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CN1432427A - 具有螺旋膜元件的处理系统及其操作方法 - Google Patents

具有螺旋膜元件的处理系统及其操作方法 Download PDF

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CN1432427A
CN1432427A CN02154253A CN02154253A CN1432427A CN 1432427 A CN1432427 A CN 1432427A CN 02154253 A CN02154253 A CN 02154253A CN 02154253 A CN02154253 A CN 02154253A CN 1432427 A CN1432427 A CN 1432427A
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CN
China
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spiral membrane
membrane element
concentrate
reverse osmosis
separation device
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CN02154253A
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English (en)
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安藤雅明
渡辺辉隆
吉川浩志
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Abstract

在对处理系统进行回洗时，通过反渗透膜分离装置(51)对滤液(2)进行反渗透过滤，以便分离为渗透液(3)和浓缩液(4)。将得自反渗透膜分离装置(51)的浓缩液(4)作为洗涤水经管道(21)和(21a)供应到螺旋膜元件(10)。此时，通过供应泵(104)对浓缩液(4)加压，从而在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下对分离膜进行回洗。

Description

具有螺旋膜元件的处理系统及其操作方法
本申请是基于日本申请号为：NO.2001-383506的专利申请，该专利的全文在此列为参考。
技术领域
本申请涉及一种至少具有一个能够进行回洗(backwash)的螺旋膜元件的处理系统，以及该系统的操作方法。
背景技术
反渗透膜(RO membrane)分离装置通常用于海水脱盐、超纯水的制备等等。主要进行絮凝(coagulation)、沉降(sedimentation)和沙滤作为反渗透膜分离装置的预处理。在絮凝、沉降和沙滤中，由于处理过的水质量会因未净化水(raw water)的质量而不同，所以无法将处理过的具有稳定质量的水供给反渗透膜分离装置。由于此原因，反渗透膜分离装置的容量是有限的。另一方面，近来已经开发了膜分离技术并将其应用到反渗透膜分离装置的预处理中，从而膜分离技术已被应用于到目前为止很难处理的水中。
当将作为絮凝、沉降和沙滤的替代技术的膜分离技术应用于反渗透膜分离装置的预处理中时，包含在未净化水中的悬浮物、胶状物等在过滤未净化水时沉积在分离膜的膜表面上。结果是，通过分离膜的水的渗透速度(permeating speed)降低。因此，需要各种洗涤工艺来恢复水的渗透速度。
物理洗涤是典型的洗涤方法，它分为冲洗(flushing washing)和回洗(backwashing)两种。
冲洗是将水以高线速度倒在膜表面上从而通过膜表面中产生的剪切力洗去膜表面上的沉积物的过程。回洗是在过滤时采用的方向的反方向上施加背压的同时，倒入水而进行洗涤的方法。
当膜表面被不能通过前述的物理洗涤法除去的物质弄脏时，就需要以几天或几个月的时间为周期，用化学洗涤(chemical washing)对其洗涤一次。化学洗涤是通过在前述回洗过程中使用作为化学洗涤液加入洗涤水中的各种化学物质，从膜表面上通过化学方式除去污物的方法。
然而，在各种洗涤过程中，回收率(渗透液的量和泵送的未净化水量的比值)方面存在问题。顺便提一句，渗透液是从反渗透膜分离装置得到的。
在冲洗中，由于主要使用的洗涤水是未净化水，因此回收率随着用作冲洗的洗涤水的未净化水的量增加而降低。
用于回洗的洗涤水是通过膜分离法得到的滤液(filtrate)。由于采用滤液作为后处理过程中(post-process)反渗透膜分离装置的预处理水，因此当在回洗时用作洗涤水的滤液的量增加时，回收率降低。顺便提一句，一般用于物理洗涤的水量范围是从反渗透膜分离装置得到的渗透液的量的约5％-10％。
同样，在化学洗涤中，由于采用滤液作为洗涤水，因此当所使用的洗涤水的量增加时，回收率降低。
如上文所述，在使用膜分离法的处理系统中，当用物理方法洗涤膜表面时，回收率降低。另外，在上述任一洗涤方法中，在洗涤时需要中断过滤。因此，频繁进行洗涤会使预定时间内得到的渗透液的量减少。
又如日本专利公开号为No.98276/1994的申请中，提出了将回洗应用到螺旋膜(spiral membrane)元件中。但是，当在回洗时给用于相关技术的螺旋膜元件中的分离膜施加背压时，由于分离膜抗背压的强度低，分离膜可能会破裂。根据该官方公报，据说螺旋膜元件最好在0.1kg/cm2～0.5kg/cm2(即0.01MPa到0.05MPa)的低背压下进行回洗。
根据发明人的实验，当在背压下对螺旋膜元件进行回洗时，不可能长时间保持高的渗透液流量(permeate flux)，因此也不可能进行稳定的操作。
                            发明内容
本发明的目的是提供一种处理系统，其中，在长时间分别保持高和稳定的渗透液的流量和质量的同时，能够保持高回收率，以及提供该处理系统的操作方法。
在日本公开号为No.JP-H10-225626A的中请中，一些发明人早已提出了背压强度不小于2kgf/cm2的分离膜结构及其制造方法。
本发明人还提出了将具有所述背压强度的上述分离膜用于反渗透分离装置的预处理过程中的一种构思，并发明了下述发明以提供最适合长时间保持高渗透液流量和得到高回收率的处理系统结构，并提供了所述处理系统的操作方法。
根据本发明的处理系统包括：包括多孔中空管的螺旋膜元件、以及绕在多孔中空管外周表面上的袋状(envelope-like)分离膜，该螺旋膜元件能够在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下进行回洗；设置在螺旋膜元件的下游侧的反渗透膜分离装置；以及洗涤液供应体系，该体系应使得在洗涤螺旋膜元件时，通过螺旋膜元件进行过滤时得自反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到螺旋膜元件。
