CN106232212A - 用于操作净化薄膜模块的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供用于操作包括中空纤维净化膜的净化膜模块的方法，所述方法使得净化膜模块能够示出提高的清洁能力并且具有提高的生产能力。在本发明的用于操作净化膜模块的方法中，在使净化膜模块中闭合端的位置处于其中的开口端的位置上方之后执行以下步骤之一：（a）闭合端高位清洁步骤A，其中，使净化膜模块内的净化膜的外侧充满液体，并且之后通过供应气体执行空气洗涤；（b）闭合端高位清洁步骤B，其中，通过供应气体执行空气洗涤，同时向净化膜模块内的净化膜的外侧供应液体。
Description
技术领域
本发明涉及操作净化膜模块的方法，其中，利用净化膜处理待处理的水。
背景技术
装配有净化膜的过滤装置具有以下优点，诸如高净化/细菌移除性能、操作和维护简单、节省能量、节省空间等，并且因而通过净化和/或移除地下水或地表水中的细菌广泛用于生产饮用水或工业水。此外，装配有净化膜的过滤装置将更广泛地用于各种领域，例如，用于生产待被供给到反渗透膜模块以便用于海水脱盐的预处理水以及生产待被供给到反渗透膜模块以便处理下述水的预处理水，所述水是通过处理对污水或废水进行生物处理而出产的水而得到的，目的是净化、移除细菌或再循环。
例如，专利文件1和2公开了净化膜。专利文件3、4和5公开了净化膜模块。专利文件6和7各自公开了装配有净化膜模块的淡水产生设备或淡水产生方法，并且还公开了用于清洁净化膜模块的方法。
净化膜模块通常具有以下结构。在实施本发明的操作净化膜模块的方法时可使用的净化膜模块也具有类似的结构。
净化膜模块通常由壳和容纳在壳中的净化膜配置成。净化膜由多束中空纤维膜构成。壳已被设置有：第一流体端口，其通向待处理水流通道，该通道包括与待处理水（原料水）接触的净化膜表面；以及第二流体端口，其通向过滤水流通道，该通道包括与过滤水接触的净化膜表面。根据需要，壳已被设置第三流体端口，该端口通向包含与待处理水接触的净化膜表面的空间。
在此净化膜模块中，每个净化膜的一端（上端）开口并且用作过滤水流通道的开口。净化膜的上端已被支撑件配置成净化膜开口端，该支撑件防止流体在待处理水流通道和过滤水流通道之间流动并且将净化膜固定到壳。
此外，净化膜的其他端部（下端）已被密封构件闭合，以构成闭合端，从而使得过滤水不会通过与过滤水流通道的开口相反的相反侧的端部流出。
在用于从待处理水获得过滤水的过滤步骤中，第一流体端口被用作用于将待处理水供给到待处理水流通道的待处理水供给端口。同时，第二流体端口被用作用于将通过使待处理水穿过净化膜而获得的过滤水从过滤水流通道排出的过滤水排出端口。在此步骤，当壳中存在的待处理水过量时，第三流体端口被用作用于将过量的待处理水从待处理水流通道排出的排出端口。
进行反压冲洗（下文还简称作“反洗”），以便移除粘附到净化膜上的悬浮物质。在此反洗步骤，第二流体端口被用作反洗水供给端口，用于将反洗水，具体是过滤步骤中获得的过滤水或与过滤水分开制备的净化水，供应到过滤水流通道。反洗水从净化膜的内侧（即，过滤水流通道侧）通过净化膜流到净化膜的外侧（即，待处理水流通道侧），成为反洗排水。第一流体端口或第三流体端口被用作反洗排水端口，用于排出用过的反洗水。顺便说，各自指示用于进行反洗的水的术语“过滤水”和“净化水”彼此同义，除非另有特别指示。
在需要用气体，即通过空气洗涤，清洁净化膜的情形中，第一流体端口通常被用作用于将气体供应到待处理水流通道的气体供给端口，并且第三流体端口通常被用作用于排出用于清洁的气体的气体排出端口。在下文中，有些情形给出了对利用空气的空气洗涤的解释，空气是最常见的洗涤气体。
图1示出了这类净化膜模块的一个例子。在图1所示的净化膜模块14a中，净化膜1是由多束多个中空纤维构成的净化膜。净化膜1已被容纳在壳（压力容器）4中。每个净化膜1的一个端部（上端）构成开口端2，而其另一个端部（下端）构成闭合端3。待处理水从净化膜1的外侧朝向其内侧穿过，以过滤待处理水。通过开口端2取出过滤膜1内的过滤水。此中空纤维净化膜模块14a是外压型中空纤维净化膜模块。
通常被用作用于清洁这种净化膜模块14a的方法是：反洗，其中，诸如过滤水或净化水的清洁水沿与过滤方向相反的方向穿过，即，从过滤膜1的内侧（即，过滤水流通道侧）至过滤膜1的外侧（即，待处理水流通道侧）；以及空气洗涤，其中，气体（一般是空气）作为气泡被引入净化膜1的外侧中（即，待处理水通道侧中）
专利文件1: 日本专利No. 4835221
