TW201733663A - 中空線膜模組之洗淨方法及中空線膜過濾裝置 - Google Patents
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Abstract
提供可將附著在中空線膜的濁質均勻地充分去除的中空線膜模組之洗淨方法及中空線膜過濾裝置。中空線膜過濾裝置係具備有中空線膜模組，該中空線膜模組係具有：具有處理水出口(5)及濃縮水出口(8)的容器(1)；用以將原水分離成透過水及濃縮水的中空線膜(2)，且以上下方向被配置在容器(1)內的複數中空線膜(2)；固定中空線膜(2)的上端部，且被配置在容器(1)內的上部的上端固定部(3)；及形成在上端固定部(3)的上側，且各中空線膜(2)的內部相連通的透過水室(7)；及對容器(1)內供給原水的導水管(4)。導水管(4)係在上端固定部(3)的下側以上下方向延伸，在側周面設有將原水噴出的複數噴出孔(4a)。在導水管(4)連接有原水配管及氣體導入手段。在容器(1)的下部係設有排出進行由複數噴出孔(4a)吹入氣體的起泡洗淨時的洗淨排水的排水口(6)。
Description
本發明係關於中空線膜模組之洗淨方法及中空線膜過濾裝置，尤其係關於可將附著在膜的濁質充分洗淨去除的中空線膜模組之洗淨方法及中空線膜過濾裝置。
中空線膜模組係作為去除濁質成分或有機物的手段，在純水製造或排水回收領域等被廣泛利用。在中空線膜模組的膜係按照分離對象而分開使用精密過濾膜(MF膜)或超過濾膜(UF膜)等，一般為前者為0.1μm前後、後者為0.005~0.5μm的細孔。
若供給至中空線膜模組的懸濁水中含有大量濁質或有機物時，不僅發生膜阻塞，且逆洗頻度、藥品洗淨頻度變高，膜交換頻度亦會變高。為了防止膜阻塞，一般為使膜的平均單位面積的通水量降低的方法，但是以該方法會有膜設置個數變多的課題。
為了減低膜的污染，已知一種在中空線膜模組的前段進行凝集處理工程的方法。但是，因凝集劑所致之濁質量增加，由此引起膜的濁質污染。在如上所示之狀
況下，強烈要求用以提高膜的濁質去除性的膜模組構造、或逆洗方法的確立。
在專利文獻1係提出一種為了使膜的濁質去除性提升而使用空氣及水的逆洗方法。但是，該方法係依濁質的種類、量，有濁質去除性不太提升的情形，圖求更高性能的逆洗方法。
在一般的空氣洗淨中，空氣由膜模組下部流至上部，但是由於空氣強度在上下產生差異，因此空氣未遍及膜模組全體，產生洗淨不足的部位。若在空氣洗淨時進行下部排水，空氣不會浸透至膜模組內部而被排出，因此僅可由模組上部，例如循環部進行排水。因此，有以空氣洗淨剝落的膜模組全體的濁質附著在膜的上部的情形。
若為僅上端固定的中空線膜，強的空氣洗淨係有引起膜模組下部的中空線膜歪扭、折彎之虞。
專利文獻1：日本特開2005-88008號公報
專利文獻2：日本特開平5-96136號公報
專利文獻3：日本特開2002-204930號公報
本發明係鑑於上述習知之實際情形而完成者，目的在提供可將附著在中空線膜的濁質均勻地充分去除的中空線膜模組之洗淨方法及中空線膜過濾裝置。
本發明之中空線膜模組之洗淨方法係具備
