CN106132518A - 使用膜的水处理方法以及水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用膜的水处理方法以及水处理装置,将臭氧气体注入对未处理水进行膜过滤的过滤水、即在反冲洗时使用的加压的清洗水中而生成臭氧清洗水,从过滤二次侧向膜供给臭氧清洗水,去除膜内部的污垢物质,并且在过滤一次侧产生含有臭氧的气泡,去除过滤一次侧的膜的表面的污垢物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种对净水、工业用水、污水、污水二次处理水、工厂废水、海水、大小便等进行膜过滤并处理的使用膜的水处理方法以及水处理装置,尤其涉及关于膜的清洗方法以及装置。
背景技术
在对水进行膜过滤处理来去除水中的异物等的情况下,若持续进行处理,则导致膜堵塞而使过滤的压力增加,过滤水量下降。在此,异物是通过膜过滤处理时的膜过滤处理而与膜过滤处理水分离的所有异物的统称,例如作为微生物块的污泥(以下相同)、被处理水中的SS(Suspended Solid的简称,悬浮固形物。以下相同)等包含于此。另外,以下将每单位时间、每单位膜过滤面积的过滤水量称作流量(flux)。膜堵塞的因素为水中的异物、或者为附着于膜面或膜内的微生物、或者为该微生物的代谢物,为了确保设计膜过滤设备时的流量的值、例如0.2~5.0m3/天,需要定期清洗膜来对这些进行清除。
因此,为了确保流量而实施反冲洗工序,该反冲洗工序从与膜的过滤方向(对被处理水进行过滤时的被处理水的流动方向)相反的方向喷出膜过滤水或自来水等清澈的水来清洗膜。即,在膜过滤处理中,水从膜的一次侧向二次侧流动而进行过滤处理,反冲洗工序使清澈的水从二次侧向一次侧流动来去除膜的污垢。在此,清澈的水是指自来水、膜过滤水、井水、废水和污水处理厂的处理水,是浊度小于1或SS小于1mg/L的水(以下相同)。并且,一次侧为未处理水存在的区域,二次侧为过滤水(在本发明中,过滤水是指过滤之后的水)存在的区域。即,隔着膜的被过滤侧为一次侧,过滤侧为二次侧。作为反冲洗方法,若为物理性堵塞则能够用过滤水(已过滤的水)或自来水等清澈的水进行反冲洗,但是无法去除化学性地结合在膜面或膜内的附着物。
因此,可以采用以下反冲洗方法。具体有:使用在水处理中成为通常药物的次氯酸钠水溶液的方法、使用草酸或柠檬酸的方法、如专利文献1那样生成臭氧水并将该臭氧水用作反冲洗水的方法、以及如专利文献2那样利用臭氧水进行反冲洗并向膜的一次侧导入气泡而使膜摆动的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-70761号公报
专利文献2:日本特开2001-79365号公报
专利文献3:日本特开平5-305221号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在现有的反冲洗方法(参照专利文献1、2)中,膜内以及膜面(一次侧)的附着物(污垢(fouling)物质)的去除不充分。即,在现有的将臭氧水用作清澈的水的反冲洗方法中,将未溶解的臭氧气体作为臭氧排气分离并在大气压下生成臭氧水,因此即使提高臭氧水浓度臭氧水实际到达膜内以及膜面时的臭氧水浓度也下降至0.01~3mg/L,并且即使利用泵加压并供给至膜内以及膜面臭氧水浓度也不会进一步增高。这是因为,在大气压下生成了臭氧水(除非溶解臭氧气体,否则无法提高臭氧水浓度)。其结果是,不会充分地进行污垢物质与臭氧的反应。并且,由于压力也低,因此污垢物质与臭氧的反应得不到促进。而且,当反冲洗水从膜的二次侧流入并从一次侧流出时,已经溶解的臭氧在与膜内的污垢物质的反应中被消耗掉,无法在一次侧的膜面产生含有臭氧的气泡,从而无法去除膜面的污垢物质。这是因为通过臭氧包含于气泡中而初次利用臭氧的氧化力来氧化分解从而能够去除膜面的污垢物质。另外,污垢物质是微生物的代谢生成物,例如包含多糖类、蛋白质等(以下相同)。
并且,在现有的反冲洗方法(参照专利文献3)中,使用通过注入器注入臭氧气体的反冲洗水清洗膜并且使用背压阀提高清洗部的压力,但伴有臭氧气体,因此臭氧气体贮留在配管内而无法均匀地清洗膜内。而且,能够清洗膜内的臭氧水是能够通过膜内的清洗水的一部分,大部分臭氧水向气液分离槽移动。即使想要利用背压阀增加向膜内通过的臭氧水,由于臭氧气体如上所述那样贮留在配管内,因此也无法均匀地清洗膜内。而且,由于注入臭氧气体的臭氧水通过气液分离槽返回到处理水槽,因此使用于膜内的清洗的臭氧水为一部分,臭氧的利用效率差。
并且,在将处理水(膜过滤水)用作反冲洗水的情况下,臭氧通过处理水中的有机物消耗掉,因此无法提高水中的臭氧浓度,得不到充分清洗膜的效果(参照专利文献1、2、3)。另外,虽然由于在清洗中消耗臭氧时溶解有氧因而也有该氧成为气体而从膜面(一次侧)排出的情况,但是利用氧得不到膜面(一次侧)的清洗效果。
另外,在对膜的一次侧进行曝气的方法中,附着于膜的微生物的一部分通过实施了曝气的气泡的推动力而被剥离,但是膜面的污垢物质例如为微生物代谢物的高分子有机物,无法利用气泡的推动力去除。即,无法利用通过气泡与微生物代谢物的高分子有机物的接触或气泡的移动而产生的水的流动的力去除微生物代谢物的高分子有机物。而且,通过该微生物代谢物而附着于膜面的微生物也无法去除(参照专利文献1、2)。
另外,利用臭氧气体对膜面(一次侧)进行鼓泡清洗,使用了注入反冲洗水中的臭氧气体中未溶解的臭氧气体。因此,臭氧气体浓度低,并且气泡直径也大到数mm~数cm级,因此膜面(一次侧)的清洗效果不充分(参照专利文献3)。
而且,由于反冲洗水的通过流路与过滤水的通过流路相同,因此膜的一次侧的压力相对于作为水深方向的上下方向不同,无法均匀地清洗水深方向的膜面内。
对在水深方向上组装成多层的膜单元同时进行反冲洗的情况也同样无法在水深不同的各膜单元之间均匀地清洗。在此,膜是指具有孔径为0.001~0.5μm的微小孔的片状膜或空心纤维状膜,将安装并组合配管等从而能够对该膜过滤水的结构称为膜模块,将组合几个该膜模块的结构称为膜单元。
而且,若无法去除膜内以及膜面的污垢物质,则膜间差压的恢复程度下降,流量逐渐下降。在此,膜间差压是指膜过滤处理时的膜的二次侧的压力与大气压的差。另外,除非特别限定,否则在本发明中作为膜间差压的标记用绝对值表示。并且,若反复进行反冲洗则膜内以及膜面的无法去除的污垢物质堆积,得不到设计膜过滤设备时的流量的值、例如0.2~5.0m3/天,需要实施离线的药液清洗,或者,在膜间差压即使实施了该离线的药液清洗也不恢复的情况下,需要更换膜。因此,为了数十天~数百天的长时间确保设计膜过滤设备时的流量的值、例如0.2~5.0m3/天,需要适当地通过反冲洗来去除膜内以及膜面的污垢物质。
本发明是为了解决上述课题而完成的,其目的在于提供一种膜的清洗方法以及膜的清洗装置,其在对被处理水进行膜过滤并处理的膜过滤设备的膜的清洗中,能够适当地通过反冲洗来去除膜内以及膜面的污垢物质。
用于解决课题的方案
本发明所涉及的使用膜的水处理方法是如下方法:
对实施了膜过滤处理的清澈的水进行加压并将其作为清洗水,
在该清洗水中注入臭氧气体而生成臭氧清洗水,
从膜过滤时的过滤水的出口侧、即过滤二次侧向膜过滤用的膜供给所述臭氧清洗水而清洗所述膜的内部,并且,
在膜过滤时的未处理水的入口侧、即过滤一次侧产生含有臭氧的气泡而清洗所述过滤一次侧的所述膜的表面。
而且,本发明所涉及的使用膜的水处理装置具备:
膜过滤分离装置,将未实施膜过滤处理的未处理水中所含的异物与实施了膜过滤的过滤水分离;
切换阀,对通常的膜过滤和与该通常的膜过滤相反方向的清洗、即反冲洗进行切换;
臭氧溶解部,对实施了膜过滤处理的清澈的水进行加压并将其作为清洗水,生成将臭氧气体溶解于该清洗水而得的臭氧清洗水,该臭氧溶解部与向所述膜过滤分离装置供给所述臭氧清洗水的配管连接;
清洗水供给泵,通过配管与该臭氧溶解部连接并供给所述清洗水;以及
臭氧产生器,将所述臭氧气体供给至所述臭氧溶解部,
通过将所述切换阀切换为通常的膜过滤的方向,利用反冲洗将所述臭氧清洗水供给至膜过滤用的膜而清洗所述膜。
发明效果
如上所述,根据本发明的使用膜的水处理方法以及水处理装置,将臭氧气体注入加压的清澈的水即清洗水,并使臭氧溶解于清洗水中,因此能够从在膜的一次侧与被处理水接触的整个膜表面产生含有臭氧的气泡,从而能够对面内(在此为与被处理水接触的整个膜表面)均匀地去除膜的一次侧的膜面污垢物质,并且能够通过抑制污垢物质的附着来提高清洗效果。