专利文件2: 日本专利No. 3760838
专利文件3: JP-A-2006-231146
专利文件4: JP-A-2007-125452
专利文件5: 美国专利No. 6,911,147
专利文件6: JP-A-2011-125822
专利文件7: WO 2012/122289。
如图4所示，从简化空气洗涤的角度看，净化膜模块大体以下述状态被安装在过滤装置F1中，即，闭合端3位于下侧并且开口端2位于闭合端3上方，其中，闭合端3内具有用作待处理水入口或空气入口的水端口6，并且开口端2具有过滤水从中穿过的开口。
在净化膜模块这样地被放置成使得开口端2位于上侧的情形中，反洗时的反洗水在开口端2附近较好地流动，这是因为用于净化膜1的反洗水在其中流过的过滤水流通道在位于上侧的开口端2周围具有低流通道阻力。但是，在闭合端3附近，用于净化膜1的反洗水在其中流过的过滤水流通道具有高流通道阻力，并且因而，反洗水不那么容易流动。结果是，存在在闭合端3附近未能获得足够的净化膜1清洁效果的问题。在空气洗涤时也存在问题，即，由于净化膜1的闭合端3已被固定到壳，因此由气体（空气）流动所引起的振动不足并且不能完全移除粘附在闭合端3附近的悬浮物质。
发明内容
本发明的目的是提供用于操作包括净化膜的净化膜模块的方法，所述方法使得净化膜模块能够示出提高的清洁能力并且具有提高的生产能力。
为了解决以上提及的问题，根据本发明的用于操作净化膜模块的方法具有以下特征。
（1）一种用于操作净化膜模块的方法，所述净化膜模块包括外压型中空纤维净化膜，并且在该净化膜模块中，待处理水从所述净化膜的外侧朝向其内侧穿过所述净化膜，以获得过滤水，其特征在于，
所述净化膜各自具有过滤水流通道，并且在其一端处具有所述过滤水流通道在该处开口的开口端，在另一端处具有所述过滤水流通道在该处闭合的闭合端，
所述方法包括：执行过滤步骤，其中，在保持所述净化膜使得所述开口端的位置在所述闭合端的位置的上方的同时，从每个净化膜的外侧到内侧对待处理水进行过滤，并且通过所述开口端取出所获得的过滤水；以及在使所述闭合端的位置位于所述开口端的位置上方之后执行闭合端高位清洁步骤，所述闭合端高位清洁步骤是以下步骤（a）或步骤（b）二者之一：
（a）闭合端高位清洁步骤A，其中，使所述净化膜模块内的所述净化膜的外侧充满液体，并且之后通过供应气体执行空气洗涤；
（b）闭合端高位清洁步骤B，其中，通过供应气体执行空气洗涤，同时向所述净化膜模块内的所述净化膜的外侧供应液体。
（2） 一种用于操作净化膜模块的方法，所述净化膜模块包括外压型中空纤维净化膜，并且在该净化膜模块中，待处理水从所述净化膜的外侧朝向其内侧穿过所述净化膜，以获得过滤水，其特征在于，
所述净化膜各自具有过滤水流通道，并且在其一端处具有所述过滤水流通道在该处开口的开口端，在另一端处具有所述过滤水流通道在该处闭合的闭合端，
其中，在使所述闭合端的位置位于所述开口端的位置上方之后，对至少重复一次进行了操作循环的所述净化膜模块执行闭合端高位清洁步骤，所述闭合端高位清洁步骤是以下步骤（a）或步骤（b）二者之一：
（a）闭合端高位清洁步骤A，其中，使所述净化膜模块内的所述净化膜的外侧充满液体，并且之后通过供应气体执行空气洗涤；
（b）闭合端高位清洁步骤B，其中，通过供应气体执行空气洗涤，同时向所述净化膜模块内的所述净化膜的外侧供应液体，
所述操作循环包括：过滤步骤，其中，在保持所述净化膜使得所述开口端的位置在所述闭合端的位置的上方的同时，从每个净化膜的外侧到内侧对待处理水进行过滤，并且通过所述开口端取出所获得的过滤水；以及开口端高位反洗步骤，其中，从所述开口端供应清洁水，由此将所述清洁水从所述净化膜的内侧挤出到外侧，并且执行所述净化膜的反压冲洗。
（3）如（1）或（2）所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，所述液体是从所述待处理水、所述过滤水和净化水所组成的组中选择的至少一种。
（4）如（1）或（2）所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，在所述闭合端高位清洁步骤B中，通过反压冲洗将所述液体从所述开口端经由所述净化膜的内侧供应到所述净化膜的外侧，并且待用于反压冲洗的液体是所述过滤水或净化水二者之一。
（5）如（2）所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，在所述开口端高位反洗步骤之前或之后或与所述开口端高位反洗步骤同时地执行将气体从闭合端侧供应到所述净化膜模块的内侧的空气洗涤。
