[发明专利]多段式浸渍型膜分离装置以及膜分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多段式浸渍型膜分离装置，在净化生活污水和工业废水的情况下通过使用过滤分离膜在该装置中进行水和污泥的分离，并且本发明还涉及使用这种膜分离装置的膜分离方法。

背景技术

关于净化生活污水和工业废水的方法，已知一种向废水中的微生物提供酶的方法，一种将水混入活性污泥然后进行分离处理(膜生物反应方法，简称MBR方法)的方法等等。在通过使用各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方法中，活性污泥被过滤而分离膜表面利用通过从分离膜下方在垂直方向上曝气而产生的气-液混合流清洗，以抑制“结垢”——“结垢”是一种现象，即由活性污泥成分在分离膜表面的积聚导致的分离膜堵塞。作为这种膜生物反应方法中可用的膜分离装置的一个示例，已提出具有在竖直方向上堆叠成段的多个膜箱(膜单元)的多段式膜分离装置(专利文献1)。

已知在竖直方向上堆叠的膜单元的过滤性能在各段之间不同，并且在下段膜单元中较早发生堵塞。可能的原因之一是在使用MBR方法的多段式膜分离装置中从下段向上段通过曝气供给活性污泥，以及在下段膜单元处的过滤仅从污泥中去除水，并且朝向较高的段污泥浓度和过滤阻力增加。这可能导致过滤阻力已增大的上段膜单元堵塞。为了长时间稳定的装置运行，公开了一种方法，其中在上段和下段之间设置孔口以接收污泥和防止上段膜单元堵塞(专利文献2)。

在MBR中，在最低部分进行曝气的同时，从不暴露至曝气的膜单元外部吸入污泥，由此产生气液混合流。这样，在膜单元的下部，污泥进入膜单元倾向于导致气液混合流朝向中心集中。因此，最下段的膜单元仅在与气液混合流有接触的膜表面的中心部分被清洗，不与气液混合流接触的膜中孔隙迅速被堵塞，因此有效的膜面积被限制。在这种情况下，孔隙的堵塞被认为是在最下段膜单元中比上段膜单元中更快地发生。

在待处理水的流入由于降雨或其它原因而临时增加的情况下，认为可以增加MBR装置的过滤通量或提供备用的MBR装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2000-157848

专利文献2：日本专利No.4107819

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在意图用于应付待处理水的临时流量增加的多段式浸渍型膜分离装置中，如同现有技术一样增加MBR装置的过滤通量造成特别是下段膜单元中的膜堵塞，以及装置不能过滤。提供备用的MBR装置增加了装置的总体尺寸。

另外，由于污泥流从下段膜单元到上段膜单元非常快的通过，专利文献2的方法不足以克服上段和下段之间的膜过滤性能差，并且常常不能抑制最下段的膜单元的性能下降。

因此，本发明的目的是提供一种多段式浸渍型膜分离装置，其能甚至在下段单元中发生膜堵塞时临时增加装置的总过滤通量，并且能有效地运行整个膜分离装置。

用于解决所述问题的方法

在这些情形下，本发明人进行深入细致的研究，并发现了多段式浸渍型膜分离装置的总过滤通量可以通过一种膜组件临时增加——该膜组件通过组合具有不同过滤阻力或纯水渗透阻力的膜单元配置而成。本发明基于该发现完成。

换句话说，本发明涉及以下项<1>至<8>。

<1>多段式浸渍型膜分离装置包括：

膜组件，具有在竖直方向上分段堆叠的多个膜单元，每个膜单元中布置有各自具有片状分离膜的多个平片膜元件；

待处理水的储罐，在该储罐中存储待处理的水并且膜组件被放置成浸渍在待处理的水中的状态；和

空气扩散器，安装在膜组件的下方，

其中放置在最下段的膜单元的污泥过滤阻力或纯水渗透阻力大于放置在比位于最下段的膜单元高的段上的任何膜单元。

<2>根据<1>所述的多段式浸渍型膜分离装置，其中放置在最下段的膜单元的污泥过滤阻力或纯水渗透阻力比任何其它膜单元高至少10％。

<3>根据<1>或<2>所述的多段式浸渍型膜分离装置，其中安装在放置于最下段的膜单元中的平片膜元件的数量比安装在放置于比位于最下段的膜单元高的段上的任何膜单元中的平片膜元件的数量少。

<4>根据<1>至<3>中任一项所述的多段式浸渍型膜分离装置，其中每一个膜单元都具有与其连通并传送已透过分离膜的透过液的透过液配管，以及