有：具有處理水出口及濃縮水出口的容器；對該容器內供給原水的導水管；用以將原水分離成透過水及濃縮水的中空線膜，且以上下方向被配置在該容器內的複數中空線膜；固定該中空線膜的上端部，且被配置在該容器內的上部的上端固定部；及形成在該上端固定部的上側，且各中空線膜的內部相連通的透過水室，前述導水管係在前述上端固定部的下側以上下方向延伸，在側周面設有將原水噴出的複數噴出孔，在前述容器的下部係設有排出進行由前述複數噴出孔吹入氣體的起泡洗淨時的洗淨排水的排水口的中空線膜模組之洗淨方法，其係進行由前述複數噴出孔吹入氣體的起泡洗淨，且將洗淨排水由前述排水口排出。
在本發明之一態樣中，僅以前述上端固定部固定前述中空線膜。
在本發明之一態樣中，前述導水管係貫穿前述容器的底面而在前述容器內延伸設置。
在本發明之一態樣中，前述排水口係設在前述導水管的周圍。
在本發明之一態樣中，在前述起泡洗淨的同時，進行由前述處理水出口供給逆洗水的逆洗淨。
在本發明之一態樣中，在前述逆洗水添加藥液。
在本發明之一態樣中，在由前述排水口排出洗淨排水之前或後，由設在前述容器的上部的前述濃縮水出口排出洗淨排水。
在本發明之一態樣中，在前述導水管流通的氣體的流量為100~300NL/min。
本發明之中空線膜過濾裝置係具備有中空線膜模組，該中空線膜模組係具有：具有處理水出口及濃縮水出口的容器；對該容器內供給原水的導水管；用以將原水分離成透過水及濃縮水的中空線膜，且以上下方向被配置在該容器內的複數中空線膜；固定該中空線膜的上端部，且被配置在該容器內的上部的上端固定部；及形成在該上端固定部的上側，且各中空線膜的內部相連通的透過水室，前述導水管係在前述上端固定部的下側以上下方向延伸，在側周面設有將原水噴出的複數噴出孔，在前述容器的下部係設有排出進行由前述複數噴出孔吹入氣體的起泡洗淨時的洗淨排水的排水口，在前述導水管連接有原水配管及氣體導入手段。
在本發明之一態樣中，僅以前述上端固定部固定前述中空線膜。
在本發明之一態樣中，前述導水管係貫穿前述容器的底面而在前述容器內延伸設置。
在本發明之一態樣中，前述排水口係設在前述導水管的周圍。
在本發明之一態樣中，具備有由前述處理水出口供給逆洗水的逆洗手段。
在本發明之一態樣中，具有在前述逆洗水添加藥液的手段。
在本發明之中空線膜過濾裝置中，導水管在容器內以上下方向延伸，由設在導水管的複數噴出孔吹入氣體來進行起泡洗淨，因此空氣遍及膜模組全體，可將附著在中空線膜的濁質均勻地充分去除。
1‧‧‧容器
2‧‧‧中空線膜
3‧‧‧灌注部
4‧‧‧導水管
4a‧‧‧噴出孔
5‧‧‧處理水出口
6‧‧‧排水口
7‧‧‧處理水室
8‧‧‧濃縮水出口
9‧‧‧處理水槽
L1‧‧‧原水配管
L2‧‧‧空氣導入用配管
L3‧‧‧處理水取出配管
L4‧‧‧逆洗水配管
L5、L6‧‧‧配管
P1、P2‧‧‧泵
V1、V2、V3、V4、V5、V6‧‧‧閥
圖1係實施形態之中空線膜過濾裝置的模式圖。
圖2係過濾處理時的中空線膜過濾裝置的模式圖。
圖3係洗淨處理時的中空線膜過濾裝置的模式圖。
圖4係洗淨處理時的中空線膜過濾裝置的模式圖。
圖5係設在容器底部的排水口的模式圖。
圖6係其他實施形態之中空線膜過濾裝置的模式圖。
以下參照圖1~圖4，說明實施形態。
圖1係顯示具備有本實施形態之中空線膜模組的中空線膜過濾裝置的構成的模式圖。如圖1所示，中空線膜模組係具備有：將圓筒的軸心線方向形成為上下方向(在本實施形態中為鉛直方向)來作配置的容器1。在該容器1內配置有複數中空線膜2。
中空線膜2係在容器1的上部側，以作為固
