專利名稱：分離膜的清洗方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及上水、下水等的水處理中使用的分離膜的清洗方法及裝置。
背景技術(shù)：
在使用分離膜的水處理中，為了除去膜面上的堆積物、抑制膜壓差升高，要使用膜處理水進(jìn)行回洗。但是，為了將僅僅通過(guò)回洗無(wú)法除去的堆積物進(jìn)行分解除去，需要定期地使用次氯酸鈉溶液進(jìn)行藥品清洗。在分離對(duì)象為上水時(shí)，由于原水是澄清的，藥品清洗的間隔時(shí)間比較長(zhǎng)，但分離對(duì)象為下水時(shí)，由于原水中的污物較多，例如要以2小時(shí)一次的頻率進(jìn)行藥品清洗。
這樣的藥品清洗，如專利文獻(xiàn)1所述，一般采用由膜處理水以規(guī)定的稀釋倍率稀釋高濃度的次氯酸鈉溶液達(dá)到規(guī)定的次氯酸鈉濃度而形成的清洗水來(lái)進(jìn)行。該稀釋倍率，只要不改變通常使用的高濃度次氯酸鈉溶液的濃度，使用固定的值。但有時(shí)候，盡管使用規(guī)定稀釋倍率的稀釋水清洗分離膜，仍無(wú)法獲得充分的藥品清洗效果。這時(shí)，分離膜的膜壓差的恢復(fù)不充分，不能穩(wěn)定運(yùn)行。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平9-313902號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，使得經(jīng)常性的穩(wěn)定的藥品清洗成為可能，本發(fā)明提供了一種分離膜的清洗方法和裝置，可以確實(shí)地除去膜面上的堆積物，恢復(fù)膜壓差。
為了解決上述課題，本發(fā)明人對(duì)使用規(guī)定稀釋倍率的稀釋水清洗分離膜后藥品清洗效果仍發(fā)生變化的原因進(jìn)行了探究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，膜處理水的水質(zhì)會(huì)因?yàn)槠淝岸卧O(shè)置的生物反應(yīng)槽、凝集攪拌槽等的運(yùn)行條件而發(fā)生變動(dòng)，并不一定保持恒定，而且，膜處理水中含有氨型氮、有機(jī)氮化合物時(shí)，它們按照下列化學(xué)式所示與游離氯反應(yīng)，生成NH2Cl、NHCl2、NCl3等氯胺類，致使膜清洗效果降低。氯胺類的反應(yīng)速度慢，與游離氯相比，膜清洗效果差，因而，如果游離氯由于氯胺類的生成而被消耗，膜閉塞物質(zhì)的去除效果將會(huì)降低。即，在膜處理水中含有氨型氮、有機(jī)化合物的場(chǎng)合，藥液清洗時(shí)使用的清洗液的濃度比規(guī)定的濃度低，有時(shí)藥液清洗的效果惡化。
NH3+HClO→NH2Cl+H2ONH2Cl+HClO→NHCl2+H2ONHCl2+HClO→NCl3+H2O本發(fā)明是基于上述認(rèn)識(shí)而完成的，本發(fā)明是使用將次氯酸鈉溶液用膜處理水稀釋后的清洗水來(lái)清洗分離膜的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)膜處理水中的氨型氮濃度，以該濃度為指標(biāo)，調(diào)整次氯酸鈉溶液的稀釋倍率。在本發(fā)明中，在膜處理水中的氨型氮的濃度高的場(chǎng)合，降低稀釋倍率，提高清洗水中的次氯酸鈉濃度，反之，在膜處理水中的氨型氮的濃度低的場(chǎng)合，提高稀釋倍率，降低清洗水中的次氯酸鈉濃度。
