[发明专利]高分子水处理膜及其制造方法以及水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子水处理膜及其制造方法以及水处理方法。

背景技术

目前，为了例如河川水及地下水的除浊、工业用水的清澈、废水及污水处理、海水淡水化的前处理等水的精制，利用高分子水处理膜。

这种高分子水处理膜通常在水处理装置中作为分离膜被利用，由例如聚砜(PS)类、聚偏二氟乙烯(PVDF)类、聚乙烯(PE)类、醋酸纤维素(CA)类、聚丙烯腈(PAN)类、聚乙烯醇(PVA)类、聚酰亚胺(PI)类等各种高分子材料形成的中空纤维状的多孔质膜被利用。特别是从耐热性、耐酸性、耐碱性等物理及化学性质优异、另外制膜也容易的方面来考虑，大多使用聚砜类树脂。

就中空纤维状的多孔质膜而言，通过将污水加压供给于微细孔，仅捕捉一定尺寸以上的污染物质，从水中除去污染物质。一般而言，作为这种高分子水处理膜中所要求的性能，除作为目的的分离特性之外，可列举：具有优异的透水性、物理强度优异、相对于各种化学物质的稳定性(即耐药品性)高、在过滤时不易附着污垢(即耐污染性)优异等。

例如，提出了一种即使通过长期的使用也不易污染、其透水性也比较高的醋酸纤维素类的中空纤维分离膜(参照专利文献1)。

但是，就该醋酸纤维素类分离膜而言，机械强度小，耐药品性也不充分。因此，分离膜污染的情况，存在进行利用物理或药品的化学方法进行清洗非常困难的问题。

另外，提出了物理强度及耐药品性两者均优异的、由聚偏二氟乙烯类树脂构成的中空纤维膜形成的高分子水处理膜(参照专利文献2)。该高分子水处理膜也可以直接浸渍于曝气槽而使用，即使在污染的情况下，也可以使用各种化学药品进行清洗。

但是，聚偏二氟乙烯的亲水性比较小，耐污染性低。

近年来的废水处理大多使用浸渍型MBR(膜分离活性污泥法)(参照专利文献3及4)。该浸渍型MBR为使用浸渍于生物处理水槽中的中空纤维状或平膜状的水处理膜，通过吸引过滤来得到处理水的方法，为了防止在膜的外面堆积污垢引起过滤效率的降低，常常通过曝气进行膜表面的清洗。

但是，浸渍型MBR中的需要的曝气动力伴随很大的电力成本，招致运行成本的增加。

另外，就水处理而言，分别根据用途进行内压过滤式和外压过滤式的分开使用。例如，过滤的液体已经是纯度高的自来水那样的液体时，通过内压过滤方式，将水高压供给于细内径的中空纤维膜。由此，可以以高过滤量进行水处理。另一方面，过滤浑浊度高的水的情况，为了避免浑浊成分所导致的膜内部的阻塞，采用与支撑体形成的复合材料、即大口径的管状膜，或采用平膜在低压下对膜外表面供给气流或水流，从而不在膜表面堆积浑浊成分的运转方法进行水处理。

而且，提出了在并设于生物处理水槽的中空纤维膜的内部使生物处理水流动、利用内压进行过滤的内压式(槽外式)MBR。就该内压式MBR中所使用的水处理膜的组件而言，使用内径为5~10mm左右的管状水处理膜，以避免产生由于包含大小不一的各种固体成分的生物处理水所导致的固体成分的堆积在组件端面上引起的阻塞。

但是，存在如下问题：平膜的过滤时，从耐压性能的问题方面考虑，处理量不能多，为了防止浑浊成分堆积于膜表面，需要原水供给泵以外的设备及能量等。

另外，就利用管状膜的处理而言，随着水处理膜的内径大型化，处理时对内压的耐性降低，因此，需要坚固的支撑体或增大膜厚。其另一方面，使用有支撑体的情况，在膜表面堆积以浑浊成分为主的污垢，因此，在处理量降低时，进行在中空纤维膜中惯例进行的逆压清洗(逆洗)，由此，容易产生贴附于支撑体的管状膜自身的剥离引起的破损。特别是在适于含有高浮游物质的水处理的内压式过滤方式的管状膜中，基本上不可以逆洗。因此，目前的现状为，为了用逆洗以外的方法防止透水量的降低，不得不使用软棒球、维持高的内部流速等，因而系统变得复杂化及消耗能量增大。

另外，在使水处理膜的膜厚增大的情况下，招致相对于处理水量的设置面积效率降低的新的问题。

而且，就中空纤维状的多孔质膜的制造方法而言，目前利用将由树脂和溶剂构成的树脂溶液通入双重管状的模具、向成为中空部的内部送入非溶剂的凝固水、且将外部浸渍于凝固槽并进行相分离的非溶剂致相分离法(NIPS法)(例如专利文献5等)。在该方法中，通过使从模具出来的树脂溶液暂时与空气接触、使树脂溶液中的溶剂蒸发而形成皮层。因此，将使树脂溶液因重力在垂直方向下落后浸渍于凝固槽、其后通过凝固槽中的树脂成分的凝固而得到的膜沿着辊等导轨在不同的拉取方向输送，最终使拉取方向为水平，进行切断。