定部的合成樹脂製灌注部3予以固定，在容器1的下部側並未被固定。以灌注部3的合成樹脂而言，係可使用例如環氧樹脂。
例如，將中空線膜2組成U字型，以灌注部3固定中空線膜的兩端。此時，中空線膜2的中間部位於容器1的下部。
使用一端形成開口且另一端被密封的中空線膜2時，以灌注部3固定形成開口的中空線膜2的一端側，將被密封的另一端側配置在容器1的下部。
中空線膜2亦可為UF膜或MF膜等任一者。中空線膜2並未特別限制，一般使用內徑0.2~1.0mm、外徑0.5~2.0mm、有效長度300~2500mm左右者。以在容器1內裝填有500~70,000個如上所示之中空線膜2的全膜面積5~100m2左右者較為適當。關於中空線膜2的膜素材，亦未特別限制，可使用PVDF(聚偏二氟乙烯)、聚乙烯、聚丙烯等。在本實施形態中，係說明具有中空線膜2的中空線膜模組，但是若為使用管狀膜的膜模組即可。
在灌注部3的上側區劃形成有處理水室7。中空線膜2的上端側係貫穿灌注部3，其上端的開口係面向處理水室7，中空線膜2的內部係連通至處理水室7。若將中空線膜2組成U字型，中空線膜2的兩端貫穿灌注部3。
灌注部3係例如圓盤狀，其外周面或外周緣
部水密式地與容器1的內面相接。
在容器1的內部，導水管4以大致鉛直方向(容器1的軸方向)延伸。導水管4係沿著例如容器1的中心軸作配置。導水管4係前端(上端)閉合的圓管，在側周面係遍及上下，而且以周方向隔著間隔，全體設有複數噴出孔4a。噴出孔4a的數量並未特別限定，例如5~50個左右。
導水管4的高度(上下方向的長度)並未特別限定，較佳為導水管4的上端位於灌注部3的下面近傍。噴出孔4a的大小或形狀並未特別限定，例如口徑5~50mm的圓形。導水管4的內徑係例如10~100mm左右。此外，導水管的上端亦可被埋設在灌注部3。
導水管4的下部係貫穿容器1的底面而延伸設置，且延伸至容器1的外部。在導水管4係連接有原水配管L1，在原水配管L1係設有泵P1及閥V1。由原水配管L1分岔出空氣導入用配管L2，在空氣導入用配管L2設有閥V2。
藉由切換閥V1與閥V2的開閉，可切換原水/空氣對容器1的供給。將閥V1形成為開、閥V2形成為閉，藉由泵P1，透過原水配管L1送出原水，藉此使原水由導水管4的噴出孔4a以放射方向噴出，可對容器1內供給原水。
將閥V1形成為閉、閥V2形成為開，由空氣導入用配管L2供給空氣，藉此使氣泡由導水管4的噴出
孔4a以放射方向噴出，可進行起泡洗淨。亦可將閥V1及V2形成為開，使氣液混合流由噴出孔4a噴出。
在容器1的頂部係設有處理水(膜透過水)的出口5。此外，在容器1的側面的上部係設有濃縮水出口8。濃縮水出口8係設在灌注部3的下面近傍。由灌注部3至濃縮水出口8的上緣的距離為0~30mm，尤其以0~10mm左右為佳。在濃縮水出口8連接有配管L5，在配管L5設有閥V5。
在容器1的側面的下部設有排水口6。排水口6係設在容器1的底面近傍。在排水口6連接有配管L6，在配管L6設有閥V6。
在處理水出口5連接有處理水取出配管L3，透過處理水取出配管L3被排出處理水(膜透過水)。處理水係被貯留在處理水槽9。
在處理水取出配管L3係在被設在處理水取出配管L3的閥V3與處理水出口5之間的位置連接有逆洗水配管L4。在逆洗水配管L4係設有閥V4，可將閥V3形成為閉、閥V4形成為開，藉由泵P2，透過逆洗水配管L4，將逆洗水由處理水出口5流至容器1，藉此可進行中空線膜2的逆洗。圖1係顯示出將逆洗水配管L4連接在處理水槽9，且在逆洗水使用處理水的構成，但是逆洗水亦可為原水。
