CN107406278A - 过滤装置的运转方法和过滤装置 - Google Patents

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森田彻
米田知行
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Abstract

根据本发明的过滤装置的运转方法是如下过滤装置的运转方法，所述过滤装置包括：一个或多个过滤组件，其具有沿一个方向布置的多个中空纤维膜和用于固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持部件；以及一个或多个清洁组件，其用于从所述过滤组件下方供给气泡，所述方法包括：运转步骤，利用所述过滤组件执行过滤处理；以及清洁步骤，在停止所述过滤组件的所述过滤处理0.25小时至3小时的同时清洁所述过滤组件，其中，所述清洁步骤以12小时至72小时的间隔执行。

Description

过滤装置的运转方法和过滤装置
技术领域
本发明涉及一种过滤装置的运转方法和过滤装置。
背景技术
已经使用包括过滤组件的过滤装置作为污水处理和制药过程等过程中的固液分离处理装置，在过滤组件中多个中空纤维膜被捆扎在一起。
这样的过滤装置在被浸入被处理液的情况下使用。在中空纤维膜的表面处阻止被处理液中包含的杂质渗透中空纤维膜，并且允许除杂质之外的液体渗透中空纤维膜。如此，执行过滤处理。
但是，在这样的过滤装置中，因为在中空纤维膜的表面处阻止被处理液中包含的杂质渗透中空纤维膜，当连续地执行过滤处理时，杂质附着于中空纤维膜的表面，这导致膜变脏。因此，在这样的过滤装置中，通过间歇地执行过滤处理操作以及在过滤处理操作之间清洁中空纤维膜来阻止膜变脏。
此外，根据现有知识，随着过滤处理运转时间变长，中空纤维膜表面的杂质附着量增大，并且因此，可以推想频繁且周期地清洁中空纤维膜。因此，在运转过滤装置的现有方法中，一般采用如下方法：间歇地执行过滤处理操作，每个过滤处理操作持续约7分钟，在过滤处理操作之间插入约一分钟的运转停止期间，并且在运转停止期间用气泡擦洗中空纤维膜的表面以移除附着于中空纤维膜表面的杂质(参考日本未审查专利申请公开No.2012-170895)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2012-170895
发明内容
技术问题
但是，当连续地执行这样的间歇操作时，杂质逐渐地沉积在中空纤维膜的表面上，并且杂质可以阻止已过滤液渗透中空纤维膜并且可以堵塞多个中空纤维膜之间的间隙。这降低了过滤处理效率并且增大了过滤处理所需的压力，从而导致运转成本升高，这些都是问题。
在这些情况下做出本发明。本发明的目的是提供一种过滤装置的运转方法和过滤装置，其中可以在阻止膜变脏的同时抑制运转成本升高。
技术方案
已经开发出来解决上述问题的根据本发明实施例的过滤装置的运转方法是如下一种过滤装置的运转方法，所述过滤装置包括：一个或多个过滤组件，其设置有沿一个方向平行布置的多个中空纤维膜和构造成固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持部件；以及一个或多个清洁组件，其构造成从所述过滤组件下方供给气泡，所述方法包括：运转步骤，利用所述过滤组件执行过滤处理；以及清洁步骤，在停止所述过滤组件的所述过滤处理0.25小时至3小时的同时清洁所述过滤组件。所述清洁步骤以12小时至72小时的间隔执行。
有益效果
在根据本发明的过滤装置的运转方法中，可以在阻止膜变脏的同时抑制运转成本升高。
附图说明
图1示出根据本发明实施例的过滤装置的示意图。
附图标记列表
1 过滤组件
2 清洁组件
3 清洁化学液供给机构
3a 化学液供给泵
3b 化学液供给管
4 控制机构
4a 控制单元
11 中空纤维膜
12 上部保持部件
12a 排水嘴
13 下部保持部件
14 集水管
15 抽吸泵
