中空纤维膜组件的清洗方法与流程

本发明涉及一种用于过滤含有浊质成分的原水的中空纤维膜组件的清洗方法。

背景技术：

1、在处理作为悬浮水的河流水、湖沼水、地下水、工业用水原水、污水、污水二次处理水、工业排水、家庭排水、大小便、海水等原水的工序中，大多利用膜过滤。

2、膜过滤法的优点为

3、(1)所得水质的除浊水平高且稳定，因此，所得水的安全性高；

4、(2)过滤装置所需的设置空间小；以及

5、(3)易于自动运转等。

6、在基于膜过滤的除浊操作中，主要采用的是中空纤维状的超滤膜或微滤膜(平均细孔径在几nm～几百nm的范围)。

7、作为中空纤维膜，多使用由合成树脂构成的多孔有机膜。例如，在专利文献1中记载了聚偏氟乙烯系多孔膜，并公开了将其用作中空纤维膜。

8、若对如上所述的原水进行膜过滤，则原水中所含的浊质成分(无机物及有机物)被过滤膜阻止而被去除。如果持续这样的原水过滤，过滤膜上会堆积原水中的浊质成分，形成浓差极化、滤饼层，或者发生膜的堵塞。结果是，随着过滤的持续，透过流速降低。

9、因此，在原水的膜过滤处理中，定期地清洗膜。

10、作为过滤中空纤维膜组件的清洗方法，例如已知有使液体从中空纤维膜的过滤水侧流向原子侧的逆流清洗(反冲洗)。或者，已知有从充满液体的状态的中空纤维膜组件的下方向上方供给压缩气体，使中空纤维摆动而去除堆积在中空纤维之间的浊质成分的空气洗涤。

11、另外，在专利文献2中公开了在组件的壳体内的中空纤维膜的侧方或下方配置气泡喷嘴，同时进行反冲洗和从喷嘴喷出气体的清洗方法。

12、进一步地，在专利文献3中公开了在从组件的原水侧导入气体的同时，使气体或液体从中空纤维膜的过滤水侧通向原水侧的清洗方法。

13、现有技术文献

14、专利文献

15、专利文献1：日本特开第2011-168741号公报

16、专利文献2：日本特开昭第60-19002号公报

17、专利文献3：日本专利第3948593号公报

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题

2、专利文献2及3的技术是为了去除堆积在中空纤维膜上的浊质成分的有效方法，有助于使用中空纤维膜组件的原水过滤的稳定运转。

3、然而，以专利文献2及3为代表的现有技术的清洗方法，从长期使用中空纤维膜组件时的工艺设计的观点出发，清洗效率还不充分。

4、即，在假设中空纤维膜组件的寿命为10年的情况下，过滤设备的规模以10年后的中空纤维膜组件的过滤性能为基准来设定。例如，如果中空纤维膜组件10年后的性能为初始性能的60％，则所需的过滤量按60％的过滤性能进行分配，从而决定中空纤维膜组件的数量。在这种情况下，该过滤设备的初始性能为所需量的167％(＝100/0.6)，相当于67％的部分成为过剩的设备设计。

5、这里，如果能够提高清洗效率，将中空纤维膜组件10年后的性能提高到例如初始性能的90％，则能够将过滤设备的初始性能抑制为所需量的111％(＝100/0.9)，从而能够将设备设计的过剩部分抑制为11％。

6、因此，本发明的目的在于，第一，提供一种中空纤维膜组件的清洗方法，该清洗方法能够极大地抑制长期使用中空纤维膜组件时的过滤性能的降低。

7、另外，如果使用多孔膜进行伴随清洗工序的过滤运转，则存在过滤性能随时间降低或对中空纤维膜的寿命造成影响的问题。

8、因此，本发明的目的在于，第二，提供一种中空纤维膜组件，在使用多孔中空纤维膜的过滤运转伴随清洗工序的情况下，清洗效率优异，抑制过滤性能的经时劣化，并且不损害中空纤维膜及包括该中空纤维膜的组件的寿命。

