分離膜組件的清洗方法
【專利摘要】在清潔分離膜組件的方法中，其中在將含有硬度高于所述分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合并攪拌后通過分離膜進(jìn)行過濾，以有效地減少空氣洗滌過程中較高硬度顆粒對膜表面的磨蝕并抑制在連續(xù)進(jìn)行過濾步驟時由在膜表面上含有高硬度顆粒的絮凝絨屑導(dǎo)致的濾餅過濾阻力，由此能夠在低跨膜壓下長時間穩(wěn)定運行，（a）在過濾完成后將分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到系統(tǒng)外；隨后（b）用含螯合劑的水填充分離膜組件中的膜一次側(cè)一定時間；隨后（c）將分離膜組件中的膜一次側(cè)的含螯合劑的水排放到系統(tǒng)外；并隨后（d）在進(jìn)行其中將反洗水從分離膜組件的膜二次側(cè)傳送至膜一次側(cè)的反洗的同時將分離膜組件中的反洗排水排出。
【專利說明】分離膜組件的清洗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及清潔用于在將含有硬度高于分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合和攪拌后進(jìn)行膜過濾的微濾膜組件或超濾膜組件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于膜分離法具有特性特征，如節(jié)能、節(jié)約空間和濾液質(zhì)量的改進(jìn)，該方法的應(yīng)用在許多領(lǐng)域得到持續(xù)擴展。例如，可以提到微濾膜和超濾膜應(yīng)用于從河水、地下水和通過污水處理獲得的水來制造工業(yè)水或自來水的水處理過程，和應(yīng)用于海水淡化用反滲透膜處理法中的預(yù)處理。此外，在其膜處理的過程中，為了除去可溶性有機物質(zhì)，有時可將活性炭添加到原水等中(專利文獻(xiàn)I)。
[0003]當(dāng)原水的膜過濾持續(xù)進(jìn)行時，沉積于膜表面上和膜孔隙中的腐殖質(zhì)、來源于微生物的蛋白質(zhì)等的量隨著濾液量的增加而增加，由此，濾液流速的降低和跨膜壓的升高成為問題。
[0004]在上述情況下，已經(jīng)實際采用了物理清潔法如利用引入至膜一次側(cè)(原水側(cè))的氣泡使膜振動并使膜彼此接觸、由此刮除附著于膜表面的物質(zhì)的空氣洗滌，以及在壓力下使膜濾液或澄清水以與過濾相反的方向從膜二次側(cè)(濾液側(cè))流過該膜并除去附著于膜表面和膜孔隙中的污染物的反洗(專利文獻(xiàn)2、3和4)。
[0005]為了進(jìn)一步提高清潔效果，已經(jīng)提出了例如向反洗水中添加次氯酸鈉的方法和使用含有臭氧的水作為反洗水的方法(專利文獻(xiàn)5和6)。氧化劑具有分解和除去已經(jīng)附著于膜表面和膜孔隙中的有機物，如腐殖質(zhì)和來源于微生物的蛋白質(zhì)的作用。
[0006]此外，在反洗中，已經(jīng)提出了一次性排放分離膜組件中的膜一次側(cè)的水并通過排放反洗排水來進(jìn)行反洗的方法(專利文獻(xiàn)7)。
[0007]但是，在包含具有高硬度的顆粒、特別是比分離膜更硬的顆粒如粉末狀活性炭等的原水的膜過濾的情況下，存在以下問題:通過進(jìn)行空氣洗滌，具有高硬度的顆粒從膜表面脫落，與膜表面碰撞并因此磨蝕膜表面，由此使過濾性能變差。此外，在其中僅進(jìn)行反洗而不進(jìn)行空氣洗滌的情況下，具有高硬度的顆粒不會充分從膜表面脫落，大量高硬度顆粒累積，使得存在以下問題:具有高硬度的顆粒所導(dǎo)致的濾餅過濾阻力(過濾阻力基于非專利文獻(xiàn)I中描述的Ruth過濾表達(dá)式，其表示為Rc=a c(濾餅平均比過濾阻力)XWc (每單位膜面積的濾餅沉積量))提高，并且跨膜壓急劇提高。此外，即使在向反洗水中添加次氯酸鈉或使用含有臭氧的水作為反洗水時，也存在以下問題:化學(xué)品被粉末狀活性炭消耗，因此分解和除去附著于膜的有機物質(zhì)的效果降低。
[0008]【背景技術(shù)】文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn) l:JP-A-10-309567 專利文獻(xiàn) 2: JP-A-11-342320 專利文獻(xiàn) 3: JP-A-2000-140585專利文獻(xiàn) 4: JP-A-2007-289940 專利文獻(xiàn) 5: JP-A-2001-187324 專利文獻(xiàn) 6: JP-A-2001-79366 專利文獻(xiàn) 7: J P-A-6-170364 非專利文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn) 1: 〃Yuhzah notameno Jitsuyou Makubunri Gijutsu (Practical MembraneSeparation Technology for Users)〃，The Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd., April, 1996, p.85。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的問題
在上述情況下，本申請的 申請人:設(shè)計了清潔分離膜組件的方法，其中，在過濾完成后，在將分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到系統(tǒng)外之后，一邊進(jìn)行反洗一邊排出分離膜組件中的反洗排水，隨后用水填充分離膜組件中的膜一次側(cè)，并進(jìn)行空氣洗滌，隨后將分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到系統(tǒng)外。
[0010]但是，在為了吸附和除去具有1500 Da或更低的級分分子量的低分子量有機物并通過絮凝處理(經(jīng)注入無機絮凝劑)同時除去具有大于1500 Da的級分分子量的高分子量有機物，而在將粉末狀活性炭和無機絮凝劑添加到原水中并隨即整體混合并攪拌之后進(jìn)行膜過濾的情況下，當(dāng)進(jìn)行上述清潔方法時，即使在將分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到系統(tǒng)外之后在進(jìn)行反洗的同時排出分離膜組件中的反洗排水時，還是出現(xiàn)了下列問題。也就是說，在大量注入無機絮凝劑的情況下，含有粉末狀活性炭的絮凝絨屑沒有充分從膜表面脫落。此外，由于一部分脫落的絮凝絨屑也具有大的粒徑，它們?nèi)菀妆Ａ粼诜蛛x膜組件中膜一次側(cè)的孔隙部分，使得它們難以被排放到系統(tǒng)外。因此，從膜表面脫落的含有粉末狀活性炭的絮凝絨屑在隨后的空氣洗滌過程中與膜表面碰撞，由此磨蝕該表面，使得存在過濾性能變差的問題。
[0011]即使在為了解決這些問題而增加反洗流量或延長反洗時間時，清潔效果也小，并且觀察到存在水回收率下降的問題。此外，在其中降低用于空氣洗滌的空氣流速或減少空氣洗滌時間的情況下，可以抑制膜表面的磨蝕，但是粉末狀活性炭不能充分地從膜表面脫落而大量累積。因此，存在含有粉末狀活性炭的絮凝絨屑所導(dǎo)致的濾餅過濾阻力提高和跨膜壓迅速升高的問題。
[0012]本發(fā)明的目的是:在將含有硬度高于分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合和攪拌并隨后經(jīng)由分離膜進(jìn)行過濾的清潔分離膜組件的方法中，在進(jìn)行反洗的同時排出分離膜組件中的反洗排水的情況下，通過使含有高硬度顆粒的絮凝絨屑容易脫落并使脫落的絮凝絨屑容易排放到系統(tǒng)外而有效降低高硬度顆粒在空氣洗滌過程中對膜表面的磨蝕，和在接著進(jìn)行過濾步驟的情況下抑制來源于膜表面的含有高硬度顆粒的絮凝絨屑的濾餅過濾阻力，由此實現(xiàn)低跨膜壓下的長時間穩(wěn)定運行。
[0013]用于問題的方法
