CN108883372A - 中空纤维膜组件的洗净方法及中空纤维膜过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够将附着在中空纤维膜的悬浮物质彻底地充分去除的中空纤维膜组件的洗净方法及中空纤维膜过滤装置。中空纤维膜过滤装置具备有中空纤维膜组件，该中空纤维膜组件具有：具有处理水出口(5)和浓缩水出口(8)的容器(1)；用于将原水分离成透过水和浓缩水，并且以上下方向被配置在容器(1)内的复数个中空纤维膜(2)；固定中空纤维膜(2)的上端部，并且被配置在容器(1)内的上部的上端固定部(3)；形成在上端固定部(3)的上侧，并且各中空纤维膜(2)的内部相连通的透过水室(7)；以及，向容器(1)内供给原水的导水管(4)。导水管(4)在上端固定部(3)的下侧以上下方向延伸，并且在侧周面设有将原水喷出的复数个喷出孔(4a)。在导水管(4)连接有原水配管及气体导入机构。在容器(1)的下部设置有排水口(6)，该排水口(6)对洗净排水进行排出，该洗净排水是进行由复数个喷出孔(4a)吹入气体的鼓泡洗净时的洗净排水。
Description
技术领域
本发明涉及中空纤维膜组件的洗净方法及中空纤维膜过滤装置，尤其是涉及能够将附着在膜的悬浮物质充分洗净去除的中空纤维膜组件的洗净方法及中空纤维膜过滤装置。
背景技术
中空纤维膜组件是作为去除悬浮物质成分或有机物的机构，在纯水制造或排水回收领域等被广泛利用。中空纤维膜组件的膜按照分离对象而分开使用微滤膜(MF膜)或超过滤膜(UF膜)等，通常，前者为0.1μm左右、后者为0.005～0.5μm的细孔。
若供给至中空纤维膜组件的悬浊水中含有大量悬浮物质或有机物时，不仅发生膜阻塞，并且逆洗频度、药品洗净频度变高，而且，膜交换频度也会变高。为了防止膜阻塞，通常有使膜的平均单位面积的通水量降低的方法，但是，该方法中会有膜设置个数变多的课题。
为了减低膜的污染，已知一种在中空纤维膜组件的前段进行凝集处理工序的方法。但是，凝集剂引起的悬浮物质量增加，由此引起膜的悬浮物质污染。在如上所示的状况下，强烈要求确立用于提高膜的悬浮物质去除性的膜组件结构、或逆洗方法。
在专利文献1中，提出一种为了使膜的悬浮物质去除性提升而使用空气及水的逆洗方法。但是，根据悬浮物质的种类、量，该方法有悬浮物质去除性不太提升的情形，因此要求更高性能的逆洗方法。
在一般的空气洗净中，空气由膜组件下部流至上部，但是由于空气强度在上下产生差异，因此空气未遍及膜组件全体，产生洗净不足的部位。若在空气洗净时进行下部排水，则空气不会浸透至膜组件内部而被排出，因此仅可由组件上部，例如循环部进行排水。因此，通过空气洗净剥落的膜组件全体的悬浮物质有时会附着在膜的上部。
若为仅上端固定的中空纤维膜，强的空气洗净有可能引起膜组件下部的中空纤维膜歪扭、折弯。
专利文献1：日本特开2005-88008号公报。
专利文献2：日本特开平5-96136号公报。
专利文献3：日本特开2002-204930号公报。
发明内容
本发明是鉴于上述习知的实际情形而完成者，其目的在于，提供能够将附着在中空纤维膜的悬浮物质彻底地充分去除的中空纤维膜组件的洗净方法及中空纤维膜过滤装置。
