CN108697989B - 膜过滤装置、过滤膜清洗方法以及过滤膜的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种膜过滤装置，其包括过滤模式和过滤膜清洗模式，在所述过滤模式中，使被处理水从过滤膜的一级侧向二级侧通过而过滤该被处理水，在所述过滤膜清洗模式中，使臭氧水从过滤膜的二级侧向一级侧通过而清洗过滤膜，所述膜过滤装置具备膜间压力差控制器，所述膜间压力差控制器控制过滤膜的一级侧的液体压力与二级侧的液体压力的差即膜间压力差ΔP，在过滤膜清洗模式中，膜间压力差控制器将膜间压力差ΔP控制为从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂逐渐下降。

Description

膜过滤装置、过滤膜清洗方法以及过滤膜的制造方法

技术领域

本发明涉及使用过滤膜对含有杂质的被处理水进行过滤的膜分离技术以及过滤膜的制造方法。

背景技术

在上水处理和污水处理等的水处理中，广泛地进行从被处理水中分离出被处理水中含有的污浊物质，获得清澈的处理水的固液分离。作为固液分离技术，例如有凝集沉淀技术、加压上浮技术等，上述凝集沉淀技术是将凝集剂添加到被处理水中，使被处理水中含有的污浊物质凝集并通过重力沉降而分离，上述加压上浮技术是将微泡注入到含有凝集物的被处理水中，使微泡吸附凝集物并且上浮，进行分离。但是，上述这些技术存在如下课题等：强烈地受到被处理水、凝集物的性状、水温和水流等的影响，处理不稳定，并且需要宽大的沉淀槽、上浮分离槽等。

对此，近年来作为上述技术的替代技术，积极地导入由过滤膜进行的膜过滤技术。该技术利用在表面具有无数的微细孔的“膜”对被处理水进行过滤，从而进行固液分离。膜大致区分为由陶瓷等无机材料构成的“无机膜”和由高分子有机聚合物构成的“有机膜”。

该技术只要被处理水中的污浊物质是膜的孔径以上的大小的物质，则能够可靠地将其分离去除，并且能够稳定地获得非常清澈的处理水。但是，随着过滤的进行，污浊物质蓄积于膜面，所以也存在这些污浊物质阻塞孔而陷于过滤难以进行的状态的问题。特别是，疏水性有机膜的与被处理水中含有的疏水性污浊物质的亲和性较高，所以容易被阻塞，难以进行长时间的稳定的过滤。

这样，在膜被阻塞了的情况下，需要使用氧化剂等药品进行清洗，使过滤能力恢复。在药品清洗的方法中公知“直通清洗(日文：インライン洗浄)”，该“直通清洗”是自膜的二级侧朝向一级侧，即沿与过滤处理被处理水时相反的方向流冲药液。例如在专利文献1中记载了一种在直通清洗时使药液的注入浓度、药液的注入速度和药液的注入压力中至少一者变动的清洗方法。

另外，在专利文献2中示出了一种方法，该方法是在直通清洗时将膜内外的压力差即“膜间压力差”依照过滤处理时的膜间压力差设为规定的范围，从而连牢固的污垢也洗掉，无遗漏地清洗膜。另外，在将疏水性有机膜用于过滤的情况下，通过进行膜的亲水化，能够提高过滤性能，或者使膜不易阻塞。在专利文献3中公开了一种疏水性有机膜的使用臭氧的亲水化的方法。专利文献3所述的方法是将疏水性有机膜浸泡在臭氧水中，或者将臭氧水注入到组件化的膜中，使臭氧与膜接触而进行疏水性有机性膜的亲水化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-61697号公报

专利文献2：国际公开WO2011/048681号

专利文献3：日本专利平5-317663号公报

发明内容

发明要解决的课题

在对上述膜进行清洗或进行亲水化时，重要的是使膜与药液无遗漏地接触。专利文献1以及专利文献2均是将消除直通清洗时的清洗不均而提高清洗效果作为目的的发明。但是，例如在专利文献1所述的方法中，在清洗初期的压力不充分的情况下，药液无法到达膜的末端部分(以直线距离计与药液注入点分开最远的部位)及其周边，膜与药液的接触不充分。而另一方面，有时过度地施加压力，膜有时发生破损。另外，采用专利文献2所述的方法，根据使用的膜的长度、种类的不同，仍会同样地无法到达上述位置而使膜与药液的接触不充分。