16 供气装置
17 空气集管
18 开闭阀
W 储罐
具体实施方式
[本发明实施例的描述]
首先，将逐一描述本发明的实施例。
根据本发明实施例的过滤装置的运转方法是如下过滤装置的运转方法，所述过滤装置包括：一个或多个过滤组件，其设置有沿一个方向平行布置的多个中空纤维膜和构造成固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持部件；以及一个或多个清洁组件，其构造成从所述过滤组件下方供给气泡，所述方法包括：运转步骤，利用所述过滤组件执行过滤处理；以及清洁步骤，在停止所述过滤组件的所述过滤处理0.25小时至3小时的同时清洁所述过滤组件。所述清洁步骤以12小时至72小时的间隔执行。
所述过滤装置的运转方法包括：利用所述过滤组件执行过滤处理的运转步骤以及在停止所述过滤处理上述时长的同时清洁所述过滤组件的清洁步骤。所述清洁步骤以上述间隔执行。因此，与现有情况相比，可以阻止已经沉积在中空纤维膜表面上的杂质堵塞中空纤维膜之间的间隙，在现有技术中，例如，重复清洁循环，其中间歇地执行过滤处理操作(每个持续约7分钟)，在过滤处理操作之间插入约一分钟的运转停止期间。因此，在所述过滤装置的运转方法中，可以通过在阻止膜变脏的同时促进化学液清洁频率的减小和运转期间空气数量的减少来抑制运转成本升高。
所述运转步骤和所述清洁步骤可以反复地执行。通过反复地执行所述运转步骤和所述清洁步骤，可以在促进阻止膜变脏的效果以及抑制运转成本升高的效果。
在所述清洁步骤中，所述清洁组件可以供给气泡。通过在所述清洁步骤中所述清洁组件供给气泡，可以适当地移除已经附着于中空纤维膜表面的杂质并且促进阻止膜变脏的效果。
根据本发明另一实施例的过滤装置包括：一个或多个过滤组件，其设置有沿一个方向平行布置的多个中空纤维膜和构造成固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持部件；以及一个或多个清洁组件，其构造成从所述过滤组件下方供给气泡，所述过滤装置还包括机构，所述机构用于控制所述过滤组件的运转，从而执行所述运转步骤和所述清洁步骤。
在所述过滤装置中，因为可以控制所述过滤组件的运转从而执行所述运转方法的所述运转步骤和所述清洁步骤，因此可以在阻止膜变脏的同时抑制运转成本升高。
[本发明实施例的详细描述]
下面将参考附图描述根据本发明实施例的过滤装置的运转方法。利用图1示出的过滤装置执行过滤装置的运转方法。首先，关于在过滤装置的运转方法中使用的根据本发明实施例的过滤装置进行描述。
<过滤装置>
图1示出的过滤装置通过如下方式执行过滤处理：在后述中空纤维膜11的表面处阻止被处理液中包含的杂质渗透中空纤维膜，并且允许除杂质之外的液体渗透中空纤维膜11。过滤装置包括：多个过滤组件1；清洁组件2，其构造成从所述多个过滤组件1下方供给气泡；以及清洁化学液供给机构3，其构造成将清洁化学液供给至被处理液的原水侧。通过将所述多个过滤组件1和清洁组件2浸没在存储被处理液的储罐W中来使用过滤装置。过滤装置还包括用于控制所述多个过滤组件1的运转的控制机构4。
(过滤组件)
过滤组件1包括在一个方向上(在本实施例中，在上下方向上)平行布置的多个中空纤维膜11以及构造成固定所述多个中空纤维膜11的两端的一对保持部件(上部保持部件12和下部保持部件13)。
(中空纤维膜)
中空纤维膜11通过将允许水渗透通过并且阻止被处理液中包含的杂质渗透的膜形成为管状而获得。
作为中空纤维膜11，可以使用包含热塑性树脂作为主要组分的材料。热塑性树脂的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚砜、聚乙烯醇、聚苯醚、聚苯硫醚、醋酸纤维素、聚丙烯腈和聚四氟乙烯(PTFE)。其中，PTFE因为具有良好的机械强度、耐化学性、耐热性、耐气候性、耐燃性等并且是多孔的而是优选的，单轴或双轴拉伸的PTFE是更优选的。其它聚合物和例如润滑剂等添加剂可以适当地混合到形成中空纤维膜11的材料中。