本发明的中空纤维膜组件的洗净方法，所述中空纤维膜组件具备：具有处理水出口和浓缩水出口的容器；向该容器内供给原水的导水管；用于将原水分离成透过水和浓缩水并且以上下方向被配置在该容器内的复数个中空纤维膜；固定该中空纤维膜的上端部，并且被配置在该容器内的上部的上端固定部；以及，形成在该上端固定部的上侧，并且各中空纤维膜的内部连通的透过水室，并且，前述导水管在前述上端固定部的下侧以上下方向延伸，在侧周面设置有将原水喷出的复数个喷出孔，在前述容器的下部设置有排水口，该排水口对洗净排水进行排出，该洗净排水是进行由前述复数个喷出孔吹入气体的鼓泡洗净时的洗净排水，其中，进行由前述复数个喷出孔吹入气体的鼓泡洗净，将洗净排水由前述排水口排出。
在本发明的一个方案中，仅以前述上端固定部固定前述中空纤维膜。
在本发明的一个方案中，前述导水管贯穿前述容器的底面而在前述容器内延伸设置。
在本发明的一个方案中，前述排水口被设置在前述导水管的周围。
在本发明的一个方案中，在前述鼓泡洗净的同时，进行由前述处理水出口供给逆洗水的逆洗净。
在本发明的一个方案中，向前述逆洗水中添加药液。
在本发明的一个方案中，在由前述排水口排出洗净排水之前或之后，由被设置在前述容器的上部的前述浓缩水出口排出洗净排水。
在本发明的一个方案中，在前述导水管流通的气体的流量是100～300NL/min。
本发明的中空纤维膜过滤装置，其具备中空纤维膜组件，该中空纤维膜组件具备：具有处理水出口和浓缩水出口的容器；向该容器内供给原水的导水管；用于将原水分离成透过水和浓缩水并且以上下方向被配置在该容器内的复数个中空纤维膜；固定该中空纤维膜的上端部，并且被配置在该容器内的上部的上端固定部；以及形成在该上端固定部的上侧，并且各中空纤维膜的内部连通的透过水室，并且，前述导水管在前述上端固定部的下侧以上下方向延伸，在侧周面设置有将原水喷出的复数个喷出孔，在前述容器的下部设置有排水口，该排水口对洗净排水进行排出，该洗净排水是进行由前述复数个喷出孔吹入气体的鼓泡洗净时的洗净排水，在前述导水管连接有原水配管和气体导入机构。
在本发明的一个方案中，仅以前述上端固定部固定前述中空纤维膜。
在本发明的一个方案中，前述导水管贯穿前述容器的底面而在前述容器内延伸设置。
在本发明的一个方案中，前述排水口被设置在前述导水管的周围。
在本发明的一个方案中，具备逆洗机构，该逆洗机构由前述处理水出口供给逆洗水。
在本发明的一个方案中，具备向前述逆洗水添加药液的机构。
发明的效果
在本发明的中空纤维膜过滤装置中，导水管在容器内以上下方向延伸，通过设置在导水管的复数个喷出孔吹入气体来进行鼓泡洗净，因此空气遍及膜组件全体，能够将附着在中空纤维膜的悬浮物质彻底地充分去除。
附图说明
图1是实施方式的中空纤维膜过滤装置的示意图。
图2是过滤处理时的中空纤维膜过滤装置的示意图。
图3是洗净处理时的中空纤维膜过滤装置的示意图。
图4是洗净处理时的中空纤维膜过滤装置的示意图。
图5是设置在容器底部的排水口的示意图。
图6是其他实施方式的中空纤维膜过滤装置的示意图。
具体实施方式
以下，参照图1～图4说明实施方式。
图1是显示本实施方式的具备有中空纤维膜组件的中空纤维膜过滤装置的构成的示意图。如图1所示，中空纤维膜组件具备有：将圆筒的轴心线方向设为上下方向(在本实施方式中为铅直方向)来配置的容器1。在该容器1内配置有复数个中空纤维膜2。
中空纤维膜2在容器1的上部侧，通过作为固定部的合成树脂制灌封部3固定，在容器1的下部侧未被固定。作为灌封部3的合成树脂而言，能够使用例如环氧树脂。
