对浊度4NTU、TOC(TotalOrganicCarbon：总有机碳)浓度2mg/L、盐浓度3.5％的海水以过滤通量3m/d进行了全量过滤。另外，在半透膜单元18中的分离工序中，一边使用第2阻垢剂供给泵21不断添加阻垢剂储存槽16内的乙二胺四乙酸(EDTA)以使半透膜单元18的供给水中的浓度达到10ppm，一边以膜过滤流量60m3/d、浓缩水流量120m3/d、回收率33％进行了膜分离。
在利用中空纤维膜组件4过滤了30分钟之后，关闭原水供给阀3和过滤水阀6，停止原水供给泵2，同时打开逆洗阀9、空洗阀12和放气阀5，使逆洗泵8工作，将使用了半透膜单元18的浓缩水的通量3.3m/d的逆压洗涤和从膜组件的下方以100L/min供给空气的空气洗涤同时实施1分钟。然后，关闭逆洗阀9和空洗阀12，停止逆洗泵8，同时打开排水阀11，将中空纤维膜组件4内的水全部排出到系统外。然后，打开原水供给阀3，使原水供给泵2工作，将原水供给到中空纤维膜组件4内，然后打开过滤水阀6，关闭放气阀5，返回到过滤工序，重复先前所述的工序。
以1日1次实施使用了将碱性溶液储存槽14内的次氯酸钠溶液添加到半透膜单元18的浓缩水中的洗涤水的逆压洗涤。打开逆洗阀9、空洗阀12和放气阀5，使逆洗泵8、碱性溶液供给泵15工作，将通量3.3m/d的逆压洗涤和从中空纤维膜组件4的下方以100L/min供给空气的空气洗涤同时实施1分钟。使用HACH公司制袖珍余氯计进行测定，适当调整次氯酸钠溶液添加量，以使此时的逆压洗涤水中的氯浓度达到500mg/L。接着，停止逆洗泵8、碱性溶液供给泵15，在中空纤维膜组件4内以氯浓度500mg/L保持20分钟。然后，打开原水供给阀3，使原水供给泵2工作，将原水供给到中空纤维膜组件4内，然后打开过滤水阀6，关闭放气阀5，返回到过滤工序，重复先前所述的工序。
其结果，中空纤维膜组件4的过滤差压，相对于刚开始运转后的60kPa，从运转开始起1个月也在60～70kPa之间移动，进行了稳定运转。另外，半透膜单元18的膜过滤差压，相对于刚开始运转后的100kPa，1个月后也为120kPa左右，是稳定的。
〈实施例2〉
除了改变以下方面以外，与实施例1同样地进行了造水。即，没有使用第2阻垢剂供给泵21来添加EDTA。取而代之，在使用添加了次氯酸钠溶液的洗涤水的逆压洗涤时，使用第1阻垢剂供给泵17添加了EDTA以使该洗涤水中的浓度达到20ppm。
其结果，中空纤维膜组件4的过滤差压，相对于刚开始运转后的60kPa，从运转开始起1个月也在60～70kPa之间移动，进行了稳定运转。另一方面，半透膜单元18的膜过滤差压，相对于刚开始运转后的100kPa，1个月后虽然高至140kPa左右但也比较稳定。
〈比较例1〉
除了完全没有添加乙二胺四乙酸(EDTA)以外，都与实施例1相同。
其结果，中空纤维膜组件4的过滤差压，在刚开始运转后为60kPa，相对于此，由于垢成分引起的堵塞而在1个月后高至150kPa，不得不实施药液洗涤。半透膜单元18的膜过滤差压，刚开始运转后为100kPa，相对于此，也由于垢产生而在1个月后高至180kPa。
产业上的可利用性
本发明的目的在于，在将原水利用膜组件进行膜过滤的膜分离装置中，防止由于在膜表面以及细孔内附着、蓄积垢而导致的堵塞，能够有效地实现膜组件的洗涤。
符号说明
1：原水储存槽
2：原水供给泵
3：原水供给阀
4：中空纤维膜组件
5：放气阀
6：过滤水阀
7：过滤水储存槽
8：逆洗泵
9：逆洗阀
10：逆洗配管
11：排水阀
12：空气阀
13：压缩机
14：碱性溶液储存槽
15：碱性溶液供给泵
16：阻垢剂储存槽
17：第1阻垢剂供给泵
18：半透膜单元
19：增压泵
20：浓缩水储存槽
21：第2阻垢剂供给泵
22：半透膜浓缩水排水阀

Claims (6)

1.一种膜组件的洗涤方法，是在将原水利用微滤/超滤膜组件进行过滤、接着利用半透膜单元分离成透过水和浓缩水的造水方法中，在所述微滤/超滤膜组件中的过滤中断时实施的膜组件的洗涤方法，其中，将所述浓缩水的至少一部分作为洗涤水，从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给含有阻垢剂和碱性溶液的所述洗涤水来进行所述微滤/超滤膜组件的逆压洗涤，通过在所述浓缩水的至少一部分中在添加碱性溶液之前预先添加阻垢剂，使所述洗涤水含有阻垢剂。
2.如权利要求1所述的膜组件的洗涤方法，其中，通过还在由所述微滤/超滤膜组件得到的过滤水的至少一部分中添加阻垢剂并利用所述半透膜单元对所述过滤水进行分离，使所述洗涤水含有阻垢剂。
3.一种造水方法，是将原水利用微滤/超滤膜组件进行过滤、接着利用半透膜单元分离成透过水和浓缩水的造水方法，其中，暂时中断所述微滤/超滤膜组件中的过滤，从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分作为洗涤水来进行所述微滤/超滤膜组件的逆压洗涤，并且使所述洗涤水含有阻垢剂和碱性溶液，通过在所述浓缩水的至少一部分中在添加碱性溶液之前预先添加阻垢剂，使所述洗涤水含有阻垢剂。
4.如权利要求3所述的造水方法，其中，通过还在由所述微滤/超滤膜组件得到的过滤水的至少一部分中添加阻垢剂并利用所述半透膜单元对所述过滤水进行分离，使所述洗涤水含有阻垢剂。
5.一种造水装置，具备：微滤/超滤膜组件；将所述微滤/超滤膜组件的过滤水的至少一部分分离成透过水和浓缩水的半透膜单元；从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分作为洗涤水来进行所述微滤/超滤膜组件的逆压洗涤的逆压洗涤单元；使所述洗涤水含有阻垢剂的阻垢剂供给单元；和使所述洗涤水含有碱性溶液的碱性溶液供给单元，
作为所述阻垢剂供给单元，具备向下述线路供给阻垢剂的单元，所述线路从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分；作为所述碱性溶液供给单元，具备向下述线路供给碱性溶液的单元，所述线路从所述微滤/超滤膜组件的2次侧供给所述浓缩水的至少一部分，
在所述浓缩水的至少一部分中在添加碱性溶液之前预先添加阻垢剂。
6.如权利要求5所述的造水装置，其中，作为所述阻垢剂供给单元，还具备向下述线路供给阻垢剂的单元，所述线路将所述微滤/超滤膜组件的过滤水供给到半透膜单元。
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