Un método de lavado de una membrana de separación utilizando agua de lavado obtenida diluyendo solución de hipoclorito sódico con agua tratada con membrana,

en donde se controla una concentración de nitrógeno amónico en agua tratada con membrana, y se ajusta un ratio de dilución de una solución de hipoclorito sódico utilizando las medidas de concentración, de modo que cuando la concentración de nitrógeno amónico en agua tratada con membrana es alta, se reduce el ratio de dilución para aumentar una concentración de hipoclorito sódico en el agua de lavado e, inversamente, cuando la concentración de nitrógeno amónico en el agua tratada con membrana es baja, se aumenta el ratio de dilución para reducir una concentración de hipoclorito sódico en el agua de lavado

Método de lavado y aparato de separación de membrana.

Campo del invento

El presente invento se refiere a un método de lavado y un aparato de separación de membranas, que se utilizan en el tratamiento de agua y agua de desechos.

Antecedentes del invento

En el tratamiento de agua utilizando una membrana de separación, con el fin de separar los depósitos sobre una superficie de membrana y suprimir una subida en una diferencia de presión transmembrana se lleva a cabo un ciclo de lavado utilizando agua tratada con membrana. Sin embargo, con el fin de degradar y eliminar depósitos, que no pueden separarse simplemente mediante ciclo de lavado, se lleva a cabo periódicamente un lavado químico utilizando una solución de hipoclorito sódico. Cuando un objeto de separación es agua superficial, debido a que el agua cruda es limpia, un intervalo de lavado químico es relativamente largo, pero cuando un objeto de separación es agua residual, debido a que en el agua residual contiene mucho contaminante, por ejemplo, el lavado químico se lleva a cabo con una frecuencia de alrededor de una vez cada 2 horas.

Este lavado químico se lleva a cabo normalmente utilizando agua de lavado obtenida diluyendo una solución de hipoclorito sódico, que tiene una alta concentración, con agua tratada con membrana ajustada para que tenga una concentración de hipoclorito predeterminada, como se muestra en la patente japonesa Laid Open (JP-A) nº 09-313902. Como este ratio de dilución se utiliza un valor fijado ya que no se modifica una concentración de una solución de hipoclorito sódico de concentración alta normalmente utilizada. Si embargo, si bien una membrana de separación se lava utilizando agua diluida, que se ha diluido a un ratio prescrito, en ocasiones no pueden obtenerse los efectos de lavado químico suficientes. En estos casos, si bien se lleva a cabo el lavado químico, la recuperación de una diferencia de presión transmembrana de una membrana de separación resulta insuficiente, y no puede llevarse a cabo una operación estable.

La DE 197 40 327 A1 describe un filtro de flujo cruzado modular para la preparación de muestras acuosas para análisis en donde se utiliza un dispositivo para una preparación de muestra continua mediante filtración. Este dispositivo comprende dos barras de filtro que tienen cada una dos módulos que se cambian de modo que se utiliza una barra de filtro regenerada mientras que la otra barra de filtro se está regenerando vía un contraflujo de impulsos. El líquido de regeneración comprende peróxido de hidrógeno.

La US 2003/0094409 A1 se refiere a una membrana de fibra hueca y métodos para su producción. De conformidad con otro aspecto se refiere a un método para producir agua permeada a partir de agua cruda, comprendiendo el método poner en contacto la membrana con cloro en una cantidad correspondiente al contenido orgánico en el agua cruda.

La JP 55 129107 A describe un método de lavado de una membrana permeable selectiva en donde se utiliza hipoclorito sódico, peróxido de hidrógeno, etc. como un agente oxidante para lavar la membrana. La membrana se lava con el agente oxidante cuando el índice de contaminación de la membrana, definido por el ratio de demanda de oxígeno químico frente al residuo total en evaporación, no es inferior a 0,3.

