CN101198549B

CN101198549B - 水处理装置和水处理方法

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Publication number: CN101198549B
Application number: CN2006800214818A
Authority: CN
Inventors: 绿川一郎; 大森昭浩; 清水正
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2026-06-13
Also published as: JP5062970B2; CN101198549A; JP2006346542A

Abstract

水处理装置，其包括除去水中含有的成分的单元和使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元，其中该多孔成形体包含含有有机聚合物树脂的原纤维和无机离子吸附剂。所述原纤维形成在所述外表面开口的连通孔，且具有内腔，每个内腔的至少一部分在所述原纤维的表面开孔。所述无机离子吸附剂被负载在所述原纤维的外表面上和所述原纤维的内腔的表面上。

Description

水处理装置和水处理方法

技术领域

本发明涉及一种水处理装置和对水进行处理以减少和除去水(例如污水、食品厂排水、化工厂排水、自来水、海水、河水、湖水和地下水中)含有的特定离子或全部离子从而使其达到非常低的浓度的方法。

背景技术

作为处理有机排水(例如污水和食品厂排水)的方法，已知有活性污泥法、生物膜法和稳定池法等。但是，由于在这些方法的处理装置中产生大量的剩余污泥，因此需要污泥处理装置，例如脱水器、干燥器和焚化器。由于排水中的高磷浓度会引起诸如封闭水域内的富营养化等问题，因此通过COD和氮的浓度对排水中的磷浓度进行调控。

近年来，已经提出许多产生少量的剩余污泥的有机排水处理方法，其实例包括溶菌-潜在增殖法、维持代谢法、解偶联代谢法、维持代谢法和细菌捕食法(非专利文献1)。溶菌-潜在增殖法溶解污泥来促进潜在的增殖作用，除了专利文献1(JP-A-07-116685)中描述的臭氧法和专利文献2(JP-A-11-235598)中描述的嗜热菌法。维持代谢法的实例包括专利文献3(JP-A-2005-46748)中描述的膜生物反应器法，溶解污泥的实例包括氯法、球磨法、高速旋转盘法、超声波法、水热法和化学试剂添加法。解偶联代谢法的实例包括使用化学解偶联试剂的方法。细菌捕食法的实例包括两-步体系。

上述的有机排水处理方法各自具有优点和缺点。但是，上述方法具有下述问题：与产生大量的剩余污泥的情况相比，其处理水中的磷浓度增大。

因此，需要一种能够产生少量的剩余污泥并且有效地降低处理水中的磷浓度的处理有机排水的方法。

另一方面，作为处理几乎不合有有机成分(例如陶瓷厂排水的COD)的无机排水的方法，已知一种通过凝聚-沉淀处理或离子吸附处理来减少和除去排水中含有的离子的方法。凝聚-沉淀法可以处理以较高浓度含有待除去的离子的排水。但是，其需要加入大量化学试剂以实现其中将处理水中待除去的离子的浓度调节为1mg/L或更低的所谓高级处理，不幸的是，还会产生大量的污泥。

另一方面，虽然离子吸附处理在对排水的所述高级处理中表现优异，但是其需要大量吸附剂来吸附含有高浓度待除去的离子的排水，并且还会增加吸附剂的再生频率。因此，不幸的是还需要大量的化学试剂用于再生所述吸附剂，从而提高了运行成本。

于是，考虑一种将凝聚沉淀处理与离子吸附处理串联组合以处理排水的方法作为解决凝聚沉淀处理和离子吸附处理各自的问题的方法(JP-A-10-314798(专利文献4)和JP-A-2001-276814(专利文献5))。该方法粗略除去待除去的离子，即凝聚沉淀处理的排水中含有的离子，并将其中待除去的离子已被清除至一定程度的凝聚沉淀处理水供至随后的离子吸附处理。由于用于离子吸附处理的吸附剂通过进行吸附固定量而被饱和，因此甚至在这种情况下也要使用再生溶液进行再生处理。该再生处理会产生含有待除去的离子(即从所述吸附剂中脱附的离子)的再生排液。不过，该处理将所述排液返回到所述凝聚-沉淀处理中以再次处理该排液。

但是，一直需要一种用于无机排水的更有效地提供含有低浓度待除去的离子的处理水的方法。

此外，作为由无机排水提供高纯度水的处理方法，已知使用反渗透膜装置、电除盐装置、蒸馏装置和使用离子交换树脂的离子交换装置等的处理方法。

然而，出于各个处理方法的特性与用于处理的未净化水中含有的离子的浓度之间的关系等原因，经常出现不能将某种类型的离子清除至所希望水平的情况。

例如，使用反渗透膜装置处理海水而制得的处理水(淡水)具有通常满足WHO水质指导值的水质量。但是，难以只将硼调整至WHO推荐值(0.5ppm)或更低。

因此，JP-A-10-85743(专利文献6)提出了一种同时使用反渗透膜装置和离子交换装置的处理海水的方法，其中所述离子交换装置使用硼选择性的离子交换树脂以将硼浓度调整至WHO推荐值或更低。