通過(guò)這樣調(diào)整稀釋倍率，使回洗水中的游離氯濃度大致保持一定，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的藥品清洗。優(yōu)選的是，稀釋后的次氯酸鈉濃度為20-400mg-Cl/L的范圍。另外，優(yōu)選的是，通過(guò)用藥液注入泵控制次氯酸鈉的注入量來(lái)進(jìn)行次氯酸鈉溶液稀釋倍率的調(diào)整。此外，優(yōu)選的是，在這樣進(jìn)行分離膜的藥液清洗之后，將藥液注入泵停機(jī)，用膜處理水進(jìn)行通常的回洗。為的是消除藥液的殘留。
此外，本發(fā)明是分離膜的清洗裝置，其特征在于，該清洗裝置具有分離膜；將該膜處理水打入分離膜的二次側(cè)的回洗泵；儲(chǔ)存次氯酸鈉溶液的藥液箱；將該藥液箱中的次氯酸鈉溶液注入回洗水中進(jìn)行稀釋的藥液注入泵；膜處理水中的氨型氮濃度的監(jiān)測(cè)裝置；以及，以該監(jiān)測(cè)裝置測(cè)定的氨型氮濃度為指標(biāo)、控制藥液注入泵來(lái)調(diào)整稀釋倍率的控制裝置。該控制裝置具有調(diào)整稀釋倍率的功能，在氨型氮的濃度高的場(chǎng)合，降低稀釋倍率，反之，在膜處理水中的氨型氮的濃度低的場(chǎng)合，提高稀釋倍率。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，分離膜是陶瓷制的整體型的MF膜或者UF膜，分離膜被配置在生物反應(yīng)槽或凝集攪拌槽的后段。
根據(jù)本發(fā)明，監(jiān)測(cè)膜處理水中的氨型氮濃度，以該濃度為指標(biāo)來(lái)調(diào)整次氯酸鈉溶液的稀釋倍率，當(dāng)膜處理水中的氨型氮、有機(jī)氮化合物的濃度較高時(shí)，降低稀釋倍率，可以提高清洗水中的次氯酸鈉的濃度，反之，當(dāng)膜處理水中的氨型氮、有機(jī)氮化合物的濃度較低時(shí)，提高稀釋倍率，可以降低清洗水中的次氯酸鈉的濃度。這樣，即使伴隨膜處理水的水質(zhì)改變，次氯酸鈉中的游離氯生成氯胺類，導(dǎo)致消耗的量改變，也可以使回洗水中的游離氯濃度大致保持一定，能夠發(fā)揮穩(wěn)定的藥液清洗效果。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的框圖。
圖2是表示膜處理水中的氨型氮濃度與稀釋倍率的關(guān)系的曲線圖。
圖3是表示膜處理水中的TOC濃度和氨型氮濃度與稀釋倍率的關(guān)系的曲線圖。
圖中，1生物處理槽，2循環(huán)泵，3分離膜，4處理水槽，5回洗泵，6藥液箱，7藥液注入泵，8控制裝置，9氨型氮濃度的監(jiān)測(cè)裝置。
具體實(shí)施例方式
以下說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖1中，1是水處理用的生物處理槽，由循環(huán)泵2將該槽內(nèi)的水供給分離膜3，采用交叉流動(dòng)(cross flow)方式或者空端(dead end)方式進(jìn)行膜分離。分離膜3使用MF膜或者UF膜，其材質(zhì)可以是高分子，也可以是陶瓷。其形狀除了整塊膜之外，還可以是管狀膜、平膜、中空纖維膜等任意形狀，可以是外壓式，也可以是內(nèi)壓式。在本實(shí)施方式中，使用陶瓷制的整塊膜。分離膜3的膜處理水儲(chǔ)存在處理水槽4中。5是回洗泵，一般的清洗時(shí)，將處理水槽4中的膜處理水泵送至分離膜3的二次側(cè)，進(jìn)行回洗。此外，也可以不使用回洗泵，使用加壓水槽將回洗水注入加壓水槽來(lái)進(jìn)行回洗。