（6）如（1）至（5）中任一项所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，在执行所述闭合端高位清洁步骤之前，所述净化膜保持接触液体化学品一段指定的时间。
（7）如（1）至（6）之一所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，在所述闭合端高位清洁步骤中，至少执行一次静止步骤，在该步骤中，停止液体供应和气体供应，以停止待处理水模块内水的移动。
根据用于操作净化膜模块的本发明的方法，净化膜在保持处于闭合端位于开口端上方的状态下被清洁。由于此闭合端高位清洁步骤，可有效地清洁到目前为止难以有效清洁的净化膜模块。具体地，可有效地移除粘附到位于闭合端附近的净化膜部分上的悬浮物质。
附图说明
图1是用于实施本发明的净化膜模块的一个例子的示意纵剖视图。
图2是用于实施本发明的净化膜模块的另一个例子的示意纵剖视图。
图3是用于实施本发明的净化膜模块的另一个例子的示意纵剖视图。
图4是用于图示实施本发明时的过滤步骤的例子的示意流程图。
图5是用于图示实施本发明时的闭合端高位清洁步骤的例子的示意流程图。
具体实施方式
下面参照附图解释本发明的实施例。本发明完全不应该被认为是受限于以下实施例。
在此说明书中，术语“上”和“下”表示处于已被放置成供使用的状态的净化膜模块的方向，并且基于每个图中示出的状态。
在实施本发明时，待过滤处理的水的例子包括各种水，诸如海水、河水、地下水和经处理的污水或废水。
分别利用图1、图2和图3解释实施本发明时可使用的净化膜模块的不同实施例。
图1所示的净化膜模块14a由壳（圆柱形壳）4和外压式净化膜1配置成，上述外压式净化膜1由多束大量中空纤维膜构成并且被容纳在壳4中。外压式中空纤维净化膜是这样的净化膜，即，利用它们通过使水从其外侧朝向其内侧穿过可从待处理水获得过滤水。
在净化膜1的上端中，每个中空纤维膜已被嵌入灌封材料中，并且上端中这些膜的中空部分在灌封材料的上表面中开口。灌封材料的外围侧表面已被固定到壳4的内周表面。处于此状态的净化膜1具有由灌封材料形成的开口端2。通过开口端2取出过滤水。
在净化膜1的下端中，每个中空纤维膜已被嵌入灌封材料中，并且下端中这些膜的中空部分已被填充以灌封材料。就是说，净化膜1的过滤水流通道处于闭合状态。灌封材料的外围侧表面已被固定到壳4的内周表面。处于此状态的净化膜1具有由灌封材料形成的闭合端3。在构成闭合端3的灌封材料的中心处，已经放置了待处理水可穿过的水端口6。
在净化膜模块14a中，已经通过水端口6流入其中的待处理水穿过净化膜1从其外表面来到包围中空部分的内表面，并由此被过滤，成为过滤水。过滤水通过开口端2中的净化膜1的中空部分的开口流出。
净化膜模块14a包括用于供应待处理水的待处理水供给喷嘴5、用于取出过滤水的过滤水排出喷嘴8和用于排出壳4内的过量水的排水喷嘴7。
在图2中，示出了结构与图1所示的净化膜模块14a的结构不同的净化膜模块14b。在图2中，净化膜模块14b具有这样的结构，其中，净化膜1已经围绕内衬10被弯曲并且向后折叠成U形，并且仅上端已被灌封以灌封材料。由于此灌封材料，已经形成与图1的净化膜模块14a内的开口端2类似的开口端2。净化膜1的折叠部分9已经与内衬10固定在一起。由于已经围绕衬底10放置的净化膜1的折叠部分9，已经形成与图1的净化膜模块14a内的闭合端3功能类似的闭合端。
表述“过滤膜的过滤水流通道处于闭合状态”不仅表示如图1所示的过滤水流通道已经被灌封材料闭合的状态，还表示如图2所示的净化膜已被向后折叠以形成停滞部分的状态。
图3示出具有与图1所示的净化膜模块14a的结构不同的另一种结构的净化膜模块14c。图3所示的净化膜模块14c与图1所示的净化膜模块14a的不同之处在于，排水喷嘴（排水端口）11已被提供到壳4、图1所示的净化膜模块14a内的闭合端3附近。
图4示出在实施用于操作净化膜模块的本发明的方法时可使用的过滤装置的例子。
按以下方式在此过滤装置F1中进行过滤步骤。已经被存储在待处理水罐12中的待处理水经由被提供到闭合端3上的水端口6被待处理水泵13供给到净化膜组件14a，并且利用净化膜组件14a的净化膜1过滤待处理水。所获得的过滤水经由形成在开口端2中的开口被储存在过滤水罐16中。
在此过滤步骤期间，待处理水阀20和过滤水阀21打开，并且第一排水阀15、第二排水阀24、第三排水阀27、第四排水阀28、第一反洗阀18、第二反洗阀22、第一空气供给阀23、第二空气供给阀26、第一待处理水/过滤水阀25和第二待处理水/过滤水阀29处于闭合状态。通风阀19可以打开或闭合。