但是，由于所述硼选择性的离子交换树脂的硼吸附能力并不是非常大，因此所述硼选择性的离子交换树脂存在经济问题，例如所述离子交换装置的规模增大和所述离子交换树脂的再生频率和交换频率增加。

甚至在电除盐装置处理自来水以制备超纯水时，取决于未净化水的类型在未充分除去硼的情况下可能不能充分获得超纯水的水质。甚至在这种情况下，使用利用所述硼选择性的离子交换树脂的离子交换装置对经电除盐装置处理的水进行后处理(JP-A-8-89956(专利文献7))。但是，该处理存在经济问题，例如所述离子交换装置的规模增大和所述离子交换树脂的再生频率和交换频率增加。

如上所述，在多种水处理领域中需要能够有效地减少和除去水中含有的离子至低浓度的装置和方法。

专利文献1：JP-A-07-116685

专利文献2：JP-A-11-235598

专利文献3：JP-A-2005-46748

专利文献4：JP-A-10-314798

专利文献5：JP-A-2001-276814

专利文献6：JP-A-10-85743

专利文献7：JP-A-08-89956

非专利文献1：Y.Wei等人，“Minimization of excess sludgeproduction for biological wastewater treatment”，Water Research，37(18)，4453-4467(2003)

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的目的是提供一种水处理装置和一种水处理方法，其能够有效地减少和除去水(例如污水、食品厂排水、化工厂排水、自来水、海水、河水、湖水和地下水)中含有的特定离子或全部离子从而使其达到非常低的浓度。

解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明者进行了广泛的研究，结果发现具有特定结构的多孔成形体对水中含有的多种离子显示非常高的吸附性能。本发明者发现通过将所述多孔成形体与水接触和将用于吸附和除去水中含有的离子的吸附单元与另外的除去水中含有的成分的单元组合可以解决上述问题，并且基于上述发现完成了本发明。

也就是说，本发明如下所示。

1.一种水处理装置，其包括：

除去水中含有的成分的单元；和

使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元，其中

该多孔成形体包含含有有机聚合物树脂的原纤维，和无机离子吸附材料；

所述原纤维形成在所述成形体的外表面开口的连通孔，且具有内腔，每个所述内腔通过各内腔的至少一部分在所述原纤维的表面开孔；和

所述无机离子吸附材料被负载在所述原纤维的外表面上和所述原纤维的内腔的表面上。

2.根据项1的水处理装置，其中所述多孔成形体在该成形体的表面附近具有连通孔的最大孔径层。

3.根据项1或2的水处理装置，其中所述有机聚合物树脂包含选自乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)的至少一种。

4.根据项1～3中任一项的水处理装置，其中

所述无机离子吸附材料包含下式(I)代表的至少一种金属氧化物：

MN_xO_n·mH₂O (I)

其中x为0～3；n为1～4；m为0～6；M和N彼此不同，并且为选自Ti、Zr、Sn、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Si、Cr、Co、Ga、Fe、Mn、Ni、V、Ge、Nb和Ta的金属元素。

5.根据项4的水处理装置，其中所述式(I)代表的金属氧化物为选自下列(a)～(c)组中的一种或者其中两种或更多种的混合物：

(a)水合二氧化钛、水合氧化锆、水合氧化锡、水合氧化铈、水合氧化镧和水合氧化钇；

(b)由选自钛、锆、锡、铈、镧和钇的金属元素和选自铝、硅和铁的金属元素组合而成的多金属氧化物；和

(c)活化氧化铝。

6.根据项1～5中任一项的水处理装置，其中所述原纤维包含所述有机聚合物树脂、所述无机离子吸附材料和水溶性聚合物。

7.根据项1～6中任一项的水处理装置，其中所述除去水中含有的成分的单元为生物处理单元和污泥分离单元的组合。

8.根据项7的水处理装置，其中所述生物处理单元包括两个或更多个曝气池。

9.根据项7或8的水处理装置，其中所述生物处理单元包括其中浸渍生物膜载体的曝气池。

10.根据项9的水处理装置，其中所述生物膜载体包含芯材料和部分固定至该芯材料上的纤维状材料，且所述纤维状材料围绕着所述芯材料浓密生长。

11.根据项10的水处理装置，其中所述芯材料具有螺旋形。

12.根据项10或11的水处理装置，其中所述纤维状材料为聚偏二氯乙烯。

13.根据项7～12中任一项的水处理装置，其中所述污泥分离单元为具有沉淀池和/或分离膜的膜分离装置。

14.根据项13的水处理装置，其中所述膜分离装置的分离膜包含选自聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PS)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的至少一种。

