申请日2015.04.06
公开(公告)日2016.11.16
IPC分类号B01D65/06
摘要
本发明提供一种使用膜的水处理方法以及水处理装置，将臭氧气体注入对未处理水进行膜过滤的过滤水、即在反冲洗时使用的加压的清洗水中而生成臭氧清洗水，从过滤二次侧向膜供给臭氧清洗水，去除膜内部的污垢物质，并且在过滤一次侧产生含有臭氧的气泡，去除过滤一次侧的膜的表面的污垢物质。
摘要附图
权利要求书
1.一种使用膜的水处理方法，其特征在于，
对实施了膜过滤处理的清澈的水进行加压并将其作为清洗水，
在该清洗水中注入臭氧气体而生成臭氧清洗水，
从膜过滤时的过滤水的出口侧、即过滤二次侧向膜过滤用的膜供给所述臭氧清洗水而清洗所述膜的内部，并且，
在膜过滤时的未处理水的入口侧、即过滤一次侧产生含有臭氧的气泡而清洗所述过滤一次侧的所述膜的表面。
2.根据权利要求1所述的使用膜的水处理方法，其特征在于，使用泄压阀降低所述臭氧清洗水的压力，所述泄压阀设置在所述膜与用于排出残留在所述臭氧清洗水中的未溶解的臭氧气体或氧的臭氧排气设备之间并降低所述臭氧清洗水的压力。
3.根据权利要求1或2所述的使用膜的水处理方法，其特征在于，在清洗所述膜时，使所述臭氧清洗水的供给压力发生变动。
4.根据权利要求1所述的使用膜的水处理方法，其特征在于，
在清洗水槽中储存所述清洗水，并且，
在将储存的所述清洗水经与膜过滤分离装置连接的膜连接配管输送至所述膜的情况下，利用设置于所述膜连接配管的压力计测量所述清洗水的压力，所述膜过滤分离装置将未实施膜过滤处理的未处理水中所含的异物与所述过滤水分离，
在该压力达到预先规定的压力之后，进行所述臭氧清洗水的生成而开始进行反冲洗处理。
5.根据权利要求1或4所述的使用膜的水处理方法，其特征在于，将储存的臭氧气体注入所述清洗水中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的使用膜的水处理方法，其特征在于，在利用所述臭氧清洗水清洗膜的内部之前或之后，在所述清洗水中添加酸，从所述过滤二次侧向所述膜供给添加有所述酸的清洗水并清洗所述膜。
7.一种使用膜的水处理装置，其特征在于，具备：
膜过滤分离装置，将未实施膜过滤处理的未处理水中所含的异物与实施了膜过滤的过滤水分离;
切换阀，对通常的膜过滤和与该通常的膜过滤相反方向的清洗、即反冲洗进行切换;
臭氧溶解部，对实施了膜过滤处理的清澈的水进行加压并将其作为清洗水，生成将臭氧气体溶解于该清洗水而得的臭氧清洗水，该臭氧溶解部与向所述膜过滤分离装置供给所述臭氧清洗水的配管连接;
清洗水供给泵，通过配管与该臭氧溶解部连接并供给所述清洗水;以及
臭氧产生器，将所述臭氧气体供给至所述臭氧溶解部，
通过将所述切换阀切换为通常的膜过滤的方向，利用反冲洗将所述臭氧清洗水供给至膜过滤用的膜而清洗所述膜。
8.根据权利要求7所述的使用膜的水处理装置，其特征在于，在所述臭氧产生器与所述臭氧溶解部之间具备储存所述臭氧气体的臭氧气体储存部。
9.根据权利要求7或8所述的使用膜的水处理装置，其特征在于，具备在所述清洗水中添加酸的构件，在进行与通常的膜过滤相反方向的清洗、即反冲洗时，向膜过滤用的膜供给添加了所述酸的清洗水而清洗所述膜。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的使用膜的水处理装置，其特征在于，具备：
膜连接配管，与所述膜过滤分离装置连接并设置在该膜过滤分离装置与所述切换阀之间，在所述反冲洗时用于向所述膜过滤分离装置输送加压的臭氧清洗水;
泄压阀，与该膜连接配管连接并调节所述臭氧气体的压力;以及
臭氧排气处理设备，排出未溶解于所述加压的臭氧清洗水的臭氧气体并将其分解为氧。
说明书
使用膜的水处理方法以及水处理装置
技术领域
本发明涉及一种对净水、工业用水、污水、污水二次处理水、工厂废水、海水、大小便等进行膜过滤并处理的使用膜的水处理方法以及水处理装置，尤其涉及关于膜的清洗方法以及装置。
背景技术