在進(jìn)行定期的藥品清洗時(shí)，利用藥液注入泵7將藥液箱6中的高濃度次氯酸鈉溶液注入回洗水中。藥液箱6中的次氯酸鈉的濃度通常大約是13萬(wàn)mg-Cl/L，用膜處理水稀釋，使之達(dá)到20～1000mg-Cl/L左右的濃度，制成清洗液。然后，利用泵或壓縮空氣等由分離膜3的二次側(cè)供給該清洗液，包含膜的一次側(cè)，使膜的整體經(jīng)過(guò)清洗液。隨后，將分離膜3置于清洗液中浸漬一定時(shí)間，對(duì)分離膜3進(jìn)行藥品清洗。這時(shí)的稀釋濃度由藥液注入泵7的注入量來(lái)決定。另外，將分離膜3在清洗液中浸漬的方法，也可以通過(guò)由膜的一次側(cè)向二次側(cè)流動(dòng)清洗液來(lái)進(jìn)行。在這種場(chǎng)合，使用原水進(jìn)行高濃度次氯酸鈉溶液的稀釋。其程序是，首先，將高濃度次氯酸鈉溶液投入原水供給管路中，利用原水泵使稀釋清洗水從膜上流過(guò)。待清洗水從膜上流過(guò)后，將原水泵停機(jī)，將膜在清洗水中浸漬一定時(shí)間。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，將清洗水排出到系統(tǒng)外。
如上所述，以往該稀釋倍率例如設(shè)定在1000倍，本發(fā)明中，設(shè)置控制裝置8來(lái)控制藥液注入泵7，調(diào)整稀釋倍率。此外，另外設(shè)置膜處理水中的氨型氮濃度的監(jiān)測(cè)裝置9，控制裝置8以通過(guò)該監(jiān)測(cè)裝置9測(cè)定的氨型氮濃度為指標(biāo)，來(lái)改變稀釋倍率。
目前，尚未開(kāi)發(fā)出可以直接自動(dòng)測(cè)定在回洗中使用的水平的次氯酸鈉溶液濃度的裝置，但是有市售的自動(dòng)測(cè)定水中的氨型氮濃度的裝置，例如，株式會(huì)社堀場(chǎng)制造所制造的自動(dòng)銨離子測(cè)定裝置(商品名AMNA-101/102)。這里，監(jiān)測(cè)膜處理水中的氨型氮濃度，其濃度較高時(shí)，由于次氯酸鈉中的游離氯與氨型氮反應(yīng)易于形成氯胺類，如圖2所示，控制裝置8降低稀釋倍率來(lái)提高回洗水中的次氯酸鈉的濃度。反之，當(dāng)膜處理水中的氨型氮濃度低時(shí)，提高稀釋倍率，可以抑制次氯酸鈉的無(wú)謂的消耗，降低運(yùn)行成本。
結(jié)果，即使伴隨膜處理水的水質(zhì)改變，次氯酸鈉中的游離氯生成氯胺類，導(dǎo)致消耗的量改變，也可以使回洗水中的游離氯濃度大致保持一定，能夠發(fā)揮穩(wěn)定的藥液清洗效果。這樣，可以防止膜壓差升高，實(shí)現(xiàn)分離膜3的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，一般地說(shuō)，藥品清洗中使用的回洗水的量是容納分離膜的外殼體積的1-2倍左右，在藥品清洗后停止回洗泵7，進(jìn)行通常的回洗，防止藥液殘留在分離膜3內(nèi)。
除了上述的下水和上水外，本發(fā)明還可以廣泛應(yīng)用于以回流水、工廠排水、垃圾滲出水、糞便、農(nóng)業(yè)廢水、畜產(chǎn)業(yè)排水、養(yǎng)殖排水、海水等為對(duì)象的膜分離體系。具體的適用系統(tǒng)，可以例舉下水三次處理、膜分離活性污泥處理、用于海水淡化用RO膜的前處理等。