為了解決上述問題，本發(fā)明的清潔分離膜組件的方法具有下列任一特性特征。
[0014](I)清潔分離膜組件的方法，其中在將含有硬度高于所述分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合和攪拌后經(jīng)分離膜進(jìn)行過濾，所述方法包括:
Ca)在過濾完成后將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到所述系統(tǒng)外；
然后(b)用含螯合劑的水填充所述分離膜組件中的膜一次側(cè)一定時間；
隨后(c)將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的含螯合劑的水排放到所述系統(tǒng)外；和然后(d)在進(jìn)行反洗的同時排出所述分離膜組件中的反洗排水，其中將反洗水從所述分離膜組件的膜二次側(cè)傳送至膜一次側(cè)。
[0015](2)清潔分離膜組件的方法，其中在將含有硬度高于所述分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合和攪拌后經(jīng)分離膜進(jìn)行過濾，所述方法包括:
Ce)在過濾過程中將螯合劑注入分離膜組件中的膜一次側(cè)；
隨后(f)在過濾完成后將所述分離膜組件中的含螯合劑的水排放到所述系統(tǒng)外；和然后(d)在進(jìn)行反洗的同時排出所述分離膜組件中的反洗排水，其中將反洗水從所述分離膜組件的膜二次側(cè)傳送至膜一次側(cè)。
[0016](3)清潔分離膜組件的方法，其中在將含有硬度高于所述分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合和攪拌后經(jīng)分離膜進(jìn)行過濾，所述方法包括:
Ca)在過濾完成后將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到所述系統(tǒng)外；和然后(g)在進(jìn)行反洗的同時排出所述分離膜組件中的反洗排水，其中將含螯合劑的水從所述分離膜組件的膜二次側(cè)傳送至膜一次側(cè)。
[0017](4)根據(jù)⑴至(3)任一項的清潔分離膜組件的方法，其中，在(d)和(g)的任一步驟后，(h)在將水供至所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的同時或在用水填充所述分離膜組件中的膜一次側(cè)后進(jìn)行空氣洗滌。
[0018](5)根據(jù)(4)的清潔分離膜組件的方法，其中(i)在進(jìn)行所述空氣洗滌后將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到所述系統(tǒng)外。
[0019](6)根據(jù)(4)或(5)的清潔分離膜組件的方法，其中在步驟(h)中要供給至所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水是所述反洗水、所述原水和通過混合和攪拌所述原水與所述無機絮凝劑而得的絮凝水中的至少一種。
[0020](7)根據(jù)(I)至(6)任一項的清潔分離膜組件的方法，其中在(b)、(e)和(g)的任一步驟中所述包含螯合劑的水的pH為5或更大。
[0021](8)根據(jù)(I)至(7)任一項的清潔分離膜組件的方法，其中在步驟(a)、(c)和(f)的至少一個步驟中將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到所述系統(tǒng)外直至所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水位達(dá)到分離膜長度的1/3或更低。
[0022](9)根據(jù)(8)的清潔分離膜組件的方法，其中在步驟(a)、(C)和(f)的至少一個步驟中排出所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的全部水量。
[0023](10)根據(jù)(I)至(9)任一項的清潔分離膜組件的方法，其中在(d)和(g)的任一步驟中控制反洗的流速以使所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水位保持在分離膜長度的1/3或更低。
[0024]發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的用于清潔分離膜組件的方法，在其中將含有硬度高于所述分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合并攪拌且隨后經(jīng)由分離膜進(jìn)行過濾的清潔分離膜組件的方法中，螯合劑與無機絮凝劑形成螯合物。因此，即使在不提高用于反洗的流量或不通過延長反洗時間提高反洗水量時，該絮凝絨屑也容易在反洗過程中從膜表面上脫落，并且該絮凝絨屑也容易被破碎。結(jié)果，容易將脫落的絮凝絨屑排放到系統(tǒng)外而不會保留在分離膜組件中膜一次側(cè)的孔隙部分中，另外還可有效地減少空氣洗滌過程中具有較高硬度的顆粒導(dǎo)致的膜表面的磨蝕。此外，在連續(xù)進(jìn)行過濾步驟時，膜表面的含有高硬度顆粒的絮凝絨屑所導(dǎo)致的濾餅過濾阻力受到抑制，因而能夠在低跨膜壓下在長時間內(nèi)穩(wěn)定運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是顯示應(yīng)用本發(fā)明清潔方法的水處理設(shè)備的一個實例的設(shè)備示意流程圖。【具體實施方式】
[0026]下面將根據(jù)附圖中顯示的實施方案更詳細(xì)地描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明不應(yīng)解釋為限于下列實施方案。
[0027]如圖1中所示，其中實施本發(fā)明的清潔分離膜組件的方法的用于處理水的設(shè)備包括，例如，用于儲存粉末狀活性炭漿料的活性炭漿料儲槽1、用于將粉末狀活性炭漿料進(jìn)料至原水的漿料進(jìn)料泵2、用于儲存無機絮凝劑的絮凝劑儲槽3、用于將無機絮凝劑進(jìn)料至原水的絮凝劑進(jìn)料泵4、用于將原水與粉末狀活性炭和無機絮凝劑混合并攪拌的攪拌器5、絮凝反應(yīng)槽6、用于進(jìn)料絮凝水的絮凝水進(jìn)料泵7、在進(jìn)料絮凝水時開啟的絮凝水進(jìn)料閥8、用于絮凝水的膜過濾的微濾膜/超濾膜組件9、在進(jìn)行反洗或空氣洗滌的情況下開啟的排氣閥10、在膜過濾時開啟的濾液閥11、用于儲存通過微濾膜/超濾膜組件9獲得的膜濾液的濾液儲槽12、在將膜濾液進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9進(jìn)行反洗時開始運行的反洗泵13、在反洗時開啟的反洗閥14、用于儲存螯合劑的螯合劑儲槽15、15’、用于將螯合劑進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的螯合劑進(jìn)料泵16、16’、充當(dāng)微濾膜/超濾膜組件9的空氣洗滌的空氣進(jìn)料源的鼓風(fēng)機17、在將空氣進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9的下部以進(jìn)行空氣洗滌的情況下開啟的空氣洗滌閥18、和在排出微濾膜/超濾膜組件9的膜一次側(cè)的水的情況下開啟的排出閥19。順便提及，可以不將絮凝水而是將原水本身進(jìn)料至絮凝水進(jìn)料泵7，與之同時，在進(jìn)料原水時開啟該絮凝水進(jìn)料閥8。