本发明解决上述课题，目的在于提供能使膜与膜清洗用或亲水化用药液高效地接触的膜过滤装置以及过滤膜的清洗方法。

用于解决课题的方案

本发明的膜过滤装置包括过滤模式和过滤膜清洗模式，在上述过滤模式中，使被处理水从过滤膜的一级侧向二级侧通过而过滤该被处理水，在上述过滤膜清洗模式中，使臭氧水从过滤膜的二级侧向一级侧通过而清洗过滤膜，上述膜过滤装置具备膜间压力差控制器，上述膜间压力差控制器控制过滤膜的一级侧的液体压力与二级侧的液体压力的差即膜间压力差ΔP，在过滤膜清洗模式中，膜间压力差控制器将膜间压力差ΔP控制为从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂反复进行膜间压力差的减少以及膜间压力差的增加，使膜间压力差阶段性地下降。

所述膜过滤装置具备膜间压力差控制器，所述过滤膜清洗模式开始时的所述过滤膜的非透水性位势为α，所述过滤膜的长度为L，通过导入系数f，所述膜间压力差控制器根据f×α×L决定所述过滤膜的一级侧的液体压力与二级侧的液体压力的差即所述膜间压力差ΔP而进行控制，在所述过滤膜清洗模式中，所述膜间压力差控制器将所述膜间压力差ΔP控制为从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂逐渐下降。

另外，本发明的过滤膜清洗方法具有过滤膜清洗工序，该过滤膜清洗工序在使被处理水从过滤膜的一级侧向二级侧通过而过滤该被处理水的过滤处理工序之后，使臭氧水从过滤膜的二级侧向一级侧通过而清洗过滤膜，在过滤膜清洗工序中，使过滤膜的一级侧的液体压力与二级侧的液体压力的差即膜间压力差ΔP，从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂反复进行膜间压力差的减少以及膜间压力差的增加，使膜间压力差阶段性地下降。

在所述过滤膜清洗工序中，所述过滤膜清洗工序开始时的所述过滤膜的非透水性位势为α，所述过滤膜的长度为L，通过导入系数f，根据f×α×L决定所述过滤膜的一级侧的液体压力与二级侧的液体压力的差即所述膜间压力差ΔP，将所述膜间压力差ΔP控制为从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂逐渐下降。

另外，本发明的过滤膜的制造方法的过滤膜用于使液体从一级侧向二级侧通过而过滤该液体，上述过滤膜的制造方法具有过滤膜亲水化工序，该过滤膜亲水化工序使臭氧水从过滤膜的二级侧向一级侧通过而使过滤膜进行亲水化，在该过滤膜亲水化工序中，使过滤膜的一级侧的压力与二级侧的压力的差即膜间压力差ΔP，从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂逐渐下降而使臭氧水通过。

发明效果

采用本发明，无论使用哪种膜，都能进行将膜的长度、污垢的状态等膜的性状全部加入考虑后得到的最佳的药液注入，能够不损伤膜地使膜与药液无遗漏地接触。由此，能够获得较高的清洗效果和亲水化效果。

附图说明

图1是表示根据本发明的实施方式1的膜过滤装置的结构的示意图。

图2是表示根据本发明的实施方式1的膜过滤装置的臭氧水生成器的结构的一例的图。

图3是表示根据本发明的实施方式1的膜过滤装置的臭氧水生成器的结构的另一例的图。

图4是表示根据本发明的实施方式1的膜过滤装置的过滤膜的详细的一例的图。

图5是表示根据本发明的实施方式1的膜过滤装置的过滤膜的详细的另一例的图。

图6是说明根据本发明的实施方式1的膜过滤装置的动作的线图。

图7是表示根据本发明的实施方式1的膜过滤装置的动作的流程图。

图8是表示用于实施根据本发明的实施方式2的过滤膜制造方法的装置的结构的示意图。

图9是表示根据本发明的实施方式2的过滤膜制造方法的过滤膜亲水化工序的流程图。

图10是表示根据本发明的实施例1的结果的曲线图。

图11是表示根据本发明的实施例2的结果的曲线图。

图12是表示根据本发明的实施例3的结果的曲线图。

图13是表示实施例4～实施例6以及比较例1～比较例4的膜间压力差的转变的线图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。以下的实施方式为本发明的一例，本发明并不限定于以下的实施方式。

实施方式1.

