[發明專利]反滲透膜裝置及其運轉方法

在審

• 申請號: 201480080805.X
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN106660835A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 早川邦洋;川勝孝博
• 申請（專利權）人: 栗田工業株式會社
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;B01D61/02;B01D61/04;B01D61/12;B01D63/00;B01D63/10;C02F3/12
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 李英艷,張永康

技術領域

本發明涉及一種對MBR處理水等含高分子有機物的水進行處理的反滲透膜裝置及其運轉方法，所述高分子有機物會吸附于膜上，使膜污染加劇。本發明還涉及一種使用該反滲透膜裝置進行的生物處理水的處理方法。

背景技術

一直以來，在海水淡水化、超純水制造、工業用水處理、排水回收處理等方面，使用反滲透膜來去除原水中的離子類、有機物等(非專利文獻1)。對反滲透膜而言，由于膜表面發生的微生物的繁殖、有機物的吸附，有時透過通量下降，或由于因濁物而導致的堵塞，組件的壓差上升，需要定期進行洗滌，從而恢復透過通量、元件的原水側與濃縮水側的壓差(以下，稱為元件壓差)。

反滲透膜裝置有時具備被稱作螺旋結構的膜結構的元件。作為現有的螺旋型膜元件的一個例子，可舉出下述元件：通過在透過水間隔物的兩面重疊反滲透膜并將三邊接合從而形成袋裝膜，將該袋狀膜的開口部安裝于透過水集水管，并與網狀的原水間隔物一起在透過水集水管的外周面卷繞成螺旋狀從而構成的螺旋型膜元件。原水從元件的一個端面側供給，沿原水間隔物流動，在另一個端面側作為濃縮水排出。原水在沿原水間隔物流動的過程中，透過反滲透膜而成為透過水。該透過水沿透過水間隔物，流入透過水集水管的內部，從透過水集水管的端部排出。

在螺旋型膜元件中，通過配置在卷繞于透過水集水管的袋狀膜間的原水間隔物，形成原水通路。因此，通過增加螺旋型膜元件的原水間隔物的厚度，濁物難以堵塞原水流路，從而能夠避免因濁物積累而導致的元件壓差的上升或透過水量、透過水質的下降。為了改善因濁物而導致的堵塞，市售有增大了原水間隔物的厚度的螺旋型反滲透膜元件。

如果增大原水間隔物的厚度，則每個元件的膜面積會變小，從而使每個元件的透過水量減少。市售的螺旋型反滲透膜元件的膜面積為42m²(440ft²)以下。

即使增加原水間隔物的厚度，也不能期待對于因膜污染物質的吸附而導致的透過通量下降的改善效果。如果為了增大每個元件的膜面積而使原水間隔物的厚度變薄，則會產生因濁物而導致流路堵塞的問題。

有時通過使用膜生物反應器(MBR)的膜分離活性污泥法對下水等有機性污水進行處理。在生物處理槽中對污水進行活性污泥處理。通過浸漬設置于生物處理槽內的浸漬型膜分離裝置，對活性污泥混合液進行固液分離。非專利文獻2公開了一種有機性排水的處理方法，該方法將上述MBR處理水(浸漬型膜分離裝置的膜過濾水)直接給水于反滲透膜裝置，進行反滲透膜分離處理。

MBR處理水含有大量的作為膜污染物質的分子量10000以上的高分子有機物。因此，在對MBR處理水進行處理的反滲透膜裝置中，隨時間的變化，透過通量下降，膜間壓差增加。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：《面向使用者的實用膜分離技術》(ユーザーのための実用膜分離技術)(1996年4月30日第一版第一次印刷，日刊工業新聞社)第6頁

非專利文獻2：《水處理膜的制膜技術與材料評價》(水処理膜の製膜技術と材料評価)(2012年1月30日第一版第一次印刷，科學與技術株式會社(サイエンス&テクノロジー株式會社))第11頁

發明內容

發明所要解決的課題

本發明所要解決的課題是，提供一種能夠防止透過水量下降且穩定地對MBR處理水等含有大量的膜污染物質的原水進行處理的反滲透膜裝置及其運轉方法，以及使用該反滲透膜裝置進行的生物處理水的處理方法。

解決課題的手段

眾所周知的是，在反滲透膜的表面，如果濃度極化變大，則膜面的溶質濃度變高。本發明人等對螺旋型反滲透膜元件進行了觀察，結果得到下述發現。

1)如果減小膜的透過通量，則濃度極化變小。

2)如果增加膜表面的通水線速，則濃度極化變小。

3)溶質的分子量變大時，濃度極化變大。

本發明人等進一步得到下述發現。

導致因膜污染而產生污垢的原因物質是分子量為10000以上的高分子有機物，特別是如多糖類、蛋白質那樣的生物代謝物。如果因這些高分子有機物而產生濃度極化，則透過通量以及透過水量顯著降低。

如果減小反滲透膜的膜厚，則每個元件的膜面積變大。由此，即使在透過水量相同的條件下，與現有的螺旋型反滲透膜元件相比，透過通量也會變小。通過以一定值以下的透過通量運轉反滲透膜裝置，濃度極化變小，透過通量及透過水量的下降被加以抑制。