[0028]在上述用于處理水的設(shè)備中，在過濾步驟之時通過漿料進(jìn)料泵2將儲存在活性炭漿料儲槽I中的粉末狀活性炭進(jìn)料至絮凝反應(yīng)槽6。同樣，通過絮凝劑進(jìn)料泵4將儲存于絮凝劑儲槽3中的無機絮凝劑進(jìn)料至絮凝反應(yīng)槽6。通過使絮凝水進(jìn)料泵7開始運行并開啟絮凝水進(jìn)料閥8，將通過攪拌器5與粉末狀活性炭和無機絮凝劑混合并攪拌的原水進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9的膜一次側(cè)。進(jìn)一步地，通過開啟濾液閥11，實施通過微濾膜/超濾膜組件9的加壓過濾。經(jīng)濾液閥11將濾液從膜二次側(cè)轉(zhuǎn)移至濾液儲槽12。在全量過濾(whole amount filtration)的情況下,排氣閥10、反洗閥14、空氣洗漆閥18和排出閥19均關(guān)閉。過濾時間優(yōu)選根據(jù)原水純度、膜透過通量等來設(shè)定，但是在恒流量過濾的情況下，過濾時間可以持續(xù)至達(dá)到預(yù)定的跨膜壓或濾液量[m3]，或在恒壓過濾的情況下持續(xù)至達(dá)到預(yù)定的過濾流速[m3/hr]或濾液量[m3]。這里，過濾流量是指每單位時間的濾液量。
[0029]在如上所述的用于處理水的設(shè)備中，例如，如下實施本發(fā)明的清潔方法。
[0030]首先，將絮凝水進(jìn)料閥8和濾液閥11關(guān)閉，并將絮凝水進(jìn)料泵7暫停，由此暫停微濾膜/超濾膜組件9的過濾步驟。此后，為了排出附著于中空纖維膜的粉末狀活性炭，對微濾膜/超濾膜組件9進(jìn)行清潔。此時，首先開啟微濾膜/超濾膜組件9的排氣閥10和排出閥19。當(dāng)將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的水由設(shè)置于微濾膜/超濾膜組件9下部的排出閥19排放到微濾膜/超濾膜組件9的系統(tǒng)外時，微濾膜/超濾膜組件9中的水位降低，這使得形成膜一次側(cè)被氣體圍繞的狀態(tài)。這里，膜一次側(cè)是指進(jìn)料作為過濾對象的原水所在的一側(cè)，膜二次側(cè)是指通過膜過濾原水所獲得的濾液所在的一側(cè)。因此，優(yōu)選的是排出微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的水，直至分離膜組件9中膜一次側(cè)的水位達(dá)到分離膜長度的1/3或或更低，更優(yōu)選排出全部水量(步驟a)。
[0031]然后，用含螯合劑的水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)一定時間。作為該方法，在排出閥19首先關(guān)閉后，將絮凝水進(jìn)料閥8開啟，并使螯合劑進(jìn)料泵16開始運行，由此可以將螯合劑儲槽15中的螯合劑直接進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)。或者，在排出閥19首先關(guān)閉后，將反洗閥14開啟，并使螯合劑進(jìn)料泵16’開始運行，由此可以將螯合劑儲槽15’中的螯合劑由膜二次側(cè)進(jìn)料至膜一次側(cè)。在用含螯合劑的水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)之后，將絮凝水進(jìn)料閥8關(guān)閉并將螯合劑進(jìn)料泵16暫停，或?qū)⒎聪撮y14關(guān)閉并將螯合劑進(jìn)料泵16’暫停，接著進(jìn)行沉降(步驟b)。沉降時間可以是足以由螯合劑與累積在微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的無機絮凝劑形成螯合物的時間，優(yōu)選為I分鐘或更久。但是，由于無機絮凝劑僅在膜一次側(cè)累積，因而不必令螯合劑滲透至膜二次側(cè)。同樣，為了防止來自無機絮凝劑的鋁和鐵污染膜二次側(cè)的管道內(nèi)部，優(yōu)選不使螯合劑滲透至膜二次側(cè)。因此，考慮到這些問題，優(yōu)選的是適宜地控制沉降時間。此外，由于螯合劑容易與無機絮凝劑形成螯合物，可以縮短沉降時間，或降低螯合劑的濃度，因而優(yōu)選使用堿如氫氧化鈉將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的含螯合劑的水的pH調(diào)節(jié)至5或更高，更優(yōu)選調(diào)節(jié)至7或更高。
[0032]在前述實施方案中，在停止微濾膜/超濾膜組件9中的過濾步驟之后，在將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的水排放到系統(tǒng)外之后，用含螯合劑的水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)一定時間。但是，通過在過濾的同時使螯合劑進(jìn)料泵16開始運行以將螯合劑注射到微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)(步驟e)，并任選在過濾完成后沉降一定時間，可以用含螯合劑的水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)一定時間。這種情況的優(yōu)點在于，將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的水排放到系統(tǒng)外的前述步驟a可以省略，從而提高水回收率(濾液量/原水量)。但是，由于存在螯合劑的一部分可以穿過膜孔隙而流入濾液儲槽12的可能性，因此在膜二次側(cè)在連通微濾膜/超濾膜組件9和濾液儲槽12的管道中設(shè)置pH計或氧化還原電位計，可在pH或氧化還原電位剛變化后停止過濾步驟。
[0033]隨后，在微濾膜/超濾膜組件9的排氣閥10開啟的狀態(tài)下將排出閥19開啟。在將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的含螯合劑的水由微濾膜/超濾膜組件9下部的排出閥19排放到該膜組件的系統(tǒng)外時，該微濾膜/超濾膜組件9的水位降低，這使得形成膜一次側(cè)被氣體圍繞的狀態(tài)。微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的含螯合劑的水可以保留，但是令膜的至少一半高于水面，并與氣體接觸。優(yōu)選排出含螯合劑的水，直至水位在垂直方向上達(dá)到分離膜長度的1/3，更優(yōu)選排出膜一次側(cè)的全部水量(即令整個膜高于水面，以使整個膜與氣體接觸)(步驟c和f)。
[0034]此后，在仍開啟排氣閥10和排出閥19的情況下開啟反洗閥14，并使反洗泵13開始運行，由此進(jìn)行使用濾液儲槽12中的膜濾液的反洗(步驟d)。此時，微濾膜/超濾膜組件9中的反洗排水被排出。常規(guī)的反洗一直在用水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的狀態(tài)下進(jìn)行，并且反洗排水一直是通過排氣閥10排放到系統(tǒng)外，以致水壓抑制含有粉末狀活性炭的絮凝絨屑從膜表面脫落。同樣，因其大的粒徑，從膜表面脫落的絮凝絨屑一直容易停留在微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的孔隙部分處，因此一直難以經(jīng)由排出閥19從微濾膜/超濾膜組件9的下部排放到系統(tǒng)外。另一方面，在前述的本發(fā)明中，通過在反洗前用含螯合劑的水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)一定時間，作為無機絮凝劑組分的金屬離子會與螯合劑形成螯合物，從而破壞該絮凝絨屑。結(jié)果，在反洗時由水壓導(dǎo)致的阻力消失，使得粉末狀活性炭和螯合物容易從膜表面脫落。同樣，脫落的粉末狀活性炭和螯合物經(jīng)排出閥19從微濾膜/超濾膜組件9的下部直接排放到系統(tǒng)外，在膜表面上逐滴落下，而不停留在微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的孔隙部分處。
[0035]在反洗時，更優(yōu)選的是使螯合劑進(jìn)料泵16’運行，并將螯合劑混入反洗水中，因為粉末狀活性炭和螯合物容易從膜表面脫落。