图1是表示根据本发明的实施方式1的膜过滤装置的结构的示意图。图1所示的膜过滤装置1是将本发明应用于浸泡型膜分离活性污泥法的情况下的一例。在本实施方式1中，被处理水可以是任何来历的水，例如可以是像食品加工工厂、城市污水那样大量含有有机性污浊物质的排水，也可以是以半导体相关产业为首的电子产业排水和用水处理等成为对象的河川水等。即，无论被处理水的性状如何，都依然获得本发明的效果。

图1所示的膜过滤装置1包括被处理水导入配管3、水槽4、鼓风机6、空气扩散装置7、空气导入配管8、过滤处理部10、压力测量部11、臭氧水注入处理装置12、膜间压力差控制器13和阀22、23。另外，过滤处理部10包括过滤膜9、处理水转送配管20和过滤泵15，压力测量部11具备压力差计14，臭氧水注入处理装置12包括臭氧产生器16、臭氧浓缩器17、臭氧水生成器18、臭氧水注入泵19和臭氧水注入配管21等。作为本膜过滤装置1的动作，有利用过滤膜9过滤被处理水2的过滤模式，和使臭氧水沿与过滤模式相反的方向通过过滤膜9而清洗过滤膜9的过滤膜清洗模式。

在过滤模式下，被处理水2经由被处理水导入配管3被导入到水槽4中。在水槽4内存积有活性污泥5，将被处理水2中含有的有机性污浊物质分解去除。历经规定的滞留时间而被净化了的被处理水2被过滤泵15吸引，从而被过滤膜9过滤，获得的处理水经过处理水转送配管20被排出到后级。在该过滤模式的过程中，利用压力测量部11即压力差计14测量过滤膜9的一级侧即未透水侧以及二级侧即透水侧的压力差，也就是膜间压力差。压力测量部11可以只由像压力差计14那样能单独地测量膜间压力差的计量仪器构成，也可以是利用只测量处理水转送配管20内的压力的计量仪器与另外设置的运算设备的组合算出膜间压力差的结构。即，只要是能够测量膜间压力差的设备和结构即可，并不限定于图1所述的结构。

测得的膜间压力差传递到膜间压力差控制器13。当测得的膜间压力差到达判断为需要进行过滤膜的清洗的规定的值时，使过滤模式停止，切换为利用臭氧水注入处理装置12自过滤膜9的二级侧朝向一级侧进行臭氧水注入处理的过滤膜清洗模式。另外，在过滤模式中，阀22打开，阀23关闭，但在过滤膜清洗模式中，阀22关闭，阀23打开。在臭氧水注入处理装置12中，利用臭氧产生器16产生的臭氧气体被臭氧浓缩器17浓缩，作为高浓度的臭氧气体排出，被导入臭氧水生成器18而生成臭氧水，利用臭氧水注入泵19将生成的臭氧水注入处理到过滤膜9中。

这里，臭氧产生器16只要是能够产生臭氧气体的构件即可，可以是任意的构件，例如举出使用了玻璃电极的无声放电方式的臭氧产生器。另外，通过导入臭氧浓缩器17，能够获得更高浓度的臭氧气体。作为臭氧浓缩器17，举出将硅胶作为吸附剂的浓缩器来作为例子，但只要是能将臭氧气体浓缩且能自如地取出浓缩后的气体的结构即可，可以是任何的结构。通过设置臭氧浓缩器17，能够使用更高浓度的臭氧气体，提高在臭氧水生成器18中生成的臭氧水中的臭氧浓度，在更短的时间内完成臭氧水注入处理，但臭氧浓缩器17在本发明中并非一定必须。

例如举出图2或图3所示的结构来作为臭氧水生成器18的结构的例子。在图2中，臭氧水生成器18由臭氧水槽24、臭氧气体导入配管25、臭氧气体扩散装置26和臭氧排气排出配管28构成。自臭氧产生器16或臭氧浓缩器17排出的臭氧气体经由臭氧气体导入配管25以及臭氧气体扩散装置26扩散到臭氧水槽24中。在臭氧水槽24中存积有溶剂水27，该溶剂水27与臭氧气体接触，从而生成臭氧水。利用臭氧水注入泵19使生成的臭氧水自臭氧水配管33经过臭氧水注入配管21而注入到过滤膜9中。未完全溶解的臭氧气体经由臭氧排气排出配管28排出。

另一方面，在图3中，臭氧水生成器18由臭氧水槽24、臭氧气体导入配管25、臭氧排气排出配管28、臭氧水循环配管29、臭氧水循环泵30和喷射器31构成。利用臭氧水循环泵30经由臭氧水循环配管29将存积于臭氧水槽24的溶剂水27抽出，使该溶剂水27循环。另一方面，自臭氧产生器16或臭氧浓缩器17排出的臭氧气体经由臭氧气体导入配管25被导入到设置在臭氧水循环配管29上的喷射器31中。即，溶剂水27在臭氧水循环配管29内流动的过程中，经由喷射器31与臭氧气体接触而成为臭氧水。利用臭氧水注入泵19将生成的臭氧水自臭氧水配管33经过臭氧水注入配管21注入到过滤膜9中。未完全溶解的臭氧气体经由臭氧排气排出配管28排出。图2以及图3是臭氧水生成器18的一例，臭氧水生成器18不限定于此，只要能够生成臭氧水的结构即可。另外，除能够生成臭氧水的结构以外，还具有溶剂水27的PH、水温调整机构，从而能够更高效地生成臭氧水。另外，溶剂水27也可以导入自过滤处理部10获得的处理水(透过水)来使用，也可以是离子交换水、纯水和超纯水等。