15.根据项13或14的水处理装置，其中所述分离膜的一种形式为中空纤维形式。

16.根据项13～15中任一项的水处理装置，其中所述分离膜为通过附着和固定垂直排列的多个中空纤维的两端而制得的膜滤芯，和具有液密地附着和固定至第一端部的外周上的滤芯头以及固定至第二端部的外周上的裙缘；所述滤芯头与所述裙缘分离；所述滤芯头侧的中空纤维的端部是开口的；将所述裙缘侧的中空纤维的端部的中空部分封闭；和在所述裙缘侧的粘合固定层中形成有多个通孔。

17.根据项7～16中任一项的水处理装置，其进一步包括污泥溶解单元。

18.根据项17的水处理装置，其中所述污泥溶解单元采用选自机械细胞破坏法、超声波法、臭氧法、水热氧化法、化学试剂添加法和嗜热菌法的至少一种方法。

19.根据项1的水处理装置，其中所述除去水中含有的成分的单元为凝聚沉淀处理单元。

20.根据项19的水处理装置，其进一步包括将含有待除去的离子的脱附排液返回到所述凝聚沉淀处理单元的单元，所述离子是在对所述离子吸附单元所用的多孔成形体进行再生时产生的。

21.根据项1的水处理装置，其中所述除去水中含有的成分的单元为脱盐处理单元。

22.根据项1的水处理装置，其中所述除去水中含有的成分的单元为直接纯化单元。

23.根据项1～22中任一项的水处理装置，其中所述水处理装置具有分离和除去水中的悬浮固体的单元，所述单元被设置在所述离子吸附单元的先前阶段。

24.根据项1～23中任一项的水处理装置，其中所述离子吸附单元为串联连接的多个离子吸附单元，且为旋转系统。

25.根据项24的水处理装置，其中监测处理水中的离子浓度的离子检测单元被设置在初始阶段的所述离子吸附单元中。

26.根据项1～25中任一项的水处理装置，其中所述水处理装置具有使脱附离子从与所述离子吸附单元所用的多孔成形体接触的脱附溶液中结晶的单元，和用于结晶物质的固-液分离单元。

27.根据项26的水处理装置，其进一步包括冷却所述脱附溶液的单元。

28.一种水处理方法，包括：

除去水中含有的成分的步骤；和

使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附处理步骤，其中

29.根据项28的水处理方法，其中所述除去水中含有的成分的步骤为生物处理步骤和污泥分离步骤的组合。

30.根据项29的水处理方法，其进一步包括污泥溶解步骤。

31.根据项28的水处理方法，其中所述除去水中含有的成分的步骤为脱盐处理步骤。

32.根据项28的水处理方法，其中所述除去水中含有的成分的步骤为凝聚沉淀处理步骤。

33.根据项32的水处理方法，其进一步包括将含有待除去的离子的脱附排液返回到所述凝聚沉淀处理步骤的步骤，所述离子是在对所述离子吸附处理步骤所用的多孔成形体进行再生时产生的。

34.根据项28的水处理方法，其中所述除去水中含有的成分的步骤为直接纯化步骤。

本发明可以以低成本有效地减少或除去水(例如污水、食品厂排水、化工厂排水、自来水、海水、河水、湖水和地下水)中含有的特定离子和全部离子从而使其达到非常低的浓度。

附图简述

图1为本发明中使用的中空纤维滤芯的示意图；

图2为旋转系统的示意图；

图3为实施例1和2的水处理装置的示意图；

图4为实施例3和4的水处理装置的示意图；

图5为实施例5和6的水处理装置的示意图；

图6为实施例7和8的水处理装置的流程示意图；和

图7为实施例9的水处理装置的流程示意图。

本发明的最佳实施方式

下文将对本发明进行描述。

本发明中使用的“除去水中含有的成分的单元”除去可溶性成分，例如水中含有的BOD、COD和无机离子，并且其实例包括生物处理单元和污泥分离单元的组合、凝聚沉淀处理单元、脱盐处理单元和直接纯化单元。