[0036]在排出微濾膜/超濾膜組件9中的反洗排水的同時進(jìn)行反洗，在反洗過程中并未連續(xù)向膜一次側(cè)施加水壓的情況下，粉末狀活性炭的從膜表面的脫落效果得到改進(jìn)。因此，優(yōu)選的是控制用于反洗的流速，即反洗流速[m3/hr]，使得微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的水位保持為分離膜長度的1/3或更低。盡管在反洗流速提高時粉末狀活性炭從膜表面的脫落效果得到改善，取決于微濾膜/超濾膜組件9的排水出口的尺寸，從微濾膜/超濾膜組件9的下部利用自重排出的排水流速受到限制，因此，膜一次側(cè)的水位升高有時會對膜一次側(cè)施加水壓。因此，優(yōu)選根據(jù)微濾膜/超濾膜組件9的結(jié)構(gòu)適宜控制反洗流速。該反洗可以連續(xù)地進(jìn)行、或間歇地進(jìn)行。此外，在前述實施方案中，在步驟a之后，(I)將排出閥19關(guān)閉，將絮凝水進(jìn)料閥8開啟，使螯合劑進(jìn)料泵16運行，由此將螯合劑儲槽15中的螯合劑直接進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，或?qū)⑴懦鲩y19關(guān)閉，將反洗閥14開啟，使螯合劑進(jìn)料泵16’運行，由此將螯合劑儲槽15’中的螯合劑由膜二次側(cè)進(jìn)料至膜一次偵牝由此用含螯合劑的水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，和(II)隨后，將絮凝水進(jìn)料閥8關(guān)閉并將螯合劑進(jìn)料泵16暫停，或?qū)⒎聪撮y14關(guān)閉并將螯合劑進(jìn)料泵16’暫停，接著進(jìn)行沉降(步驟b)。但是，在步驟a之后，通過在排出閥19仍然關(guān)閉的狀態(tài)下打開反洗閥14并使螯合劑進(jìn)料泵16’運行，可以排出分離膜組件中的反洗排水，同時進(jìn)行反洗，其中在螯合劑儲槽15’中的含螯合劑的水從分離膜組件的膜二次側(cè)轉(zhuǎn)移至膜一次側(cè)(步驟g)。在這種情況下，步驟g充當(dāng)步驟b至d的替代步驟，優(yōu)點在于可以簡化清潔步驟。但是，為了使膜一次側(cè)與螯合劑接觸，必須延長反洗時間，并且有可能使用大量螯合劑，因而適宜設(shè)置反洗流速[m3/hr]。在步驟g中，螯合劑進(jìn)料泵16’可以在上半段運行，反洗泵13可以在下半段運行。
[0037]在步驟d或步驟g之后，通過關(guān)閉排出閥19并用水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，通過開啟空氣洗滌閥18和使鼓風(fēng)機17運行，氣體從微濾膜/超濾膜組件9的下部進(jìn)料，并可進(jìn)行空氣洗滌(步驟h)。步驟h有效地使甚至在步驟d或步驟g中也沒有從微濾膜/超濾膜組件9的膜表面脫落的粉末狀活性炭脫落?？梢栽诓襟Ed或步驟g之后每次都進(jìn)行步驟h，或可以不時地進(jìn)行步驟h。但是，在其中粉末狀活性炭的注入量大或濾液量大的情況下，優(yōu)選每次都進(jìn)行步驟h以抑制濾餅過濾阻力。[0038]在步驟h中，作為用水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的方法，可以通過開啟絮凝水進(jìn)料閥8并使絮凝水進(jìn)料泵7運行來進(jìn)料絮凝水或原水，或者可以通過開啟反洗閥14并使反洗泵13運行來進(jìn)料膜濾液作為反洗水。此外，盡管在圖中并未顯示，優(yōu)選在此時向待進(jìn)料的絮凝水、原水或膜濾液(即，在空氣洗滌時用于填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的水)中添加氧化劑，因為具有分解和除去累積于膜表面或膜孔隙中的有機物質(zhì)的作用。在常規(guī)物理清潔中，由于微濾膜/超濾膜組件9中含有粉末狀活性炭的絮凝絨屑沒有充分從膜表面脫落，因而在累積于膜表面和膜孔隙中的有機物質(zhì)被分解和除去之前，幾乎所有添加到原水或膜濾液中的氧化劑都已經(jīng)被粉末狀活性炭所消耗。另一方面，在本發(fā)明中，可以最大限度地利用氧化劑。
[0039]空氣洗滌可以在用水預(yù)先填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的狀態(tài)下開始，或者在將水進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的同時(S卩，在空氣洗滌的過程中將原水進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9的同時，或在進(jìn)行反洗的同時)進(jìn)行。但是，優(yōu)選在進(jìn)料水的同時進(jìn)行空氣洗滌，因為清潔效果得到提高。
[0040]此后，關(guān)閉空氣洗滌閥18，并使鼓風(fēng)機17暫停，由此完成空氣洗滌。順帶提及，在空氣洗滌過程中將絮凝水或原水進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9或繼續(xù)反洗的情況下，在空氣洗滌完成的同時、在空氣洗滌完成之前或在空氣洗滌完成之后，通過關(guān)閉絮凝水進(jìn)料閥8并暫停絮凝水進(jìn)料泵7或反洗泵13，完成絮凝水或原水的進(jìn)料或反洗。
[0041]隨后，通過開啟排出閥19，將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的水排放到系統(tǒng)夕卜，已經(jīng)從膜表面和膜孔隙脫落并漂浮在微濾膜/超濾膜組件9中的結(jié)垢物質(zhì)可以同時排放到系統(tǒng)外(步驟i)。
[0042]在步驟i中完成排水后，將排出閥19關(guān)閉，將絮凝水進(jìn)料閥8開啟，并使絮凝水進(jìn)料泵7運行以進(jìn)行給水，由此用水完全填充微濾膜/超濾膜組件9的膜一次側(cè)。
[0043]順帶提及，在步驟h中開啟絮凝水進(jìn)料閥8、排氣閥10和空氣洗滌閥18并使絮凝水進(jìn)料泵7和鼓風(fēng)機17運行以在將絮凝水(可以是原水)進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的同時進(jìn)行空氣洗滌的情況下，已經(jīng)從膜表面和膜孔隙中脫落并漂浮在微濾膜/超濾膜組件9中的結(jié)垢物質(zhì)遷移至微濾膜/超濾膜組件9的上部并在某些情況下經(jīng)由排氣閥10排放到系統(tǒng)外。因此，還有可能在不進(jìn)行步驟i的情況下通過關(guān)閉空氣洗滌閥18并暫停鼓風(fēng)機17和關(guān)閉排氣閥10來直接重新開始過濾步驟。
[0044]同樣，在步驟h中將反洗閥14、排氣閥10和空氣洗滌閥18開啟并使反洗泵13和鼓風(fēng)機17運行以進(jìn)行空氣洗滌，同時將反洗水進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的情況下，已經(jīng)從膜表面和膜孔隙中脫落并漂浮在微濾膜/超濾膜組件9中的結(jié)垢物質(zhì)遷移至微濾膜/超濾膜組件9的上部，并在某些情況下通過排氣閥10排放到系統(tǒng)外。因此，還有可能在不進(jìn)行步驟i的情況下通過關(guān)閉反洗閥14和空氣洗滌閥18并暫停反洗泵13和鼓風(fēng)機17，開啟絮凝水進(jìn)料閥8，使絮凝水進(jìn)料泵7運行并關(guān)閉排氣閥10來直接重新開始過濾步驟。
[0045]此外，在步驟h完成后，可以在將排出閥19關(guān)閉的狀態(tài)下通過開啟絮凝水進(jìn)料閥8并使絮凝水進(jìn)料泵7運行以進(jìn)料絮凝水或原水而將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的水?dāng)D出，并經(jīng)排氣閥10排放到系統(tǒng)外，而不進(jìn)行步驟i。通過該操作，對于微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的水來說，含有已經(jīng)從膜表面和膜孔隙中脫落并漂浮在微濾膜/超濾膜組件9中的結(jié)垢物質(zhì)的水被新進(jìn)料的絮凝水或原水替代。