此过滤步骤包括：将待处理水从待处理水罐12供给到净化膜组件14a的步骤；将待处理水从净化膜1的外侧过滤到内侧的步骤；以及将过滤水供应到过滤水罐16的步骤。过滤周期可被设定成任何期望的长度。但是，从防止悬浮物质在净化膜模块14a中过量积累的角度看，一个操作的过滤周期期望为约15分钟至2小时。当终止过滤步骤时，停止待处理水泵13并且闭合待处理水阀20和过滤水阀21。
接着，按以下方式执行清洁在过滤装置F1中的过滤膜1的步骤。
首先，在保持净化膜1使得开口端2的位置处于闭合端3的位置的上方时，打开第一反洗阀18和第一排水阀15，并且操作反洗泵17。因此，存储在过滤水罐16中的过滤水作为清洁水被供应通过净化膜模块14a的过滤水排出喷嘴8，并且从过滤膜1的内侧穿过到外侧，由此执行过滤膜1的反洗。与净化膜1分离的悬浮物质与反洗排水一起通过位于开口端2侧的第一排水阀15被排出。在此阶段，待处理水阀20、过滤水阀21、第二反洗阀22、第二排水阀24、第三排水阀27、第四排水阀28、第一空气供给阀23、第二空气供给阀26、第一待处理水/过滤水阀25和第二待处理水/过滤水阀29处于闭合状态。通风阀19可以打开或闭合。虽然如上所示，过滤步骤所获得的过滤水可被用作清洁水，但可使用单独制备的净化水，诸如蒸馏水、RO渗透水（RO permeate）或自来水。
此反洗步骤是开口端高位反洗步骤的一个例子。
开口端高位反洗步骤的另一个例子如下。打开第一排水阀15和第二排水阀24并且操作反洗泵17。因此，阶段性地或连续地从净化膜模块排出留在净化膜1外侧的水。净化膜模块经历反洗的此方法也是有利的，其中，净化膜模块的外侧中的至少一些处于气态状态。
在这样执行反洗并且同时保持净化膜处于其外侧中的至少一些处于气态状态的状态的情形中，净化膜外侧上的液压阻力被消除并且因而悬浮物质更容易与处于这种其外表面被液体覆盖的状态的净化膜分离。因此分离的悬浮物质沿净化膜的表面成滴下落并且通过第二排水阀24被从净化膜模块排出。期望的是，在此阶段，覆盖净化膜的外侧的水位应该尽可能低。在反洗流速高于通过第二排水阀24的反洗排水的排出流速时，水位不下降。因而，为了降低水位，有效的是，通过排水喷嘴7引入压缩空气，由此提高存在于净化膜外侧上的反洗排水的排出流速。
在净化膜模块14a内的净化膜的外侧已经处于充满气体的状态后，闭合第一排水阀15并仅打开第二排水阀24。结果是，净化膜模块14a不具有空气排出端口，并且已经从净化膜1的内侧被供应到外侧的过滤水全部作为反洗排水通过水端口6被排出。因此，未发生水位增加，并且可有效地执行反洗，同时保持净化膜1的外侧处于气态状态。
优选的是，在开口端高位反洗步骤之前，应该打开第一排水阀15和第二排水阀24，由此排出存在于净化膜模块14a中的所有待处理水。
当开口端高位反洗步骤将要终止时，闭合第一反洗阀18并停止反洗泵17。
在开口端高位反洗步骤终止之后，使此净化膜模块14a返回过滤步骤之前执行的过程仅仅是打开第一排水阀15和第二排水阀24，以排出留在净化膜模块14a中的反洗排水。
在开口端高位反洗步骤之前、之后和/或同时，可执行空气洗涤，在其中，打开第一空气供给阀23和第一排水阀15并且经由水端口6将空气从第一空气供给阀23供应到净化膜模块14a。在此空气洗涤中，上升空气（气体）带来剪切力并且严重振动净化膜1，由此进一步提高从净化膜1移除悬浮物质的效果。
在于开口端高位反洗步骤之前执行空气洗涤的情形中，已经经历过滤步骤并且处于净化膜模块14a内的净化膜1的外侧充满待处理水的状态的净化膜模块14a可经历空气洗涤。
同时，在于开口端高位反洗步骤之后执行空气洗涤的情形中，可使用以下方法。在已经执行开口端高位反洗步骤并且同时保持净化膜模块14a内侧充满水的情形中，充满留下的反洗排水的此净化膜模块14a可经历空气洗涤。但是，在水位已经下降时，可在将液体（水）供应到净化膜组件14a内的净化膜1的外侧的同时执行空气洗涤，或者可在将液体（水）供应到该处之后执行。在此阶段待被供应的液体（水）可以是待处理水或过滤水。
在与开口端高位反洗步骤同时地执行空气洗涤的情形中，期望的是，净化膜模块14a内的净化膜1的外侧中的水位应该保持尽可能高，优选处于最高水位，但第二排水阀24可打开或闭合。这是因为高的水位使得空气洗涤所引起的剪切力能够施加在整个净化膜1上。