多个中空纤维膜11布置在沿一方向延伸的矩形区域中，该方向垂直于中空纤维膜11平行布置的方向。此外，在过滤装置中，多个过滤组件1在中空纤维膜11所布置的区域的短侧方向上以某一间隔平行地布置。
(上部保持部件)
上部保持部件12形成与保持于其中的中空纤维膜11的中空部分连通的内部空间并且设置有排水嘴12a，排水嘴12a将中空纤维膜11过滤的液体从内部空间排出。此外，排水嘴12a连接于集水管14，集水管14收集通过被处理液的过滤而获得的已过滤液。此外，连接于多个过滤组件1的多个集水管14汇集在一起并且连接于抽吸泵15。集水管14和抽吸泵15构成过滤装置的排水机构。过滤装置设计为外压型过滤装置，其中通过运转抽吸泵15使中空纤维膜11的内部压力为负的，从而执行过滤处理，并且通过停止抽吸泵15使过滤处理停止。
(下部保持部件)
下部保持部件13保持中空纤维膜11的下端。下部保持部件13可以像上部保持部件12那样形成内部空间，或者可以保持中空纤维膜11的下端使得中空纤维膜11的开口是堵塞的。
此外，为了便于过滤组件1的处理(运输、安装、更换等)，上部保持部件12和下部保持部件13可以通过接合部件彼此接合。作为接合部件，例如，可以使用金属制成的支撑杆、树脂制成的壳(外筒)等。
(清洁组件)
清洁组件2布置在多个过滤组件1下方。清洁组件2从过滤组件1下方供给气泡。
清洁组件2不受特别限制只要它可以供给气泡。例如，如图1示出，清洁组件2包括供给空气的供气装置16以及布置在过滤组件1下方的空气集管17。作为供气装置16，例如，可以使用鼓风机、压缩机等。此外，作为空气集管17，例如，可以使用通过在树脂或陶瓷制成的板或管中形成很多孔而获得的多孔板或多孔管。
(清洁化学液供给机构)
清洁化学液供给机构3包括化学液供给泵3a以及连接于化学液供给泵3a和集水管14的化学液供给管3b，在清洁步骤中化学液供给管3b可以通过集水管14将清洁化学液供给到中空纤维膜11的内侧。此外，在集水管14与化学液供给管3b的连接点和集水管14与抽吸泵15的连接点之间设置有开闭阀18。在过滤装置中，当开闭阀18关闭时，化学液供给泵3a供给清洁化学液。
(控制机构)
控制机构4包括控制单元4a，例如个人计算机或可编程逻辑控制器。控制机构4控制多个过滤组件1的过滤处理期间以及过滤处理之后的停止期间。此外，控制机构4控制清洁组件2的清洁处理以及在停止期间清洁化学液供给机构3的清洁化学液供给处理。
<过滤装置的运转方法>
接下来，关于过滤装置的运转方法进行描述。过滤装置的运转方法包括运转步骤和清洁步骤。过滤装置的运转方法可以在运转步骤和清洁步骤之间包括除清洁步骤之外的其它步骤。但是，优选地，交替地并且反复地执行运转步骤和清洁步骤。在过滤装置的运转方法中，通过反复地执行运转步骤和清洁步骤，可以促进阻止膜变脏的效果和抑制过滤装置的运转成本的效果。
(运转步骤)
在运转步骤中，利用多个过滤组件1执行过滤处理。运转步骤在控制机构4的控制下执行。具体地说，在运转步骤中，当在控制机构4的控制下抽吸泵15启动时过滤处理开始，并且当控制机构4使抽吸泵15停止时过滤处理停止。
在运转步骤中，可以连续地执行过滤组件1的过滤处理。但是，优选地，反复地执行过滤处理和清洁组件2的清洁。在反复地执行过滤处理和清洁的情况下，一次运转的过滤处理时间的下限优选地是5分钟并且更优选地是8分钟。另一方面，过滤处理时间的上限优选地是20分钟，更优选地是15分钟，并且更优选地是10分钟。此外，在反复地执行过滤处理和清洁的情况下，一次运转的清洁时间的下限优选地是0.5分钟，并且更优选地是0.75分钟。另一方面，一次运转的清洁时间的上限优选地是3分钟，更优选地是2分钟，并且更优选地是1.5分钟。在过滤装置的运转方法中，以该方式，通过在运转步骤中反复地执行过滤组件1的过滤处理和清洁组件2的清洁，可以容易地并且可靠地长时间执行稳定运转，同时提高阻止膜变脏的效果以及清洁步骤的清洁效果，后文将描述。要注意的是，在运转步骤中的清洁中，清洁化学液供给机构3可以供给清洁化学液。但是，在过滤装置的运转方法中，因为在清洁步骤中可以执行充分的清洁，后文将描述，优选地在运转步骤中不供给清洁化学液。