在根据本发明的处理系统中，在洗涤螺旋膜元件时，通过螺旋膜元件进行过滤时得自反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到螺旋膜元件。因此，在螺旋膜元件被洗涤的情况下，回收率(渗透液的量和泵送的未净化的液体量的比值)提高了。从而，在长时间分别保持高和稳定的渗透液的流量和质量的同时，能够得到高回收率。
洗涤可以包括回洗，回洗是通过洗涤液供应体系进行的，所述回洗进行的方式应使得从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下供应到螺旋膜元件。
在这种情况下，在回洗时，从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下通过洗涤液供应体系供应到螺旋膜元件。
因此，由于螺旋膜元件能够在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下进行回洗，洗涤效果得到改善以致于能够长时间分别保持高和稳定的渗透液的流量和质量。
洗涤可以包括冲洗，冲洗是通过洗涤液供应体系进行的，所述冲洗进行的方式应使得从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液在通过螺旋膜元件进行过滤时供应到螺旋膜元件。
在这种情况下，以这样的方式进行冲洗以致于从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液在通过螺旋膜元件进行过滤时供应到螺旋膜元件。因此，不用中断过滤就能够对螺旋膜元件进行洗涤。
可以设置洗涤液供应体系，从而将从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液，和化学药剂一起，供应到螺旋膜元件。
在这种情况下，从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液，和化学药剂一起，通过洗涤液供应体系供应到螺旋膜元件。从而，大大改进了螺旋膜元件的洗涤效果。
从反渗透膜分离装置喷射的渗透液或者浓缩液具有大于0.05Mpa但不高于0.3Mpa的残余压力，从而在洗涤时的残余压力下洗涤液供应体系将至少一部分渗透液或者浓缩液供应到螺旋膜元件。
在这种情况下，在洗涤时，在大于0.05Mpa但不高于0.3Mpa的残余压力下，将从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液供应到螺旋膜元件。因此，不需要提供任何用于洗涤螺旋膜元件的专门的洗涤液供应装置，这样既节省空间又节省成本。
可以并联设置多个上述的螺旋膜元件，以这样的方式对螺旋膜元件依次进行洗涤，使得在洗涤一个螺旋膜元件时，操作至少一个另外的螺旋膜元件用于过滤；并且设置洗涤液供应体系，从而在洗涤螺旋膜元件时，通过多个螺旋膜元件进行过滤时得自反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到每个螺旋膜元件。
在这种情况下，在洗涤一个螺旋膜元件时，操作至少一个另外的螺旋膜元件用于过滤。
因此，在连续操作用于过滤的螺旋膜元件时，能够进行洗涤。结果是，即使在洗涤螺旋膜元件的情况下，回收率也会提高。因此，长时间分别保持高和稳定的渗透液的流量和质量。
根据本发明的操作处理系统的方法是一种适用于处理系统的方法，所述处理系统包括：螺旋膜元件、以及设置在所述螺旋膜元件的下游侧的反渗透膜分离装置，所述螺旋膜元件具有多孔中空管以及绕在所述多孔中空管外周表面上的袋状分离膜，所述螺旋膜元件能够在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下进行回洗；该方法包括在洗涤螺旋膜元件时，将通过螺旋膜元件进行过滤时得自反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到螺旋膜元件的步骤。
在操作本发明的处理系统的方法中，在洗涤螺旋膜元件时，将通过螺旋膜元件进行过滤时得自反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到螺旋膜元件。从而，即使在洗涤螺旋膜元件的情况下，回收率(渗透液的量与泵送的未净化液体的量的比率)得到改进。从而，在长时间分别保持高和稳定的渗透液的流量和质量的同时，能够得到高回收率。
洗涤可以包括回洗，所述回洗进行的方式使得从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的压力下供应到螺旋膜元件。
在这种情况下，在回洗时，从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的压力下供应到螺旋膜元件。
因此，由于螺旋膜元件能够在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下进行回洗，回洗时的洗涤效果得到改善以致于能够长时间分别保持高和稳定的渗透液的流量和质量。
洗涤可以包括冲洗，所述冲洗进行的方式应使得从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液在通过螺旋膜元件进行过滤时供应到螺旋膜元件。
可以将从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液，和化学药剂一起，供应到螺旋膜元件。
在这种情况下，将从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液，和化学药剂一起，供应到螺旋膜元件。从而，大大改进了螺旋膜元件的洗涤效果。
从反渗透膜分离装置喷射的渗透液或者浓缩液可以具有大于0.05Mpa但不高于0.3Mpa的残余压力，从而在洗涤时的残余压力下将至少一部分渗透液或者浓缩液供应到螺旋膜元件。
在这种情况下，在洗涤时，在大于0.05Mpa但不高于0.3Mpa的残余压力下，将从反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液供应到螺旋膜元件。因此，不需要提供任何用于洗涤螺旋膜元件的专门的洗涤液供应装置，这样既节省空间又节省成本。
可以并联设置多个上述的螺旋膜元件，以这样的方式对螺旋膜元件依次进行洗涤，使得在洗涤一个螺旋膜元件时，操作至少一个另外的螺旋膜元件用于过滤；并且在洗涤螺旋膜元件时，将通过多个螺旋膜元件进行过滤时得自反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到每个螺旋膜元件。
在这种情况下，在洗涤一个螺旋膜元件时，操作至少一个另外的螺旋膜元件用于过滤。
因此，在连续操作用于过滤的螺旋膜元件时，能够进行洗涤。结果是，即使在洗涤螺旋膜元件的情况下，回收率也会提高。因此，长时间分别保持高和稳定的渗透液的流量和质量。
                         附图说明
图1是示出根据本发明第一实施方案的膜分离系统的典型的结构图；