在重复上述过滤步骤、开口端高位反洗步骤和空气洗涤并且操作净化膜模块14a若干月至若干年时间的情形中，悬浮物质倾向于逐渐积累在净化膜模块14a内的开口端2和闭合端3周围。具体地，悬浮物质在闭合端3周围的积累是严重的。
其原因如下。在开口端高位反洗步骤中，反洗水较好地在开口端2附近流动，这是因为用于净化膜1的反洗水所流过的过滤水流通道在开口端2周围具有低流通道阻力。但是，在闭合端3附近用于净化膜1的反洗水所流过的过滤水流通道具有高流通道阻力，并且因而反洗水不容易流动。另一个原因是，即使当其中净化膜1的外侧处于气态状态的净化膜模块14a经历反洗时，反洗排水也倾向于在闭合端3处聚集并且水压由于聚集的反洗排水而抑制悬浮物质的分离或引起已经与上部分离的悬浮物质被困在闭合端附近的膜束之间。另一个原因是，即使当与反洗结合地执行空气洗涤时，不仅由气体移动产生的振动不足，而且用作气体供给端口的水端口6中的气体流也倾向于不均匀，并且存在没有气体穿过的区域，因为净化膜1已经在闭合端3周围被灌封材料固定。
因而，为了移除已经积累在闭合端3附近的悬浮物质，执行闭合端高位清洁步骤。接着，利用图5解释闭合端高位清洁。
首先，旋转净化膜模块14a的纵向（竖直）方位，使得净化膜1的闭合端3的位置在开口端2的位置上方。在图5中，图4所示的过滤装置F1的净化膜模块14a的闭合端3和开口端2的竖直布置已经被完全逆转，使得闭合端3位于上侧并且开口端2位于下侧。排水喷嘴7已经连接到用于将待处理水或过滤水供应到净化膜模块14a的待处理水/过滤水管线L1。
在旋转净化膜模块的情形中，从操作效率角度看优选的是，应该排出留在净化膜模块内的净化膜的外侧的水并且应该旋转充满气体的此净化膜模块。
之后，将液体（水）供应到净化膜模块14a内，并且打开第二空气供给阀26和第四排水阀28，以执行空气洗涤，其中空气被供应到净化膜模块14a。
空气净化可开始于当净化膜模块14a内的净化膜1的外侧处于已经提前充满液体（水）的状态（闭合端高位清洁步骤A），或可在将液体（水）供应到净化膜模块14a内的净化膜1的外侧的同时执行（闭合端高位清洁步骤B）。但是，闭合端高位清洁步骤B是优选的，因为同时完成从净化膜模块14a分离悬浮物质和从中移除悬浮物质，并且因而提高清洁效果。
用液体（水）充满净化膜1的外侧的方法的例子包括从净化膜1的外侧供应液体的方法和通过反压冲洗从净化膜1的内侧供应液体的方法。从净化膜1的外侧供应液体的方法的例子包括：打开第二反洗阀22、第一待处理水/过滤水阀25和第四排水阀28并且操作反洗泵17以经由排水喷嘴7从净化膜模块14a内的净化膜1的外侧供应过滤水的方法；以及打开待处理水阀20、第一待处理水/过滤水阀25、第二待处理水/过滤水阀29和第四排水阀28并且操作待处理水泵13以经由排水喷嘴7从净化膜模块14a内的净化膜1的外侧供应待处理水的方法。同时，通过反压冲洗从净化膜1的内侧供应液体的方法的例子包括：打开第二反洗阀22、第二待处理水/过滤水阀29和第四排水阀28并且操作反洗泵17以通过净化膜模块的过滤水排出喷嘴8通过反洗将过滤水供应到净化膜1的外侧的方法，其中，所供应的过滤水穿过净化膜1；以及提前将用于在其中存储净化水的罐和过滤水罐并排放置并且通过过滤水排出喷嘴8通过反洗将净化水供应到净化膜1的外侧的方法，其中所供应的水以与以上所示相同的方式穿过净化膜1。
在闭合端高位清洁步骤A中，净化膜模块14a内的净化膜1的外侧充满液体（水）。之后，闭合第二反洗阀22、第一待处理水/过滤水阀25、待处理水阀20和第二待处理水/过滤水阀29，并且停止待处理水泵13或反洗泵17，以停止向净化膜模块14a供应液体（水）。接着，打开第二空气供给阀26和第四排水阀28，以执行其中空气被供应到净化膜模块14a的空气洗涤。已经从第二空气供给阀26经由排水喷嘴7被供应到净化膜模块14a的空气在净化膜模块14a内的净化膜1的外侧上存在的水中上升，穿过水端口6，并且经由待处理水供给喷嘴5和第四排水阀28被排出净化膜模块14a。
在闭合端高位清洁步骤B中，经由开口端2并经由净化膜1的内侧从过滤水排出喷嘴8供应到净化膜模块14a内的净化膜1的外侧的液体（水）或从排水喷嘴7供应到净化膜模块14a内的净化膜1的外侧的液体（水）与经由排水喷嘴7从第二空气供给阀26供应到净化膜模块14a内的净化膜1的外侧的空气形成气体/液体混合流体。此气体/液体混合流体穿过水端口6，并且通过待处理水喷嘴5经由第四排水阀28从净化膜模块14a排出。
在此闭合端高位清洁步骤B，优选的是应该通过反洗从过滤水排出喷嘴8通过开口端2并经由净化膜1的内侧将液体（水）供应到净化膜模块14a内的净化膜1的外侧。这是因为可通过空气洗涤完全分离并移除已经因反洗而进入容易与膜分离状态的悬浮物质。