例如，将中空纤维膜2组成U字型，以灌封部3固定中空纤维膜的两端。此时，中空纤维膜2的中间部位于容器1的下部。
使用一端形成开口且另一端被密封的中空纤维膜2时，以灌封部3固定形成开口的中空纤维膜2的一端侧，将被密封的另一端侧配置在容器1的下部。
中空纤维膜2可以为UF膜或MF膜等任一者。中空纤维膜2并未特别限制，一般使用内径0.2～1.0mm、外径0.5～2.0mm、有效长度300～2500mm左右者。在容器1内装填有500～70000个如上所示的中空纤维膜2的全膜面积为5～100m2左右者，较为适当。关于中空纤维膜2的膜原材料，也未特别限制，可使用PVDF(聚偏二氟乙烯)、聚乙烯、聚丙烯等。在本实施方式中，对具有中空纤维膜2的中空纤维膜组件进行了说明，但是只要是使用管状膜的膜组件即可。
在灌封部3的上侧划分并且形成有处理水室7。中空纤维膜2的上端侧贯穿灌封部3，其上端的开口是面向处理水室7，中空纤维膜2的内部是连通至处理水室7。在将中空纤维膜2组成U字型的情况下，中空纤维膜2的两端贯穿灌封部3。
灌封部3是例如圆盘状，其外周面或外周缘部水密式地与容器1的内面相接。
在容器1的内部，导水管4以大致铅直方向(容器1的轴方向)延伸。导水管4是沿着例如容器1的中心轴被配置。导水管4是前端(上端)闭合的圆管，在侧周面遍及上下，而且以周方向隔着间隔，全体地设有复数个喷出孔4a。喷出孔4a的数量并未特别限定，例如5～50个左右。
导水管4的高度(上下方向的长度)并未特别限定，较优选为导水管4的上端位于灌封部3的下面附近。喷出孔4a的大小或形状并未特别限定，例如口径5～50mm的圆形。导水管4的内径是例如10～100mm左右。此外，导水管的上端也可被埋设在灌封部3。
导水管4的下部贯穿容器1的底面而延伸设置，并且延伸至容器1的外部。在导水管4连接有原水配管L1，在原水配管L1设置有泵P1及阀V1。由原水配管L1分岔出空气导入用配管L2，在空气导入用配管L2设置有阀V2。
通过切换阀V1与阀V2的开闭，可切换原水/空气对容器1的供给。将阀V1形成为开、阀V2形成为闭，通过泵P1，经由原水配管L1送出原水，由此使原水由导水管4的喷出孔4a向放射方向喷出，可对容器1内供给原水。
将阀V1形成为闭、阀V2形成为开，由空气导入用配管L2供给空气，由此使气泡由导水管4的喷出孔4a向放射方向喷出，可进行鼓泡洗净。也可将阀V1及V2形成为开，使气液混合流由喷出孔4a喷出。
在容器1的顶部设置有处理水(膜透过水)的出口5。此外，在容器1的侧面的上部设置有浓缩水出口8。浓缩水出口8设在灌封部3的下面附近。由灌封部3至浓缩水出口8的上缘的距离优选为0～30mm，特别优选为0～10mm左右。在浓缩水出口8连接有配管L5，在配管L5设置有阀V5。
在容器1的侧面的下部设置有排水口6。排水口6设在容器1的底面附近。在排水口6连接有配管L6，在配管L6设置有阀V6。
在处理水出口5连接有处理水取出配管L3，经由处理水取出配管L3，处理水(膜透过水)被排出。处理水被贮留在处理水罐9。
在处理水取出配管L3，在被设在处理水取出配管L3的阀V3与处理水出口5之间的位置连接有逆洗水配管L4。在逆洗水配管L4设置有阀V4，可将阀V3形成为闭、阀V4形成为开，通过泵P2，经由逆洗水配管L4，将逆洗水由处理水出口5流至容器1，由此可进行中空纤维膜2的逆洗。在图1中，显示出了将逆洗水配管L4连接在处理水罐9，并且在逆洗水中使用处理水的构成，但是，逆洗水也可为原水。