La WO 2004/094046 A se dirige a un método de lavado para una membrana permeable selectiva que comprende lavar la membrana con un agente oxidante cuando el índice de contaminación de la superficie de membrana (representado por la fórmula de demanda de oxígeno químico y residuo dist. (ppm)) aumenta a >0,3. El agente oxidante es cloro, hipoclorito sódico, peróxido de hidrógeno, ozono o percarbonato sódico.

Resumen del invento

Así pues un objeto del presente invento es resolver los problemas antes citados y proporcionar un método de lavado y un aparato de una membrana de separación, que usualmente permite el lavado químico estable y que puede eliminar de forma segura la deposición de una superficie de membrana y así reestablecer una diferencia de presión transmembrana.

Con el fin de resolver los problemas antes citados los presentes inventores investigaron a fondo una causa por la que el efecto de lavado de solución química varía independientemente del lavado de una membrana de separación que utilice agua diluida con un ratio de dilución prescrito. Como resultado hemos descubierto que la calidad del agua de agua tratada con membrana varía dependiendo de la condición de operación, tal como un tanque de tratamiento biológico y un tanque de mezcla de coagulación en su etapa primaria, y no es necesariamente constante y, cuando nitrógeno amónico y un compuesto de nitrógeno orgánico están contenidos en el agua tratada con membrana, estos reaccionan con cloro libre para producir cloraminas tales como NH₂Cl, NHCl o NCl₃ como se muestra en la siguiente ecuación, reduciendo el efecto de lavado de membrana de hipoclorito sódico. Debido a que la velocidad de reacción de cloraminas es lenta, y son sustancias que tienen pobre efecto de lavado de membrana, comparado con el cloro libre, cuando se consume cloro libre en la producción de cloraminas, se reduce el efecto de eliminar una sustancia de obstrucción de membrana. O sea, cuando nitrógeno amónico o un compuesto de nitrógeno orgánico está contenido en agua tratada con membrana una concentración de una solución de lavado utilizada en lavado químico resulta inferior que una concentración predeterminada, y el efecto de lavado químico en algunos casos se deteriora.

NH₂+HClOrightarrowNH₂Cl+H₂O

NH₂Cl+HClOrightarrowNHCl₂+H₂O

NHCl₂+HClOrightarrowNHCl₃+H₂O

La conclusión del presente invento se basó en el descubrimiento anterior, y es un método de lavar una membrana de separación utilizando agua de lavado obtenida de la dilución de una solución de hipoclorito sódico con agua tratada con membrana, controlar una concentración de nitrógeno amónico en agua tratada con membrana y ajustar de un ratio de dilución de una solución de hipoclorito sódico utilizando la concentración como un índice, de modo que cuando una concentración de nitrógeno amónico en agua tratada con membrana es alta, se hace descender el ratio de dilución para aumentar una concentración de hipoclorito sódico en el agua de lavado e, inversamente, cuando una concentración de nitrógeno amónico en agua tratada con membrana es baja, se aumenta el ratio de dilución para reducir una concentración de hipoclorito sódico en el agua de lavado.

Este ajuste de un ratio de dilución mantiene una concentración de cloro libre en el agua del ciclo de lavado casi constante, y permite el lavado químico estable. Se prefiere que una concentración del hipoclorito sódico diluido esté en una gama de 20 a 1000 mg/l. Es preferible que un ratio de dilución de una solución de hipoclorito sódico se ajuste controlando una cantidad de inyección de hipoclorito con una bomba de inyección de solución química. En adición es también preferible que después del lavado de solución química de una membrana de separación como este, se detenga una bomba de dosificación de solución química y se lleve a cabo el ciclo de lavado normal con agua tratada con membrana para eliminar la solución química restante.