在对水进行膜过滤处理来去除水中的异物等的情况下，若持续进行处理，则导致膜堵塞而使过滤的压力增加，过滤水量下降。在此，异物是通过膜过滤处理时的膜过滤处理而与膜过滤处理水分离的所有异物的统称，例如作为微生物块的污泥(以下相同)、被处理水中的SS(Suspended Solid的简称，悬浮固形物。以下相同)等包含于此。另外，以下将每单位时间、每单位膜过滤面积的过滤水量称作流量(flux)。膜堵塞的因素为水中的异物、或者为附着于膜面或膜内的微生物、或者为该微生物的代谢物，为了确保设计膜过滤设备时的流量的值、例如0.2～5.0m3/天，需要定期清洗膜来对这些进行清除。
因此，为了确保流量而实施反冲洗工序，该反冲洗工序从与膜的过滤方向(对被处理水进行过滤时的被处理水的流动方向)相反的方向喷出膜过滤水或自来水等清澈的水来清洗膜。即，在膜过滤处理中，水从膜的一次侧向二次侧流动而进行过滤处理，反冲洗工序使清澈的水从二次侧向一次侧流动来去除膜的污垢。在此，清澈的水是指自来水、膜过滤水、井水、废水和污水处理厂的处理水，是浊度小于1或SS小于1mg/L的水(以下相同)。并且，一次侧为未处理水存在的区域，二次侧为过滤水(在本发明中，过滤水是指过滤之后的水)存在的区域。即，隔着膜的被过滤侧为一次侧，过滤侧为二次侧。作为反冲洗方法，若为物理性堵塞则能够用过滤水(已过滤的水)或自来水等清澈的水进行反冲洗，但是无法去除化学性地结合在膜面或膜内的附着物。
因此，可以采用以下反冲洗方法。具体有：使用在水处理中成为通常药物的次氯酸钠水溶液的方法、使用草酸或柠檬酸的方法、如专利文献1那样生成臭氧水并将该臭氧水用作反冲洗水的方法、以及如专利文献2那样利用臭氧水进行反冲洗并向膜的一次侧导入气泡而使膜摆动的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-70761号公报
专利文献2：日本特开2001-79365号公报
专利文献3：日本特开平5-305221号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在现有的反冲洗方法(参照专利文献1、2)中，膜内以及膜面(一次侧)的附着物(污垢(fouling)物质)的去除不充分。即，在现有的将臭氧水用作清澈的水的反冲洗方法中，将未溶解的臭氧气体作为臭氧排气分离并在大气压下生成臭氧水，因此即使提高臭氧水浓度臭氧水实际到达膜内以及膜面时的臭氧水浓度也下降至0.01～3mg/L，并且即使利用泵加压并供给至膜内以及膜面臭氧水浓度也不会进一步增高。这是因为，在大气压下生成了臭氧水(除非溶解臭氧气体，否则无法提高臭氧水浓度)。其结果是，不会充分地进行污垢物质与臭氧的反应。并且，由于压力也低，因此污垢物质与臭氧的反应得不到促进。而且，当反冲洗水从膜的二次侧流入并从一次侧流出时，已经溶解的臭氧在与膜内的污垢物质的反应中被消耗掉，无法在一次侧的膜面产生含有臭氧的气泡，从而无法去除膜面的污垢物质。这是因为通过臭氧包含于气泡中而初次利用臭氧的氧化力来氧化分解从而能够去除膜面的污垢物质。另外，污垢物质是微生物的代谢生成物，例如包含多糖类、蛋白质等(以下相同)。
并且，在现有的反冲洗方法(参照专利文献3)中，使用通过注入器注入臭氧气体的反冲洗水清洗膜并且使用背压阀提高清洗部的压力，但伴有臭氧气体，因此臭氧气体贮留在配管内而无法均匀地清洗膜内。而且，能够清洗膜内的臭氧水是能够通过膜内的清洗水的一部分，大部分臭氧水向气液分离槽移动。即使想要利用背压阀增加向膜内通过的臭氧水，由于臭氧气体如上所述那样贮留在配管内，因此也无法均匀地清洗膜内。而且，由于注入臭氧气体的臭氧水通过气液分离槽返回到处理水槽，因此使用于膜内的清洗的臭氧水为一部分，臭氧的利用效率差。
并且，在将处理水(膜过滤水)用作反冲洗水的情况下，臭氧通过处理水中的有机物消耗掉，因此无法提高水中的臭氧浓度，得不到充分清洗膜的效果(参照专利文献1、2、3)。另外，虽然由于在清洗中消耗臭氧时溶解有氧因而也有该氧成为气体而从膜面(一次侧)排出的情况，但是利用氧得不到膜面(一次侧)的清洗效果。