静止步骤可中断闭合端高位清洁步骤，在静止步骤中，停止液体的供应和气体的供应，并且停止待处理水模块内水的移动。由于此静止步骤，在净化膜模块中产生水流，其中，水已经静止，得到提高的清洁效果。此外，在闭合端高位清洁步骤B，优选的是，其中净化膜的外侧处于气态状态的净化膜模块应该反复经历闭合端高位清洁和静止步骤，由此间歇地抬高液面。这是因为膜非常严重地振动并且在气泡被释放到空气中的气体/液体分界面处高效地被清洁，并且因而可通过间歇地抬高气体/液体分界面有效地清洁整个膜。
之后，打开第三排水阀27，以排出净化膜模块14a内的水。因此，经由第三排水阀27从净化膜模块14a移除留在净化膜模块14a中的悬浮物质。
在闭合端高位清洁步骤，空气流的方向与空气洗涤时的方向相反，在空气洗涤中，开口端处于高位。因此，空气甚至被引入在开口端处于高位的空气洗涤中没有空气流的区域中，并且可移除在闭合端周围积累的污垢物质。
期望的是，与闭合端高位清洁步骤相结合地，应该在保持闭合端处于高位的同时进行反洗。例如，按以下方式执行闭合端保持处于高位的反洗步骤。首先，打开第三排水阀27和第四排水阀28，以排出存在于净化膜模块内的净化膜的外侧中的水中的至少一些，由此将处于闭合端3侧的净化膜1的一部分暴露于空气。
接着，打开第二反洗阀22和第二待处理水/过滤水阀29，并且操作反洗泵17，以使过滤水通过净化膜从其内侧来到外侧，由此执行反洗。在此反洗中，通过第三排水阀27从净化膜模块排出已经穿过净化膜来到其外侧的反洗排水。在闭合端3附近，由于净化膜1的外侧处于暴露于空气的状态并因而不具有液压阻力，因此过滤水选择性地穿过。因此，获得高度清洁净化膜1的该部分的效果。
在以上解释的实施例中，利用与过滤装置相同的装置执行闭合端高位清洁步骤。但是，净化膜模块可从过滤装置上被卸下，并被安装在仅用于清洁的装置上，以执行闭合端高位清洁步骤。
在本发明中，优选的是，应该通过改变供应液体的路径合适地选择在闭合端高位清洁步骤中待被供应到净化膜模块内的净化膜的外侧的液体（水）。具体地，在通过将液体直接引入其中而不经由净化膜的内侧来将液体充满净化膜外侧的情形中，可使用待处理水、过滤水或单独制备的净化水（诸如蒸馏水、RO渗透水和自来水）作为所述液体。同时，在经由净化膜的内侧将液体引入净化膜的外侧以充满外侧的情形中，优选使用过滤水或单独制备的净化水（诸如蒸馏水、RO渗透水和自来水）作为所述液体。通过以这种方式合适地使用液体，可防止净化膜的内侧变脏。
当终止过滤步骤并且将要执行闭合端高位清洁步骤时，期望的是，在执行闭合端高位清洁步骤之前，向液体（水）中添加液体化学品，以便充满净化膜的外侧，并且净化膜保持接触此液体一段指定的时间（化学清洁）。通过向液体中添加液体化学品，粘附到净化膜外侧的悬浮物质变得容易与膜分离。通过执行闭合端高位清洁可从净化膜模块14a极其高效地移除此悬浮物质。
在过滤步骤和开口端高位反洗已被重复至少一次的情形中，可在最后的过滤步骤之后按以下顺序执行以下步骤，其中化学清洁步骤和开口端高位反洗可按任一顺序执行。就是说，化学清洁、开口端高位反洗和闭合端高位反洗可按此顺序执行，或者开口端高位反洗、化学清洗和闭合端高位反洗可按此顺序执行。
包含下述化学品的水溶液可用作液体化学品，所述化学品是诸如盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸、草酸、抗坏血酸、亚硫酸氢钠、氢氧化钠和次氯酸钠。具体地，诸如次氯酸钠的氧化剂可有效地移除下述悬浮物质，包括来自海水、河水、通过处理污水/废水而获得的水等的有机物质。次氯酸钠的浓度优选为10至10000mg/L。这是因为其浓度低于10mg/L会得到清洁不足的效果，而其浓度高于10000mg/L会因增加的化学品成本而不经济。更优选地，其浓度在100至5000mg/L。
通过在添加液体化学品之后保持净化膜与液体接触一段指定的时间会提高清洁效果。净化膜与液体化学品保持接触的时间优选为约5分钟至约3小时。这是因为过短的接触时间会得到不足的去垢力，而过长的接触时间在盈利率角度看不利，因为设备需要停止较长的时间并因而具有降低的操作效率。
以上给出的解释针对下述情形，即，重复过滤步骤和开口端高位反洗步骤以操作净化膜若干月至若干年时间并且之后执行闭合端高位清洁步骤。但是，同样有效的是，通过在执行若干次至数十次过滤步骤和开口端高位反洗步骤之后周期性地执行闭合端高位清洁步骤，在防止悬浮物质在闭合端积累的同时操作净化膜模块。