可是如上所述，在从过滤膜的二级侧朝向一级侧注入臭氧水等药液时成为问题的是，药液与过滤膜的接触发生不均的这一点。特别是，发明人发现了如下课题，即，即使以已有的任何的发明或者这些发明的组合，药液注入时的压力也会发生过多或过少，药液达不到过滤膜的末端部分及其近旁，无法充分地进行清洗、亲水化或者过滤膜破损。致力于该课题的解决，结果发明人发现在臭氧水注入处理中，加入对膜的性状的考虑，以恰当的压力开始药液的注入，并且使该压力持续下降至规定的注入压力，能够高效地使药液渗入至膜的末端部分及其近旁。

即，在膜间压力差控制器13中，依照算式(1)设定在进行臭氧水注入处理时应对过滤膜施加的膜间压力差，基于该设定值利用臭氧水注入处理装置12进行臭氧水的注入。

ΔP＝f×α×L (1)

这里，ΔP为臭氧水注入膜间压力差(kPa)，f为系数(m^-1)，α为非透水性位势(日文：不透水性ポテンシャル)(kPa)，L为过滤膜的长度(m)。

ΔP是臭氧水注入膜间压力差，表示在进行臭氧水注入处理时应对过滤膜施加的膜间压力差。f是系数。α是非透水性位势，是表示过滤膜的透水性的程度的值。即，α是在切换为过滤膜清洗模式之前，由结束过滤模式时的膜过滤时的压力测量部11检测的膜间压力差，是膜过滤时的最大膜间压力差。L是过滤膜的长度。图1所示的过滤膜9通常如图4以及图5所示，设置为将过滤膜9作为元件支承于支承部92的过滤膜组件90。如图4以及图5所示，上述的过滤膜的长度L表示在过滤膜9的元件中在有效过滤的部分将臭氧水注入点作为起点(A点)而从该点到以直线距离计与该点分开最远的点(B点)的长度。图4中表示的中空纤维膜组件和图5中表示的平膜组件在一般情况下，支承部92的大小都比过滤膜9的元件的大小小很多，所以通常如图4以及图5所示的那样，只考虑各过滤膜9的元件的有效部分来决定L即可。

在以往的发明中，未考虑过滤膜的长度地决定注入压力。根据发明人的研究，过滤膜的长度在决定注入压力的方面是重要的要素，通过以与过滤膜的长度相称的注入压力注入药液，能够可靠地使药液与整个过滤膜接触。一般认为，由过滤膜产生的压力损失与过滤膜的长度成比例，也与堵塞等非透水性位势成比例。由此，通过如算式(1)那样，导入过滤膜的长度L以及系数f作为在注入臭氧水时应该产生的膜间压力差ΔP的设定参数，并且设定恰当的值作为系数f的值而决定臭氧水注入处理时的膜间压力差，能够有效地清洗过滤膜。另外，作为中空纤维膜的材质、平膜，优选具有耐臭氧性，作为氟系有机膜，举出聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等，但只要是获得耐臭氧性，并且获得能够经得住膜过滤的足够的物理性强度的材料即可，并不限定于此。

此外，发明人进行了潜心研究，结果发现：通过一边使利用上述算式(1)求得的ΔP的值从预先确定的初始压力差(ΔP₁)向结束臭氧水注入处理时的末期压力差(ΔP₂)(ΔP₂<ΔP₁)逐渐下降，一边注入臭氧水，能够高效即能以较少的臭氧水量使臭氧水无遗漏地连膜的末端部分也接触到。即，清楚了将决定ΔP₁时的系数f(称为f₁，ΔP₁＝f₁×α×L)的范围设为0.15≤f₁≤1.7，优选设为0.2≤f₁≤1.7较佳，将决定ΔP₂时的系数f(称为f₂，ΔP₂＝f₂×α×L)的范围设为0≤f₂≤0.15较佳。但是，当ΔP₂太小时，注入压力不足，注入变得不稳定。另外，当ΔP₂较大时，与ΔP₁的差较小，虽然依然能够获得本发明的效果，但必须以较大的流量持续施加较大的压力，这是不经济的。由此，优选将f₁、f₂分别设定为0.01≤f₂≤0.14，进一步优选为0.05≤f₂≤0.1，在该期间内使膜间压力差逐渐下降较佳。