伴隨洗淨的排水係可由排水口6透過配管L6排出，亦可由濃縮水出口8透過配管L5排出。亦可依序
(交替)進行來自排水口6的排出與來自濃縮水出口8的排出。
亦可設有對在逆洗水配管L4流動的逆洗水添加藥液的藥液添加手段(省略圖示)。所添加的藥液係次氯酸鈉、強鹼性劑、強酸性劑等，依膜附著物來選擇。例如，若膜附著物為有機物、含有有機物的濁質等時，較佳為以次氯酸鈉殘留0.05~0.3mgCl2/L的方式進行添加。
在藉由該中空線膜過濾裝置所為之過濾處理中，如圖2所示，將閥V1、V3、V5形成為開、閥V2、V4、V6形成為閉，且使泵P1作動，由導水管4供給原水。在由導水管4被供給的原水之中，透過中空線膜2的透過水作為處理水而由處理水出口5被取出，透過處理水取出配管L3被貯留在處理水槽9。
未透過中空線膜2的濃縮水係由濃縮水出口8透過配管L5被排出。亦可以將被排出的濃縮水與原水相混合而供給至容器1的方式作循環。
圖1所示之中空線膜過濾裝置係利用以交叉流方式將原水通水至中空線膜2的外側的外壓式進行過濾處理。
若繼續進行該過濾處理，濁質蓄積在中空線膜2。因此，在進行過濾處理預定時間之後，或處理水量減少時，進行將被中空線膜2捕捉到的濁質洗淨的洗淨處理。
在中空線膜過濾裝置的洗淨處理中，如圖3
所示，將閥V1、V3、V6形成為閉、閥V2、V4、V5形成為開，且將空氣由導水管4吹入至容器1來進行起泡，並且使泵P2作動，透過處理水室7，將逆洗水送入至中空線膜2內，進行逆洗淨。由導水管4所供給的空氣量係30~500NL/min左右，尤其以100~300NL/min為佳。在逆洗水亦可被添加藥液。洗淨排水係由濃縮水出口8透過配管L5而被排出至系外。在該洗淨處理中，係同時進行起泡洗淨及逆洗淨。
如圖4所示，亦可在洗淨處理時將閥V6形成為開、閥V5形成為閉。此時，洗淨排水係由排水口6被排出。在圖4中，以箭號表示由導水管4被噴出的空氣連同逆洗水一起由排水口6排出的流動。
亦可在進行圖4所示之逆洗水由排水口6排出預定時間之後，如圖3所示，將閥V6形成為閉、閥V5形成為開，由濃縮水出口8排出逆洗水。
在導水管4係遍及上下方向的全體，設有多數噴出孔4a，因此亦包含中空線膜2的上端固定部近傍(灌注部3近傍)，對中空線膜2的全體噴射氣泡，可將濁質均勻地充分洗淨、去除。即使增多起泡洗淨時的空氣量，與由模組下部對上部流通空氣的方式相比較，亦可防止中空線膜2歪扭或折彎。
藉由依序進行由排水口6排出逆洗水、及由濃縮水出口8排出逆洗水，可效率佳地排出由中空線膜2剝落的濁質。
排水口6亦可設在容器1的底部。例如圖5所示，在容器1的底部，導水管4的周圍成為排水口6。
亦可如圖6所示，固定中空線膜2的上下兩端。中空線膜2的下端係被埋設在灌注部3A內予以密封。在灌注部3A的中心部係設有導水管4貫穿的貫穿孔。
逆洗淨亦可為空氣逆洗，而非為水逆洗。在起泡洗淨中，亦可由導水管4供給氣液混合流，而非為空氣。
上述實施形態為本發明之一例，本發明亦可形成為圖示以外的形態。