[0046]此后，當(dāng)關(guān)閉排氣閥10并開啟濾液閥11時，微濾膜/超濾膜組件9返回至過濾步驟，并且可通過重復(fù)上述步驟來持續(xù)進(jìn)行水處理。
[0047]本發(fā)明的清潔方法可以在每次完成過濾步驟后進(jìn)行，或可以與其它清潔方法結(jié)合而不時地進(jìn)行。優(yōu)選重新使用在進(jìn)行反洗之前從微濾膜/超濾膜組件9下部的排出閥19排出的膜一次側(cè)的水來作為待進(jìn)料至微濾膜/超濾膜組件9的絮凝水。這里排出的水由于事先還未進(jìn)行反洗或空氣洗滌因而僅被略微污染，因而對于重新用作膜過濾用原水不存在麻煩。由此，水回收率(濾液量/原水量)得到改進(jìn)，并能夠在很大程度上減少白白排放的水。此外，通過從排出閥19排放水，可以除去一部分附著于膜表面的活性炭。由于在這種情況下除去的活性炭是恰好在過濾步驟完成前添加的活性炭，因而該活性炭仍具有吸附能力。如果其可以再利用，則可以提高經(jīng)濟效率。為了重新用作絮凝水，將該水返回至絮凝反應(yīng)槽6，或在進(jìn)行預(yù)處理的情況下將其返回至預(yù)處理的前階段，由此再次使用其作為膜過濾用原水即可。 [0048]在本發(fā)明中，具有高硬度的顆粒指的是比要施以過濾或清潔的分離膜更硬的顆粒。作為具有高硬度的此類顆粒，可以提及:粉末狀活性炭、金屬粉末、粉砂顆粒、沙子、陶瓷顆粒等，但是考慮到吸附能力，優(yōu)選采用粉末狀活性炭。這里，關(guān)于判斷具有高硬度的顆粒是否比分離膜更硬，通過根據(jù)ISO 14577-1 (儀器化壓痕硬度)的測量方法測量硬度，并通過比較測得的硬度來進(jìn)行判斷。就中空分離膜而言，將該膜切開，并測量展平的膜。
[0049]粉末狀活性炭的原料可以是任何木質(zhì)原料，如椰子殼和鋸末，以及煤基(coal-based)原料，如泥煤、褐煤和煙煤。此外，關(guān)于粉末狀活性炭的粒徑，較小的粒徑是優(yōu)選的，因為比表面積增加且吸附能力變高。但是，粒徑必須大于微濾膜/超濾膜組件9的分離膜的孔徑，以便活性炭不會混入膜濾液中。
[0050]作為儲存在絮凝劑儲槽3中的無機絮凝劑，可以使用聚氯化鋁、聚硫酸鋁、氯化鐵、聚硫酸鐵(polyferric sulfate)、硫酸鐵、聚娃鐵等。
[0051]儲存在螯合劑儲槽15中的螯合劑沒有特殊限定。其實例包括:乙二胺四乙酸(EDTA)、反式-1，2-環(huán)己二胺四乙酸(07014)、乙二醇醚二胺四乙酸(6￡014或￡61么)、二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)、氨三乙酸(NTA)、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、馬來酸酐(共)聚合物、木質(zhì)素磺酸、氨基三亞甲基膦酸、膦酸基丁烷三甲酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、草酸、抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、葡糖酸、丙氨酸、精氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、茶氨酸、丙二酸、水楊酸、焦磷酸、三聚磷酸、四偏磷酸、六偏磷酸、三偏磷酸和/或其鈉鹽和鉀鹽。特別地，在高度要求對人體的安全性的情況下，如飲料應(yīng)用，優(yōu)選使用抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、葡糖酸、丙氨酸、精氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和茶氨酸。
[0052]微濾膜/超濾膜組件9可以是外壓式或內(nèi)壓式的，但是，考慮到預(yù)處理的方便性，外壓式是優(yōu)選的。另外，膜過濾系統(tǒng)可以是死端過濾式組件或交叉流過濾式組件，但是，考慮到能量消耗較小，死端過濾式組件是優(yōu)選的。此外，該組件可以是加壓式組件或浸沒式組件，但是考慮到高通量能力，加壓式組件是優(yōu)選的。
[0053]對在微濾膜/超濾膜組件9中使用的分離膜沒有特別限定，只要其為多孔的，但是，取決于所需處理水的水質(zhì)和水量，使用微濾膜，使用超濾膜，或組合使用兩種膜。例如，在想要除去混池成分、大腸桿菌、隱孢子蟲{Cryptosporidium)等的情況下，可以使用微濾膜與超濾膜之一，但是，在想要除去病毒、高分子有機物等的情況下，優(yōu)選使用超濾膜。
[0054]分離膜的形狀包括中空纖維膜、平膜、管狀膜等，可以使用它們中的任意一種。
[0055]作為分離膜的材料，優(yōu)選含有選自以下的至少一種:聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物和氯三氟乙烯-乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚砜、乙酸纖維素、聚乙烯醇、聚醚砜等。此外，考慮到膜強度和耐化學(xué)性，聚偏二氟乙烯(PVDF)是更優(yōu)選的，考慮到高親水性和強耐結(jié)垢性，聚丙烯腈是更優(yōu)選的。順帶提及，因為由前述有機高分子樹脂制成的分離膜具有低于本發(fā)明的高硬度顆粒(如粉末狀活性炭)的硬度，因而該膜優(yōu)選在本發(fā)明的清潔微濾膜/超濾膜組件9的方法中使用。
[0056]過濾操作的控制方法可以是恒流速過濾或恒壓過濾，但是考慮到獲得恒定量的處理水和考慮到容易進(jìn)行總體控制，恒流速過濾是優(yōu)選的。
[0057]根據(jù)上面提到的本發(fā)明，通過螯合劑與無機絮凝劑反應(yīng)形成螯合物，在反洗時絮凝絨屑容易從膜表面脫落并且該絮凝絨屑受到破壞，而不用提高反洗的通量(flux)或通過延長反洗時間來提高反洗水量。因此，容易將脫落的絮凝絨屑排放到系統(tǒng)外而不會保留在微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的孔隙處，另外還可有效減少空氣洗滌時具有高硬度的顆粒導(dǎo)致的膜表面的磨蝕。此外，在隨后的過濾步驟時，膜表面的含有高硬度顆粒的絮凝絨屑所導(dǎo)致的濾餅過濾阻力受到抑制，并實現(xiàn)在低跨膜壓下的長時間穩(wěn)定運行。但是，難以完全除去絮凝絨屑，因此在某些情況下，來自無機絮凝劑的鋁和鐵附著，或者經(jīng)氧化劑氧化的鐵、錳等逐漸沉淀于膜表面。因此，在跨膜壓達(dá)到接近微濾膜/超濾膜組件9壓力極限的情況下，優(yōu)選在高濃度下進(jìn)行化學(xué)清潔。
[0058]可以在適當(dāng)設(shè)定該膜不會降解的濃度與保留時間后選擇用于清潔的化學(xué)品，由于對有機物的清潔效果變高，其優(yōu)選含有次氯酸鈉、二氧化氯、過氧化氫、臭氧等的至少一種。此外，由于對鋁、鐵、錳等的清潔效果變高，其優(yōu)選含有鹽酸、硫酸、硝酸、檸檬酸、草酸等的至少一種。
實施例
[0059]<分離膜和粉末狀活性炭的硬度的測量方法>
由于該分離膜是中空的，因而將該膜切開并加工成平膜。將粉末狀活性炭用樹脂包埋并切割，露出橫截面，由此獲得加工成平面的粉末狀活性炭。隨后，通過使用超微硬度計的納米壓痕法(連續(xù)剛度測量法)測量各樣品的硬度。MTS Systems制造的納米壓痕儀XP用作超顯微硬度計，金剛石制成的規(guī)則三角錐被用作壓頭。
[0060]〈跨膜壓的計算方法〉
在連接至微濾膜/超濾膜組件9的原水進(jìn)料管(膜一次側(cè))和膜濾液管(膜二次側(cè))上設(shè)置壓力計，通過用膜一次側(cè)的壓力減去膜二次側(cè)的壓力來計算跨膜壓。
[0061 ] <化學(xué)清潔的恢復(fù)率>