伴随洗净的排水可由排水口6经由配管L6排出，也可由浓缩水出口8经由配管L5排出。也可依序(交替)进行来自排水口6的排出与来自浓缩水出口8的排出。
也可设置有对在逆洗水配管L4流动的逆洗水添加药液的药液添加机构(省略图示)。所添加的药液是次氯酸钠、强碱性剂、强酸性剂等，可根据膜附着物来选择。例如，在膜附着物为有机物、含有有机物的悬浮物质等的情况时，较优选为以残留0.05～0.3mgCl2/L的方式添加次氯酸钠。
在通过该中空纤维膜过滤装置进行的过滤处理中，如图2所示，将阀V1、V3、V5形成为开、阀V2、V4、V6形成为闭，并且使泵P1动作，由导水管4供给原水。在由导水管4被供给的原水中，透过中空纤维膜2的透过水作为处理水而由处理水出口5被取出，经由处理水取出配管L3被贮留在处理水罐9。
未透过中空纤维膜2的浓缩水是由浓缩水出口8经由配管L5被排出。也可以将被排出的浓缩水与原水相混合而供给至容器1的方式进行循环。
图1所示的中空纤维膜过滤装置是利用交叉流方式将原水通水至中空纤维膜2的外侧的外压式进行过滤处理。
若继续进行该过滤处理，则悬浮物质蓄积在中空纤维膜2。因此，在进行过滤处理规定时间之后，或处理水量减少时，进行洗净处理，该洗净处理对被中空纤维膜2捕捉到的悬浮物质进行洗净。
在中空纤维膜过滤装置的洗净处理中，如图3所示，将阀V1、V3、V6形成为闭、阀V2、V4、V5形成为开，将空气由导水管4吹入至容器1来进行鼓泡，并且使泵P2动作，经由处理水室7，将逆洗水送入至中空纤维膜2内，进行逆洗净。由导水管4所供给的空气量优选是30～500NL/min左右，特别优选为100～300NL/min。在逆洗水中也可添加药液。洗净排水是由浓缩水出口8经由配管L5而被排出至体系外。在该洗净处理中，同时进行鼓泡洗净和逆洗净。
如图4所示，也可在洗净处理时将阀V6形成为开、阀V5形成为闭。此时，洗净排水是由排水口6被排出。在图4中，使用箭头表示出了由导水管4被喷出的空气连同逆洗水一起由排水口6排出的流动。
也可在进行图4所示的逆洗水由排水口6排出规定时间之后，如图3所示，将阀V6形成为闭、阀V5形成为开，由浓缩水出口8排出逆洗水。
在导水管4遍及上下方向的全体，设置有多数喷出孔4a，因此中空纤维膜2的上端固定部附近(灌封部3附近)也包含在内，对中空纤维膜2的全体喷射气泡，可将悬浮物质彻底地充分洗净、去除。即使增多鼓泡洗净时的空气量，与由组件下部对上部流通空气的方式相比较，也能够防止中空纤维膜2的歪扭或折弯。
通过依序进行由排水口6排出逆洗水、由浓缩水出口8排出逆洗水，可效率良好地排出由中空纤维膜2剥落的悬浮物质。
排水口6也可设在容器1的底部。例如，如图5所示，在容器1的底部，导水管4的周围成为排水口6。
也可如图6所示，固定中空纤维膜2的上下两端。中空纤维膜2的下端是被埋设在灌封部3A内被密封。在灌封部3A的中心部设置有导水管4贯穿的贯穿孔。
逆洗净也可不是水逆洗，而是空气逆洗。在鼓泡洗净中，也可由导水管4供给气液混合流，而非空气。
上述实施方式为本发明的一个示例，本发明也可形成为图示以外的方式。
[实施例]
[实施例1]