另外，除了膜處理水中的氨型氮濃度之外，如果附加可以自動(dòng)測(cè)定的COD(化學(xué)需氧量)、TOC(總有機(jī)碳濃度)的測(cè)定值來(lái)進(jìn)行稀釋倍率的控制則更好，這是因?yàn)镃OD、TOC也消耗游離氯。在這種場(chǎng)合，可以開(kāi)動(dòng)控制裝置8，在COD、TOC的值高時(shí)，進(jìn)一步降低稀釋倍率，在COD、TOC的值低時(shí)，進(jìn)一步增大稀釋倍率。圖3中示出TOC從5mg/L變化至40mg/L時(shí)的稀釋倍率的曲線圖。如圖中所示，在TOC低的情況下，因氨型氮濃度引起的稀釋倍率的變化比較大，但隨著TOC的增加，其影響成為支配作用，因此，由于氨型氮濃度引起的稀釋倍率的變化減小。
實(shí)施例將進(jìn)行下水的活性污泥處理的生物處理槽內(nèi)的水循環(huán)至設(shè)在槽外的陶瓷制整塊膜，進(jìn)行交叉流動(dòng)過(guò)濾。將該膜分離水儲(chǔ)存在處理水槽中，每隔40分鐘用回洗泵進(jìn)行回洗， 每隔120分鐘進(jìn)行藥品清洗。使用清洗液進(jìn)行藥品清洗，所用的清洗液是將儲(chǔ)存在藥液箱中的濃度13萬(wàn)mg-Cl/L的次氯酸鈉溶液用藥液注入泵注入回洗水中進(jìn)行稀釋而得到的清洗液。在該藥品清洗時(shí)，清洗液從分離膜的二次側(cè)流動(dòng)到一次側(cè)。另外，在分離膜浸漬于清洗液中的階段，保持該狀態(tài)2分鐘。
由于以往將稀釋倍率固定在1000倍，藥品清洗效果的偏差波動(dòng)很大，例如，有時(shí)膜壓差升高速度增加達(dá)到氨型氮濃度為0mg-N/L時(shí)的兩倍。與此相對(duì)，根據(jù)本發(fā)明，監(jiān)測(cè)膜處理水中的氨型氮濃度，控制稀釋倍率，當(dāng)其濃度上升至2mg-N/L時(shí)，使稀釋倍率為860倍，其濃度降低到0mg-N/L時(shí)，使稀釋倍率為1000倍，穩(wěn)定藥品清洗效果，即使膜處理水中的氮型氮濃度在0mg-N/L和2mg-N/L之間變動(dòng)，與氨型氮濃度為0mg-N/L時(shí)相比，膜壓差上升速度是相同的。此外，所述的膜壓差是指膜的原水一側(cè)和處理水一側(cè)的壓力差，所述的膜壓差上升速度是指膜壓差增加的速度。因此，膜壓差上升速度低，意味著可以進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定的膜過(guò)濾。
另外，由于對(duì)于有機(jī)物所使用的原水變動(dòng)很大，因此，如果象以往那樣將稀釋倍率固定在1000倍，藥品的清洗效果的偏差波動(dòng)就會(huì)很大，例如，在TOC濃度為6mg/L和8mg/L的場(chǎng)合，膜壓差升高的速度有時(shí)相差很大。對(duì)此，根據(jù)本發(fā)明，監(jiān)測(cè)膜處理水中的氨型氮濃度和TOC濃度，與氨型氮濃度的變動(dòng)相對(duì)應(yīng)，按上面所述改變稀釋倍率，同時(shí)，在TOC濃度升高至8mg/L時(shí)，將稀釋倍率控制為830倍，該濃度降低至6mg/L時(shí)，將稀釋倍率控制為1000倍，這樣藥品的清洗效果就穩(wěn)定了。另外，上述稀釋倍率只是氨型氮濃度在0mg-N/L一定時(shí)所使用的稀釋倍率的一個(gè)例子。其結(jié)果，盡管TOC濃度在6mg/L和8mg/L之間變動(dòng)，與TOC濃度在6mg/L時(shí)相比，膜壓差上升的速度大體上相同。
根據(jù)本發(fā)明，即使在分離膜的前段設(shè)置的生物反應(yīng)槽、凝集攪拌槽等的運(yùn)行條件發(fā)生改變的情況下，仍可以進(jìn)行穩(wěn)定的膜過(guò)濾，而且，使次氯酸鈉的使用量適度，可以降低運(yùn)行成本。
權(quán)利要求
1.分離膜的清洗方法，其特征在于，使用將次氯酸鈉溶液用膜處理水稀釋后的清洗水來(lái)清洗分離膜，監(jiān)測(cè)膜處理水中的氨型氮濃度，以該濃度為指標(biāo)來(lái)調(diào)整次氯酸鈉溶液的稀釋倍率。