图2A是示出设置在螺旋膜模块中的螺旋膜元件的典型的剖面图；图2B是螺旋膜元件的部分切掉的透视图；
图3是示出螺旋膜模块中的回洗操作的典型的剖面图；
图4是示出根据本发明第二实施方案的膜分离系统的典型的结构图；
图5是示出根据本发明第三实施方案的膜分离系统的典型的结构图；
图6是示出设置在螺旋膜模块中的螺旋膜元件中的分离膜的剖面图；
图7是示出第一比较例的典型的结构图；
图8是示出第一比较例的典型的结构图。
                         具体实施方式
下面将详细描述根据本发明的具有螺旋膜元件的处理系统及其操作方法。
(第一实施方案)
图1是本发明第一实施方案的膜分离系统的典型结构图。
图1中，膜分离系统100具有前级(in a pre-stage)螺旋膜模块50，和后级(in a post-stage)反渗透膜分离装置51。螺旋膜元件10设置在螺旋膜模块50内。螺旋膜元件10具有可在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下进行回洗的分离膜。精密过滤膜或超过滤膜可以用作分离膜。
在通过膜分离系统进行过滤时，管道17中的阀110和阀119、管道18中的阀116和管道22中的阀117打开，而管道21中的阀115、管道20a中的阀112、管道21a中的阀113和管道21b中的阀114关闭。并且，启动供应泵102和104。
顺便提一句，在过滤结束时，管道22的阀117关闭。
未净化水1如存储在储槽101中的河水经管道0通过管道17的阀119被送到供应泵102中并被供应泵102加压，这样，加压后的未净化水1供给螺旋膜模块50。
螺旋膜模块50通过后面具体描述的方法将未净化水1分离成滤液2和浓缩液5。通过螺旋膜模块50得到的滤液2作为预处理过的水经管道18被送到储槽103。另一方面，通过螺旋膜模块50得到的浓缩液5经管道22完全返回储槽101。或者，浓缩液5经管道22a被排放到系统外。因此过滤结束时，未净化水1将完全变为滤液2。
通过螺旋膜模块50得到并存储在储槽103中的滤液(预处理后的水)2通过管道19被供给供应泵104并被供应泵104加压，这样加压后的滤液2被供给反渗透膜分离装置51。反渗透膜分离装置51将预处理后的水2分离成渗透液3和浓缩液4。通过反渗透膜分离装置51得到的渗透液3经管道20排出系统外。螺旋膜模块50操作时，通过反渗透膜分离装置51得到的浓缩液4经管道21和21k被排放出系统外。需要的话，部分浓缩液4也可以经管道21返回管道17。顺便提一句，至少部分渗透液3会经管道20a和21供给供应泵102上游侧的管道17。在这种情况下，需要通过阀112调整加在管道21侧和管道20侧之间的压力。
图2A是图1所示的膜分离系统中使用的螺旋膜模块的一个实例的截面图；图2B是图2A所示的螺旋膜模块中的螺旋膜元件的局部剖开的透视图。
如图2A所示，螺旋膜模块50具有压力容器(抗压容器)30，及位于压力容器30内的螺旋膜元件10。压力容器30具有圆柱状壳体31和一对端板32a和32b。未净化水的入口33形成在一个端板32a上，浓缩液出口35形成在另一端板32b上。滤液出口34进一步设置在另一端板32b的中部。管道17(图1)连接于未净化水入口33。管道18(图1)连接到滤液出口34。管道22(图1)连接到浓缩液出口35。顺便提一句，压力容器的结构并不限于图2A所示的结构。比如，也可以采用在圆柱形壳体中具有未净化水入口和浓缩液出口的侧面开口(side-entry)的压力容器。
当在螺旋膜元件10的外周表面一个端部的附近安装衬垫(packing)37的情况下，圆柱状壳体31就被螺旋膜元件10填充满。圆柱状壳体31的两相对开口端分别被端板32a和32b密封。螺旋膜元件10中的集水管15的一个开口端配合到端板32b的滤液出口34。端盖36盖在集水管15的另一开口端。压力容器30的内部空间被衬垫37分成第一液体腔室38和第二液体腔室39。这样，螺旋膜元件10容纳在压力容器30中。
图2B所示，螺旋膜元件10是如下形成的：在由合成树脂网(syntheticresin net)制的过滤垫层43被包在两个分离膜42中的条件下，该两个分离膜42在三面粘结到过滤垫层43的相对表面上，这样形成袋状膜44。袋状膜44的开口部分与集水管15相连。袋状膜44与合成树脂网制成的未净化水垫层16一起螺旋缠绕在集水管15的外表面上。这样就形成了螺旋膜元件10。螺旋膜元件10的外周表面涂有护套材料(sheathing material)。各分离膜42的结构将在后面描述。
如图2A所示，在通过膜分离系统进行过滤时，经管道17供应的未净化水1通过未净化水入口33引入压力容器30的第一液体腔室38。未净化水1通过螺旋膜元件10的一个端部进一步供应到螺旋膜元件10的里面。未净化水1在与集水管15平行的方向上直线地沿未净化水垫层16流动，如图2B所示，这样浓缩液5从螺旋膜元件10的另一端的表面侧喷射到第二液体腔室39。
然后，浓缩液5经管道22从浓缩液出口5排出到压力容器30外(图1)。同时见图2B，在未净化水1沿未净化水垫层16流动的过程中，由于未净化水侧和滤液侧的压差，部分未净化水1渗透过各分离膜42，导致滤液2沿过滤垫层43流入集水管15并由集水管15的开口端排出。滤液2进一步经管道18由滤液出口34从压力容器30中取出(图1)。
在通过膜分离系统100终端过滤(dead end filtration)时，由于未净化水1完全通过每一分离膜42渗透，所以浓缩液5没被排出系统外。也就是说，只有滤液2经管道18由滤液出口34从压力容器30中取出(图1)。
利用螺旋膜模块50将包含在未净化水1中的杂质通过预处理去除掉。从而将除去所述杂质的预处理水2供应到反渗透膜分离装置51。顺便提一句，除了分离膜不同，反渗透膜分离装置51的内部结构和螺旋膜模块50的内部结构是一样的。
在通过膜分离系统100进行过滤时，包含在未净化水1中的悬浮物、胶状物或溶解的物质在通过螺旋膜模块50进行过滤的过程中作为杂质沉积在螺旋膜元件10的分离膜42的膜表面上。在这样的情况下，与含杂质的未净化水1一起直接供应的螺旋膜模块50的膜表面上的杂质沉淀比除去杂质后与预处理后的水2一起供应的反渗透膜分离装置51中所含的杂质沉淀更多，这是因为加在螺旋膜模块50的膜表面上的载荷大于反渗透膜分离装置51的膜表面上的载荷。因此，在膜分离系统100中，在过滤操作进行预定时间后，螺旋膜元件10的膜表面一定要冲洗。
如上所述，膜表面的洗涤分物理洗涤和化学洗涤。回洗作为一种物理洗涤方式将在下面参照图1到3描述。
在膜分离系统10中，在回洗螺旋膜模块50时，管道21a的阀113和管道21b的阀114打开，而管道17中的阀110和119、管道20a中的阀112、管道21中的阀115和管道18中的阀116和管道22中的阀117关闭。此外，供应泵102停机，供应泵104开启。现在假设足以回洗螺旋膜元件10的一定量的预处理水存储在在储槽103中。