并且,由于使用过饱和的臭氧水,因此能够通过高浓度的臭氧水来促进膜内污垢物质与臭氧在膜的二次侧的反应。并且,由于臭氧在与污垢物质的反应中被消耗后还原成氧,因此能够提高被处理水槽的溶氧浓度。
并且,在反冲洗时能够缩减曝气风量,谋求能源的节省。
另外,在通常情况下,由于设想了膜的流量下降,因此设计时的流量被设定成较高,但是在对臭氧气体进行加压而将其注入清洗水中的情况下,同不这样做的情况相比膜的清洗效果高,由于能够维持高的流量而能够减小必要的膜面积。即,能够减少必要的膜模块数或膜单元数,能够使膜过滤装置小型化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的一实施例的框图。
图2是表示本发明的实施方式1的臭氧气体浓度与反冲洗水中的臭氧浓度的关系的图。
图3是表示本发明的实施方式1的其他实施例的框图。
图4是对本发明和现有例的通过臭氧水去除膜内以及膜面的污垢物质的过程进行说明的图。
图5是表示本发明的实施方式1的其他实施例的框图。
图6是表示本发明的实施方式1的其他实施例的框图。
图7是表示本发明的实施方式1的其他实施例的框图。
图8是表示本发明的实施方式2的一实施例的框图。
图9是表示本发明的实施方式2的其他实施例的框图。
图10是表示本发明的实施方式2的其他实施例的框图。
图11是表示本发明的实施方式2的其他实施例的框图。
图12是表示本发明的实施方式3的一实施例的框图。
图13是表示本发明的实施方式4的一实施例的框图。
图14是表示本发明的实施方式5的一实施例的框图。
图15是表示本发明的实施方式5的其他实施例的框图。
图16是表示本发明的实施方式6的一实施例的框图。
图17是表示本发明的实施方式7的一实施例的框图。
图18是表示本发明的实施方式7的其他实施例的框图。
图19是表示比较例1的框图。
图20是表示比较例2的框图。
图21是表示比较例和本发明的实施例所涉及的膜过滤阻力的逐日变化的图。
图22是表示本发明的实施例2所涉及的臭氧水浓度与膜间差压的关系的图。
图23是表示浓缩臭氧气体时反清洗水中的臭氧浓度相对于臭氧气体浓度的变化的一例的图。
图24是表示浓缩臭氧气体时反清洗水中的臭氧浓度与臭氧气体浓度的比相对于臭氧气体浓度的一例的图。
图25是表示浓缩臭氧气体时清洗量比相对于膜间差压恢复原来状态所需的臭氧气体浓度的一例的图。
具体实施方式
以下,用图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1的框图。在本实施方式的结构中,膜过滤分离装置2浸渍在被处理水槽1内,通过膜连接配管11与切换阀10连接。在切换阀10中,分支为过滤水配管12和臭氧水配管14,过滤水配管12与切换阀10连接,过滤泵7位于过滤水配管12的配管路径上。并且,在臭氧水配管14连接有作为臭氧溶解部的臭氧混合槽5。并且,在该臭氧混合槽5的上游侧通过清洗水配管13连接有清洗水槽3,清洗水供给泵8位于臭氧混合槽5与清洗水槽3之间的清洗水配管13上。并且,在臭氧混合槽5通过臭氧气体配管16连接有作为臭氧产生部的臭氧产生器4。除了以下特别注明的情况之外,通常情况下,用记号G表示的含氧气体供给至该臭氧产生器4。而且,在被处理水槽1的上面设置有被处理水配管15的出口。另外,优选膜过滤分离装置2、臭氧混合槽5、臭氧水配管14、切换阀10、膜连接配管11、臭氧气体配管16具有臭氧耐受性。
接着,对动作进行说明。在实施膜过滤处理的情况下,被处理水通过被处理水配管15输送至被处理水槽1内(在此,被处理水是经过被处理水配管15的水。以下相同)。被处理水利用过滤泵7并通过膜过滤分离装置2而进行过滤,实施了过滤的处理水通过膜连接配管11经由切换阀10并通过过滤水配管12而获得。若持续进行膜过滤处理则会导致膜堵塞,因此需要定期(每数小时~数周、数月一次的频度。根据设计或运行条件或被处理水的水质等改变)进行反冲洗。在膜堵塞时停止过滤泵7,对切换阀10进行切换以便使膜连接配管11与臭氧水配管14连接,开始进行反冲洗工序。
另外,也可以设定成:对膜间差压进行测量,在膜间差压例如上升至20kPa时切换为反冲洗工序。并且,也可以对在切换之前不进行膜过滤处理而静置膜过滤分离装置2的时间进行设置。另外,静置是指停止过滤泵7而不进行过滤的状态。此时,通过从膜过滤分离装置2的下方向(膜过滤分离装置2的正下方的方向)对空气进行曝气来期待去除膜面的附着物的效果。此时,可以间歇地实施曝气。
并且,为了测量含有臭氧的清洗水的臭氧水浓度,还能够在膜连接配管11或臭氧水配管14设置臭氧浓度计。或者,还能够在膜连接配管11或臭氧水配管14设置旁通回路,并在该旁通回路上设置臭氧浓度计。在此情况下,通过臭氧浓度计的臭氧水返回到膜连接配管11或臭氧水配管14。
而且,还能够根据臭氧浓度计的值来控制臭氧气体浓度。即,由于臭氧水浓度根据用于清洗水的处理水(膜过滤水)的水质而发生变动,因此,能够通过在臭氧浓度计的值低于规定的值(例如3mg/L)时提高臭氧气体浓度来确保充分的清洗能力,并且能够高效地产生并使用臭氧。
在此,如下进行膜过滤分离装置的反冲洗工序。贮存在清洗水槽3中的清洗水通过清洗水配管13利用清洗水供给泵8加压而输送至臭氧混合槽5。在此,清洗水通常指在反冲洗膜时使用的过滤水,但也可以为自来水等其他清澈的水。
在臭氧混合槽5中,由臭氧产生器4产生的含臭氧气体(以下,称作臭氧气体)与清洗水混合,臭氧溶解于水中而生成臭氧清洗水。此时,由于使用臭氧气体浓度为30g/Nm3以上的高浓度的臭氧气体,因此能够减小气液比(臭氧气体流量与清洗水的比率)(能够减小的理由是,例如将臭氧气体浓度设为30g/Nm3以上的高浓度,获得相同的臭氧量所需的气体量变少),并且通过进行加压,在将臭氧气体注入加压的清洗水中的情况下,同不这样做的情况相比能够高效地将臭氧溶解于清洗水中。
并且,即使通过进行加压而使臭氧与清洗水中的有机物发生反应而被消耗掉,由于臭氧气体浓度高,因而在水中也能够维持高的臭氧水浓度。另外,也可以与在使用臭氧清洗水之前只使用过滤水反冲洗膜的工序进行组合。并且,也可以仅实施不使用臭氧清洗水而只使用过滤水反冲洗膜的工序,并转到膜过滤处理。在膜间差压仅通过只使用过滤水反冲洗膜的工序而未充分恢复的情况下,也能够使用臭氧清洗水。
其结果是,在不存在未溶解的气体或者将臭氧气体注入加压的清洗水中的情况下,形成同不这样做的情况或回收反冲洗水并使其返回到被处理水槽的情况相比未溶解的气体少的状态,即使不使气体分离也能够向膜过滤分离装置2供给清洗水、即本实施方式中的臭氧清洗水。作为臭氧气体的原料,能够使用液氧、通过PSA(Pressure SwingAdsorption:变压吸附)或VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption:真空变压吸附)生成的氧。
并且,臭氧气体浓度优选为30g/Nm3以上且2100g/Nm3以下。另外,为了产生400g/Nm3以上的臭氧气体浓度,需要将臭氧气体暂时储存并使其浓缩。在臭氧气体浓度小于30g/Nm3时臭氧气体流量增大(臭氧产生量为臭氧气体浓度与臭氧气体流量的乘积,为了获得相同的臭氧产生量,如果臭氧气体浓度低则臭氧气体流量增高),无法使臭氧气体高效地溶解于清洗水中。另外,在臭氧气体浓度大于2100g/Nm3时臭氧产生器4的臭氧生成效率下降,即同臭氧气体浓度为30g/Nm3以上且2100g/Nm3以下的范围相比每单位臭氧产生量的耗电量增加,因此不优选。
并且,在将处理水(在此为膜过滤水)用作反冲洗水的情况下,虽然臭氧与处理水中的有机物等发生反应,但是能够通过将臭氧气体浓度设为30g/Nm3以上来提高清洗水中的臭氧水浓度。这是因为,臭氧气体浓度越高越能减小气液比,气液比越小臭氧气体的溶解效率越增高。并且,臭氧气体浓度越高臭氧气体的分压越增高,即使一部分臭氧因与有机物的反应而消耗掉也能够提高臭氧水浓度。