在具備有圖1所示之中空線膜模組的中空線膜過濾裝置，透過導水管4將原水通水30分鐘來進行過濾處理。在原水槽貯留自來水，在添加膨潤土(bentonite)10mg/L、腐植酸鈉5mg/L之後，藉由KISHIDA化學製碳酸氫鈉、KISHIDA化學製硫酸，將pH調製成8.0。以泵由原水槽送水至凝集槽，且將滯留時間設為10分鐘。將在凝集槽前添加有工業用氯化鐵(濃度38%)100mg/L者作為原水來使用。中空線膜模組的構成如下所示。
容器1：內徑200mm、高度1300mm
中空線：內徑0.75mm、外徑1.25mm、有效長度990mm的聚偏二氟乙烯製UF膜、膜面積30m2
導水管4：在容器1內延伸的長度1000mm、內徑20mm、外徑25mm
噴出孔4a：口徑10mm、10個
在過濾處理後，由導水管4供給空氣來進行起泡洗淨，並且進行逆洗淨。洗淨處理係進行1分鐘。逆洗水係由濃縮水出口8排出。起泡用空氣的供給量係設為80NL/min。將逆洗淨的供水量設為80L/min，以逆洗淨的供水而言，係使用過濾處理水。
交替分別進行5次過濾處理及洗淨處理。採集按每個循環被排出的逆洗水，計測逆洗水中的濁質量。在表1中顯示相對於在5循環之中所供給的全濁質量之以逆洗被排出的濁質量(濁質去除率)。
除了將逆洗水由排水口6排出之外，進行與實施例1同樣的處理。將測定結果顯示於表1。
除了將逆洗水由排水口6排出之後，由濃縮水出口8排出之外，進行與實施例1同樣的處理。將測定結果顯示於表1。
除了將起泡用空氣的供給量設為150NL/min之外，進行與實施例3同樣的處理。將測定結果顯示於表1。
除了在逆洗水添加次氯酸鈉成為300mgCl2/L之外，進行與實施例4同樣的處理。將測定結果顯示於表1。
除了使用未設有導水管4的中空線膜模組，且省略起泡洗淨之外，進行與實施例1同樣的處理。將測定結果顯示於表1。
除了逆洗淨時，由中空線膜模組的容器下部供給起泡用空氣80NL/min之外，進行與比較例1同樣的處理。將測定結果顯示於表1。
除了將中空線膜的下端埋設在灌注部進行固定之外，進行與比較例2同樣的處理。將測定結果顯示於表1。
在實施例1中，與未設置導水管4的比較例1相比較，濁質去除率較高。
相較於如比較例2般由中空線膜模組的容器下部導入空氣的情形，由導水管4導入空氣的實施例1係濁質去除率較高。
相較於由容器1的上部的濃縮水出口8排出逆洗水的實施例1，由容器1的下部的排水口6排出逆洗水的實施例2係濁質去除性較高。
相較於實施例1、2，依序實施由排水口6排出逆洗水、及由濃縮水出口8排出逆洗水的實施例3係濁質去除性較高。
由實施例4確認出藉由使起泡用空氣的供給量增大，濁質去除性會提升。
由實施例5確認出藉由在逆洗水添加次氯酸鈉，濁質去除性會提升。
確認出相較於將中空線膜的上下兩端固定的比較例3，以僅上端固定的比較例2顯現較高的濁質去除性。
以上使用特定態樣，詳細說明本發明，惟若為該領域熟習該項技術者，清楚可知可在未脫離本發明之意圖及範圍的情形下進行各種變更。
本申請案係根據2016年3月29日申請之日本專利申請案2016-066000，藉由引用而援用其全體。
1‧‧‧容器
2‧‧‧中空線膜
3‧‧‧灌注部
4‧‧‧導水管
4a‧‧‧噴出孔
5‧‧‧處理水出口
6‧‧‧排水口
7‧‧‧處理水室
8‧‧‧濃縮水出口
9‧‧‧處理水槽
L1‧‧‧原水配管
L2‧‧‧空氣導入用配管
L3‧‧‧處理水取出配管
L4‧‧‧逆洗水配管
L5、L6‧‧‧配管
P1、P2‧‧‧泵
V1、V2、V3、V4、V5、V6‧‧‧閥
Claims (14)