运转步骤中的运转时间的下限优选地是12小时，更优选地是18小时，并且更优选地是23小时。另一方面，运转步骤中的运转时间的上限优选地是72小时，更优选地是48小时，并且更优选地是24小时。当运转步骤中的运转时间小于该下限时，存在可能不能充分地提高过滤处理效率的担心。相反，当运转步骤中的运转时间超过该上限时，存在因为附着于中空纤维膜11表面的杂质量增大而可能不能充分地提高过滤效率的担心。
要注意的是，在运转步骤中，可以在上述时间范围内基于过滤处理量控制过滤组件的运转时间。
(清洁步骤)
在清洁步骤中，当过滤组件的过滤处理停止0.25至3小时时清洁过滤组件。也就是说，在过滤组件1的运转停止期间连续地执行清洁步骤。具体地说，在在控制机构4的控制下抽吸泵15已经停止之后开始清洁步骤并且执行清洁步骤直到控制机构4再次启动抽吸泵15。
运转停止期间(时长)的下限优选地是0.3小时并且更优选地是0.5小时。另一方面，运转停止期间的上限优选地是2.5小时并且更优选地是2小时。当运转停止期间小于该下限时，存在可能不能充分地执行清洁的担心。相反，当运转停止期间超过该上限时，存在运转停止期间可以不必要地延长的担心。
执行清洁步骤的间隔的下限是12小时，优选地是18小时，并且更优选地是23小时。另一方面，执行清洁步骤的间隔的上限是72小时，优选地是48小时，并且更优选地是24小时。当执行清洁步骤的间隔小于该下限时，存在可能不能充分地提高过滤处理效率的担心。相反，当执行清洁步骤的间隔超过该上限时，存在可能不能充分地阻止膜变脏的担心，并且结果，可能不能充分地抑制过滤装置的运转成本。
此外，在过滤装置的运转方法中，优选地在相同时段执行清洁步骤。在过滤装置的运转方法中，通过允许控制机构4控制运转使得运转步骤和清洁步骤一次运转的总时间是24×n(其中n是1、2或3)小时并且反复地执行运转步骤和清洁步骤，可以在相同时段反复地执行清洁步骤。在过滤装置的运转方法中，以如下方式在相同时段反复地执行清洁步骤，例如，当过滤处理量可以相对较低时在夜间集中地执行多个过滤组件1的清洁。结果，在过滤装置的运转方法中，可以保持白天的过滤处理量。
在清洁步骤中，优选地，清洁组件2供给气泡。通过控制机构4启动供气装置16来执行这样的气泡供给。在过滤装置的清洁方法中，通过在清洁步骤中清洁组件2供给气泡，可以适当地移除已经附着于中空纤维膜11表面的杂质并且促进阻止膜变脏的效果。
在清洁步骤中清洁组件2供给气泡的情况下，优选地，在清洁步骤期间连续地执行气泡的供给。此外，可以与清洁化学液的供给同时地执行气泡的供给。
气泡供给期间的下限优选地是0.25小时，更优选地是0.3小时，并且更优选地是0.5小时。另一方面，气泡供给期间的上限优选地是3小时，更优选地是2.5小时，并且更优选地是2小时。当气泡供给期间小于该下限时，存在可能不能充分地执行清洁的担心。相反，当气泡供给期间超过该上限时，存在可能不能显著提高清洁效果并且供给气泡所需的成本可能增大的担心。
在清洁步骤中，清洁化学液可以被供给至多个过滤组件1的中空纤维膜11的内侧。通过控制机构4启动化学液供给泵3a来执行这样的清洁化学液的供给。在过滤装置的清洁方法中，通过将清洁化学液供给至过滤组件1的中空纤维膜11的内侧，可以提高每个清洁步骤运转的清洁能力，并且可以促进阻止膜变脏的效果。在过滤装置的运转方法中，即使在清洁步骤中不供给清洁化学液，例如，通过在运转停止期间连续地供给气泡，也可以获得充分的清洁效果。因此，在清洁步骤中，不是必须供给清洁化学液。
清洁化学液中包含的组分实例包括对有机物具有高清洁效果的次氯酸钠、氢氧化钠、二氧化氯、过氧化氢水和臭氧，以及对金属氧化物具有高清洁效果的草酸、柠檬酸、硝酸、盐酸、硫酸等。