对于生物处理单元没有特殊限制。但是，其具体实例包括活性污泥法，例如标准活性污泥法、标准曝气法、长时间曝气法、氧化沟法、间歇法和膜生物反应器法；生物膜法，例如接触氧化法、滴滤法、浸液过滤法、旋转板法、流化床法和生物过滤法；和需氧处理，例如稳定池法，如高速氧化池法和兼性氧化池法。根据需要，可以同时使用以下至少一种：厌氧处理，例如厌氧分解法，如厌氧硝化法、贮留池法、分解池法和厌氧过滤法；使用特定生物例如光合成菌、酵母和小球藻进行的处理；营养素处理，例如生物学除氮和生物学除磷，以及利用自然净化机能例如湖、水路和土壤的处理。

尽管建议至少一个曝气池存在作为本发明的生物处理单元，但是由于所述曝气池可减少剩余污泥的产生，因此优选使用两个或更多个曝气池。此外，由于过多的曝气池会提高生产成本，因此更优选使用三至六个曝气池。

本发明的生物处理单元优选使用接触氧化法，因为该方法可减少剩余污泥的产生。接触氧化法将生物膜载体作为繁殖微生物和使微生物适应的载体浸渍在曝气池中以使其曝气。虽然对于生物膜载体没有特殊限制，但其形状的实例包括蜂窝状、螺旋状、中空状、海绵状、网络状、杆状和线状。螺旋形是优选的，因为许多微生物可以存活和曝气池的流通得到提高。此外，优选所述生物膜载体包括芯材料和部分固定至该芯材料上的纤维状材料，且所述纤维状材料围绕着所述芯材料浓密生长。同样，对于芯材料的形状没有限制，优选其中芯材料具有螺旋形的生物膜。

可以使用诸如软铁、铝和铜的金属或诸如柔性氯乙烯的塑料用于芯材料。可以将防水涂层和塑料涂层施于金属芯材料上以防止腐蚀。所述芯材料的直径根据材料而不同，优选为1mm或更大和7mm或更小。此外，对纤维状材料的质量没有特殊限制。然而，所述材料的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯和聚氨酯。由于聚偏二氯乙烯具有良好的微生物附着性，因此聚偏二氯乙烯是优选的。

可以在曝气池中浸渍和使用通过将多个生物膜载体支撑在由适当的耐腐蚀材料制成的框架上而制得的生物膜载体块。虽然建议使用具有适合曝气池水深的高度的生物膜载体块，但是所述高度优选为0.5m或更大和6m或更小，更优选为2m或更大和4m或更小。

对于使用的生物膜载体的量而言，以生物膜载体块的1m²投影地面积计生物膜载体的表面积优选为100m²或更大和3000m²或更小。当该表面积为100m²或更大时，可提供优异的装置安装面积效率。当表面积为3000m²或更小时，可显示由于曝气引起的气流提升效果而提供均匀的回转流和其中微生物易于生长的环境。表面积优选为250m²或更大和350m²或更小。

在本发明中对于与生物处理单元组合的污泥分离单元没有特殊限制。但是，可以使用膜分离装置，例如污泥沉淀池、筛具、微滤膜和超滤膜。这些可以同时使用。由于膜分离装置还可以除去微小的SS(悬浮固体)，因此可以优选地防止离子吸附单元的阻塞。

更优选，使用浸渍膜的膜生物反应器法具有同时使用所述生物处理单元和污泥分离单元获得的效果。

为了提高污泥的浓度，还可以同时使用所述污泥分离单元和浓缩装置，例如离心浓缩、浮上浓缩、蒸发浓缩或膜浓缩。

膜生物反应器将未净化水引入到曝气池中，未净化水在那里经历生物处理，将曝气池中的含有污泥的生物处理溶液引入浸渍在该池中的分离膜内并取出所述分离膜的渗透水作为处理水。

对于用于本发明的膜生物反应器的分离膜没有特殊限制。但是，从过滤精确性和渗透水量的优异平衡的角度考虑，优选使用MF(微滤)膜和UF(超滤)膜作为分离膜。

所述膜的材料包括许多种聚合物，例如聚砜聚合物、聚偏二氟乙烯聚合物、聚偏二氯乙烯聚合物、聚烯烃聚合物、丙烯腈聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)聚合物、聚酰胺聚合物、聚酰亚胺聚合物、纤维素聚合物和乙烯-乙烯醇共聚物聚合物。从在水中的非溶胀性和耐生物降解性以及制造性的观点来看，特别优选所述膜包含选自聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PS)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的至少一种。

对于膜的形式没有限制，包括例如平膜、中空纤维、褶状物、螺旋形和管形。但是，从大的膜面积角度来看，优选中空纤维。

由于在膜生物反应器法中对具有高MLSS(混合液体悬浮固体)浓度的生物处理溶液进行过滤，因此所述生物处理溶液容易阻塞。为了获得稳定的渗透水，必须使用空气来有效地清洁膜表面。