将在图1所示的框图中臭氧水浓度相对于臭氧气体浓度的变化示于图2。如图2所示,在将注入每一升反冲洗水中的臭氧量、即臭氧注入率设为10mg/L的情况下,在臭氧气体浓度为30g/Nm3以上时,反冲洗水的臭氧水浓度急剧增高。此时的臭氧水浓度为4mg/L,臭氧气体浓度30g/Nm3时的气液比为10/30=0.33。这是因为,通过使用高浓度的臭氧气体,即使臭氧因与处理水(膜过滤水)中的有机物的反应而消耗掉,臭氧气体也会供给至液中,该效果在进行加压时进一步增大。即,在臭氧水浓度为4mg/L以上时,可以获得高的膜清洗效果。这并不限于臭氧注入率20mg/L。
而且,若增高臭氧气体浓度,则将臭氧气体浓度设为60g/Nm3、600g/Nm3、2100g/Nm3时的气液比分别为0.17、0.017、0.0048,气液比越小臭氧气体的溶解率越高,并且臭氧气体的溶解按照亨利定律进行,因此能够生成更高浓度的反冲洗用臭氧水。
由于利用臭氧的氧化力和用于剥离附着于膜内的污垢物质的清洗水的剪切力获得清洗效果,因此臭氧气体浓度越高越容易用更少的臭氧量剥离污垢物质。即,污垢物质被臭氧氧化,与膜的附着力降低,容易通过反冲洗水剥离。这是依赖于臭氧水浓度和污垢物质的浓度的二次反应,因此臭氧水浓度越高、即臭氧气体浓度越高,越促进臭氧与污垢物质的反应。而且,若为相同的臭氧量(臭氧水浓度×反冲洗水量的乘积),则在臭氧气体浓度为30g/Nm3以上时,臭氧水浓度越高,与有机物的反应越高效地进行,膜间差压的恢复率越高,因此能够通过将臭氧气体浓度设为30g/Nm3以上来进行更加高效的反冲洗。
臭氧清洗水通过臭氧水配管14并经由切换阀10进一步通过膜连接配管11供给至膜过滤分离装置2,开始进行膜过滤分离装置2的清洗,利用臭氧清洗水清洗膜内。而且,从膜过滤分离装置2的膜面一次侧产生直径为0.1μm~1mm的含有臭氧的气泡(以下,简称为臭氧气泡)101,膜面由此被清洗。而且,臭氧气泡101覆盖膜面整体。另外,在此情况下,当臭氧清洗水从膜内向膜的一次侧移动时压力下降,因此溶解于水中的臭氧未完全溶解而成为臭氧气体。臭氧气泡101覆盖整个膜面的理由是臭氧清洗水从膜内整个面向膜的一次侧流出。由此,膜的清洗得到充分实施。
若经过预先规定的时间、例如20分钟而完成反冲洗工序,则将切换阀10切换,从而使过滤水配管12与膜连接配管11连接,再次如上所述那样开始进行膜过滤处理。另外,也可以对在切换之前不进行膜过滤处理而静置的时间进行设置。此时,由于将臭氧清洗水用作清洗水,因此残留在膜连接配管11中的清洗水也能够直接当作处理水,也就是说,能够不扔掉残留在配管内的清洗水、即臭氧清洗水地当作膜过滤的处理水地操作并能够回收。
而且,还能够不将臭氧气体注入臭氧混合槽5中而只使用处理水(膜过滤水)进行反冲洗。或者,还能够通过在清洗水供给泵8与臭氧混合槽5之间设置分支并与臭氧水配管14连接来只使用处理水(膜过滤水)进行反冲洗。
在例如将次氯酸钠水溶液用作清洗水的情况下,需要另外作为废水回收,但是在使用臭氧清洗水的情况下不需要此步骤。臭氧随着时间的经过而自然分解,其半衰期为20~30分钟。并且,在本实施方式中,在将臭氧气体注入加压的清洗水中的情况下,使用同不这样做的情况相比臭氧浓度高的臭氧清洗水,因此与现有例相比,能够在短的时间内完成反冲洗。清洗水可以使用自来水,并且也可以将过滤水贮存起来使用。
将使用过滤水时的框图示于图3。过滤水配管12以及处理水配管6与清洗水槽3连接,并且在膜连接配管11设定有压力计9,除此以外的结构与图1相同。另外,压力计9也可以存在于切换阀10与过滤泵7之间。即,过滤水贮存在清洗水槽3中,在反冲洗工序时将贮存在清洗水槽3中的过滤水用作清洗水。并且,还能够在膜连接配管11设置压力计9,始终使用该压力计9监视压力,若上升至规定的压力(设计时预先规定的压力,例如5~100kPa)则自动开始进行反冲洗。通过使用过滤水,无需重新准备清洗水。在此,优选压力计9具有臭氧耐受性。另外,在以上的图1以及图3的框图中示出了负压过滤方式。该负压过滤方式是利用负压吸引被处理水来获得过滤水的方式,而加压过滤方式是对被过滤水进行加压并使其通过膜来获得过滤水的方式。在负压过滤方式中,在膜模块的下游侧设置有用于获得过滤水的吸引泵,在加压过滤方式中,在膜模块的上游侧设置有用于压入被过滤水的加压泵。
利用图4对膜过滤分离装置2在反冲洗时的状况进行说明。在现有的方法中,由于进入膜内的反冲洗水的量多(参照带C201文字框的箭头),并且反冲洗水的臭氧水浓度低,因此膜内的污垢物质与臭氧的反应不充分,污垢物质的去除不充分(参照C200的文字框部分),无法充分地清洗膜。而且,在反冲洗水到达膜的一次侧(污泥侧)的时刻,臭氧已被消耗掉,因此无法去除附着于膜面的一次侧的污垢物质。而且,还无法从膜面产生含有臭氧的气泡,无法剥离附着于膜面的一次侧的污泥(参照C100的文字框部分)。但是,虽然也有产生氧的气泡的情况,由于利用氧不具有氧化力,因此无法分别去除、剥离附着于膜面的一次侧的污垢物质或污泥。
另一方面,在本实施方式中,由于在将臭氧气体注入加压的清洗水中的情况下,将同不这样做的情况相比臭氧浓度高的臭氧清洗水作为反冲洗水而供给,因此反冲洗水全部供给至膜,臭氧水浓度高,能够充分地去除污垢物质(参照C2的文字框部分)。并且,能够使膜内的污垢物质与臭氧充分地反应,并且同在清洗水中使用将臭氧气体注入未加压的清洗水中生成的低浓度的臭氧水或次氯酸钠水溶液的情况相比,能够在短时间内完成反应。而且,当反冲洗水到达膜的一次侧(污泥侧)时,膜的阻力消失,压力下降,溶解的臭氧气化(参照C10的文字框部分),从膜面的一次侧的整个面(在此情况下,与压力下降的程度以及是否整个面无关)产生直径为0.1μm~1mm的微小的气泡。
其结果是,能够使膜面的一次侧的污垢物质与臭氧高效地反应,并且从膜面的一次侧的整个面大量地产生直径为0.1μm~1mm的微小的气泡,因此能够均匀地清洗整个膜面。即,由于臭氧的气泡在膜面向上浮动,因此进行膜面的污垢物质的去除(参照C1的文字框部分)。在此,均匀是指在膜面的每单位面积中产生的气泡数量均匀的意思。气泡的产生量根据压力变化、臭氧水浓度以及膜的孔径确定,因此只要在这些因素相等的状态下进行反冲洗就会均匀。而且,能够通过含有臭氧的气泡的作用来剥离膜面的一次侧的污垢物质以及污泥(参照C1的文字框部分)。
由此,能够清洁地保持膜面的一次侧,并且能够确保高于在清洗水中使用低浓度的臭氧水或次氯酸钠水溶液的情况的流量的设计值。即,能够数小时~数百天的长期间获得满足设计值的流量。若仅通过利用臭氧气体对膜面进行曝气,则膜面上下、左右振动,臭氧气体不会均匀地与膜面接触,因此得不到本效果,并且即使利用臭氧气体对膜面进行曝气也无法清洗膜内,因此同样无法获得本效果。另外,在图4中,为了明确现有例与本实施方式的不同点,未明示在一次侧产生的氧气。
另外,通过这些反应消耗的臭氧成为氧,因此在应用于膜分离活性污泥法(以下,简称为MBR(Membrane Bioreactor:膜生物反应器))的情况下,氧被供给至污泥,因此同在清洗水中使用将臭氧气体注入未加压的清洗水中生成的低浓度的臭氧水或次氯酸钠水溶液的情况相比,污泥的活性高,并且能够降低所需的曝气量。而且,在反冲洗中使用的一部分臭氧供给至被处理水槽1与污泥反应,因此还能够抑制污泥的增殖而对剩余污泥进行减容,进而能够避免产生剩余污泥。
另外,在反冲洗时,通过利用送风机或气泵等从膜过滤分离装置2的下方向(膜过滤分离装置2的正下方的方向)供给气泡,能够向膜面的一次侧提供相对于膜的过滤水的流动方向的剪切力,同不利用送风机或气泵等供给气泡的情况相比,能够获得更高的清洗效果。而且,通过将直径为数mm~数cm的气泡与直径为数μm~1mm的气泡混合来供给,同不利用送风机或气泵等供给气泡的情况相比,能够提供更强的剪切力,并且同不利用送风机或气泵等供给气泡的情况相比,获得更高的清洗效果。
臭氧混合槽5优选使用例如喷射器或注入器型反应器。并且,也可以在这些反应器的下游侧且切换阀10的上游侧、具体在臭氧水配管14内设置静态混合器等促进气液混合的机构。利用这些机构,促进臭氧气体的微小化,进一步促进臭氧在臭氧气体的反冲洗水中的溶解。并且,通过在臭氧混合槽5中贮存臭氧水,即使将清洗水供给泵8设置在切换阀10与臭氧混合槽5之间,也能够通过臭氧清洗水去除膜过滤分离装置2的污垢物质。但是,在此情况下,清洗水供给泵8需要为臭氧耐受性规格。