供给清洁化学液的定时不受特别限制，并且，例如，可以设定为紧接着清洁步骤的开始。通过以该方式紧接着清洁步骤的开始供给清洁化学液，可以容易地适当地移除已经附着于中空纤维膜11表面的杂质。
此外，甚至在清洁步骤中供给清洁化学液的情况下，也不是必须在每个清洁步骤中供给清洁化学液。在过滤装置的清洁方法中，例如，在反复地执行运转步骤和清洁步骤的情况下，供给清洁化学液的定时可以基于重复清洁步骤的次数确定或者可以基于总过滤处理量确定。在每次当清洁步骤重复一定次数时供给清洁化学液的情况下，重复清洁步骤的次数可以设定为，例如，2至4次。
要注意的是，在清洁步骤中，可以在上述时间范围内基于运转步骤中的过滤处理量控制清洁期间。
<优点>
该过滤装置的运转方法包括清洁步骤：当过滤组件1的过滤处理停止上述期间时清洁过滤组件1。以上述间隔执行清洁步骤。因此，与现有情况相比，可以阻止已经沉积在中空纤维膜11表面上的杂质堵塞中空纤维膜11之间的间隙，在现有技术中，例如，重复清洁循环，其中间歇地执行过滤处理操作(每个持续约7分钟)，在过滤处理操作之间插入约一分钟的运转停止期间。因此，在该过滤装置的运转方法中，可以通过在阻止膜变脏的同时促进化学液清洁频率的减小和运转期间空气数量的减少来抑制运转成本升高。
在该过滤装置的运转方法中，例如，通过在清洁步骤期间连续地供给气泡，可以容易地移除附着于中空纤维膜11表面的杂质。因此，在该过滤装置的运转方法中，即使与现有运转方法相比减小清洁化学液的使用量，也可以获得充分的清洁效果。
在该过滤装置中，因为可以如上所述控制过滤组件1的运转从而执行运转步骤和清洁步骤，因此可以在阻止膜变脏的同时抑制运转成本升高。
[其它实施例]
应该认识到，这里公开的实施例在任何方面都是示例性的而非限制性的。本发明的范围不受上述实施例限制而是由所附权利要求限定，并且旨在包括落入权利要求的等同意义和范围内的全部变型。
例如，过滤装置并非必须包括多个过滤组件，并且可以包括一个过滤组件。此外，甚至在过滤装置包括多个过滤组件的情况下，也可以分开地控制所述多个过滤组件。作为分开地控制多个过滤组件的方法，例如，存在如下方法：连接于上部保持部件的排水嘴的集水管单个地连接于分开的抽吸泵，并且分开地控制抽吸泵。
过滤装置并非必须包括一个清洁组件，并且可以包括多个清洁组件。此外，在过滤装置包括多个清洁组件的情况下，可以分开地控制所述多个清洁组件。在过滤装置的运转方法中，通过分开地控制多个过滤组件并且根据所述多个过滤组件的运转分开地控制多个清洁组件，各个过滤组件的清洁时间可以彼此偏移，并且可以无间断地执行过滤处理。

Claims (4)

1.一种过滤装置的运转方法，所述过滤装置包括：一个或多个过滤组件，其设置有沿一个方向平行布置的多个中空纤维膜和构造成固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持部件；以及一个或多个清洁组件，其构造成从所述过滤组件下方供给气泡，所述方法包括：
运转步骤，利用所述过滤组件执行过滤处理；以及
清洁步骤，在停止所述过滤组件的所述过滤处理0.25小时至3小时的同时清洁所述过滤组件，
其中，所述清洁步骤以12小时至72小时的间隔执行。
2.根据权利要求1所述的过滤装置的运转方法，其中，所述运转步骤和所述清洁步骤反复地执行。
3.根据权利要求1或2所述的过滤装置的运转方法，其中，在所述清洁步骤中，所述清洁组件供给气泡。
4.一种过滤装置，包括：
一个或多个过滤组件，其设置有沿一个方向平行布置的多个中空纤维膜和构造成固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持部件；以及
一个或多个清洁组件，其构造成从所述过滤组件下方供给气泡，
所述过滤装置还包括机构，所述机构用于控制所述过滤组件的运转，从而执行根据权利要求1、2或3所述的运转方法的所述运转步骤和所述清洁步骤。
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