測量在運行微濾膜/超濾膜組件9前(新品時)和在其化學(xué)清潔后的純水滲透性能(m3/h，50 kPa下，25°C )。在將新品時的純水滲透性能取作A，將化學(xué)清潔后的純水滲透性能取作B時，由100XB/A的數(shù)學(xué)式計算該恢復(fù)率(％)。[0062]順帶提及，在以6 m3/h的過濾流速下膜過濾25°C水溫的純水時測量跨膜壓C(kPa)后，根據(jù)下式計算純水滲透性能。
[0063]純水滲透性能(m3/h，50kPa 下，25°C) = 6X50/C。
[0064]<分離膜組件中的干污泥累積>
在將微濾膜/超濾膜組件9拆卸后，將膜放置在含有純水的水槽中，連續(xù)通氣直到觀察到水槽中懸浮固體濃度不發(fā)生改變，由此洗掉膜外表面上的污泥。在將從膜外表面洗掉的污泥干燥并將水分完全蒸發(fā)后，測量其重量。
[0065]<分離膜表面狀態(tài)的評價方法>
在將微濾膜/超濾膜組件9拆卸后，將膜放置在含有純水的水槽中，連續(xù)通氣直到觀察到水槽中懸浮固體濃度不發(fā)生改變，由此洗掉膜外表面上的污泥。在將膜干燥后，使用放大10000倍的電子顯微鏡觀察膜外表面。
[0066](實施例1)
在使用了一個外壓式PVDF超濾中空纖維膜組件HFU_2020(由Toray Industries, Inc.制造)的圖1所示裝置中，開啟絮凝水進(jìn)料閥8和濾液閥11并使?jié){料進(jìn)料泵2、絮凝劑進(jìn)料泵4、攪拌器5和絮凝水進(jìn)料泵7運行，以1.5 m3/ (m2 d)的膜過濾通量對絮凝反應(yīng)槽6中的其中粉末狀活性炭的添加濃度已調(diào)節(jié)至50毫克/升且聚氯化鋁的添加濃度已調(diào)節(jié)至I毫克鋁/升的河水施以恒流速過濾。這里，中空纖維膜的硬度為0.019 GPa，粉末狀活性炭的硬度為2.3 GPa0
[0067]在恒流速過濾開始30分鐘后，將絮凝水進(jìn)料閥8和濾液閥11關(guān)閉，并將絮凝水進(jìn)料泵7暫停，隨后將排氣閥10和排出閥19開啟`，由此將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的水排出(步驟a)。隨后，將排出閥19關(guān)閉并使螯合劑進(jìn)料泵16運行以便用1%的檸檬酸水溶液(pH 2.3)填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，隨后將螯合劑進(jìn)料泵16暫停，接著沉降30分鐘(步驟b)。隨后，將排出閥19開啟并將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的檸檬酸水溶液排出(步驟C)。隨后，在排氣閥10和排出閥19仍然開啟的同時，將反洗閥14開啟并使反洗泵13運行，由此以2 m3/(m2-d)的通量進(jìn)行反洗30秒(步驟d)。隨后，將反洗閥14和排出閥19關(guān)閉，使反洗泵13暫停，同時將絮凝水進(jìn)料閥8開啟，使絮凝水進(jìn)料泵7運行以便用絮凝水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，隨后將絮凝水進(jìn)料閥8關(guān)閉，使絮凝水進(jìn)料泵7暫停，同時將空氣洗滌閥18開啟，并使鼓風(fēng)機17運行，由此以100升/分鐘的空氣流速進(jìn)行空氣洗滌30分鐘(步驟h)。隨后，將空氣洗滌閥18關(guān)閉，使鼓風(fēng)機17暫停，同時將排出閥19開啟，由此將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的水排出(步驟i)。隨后，將排出閥19關(guān)閉，同時將絮凝水進(jìn)料閥8開啟并使絮凝水進(jìn)料泵7運行，以便用絮凝水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，隨后將濾液閥11開啟并將排氣閥10關(guān)閉。由此，操作返回至過濾步驟。重復(fù)上述步驟。
[0068]結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的跨膜壓在剛運行時為15 kPa，與此相對，在6個月后仍為34 kPa，故可進(jìn)行穩(wěn)定運行。此外，在運行6個月后用0.3%的次氯酸鈉水溶液和3%檸檬酸水溶液進(jìn)行化學(xué)清潔，結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的純水滲透性能與新品時相比恢復(fù)至95%。當(dāng)拆卸微濾膜/超濾膜組件9時，在微濾膜/超濾膜組件9中僅累積1.1千克干污泥。用電子顯微鏡觀察膜外表面時，膜外表面的90%或更多是光滑的，幾乎沒有觀察到磨損狀態(tài)。[0069](實施例2)
以與實施例1相同方式進(jìn)行該實施例，除了在步驟b中使螯合劑進(jìn)料泵16運行，以便用其pH已用氫氧化鈉調(diào)節(jié)至5的0.1%的檸檬酸水溶液填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，隨后使螯合劑進(jìn)料泵16暫停，接著沉降10分鐘。
[0070]結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的跨膜壓在剛運行時為15 kPa，與此相對，在6個月后仍為31 kPa，故可進(jìn)行穩(wěn)定運行。此外，在運行6個月后用0.3%的次氯酸鈉水溶液和3%檸檬酸水溶液進(jìn)行化學(xué)清潔，結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的純水滲透性能與新品時相比恢復(fù)至96%。當(dāng)拆卸微濾膜/超濾膜組件9時，在微濾膜/超濾膜組件9中僅累積0.9千克干污泥。用電子顯微鏡觀察膜外表面時，膜外表面的90%或更多是光滑的，幾乎沒有觀察到磨損狀態(tài)。
[0071](實施例3)
以與實施例1相同方式進(jìn)行該實施例，除了在步驟b中使螯合劑進(jìn)料泵16運行，以便用其pH已用氫氧化鈉調(diào)節(jié)至7的0.1%的檸檬酸水溶液填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，隨后使螯合劑進(jìn)料泵16暫停，接著沉降10分鐘。
[0072]結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的跨膜壓在剛運行時為15 kPa，與此相對，在6個月后仍為29 kPa，故可進(jìn)行穩(wěn)定運行。此外，在運行6個月后用0.3%的次氯酸鈉水溶液和3%檸檬酸水溶液進(jìn)行化學(xué)清潔，結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的純水滲透性能與新品時相比恢復(fù)至97%。當(dāng)拆卸微濾膜/超濾膜組件9時，在微濾膜/超濾膜組件9中僅累積0.7千克干污泥。用電子顯微鏡觀察膜外表面時，膜外表面的90%或更多是光滑的，幾乎沒有觀察到磨損狀態(tài)。
[0073](實施例4)
在使用了一個外壓式PVDF超濾中空纖維膜組件HFU_2020(由Toray Industries, Inc.制造)的圖1所示裝置中，開啟絮凝水進(jìn)料閥8和濾液閥11并使?jié){料進(jìn)料泵2、絮凝劑進(jìn)料泵4、攪拌器5和絮凝水進(jìn)料泵7運行，以1.5 m3/ (m2·d)的膜過濾通量對絮凝反應(yīng)槽6中的其中粉末狀活性炭的添加濃度已調(diào)節(jié)至50毫克/升且聚氯化鋁的添加濃度已調(diào)節(jié)至I毫克鋁/升的河水施以恒流速過濾。這里，中空纖維膜的硬度為0.019 GPa，粉末狀活性炭的硬度為2.3 GPa。