而且,在臭氧产生器4中使用的臭氧气体浓度优选高达30g/Nm3以上。在通过将臭氧气体浓度设为30g/Nm3以上而从清洗水生成臭氧清洗水时,能够生成浓度高于以小于30g/Nm3的臭氧气体浓度生成的臭氧水浓度的臭氧清洗水。并且,通过将臭氧气体流量与清洗水流量的比例(以下,称为气液比)设为比小于30g/Nm3的臭氧气体浓度的气液比小,能够同小于30g/Nm3的臭氧气体浓度的气液比相比提高臭氧的溶解效率,从而利用来自清洗水供给泵8的压力不排出臭氧排气,或者同小于30g/Nm3的臭氧气体浓度的臭氧排气量相比几乎不排出。由此,能够有效地使用臭氧气体。
将臭氧清洗水作为清洗水供给的压力为10~500KPa,更优选为20~400kPa,进一步优选为30~300kPa。在压力过高的情况下,有可能超过膜过滤分离装置的耐压。另一方面,在压力低时臭氧气体的溶解不充分,臭氧水浓度变低,或者未完全溶解的臭氧气体的一部分贮留在配管内。并且,这些压力能够通过调节臭氧清洗水的流量设定为任意值。
在此,在反冲洗时,若最初不注入臭氧气体而只将处理水(膜过滤水)供给至膜过滤分离装置2,在压力高于某一值(例如25kPa)的时刻注入臭氧气体并使其溶解,利用臭氧水清洗膜过滤分离装置2,则能够更有效地实施清洗。即,不会生成臭氧气体在低压力(例如10kPa)下不溶解的清洗水,因此能够确保高的膜清洗效果。这能通过图5所示那样在膜连接配管11设置压力调节阀22来实现。优选该压力调节阀22具有臭氧耐受性。
作为清洗水供给的流量,设为过滤水量的1/10~10倍即可。过滤水量能够根据流量和膜面积计算。即,将流量和膜面积相乘的值为过滤水量。在作为清洗水供给的流量少于1/10时,膜间差压不会下降,清洗效果不充分,因此不优选。另外,在作为清洗水供给的流量大于10倍时,不仅臭氧的使用量增加,而且过滤水量降低,因此不优选。
反冲洗时间设为10秒以上且60分钟以内即可。在反冲洗时间短于10秒时反冲洗不充分,在长于60分钟时臭氧的使用量增加。另一方面,在加长清洗时间时,在其加长的时间段无法进行过滤处理,因而过滤水量降低,因此不优选。但是,在能够确保规定的设计时的流量值、例如0.2~5.0m3/天的情况下不限于此,只要设在能够确保上述设计时的流量的时间范围内即可。而且,在反冲洗时,也可以使臭氧水流通某恒定时间之后保持原样。保持时间也优选如上所述那样设为10秒以上且60分钟以内即可,并且在能够确保上述设计时的流量的情况下设在能够确保上述设计时的流量的时间范围内即可。
由于用作膜过滤分离装置2的膜的材质需要具有臭氧耐受性,因此优选使用四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)等氟类树脂化合物。
而且,在这种具有臭氧耐受性的膜中,能够使用微滤膜(以下,称作MF(MicroFiltration)膜)或超滤膜(以下,称作UF(Ultra Filtration)膜)。并且,除了膜以外,对于与臭氧接触的设备也需要设为臭氧耐受性。膜的平均孔径设为0.001~1μm,更优选设为0.01~0.8μm。在平均孔径小于此范围时,会在短时间内发生膜的堵塞,进而导致膜过滤时的压力增高,因此不优选。另一方面,在平均孔径大于此范围时,膜过滤性能下降,会导致过滤水的SS(Suspended Solids,悬浮物质)恶化(SS的值增高),进而容易堵塞,因此不优选。膜过滤分离装置2形成容纳这些膜的模块结构(安装并组合配管等以便能够过滤水的结构)。
膜过滤分离装置2的膜的形状可以为空心纤维(浸渍型、管型)、平板膜(浸渍型的平板膜形状、管型的螺旋形状)、单块(Monolith)型等任意形状。而且,过滤方式可以为全量过滤方式和错流过滤方式中的任一种。并且,在图1以及图3的框图中示出了负压过滤方式,但也可以是加压过滤方式。
成为本实施方式的膜分离的对象的水的种类为净水、工业用水、污水、污水二次处理水、工厂废水、海水、大小便等以及在处理这些水的中途处理中产生的水。并且,关于生物处理,能够组合厌氧、无氧、好氧处理来实施。如MBR那样,在利用膜过滤分离装置2将向被处理水槽1中投入、混合上述种类的水和污泥并进行处理而成的水分离为污泥和处理水的情况、或者在对成为膜分离的对象的上述各种水直接进行膜过滤处理的情况、以及在被处理水槽1中不加入污泥进行膜过滤的情况中的任一情况下,均能应用本发明。无论是哪一种情况,都通过在被处理水槽1中使用无机或有机类凝聚剂,来提高膜过滤处理的流量或者获得不易发生膜的堵塞的效果。
图6是利用MBR处理污水或工厂废水时的框图。对图3追加了如下所述的结构。剩余污泥抽吸泵201通过剩余污泥抽吸配管203与被处理水槽1连接。并且,污泥循环泵202通过污泥循环配管204与被处理水槽1连接。但是,污泥循环泵202不是必须的。并且,散气装置205设置于被处理水槽1的膜过滤分离装置2的下部(是指被处理水槽1的内部中靠近被处理水槽1的底面的部位)。
接着,对动作进行说明。在被处理水槽1中填充MLSS(Mixed Liquor SuspendedSolid:混合液悬浮固体)浓度为3000~20000mg/L的活性污泥。在被处理水槽1中实施基于活性污泥的有机物去除,通过膜过滤分离装置2分离为活性污泥和处理水。活性污泥利用污泥循环泵202循环。
而且,增加的活性污泥利用剩余污泥抽吸泵201抽吸,被处理水槽1的MLSS浓度保持恒定。通过利用散气装置205向被处理水槽1内的活性污泥供给空气,并且利用空气使膜过滤分离装置2的膜面摆动,使膜处理稳定地(在此,稳定是指长期间(数十天~数百天期间)获得如设计值那样的流量的状态)实施。在散气装置205连接有送风机,在此未图示。在本装置中,通过定期实施上述基于臭氧清洗水的反冲洗,能够获得高于在清洗水中使用将臭氧气体注入未加压的清洗水生成的低浓度的臭氧水或次氯酸钠水溶液的情况的流量。
另外,作为MBR的形态,在图1、图3、图5中示出了在被处理水槽1内浸渍膜过滤分离装置2的情况,但是并不限定于此,也可以对被处理水槽1进行分割而在下游侧的槽设置膜过滤分离装置2,利用泵对上游侧和下游侧的活性污泥进行循环。并且,也可以使膜过滤分离装置2露在被处理水槽1的外部,利用泵将被处理水槽1内的活性污泥供给至膜过滤分离装置2,并使其循环。另外,也可以将被处理水槽1内分为两个部分,将上游侧设为厌氧槽,将下游侧设为好氧槽,在好氧槽中浸渍膜过滤分离装置2。再者,也可以将被处理水槽1内分为三个部分,从上游侧依次设为无氧槽、厌氧槽、好氧槽,在好氧槽中浸渍膜过滤分离装置2。
图7是针对图6对过滤水实施臭氧处理时的框图。即,为了进一步改善过滤水的水质,利用臭氧的氧化力改善过滤水的色度、浊度,并且去除有机物、铁、锰等无机物、病毒等。对图6追加了如下所述的结构。臭氧处理水配管302通过臭氧反应槽301与处理水配管6连接。并且,臭氧反应槽301通过混合于处理水的处理水臭氧气体配管303与臭氧产生器4连接。并且,对从处理水排出的臭氧气体进行排气处理的处理水臭氧排气处理设备305通过用于排出臭氧气体的处理水臭氧排气配管304与臭氧反应槽301连接。
接着,对动作进行说明。贮存于清洗水槽3的过滤水通过处理水配管6供给至臭氧反应槽301。由臭氧产生器4产生的臭氧气体通过混合于处理水的处理水臭氧气体配管303供给至臭氧反应槽301,由此对过滤水进行臭氧处理。未溶解的臭氧气体利用处理水臭氧排气处理设备305分解为氧,呈无害化状态而向大气排放,该处理水臭氧排气处理设备305对通过用于排出臭氧气体的处理水臭氧排气配管304从处理水排出的臭氧气体进行排气处理。臭氧处理水通过臭氧处理水配管302用作再利用水等。通过将用于生成反冲洗用的臭氧清洗水的臭氧产生器4用于过滤水的臭氧处理,能够更高效地使用臭氧产生器,并且能够进一步改善过滤水的水质。
而且,在间歇地实施膜过滤分离装置2的反冲洗(1天~数周、数月起动一次)、且将上述臭氧清洗水用作反冲洗水的情况下,在10秒以上且60分钟以内的短时间内完成臭氧与污垢物质的反应,并且无需将反冲洗水作为废水回收,因此能够在对过滤水进行臭氧处理时有效地使用臭氧产生器4。并且,在反冲洗时使用臭氧的情况下,将通过处理水配管6流入的处理水贮存在臭氧反应槽301中,在完成反冲洗之后,利用臭氧反应槽301开始进行臭氧处理,并作为臭氧处理水通过臭氧处理水配管302流出。
另外,还能够结合处理水的使用目的,实施高品质的处理水所需的量的臭氧处理,在不这样做的不进行臭氧处理等的情况下,对过滤水的一部分进行臭氧处理,对剩余部分不进行臭氧处理。并且,本方式不限于实施MBR,只要是膜过滤处理与臭氧处理的组合便可实施。
实施方式2.