为了使用空气有效地清洁膜表面，特别优选具有下列结构的膜滤芯。

参考图1来描述根据本发明的中空纤维滤芯的一个实施方案。

在图1中，中空纤维滤芯201包含多个中空纤维202、上粘合固定层206、下粘合固定层207、滤芯头205和裙缘204。该成束中空纤维202的一个端部通过粘合剂被一体化结合，并且被一体化结合在滤芯头205中而构成上粘合固定层206。滤芯头205侧的中空纤维202的端部是开口的。中空纤维202的另一个端部通过粘合剂被一体化结合，并且被一体化结合在裙缘204中而构成下粘合固定层207。但是，中空纤维202的端部是封闭的。在下粘合固定层207中形成用于将未净化水和清洁气体引入中空纤维束和与所述中空纤维的外周面有效接触的多个通孔203。

从所述中空纤维的外表面过滤所述曝气池内的生物处理溶液；使其穿过中空纤维内的中空部分；穿过处理水出口208；并供至作为下一步骤的离子吸附单元。

粘合剂的材质优选为聚合物材料，例如环氧树脂、聚氨酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂和硅树脂。

虽然对于滤芯头205和裙缘204的材质没有特殊限制，但是所述材质优选为热塑性树脂或不锈钢。

优选，所述通孔的直径为2～35mm。

裙缘204从中空纤维的端面向下突出并被固定。虽然该突出长度取决于滤芯的直径和空气量，但是该长度优选为5～500mm。优选地，中空纤维202的内径为50～3000μm和内/外径比为0.3～0.8。

当本发明使用生物处理单元和污泥分离单元的组合作为除去水中含有的成分的单元时，对于它们和使用以所述多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元的组合顺序没有特殊限制。但是，从离子吸附效率的观点来看，优选在生物处理单元和污泥分离单元的后续阶段中安装所述离子吸附单元。

当使用生物处理单元和污泥分离单元的组合作为除去水中含有的成分的单元时，还优选组合污泥溶解单元。

用在本发明中的污泥溶解单元将主要含有在生物处理单元或污泥分离单元内产生的微生物的部分或全部污泥溶解在水中，从而适于通过物理、化学或生物技术或其组合使用来破坏微生物的细胞壁和构成体、使得高分子化合物解聚以及使污泥再次经历生物处理单元。

对于污泥溶解单元没有特殊限制。但是，其实例包括机械细胞破坏法、超声波法、臭氧法、水热氧化法、药剂添加法和嗜热菌法。机械细胞破坏法的实例包括球磨法和高速旋转盘法。球磨法将污泥引入填充有球珠的磨室中，高速搅拌污泥并利用球珠之间产生的剪切摩擦力破坏污泥。高速旋转盘法使污泥通过高速旋转的盘之间的空间并使用所述盘之间产生的剪切力和捣碎作用来破坏污泥。超声波法将污泥引入到超声波池中并使用超声波产生的压力波和气穴破坏污泥。该方法具有所述破坏所需的动力小的优点。

臭氧法将污泥引入到臭氧化池中，使用臭氧的氧化能力破坏细胞膜从而消灭污泥。当生物处理单元为氧化沟法和长时间曝气法时适合使用该方法。水热氧化法将污泥引入到水热处理池中，在高温高压(在亚临界条件下)下处理污泥，和将细胞完全溶解以使得污泥转化为低分子化合物。该方法的优点在于可以缩短反应时间和可以使水热处理池小型化。化学试剂添加法将化学试剂(例如氧化试剂如过氧化氢、碱例如氢氧化钠、和酸例如硫酸)加入到污泥中，并特别地加热该污泥。该方法的优点在于使用化学试剂容易地控制所述反应并且电力成本低。

在嗜热菌法中，加热所述污泥并借助嗜热菌诸如嗜热酯肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)使其溶解。此外，由嗜热菌产生和分泌的酶可促进污泥的溶解。由于嗜热菌法使用简单的装置和特别地无需化学试剂等，因此其是优选的。对于嗜热菌法的条件而言，优选温度为50～80℃；污泥浓度为1000mg/L或更大；pH为7～9；HRT(水力停留时间)为3～24小时。