2.權(quán)利要求1所述的分離膜的清洗方法，其特征在于，在膜處理水中的氨型氮的濃度高的場(chǎng)合，降低稀釋倍率，提高清洗水中的次氯酸鈉濃度，反之，在膜處理水中的氨型氮的濃度低的場(chǎng)合，提高稀釋倍率，降低清洗水中的次氯酸鈉濃度。
3.權(quán)利要求1所述的分離膜的清洗方法，其特征在于，與膜處理水中的氨型氮濃度一起測(cè)定總有機(jī)碳濃度，在氨型氮濃度基礎(chǔ)上加上總有機(jī)碳濃度，調(diào)整次氯酸鈉溶液的稀釋倍率。
4.權(quán)利要求1所述的分離膜的清洗方法，其特征在于，利用藥液注入泵控制次氯酸鈉的注入量，進(jìn)行次氯酸鈉溶液的稀釋倍率的調(diào)整。
5.權(quán)利要求1所述的分離膜的清洗方法，其特征在于，通過(guò)調(diào)整稀釋倍率，使回洗水中的游離氯濃度保持一定。
6.權(quán)利要求1所述的分離膜的清洗方法，其特征在于，經(jīng)過(guò)稀釋的次氯酸鈉濃度為20-1000mg-Cl/L的范圍。
7.分離膜的清洗方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的方法進(jìn)行分離膜的清洗，然后將藥液注入泵停機(jī)，用膜處理水進(jìn)行通常的回洗。
8.分離膜的清洗裝置，其特征在于，該清洗裝置具有分離膜；將該膜處理水泵送至分離膜的二次側(cè)的回洗泵；儲(chǔ)存次氯酸鈉溶液的藥液箱；將該藥液箱中的次氯酸鈉溶液注入回洗水中進(jìn)行稀釋的藥液注入泵；膜處理水中的氨型氮濃度的監(jiān)測(cè)裝置；以及，以由該監(jiān)測(cè)裝置測(cè)定的氨型氮濃度為指標(biāo)、控制藥液注入泵來(lái)調(diào)整稀釋倍率的控制裝置。
9.權(quán)利要求8所述的分離膜的清洗裝置，其特征在于，控制裝置具有調(diào)整稀釋倍率的功能，在氨型氮濃度高的場(chǎng)合使稀釋倍率降低，反之，在膜處理水中的氨型氮濃度低的場(chǎng)合使稀釋倍率升高。
10.權(quán)利要求8所述的分離膜的清洗裝置，其特征在于，分離膜被配置在生物反應(yīng)槽或凝集攪拌槽的后段。
11.權(quán)利要求8所述的分離膜的清洗裝置，其特征在于，分離膜是陶瓷制的整體型的MF膜或者UF膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種分離膜的清洗方法和裝置，可以確實(shí)除去膜面上的堆積物，恢復(fù)膜壓差，從而可以長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定地進(jìn)行藥品清洗。將儲(chǔ)存于藥液箱(6)中的高濃度次氯酸鈉溶液用膜處理水進(jìn)行稀釋來(lái)清洗分離膜。為了防止由于膜處理水的水質(zhì)改變引起的藥品清洗效果的變化，用監(jiān)測(cè)裝置(9)監(jiān)測(cè)膜處理水中的氨型氮濃度，以該濃度為指標(biāo)，控制裝置(8)控制藥液注入泵(7)來(lái)調(diào)整稀釋倍率。這樣，即使膜處理水的水質(zhì)發(fā)生變化，也可以將回洗水中的次氯酸鈉的濃度保持一定，防止藥品清洗效果的變化。
文檔編號(hào)B01D65/02GK101053775SQ200710086090
公開(kāi)日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者甘道公一郎, 野口基治 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社