图8是表示本发明的实施方式2的一实施例的框图。对图3追加了如下所述的结构。能够储存臭氧气体的臭氧气体储存槽17通过臭氧气体配管16设置在臭氧产生器4与臭氧混合槽5之间。而且,臭氧气体储存槽17与臭氧产生器4通过氧气配管18连接。
接着,对动作进行说明。在反冲洗时,以氧气为原料利用臭氧产生器4产生的臭氧气体通过臭氧气体配管16输送至臭氧气体储存槽17,在臭氧气体储存槽17中以低温吸附于硅胶等吸附剂而被储存。如在附图中用记号G所示,含氧气体被供给至臭氧产生器4,在该例子中,供给从液氧产生的氧气比供给含氧气体更优选。另外,臭氧气体中的未吸附于硅胶的氧气通过氧气配管18返回到臭氧产生器4,再次用作臭氧气体的原料。
在反冲洗时,停止向臭氧气体储存槽17供给由臭氧产生器4产生的臭氧气体,并且也阻断从臭氧气体储存槽17返回到臭氧产生器4的路径。在臭氧混合槽5中利用注入器型反应器,利用由此生成的负压吸引储存于臭氧气体储存槽17中的臭氧气体,使该吸引的臭氧气体溶解于清洗水而生成臭氧清洗水,实施膜过滤分离装置2的反冲洗。或者,为了更高效地抽出储存的臭氧气体,也可以利用泵吸引臭氧气体储存槽17内的臭氧气体而向臭氧混合槽5输送臭氧气体。
之后,从臭氧产生器4向臭氧气体储存槽17只供给氧,使臭氧气体储存槽17内的臭氧气体的吸引加速。在完成反冲洗时再次从臭氧产生器4向臭氧气体储存槽17供给臭氧气体,并使臭氧气体以-30℃~-90℃的低温吸附于硅胶等吸附剂。
通过使用储存的臭氧气体,同未储存或浓缩臭氧气体的情况相比能够使用浓度高的臭氧气体,因此能够减少生成臭氧清洗水所需的气体流量,因此同未储存或浓缩臭氧气体的情况相比能够提高臭氧气体的溶解效率。
另外,由于间歇地实施反冲洗,因此通过在电费低廉的夜间利用臭氧产生器4产生并储存臭氧气体,并在反冲洗时使用储存的臭氧来生成臭氧清洗水,能够更加省电。
并且,由于在反冲洗时以外的膜过滤处理时间内持续储存臭氧气体即可,因此同未储存或浓缩臭氧气体的情况相比能够使用臭氧产生量小的臭氧产生器,从而能够实现装置的小型化。另外,在本实施方式中使用的氧优选为尽可能不含氮等的纯度高的氧,例如使用使液氧气化的氧气即可。
并且,在使吸附于臭氧气体储存槽17的臭氧气体解吸时,通过在解吸初始阶段(最初排出氧的阶段)回收从臭氧气体储存槽17排出的氧气,能够抽出更高浓度的臭氧气体。臭氧气体浓度优选为15wt%(226g/m3)~100wt%(2143g/m3)。进一步优选为25wt%(390g/m3)~99wt%(2111g/m3)。此时,还能够在臭氧气体配管16设置泵,利用泵引出储存在臭氧气体储存槽17中的臭氧气体。
在注入恒定量的臭氧气体的情况下,臭氧气体浓度越高,越能减少相对于清洗水流量的臭氧气体流量,进而臭氧气体中所含的氧量变少,其结果是能够将臭氧气体更高效地溶解于清洗水。
并且,为了测量含有臭氧的清洗水的臭氧水浓度,还能够在膜连接配管11或臭氧水配管14设置臭氧浓度计。或者,还能够在膜连接配管11或臭氧水配管14设置旁通回路,并在该旁通回路设置臭氧浓度计。在此情况下,从臭氧浓度计通过的臭氧水返回到膜连接配管11或臭氧水配管14。
而且,还能够根据臭氧浓度计的值控制臭氧气体浓度。即,由于臭氧水浓度根据用于清洗水的处理水(膜过滤水)的水质而发生变动,因此若臭氧浓度计的值低于规定的值、例如3mg/L,则能够通过提高臭氧气体浓度来确保充分的清洗能力,并且能够高效地产生并使用臭氧。
而且,通过将臭氧气体储存槽17设为两组,能够相互抽出储存于臭氧气体储存槽17的臭氧气体,因此能够比一组的情况更加稳定地、即在臭氧气体浓度的变动小的状态下抽出高浓度的臭氧气体。
而且,在图9中对以下例子进行说明:在臭氧混合槽5设置喷射器52并且在喷射器设置输送臭氧水的臭氧水循环泵51,分别用臭氧水循环配管53连接。在此情况下,清洗水供给泵8设置在臭氧水配管14上。关于此时的清洗水供给泵8以及臭氧水循环泵51,液体接触部的部件需要具有臭氧耐受性。并且,在臭氧混合槽5的上部连接有排出未溶解于水中的臭氧气体的臭氧排气配管23。
接着,对动作进行说明。清洗水从清洗水槽3例如以重力坠落等方式供给至臭氧混合槽5。利用臭氧水循环泵51将臭氧混合槽5内的清洗水供给至喷射器52,并且此时利用在喷射器52中产生的负压从臭氧气体储存槽17向喷射器52吸引浓缩的高浓度臭氧气体,并利用喷射器52混合清洗水与臭氧气体。另外,还能够在喷射器52与臭氧气体储存槽17之间的臭氧气体配管16设置未图示的泵,使用该泵供给臭氧气体。通过混合清洗水与臭氧气体,生成高浓度的臭氧水,并通过臭氧水循环配管53注入臭氧混合槽5中。持续该一系列动作并反复进行,直至成为以下所述的规定的浓度,由此提高臭氧混合槽内的清洗水中的臭氧浓度。
虽然未图示,但例如预先利用设置于臭氧水循环配管53的臭氧浓度计来计量出规定的浓度、例如10mg/L的浓度的臭氧水作为清洗水而制成,在反冲洗的时刻,使用清洗水供给泵8通过臭氧水配管14将高浓度的臭氧水供给至膜过滤分离装置2来实施反冲洗。未在臭氧混合槽5中溶解而从臭氧排气配管通过的臭氧气体利用催化剂分解为无害的氧而向大气排放。或者,还能够不分解臭氧排气而将其注入被处理水槽1或清洗水槽3中。
如以上说明,由于使用浓缩的臭氧气体,因此能够充分地生成高浓度的臭氧水、即浓度例如为3mg/L以上的高浓度臭氧水,并且通过使用该高浓度的臭氧水,能够高效地清洗膜。另外,也可以不通过喷射器52而是利用泵抽出储存于臭氧气体储存槽17的臭氧气体,从臭氧混合槽5的下部通过散气装置等进行鼓泡来供给,在此情况下也能够获得与上述相同的效果。
图10是针对图8利用从臭氧反应槽301排出的臭氧排气生成反冲洗用的臭氧清洗水时的框图。对图8追加了如下所述的结构。在处理水臭氧排气配管304设置臭氧排气切换阀307,并通过臭氧排气再利用配管306与臭氧混合槽5连接。而且,将臭氧气体储存槽17设置在臭氧排气再利用配管306上。
接着,对动作进行说明。连续地实施过滤水在臭氧反应槽301中的臭氧处理,处理水臭氧排气处理设备305的臭氧排气处理也与此相应地连续实施。在此,为了回收反冲洗所需的臭氧气体,在储存所需的臭氧量的期间对臭氧排气切换阀307进行切换,以便臭氧排气导入臭氧气体储存槽17中,储存臭氧气体。此时,若设置去除臭氧排气中所含的水分的机构、即设置除湿机27,则能够高效地储存臭氧气体。在开始进行膜过滤分离装置2的反冲洗的情况下,排出储存的臭氧气体而导入臭氧混合槽5中,生成反冲洗用的臭氧清洗水。
在臭氧气体的储存完成时对臭氧排气切换阀307进行切换,以便能够利用处理水臭氧排气处理设备305对从臭氧反应槽301排出的臭氧排气进行处理。由此,能够再利用臭氧排气而高效地使用臭氧。
而且,若在臭氧混合槽5中使用注入器型反应器,则能够引入臭氧排气并使臭氧气体高效地溶解于清洗水,从而生成臭氧清洗水。另外,本方式并不限于实施MBR,只要是膜过滤处理与臭氧处理的组合便可实施。
图11是对加入被处理水槽1中的被处理水进行前臭氧处理、并利用从臭氧反应槽501排出的臭氧排气生成该反冲洗用的臭氧清洗水时的框图。其他结构和动作与图10相同。通过进行前臭氧处理,使无法用被处理水中所含的MBR、即微生物去除的难降解有机物低分子化,以便借助臭氧处理来改质,从而能够利用微生物去除。由此,MBR的处理水质得到提高。另外,在对膜分离活性污泥法等含有好氧性微生物的被处理水进行过滤的情况下,由于上述气泡中存在氧,且气泡小(直径为0.1μm~1mm),因此气液界面的面积大,其结果是,在同体积的氧量下,被处理水中的溶解效率与气泡直径变小而气液界面的面积增大的量相应地增高,在对臭氧气体进行加压并将其注入清洗水的情况下,同不这样做的情况相比能够提高微生物的活性。
实施方式3.
图12是表示本发明的实施方式3的一实施例的框图。对图3追加了如下所述的结构。酸贮存槽19通过酸供给配管21与臭氧水配管14连接。而且,在酸贮存槽19与臭氧水配管14之间的酸供给配管21上设置有酸供给泵20。
接着,对动作进行说明。在反冲洗时,在向膜过滤分离装置2供给臭氧清洗水时,同时利用酸供给泵20通过酸供给配管21将酸贮存槽19的酸供给至臭氧水配管14内的臭氧清洗水,生成酸性臭氧清洗水,而对膜过滤分离装置2进行反冲洗。还能够在比将酸注入臭氧水配管14的点靠下游的位置设置静态混合器等,提高酸与臭氧清洗水的混合性,即提高臭氧的溶解性,增高溶臭氧浓度。
酸能够使用盐酸、硫酸、硝酸等无机酸或草酸、柠檬酸等有机酸。通过使用这些酸,能够提高去除附着于膜内以及膜面的铁、钙、镁、二氧化硅、铝等形成所谓水垢(“水垢”是指以无机物为主成分的沉积物)的金属的效果。
并且,酸的注入时刻可以是将臭氧清洗水作为反冲洗水供给至膜过滤分离装置2之前或之后,也可以是同时。即,通过以下方式中的任一方式均可实施:在注入酸而进行清洗后,进行基于臭氧清洗水的清洗;预先将酸加入臭氧清洗水中,由此进行清洗;在利用臭氧清洗水清洗之后,注入酸而进行清洗。另外,也可以在用酸清洗之前先使用未注入臭氧气体的清洗水(膜过滤水)。
另外,在并用酸的情况下,在从反冲洗切换至过滤处理的情况下,需要暂时回收残留在膜过滤分离装置2内或膜连接配管11内的清洗水。这是因为,酸不满足作为排水或排放标准的pH的范围。在使用无机酸作为酸的情况下,只实施pH调节就能用作处理水。在使用有机酸作为酸的情况下,回送至被处理水槽1即可。但是,若有机酸的使用量为能够通过稀释满足排水或排放标准的等级,则还能够利用稀释效果不回送至被处理水槽1而是作为处理水回收。
实施方式4.