为了分离通过污泥溶解单元溶解的污泥和未溶解的污泥，可以同时使用固-液分离装置，例如膜滤器。对于膜滤器所用的滤膜而言，可以使用超滤膜和微滤膜等作为膜材料。形状可以采用中空纤维状和平膜状。材质可以使用聚乙烯基树脂、聚丙烯腈基树脂、聚砜基树脂、聚偏二氟乙烯基树脂和乙酰基纤维素基树脂。从耐热性和耐化学品的角度来看，优选聚砜基树脂和聚偏二氟乙烯基树脂。可以使用螺旋形和中空纤维形、管形和平板形膜组件等。

对于生物处理单元、污泥分离单元、污泥溶解单元和离子吸附单元的组合顺序而言，优选离子吸附单元被安置在生物处理单元、污泥分离单元和污泥溶解单元的后续阶段中。

接下来，用作本发明的除去水中的成分的单元，脱盐处理单元的具体实例包括已知的脱盐处理单元，例如反渗透膜装置、电除盐装置、蒸馏装置和使用离子交换树脂的离子交换装置。可以将各个装置单独用于脱盐处理装置，并且可以将多个同样类型的反渗透膜装置串联地以多级方式安装。可以组合多种类型的装置。可以按照任选的组合所述装置和处理所述污泥的顺序来组合多个装置。

在本发明中对于脱盐处理单元与使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元的组合顺序没有特殊限制。建议根据情况来确定该顺序。

在本发明中作为除去水中含有的成分的单元使用的凝聚沉淀处理单元的实例包括常规已知的在工业排水处理和污水处理等中进行的凝聚沉淀处理。例如，当磷为待除去的离子时，使用加入铝盐例如硫酸铝(硫酸铝)和聚合氯化铝(PAC)、铁盐例如硫酸亚铁和氯化铁、和以氢氧化钙代表的无机沉淀试剂的方法来使磷凝聚沉淀。

当硼为待除去的离子时，使用加入铝盐、铁盐、镁盐和钙盐的方法来使硼凝聚沉淀，和使用同时利用铝盐和氢氧化钙的方法来使硼凝聚沉淀。

当氟为待除去的离子时，使用加入钙盐的方法使氟凝聚沉淀为氟化钙和使用加入铝盐或镁盐的方法在利用于碱性条件下析出的氢氧化铝或氢氧化镁的情况下来凝聚、沉淀和除去氟。

当砷为待除去的离子时，使用加入铁盐来凝聚沉淀砷的方法。

虽然在本发明中对于凝聚沉淀处理单元与使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元的组合顺序没有特殊限制，但是离子吸附单元优选被安置在后续阶段中。

本发明中对于用作除去水中所含成分的单元的直接纯化单元没有特殊限制。将直接纯化单元粗略分为即席纯化河或池中的污水的直接方法和泵送污水并在构造的反应釜中纯化该污水的分离方法。直接方法的实例包括曝气法、净化用水稀释法、潜流纯化法、薄层流纯化法、沉淀池法、低泥疏浚法、藻类/水生植物回收法、生物膜载体充填水路纯化法、活性碳纯化法和水生植物种植法。

分离方法的实例包括砂砾间接触氧化法、砂过滤法和凝聚沉淀法。由于分离法独立地需要大量用地或者先进的设施，因此优选直接法。由于水生植物种植法可以保持丰富的生态系统和降低环境负荷，因此水生植物种植法是优选的。水生植物的实例包括挺水植物、浮游植物、沉水植物和浮-叶植物。挺水植物是优选的，因为其具有诸如繁殖力旺盛、郁闭植被、水分少和可再利用性的优点。挺水植物的实例包括灯心草、稻、水田芥、香蒲、窄叶香蒲、红薯泻根、纸莎草、印第安稻和常见的芦苇草。由于常见的芦苇草可以形成其中以若干步骤进行生物质转化作用的沼泽，因此其是特别优选的。

虽然本发明中对于直接纯化单元与使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元的组合顺序没有特殊限制，但是离子吸附单元优选被安置在后续阶段中。

接下来将详细描述本发明中所用的“使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元”。本发明中使用的“使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元”不包括在本发明中使用的“除去水中含有的成分的单元”中。

将具有特定结构的多孔成形体用在本发明的离子吸附处理中。首先描述成形体的结构。

根据本发明的成形体具有由原纤维形成的连通孔和多孔结构。此外，成形体的外表面上没有皮层，而且表面上具有高开口比。在本发明的成形体中，形成连通孔的原纤维具有处于内部的腔室，和至少一部分所述腔室在所述原纤维的表面开孔。