关于膜过滤的模式，净化膜模块可以是盲端过滤型模块或错流过滤型模块。
但是，从此类型的能量消耗低的角度看，盲端过滤型模块是优选的。此外，净化膜模块可以是加压型模块或浸没型模块，但加压型模块是优选的，因为此类型能够进行高流量操作。
关于中空纤维膜模块中的过滤模式，使用外压型，其中，待处理水通过中空纤维膜从其外侧被过滤到内侧。
本发明可有效地移除已经积累在闭合端周围的污垢物质，并且因而对膜面积为5m2或更大的净化膜模块特别有效，在这样的净化膜模块中，污垢物质倾向于积累在闭合端周围。
净化膜具有优选为0.5m或更大、更优选为1.0m或更大的有效长度。在净化膜具有小长度的情形中，闭合端变脏更多的现象不那么容易发生，因为净化膜内侧的过滤水流通道具有低流通道阻力，并且难以获得本发明的效果。术语“有效长度”表示从净化膜的总长度减去被嵌入灌封材料中的部分的长度所获得的长度，即，与待处理水接触的部分的长度。
尽可能多地提高净化膜的膜充填率（the degree of membrane packing），同时确保待处理水流通道，因为可增大膜面积，所以是有效的。根据本发明，由于可有效地清洁净化膜模块的端部，本发明的方法是对于具有高膜充填率的净化膜模块更有效的清洁技术。膜充填率优选为40%或更高。在此用于加压型模块的术语“膜充填率”表示净化膜和净化膜过滤水流通道的体积与处于闭合端和开口端之间的净化膜模块壳的内侧部分的体积的比值。在浸没型模块的情形中，该术语表示在保持处于其上侧/下侧方向为竖直方向的状态的膜模块中净化膜和过滤水流通道两者的面积与净化膜的开口部分的总水平剖面面积的比值，因为此模块不包括壳。
未特别限制排水喷嘴7的位置。但是，优选的是，排水喷嘴7应该已被放置在净化膜1的开口端2附近，因为此位置带来高水排出效率。
优选的是，净化膜1应该是能够拒绝尺寸为0.1μm或更大的颗粒或聚合物的微滤膜或者能够拒绝尺寸为2nm或更大但小于0.1μm的颗粒或聚合物的超滤膜。
被用作净化过滤膜的微滤膜和/或超滤膜的材料的例子包括聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酮（polyetherketones）、聚醚醚酮（polyetheretherketones）、聚乙烯、聚丙烯、乙烯/乙烯醇共聚物、纤维素、醋酸纤维素、聚偏二氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯及其复合材料。
在这些中，优选使用聚偏二氟乙烯，因为聚偏二氟乙烯具有优异的耐化学性，并且因而用化学品周期性地清洁微滤膜和/或超滤膜使得微滤膜和/或超滤膜能够恢复过滤功能，致使延长预处理膜模块的寿命。
例如，以下可单独地或作为混合物被用作净化膜模块的壳4的材料：聚烯烃（诸如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯）、氟树脂（诸如聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯/全氟代烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、氟乙烯/聚丙烯共聚物（FEP）、乙烯/四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、三氟氯乙烯/乙烯共聚物（ECTFE）和聚偏氟乙烯（PVDF））、氯树脂（诸如聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯）以及其他树脂（包括聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚芳砜（polyallylsulfone）树脂、聚二苯醚树脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物树脂（ABS）、丙烯腈/苯乙烯共聚物树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚酮树脂和聚醚醚酮树脂）。除树脂之外的优选材料为铝、不锈钢等。此外，可使用复合材料，诸如树脂/金属复合材料、玻璃纤维强化树脂或碳纤维强化树脂。
虽然已经参照特定实施例详细描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说显然的是，在不违背本发明的精神和范围的情况下可对其进行各种改变和修改。本申请基于2014年4月25日提交的日本专利申请（申请号2014-091197），其内容通过引用合并于此。