图13是表示本发明的实施方式4的一实施例的框图。对图3追加了如下所述的结构。在膜连接配管11连接有臭氧排气配管23,通过臭氧排气配管23依次设置泄压阀28以及臭氧排气处理设备24。
接着,对动作进行说明。在反冲洗时,由于使用30g/Nm3以上的高浓度的臭氧气体,因此在将臭氧气体注入加压的清洗水中的情况下,同不这样做的情况相比能够使臭氧气体高效地溶解于清洗水,但是由于未溶解的臭氧气体或氧残留在臭氧清洗水中,因此在反冲洗时,在利用压力计9测量的压力超过规定的值、例如50kPa的情况下,泄压阀28打开,抽出该臭氧气体或氧,在压力下降至规定的值、例如20kPa时,泄压阀28关闭。即,间歇地作为通风口动作。
由于专利文献1中记载的排臭氧处理装置始终被释放,并且也未实施生成臭氧清洗水的反冲洗水槽30内的压力控制,因此本实施方式的臭氧排气处理设备24与专利文献1中记载的排臭氧处理装置不同。
泄压阀28通过设定打开和关闭的时间来自动调节阀的开闭。或者,还能够利用压力计9的值进行控制。设定压力的上限以及下限,在压力达到上限时打开泄压阀28,在达到下限时关闭泄压阀28。或者,泄压阀28也可以使用安全阀等当上升至预先规定的压力时打开阀的结构的阀。
由此,通过使供给至膜的臭氧清洗水的流量呈间歇性,基于膜内的臭氧水的剪切力、即利用臭氧水挪动或摩擦膜表面的力增大,能够进一步提高清洗效果。并且,通过调节成符合高浓度臭氧气体与清洗水的气液比的压力,能够进一步提高臭氧气体的溶解效率。而且,能够将反冲洗水的压力控制在规定的值、例如50kPa以内,从而能够避免膜过滤分离装置2的破损等。
实施方式5.
图14是表示本发明的实施方式5的一实施例的装置结构的局部的框图。
对图1或图3或图8追加了如下所述的结构。膜连接配管11与集管25连接,在集管25分别连接有第一膜连接配管26以及第二膜连接配管31。第一膜连接配管26以及第二膜连接配管31在膜过滤分离装置2内相连。优选膜连接配管26和第二膜连接配管31设置于作为膜模块的膜过滤分离装置2上相对的位置。由于臭氧与膜模块内的污垢物质反应而被消耗掉,因此通过从膜过滤分离装置2上相对的位置供给臭氧清洗水,能够使膜过滤分离装置内的臭氧水浓度均匀化。并且,集管25具有对从膜连接配管26和第二膜连接配管31流入膜过滤分离装置2中的臭氧清洗水均匀地进行分配的功能。
接着,对动作进行说明。在膜过滤时,过滤水通过第一膜连接配管26以及第二膜连接配管31各自的配管送至清洗水槽3。另一方面,在反冲洗时,利用集管25发挥压力的缓冲作用,并通过第一膜连接配管26以及第二膜连接配管31向膜过滤分离装置2内均匀地供给作为清洗水的臭氧清洗水(由于连接有集管25,因此均匀),因此能够均匀地清洗膜内以及膜面。另外,若无法均匀地供给作为清洗水的臭氧清洗水,则在膜内产生无法清洗的部分。
而且,图15是表示本发明的实施方式5的其他实施例的装置结构的局部的框图。对图1或图3或图8追加了如下所述的结构。即,清洗水从膜连接配管11分支而进入清洗水调节阀32,并通过膜连接配管11和清洗水调节阀32向膜过滤分离装置2供给清洗水,因此从膜连接配管11分支出第二膜连接配管31,分别与膜过滤分离装置2连接。膜连接配管11以及第二膜连接配管31在膜过滤分离装置2内相连。在膜连接配管11以及第二膜连接配管31分别连接有膜连接配管压力计33以及第二膜连接配管压力计34,这些压力计分别通过膜连接配管用的压力计信号线37以及第二膜连接配管用的压力计信号线38而与控制装置35连接。并且,在第二膜连接配管31安装有作为清洗水的流量调节阀的清洗水调节阀32,清洗水调节阀32通过阀控制线36与控制装置35连接。
接着,对动作进行说明。在反冲洗时,膜连接配管压力计33以及第二膜连接配管压力计34的压力值作为信号分别经由膜连接配管用的压力计信号线37以及第二膜连接配管用的压力计信号线38传输至控制装置35,并通过阀控制线36向清洗水调节阀32传输信号而调节阀的开度,以便这些值相等。由此,通过膜连接配管11以及第二膜连接配管31向膜过滤分离装置2内始终均匀地供给作为清洗水的臭氧清洗水,从而能够均匀地清洗膜内以及膜面。
实施方式6.
图16是表示本发明的实施方式6的一实施例的装置结构的局部的框图。
本实施方式将膜过滤分离装置分为上下两层。而且,对图1或图3或图8追加了如下所述的结构。在上层的膜过滤分离装置2p、下层的膜过滤分离装置2q分别连接有上层的膜连接配管11p以及下层的膜连接配管11q。第二膜连接配管31如上所述地从上层的膜连接配管11p分支,在第二膜连接配管31安装有清洗水调节阀32。第二膜连接配管31的末端位于上层的膜过滤分离装置2p的下部,并安装有多个臭氧水供给器44。该臭氧水供给器44具有从膜过滤分离装置2p的下部向膜过滤分离装置2p供给臭氧清洗水的作用,若臭氧清洗水注入被处理水槽1中,则压力下降而产生含有臭氧的气泡。而且,在被处理水槽1的下层的膜过滤分离装置2q的下部设置有散气装置41,并通过空气供给配管42与送风机43连接。
接着,对动作进行说明。在反冲洗时,从上层的膜连接配管11p以及下层的膜连接配管11q向膜过滤分离装置2供给作为清洗水的臭氧清洗水。通过将供给至上层的膜连接配管11p的臭氧清洗水的一部分经由第二膜连接配管31而从臭氧水供给器44供给至上层的膜过滤分离装置2p,在臭氧水供给器44中压力下降,产生直径为0.1μm~1mm的臭氧气泡101,在上层的膜过滤分离装置2p的表面向上浮动,从而能够进一步提高上层的膜过滤分离装置2p的清洗效果。
此时,在此通过利用送风机43从散气装置41供给空气,进一步促进膜面附着物的去除效果。由此,虽然下层的膜过滤分离装置2q的清洗效果得到提高,但是来自散气装置41的空气不易与上层的膜过滤分离装置2p接触,产生上层的膜过滤分离装置2p的清洗效果与下层的膜过滤分离装置2q的清洗效果的差异。能够利用上述的从臭氧水供给器44产生的臭氧气泡101将该差减小到直径0.1μm~1mm,从而能够使被处理水槽1内的上层的膜过滤分离装置2p、下层的膜连接配管11q的清洗效果均匀。在本实施方式中,对在上下两层设置有膜过滤分离装置的情况进行了说明,但是即使将膜过滤分离装置设置为三层以上,也能够通过设成相同的结构来获得相同的效果。
实施方式7.
图17是表示本发明的实施方式7的一实施例的装置结构的局部的框图。
图17是MBR的处理流程,在被处理水槽1内的组A设置八个膜过滤分离装置2a~2h,分别与膜连接配管11a~11h连接。本图中未记载,在膜连接配管11a~11h各自的端部连接有与图1或图3或图8中示出的结构相同的过滤设备以及反冲洗设备。并且,也可以将在清洗水中溶解臭氧气体的臭氧清洗水用作反冲洗用的水。并且,在本实施方式中,在污水量发生变动而增加的情况下,或者在有机物等的浓度增高而水质负荷增高的情况下,由于空间的关系,能够投入被处理水槽1中的膜过滤分离装置2的数量有限,其结果是膜面积不足而得不到必要的流量,因此以相同的结构设置组B。该组B与组A并排设置,能够使用两个或只使用一个。另外,本图中只示出了两组,能够以至少两个以上的组实施,例如也可以为三组。另外,还能够实施根据水量改变组数的方法。
作为本系统的运行方法,在某一个膜过滤分离装置(例如2a)的膜间差压上升至预先设定的值的情况下,停止膜过滤处理而实施上述的反冲洗。在反冲洗完成时重新开始膜过滤处理。
如此,在各膜过滤分离装置的膜间差压上升至预先设定的值的情况下,利用每个膜过滤分离装置实施反冲洗,但是若一次性实施反冲洗则在此期间得不到处理水,因此多个膜过滤分离装置不同时实施反冲洗,而是依次实施反冲洗。在将高浓度的臭氧清洗水用作反冲洗水的情况下,由于在短时间内完成反冲洗,因此还不会发生过滤水不足,能够获得稳定的处理水。另外,还能够暂时抽吸组A的被处理水槽1内的活性污泥并用臭氧清洗水填满来清洗。在此情况下,只运行组B来对应。并且,能够通过增加组来增加处理的稳定性。
并且,关于组B,还能够不采用MBR,而是采用标准活性污泥法等在最终沉淀池中分离活性污泥并回流至曝气槽(相当于本实施方式的被处理水槽1)的方式,与MBR并列运行。由此,能够应对MBR(组A)发生故障的情况。并且,在不要求那么高度的处理水质的情况下,由于若混合MBR(组A)与标准活性污泥法(组B)的各处理水则MBR的处理水质好于标准活性污泥法的处理水质,因此能够容易地实现所要求的处理水质。
而且,图18表示将处理组设成至少两个以上的多个的情况。各膜过滤分离装置2a~2d的膜过滤水汇集到膜连接配管11i,在该膜连接配管11i的末端连接有与图1或图3或图8所示的结构相同的过滤设备以及反冲洗设备。各膜过滤分离装置2e~2h的膜过滤水同样汇集到膜连接配管11j,在该膜连接配管11j的末端同样连接有过滤设备以及反冲洗设备。作为基本运行方法,与图16所示的内容相同,能够对应处理水量的变动或水质负荷,例如切换组A和组B来运行。例如,当水量或水质负荷小时,只运行一部分组,例如停止组A而只运行组B,从而能够更加节能地运行。而且,在某一组N为反冲洗中的情况下,由于无法进行过滤处理,因此能够通过利用除组N以外的组调节过滤水量来连续处理。
【实施例】
关于反冲洗方法,使用以下所示的实施例1、2和比较例1、2的四个条件实施在线反冲洗,对MBR中的膜过滤阻力的逐日变化进行了评价。另外,将MBR的运行条件示于表1。
【表1】
(实施例1)
作为反冲洗水使用在清洗水中溶解臭氧气体的臭氧清洗水(浓度为13~15mg/L),所使用的反冲洗水量为380mL。本实施例1以图3所示的框图实施。在本实施例1中,在反冲洗时从膜过滤分离装置2产生大量的含有臭氧的气泡。
(实施例2)
作为反冲洗水使用在清洗水中溶解臭氧气体的臭氧清洗水(浓度为13~15mg/L)以及草酸水溶液(浓度为1000mg/L),所使用的反冲洗水量分别为190mL。本实施例2以图12所示的框图实施。在本实施例2中,在反冲洗时从膜过滤分离装置2产生大量的含有臭氧的气泡。
(比较例1)