在图1所示的具备有中空纤维膜组件的中空纤维膜过滤装置中，经由导水管4将原水通水30分钟来进行过滤处理。在原水槽贮留自来水，添加膨润土(bentonite)10mg/L、腐植酸钠5mg/L，然后，添加岸田化学公司(KISHIDA CHEMICAL)制碳酸氢钠、岸田化学公司制硫酸，将pH调制成8.0。通过泵由原水槽送水至凝集罐，并且将滞留时间设为10分钟。将在凝集槽前添加有工业用氯化铁(浓度38％)100mg/L者作为原水来使用。中空纤维膜组件的构成如下所示。
容器1：内径200mm、高度1300mm。
中空纤维：内径0.75mm、外径1.25mm、有效长度990mm的聚偏二氟乙烯制UF膜、膜面积30m2。
导水管4：在容器1内延伸的长度1000mm、内径20mm、外径25mm。
喷出孔4a：口径10mm、10个。
在过滤处理后，由导水管4供给空气来进行鼓泡洗净，并且进行逆洗净。洗净处理进行1分钟。逆洗水是由浓缩水出口8排出。鼓泡用空气的供给量设为80NL/min。将逆洗净的供水量设为80L/min，作为逆洗净的供水使用了过滤处理水。
交替分别进行5次过滤处理及洗净处理。采集按每个循环被排出的逆洗水，计测逆洗水中的悬浮物质量。在表1中显示出通过逆洗被排出的悬浮物质量相对于在5个循环中所供给的总悬浮物质量的比(悬浮物质去除率)。
[实施例2]
除了将逆洗水由排水口6排出之外，进行与实施例1同样的处理。将测定结果显示于表1。
[实施例3]
除了将逆洗水由排水口6排出之后、由浓缩水出口8排出之外，进行与实施例1同样的处理。将测定结果显示于表1。
[实施例4]
除了将鼓泡用空气的供给量设为150NL/min之外，进行与实施例3同样的处理。将测定结果显示于表1。
[实施例5]
除了向逆洗水添加次氯酸钠成为300mgCl2/L之外，进行与实施例4同样的处理。将测定结果显示于表1。
[比较例1]
除了使用未设置有导水管4的中空纤维膜组件，并且省略鼓泡洗净之外，进行与实施例1同样的处理。将测定结果显示于表1。
[比较例2]
除了在逆洗净时由中空纤维膜组件的容器下部供给鼓泡用空气80NL/min之外，进行与比较例1同样的处理。将测定结果显示于表1。
[比较例3]
除了将中空纤维膜的下端埋设在灌封部进行固定之外，进行与比较例2同样的处理。将测定结果显示于表1。
表1
在实施例1中，与未设置导水管4的比较例1相比较，悬浮物质去除率提高。
相较于如比较例2那样地由中空纤维膜组件的容器下部导入空气的情形，由导水管4导入空气的实施例1的悬浮物质去除率提高。
相较于由容器1的上部的浓缩水出口8排出逆洗水的实施例1，由容器1的下部的排水口6排出逆洗水的实施例2的悬浮物质去除性提高。
相较于实施例1、2，依序实施由排水口6排出逆洗水、由浓缩水出口8排出逆洗水的实施例3的悬浮物质去除性提高。
由实施例4确认了通过使鼓泡用空气的供给量增大，悬浮物质去除性会提升。
由实施例5确认了通过向逆洗水添加次氯酸钠，悬浮物质去除性会提升。
确认了相较于将中空纤维膜的上下两端固定的比较例3，仅上端固定的比较例2显现较高的悬浮物质去除性。
以上使用特定的方案对本发明进行了详细说明，但是，本领域技术人员清楚可知可在未脱离本发明的意图及范围的情形下进行各种变更。
本申请是根据2016年3月29日申请的日本专利申请2016-066000而提出的，通过引用而援用其全部内容。
符号的说明