附图标记说明
1：净化膜
2：开口端
3：闭合端
4：壳（圆柱形壳）
5：待处理水供给喷嘴
6：水端口
7：排水喷嘴
8：过滤水排出喷嘴
9：净化膜的折叠部分
10：内衬
11：排水喷嘴
12：待处理水罐
13：待处理水泵
14a、14b、14c：净化膜模块
15：第一排水阀
16：过滤水罐
17：反洗泵
18：第一反洗阀
19：通风阀
20：待处理水阀
21：过滤水阀
22：第二反洗阀
23：第一空气供给阀
24：第二排水阀
25：第一待处理水/过滤水阀
26：第二空气供给阀
27：第三排水阀
28：第四排水阀
29：第二待处理水/过滤水阀
F1：过滤装置
L1：待处理水/过滤水管线。
Claims (7)
1.一种用于操作净化膜模块的方法，所述净化膜模块包括外压型中空纤维净化膜，并且在该净化膜模块中，待处理水从所述净化膜的外侧朝向其内侧穿过所述净化膜，以获得过滤水，其特征在于，
所述净化膜各自具有过滤水流通道，并且在其一端处具有所述过滤水流通道在该处开口的开口端，在另一端处具有所述过滤水流通道在该处闭合的闭合端，
所述方法包括：执行过滤步骤，其中，在保持所述净化膜使得所述开口端的位置在所述闭合端的位置的上方的同时，从每个净化膜的外侧到内侧对待处理水进行过滤，并且通过所述开口端取出所获得的过滤水；以及在使所述闭合端的位置位于所述开口端的位置上方之后执行闭合端高位清洁步骤，所述闭合端高位清洁步骤是以下步骤（a）或步骤（b）二者之一：
（a）闭合端高位清洁步骤A，其中，使所述净化膜模块内的所述净化膜的外侧充满液体，并且之后通过供应气体执行空气洗涤；
（b）闭合端高位清洁步骤B，其中，通过供应气体执行空气洗涤，同时向所述净化膜模块内的所述净化膜的外侧供应液体。
2.一种用于操作净化膜模块的方法，所述净化膜模块包括外压型中空纤维净化膜，并且在该净化膜模块中，待处理水从所述净化膜的外侧朝向其内侧穿过所述净化膜，以获得过滤水，其特征在于，
所述净化膜各自具有过滤水流通道，并且在其一端处具有所述过滤水流通道在该处开口的开口端，在另一端处具有所述过滤水流通道在该处闭合的闭合端，
其中，在使所述闭合端的位置位于所述开口端的位置上方之后，对至少重复一次进行了操作循环的所述净化膜模块执行闭合端高位清洁步骤，所述闭合端高位清洁步骤是以下步骤（a）或步骤（b）二者之一：
（a）闭合端高位清洁步骤A，其中，使所述净化膜模块内的所述净化膜的外侧充满液体，并且之后通过供应气体执行空气洗涤；
（b）闭合端高位清洁步骤B，其中，通过供应气体执行空气洗涤，同时向所述净化膜模块内的所述净化膜的外侧供应液体，
所述操作循环包括：过滤步骤，其中，在保持所述净化膜使得所述开口端的位置在所述闭合端的位置的上方的同时，从每个净化膜的外侧到内侧对待处理水进行过滤，并且通过所述开口端取出所获得的过滤水；以及开口端高位反洗步骤，其中，从所述开口端供应清洁水，由此将所述清洁水从所述净化膜的内侧挤出到外侧，并且执行所述净化膜的反压冲洗。
3.如权利要求1或2所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，所述液体是从所述待处理水、所述过滤水和净化水所组成的组中选择的至少一种。
4.如权利要求1或2所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，在所述闭合端高位清洁步骤B中，通过反压冲洗将所述液体从所述开口端经由所述净化膜的内侧供应到所述净化膜的外侧，并且待用于反压冲洗的液体是所述过滤水或净化水二者之一。
5.如权利要求2所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，在所述开口端高位反洗步骤之前或之后或与所述开口端高位反洗步骤同时地执行将气体从闭合端侧供应到所述净化膜模块的内侧的空气洗涤。
6.如权利要求1至5中任一项所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，在执行所述闭合端高位清洁步骤之前，所述净化膜保持接触液体化学品一段指定的时间。
7.如权利要求1至6中任一项所述的操作净化膜模块的方法，其特征在于，在所述闭合端高位清洁步骤中，至少执行一次静止步骤，在该步骤中，停止液体供应和气体供应，以停止待处理水模块内水的移动。
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