[发明专利]多级浸没式膜分离装置和膜分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及多级浸没式膜分离装置，并且涉及使用这种膜分离装置的膜分离方法，在所述装置中，在净化污水和工业废水时，通过使用过滤分离膜来执行水和污泥之间的分离。

背景技术

关于净化污水和工业废水的手段，已知有向废水中的微生物提供酶的方法、将水混合到活性污泥中且之后执行分离处理的方法（膜生物反应器方法，简称MBR方法）等等。在通过使用均具有多个孔的分离膜将活性污泥分离成固体和液体的膜生物反应器方法中，为了抑制“结垢”，这是由于活性污泥成分累积在分离膜面上而导致堵塞分离膜的现象，而使用由来自分离膜下方的曝气沿竖直方向生成的气液混合流，对活性污泥进行过滤，同时清洁分离膜面。作为在这样的膜生物反应器方法中可用的膜分离装置的示例，已经提出了具有以多级方式竖直地堆叠的多个膜盒（膜单元）的多级膜分离装置（专利文献1）。

然而，具有彼此上下叠置的多个膜单元的多级膜分离装置相比于单级膜分离装置具有较大水深，并且因此倾向于在最下部生成的气泡由于液压压力而尺寸较小并且在向上运动的同时逐渐增大到较大尺寸。由气液混合流产生的膜面清洁力响应于气泡尺寸的增加而变得更大，并且因此空气-扩散清洁效果易于在放置在最下级的膜单元比在放置在其他级处的膜单元中更小，并且易于在放置在上级处的膜单元中较大。因此，具有相对小的有效面积的下级膜单元倾向于在较早的时间遭受堵塞（结垢）。虽然结垢的膜单元需要通过从槽中取出并清洁或用新的更换来恢复性能，不过例如由于甚至上级膜单元也必须被取出而使得性能恢复的工作变得复杂。因此，问题是要通过尽可能防止下级膜单元堵塞来降低取出和清洁膜单元的频率。

在这种情况下，已经提出了一种操作多级浸没式膜分离装置的方法，其目的在于通过如下设计膜来简化更换工作：膜的待放置位置越高，它们越能够以更高的流量渗透水，从而上级膜的污染的发展要快于下级膜的污染的发展，并且能够使上级和下级膜的堵塞周期同步（专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-334835

专利文献2：日本专利第3659833号公报。

发明内容

本发明要解决的问题

然而，上述传统的多级浸没式膜分离装置仍具有改进空间，以便使结合在其中的过滤膜工作更长时间。

因此本发明目的在于提供一种能够更长时间稳定地进行过滤的多级浸没式膜分离装置。

解决问题的手段

通过鉴于上述情况进行了深入的研究，本发明的发明人们发现，在多级浸没式膜分离装置中，安装通过使用过滤阻力不同的膜单元而构成的膜模块允许延长发生跨膜堵塞或等效地出现清洁膜的必要性之前经过的运转时间，并且同时使得能够调节膜清洁的时刻，以便多个膜单元的清洁时刻相同，从而实现本发明。

即，本发明涉及下列项目<1>至<8>。

<1>一种多级浸没式膜分离装置，包括：

膜模块，具有以多级方式竖直地堆叠的多个膜单元，在每个膜单元中设置有多个平坦片状膜元件，每个平坦片状膜元件均具有片状分离膜；

被处理水容纳槽，其中容纳有被处理水，并且所述膜模块以浸没状态放置在所述被处理水中；以及

安装在所述膜模块下方的空气扩散器，

其中放置在最下级的膜单元的污泥过滤阻力或纯水渗透阻力比任何放置的级高于放置在所述最下级的膜单元的膜单元低。

<2>根据<1>所述的多级浸没式膜分离装置，其中放置在所述最下级的膜单元的污泥过滤阻力或纯水渗透阻力比任何其他的膜单元至少低10%。

<3>根据<1>或<2>所述的多级浸没式膜分离装置，其中放置在所述最下级的膜单元中所安装的平坦片状膜元件的数量比任何放置的级高于放置在所述最下级的膜单元的膜单元多。

<4>根据<1>至<3>中任意一项所述的多级浸没式膜分离装置，其中每个所述膜单元均具有与其连通且传送已经穿过所述分离膜的渗透物的渗透物管线，并且

与所述膜模块中的放置在最下级的膜单元连通的渗透物管线连接到与放置的级高于放置在所述最下级的膜单元的任意的膜单元连通的渗透物管线。