其结果是，存储在储槽103中的预处理水2，也就是说，来自螺旋膜元件10的滤液2经管道19供给供应泵104并被供应泵104加压，从而经加压的滤液2供给反渗透膜分离装置51。在反渗透膜分离装置51中，滤液2经反渗透过滤分离成渗透液3和浓缩液4。通过反渗透膜分离装置51得到的渗透液3与过滤操作中相同的方式经管道20排出系统外。通过反渗透膜分离装置51得到的部分浓缩液4作为冲洗液经管道21和21a供给螺旋膜元件10。不需要用于洗涤螺旋膜元件10的部分浓缩液4经管道21和21k排放出系统外。在这种情况下，由于浓缩液4被供应泵104加压而具有大于0.05MPa但不高于0.3MPa的压力。
螺旋膜元件10的膜表面被浓缩液4冲洗，从而浓缩液4变为洗涤废水(washing drain)6。经管道17的部分和管道21从螺旋膜元件10的未净化水入口33排出洗涤废水6。
图3是回洗操作中螺旋膜元件模块50的典型截面图。
见图3，在回洗螺旋膜元件模块50时，经导管21a和导管18的部分供给的浓缩液4通过滤液出口34导入集水管15中。浓缩液4从集水管15的外周表面流入分离膜42内，并在与过滤时相反的方向渗透过分离膜42。此时，沉积在分离膜42的膜表面上的杂质与分离膜42分开。
由于螺旋膜元件10的外周面有护套材料，因此渗透通过分离膜42的浓缩液4沿未净化水垫层16轴向在螺旋膜元件10内流动，并作为洗涤废水6从螺旋膜元件10的相对端部流入第一和第二液体腔室38和39。见图1，当洗涤废水6流入第一液体腔室38时，洗涤废水6经管道17的一部分和管道21b从未净化水入口33喷射到系统外。
另一方面，当洗涤废水6排入第二液体腔室39时，部分或全部洗涤废水6经管道22从浓缩液出口35返回储槽101。然而，本实施方案中在回洗时，洗涤废水6不是从浓缩液出口35而是从未净化水入口33流出，这是因为管道22的阀117如上所述是关闭的。顺便提一句，从未净化水入口33流出的至少部分未净化水可以返回到储槽101中。
此时，设定未净化水入口33侧压力、滤液出口34侧压力和浓缩液出口35侧压力，使得大于0.05MPa但不大于0.3Mpa的背压施加到分离膜42上。因此，所需量的浓缩液4可以在短时间内加入，从而能有效去除沉积在分离膜42的膜表面上的杂质。因此，在螺旋膜模块50中，可以在既不减少渗透液流量又不降低滤液质量的情况下长时间地稳定地进行过滤。如上所述，在膜分离系统100中，通过螺旋膜模块50的过滤操作，可以得到数量和质量均稳定的预处理水(滤液)2。
在这些情况下，在回洗螺旋膜模块50后，进行后面将会描述的冲洗过程。冲洗后，进行过滤操作。因此，未净化水1沿轴向朝着螺旋膜模块50的另一端流入螺旋膜元件10内。从分离膜42分离出的杂质被未净化水从螺旋膜模块50的一端冲到另一端。然后杂质随浓缩液4一起从螺旋膜模块50的另一端部排入第二液体腔室39中并通过浓缩液出口35排出压力容器30。通过浓缩液出口35排出的部分或全部未净化水可以经管道22返回储槽101。在终端过滤时，浓缩液4没有被排到外部。
因此，防止了从分离膜分离出的杂质再次沉积在分离膜42上。因此，在螺旋膜模块50中，可以在既不减少滤液流量又降低滤液质量的情况下而长时间地进行更稳定的过滤操作。
在膜分离系统100中，由于膜分离系统100的目的是要得到渗透液3，因此从反渗透膜分离装置51得到的浓缩液4被用作洗涤水。如果膜分离系统100的目的是要得到浓缩液4，则在管道20a的阀112被打开的条件下，渗透液3可以用作洗涤水。顺便提一句，在这种情况下，渗透液3经管道20a导入管道21中，并在与浓缩液4相同的过程中作为洗涤水供给螺旋膜元件10。洗涤操作和用浓缩液4进行回洗时的操作一样。
在回洗膜分离系统100时，螺旋膜模块50的过滤操作停止，但反渗透膜分离装置51的过滤操作继续。但是，在回洗时，在回洗过程中足以连续进行过滤操作的一定量的预处理水必须事先存储在储槽101中。
下文将参照图1-3描述作为另一种物理洗涤方法的冲洗操作。
在冲洗图1所示的膜分离系统100时，除管道17的阀119和管道18的阀116是关闭的之外，构成膜分离系统100的其它阀的打开/关闭状态和供应泵的启动状态与过滤时的状态一样。也就是说，管道17的阀110、管道21的115和管道22的117是打开的，而管道17的阀119、管道18的阀116、管道20a的阀112、管道21a的113和管道21b的阀114是关闭的。此外，供应泵102和104启动。
在这种情况下，在通过膜分离系统100进行过滤过程中从反渗透膜分离装置51得到的浓缩液4没有被排出系统外，而是作为冲洗水7经管道21供给供应泵102上游侧的管道17。冲洗水7经管道17供给供应泵102，并通过供应泵102被送到压力容器30的未净化水入口33。在压力容器30内，同过滤时未净化水1的流动方式一样，冲洗水7导入螺旋膜元件10的分离膜中。这里，冲洗水7以较高的线速度流入分离膜的内部。分离膜的膜表面上的杂质在冲洗水7高线速度通量的基础上在各分离膜和洗涤水之间产生的剪切力的作用下被冲洗掉。因此，用于洗涤的冲洗水7作为洗涤废水8经浓缩液出口35和管道22和22a排出系统外。
在冲洗膜分离系统100时，螺旋膜模块50和反渗透膜分离装置51的各自的过滤操作仍然在继续。
最后描述根据本实施方案的膜分离系统100的化学洗涤。
如果螺旋膜元件10的膜表面的杂质成分经物理洗涤不能完全被去除，则需要进行几天甚至几个月的化学洗涤。化学洗涤是用化学药剂从膜表面除去赃物的一种洗涤方法。
在本实施方案的膜分离系统100中，除下面提到的外，膜分离系统100的化学洗涤的操作方式与过滤和回洗时相同。
在膜分离系统100的化学洗涤中，加入从反渗透膜分离装置51得到的浓缩液4和渗透液3中的化学药剂用作洗涤水。这里，化学洗涤的洗涤水是由经预定的管道从系统外部供入预定化学药剂而产生的。
含有这些化学药剂的浓缩液4或渗透液3作为化学洗涤水导入螺旋膜模块50，从而用化学洗涤水洗涤膜表面。
在形成化学洗涤水时，必须注意调节氢离子的浓度。这是因为当例如含诸如碳酸钙成分的赃物被洗掉时，在氢离子浓度的溶解度达到饱和时会析出盐，因为碳酸钙的溶解度随着洗涤水中氢离子浓度增加而降低。在这种情况下，调节氢离子浓度而避免盐析出。
如前所述，在根据本实施方案的膜分离系统中，用于各种洗涤的洗涤水都是由反渗透膜分离装置51得到的浓缩液4或渗透液3。也就是说，在根据本实施方案的膜分离系统100中，由于全部的未净化水都能通过反渗透膜分离装置51，从而提高了回收率(渗透液3的量和抽出的未净化水1的量的比)。
此外，由于从反渗透膜分离装置51得到的浓缩液4被用于洗涤，因此采用由一直启动的供应泵104在浓缩液4中产生残留压力，所述压力大于0.05MPa而不大于0.3MPa，使得洗涤水可以被送入螺旋膜模块50。这样，就不必提供专用于洗涤水供应的任何泵。也就是说，不必为设置泵准备空间。此外，使得膜渗透系统高效又经济。
本实施方案中，必要时可在管道20a和21a中分别设置供应泵。
(第二实施方案)
图4是根据本发明第二实施方案的膜分离系统的典型结构图。
本实施方案的膜分离系统200的结构在以下方面不同于第一实施方案中的膜分离系统100。
在根据本实施方案的膜分离系统200中，三个螺旋膜模块50a、50b和50c相互并联设置。每个螺旋膜模块50a、50b和50c的结构和螺旋膜模块50是一样的。