另外，臭氧水注入时间t(分钟)虽然也依赖于臭氧水中的臭氧浓度，但优选为1分钟以上，进一步优选为5≤t≤80。使臭氧水注入时间t变得过长，虽然不会影响本发明的效果，但不必要的注入是不经济的。另外，从ΔP₁向ΔP₂的下降可以在注入时间t的期间内呈直线状下降，也可以按照指数函数(e^-at，a>0)下降。按照指数函数下降的方法在最开始粗略地清洗过滤膜内，膜间压力差恢复率佳。此外，在以膜的清洗为目的而实施本发明的情况下，如图6的实线所示，通过以在初始压力差ΔP₁与末期压力差ΔP₂之间在不超过ΔP₁的范围内反复进行ΔP的增减来使膜间压力差ΔP阶段性地下降的方式进行操作，能使过滤膜表面产生较高的剪切力，在短时间内使ΔP下降至ΔP₂，从而更加有效。

以上，在图7中表示根据本实施方式1的膜过滤装置的动作的流程图。首先，膜过滤装置以过滤模式进行动作。即，实施过滤处理工序(步骤ST1)直到膜间压力差α达到预先决定的清洗所需的值(步骤ST2“否”)。在膜间压力差α达到了清洗所需的值后(步骤ST2“是”)，切换为过滤膜清洗模式，利用臭氧水注入处理将膜间压力差设定为ΔP₁，开始进行过滤膜清洗工序(步骤ST3)。然后，使膜间压力差ΔP从ΔP₁朝向ΔP₂逐渐下降(步骤ST4)，在达到了ΔP₂的时刻结束过滤膜清洗工序(步骤ST5)，再次实施被处理水的过滤处理工序(步骤ST1)，即，使膜过滤装置以过滤模式进行动作。另外，自不必说在例如进行使膜间压力差以一定的比例减少的控制时等，也可以根据经过时间判断达到ΔP₂的结束时刻。

通过以上那样地利用膜间压力差控制器13以及臭氧水注入处理装置12的联动，依照规定的膜间压力差进行臭氧水的注入，能以较少的臭氧水量使臭氧水无遗漏地与过滤膜接触，高效地完成过滤膜9的清洗。另外，膜间压力差控制器13在具有例如能够接收来自PLC、C语言控制器等压力测量部11的信号，进行ΔP₁、ΔP₂的运算，并且立足于算出结果向臭氧水注入处理装置12发送信号，基于上述的逻辑执行臭氧水注入处理的功能时，能够自动地进行运转，但在不是一定需要自动运转的情况下，运转管理者发挥膜间压力差控制器13的作用，用手动如上述的逻辑那样进行臭氧水注入处理，也能获得本发明的效果。

实施方式2.

图8是用于实施根据本发明的实施方式2的过滤膜的制造方法的装置图。即，本实施方式2是以疏水性有机高分子膜的亲水化为目的而将本发明应用于过滤膜的制造方法的实施方式。在该情况下，如图8所示，不必在水槽4内存积活性污泥5，另外也不必利用鼓风机进行送风。在水槽4内仅存积清水50即可。

在本实施方式2中，实施与在实施方式1中说明的过滤膜清洗工序同样的工序来作为过滤膜的制造方法中的过滤膜亲水化工序。在过滤膜亲水化工序中，在存积有清水50的水槽4中安置所制造的过滤膜9，即，亲水化对象的过滤膜9，利用臭氧水注入处理装置12使臭氧水从过滤膜9的二级侧向一级侧通过。在图9中表示过滤膜亲水化工序的流程图。首先，利用臭氧水注入处理将膜间压力差设定为ΔP₁，开始过滤膜亲水化工序(步骤ST11)。然后，使膜间压力差ΔP从ΔP₁朝向ΔP₂逐渐下降(步骤ST12)，在达到了ΔP₂的时刻(步骤ST4“是”)，结束过滤膜亲水化工序(步骤ST5)。

使膜间压力差ΔP从ΔP₁朝向ΔP₂逐渐下降的方法如利用实施方式1说明的那样，可以使膜间压力差ΔP呈直线状下降，也可以使膜间压力差ΔP按照指数函数下降。另外，如图6所示，也可以反复使膜间压力差ΔP减少、增加来使膜间压力差ΔP阶段性地下降。

此时，如在实施方式1中说明的那样，在过滤膜亲水化工序开始时的过滤膜的非透水性位势为α，过滤膜的长度为L的情况下，通过导入系数f，根据α×L×f决定膜间压力差ΔP即可。

此外，在将用于决定初始压力差ΔP₁的系数f设为f₁，将用于决定末期压力差的系数f设为f₂时，将f₁设为0.15～1.7，将f₂设为大于0且在0.15以下即可。

另外，在该情况下，不必一定对所有的过滤膜进行非透水性位势α的测量。即，当在制造的阶段中品质稳定的情况下，针对各批次，测量至少1根的过滤膜的组件的非透水性位势α就够了，使用同一个α的值对构成批次的其他过滤膜的组件进行过滤膜亲水化工序即可。

这样，在本实施方式2中，由于将本发明应用于过滤膜的制造方法中的过滤膜亲水化工序，所以能够高效即以较少的臭氧水量使臭氧水无遗漏地连膜的末端部分接触到，从而能够提供效率佳的过滤膜的制造方法。

实施例.