9、用于解决问题的手段

10、本发明如下。

11、《方式1》一种包括用于过滤含有浊质成分的原水的中空纤维膜的中空纤维膜组件的清洗方法，所述清洗方法依次包括：

12、去除堆积在所述中空纤维膜上的浊质成分的第一清洗工序；以及

13、至少进行使气体通过所述中空纤维膜的原水侧的空气洗涤处理的第二清洗工序，其中，

14、在所述第一清洗工序中，从清洗前存在于所述中空纤维膜组件内的水中去除所述中空纤维膜组件容量的50体积％及以上。

15、《方式2》根据方式1所述的中空纤维膜组件的清洗方法，其中，所述第一清洗工序是进行以下的(a1)至(a3)中的至少一种处理的工序：

16、(a1)使水从所述中空纤维膜的过滤水侧通向原水侧的逆流清洗处理；

17、(a2)使水通过所述中空纤维膜的原水侧的冲洗处理；以及

18、(a3)使中空纤维膜组件内的液体排出的排水处理。

19、《方式3》根据方式1或2所述的中空纤维膜组件的清洗方法，其中，在所述第一清洗工序中，去除堆积在所述中空纤维膜上的浊质成分的7质量％及以上。

20、《方式4》根据方式1或2所述的中空纤维膜组件的清洗方法，其中，所述第二清洗工序是进行以下(b1)至(b3)中的任一项的工序：

21、(b1)仅进行使气体通过所述中空纤维膜的原水侧的空气洗涤处理的工序；

22、(b2)同时进行使气体通过所述中空纤维膜的原水侧的空气洗涤处理和使水从所述中空纤维膜的过滤水侧通向原水侧的逆流清洗处理的工序；以及

23、(b3)同时进行使气体通过所述中空纤维膜的原水侧的空气洗涤处理和使水通过所述中空纤维膜的原水侧的冲洗处理的工序。

24、《方式5》根据方式1至4中任一项所述的中空纤维膜组件的清洗方法，所述清洗方法进一步包括：在所述第一清洗工序及所述第二清洗工序之后，将所述浊质成分排出到所述中空纤维膜组件的外部的第三清洗工序。

25、《方式6》根据方式5所述的中空纤维膜组件的清洗方法，其中，所述第三清洗工序是进行以下的(c1)和(c2)中的至少一种处理的工序：

26、(c1)使水通过所述中空纤维膜的原水侧的冲洗处理；以及

27、(c2)使水从所述中空纤维膜的过滤水侧通向原水侧的逆流清洗处理。

28、《方式7》根据方式1至6中任一项所述的中空纤维膜组件的清洗方法，其中，所述中空纤维膜组件包括：

29、中空纤维膜束，所述中空纤维膜束由多根中空纤维膜构成；

30、壳体，所述壳体收纳有所述中空纤维膜束；

31、粘接固定部，所述粘接固定部用于粘接固定所述中空纤维膜束的两端部与所述壳体；

32、导入口，所述导入口用于连通所述中空纤维膜组件的外部与所述中空纤维膜的外侧空间；

33、过滤水口，所述过滤水口用于连通所述中空纤维膜组件的外部与所述中空纤维膜的内侧空间；以及

34、清洗用排出口，所述清洗用排出口用于连通所述中空纤维膜组件的外部与所述中空纤维膜的外侧空间。

35、《方式8》根据方式7所述的中空纤维膜组件的清洗方法，其中，所述中空纤维膜是微滤(mf)膜或超滤(uf)膜。

36、《方式9》根据方式7或8所述的中空纤维膜组件的清洗方法，其中，所述粘接固定部包括：

37、第一粘接固定层，所述第一粘接固定层用于在所述中空纤维膜的一端部，用树脂材料粘接固定所述中空纤维膜彼此以及所述中空纤维膜束与所述壳体的内壁；以及

38、第二粘接固定层，所述第二粘接固定层用于在所述中空纤维膜的另一端部，用树脂材料粘接固定所述中空纤维膜彼此以及所述中空纤维膜束与所述壳体的内壁。

39、《方式10》一种中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件包括：中空纤维膜束，所述中空纤维膜束由多根中空纤维膜构成；

40、壳体，所述壳体收纳有所述中空纤维膜束；以及

41、粘接固定部，所述粘接固定部用于粘接固定所述中空纤维膜束的两端部与所述壳体，

42、其中，

43、所述中空纤维膜是微滤(mf)膜或超滤(uf)膜，

44、所述粘接固定部包括：

45、第一粘接固定层，所述第一粘接固定层用于在所述中空纤维膜的一端部，用树脂材料粘接固定所述中空纤维膜彼此以及所述中空纤维膜束与所述壳体的内壁；以及

46、第二粘接固定层，所述第二粘接固定层用于在所述中空纤维膜的另一端部，用树脂材料粘接固定所述中空纤维膜彼此以及所述中空纤维膜束与所述壳体的内壁，所述中空纤维膜组件包括：