在通过本实施方案的膜分离系统200进行过滤时，管道17的阀110a、110b、110c和119、管道18a的阀116a、管道18b的阀116b、管道18c的阀116c、管道28a的阀117a、管道28b的阀117b、管道28c的阀117c是打开的，而管道21a的阀113a、113b和113c、管道29a的阀114a、管道29b的阀114b、管道29c的阀114c是关闭的。其它阀的打开/关闭状态和供应泵的工作状态和第一实施方案中一样。
顺便提一句，在终端过滤时，管道28a的阀117a、管道28b的阀117b、管道28c的阀117c是关闭的。
在通过膜分离系统200进行过滤时，各螺旋膜模块50a、50b和50c的操作方式和第一实施方案中过滤时螺旋膜模块50的操作方式一样。
经管道0将存储在储槽101中的诸如河水的未净化水1经过管道17送到供应泵102并被供应泵102加压，使得加压后的未净化水1送入螺旋膜模块50a、50b和50c。
在过滤时，螺旋膜模块50a、50b、50c中的每一个以与第一实施方案中螺旋膜模块50相同的方式将未净化水1分离为滤液2和浓缩液5。通过螺旋膜模块50a、50b和50c得到的滤液2作为预处理水经管道18a、18b和18c供应到储槽103。另一方面，通过螺旋膜模块50a、50b和50c得到的浓缩液5通过管道28a、28b和28c返回储槽101。或者，浓缩液5经管道28d被排出系统外。存储在储槽103中的滤液2进一步被分成浓缩液4和渗透液3的过滤过程与第一实施方案中的膜分离系统100相同。
在通过螺旋膜模块50a、50b和50c进行终端过滤时，全部未净化水1通过螺旋膜模块50a、50b和50c形成滤液2。
下面描述回洗。在膜分离系统200中，螺旋膜模块50a、50b和50c依次被回洗。也就是说，螺旋膜模块50a进行回洗操作时，螺旋膜模块50b和50c连续进行过滤操作。类似地，螺旋膜模块50b进行回洗操作时，螺旋膜模块50a和50c连续进行过滤操作。类似地，螺旋膜模块50c进行回洗操作时，螺旋膜模块50a和50b连续进行过滤操作。
比如，在通过螺旋膜模块50b和50c进行过滤时，螺旋膜模块50a被回洗，管道21a的阀113a和管道29a的阀114a打开，而管道17的阀阀110a、管道18a的阀116a和管道28a的阀117a关闭。其结果是，在膜分离系统200中，在通过螺旋膜模块50b、50c和反渗透膜分离装置51进行过滤时，螺旋膜模块50a被回洗。螺旋膜模块50b和50c中的每一个可以以与螺旋膜模块50a相同的方式被回洗。
接下来描述作为另一种物理洗涤方法的冲洗操作。在膜分离系统200中，螺旋膜模块50a、50b、50c同时被冲洗。也就是说，在冲洗过程中，连续进行通过螺旋膜模块50a、50b、50c和反渗透膜分离装置51的过滤。
在冲洗时，除了管道17的阀119、管道18a的阀116a、管道18b的阀116b和管道18c的阀116c是关闭的之外，阀和供应泵的工作状况与通过螺旋膜模块50a、50b和50c进行过滤时相同。
下面将描述根据该实施方案的膜分离系统200中的化学洗涤。
除下面描述的外，用与回洗时相同的操作方式对膜分离体系200进行化学洗涤。
在膜分离系统200中，与第一个实施方案中对膜分离系统100中的螺旋膜模块50进行化学洗涤时相同的方式，对螺旋膜模块50a、50b和50c中的每一个进行化学洗涤。即，除了将加入到得自反渗透膜分离装置51的浓缩液4或渗透液3中的化学药剂用作洗涤水之外，以与回洗时的相同方式进行化学洗涤。此处，通过从系统外部通过预定管道供应预定的化学药剂来产生用于化学洗涤的洗涤水。
将含所述化学药剂的浓缩液4或渗透液3作为化学洗涤水导入螺旋膜模块50a、50b和50c的每一个中，从而洗涤螺旋膜模块50a、50b和50c的每一个。
如上文所述，在根据本发明的膜分离系统200中，连续洗涤三个螺旋膜模块50a、50b和50c。因此，在不中断过滤下进行洗涤。而且，通过反渗透膜分离装置51对所有未净化水进行了过滤，不管洗涤没有。因此，提高了回收率。
由于将得自反渗透膜分离装置51的浓缩液4用于洗涤，使用通过总是开动的供应泵104在浓缩液4中产生的残余压力，所述压力高于0.05MPa但不高于0.3MPa，从而能够将洗涤液导入螺旋膜模块50a、50b和50c中。因此，不需要提高任何专门用于洗涤液的泵。即，不需要提高任何用于设置泵的空间。此外，能够操作既有效又经济的膜渗透系统。
(第三实施方案)
图5是示出根据本发明的第三实施方案的膜分离系统的典型的结构图。
根据该实施方案的膜分离系统300的结构和第二实施方案中的膜分离系统200的不同之处在于：
在根据该实施方案的膜分离系统300中，用储存在储槽105中的浓缩液4洗涤螺旋膜模块50a、50b和50c的膜表面。因此，在反渗透膜分离装置51中设置将浓缩液4供应到储槽105的管道23。此外，将作为洗涤水的储存在储槽105中的浓缩液4供应到螺旋膜模块50a、50b和50c的管道24或管道17与储槽105相连。管道24相当于第二实施方案中的管道21(图4)。在管道24中设置供应泵106用以供应洗涤水。
如图5所示，在通过膜分离系统300进行过滤时，除下文所述的外，进行与第二个实施方案相同的操作。顺便提一句，通过所有的螺旋膜模块50a、50b和50c和反渗透膜分离装置51进行过滤。
在通过膜分离系统300进行过滤时，在设置在泵106中的供应泵106停止时，关闭管24的阀115。
通过螺旋膜模块50a、50b和50c和反渗透膜分离装置51进行过滤。过滤操作与第二个实施方案相同。
将通过反渗透膜分离装置51分离的浓缩液4通过管道23储存在储槽105中。将所储存的浓缩液4用作洗涤水，用该洗涤水对螺旋膜模块50a、50b和50c中的膜表面进行洗涤。因此，在过滤时，一直储存浓缩液4。顺便提一句，在过滤时，可以在管24的阀115打开而供应泵106开启的条件下，将储存在储槽105中的浓缩液4供应到管道17。
下文将描述在回洗时膜分离系统300的操作。在膜分离系统300中，以与第二实施方案相同的方式对螺旋膜模块50a、50b和50c进行连续回洗。
该实施方案中螺旋膜模块50a、50b和50c中每一个的操作与第二实施方案中的螺旋膜模块50a、50b和50c中每一个的操作相同。
当回洗螺旋膜模块50a时，关闭管道18a的阀116a和管道17的阀110a，同时打开管道24的阀113a和管道29a的阀114。而且，开启管道24中的供应泵106。其它阀的开/关状况和其它泵的开启状况与通过螺旋膜模块50a、50b和50c进行过滤时相同。顺便提一句，在这种情况下，供应泵106将用于回洗的洗涤水加压，从而将高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压供应到螺旋膜模块50a的每一个膜表面上。
在这种条件下，通过供应泵106将储存在储槽105中的浓缩液4作为洗涤水通过管道24的阀113a供应到螺旋膜模块50a。螺旋膜模块50a的螺旋膜元件10的洗涤操作与第一实施方案中的螺旋膜元件10中的相同。
而且，以与螺旋膜模块50a相同的方式，连续对螺旋膜模块50b和50c进行回洗。