以下，说明在利用实施方式1说明的膜过滤装置中，在对被处理水进行了过滤处理后利用基于本发明的臭氧水注入处理清洗过滤膜的实施例，以及利用不基于本发明的臭氧水注入处理清洗过滤膜的比较例。

实施例1.

使用组件长度L为1.2m的膜，以与图1同样的结构的膜分离活性污泥法实施了膜过滤处理。在膜间压力差α达到了30kPa时，停止过滤，做成浓度为50mgO₃/L的臭氧水，利用臭氧水注入处理装置12从膜组件的二级侧朝向一级侧注入臭氧水。注入时的膜间压力差利用算式(1)求得，使此时的f₁的值在0.13～1.8的范围内变化，比较了清洗效果。清洗效果根据膜间压力差的恢复率来评价，恢复率利用以下的算式算出。即，根据过滤刚刚开始后的膜间压力差(Pa)和结束了清洗后的过滤刚刚重新开始后的膜间压力差(Pb)，利用以下的算式(2)算出了膜间压力差恢复率。

压力差恢复率(％)＝{1－[(Pa－Pb)/30]}×100(2)

清洗时间固定为30分钟，f₂的值固定为0.14。此外，以从ΔP₁到ΔP₂，利用膜间压力差控制器自动地施加30分钟并使膜间压力差呈直线状下降的方式进行了清洗。α为30kPa。在图10中表示获得的结果。得知在f₁为0.14的情况下，臭氧水的推入压力较小，臭氧水不能到达膜的末端，清洗不充分。而在f₁为1.8的情况下，臭氧水的推入压力较强，所以膜发生了断裂。因而，可以说f₁为0.15≤f₁≤1.7，优选为0.2≤f₁≤1.7较佳。

实施例2.

使用组件长度L为1.2m的膜，以与图1同样的结构的膜分离活性污泥法实施了膜过滤处理。在膜间压力差α达到了30kPa时，停止过滤，做成浓度为50mgO₃/L的臭氧水，自臭氧水注入处理装置12从膜组件的二级侧朝向一级侧注入臭氧水。注入时的膜间压力差利用算式(1)求得，使此时的f₂的值在0.005～0.15的范围内变化，比较了清洗效果。根据过滤刚刚开始后的膜间压力差(Pa)和结束了清洗后的过滤刚刚重新开始后的膜间压力差(Pb)，利用算式(2)算出了膜间压力差恢复率，根据膜间压力差的恢复率评价了清洗效果。f₁的值设为0.15。清洗时间为30分钟。

在图11中表示获得的结果。在f₂为0.005的情况下，随着清洗的推进，膜间压力差变得过低，所以膜间压力差不充分，臭氧的注入变得不稳定，膜间压力差恢复率下降。而在f₂为0.15时，即，设为与f₁相同的值时，即，将ΔP₁与ΔP₂保持为相等而使臭氧水注入过程中的膜间压力差恒定时，虽然较高地获得了膜的清洗效果，但如果不提高臭氧水注入流量，则无法将压力保持为较高，这是不经济的。因而，将ΔP₂设定为比ΔP₁小，使f₂为0.01≤f₂≤0.15，优选为0.02≤f₂≤0.1较佳。

实施例3.

使用组件长度L为1.2m的膜，以与图1同样的结构的膜分离活性污泥法实施了膜过滤处理。在膜间压力差α达到了30kPa时，停止过滤，做成浓度为50mgO₃/L的臭氧水，自臭氧水注入处理装置12从膜组件的二级侧朝向一级侧注入臭氧水。f₁的值设为0.3，f₂的值设为0.05，将清洗时间从0.5分钟变至100分钟而评价了膜间压力差恢复率。

在图12中表示获得的结果。在清洗时间t为0.5分钟的情况下，膜间压力差恢复率较低，为75％。此外，在清洗时间t为1分钟以上的情况下，获得较高的清洗效果。另一方面，呈现出在清洗时间t为80分钟以上的情况下，清洗效果没有变化，作为清洗时间，设为1分钟～80分钟是足够的。

实施例4.