根据本发明的成形体的外表面开口比是指所有孔的总开口面积与使用扫描电子显微镜观察该表面时显示的视野面积之比。在本发明中，通过以10,000倍放大倍数观察成形体表面而测量外表面的开口比。所述表面的开口比范围优选为10～90％、特别优选15～80％。当开口比小于10％时，待吸附的离子例如磷低速扩散至成形体内，另一方面，当开口比大于90％时，成形体获得的强度不足，难以得到具有优异的机械强度的成形体。通过用扫描电子显微镜观察该表面来确定根据本发明的成形体的外表面的开口直径。当所述孔具有圆形时，将开口直径作为孔直径，当所述孔具有非圆形的其它形状时，将具有同样面积的圆的圆-等价直径作为孔直径。所述表面的开口的直径范围优选为0.005～100μm、特别优选0.01～50μm。当开口直径小于0.005μm时，待吸附的物质例如磷低速扩散至成形体内，另一方面，当开口直径大于100μm时，成形体获得的强度往往不足。

根据本发明的成形体还具有处于形成连通孔的原纤维中的内腔，每个所述内腔通过各内腔的至少一部分在所述原纤维的表面开孔。无机离子吸附材料被负载在原纤维的外表面上和所述原纤维的内腔的表面上。由于所述原纤维本身也是多孔的，因此作为嵌在其中的吸附基质的无机离子吸附材料也可以与待吸附离子例如磷接触，并且可以有效地用作吸附剂。由于根据本发明的多孔成形体还在负载上述吸附基质的部分提供了孔隙率，因此所述多孔成形体很少显示粘合剂堵塞吸附基质的精细吸附位点的现象，而这种现象曾经是在捏合所述吸附基质和粘合剂之后制备多孔成形体的常规方法的缺陷，并可以有效地利用所述吸附基质。

本文中，所述原纤维指含有有机聚合物树脂和在成形体的外表面和内部形成三维连续网格结构的纤维结构。通过用扫描电子显微镜观察成形体的割断面来确定所述原纤维中的内腔和原纤维表面的开孔。据观察在原纤维的横截面内有腔室并且所述原纤维的表面是开孔的。此外，据观察无机离子吸附材料的粉末被负载在所述腔室表面上、外表面上和内部。原纤维的直径优选为0.01～50μm。原纤维表面上的开孔的直径优选为0.001～5μm。

优选，根据本发明的多孔成形体在成形体的表面附近具有连通孔的最大孔径层。本文中，最大孔径层是指在由成形体表面到达内部的连通孔的孔分布中具有最大孔径的部分。当成形体具有称作空隙的圆形或者椭圆形(指形)大腔室时，最大孔径层指其中存在空隙的层。表面附近指从外表面向内朝着成形体中心达割断面直径的25％的部分。由于最大孔径层位于成形体表面附近，因此成形体具有使待吸附的物质迅速扩散至内部的效果。因此，成形体可以使得待吸附离子例如磷快速进入内部并将其从处理水中除去。

通过用扫描电子显微镜观察成形体表面和割断面来确定最大孔径层的最大孔径和位置。当孔具有圆形时，将所述开孔的直径作为孔径，当所述孔具有非圆形的其它形状时，将具有同样面积的圆的圆-等价直径作为孔直径。成形体的形式可以为任意形状，例如颗粒状、线状、片状、中空纤维状、柱状和中空圆柱状。最重要的，当所述成形体用作水处理领域中的吸附剂时，从将成形体填充在柱中和水通过其中时出现的压力损失、接触面积的有效性和操作性能的角度考虑，其优选具有颗粒状，尤其优选为球状颗粒(其不仅可以是球状还可以是椭球状)。

根据本发明的球状成形体的平均粒径为在使用激光束的衍射中从散射光强度的角度分布来确定的球-等价直径的众数径(频数最多的粒子直径)，其中将颗粒视为球状。所述平均粒径优选为100～2,500μm、尤其优选200～2,000μm。当平均粒径小于100μm时，将成形体填充在柱或池中时压力损失趋于增大，而当平均粒径大于2,500μm时，将成形体填充在柱或池中时表面积变小，其趋于降低处理效率。

根据本发明的成形体的孔隙率(Pr)是指由下列表达式表示的值，其中W1(g)定义为处于含水状态的成形体的重量，W0(g)定义为干燥后的重量，ρ为成形体的比重。

Pr＝(W1-W0)/(W1-W0+W0/ρ)×100

建议通过将成分被水湿润的成形体铺展在干燥滤纸上以除去过量水并称重如此处理的成形体来测量含水状态的重量。作为干燥方法，推荐真空干燥，其在室温下于真空气氛中干燥成形体从而除去水分。使用比重计可以容易地测得成形体的比重。

孔隙率Pr(％)优选为50～90％、尤其优选60～85％。当孔隙率小于50％时，待吸附离子例如磷与吸附基质的无机离子吸附材料的接触频率趋于不足。当孔隙率大于90％时，成形体获得的强度往往不足。