在膜分离系统300中，将得自反渗透膜分离装置51的浓缩液4用作洗涤水，因为膜分离系统300的目的是得到渗透液3。如果膜分离系统300的目的是得到浓缩液4，在管道20k的阀112开启的条件下可以将渗透液3作为洗涤水，从而将渗透液3储存在储槽105中。顺便提一句，在这种情况下，通过供应泵106通过管道24将渗透液3供应到螺旋膜模块50a、50b和50c以便进行回洗。基于螺旋膜模块50a、50b和50c中的渗透液3的使用的洗涤操作与基于浓缩液4的使用的洗涤操作相同。
如果膜分离系统300的目的在于得到上文所述的浓缩液4，通过管道23和24k将浓缩液4供应到系统的外面。
在冲洗时，打开管道24的阀115，关闭管道17的阀119，开启管道24的供应泵106。其它阀和泵的操作条件与通过螺旋膜模块50a、50b和50c进行过滤时相同。
在冲洗时，当管道17的阀110a、110b和110c中的任一个关闭时，能够分别对三个螺旋膜膜块进行洗涤。现在假设同时洗涤螺旋膜模块50a、50b和50c。
该实施方案中的冲洗与第二实施方案的不同之处在于供应洗涤水的方法。将得自反渗透膜分离装置51的浓缩液4储存在储槽105中，然后在冲洗时通过管道24的供应泵106将浓缩液4作为冲洗水7供应到管道17。将如此供应的冲洗水7通过管道17中的供应泵102导入螺旋膜模块50a、50b和50c中的每一个中。冲洗操作与第一实施方案中螺旋膜元件10的冲洗操作相同。
最后将描述根据该实施方案的膜分离系统300中的化学洗涤。
在膜分离系统300中进行化学洗涤时，除了将储存在储槽105中的浓缩液4用作洗涤水之外，进行与第二实施方案相同的化学洗涤操作。
如上所述，在根据该实施方案的膜分离系统300中，连续洗涤三个螺旋膜模块50a、50b和50c。因此，在不中断过滤下进行洗涤。而且，通过反渗透膜分离装置51对所有未净化水进行了过滤，不管洗涤没有。因此，提高了回收率。
根据第三实施方案的膜分离系统300具有多个螺旋膜元件。在同时洗涤所选的螺旋膜元件时，能够操作其它螺旋膜元件用于过滤。因此，能够长时间稳定地进行过滤，从而能够一直产生渗透液。
图6是螺旋膜元件10中分离膜的剖面图。
如图6所示，螺旋膜元件10的分离膜42具有多孔增强片(多孔片材)42a和渗透膜主体42b，该渗透膜主体42b具有基本上分离的功能且一体地固定到多孔增强片42a的表面上。
渗透膜主体42b由选自下列的一种物质制成：聚偏二氟乙烯(PVDF)、一种基于聚砜的树脂(polysulfone-based resin)、两种或多种基于聚砜的树脂的混合物、基于聚砜的树脂的共聚物或混合物，以及聚合物如聚酰亚胺或含氟的聚酰亚胺。
多孔增强片42a由用聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺等作为原料的织造织物片、非织造织物片、网状物(mesh net)、发泡的烧结物等制成。特别是，考虑到成膜性(film-formability)和成本，优选使用非织造织物片。
多孔增强片42a和渗透膜主体42b以锚定的(anchoring)状态彼此相互粘合，其中多孔增强片42a中的每个孔填充有部分构成渗透膜主体42b的树脂成分。
将用多孔增强片42a进行背衬(backed)的分离膜42的背压强度提高到高于0.2MPa的值，即，为约0.4MPa至约0.5MPa。顺便提一句，下文将描述定义背压强度的方法。
为了得到作为多孔增强片42a的非织造织物片的不低于0.2MPa的的背压强度，优选的是非织造织物片的厚度为0.08mm～0.15mm，密度为0.5g/cm3～0.8g/cm3。如果厚度小于0.08mm或者密度低于0.5g/cm3，就不可能得到足够强度的增强片，从而难于将分离膜42的背压强度保持在不小于0.2MPa。另一方面，如果非织造织物片的厚度高于0.15mm或者密度高于0.8g/cm3，在渗透膜主体42b和非织造织物片的界面处容易发生剥落(peeling)，这是由于多孔增强片42a的过滤阻力变大或者进入非织造织物(多孔增强片42a)中的锚定作用变差。
下文将描述生产分离膜42的方法。首先，将溶剂、非溶剂和溶胀剂(swelling agent)加入基于聚砜的树脂中，将其加热并溶解在基于聚砜的树脂中，从而制备均相的成膜溶液。本文中，如果基于聚砜的树脂的分子结构中具有至少一个由下文的结构式C-1表示的(-SO2-)部分，则对基于聚砜的树脂没有特别限制。
[C-1]
Figure A0215425300211
结构式C-1中，R是二价芳族基团、脂环族基团或脂肪族烃基，或者包含通过二价有机连接基键连的含有所述烃基的二价有机基团。
优选的是，使用一个由下述通式C-2到C-4表示的基于聚砜的树脂。[C-2][C-3][C-4]
优选用作聚砜的溶剂的物质的实例是N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜等等。优选用作非溶剂的物质为：脂肪族多价醇如乙二醇、二甘醇、丙二醇、聚乙二醇和甘油；低级脂肪醇如甲醇、乙醇和异丙醇；低脂肪族酮如甲乙酮。
如果所得到的混合溶剂是均相的，则对包含溶剂和非溶剂的混合溶剂中的非溶剂的含量没有特别的限制。一般来说，选择非溶剂的含量为5％～50％重量，优选为20％～45％重量。
用于加速或控制多孔结构形成的溶胀剂的实例是：金属盐如氯化锂、氯化钠和硝酸锂；水溶性高分子化合物或其金属盐如聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸脂和甲酰胺。如果成膜溶液是均相的，则对混合溶剂中的溶胀剂的含量没有特别限制。一般来说，选择溶胀剂的含量为1％～50％重量。
一般来说，优选选择成膜溶液中的聚砜的浓度为10％～30％重量。如果聚砜的浓度高于30％重量，所得到的多孔分离膜的透水性没有实用性。如果聚砜的浓度低于10％重量，所得到的多孔分离膜的机械强度太差而不能得到充分的背压强度。
然后，由非织造织物支承物上的成膜溶液形成了膜。也就是说，采用连续成膜设备，从而当连续供应(feed out)支承片时，将成膜溶液施用到非织造织物支承片的表面上。作为一种施用方法，通过使用间隙涂布机(gap coater)如刮刀式涂布机或辊涂机将成膜溶液施用到非织造织物支承物上。当，例如使用辊涂机时，能够如下形成分离膜42。即，当将成膜溶液储存在两个辊之间时，将成膜溶液施用到非织造织物支承物上，并且同时用成膜溶液充分浸渍非织造织物的内侧。然后，将非织造织物支承物通过低湿度气氛，从而将低湿度气氛中的少量的水吸收到施用到非织造织物上的液体膜的表面上，从而使液体膜的表面层发生微观相(microphase)分离。然后，将非织造织物支承物浸没在固化水槽中，使整个液体膜发生相分离并固化。然后，洗去水洗涤槽中的溶剂。以这种方式，形成分离膜42。
当将如上所述的分离膜42用于根据第一、第二和第三实施方案的膜分离系统100、200和300中的每个螺旋膜元件10时，分离膜42的背压强度如此高以致于能够防止分离膜42破裂，即使在0.05MPa至0.3MPa的背压下回洗螺旋膜元件10时也是如此。
实施例
(实施例1)
在实施例1中，用图1所示的根据第一实施方案的膜分离系统100进行连续过水过滤(water-pass filtration)测试。下文的表1示出了实施例1中所用的设置在每个螺旋膜模块和反渗透膜分离装置中的螺旋膜元件的说明。