47、导入口，所述导入口用于连通所述中空纤维膜组件的外部与所述中空纤维膜的外侧的空间；

48、过滤水口，所述过滤水口用于连通所述中空纤维膜组件的外部与所述中空纤维膜的内侧的空间；以及

49、清洗用排出口，所述清洗用排出口用于连通所述中空纤维膜组件的外部与所述中空纤维膜的外侧的空间，

50、并且满足全部以下条件(a)、(b)和(c)：

51、(a)以所述中空纤维膜的截面面积的合计占所述壳体的内部截面面积的比例表示的中空纤维膜的填充率为38％及以下；

52、(b)所述中空纤维膜的外径为1.1mm及以下；以及

53、(c)所述中空纤维膜的合计膜面积为70m2及以上。

54、《方式11》根据方式10所述的中空纤维膜组件，其中，所述中空纤维膜的有效长度为1.6m及以上。

55、《方式12》根据方式10或11所述的中空纤维膜组件，其中，在所述中空纤维膜组件的所述粘接固定部中没有用于限制中空纤维膜的配置的限制构件。

56、《方式13》根据方式12所述的中空纤维膜组件，其中，在所述第一粘接固定层中，所述中空纤维膜的中空部开口，在所述第二粘接固定层中，所述中空纤维膜的中空部被密封。

57、《方式14》根据方式10至13中任一项所述的中空纤维膜组件，其中，所述第二粘接固定层具有贯通所述第二粘接固定层的孔。

58、《方式15》一种使用方式10至14中任一项所述的中空纤维膜组件来过滤原水的过滤方法，

59、所述过滤方法包括：

60、通过外压过滤使原水通过所述中空纤维膜进行过滤从而得到过滤水的过滤工序；以及在所述过滤工序之后进行的清洗工序，

61、其中，

62、所述清洗工序为方式1至6中任一项所述的清洗方法。

63、《方式16》一种使用方式10至14中任一项所述的中空纤维膜组件来过滤原水的过滤方法，

64、所述过滤方法包括：

65、通过外压过滤使原水通过所述中空纤维膜进行过滤从而得到过滤水的过滤工序；以及在所述过滤工序之后进行的清洗工序，

66、其中，

67、所述清洗工序，

68、依次包括进行逆流清洗或冲洗的第一清洗工序、以及第二清洗工序，

69、所述第二清洗工序组合进行：

70、使所述过滤水从所述中空纤维膜的内侧通向外侧的逆流清洗或将原水从所述导入口导入并从所述清洗用排出口排出的冲洗；以及

71、将含有气泡的原水从所述导入口导入并从所述清洗用排出口排出，利用所述气泡摇动中空纤维膜的空气洗涤，

72、并且进行清洗所述中空纤维膜的外侧表面的逆流清洗-空气洗涤同时清洗或冲洗-空气洗涤同时清洗。

73、《方式17》

74、根据方式16所述的过滤方法，所述清洗方法进一步包括在所述第一清洗工序及第二清洗工序之后的第三清洗工序，

75、所述第三清洗工序是进行以下的(c1)和(c2)中的至少一种处理的工序：

76、(c1)使水通过所述中空纤维膜的原水侧的冲洗处理；以及

77、(c2)使水从所述中空纤维膜的过滤水侧通向原水侧的逆流清洗处理。

78、《方式18》

79、根据方式16或17所述的过滤方法，所述过滤方法包括：在所述清洗工序之后，从所述导入口或所述清洗用排出口排出所述中空纤维膜的外侧及中空部的清洗排液的排出工序。

80、《方式19》

81、根据方式18所述的过滤方法，其中，所述排出工序是向所述导入口或所述清洗用排出口导入压缩空气，并强制排出所述清洗排液的工序。

82、《方式20》

83、根据方式16至19中任一项所述的过滤方法，其中，所述原水的平均浊度为10度及以上。

84、发明效果

85、根据本发明，提供一种中空纤维膜组件的清洗方法，该清洗方法能够极大地抑制长期使用中空纤维膜组件时的过滤性能的降低。