作为反冲洗水使用在清洗水中溶解次氯酸钠的次氯酸钠水溶液(浓度为6000mg/L),所使用的反冲洗水量为380mL。图19中示出使用次氯酸钠水溶液进行反冲洗的框图。贮存12%次氯酸钠水溶液的次氯酸钠原水槽404通过次氯酸钠供给配管403与次氯酸钠水溶液调节槽402连接。并且,清洗水槽通过清洗水配管13与次氯酸钠水溶液调节槽402连接。并且,清洗水供给泵8与次氯酸钠水溶液调节槽402通过次氯酸钠水配管405连接,清洗水供给泵8与切换阀10连接。另外,在清洗水配管13设置有清洗水用阀401。其他结构与图3相同。
接着,对动作进行说明。贮存于次氯酸钠原水槽404中的12%次氯酸钠水溶液通过次氯酸钠供给配管403输送至次氯酸钠水溶液调节槽402,并与过滤水混合而生成浓度为6000mg/L的次氯酸钠水溶液。通过清洗水供给泵8将该浓度为6000mg/L的次氯酸钠水溶液通过次氯酸钠水配管405、切换阀10、膜连接配管11供给至膜过滤分离装置2,实施反冲洗。另外,在本比较例中,在反冲洗时未从膜过滤分离装置2产生含有臭氧的气泡。
(比较例2)
作为反冲洗水使用在清洗水中溶解臭氧气体的臭氧水(浓度为2mg/L),所使用的反冲洗水量为380mL。图20中示出使用本比较例的臭氧水进行反冲洗的框图。在臭氧混合槽5通过臭氧排气配管23连接有臭氧排气处理设备24。清洗水供给泵8配置在切换阀10与臭氧混合槽5之间,并用臭氧水配管14连接。并且,由于清洗水供给泵8与臭氧水接触,因此使用具有臭氧耐受性的泵。并且,臭氧水配管14、切换阀10、膜连接配管11、压力计9、膜过滤分离装置2也具有臭氧耐受性。其他结构与图3相同。
接着,对动作进行说明。由臭氧产生器4产生的臭氧气体通过臭氧气体配管16注入臭氧混合槽5中而生成臭氧水。未溶解的臭氧气体作为臭氧排气通过臭氧排气配管23在臭氧排气处理设备24中分解为氧,并呈无害化状态而放出大气中。通过清洗水供给泵8将臭氧混合槽5内的浓度为2mg/L的臭氧水通过臭氧水配管14、切换阀10、膜连接配管11供给至膜过滤分离装置2,实施反冲洗。另外,在本比较例中,在反冲洗时未从膜过滤分离装置2产生含有臭氧的气泡。这是因为,在清洗水到达膜过滤分离装置2的时刻,臭氧全部与清洗水中的有机物等反应而被消耗掉。
将膜过滤阻力的逐日变化示于图21。膜过滤阻力R根据以下算式(1)计算。
【算式1】
R=(ΔP/μ)/J
在此,R:膜过滤阻力(m-1),ΔP:膜间差压(Pa),J:膜渗透水流量(m/天),μ:膜渗透水的黏滞系数(Pa·s)。
在比较例1中,即使定期实施反冲洗,膜过滤阻力也比其他例子最急剧上升,在本评价期间,需要实施两次离线清洗(在5000mg/L次氯酸钠水溶液中浸渍2个小时+在10000mg/L草酸水溶液中浸渍2个小时)。并且,即使实施在离线清洗,膜过滤阻力也恢复不了初始状态,发现每次反复进行离线清洗时,离线清洗之后的膜过滤阻力都会上升的倾向。
在比较例2中,虽然不及比较例1,但膜过滤阻力逐渐上升。另一方面,在实施例1中,与比较例1以及2相比大幅抑制了膜过滤阻力的上升。这是因为,获得了基于高浓度的臭氧清洗水的清洗效果。并且,在实施例2中比实施例1进一步抑制了膜过滤阻力的上升。这是因为,通过在臭氧清洗水中并用草酸水溶液,不仅促进有机物的去除,而且促进了无机物的去除。
另外,在任一实施例以及比较例中,BOD(Biochemical oxygen demand:生化需氧量):4~7mg/L,COD(Chemical oxygen demand:化学需氧量):7~12mg/L,SS:小于0.5mg/L,处理水质全部稳定,即水质的变动小,限制在上述BOD、COD以及SS值的范围内,水质良好。另外,本清洗水是使用该处理水制作的。
在表1所示的条件中,对运行的MBR的膜评价膜过滤阻力的恢复率,该膜过滤阻力的恢复率根据将膜二次侧的膜附近、即与膜接触的点的臭氧水浓度改为0.5~15mg/L时的膜间差压求出。将获得的结果示于图22。另外,根据膜间差压求出的膜过滤阻力的恢复率(%)通过以下算式(2)计算。并且,此时刚刚注入臭氧气体之后的臭氧水浓度为1~17mg/L。未使用时的膜过滤阻力根据利用未使用的膜过滤纯水时的膜间差压并利用算式(1)求出。
【算式2】
膜过滤阻力的恢复率(%)
=100×(清洗前的膜过滤阻力-清洗后的膜过滤阻力)/(膜清洗前的膜过滤阻力
-未使用时的膜过滤阻力)
如图22所示,通过使臭氧水浓度高于3mg/L,根据膜间差压求出的膜过滤阻力的恢复率急剧上升,臭氧水浓度为10mg/L,接近100%。即,判断为:臭氧水浓度越高,根据膜间差压求出的膜过滤阻力的恢复率越高而越稳定,即长期间(数十天~数百天的期间)获得如设计值那样的流量,从而能够以高的流量实施膜过滤处理。
(实施例3)
而且,在表1所示的条件中,对浓缩图8所示的臭氧气体的情况,将评价臭氧气体浓度依赖性的结果示于图23~图25。另外,在将臭氧气体浓度设为220g/m3以上的情况下,浓缩了臭氧气体。并且,将处理水用作反冲洗水,将处理水的臭氧注入率(每单位处理水量的臭氧注入量)设为85mg/L。
图23表示反清洗水中的臭氧浓度相对于臭氧气体浓度的变化。如该图所示,获得了如下结果:臭氧气体浓度越高,反清洗水中的臭氧浓度越高。尤其在臭氧气体浓度为50g/Nm3以下的情况下,反清洗水中的臭氧浓度小到1mg/L左右,无法获得充分的清洗效果。这是因为,残留在处理水中的有机物与臭氧反应,臭氧无效地被消耗掉。即,臭氧气体浓度越高,臭氧的无效消耗量越少,其结果是能够生成臭氧浓度高的反清洗水。
图24表示反清洗水中的臭氧浓度与臭氧气体浓度的比。如该图所示可知,在臭氧气体浓度为50g/Nm3以下的情况下,该比小,通过将臭氧气体浓度设为220g/Nm3以上,能够将气体中的臭氧高效地转换为反清洗水中的臭氧。
图25表示浓度为6000mg/L的次氯酸钠水溶液相对于为将膜间差压恢复100%所需的臭氧气体浓度的反冲洗水量与为将膜间差压恢复100%所需的臭氧反冲洗水量的比的变化。在臭氧气体浓度为50g/Nm3以下的情况下,清洗水量比大致为0.6,通过将臭氧气体浓度设为220g/Nm3以上,反冲洗水量急剧下降。即,臭氧气体浓度越高,越能减少反冲洗所需的水量。这说明优选臭氧气体浓度越高,反冲洗所需的处理水量越少,因此MBR的处理水的回收率增高。并且,由于以相同的臭氧注入率进行比较,因此臭氧气体浓度越高,在反冲洗中所需的臭氧量、即臭氧注入率与反冲洗水量的乘积越小,能够进行更高效的处理。
另外,本发明在其发明的范围内能够自由组合各实施方式或者适当地变形、省略各实施方式。
附图标记说明
1被处理水槽、2膜过滤分离装置、3清洗水槽、4臭氧产生器、5臭氧混合槽、6处理水配管、7过滤泵、8清洗水供给泵、9压力计、10切换阀、11膜连接配管、12过滤水配管、13清洗水配管、14臭氧水配管、15被处理水配管、16臭氧气体配管、17臭氧气体储存槽、18氧气体配管、19酸贮存槽、20酸供给泵、21酸供给配管、22压力调节阀、23臭氧排气配管、24臭氧排气处理设备、25集管、26第一膜连接配管、27除湿机、28泄压阀、30反冲洗水槽、31第二膜连接配管、32清洗水调节阀、33膜连接配管压力计、34第二膜连接配管压力计、35控制装置、36阀控制线、37膜连接配管用的压力计信号线、38第二膜连接配管用的压力计信号线、41散气装置、42空气供给配管、43送风机、44臭氧水供给器、51臭氧水循环泵、52喷射器、53臭氧水循环配管、101臭氧气泡(含有臭氧的气泡)、201剩余污泥抽吸泵、202污泥循环泵、203剩余污泥抽吸配管、204污泥循环配管、205散气装置、301臭氧反应槽、302臭氧处理水配管、303处理水臭氧气体配管、304处理水臭氧排气配管、305处理水臭氧排气处理设备、306臭氧排气再利用配管、307臭氧排气切换阀、401清洗水用阀、402次氯酸钠水溶液调节槽、403次氯酸钠供给配管、404次氯酸钠原水槽、405次氯酸钠水配管、501臭氧反应槽、504处理水臭氧排气配管、505处理水臭氧排气处理设备、506臭氧排气再利用配管、507臭氧排气切换阀、2a组A的第一膜过滤分离装置、2b组A的第二膜过滤分离装置、2c组A的第三膜过滤分离装置、2d组A的第四膜过滤分离装置、2e组A的第五膜过滤分离装置、2f组A的第六膜过滤分离装置、2g组A的第七膜过滤分离装置、2h组A的第八膜过滤分离装置、2p上层的膜过滤分离装置、2q下层的膜过滤分离装置、11a组A的第一膜连接配管、11b组A的第二膜连接配管、11c组A的第三膜连接配管、11d组A的第四膜连接配管、11e组A的第五膜连接配管、11f组A的第六膜连接配管、11g组A的第七膜连接配管、11h组A的第八膜连接配管、11i、11j1膜连接配管、11p上层的膜连接配管、11q下层的膜连接配管。
Claims (10)
1.一种使用膜的水处理方法,其特征在于,
对实施了膜过滤处理的清澈的水进行加压并将其作为清洗水,
在该清洗水中注入臭氧气体而生成臭氧清洗水,
从膜过滤时的过滤水的出口侧、即过滤二次侧向膜过滤用的膜供给所述臭氧清洗水而清洗所述膜的内部,并且,
在膜过滤时的未处理水的入口侧、即过滤一次侧产生含有臭氧的气泡而清洗所述过滤一次侧的所述膜的表面。
2.根据权利要求1所述的使用膜的水处理方法,其特征在于,使用泄压阀降低所述臭氧清洗水的压力,所述泄压阀设置在所述膜与用于排出残留在所述臭氧清洗水中的未溶解的臭氧气体或氧的臭氧排气设备之间并降低所述臭氧清洗水的压力。
3.根据权利要求1或2所述的使用膜的水处理方法,其特征在于,在清洗所述膜时,使所述臭氧清洗水的供给压力发生变动。
4.根据权利要求1所述的使用膜的水处理方法,其特征在于,
在清洗水槽中储存所述清洗水,并且,
在将储存的所述清洗水经与膜过滤分离装置连接的膜连接配管输送至所述膜的情况下,利用设置于所述膜连接配管的压力计测量所述清洗水的压力,所述膜过滤分离装置将未实施膜过滤处理的未处理水中所含的异物与所述过滤水分离,
在该压力达到预先规定的压力之后,进行所述臭氧清洗水的生成而开始进行反冲洗处理。