表1
目标装置 未净化水分离装置 反渗透膜分离装置
形状 螺旋型 螺旋型
材料 聚偏二氟乙烯 完全芳族交联的聚酰胺
尺寸 直径：200mm长度：1016mm 直径：200mm长度：1016mm
膜面积 30m2 28m2
为了测量相对于未净化水1的渗透液3的回收率，在下述条件下进行连续的过水渗透试验。下文的表2示出了过滤时的条件。
表2
    螺旋膜元件的渗透速度     2m3/m2/天
    回洗间隔     20分钟
    回洗时间     20秒
    连续操作时间     180天
    冲洗时间     30秒
回洗时，将浓缩液4以流率60升/分钟供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。在冲洗时，未净化水1以流率为90升/分钟供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。
基于上述条件进行的连续过水渗透测试的结果是，相对于未净化水1的渗透液3的回收率为60％。
(实施例2)
在实施例2中，将图4所示的根据第二实施方案的膜分离系统200进行连续过水过滤测试。实施例2中所用的设置在每个螺旋膜模块和反渗透膜分离装置中的螺旋膜元件的说明与实施例1的表1中所示的相同。
为了测量相对于未净化水1的渗透液3的回收率，在下述条件下进行连续的过水渗透试验。过滤时的条件与实施例1的表2中所示出的相同。但是，在实施例2中，连续洗涤设置在膜分离系统200中的多个螺旋膜模块。
回洗时，以流率为60升/分钟将浓缩液4供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。冲洗时，将未净化水1以流率为90升/分钟供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。
基于上述条件进行的连续过水渗透测试的结果是，相对于未净化水1的渗透液3的回收率为60％。
(实施例3)
在实施例3中，将图5所示的根据第三实施方案的膜分离系统300进行连续过水过滤测试。实施例3中所用的设置在每个螺旋膜模块和反渗透膜分离装置中的螺旋膜元件的说明与实施例1的表1中所示的相同。
为了测量相对于未净化水1的渗透液3的回收率，以下述条件和步骤进行连续的过水渗透试验。过滤时的条件与实施例1的表2中所示出的相同。但是，在实施例3中，连续洗涤设置在膜分离系统300中的多个螺旋膜模块。
回洗时，以流率为60升/分钟将浓缩液4供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。冲洗时，将未净化水1以流率为90升/分钟供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。
基于上述条件进行的连续过水渗透测试的结果是，相对于未净化水1的渗透液3的回收率为60％。
(比较例1)
在与实施例1进行比较的比较例1中，将图7所示的膜分离系统进行连续过水过滤测试。
图7是示出比较例1中所用的膜分离系统的结构图。
图7中所示的膜分离系统500与图1所示的膜分离系统100的结构的不同之处在于：
在膜分离系统500中，用经过螺旋膜模块50过滤的预处理水2来洗涤膜螺旋膜模块50中的每个膜表面。所以，在储槽103中独立地设置用于将预处理的水2供应到反渗透膜分离装置51的管道19和用于将预处理的水2供应到螺旋膜模块50的管道25b。而且，在管道25b中设置供应泵107。在反渗透膜分离装置51中设置用于将渗透液3供应到系统外侧的管道20和用于将浓缩液4排到系统外面或储槽101的管道26。
在通过图7所示的膜分离系统500进行过滤时，管道25b的阀113是关闭的，并且设置在管道25b中的供应泵107停止。
通过螺旋膜模块50将未净化水1分离成浓缩液5和预处理的水2。将预处理的水2储存在储槽103中。然后，通过供应泵104经管道19将预处理的水2导入反渗透膜分离装置51中。将导入反渗透膜分离装置51中的预处理的水2分离成渗透液3和浓缩液4。此处，将渗透液3通过管道20导入系统的外侧，而将浓缩液4通过管道26排到系统外面。
当回洗螺旋膜模块50中的螺旋膜元件10时，打开管道25b的阀113和管道21b的阀114，同时关闭管道18的阀116和管道17的阀110。而且，开启管道25b中的供应泵107，并停止管道17中的供应泵102。
其它阀的开/关状况和其它泵的开启状况与通过螺旋膜元件进行过滤时相同。顺便提一句，在这种情况下，供应泵107将用于回洗的洗涤水加压，从而将高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压供应到作为洗涤对象的螺旋膜元件10的每一个膜表面上。
在这种条件下，通过供应泵107将储存在储槽103中的预处理的水2作为洗涤水通过管道25b的阀113供应到螺旋膜元件10，这样进行回洗。
当进行冲洗时，将储存在储槽101中的冲洗水7通过管道17中的供应泵102导入螺旋膜元件50中，这样进行冲洗。
在比较例1中，用图7所示的膜分离系统500进行连续的过水过滤测试。用于比较例1中的设置在每个螺旋膜模块中的螺旋膜元件和反渗透膜分离装置的说明与实施例1的表1中所示的相同。
为了测量相对于未净化水1的渗透液3的回收率，以下述条件和步骤进行连续的过水渗透试验。过滤时的条件与实施例1的表2中所示出的相同。
回洗时，以流率为60升/分钟将浓缩液4供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。冲洗时，将未净化水1以流率为90升/分钟供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。
基于上述条件进行的连续过水渗透测试的结果是，相对于未净化水1的渗透液3的回收率为54％。
(比较例2)
在与实施例2和3进行比较的比较例2中，用图8所示的膜分离系统进行连续过水过滤测试。
图8是示出比较例2中所用的膜分离系统的结构图。
图8中所示的膜分离系统400与图4所示的膜分离系统100的结构的不同之处在于：
在膜分离系统400中，用经过螺旋膜模块50a、50b和50c过滤的预处理水2来洗涤膜螺旋膜模块50a、50b和50c中的每个膜表面。所以，在储槽103中独立地设置用于将预处理的水2供应到反渗透膜分离装置51的管道19和用于将预处理的水2供应到螺旋膜模块50a、50b和50c的管道25a。而且，在管道25a中设置供应泵107。而且，在反渗透膜分离装置51中设置用于将渗透液3供应到系统外侧的管道20和用于将浓缩液4排到系统外面或储槽101的管道26。
在通过图8所示的膜分离系统400进行过滤时，管道25a的阀113a、113b和113c是关闭的，并且设置在管道25a中的供应泵107停止。
通过螺旋膜模块50a、50b和50c将未净化水1分离成浓缩液5和预处理的水2。将预处理的水2储存在储槽103中。然后，通过供应泵104通过管道19将储存在储槽103中的预处理的水2导入反渗透膜分离装置51中。将导入反渗透膜分离装置51中的预处理的水2分离成渗透液3和浓缩液4。此处，将渗透液3通过管道20供应到系统的外侧，而将浓缩液4通过管道26排到系统外面。