使用组件长度L为1.2m的膜，以与图1同样的结构的膜分离活性污泥法实施了膜过滤处理。在膜间压力差α达到了30kPa时，停止过滤，做成浓度为50mgO₃/L的臭氧水，自臭氧水供给处理部从膜组件的二级侧朝向一级侧注入了臭氧水。f₁的值设为0.3，f₂的值设为0.05，清洗时间设为30分钟，使清洗时的膜间压力差跨越30分钟从ΔP₁向ΔP₂呈直线状下降。

实施例5.

以与实施例4相同的条件，使清洗时的膜间压力差跨越30分钟从ΔP₁向ΔP₂按照指数函数进行了下降。

实施例6.

以与实施例4相同的条件，使清洗时的膜间压力差从ΔP₁向ΔP₂以在不超过ΔP₁的范围内每隔4分钟迎来极大和极小的方式反复进行ΔP的增减，从而使ΔP阶段性地进行了下降。

比较例1.

使用组件长度L为1.2m的膜，将膜间压力差α设为30kPa，将清洗时的上限膜间压力差设为5kPa，将清洗时的下限膜间压力差设为3.6kPa，将清洗时间设为30分钟，将臭氧水浓度设为50mg/L，每隔4分钟交替地取得清洗时的上限压力和下限压力而利用臭氧水进行了清洗。

比较例2.

使用组件长度L为1.2m的膜，将膜间压力差α设为30kPa，将臭氧水浓度设为50mg/L，一边将压力差维持为95kPa，一边利用臭氧水进行了清洗。

比较例3.

使用组件长度L为1.2m的膜，将膜间压力差α设为30kPa，将臭氧水浓度设为50mg/L，一边将压力差维持为19kPa，一边利用臭氧水进行了清洗。

比较例4.

使用组件长度L为1.2m的膜，将膜间压力差α设为30kPa，将清洗时的上限压力设为19kPa，将清洗时的下限压力设为7.2kPa，将清洗时间设为30分钟，将臭氧水浓度设为50mg/L，每隔4分钟交替地取得清洗时的上限压力和下限压力而利用臭氧水进行了清洗。

在图13中表示以上的实施例4～实施例6以及比较例1～比较例4的臭氧水清洗时的膜间压力差的转变。

在表1中总结了实施例4～实施例6以及比较例1～比较例4的结果。在应用了本发明的实施例4～实施例6中，均获得了较高的膜间压力差恢复率。特别是，实施例6的清洗方法的膜间压力差恢复率最高。相对于此，在比较例1～比较例4中，或膜发生了断裂，或膜间压力差恢复率低，或臭氧注入量多而不高效。

表1

	膜间压力差恢复率(％)	臭氧注入量(gO<sub>3</sub>)
			实施例4	95	7.5
实施例5	97	7.5
			实施例6	99	7.5
比较例1	80	7.5
			比较例2	断裂	－
比较例3	95	11
			比较例4	95	10.5

通过将膜的长度加入考虑，并且将f₁和f₂保持在恰当的范围内，施加适当的压力而使臭氧水从二级侧向一级侧在过滤膜中通过，能够高效地获得较高的清洗效果。由此，明确了本发明比以往的发明占优势。

另外，本发明能在发明的范围内组合各实施方式或者适当地变形、省略。

附图标记说明

1、膜过滤装置；2、被处理水；9、过滤膜；12、臭氧水注入处理装置；13、膜间压力差控制器；17、臭氧浓缩器。

Claims (13)

1.一种膜过滤装置，所述膜过滤装置包括过滤模式和过滤膜清洗模式，在所述过滤模式中，使被处理水从过滤膜的一级侧向二级侧通过而过滤该被处理水，在所述过滤膜清洗模式中，使臭氧水从所述过滤膜的二级侧向一级侧通过而清洗所述过滤膜，其特征在于，

所述膜过滤装置具备膜间压力差控制器，所述膜间压力差控制器控制所述过滤膜的一级侧的液体压力与二级侧的液体压力的差即膜间压力差ΔP，在所述过滤膜清洗模式中，所述膜间压力差控制器将所述膜间压力差ΔP控制为从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂有意地反复进行膜间压力差的减少以及膜间压力差的增加的组合，使膜间压力差阶段性地下降。

2.根据权利要求1所述的膜过滤装置，其特征在于，

所述过滤膜清洗模式开始时的所述过滤膜的非透水性位势为α，所述过滤膜的长度为L，通过导入系数f，所述膜间压力差控制器根据f×α×L决定所述膜间压力差ΔP。

3.根据权利要求2所述的膜过滤装置，其特征在于，

在将用于决定所述初始压力差ΔP₁的所述系数f设为f₁，将用于决定所述末期压力差的所述系数f设为f₂时，将f₁设为0.15～1.7的值，将f₂设为大于0且在0.15以下的值。