5.根据权利要求1或4所述的使用膜的水处理方法,其特征在于,将储存的臭氧气体注入所述清洗水中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的使用膜的水处理方法,其特征在于,在利用所述臭氧清洗水清洗膜的内部之前或之后,在所述清洗水中添加酸,从所述过滤二次侧向所述膜供给添加有所述酸的清洗水并清洗所述膜。
7.一种使用膜的水处理装置,其特征在于,具备:
膜过滤分离装置,将未实施膜过滤处理的未处理水中所含的异物与实施了膜过滤的过滤水分离;
切换阀,对通常的膜过滤和与该通常的膜过滤相反方向的清洗、即反冲洗进行切换;
臭氧溶解部,对实施了膜过滤处理的清澈的水进行加压并将其作为清洗水,生成将臭氧气体溶解于该清洗水而得的臭氧清洗水,该臭氧溶解部与向所述膜过滤分离装置供给所述臭氧清洗水的配管连接;
清洗水供给泵,通过配管与该臭氧溶解部连接并供给所述清洗水;以及
臭氧产生器,将所述臭氧气体供给至所述臭氧溶解部,
通过将所述切换阀切换为通常的膜过滤的方向,利用反冲洗将所述臭氧清洗水供给至膜过滤用的膜而清洗所述膜。
8.根据权利要求7所述的使用膜的水处理装置,其特征在于,在所述臭氧产生器与所述臭氧溶解部之间具备储存所述臭氧气体的臭氧气体储存部。
9.根据权利要求7或8所述的使用膜的水处理装置,其特征在于,具备在所述清洗水中添加酸的构件,在进行与通常的膜过滤相反方向的清洗、即反冲洗时,向膜过滤用的膜供给添加了所述酸的清洗水而清洗所述膜。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的使用膜的水处理装置,其特征在于,具备:
膜连接配管,与所述膜过滤分离装置连接并设置在该膜过滤分离装置与所述切换阀之间,在所述反冲洗时用于向所述膜过滤分离装置输送加压的臭氧清洗水;
泄压阀,与该膜连接配管连接并调节所述臭氧气体的压力;以及
臭氧排气处理设备,排出未溶解于所述加压的臭氧清洗水的臭氧气体并将其分解为氧。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110709153A (zh) * | 2017-06-07 | 2020-01-17 | 三菱电机株式会社 | 水处理膜的清洁装置、清洁方法以及水处理系统 |
CN111495893A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-07 | 侯思明 | 一种工业水处理设备的清洗方法 |
CN112135681A (zh) * | 2018-05-30 | 2020-12-25 | 三菱电机株式会社 | 膜清洗装置及膜清洗方法 |
CN112261986A (zh) * | 2018-06-13 | 2021-01-22 | 三菱电机株式会社 | 氧化装置、水处理装置、水处理方法、臭氧水生成方法及清洗方法 |
CN113816492A (zh) * | 2021-10-19 | 2021-12-21 | 成都工业学院 | 一种基于o3的mbr平板膜自动反冲洗系统及其使用方法 |
CN114950143A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-30 | 愉悦家纺有限公司 | 一种用于处理棉织物碱煮练废水的纳滤膜的清洗方法 |
CN115297951A (zh) * | 2020-03-24 | 2022-11-04 | 三菱电机株式会社 | 膜清洗装置以及膜分离活性污泥系统和膜清洗方法 |
CN115400599A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-11-29 | 广东汇祥环境科技有限公司 | 一种绿色高效的微纳米气泡离线恢复性清洗mbr膜的装置和方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6695515B1 (ja) * | 2019-06-17 | 2020-05-20 | 三菱電機株式会社 | ろ過膜洗浄装置、ろ過膜洗浄方法、および水処理システム |
JP7120496B1 (ja) * | 2022-01-31 | 2022-08-17 | 三菱電機株式会社 | 濾過膜洗浄装置、水処理装置及び濾過膜洗浄方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06238136A (ja) * | 1993-02-17 | 1994-08-30 | Daicel Chem Ind Ltd | 濾過膜モジュールの洗浄方法 |
JP2004073950A (ja) * | 2002-08-13 | 2004-03-11 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 膜洗浄方法 |
CN103055703A (zh) * | 2007-05-29 | 2013-04-24 | 西门子工业公司 | 使用脉冲气提泵的膜清洗 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1119485A (ja) * | 1997-07-03 | 1999-01-26 | Fuji Electric Co Ltd | 膜を用いた水処理における運転制御法 |
JP2003326258A (ja) * | 2002-05-13 | 2003-11-18 | Fuji Electric Co Ltd | 水処理方法 |
JP2004249168A (ja) * | 2003-02-18 | 2004-09-09 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 水処理装置の運転方法 |
JP2004209478A (ja) * | 2004-03-31 | 2004-07-29 | Ebara Corp | 除濁用膜モジュールのろ過逆洗方法と装置 |
JP2012239936A (ja) * | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Sharp Corp | 浄水処理方法及び装置 |
-
2015
- 2015-04-06 JP JP2015542101A patent/JP5908186B2/ja active Active
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- 2015-04-06 CN CN201580016177.3A patent/CN106132518B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06238136A (ja) * | 1993-02-17 | 1994-08-30 | Daicel Chem Ind Ltd | 濾過膜モジュールの洗浄方法 |
JP2004073950A (ja) * | 2002-08-13 | 2004-03-11 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 膜洗浄方法 |
CN103055703A (zh) * | 2007-05-29 | 2013-04-24 | 西门子工业公司 | 使用脉冲气提泵的膜清洗 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110709153A (zh) * | 2017-06-07 | 2020-01-17 | 三菱电机株式会社 | 水处理膜的清洁装置、清洁方法以及水处理系统 |
CN110709153B (zh) * | 2017-06-07 | 2022-03-01 | 三菱电机株式会社 | 水处理膜的清洁装置、清洁方法以及水处理系统 |
CN112135681A (zh) * | 2018-05-30 | 2020-12-25 | 三菱电机株式会社 | 膜清洗装置及膜清洗方法 |
CN112135681B (zh) * | 2018-05-30 | 2021-12-28 | 三菱电机株式会社 | 膜清洗装置及膜清洗方法 |
CN112261986A (zh) * | 2018-06-13 | 2021-01-22 | 三菱电机株式会社 | 氧化装置、水处理装置、水处理方法、臭氧水生成方法及清洗方法 |
CN115297951A (zh) * | 2020-03-24 | 2022-11-04 | 三菱电机株式会社 | 膜清洗装置以及膜分离活性污泥系统和膜清洗方法 |
CN115297951B (zh) * | 2020-03-24 | 2023-02-28 | 三菱电机株式会社 | 膜清洗装置以及膜分离活性污泥系统和膜清洗方法 |
CN111495893A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-07 | 侯思明 | 一种工业水处理设备的清洗方法 |
CN113816492A (zh) * | 2021-10-19 | 2021-12-21 | 成都工业学院 | 一种基于o3的mbr平板膜自动反冲洗系统及其使用方法 |
CN114950143A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-30 | 愉悦家纺有限公司 | 一种用于处理棉织物碱煮练废水的纳滤膜的清洗方法 |
CN115400599A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-11-29 | 广东汇祥环境科技有限公司 | 一种绿色高效的微纳米气泡离线恢复性清洗mbr膜的装置和方法 |
Also Published As
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---|---|
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