1：容器；2：中空纤维膜；3：灌封部；4：导水管；5：处理水出口；6：排水口；7：处理水室；8：浓缩水出口；9：处理水罐。
Claims (14)
1.一种中空纤维膜组件的洗净方法，该中空纤维膜组件具备：具有处理水出口和浓缩水出口的容器；向该容器内供给原水的导水管；用于将原水分离成透过水和浓缩水并且以上下方向被配置在该容器内的复数个中空纤维膜；固定该中空纤维膜的上端部，并且被配置在该容器内的上部的上端固定部；以及，形成在该上端固定部的上侧，并且各中空纤维膜的内部连通的透过水室，并且，前述导水管在前述上端固定部的下侧以上下方向延伸，在侧周面设置有将原水喷出的复数个喷出孔，在前述容器的下部设置有排水口，该排水口对洗净排水进行排出，该洗净排水是进行由前述复数个喷出孔吹入气体的鼓泡洗净时的洗净排水，
所述中空纤维膜组件的洗净方法的特征在于，
进行由前述复数个喷出孔吹入气体的鼓泡洗净，将洗净排水由前述排水口排出。
2.如权利要求1所述的中空纤维膜组件的洗净方法，其中，仅以前述上端固定部固定前述中空纤维膜。
3.如权利要求1或2所述的中空纤维膜组件的洗净方法，其中，前述导水管贯穿前述容器的底面而在前述容器内延伸设置。
4.如权利要求3所述的中空纤维膜组件的洗净方法，其中，前述排水口被设置在前述导水管的周围。
5.如权利要求1至4中任一项所述的中空纤维膜组件的洗净方法，其中，在前述鼓泡洗净的同时，进行由前述处理水出口供给逆洗水的逆洗净。
6.如权利要求5所述的中空纤维膜组件的洗净方法，其中，向前述逆洗水中添加药液。
7.如权利要求1至6中任一项所述的中空纤维膜组件的洗净方法，其中，在由前述排水口排出洗净排水之前或之后，由被设置在前述容器的上部的前述浓缩水出口排出洗净排水。
8.如权利要求1至7中任一项所述的中空纤维膜组件的洗净方法，其中，在前述导水管流通的气体的流量是100～300NL/min。
9.一种中空纤维膜过滤装置，其特征在于，
具备中空纤维膜组件，
该中空纤维膜组件具备：
具有处理水出口和浓缩水出口的容器；
向该容器内供给原水的导水管；
用于将原水分离成透过水和浓缩水并且以上下方向被配置在该容器内的复数个中空纤维膜；
固定该中空纤维膜的上端部，并且被配置在该容器内的上部的上端固定部；以及
形成在该上端固定部的上侧，并且各中空纤维膜的内部连通的透过水室，
并且，前述导水管在前述上端固定部的下侧以上下方向延伸，在侧周面设置有将原水喷出的复数个喷出孔，
在前述容器的下部设置有排水口，该排水口对洗净排水进行排出，该洗净排水是进行由前述复数个喷出孔吹入气体的鼓泡洗净时的洗净排水，
在前述导水管连接有原水配管和气体导入机构。
10.如权利要求9所述的中空纤维膜过滤装置，其中，仅以前述上端固定部固定前述中空纤维膜。
11.如权利要求9或10所述的中空纤维膜过滤装置，其中，前述导水管贯穿前述容器的底面而在前述容器内延伸设置。
12.如权利要求11所述的中空纤维膜过滤装置，其中，前述排水口被设置在前述导水管的周围。
13.如权利要求9至12中任一项所述的中空纤维膜过滤装置，其中，具备逆洗机构，该逆洗机构由前述处理水出口供给逆洗水。
14.如权利要求13所述的中空纤维膜过滤装置，其中，具备向前述逆洗水添加药液的机构。
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