4.一种膜过滤装置，所述膜过滤装置包括过滤模式和过滤膜清洗模式，在所述过滤模式中，使被处理水从过滤膜的一级侧向二级侧通过而过滤该被处理水，在所述过滤膜清洗模式中，使臭氧水从所述过滤膜的二级侧向一级侧通过而清洗所述过滤膜，其特征在于，

所述膜过滤装置具备膜间压力差控制器，所述过滤膜清洗模式开始时的所述过滤膜的非透水性位势为α，所述过滤膜的长度为L，通过导入系数f，所述膜间压力差控制器根据f×α×L决定所述过滤膜的一级侧的液体压力与二级侧的液体压力的差即所述膜间压力差ΔP而进行控制，在所述过滤膜清洗模式中，所述膜间压力差控制器将所述膜间压力差ΔP控制为从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂逐渐下降。

5.根据权利要求4所述的膜过滤装置，其特征在于，

在将用于决定所述初始压力差ΔP₁的所述系数f设为f₁，将用于决定所述末期压力差的所述系数f设为f₂时，将f₁设为0.15～1.7的值，将f₂设为大于0且在0.15以下的值。

6.一种过滤膜清洗方法，所述过滤膜清洗方法具有过滤膜清洗工序，该过滤膜清洗工序在使被处理水从过滤膜的一级侧向二级侧通过而过滤该被处理水的过滤处理工序之后，使臭氧水从所述过滤膜的二级侧向一级侧通过而清洗所述过滤膜，其特征在于，

在所述过滤膜清洗工序中，使所述过滤膜的一级侧的液体压力与二级侧的液体压力的差即膜间压力差ΔP，从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂有意地反复进行膜间压力差的减少以及膜间压力差的增加的组合，使膜间压力差阶段性地下降。

7.根据权利要求6所述的过滤膜清洗方法，其特征在于，

所述过滤膜清洗工序开始时的所述过滤膜的非透水性位势为α，所述过滤膜的长度为L，通过导入系数f，根据f×α×L决定所述膜间压力差ΔP。

8.根据权利要求7所述的过滤膜清洗方法，其特征在于，

在将用于决定所述初始压力差ΔP₁的所述系数f设为f₁，将用于决定所述末期压力差的所述系数f设为f₂时，将f₁设为0.15～1.7的值，将f₂设为大于0且在0.15以下的值。

9.一种过滤膜清洗方法，所述过滤膜清洗方法具有过滤膜清洗工序，该过滤膜清洗工序在使被处理水从过滤膜的一级侧向二级侧通过而过滤该被处理水的过滤处理工序之后，使臭氧水从所述过滤膜的二级侧向一级侧通过而清洗所述过滤膜，其特征在于，

在所述过滤膜清洗工序中，所述过滤膜清洗工序开始时的所述过滤膜的非透水性位势为α，所述过滤膜的长度为L，通过导入系数f，根据f×α×L决定所述过滤膜的一级侧的液体压力与二级侧的液体压力的差即所述膜间压力差ΔP，将所述膜间压力差ΔP控制为从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂逐渐下降。

10.根据权利要求9所述的过滤膜清洗方法，其特征在于，

在将用于决定所述初始压力差ΔP₁的所述系数f设为f₁，将用于决定所述末期压力差的所述系数f设为f₂时，将f₁设为0.15～1.7的值，将f₂设为大于0且在0.15以下的值。

11.一种过滤膜的制造方法，该过滤膜用于使液体从一级侧向二级侧通过而过滤该液体，其特征在于，

所述过滤膜的制造方法具有过滤膜亲水化工序，该过滤膜亲水化工序使臭氧水从所述过滤膜的二级侧向一级侧通过而使所述过滤膜亲水化，

在该过滤膜亲水化工序中，使所述过滤膜的一级侧的压力与二级侧的压力的差即膜间压力差ΔP，从预先设定的初始压力差ΔP₁朝向作为小于该ΔP₁的值的末期压力差ΔP₂有意地反复进行膜间压力差的减少以及膜间压力差的增加的组合，使膜间压力差阶段性地下降，而使臭氧水通过。

12.根据权利要求11所述的过滤膜的制造方法，其特征在于，

所述过滤膜亲水化工序开始时的所述过滤膜的非透水性位势为α，所述过滤膜的长度为L，通过导入系数f，根据f×α×L决定所述膜间压力差ΔP。

13.根据权利要求12所述的过滤膜的制造方法，其特征在于，

在将用于决定所述初始压力差ΔP₁的所述系数f设为f₁，将用于决定所述末期压力差的所述系数f设为f₂时，将f₁设为0.15～1.7的值，将f₂设为大于0且在0.15以下的值。