- 一種中空線膜模組之洗淨方法，其係具備有：具有處理水出口及濃縮水出口的容器；對該容器內供給原水的導水管；用以將原水分離成透過水及濃縮水的中空線膜，且以上下方向被配置在該容器內的複數中空線膜；固定該中空線膜的上端部，且被配置在該容器內的上部的上端固定部；及形成在該上端固定部的上側，且各中空線膜的內部相連通的透過水室，前述導水管係在前述上端固定部的下側以上下方向延伸，在側周面設有將原水噴出的複數噴出孔，在前述容器的下部係設有排出進行由前述複數噴出孔吹入氣體的起泡洗淨時的洗淨排水的排水口的中空線膜模組之洗淨方法，其特徵為：進行由前述複數噴出孔吹入氣體的起泡洗淨，且將洗淨排水由前述排水口排出。
- 如申請專利範圍第1項之中空線膜模組之洗淨方法，其中，僅以前述上端固定部固定前述中空線膜。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之中空線膜模組之洗淨方法，其中，前述導水管係貫穿前述容器的底面而在前述容器內延伸設置。
- 如申請專利範圍第3項之中空線膜模組之洗淨方法，其中，前述排水口係設在前述導水管的周圍。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之中空線膜模組之洗淨方法，其中，在前述起泡洗淨的同時，進行由前述處理水出口供給逆洗水的逆洗淨。
- 如申請專利範圍第5項之中空線膜模組之洗淨方法，其中，在前述逆洗水添加藥液。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之中空線膜模組之洗淨方法，其中，在由前述排水口排出洗淨排水之前或後，由設在前述容器的上部的前述濃縮水出口排出洗淨排水。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之中空線膜模組之洗淨方法，其中，在前述導水管流通的氣體的流量為100~300NL/min。
- 一種中空線膜過濾裝置，其特徵為：具備有中空線膜模組，該中空線膜模組係具有：具有處理水出口及濃縮水出口的容器；對該容器內供給原水的導水管；用以將原水分離成透過水及濃縮水的中空線膜，且以上下方向被配置在該容器內的複數中空線膜；固定該中空線膜的上端部，且被配置在該容器內的上部的上端固定部；及形成在該上端固定部的上側，且各中空線膜的內部相連通的透過水室，前述導水管係在前述上端固定部的下側以上下方向延伸，在側周面設有將原水噴出的複數噴出孔， 在前述容器的下部係設有排出進行由前述複數噴出孔吹入氣體的起泡洗淨時的洗淨排水的排水口，在前述導水管連接有原水配管及氣體導入手段。
- 如申請專利範圍第9項之中空線膜過濾裝置，其中，僅以前述上端固定部固定前述中空線膜。
- 如申請專利範圍第9項或第10項之中空線膜過濾裝置，其中，前述導水管係貫穿前述容器的底面而在前述容器內延伸設置。
- 如申請專利範圍第11項之中空線膜過濾裝置，其中，前述排水口係設在前述導水管的周圍。
- 如申請專利範圍第9項至第12項中任一項之中空線膜過濾裝置，其中，具備有由前述處理水出口供給逆洗水的逆洗手段。
- 如申請專利範圍第13項之中空線膜過濾裝置，其中，具有在前述逆洗水添加藥液的手段。
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