[0074]在恒流速過濾開始29分鐘后，使絮凝水進(jìn)料泵7暫停并同時使螯合劑進(jìn)料泵16運行，以便以1.5 m3/(m2-d)的膜過濾通量對其pH已經(jīng)用氫氧化鈉調(diào)節(jié)至7的0.1%的檸檬酸水溶液施以恒流速過濾I分鐘(步驟e)。隨后，將絮凝水進(jìn)料閥8和濾液閥11關(guān)閉并使螯合劑進(jìn)料泵16暫停。在沉降10分鐘后，將排氣閥10和排出閥19開啟并將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的含有檸檬酸水溶液的水的全部量排出(步驟f)。隨后，在排氣閥10和排出閥19仍然開啟的同時，將反洗閥14開啟并使反洗泵13運行，由此以2 m3/(m2-d)的通量進(jìn)行反洗30秒(步驟d)。隨后，將反洗閥14和排出閥19關(guān)閉，使反洗泵13暫停，同時將絮凝水進(jìn)料閥8開啟，使絮凝水進(jìn)料泵7運行以便用絮凝水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，隨后將絮凝水進(jìn)料閥8關(guān)閉，使絮凝水進(jìn)料泵7暫停，同時將空氣洗滌閥18開啟，并使鼓風(fēng)機17運行，由此以100升/分鐘的空氣流速進(jìn)行空氣洗滌30分鐘(步驟h)。隨后，將空氣洗滌閥18關(guān)閉，使鼓風(fēng)機17暫停，同時將排出閥19開啟，由此將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的水排出(步驟i )。隨后，將排出閥19關(guān)閉，同時將絮凝水進(jìn)料閥8開啟并使絮凝水進(jìn)料泵7運行，以便用絮凝水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，隨后將濾液閥11開啟并將排氣閥10關(guān)閉。由此，操作返回至過濾步驟。重復(fù)上述步驟。
[0075]結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的跨膜壓在剛運行時為15 kPa，與此相對，在6個月后仍為27 kPa，故可進(jìn)行穩(wěn)定運行。此外，在運行6個月后用0.3%的次氯酸鈉水溶液和3%檸檬酸水溶液進(jìn)行化學(xué)清潔，結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的純水滲透性能與新品時相比恢復(fù)至97%。當(dāng)拆卸微濾膜/超濾膜組件9時，在微濾膜/超濾膜組件9中僅累積0.6千克干污泥。用電子顯微鏡觀察膜外表面時，膜外表面的90%或更多是光滑的，幾乎沒有觀察到磨損狀態(tài)。
[0076](實施例5)
在使用了一個外壓式PVDF超濾中空纖維膜組件HFU_2020(由Toray Industries, Inc.制造)的圖1所示裝置中，開啟絮凝水進(jìn)料閥8和濾液閥11并使?jié){料進(jìn)料泵2、絮凝劑進(jìn)料泵4、攪拌器5和絮凝水進(jìn)料泵7運行，以1.5 m3/ (m2 d)的膜過濾通量對絮凝反應(yīng)槽6中的其中粉末狀活性炭的添加濃度已調(diào)節(jié)至50毫克/升且聚氯化鋁的添加濃度已調(diào)節(jié)至I毫克鋁/升的河水施以恒流速過濾。這里，中空纖維膜的硬度為0.019 GPa，粉末狀活性炭的硬度為2.3 GPa。
[0077]在恒流速過濾開始30分鐘后，將絮凝水進(jìn)料閥8和濾液閥11關(guān)閉，并將絮凝水進(jìn)料泵7暫停，隨后將排氣閥10和排出閥19開啟，由此將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的水排出(步驟a)。隨后，在排氣閥10和排出閥19仍開啟的同時，將反洗閥14開啟并使螯合劑進(jìn)料泵16’運行，由此用其pH已經(jīng)用氫氧化鈉調(diào)節(jié)至7的1%的檸檬酸水溶液以2 m3/(m2-d)的通量進(jìn)行反洗30秒(步驟g)。接著，將反洗閥14和排出閥19關(guān)閉，使螯合劑進(jìn)料泵16暫停，同時將絮凝水進(jìn)料閥8開啟，使絮凝水進(jìn)料泵7運行以便用絮凝水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，隨后將絮凝水進(jìn)料閥8關(guān)閉，使絮凝水進(jìn)料泵7暫停，同時將空氣洗滌閥18開啟，并使鼓風(fēng)機17運行，由此以100升/分鐘的空氣流速進(jìn)行空氣洗滌30分鐘(步驟h)。接著，將空氣洗滌閥18關(guān)閉，使鼓風(fēng)機17暫停，同時將排出閥19開啟，由此將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的水排出(步驟i)。接著，將排出閥19關(guān)閉，同時將絮凝水進(jìn)料閥8開啟并使絮凝水進(jìn)料泵7運行，以便用絮凝水填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，隨后將濾液閥11開啟并將排氣閥10關(guān)閉。由此，操作返回至過濾步驟。重復(fù)上述步驟。
[0078]結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的跨膜壓在剛運行時為15 kPa，與此相對，在6個月后仍為41 kPa，故可進(jìn)行穩(wěn)定運行。此外，在運行6個月后用0.3%的次氯酸鈉水溶液和3%檸檬酸水溶液進(jìn)行化學(xué)清潔，結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的純水滲透性能與新品時相比恢復(fù)至89%。當(dāng)拆卸微濾膜/超濾膜組件9時，在微濾膜/超濾膜組件9中僅累積1.3千克干污泥。用電子顯微鏡觀察膜外表面時，膜外表面的90%或更多是光滑的，幾乎沒有觀察到磨損狀態(tài)。
[0079](比較例I)
以與實施例1相同方式進(jìn)行該例，除了:在步驟a(其中，在恒流速過濾開始30分鐘后，將絮凝水進(jìn)料閥8和濾液閥11關(guān)閉并使絮凝水進(jìn)料泵7暫停，并隨后將排氣閥10和排出閥19開啟，由此將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的水排出)后，進(jìn)行步驟d(其中，在排氣閥10和排出閥19仍開啟的同時，將反洗閥14開啟并使反洗泵13運行，由此以2 m3/(m2-d)的通量進(jìn)行反洗30秒)，而不進(jìn)行步驟b (其中，將排出閥19關(guān)閉并使螯合劑進(jìn)料泵16運行，以便用1%的檸檬酸水溶液(pH 2.3)填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，并隨后使螯合劑進(jìn)料泵16暫停，接著沉降30分鐘)和步驟c (其中，將排出閥19開啟，將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的檸檬酸水溶液的全部量排出)。
[0080]結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的跨膜壓在剛開始運行時為15 kPa，與此相對，在68天后急劇升高至120 kPa。此外，在此之后立即用0.3%的次氯酸鈉水溶液和3%檸檬酸水溶液進(jìn)行化學(xué)清潔，結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的純水滲透性能與新品時相比僅恢復(fù)至63%。當(dāng)拆卸微濾膜/超濾膜組件9時，在微濾膜/超濾膜組件9中僅累積6.1千克干污泥。用電子顯微鏡觀察膜外表面時，證實膜外表面的40%是光滑的，剩下60%被磨損。
[0081](比較例2)
以與實施例1相同方式進(jìn)行該例，除了進(jìn)行其中用0.01摩爾/升的鹽酸填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)并接著沉降30分鐘的步驟來代替進(jìn)行步驟b (其中，用1%的檸檬酸水溶液(pH 2.3)填充微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)，接著沉降30分鐘)，并將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的鹽酸排出來代替步驟c (其中，將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的檸檬酸水溶液排出)。