另外，在对膜的一次侧进行曝气的方法中，附着于膜的微生物的一部分通过实施了曝气的气泡的推动力而被剥离，但是膜面的污垢物质例如为微生物代谢物的高分子有机物，无法利用气泡的推动力去除。即，无法利用通过气泡与微生物代谢物的高分子有机物的接触或气泡的移动而产生的水的流动的力去除微生物代谢物的高分子有机物。而且，通过该微生物代谢物而附着于膜面的微生物也无法去除(参照专利文献1、2)。
另外，利用臭氧气体对膜面(一次侧)进行鼓泡清洗，使用了注入反冲洗水中的臭氧气体中未溶解的臭氧气体。因此，臭氧气体浓度低，并且气泡直径也大到数mm～数cm级，因此膜面(一次侧)的清洗效果不充分(参照专利文献3)。
而且，由于反冲洗水的通过流路与过滤水的通过流路相同，因此膜的一次侧的压力相对于作为水深方向的上下方向不同，无法均匀地清洗水深方向的膜面内。
对在水深方向上组装成多层的膜单元同时进行反冲洗的情况也同样无法在水深不同的各膜单元之间均匀地清洗。在此，膜是指具有孔径为0.001～0.5μm的微小孔的片状膜或空心纤维状膜，将安装并组合配管等从而能够对该膜过滤水的结构称为膜模块，将组合几个该膜模块的结构称为膜单元。
而且，若无法去除膜内以及膜面的污垢物质，则膜间差压的恢复程度下降，流量逐渐下降。在此，膜间差压是指膜过滤处理时的膜的二次侧的压力与大气压的差。另外，除非特别限定，否则在本发明中作为膜间差压的标记用绝对值表示。并且，若反复进行反冲洗则膜内以及膜面的无法去除的污垢物质堆积，得不到设计膜过滤设备时的流量的值、例如0.2～5.0m3/天，需要实施离线的药液清洗，或者，在膜间差压即使实施了该离线的药液清洗也不恢复的情况下，需要更换膜。因此，为了数十天～数百天的长时间确保设计膜过滤设备时的流量的值、例如0.2～5.0m3/天，需要适当地通过反冲洗来去除膜内以及膜面的污垢物质。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种膜的清洗方法以及膜的清洗装置，其在对被处理水进行膜过滤并处理的膜过滤设备的膜的清洗中，能够适当地通过反冲洗来去除膜内以及膜面的污垢物质。
用于解决课题的方案
本发明所涉及的使用膜的水处理方法是如下方法：
对实施了膜过滤处理的清澈的水进行加压并将其作为清洗水，
在该清洗水中注入臭氧气体而生成臭氧清洗水，
从膜过滤时的过滤水的出口侧、即过滤二次侧向膜过滤用的膜供给所述臭氧清洗水而清洗所述膜的内部，并且，
在膜过滤时的未处理水的入口侧、即过滤一次侧产生含有臭氧的气泡而清洗所述过滤一次侧的所述膜的表面。
而且，本发明所涉及的使用膜的水处理装置具备：
膜过滤分离装置，将未实施膜过滤处理的未处理水中所含的异物与实施了膜过滤的过滤水分离;
切换阀，对通常的膜过滤和与该通常的膜过滤相反方向的清洗、即反冲洗进行切换;
臭氧溶解部，对实施了膜过滤处理的清澈的水进行加压并将其作为清洗水，生成将臭氧气体溶解于该清洗水而得的臭氧清洗水，该臭氧溶解部与向所述膜过滤分离装置供给所述臭氧清洗水的配管连接;
清洗水供给泵，通过配管与该臭氧溶解部连接并供给所述清洗水;以及
臭氧产生器，将所述臭氧气体供给至所述臭氧溶解部，
通过将所述切换阀切换为通常的膜过滤的方向，利用反冲洗将所述臭氧清洗水供给至膜过滤用的膜而清洗所述膜。
发明效果
如上所述，根据本发明的使用膜的水处理方法以及水处理装置，将臭氧气体注入加压的清澈的水即清洗水，并使臭氧溶解于清洗水中，因此能够从在膜的一次侧与被处理水接触的整个膜表面产生含有臭氧的气泡，从而能够对面内(在此为与被处理水接触的整个膜表面)均匀地去除膜的一次侧的膜面污垢物质，并且能够通过抑制污垢物质的附着来提高清洗效果。
并且，由于使用过饱和的臭氧水，因此能够通过高浓度的臭氧水来促进膜内污垢物质与臭氧在膜的二次侧的反应。并且，由于臭氧在与污垢物质的反应中被消耗后还原成氧，因此能够提高被处理水槽的溶氧浓度。
并且，在反冲洗时能够缩减曝气风量，谋求能源的节省。
另外，在通常情况下，由于设想了膜的流量下降，因此设计时的流量被设定成较高，但是在对臭氧气体进行加压而将其注入清洗水中的情况下，同不这样做的情况相比膜的清洗效果高，由于能够维持高的流量而能够减小必要的膜面积。即，能够减少必要的膜模块数或膜单元数，能够使膜过滤装置小型化。