La característica inventiva de este aparato de lavado, una membrana de separación del presente invento, comprende una membrana de separación, una bomba de ciclo de lavado para alimentar agua tratada con membrana sobre un lateral de filtrado de la membrana de separación, un tanque de solución química para almacenar una solución de hipoclorito sódico, una bomba de inyección de solución química para inyectar la solución de hipoclorito sódico en el tanque de solución química en el agua del ciclo de lavado para diluirla, un dispositivo para controlar una concentración de nitrógeno amónico en el agua tratada con membrana, y un dispositivo de control para controlar la bomba de inyección de solución química utilizando una concentración de nitrógeno amónico medida con el dispositivo de control como un índice, para ajustar un ratio de dilución, en donde el dispositivo de control tiene la función de ajustar un ratio de dilución de modo que, cuando una concentración de nitrógeno amónico sea alta, se disminuya el ratio de dilución y, por contra,...

1. Un método de lavado de una membrana de separación utilizando agua de lavado obtenida diluyendo solución de hipoclorito sódico con agua tratada con membrana, en donde se controla una concentración de nitrógeno amónico en agua tratada con membrana, y se ajusta un ratio de dilución de una solución de hipoclorito sódico utilizando las medidas de concentración, de modo que cuando la concentración de nitrógeno amónico en agua tratada con membrana es alta, se reduce el ratio de dilución para aumentar una concentración de hipoclorito sódico en el agua de lavado e, inversamente, cuando la concentración de nitrógeno amónico en el agua tratada con membrana es baja, se aumenta el ratio de dilución para reducir una concentración de hipoclorito sódico en el agua de lavado.

2. El método de lavado para una membrana de separación definido en la reivindicación 1, en donde se mide una concentración de carbono orgánico total con la concentración de nitrógeno amónico en el agua tratada con membrana, y se ajusta el ratio de dilución de una solución de hipoclorito sódico utilizando la concentración de carbón orgánico total junto con la concentración de nitrógeno amónico medida.

3. El método de lavado de una membrana de separación definida en la reivindicación 1, en donde el ajuste del ratio de dilución de una solución de hipoclorito sódico se lleva a cabo controlando una cantidad de hipoclorito sódico para ser inyectada con una bomba de dosificación de solución química.

4. El método de lavado de una membrana de separación definido en la reivindicación 1, en donde se mantiene constante una concentración de cloro libre en el agua de ciclo de lavado ajustando el ratio de dilución.

5. El método de lavado de una membrana de separación definido en la reivindicación 1, en donde una concentración de hipoclorito sódico diluido está en una gama de 20 a 1000 mg/L.

6. El método de lavado para una membrana de separación definido en la reivindicación 1, en donde después de llevarse a cabo el método de lavado de conformidad con la reivindicación 1, se detiene una bomba de dosificación de solución química y se lleva a cabo un ciclo de lavado normal con agua tratada con membrana.

7. Un aparato de lavado de una membrana de separación para un método de lavado de conformidad con la reivindicación 1, que comprende una membrana de separación, una bomba de ciclo de lavado para impulsar agua tratada con membrana sobre un lateral de filtrado de la membrana de separación, un tanque de solución química para almacenar una solución de hipoclorito sódico, una bomba de dosificación de solución química para inyectar una solución de hipoclorito sódico en el tanque de solución química en el agua de ciclo de lavado para diluirla, un dispositivo para controlar una concentración de nitrógeno amónico en agua tratada con membrana, y un dispositivo de control para controlar la bomba de dosificación de solución química utilizando la concentración de nitrógeno amónico medida con el dispositivo de control para ajustar un ratio de dilución, en donde el aparato de control tiene la función de ajustar el ratio de dilución de modo que cuando la concentración de nitrógeno amónico es alta, el ratio de dilución decrece e, inversamente, cuando una concentración de nitrógeno amónico en agua tratada con membrana es baja aumenta el ratio de dilución.

8. El aparato de lavado de una membrana de separación expuesta en la reivindicación 7, en donde la membrana de separación se dispone después de la etapa de un tanque de tratamiento biológico o un tanque de mezcla de coagulación.

9. El aparato de lavado de una membrana de separación expuesta en la reivindicación 7, en donde la membrana de separación es una membrana MF de tipo monolith o membrana UF de una cerámica.