在膜分离系统400中，以实施例2相同的方式连续回洗螺旋膜模块50a、50b和50c。
当回洗螺旋膜模块50a中的螺旋膜元件10时，打开管道25a的阀113a和管道29a的阀114a，同时关闭管道18a的阀116a和管道17的阀110a。而且，启动管道25a中的供应泵107。
其它阀的开/关状况和其它泵的开启状况与通过螺旋膜模块50a、50b和50c进行过滤时相同。顺便提一句，在这种情况下，供应泵107将用于回洗的洗涤水加压，从而将高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压施加到作为洗涤对象的螺旋膜元件10的每一个膜表面上。
在这种条件下，通过供应泵107将储存在储槽103中的预处理的水2作为洗涤水通过管道25a的阀113a供应到螺旋膜模块50a，这样进行回洗。而且，以与回洗螺旋膜模块50a的螺旋膜10的相同方式对每个螺旋膜模块50b和50c中的螺旋膜元件10进行回洗。
当进行冲洗时，将储存在储槽101中的未净化水1用作冲洗水7。
在冲洗时，在管道17中的阀110a、110b和110c中的任一个关闭的条件下，对三个螺旋膜元件单独进行洗涤。现在假定螺旋膜模块50a、50b和50c同时进行洗涤。
通过管道17中的供应泵102将储存在储槽101中的未净化水1作为冲洗水7导入螺旋膜模块50a、50b和50c中，这样进行冲洗。
在比较例2中，用图8所示的膜分离系统400进行连续的过水过滤测试。用于比较例2中的设置在每个螺旋膜模块中的螺旋膜元件和反渗透膜分离装置的说明与实施例1的表1中所示的相同。
为了测量相对于未净化水1的渗透液3的回收率，以下述条件和步骤进行连续的过水渗透试验。过滤时的条件与实施例1的表2中所示出的相同。但是，在比较例2中，连续洗涤多个设置在膜分离系统400中的螺旋膜模块。
回洗时，以流率为60升/分钟将浓缩液4供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。冲洗时，将未净化水1以流率为90升/分钟供应到螺旋膜元件10中的每个膜表面。
基于上述条件进行的连续过水渗透测试的结果是，相对于未净化水1的渗透液3的回收率为54％。
(评估)
在实施例1中，将通过反渗透膜分离装置得到的浓缩液用作洗涤水，与用预处理的水作为洗涤水的比较例1相比，回收率提高了。在实施例2和3中，将通过反渗透膜分离装置得到的浓缩液用作洗涤水，与用预处理的水作为洗涤水的比较例2相比，回收率也提高了。

Claims (12)

1.一种处理系统，包括：
螺旋膜元件，包括多孔中空管、及绕在所述多孔中空管外周表面上的袋状分离膜，该螺旋膜元件能够在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下进行回洗；
设置在所述螺旋膜元件的下游侧的反渗透膜分离装置；以及
洗涤液供应体系，该体系的设置使得在洗涤所述螺旋膜元件时，通过所述螺旋膜元件进行过滤时得自反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到所述螺旋膜元件。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述洗涤包括回洗，回洗是通过所述洗涤液供应体系进行的，使得从所述反渗透膜分离装置喷射的至少一部分所述渗透液或者浓缩液在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的压力下供应到所述螺旋膜元件。
3.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述洗涤包括冲洗，冲洗是通过所述洗涤液供应体系进行的，使得从所述反渗透膜分离装置喷射的至少一部分所述渗透液或者浓缩液在通过所述螺旋膜元件进行过滤时供应到所述螺旋膜元件。
4.根据权利要求1所述的处理系统，其中设置所述洗涤液供应体系使得从所述反渗透膜分离装置喷射的至少一部分渗透液或者浓缩液，和化学药剂一起，供应到所述螺旋膜元件。
5.根据权利要求1所述的处理系统，其中从所述反渗透膜分离装置喷射的所述渗透液或者浓缩液具有大于0.05MPa但不高于0.3MPa的残余压力，从而在所述洗涤时的所述残余压力下所述洗涤液供应体系将至少一部分所述渗透液或者浓缩液供应到所述螺旋膜元件。
6.根据权利要求1所述的处理系统，其中：
彼此并联地设置多个权利要求1中所定义的螺旋膜元件，对所述螺旋膜元件连续进行洗涤，使得在洗涤一个所述螺旋膜元件时，操作至少一个另外的螺旋膜元件用于过滤；并且
设置所述洗涤液供应体系，从而在洗涤所述螺旋膜元件时，通过多个螺旋膜元件进行过滤时得自所述反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到每个螺旋膜元件。
7.一种操作处理系统的方法，所述处理系统包括：螺旋膜元件、以及设置在所述螺旋膜元件的下游侧的反渗透膜分离装置，所述螺旋膜元件具有多孔中空管以及绕在所述多孔中空管外周表面上的袋状分离膜，所述螺旋膜元件能够在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的背压下进行回洗；所述方法包括下列步骤：
在洗涤所述螺旋膜元件时，将通过所述螺旋膜元件进行过滤时得自所述反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到所述螺旋膜元件。
8.根据权利要求7所述的操作处理系统的方法，其中所述洗涤包括回洗，所述回洗进行的方式使得从所述反渗透膜分离装置喷射的至少一部分所述渗透液或者浓缩液在高于0.05MPa但不高于0.3MPa的压力下供应到所述螺旋膜元件。
9.根据权利要求7所述的操作处理系统的方法，其中所述洗涤包括冲洗，所述冲洗进行的方式使得从所述反渗透膜分离装置喷射的至少一部分所述渗透液或者浓缩液在通过所述螺旋膜元件进行过滤时供应到所述螺旋膜元件。
10.根据权利要求7所述的操作处理系统的方法，其中将从所述反渗透膜分离装置喷射的至少一部分所述渗透液或者浓缩液，和化学药剂一起，供应到所述螺旋膜元件。
11.根据权利要求7所述的操作处理系统的方法，其中从所述反渗透膜分离装置喷射的所述渗透液或者浓缩液具有大于0.05MPa但不高于0.3MPa的残余压力，从而在所述洗涤时的所述残余压力下将至少一部分所述渗透液或者浓缩液供应到所述螺旋膜元件。
12.一种操作处理系统的方法，其中：
彼此并联地设置多个权利要求7中所定义的螺旋膜元件，对所述螺旋膜元件连续进行洗涤，使得在洗涤一个所述螺旋膜元件时，操作至少一个另外的螺旋膜元件用于过滤；并且
在洗涤所述螺旋膜元件时，通过多个螺旋膜元件进行过滤时得自所述反渗透膜分离装置的至少一部分渗透液或者浓缩液作为洗涤液供应到每个螺旋膜元件。
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