[0082]結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的跨膜壓在剛開始運行時為15 kPa，與此相對，在87天后急劇升高至120 kPa。此外，在此之后立即用0.3%的次氯酸鈉水溶液和3%檸檬酸水溶液進(jìn)行化學(xué)清潔，結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的純水滲透性能與新品時相比僅恢復(fù)至68%。當(dāng)拆卸微濾膜/超濾膜組件9時，在微濾膜/超濾膜組件9中僅累積4.8千克干污泥。用電子顯微鏡觀察膜外表面時，證實膜外表面的40%是光滑的，剩下60%被磨損。
[0083](比較例3)
以與實施例4相同方式進(jìn)行該例，除了以1.5 m3/(m2-d)的膜過濾通量對0.01摩爾/升的鹽酸施以恒流速過濾I分鐘以代替其中以1.5 m3/(m2-d)的膜過濾通量對其pH已經(jīng)用氫氧化鈉調(diào)節(jié)至7的0.1%的檸檬酸水溶液施以恒流速過濾I分鐘的步驟e，并且在使用鹽酸的I分鐘恒流速過濾后沉降10分鐘后，將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的鹽酸排出，以代替其中在步驟e后沉降10分鐘后將微濾膜/超濾膜組件9中的膜一次側(cè)的全部量的檸檬酸水溶液排出的步驟f。
[0084]結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的跨膜壓在剛開始運行時為15 kPa，與此相對，在95天后急劇升高至120 kPa。此外，在此之后立即用0.3%的次氯酸鈉水溶液和3%檸檬酸水溶液進(jìn)行化學(xué)清潔，結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的純水滲透性能與新品時相比僅恢復(fù)至76%。當(dāng)拆卸微濾膜/超濾膜組件9時，在微濾膜/超濾膜組件9中僅累積3.9千克干污泥。用電子顯微鏡觀察膜外表面時，證實膜外表面的50%是光滑的，剩下50%被磨損。
[0085](比較例4)
以與實施例5相同方式進(jìn)行該例，除了用0.01摩爾/升的鹽酸以2 m3/(m2-d)的通量進(jìn)行反洗30秒，以代替其中用其pH已經(jīng)用氫氧化鈉調(diào)節(jié)至7的1%的檸檬酸水溶液以2 m3/(m2-d)的通量進(jìn)行反洗30秒的步驟g。
[0086]結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的跨膜壓在剛開始運行時為15 kPa，與此相對，在74天后急劇升高至120 kPa。此外，在此之后立即用0.3%的次氯酸鈉水溶液和3%檸檬酸水溶液進(jìn)行化學(xué)清潔，結(jié)果，微濾膜/超濾膜組件9的純水滲透性能與新品時相比僅恢復(fù)至65%。當(dāng)拆卸微濾膜/超濾膜組件9時，在微濾膜/超濾膜組件9中僅累積5.4千克干污泥。用電子顯微鏡觀察膜外表面時，證實膜外表面的40%是光滑的，剩下60%被磨損。
[0087]這里，在表I和2中顯示了各實施例與比較例的條件和評價結(jié)果。
[0088][表 I]
【權(quán)利要求】
1.清潔分離膜組件的方法，其中在將含有硬度高于所述分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合和攪拌后經(jīng)分離膜進(jìn)行過濾，所述方法包括: Ca)在過濾完成后將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到所述系統(tǒng)外； 然后(b)用含螯合劑的水填充所述分離膜組件中的膜一次側(cè)一定時間； 隨后(c)將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的含螯合劑的水排放到所述系統(tǒng)外；和 然后(d)在進(jìn)行反洗的同時排出所述分離膜組件中的反洗排水，其中將反洗水從所述分離膜組件的膜二次側(cè)傳送至膜一次側(cè)。
2.清潔分離膜組件的方法，其中在將含有硬度高于所述分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合和攪拌后經(jīng)分離膜進(jìn)行過濾，所述方法包括: Ce)在過濾過程中將螯合劑注入分離膜組件中的膜一次側(cè)； 隨后(f)在過濾完成后將所述分離膜組件中的含螯合劑的水排放到所述系統(tǒng)外；和 然后(d)在進(jìn)行反洗的同時排出所述分離膜組件中的反洗排水，其中將反洗水從所述分離膜組件的膜二次側(cè)傳送至膜一次側(cè)。
3.清潔分離膜組件的方法，其中在將含有硬度高于所述分離膜的顆粒的原水與無機絮凝劑混合和攪拌后經(jīng)分離膜進(jìn)行過濾，所述方法包括: Ca)在過濾完成后將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到所述系統(tǒng)外；和 然后(g)在進(jìn)行反洗的同時排出所述分離膜組件中的反洗排水，其中將含螯合劑的水從所述分離膜組件的膜二次側(cè)傳送至膜一次側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的清潔分離膜組件的方法，其中，在(d)和(g)的任一步驟后，(h)在將水供至所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的同時或在用水填充所述分離膜組件中的膜一次側(cè)后進(jìn)行空氣洗滌。
5.根據(jù)權(quán)利要求書4的清潔分離膜組件的方法，其中(i)在進(jìn)行所述空氣洗滌后將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到所述系統(tǒng)外。
6.根據(jù)權(quán)利要求書4或5的清潔分離膜組件的方法，其中在步驟(h)中要供給至所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水是所述反洗水、所述原水和通過混合和攪拌所述原水與所述無機絮凝劑而得的絮凝水中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項的清潔分離膜組件的方法，其中在(b)、(e)和(g)的任一步驟中所述包含螯合劑的水的PH為5或更大。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項的清潔分離膜組件的方法，其中在步驟(a)、(c)和(f)的至少一個步驟中將所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水排放到所述系統(tǒng)外直至所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水位達(dá)到所述分離膜長度的1/3或更低。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的清潔分離膜組件的方法，其中在步驟(a)、(C)和(f)的至少一個步驟中排出所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的全部水量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項的清潔分離膜組件的方法，其中在(d)和(g)的任一步驟中控制反洗的流速以使所述分離膜組件中的膜一次側(cè)的水位保持在分離膜長度的1/3或更低。
【文檔編號】C02F1/44GK103619451SQ201280032102
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月29日
【發(fā)明者】池田啟一 申請人:東麗株式會社