根据本发明的成形体内负载的无机离子吸附材料的量指由下列表达式表示的值，其中Wd(g)定义为处于干燥状态下的成形体的重量，Wa(g)定义为成形体中的灰分物质的重量。

负载的无机离子吸附材料的量(％)＝Wa/Wd×100

本文中，灰分物质是指在800℃下燃烧根据本发明的成形体2小时后保留的物质。

负载的无机离子吸附材料的量优选为30～95％、进一步优选40～90％、尤其优选65～90％。当负载的无机离子吸附材料的量小于30％时，待除去的离子例如磷与吸附基质的无机离子吸附材料的接触频率趋于不足，当其大于95％时，成形体获得的强度趋于不足。

由于与常规技术的浸渍方法对照，根据本发明的方法捏合吸附基质和有机聚合物树脂并制成成形体，因此该方法可以提供其上负载大量所述吸附基质并具有高强度的成形体。

根据本发明的成形体的比表面积定义为下列表达式。

比表面积(m²/cm³)＝S_BET×堆积比重

本文中，S_BET为每单位重量成形体的比表面积(m²/g)。

在室温下真空-干燥成形体之后用BET法测量比表面积。

通过使用测量用圆柱体等来测量湿润状态下成形体的表观体积，从而确定具有短形状例如颗粒状、柱状和中空圆柱状的成形体的堆积比重。随后，在室温下真空-干燥成形体以测量重量。

通过测量湿润状态下的横截面和长度并由这两个值的乘积计算体积，从而确定具有长形状例如线状、中空纤维状和片状的成形体的堆积比重。随后，在室温下真空-干燥成形体以测量重量。

比表面积优选为5～500m²/cm³。当比表面积小于5m²/cm³时，负载的吸附基质的量和吸附性能趋于不足。当比表面积大于500m²/cm³时，成形体的强度趋于不足。

通常，在许多情况下，吸附基质的无机离子吸附材料的吸附性能(吸附能力)与比表面积成正比。当每单位体积的所述表面积小时，将成形体填充在柱或池中时无机离子吸附材料的吸附能力和吸附性能低，因此柱或池几乎不能实现高速处理。

在本发明的离子吸附单元中作为吸附剂的多孔成形体为多孔的并具有其中所述原纤维被复杂地缠绕的三维网格结构。此外，所述成形体还具有表面积大的特征，因为原纤维本身具有腔室。由于成形体在其上还负载比表面积较大的吸附基质(无机离子吸附材料)，因此成形体具有每单位体积的表面积大的特征。

接下来描述制备在本发明的离子吸附单元中用作吸附剂的多孔成形体的方法。

在本发明的离子吸附单元中用作吸附剂的多孔成形体的制备方法的特征在于，该方法包括：混合有机聚合物树脂、用于此的良溶剂、无机离子吸附材料和水溶性聚合物；将该混合物成型为所述形状；并在不良溶剂中使其凝固。

对于用于所述制备的有机聚合物树脂没有特殊限制，但是优选可通过湿型相分离法可以将其制成多孔形式的树脂。该树脂包括许多种聚合物，例如聚砜-基聚合物、聚偏二氟乙烯-基聚合物、聚偏二氯乙烯-基聚合物、丙烯腈-基聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)-基聚合物、聚酰胺-基聚合物、聚酰亚胺-基聚合物、纤维素聚合物和乙烯-乙烯醇共聚物-基聚合物。从在水中不膨胀的性质、耐生物降解性和可制造性的观点来看，特别优选的树脂是乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)；从亲水性和耐化学品这两点来看，进一步优选乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)。

此外，用于所述制备的良溶剂可以为任何溶剂，只要其可以将有机聚合物树脂和水溶性聚合物这两者溶解于其中。该溶剂的实例包括二甲亚砜(DMSO)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)和二甲基甲酰胺(DMG)。这些良溶剂可以以单一形式或者混合形式使用。对所述良溶剂中的有机聚合物树脂的含量没有特殊限制，但是优选5～40重量％、更优选7～30重量％。当含量小于5重量％时，难以获得具有强度的成形体。当含量大于40重量％时，难以获得具有高孔隙率的多孔成形体。对于用于所述制备的水-溶性聚合物没有特殊限制，只要其具有与有机聚合物树脂的相容性。

所述水溶性聚合物包括天然聚合物，例如瓜尔胶、刺槐豆胶、角叉菜胶、阿拉伯胶、黄蓍胶、果胶、淀粉、糊精、明胶、酪蛋白和胶原；半合成高聚物，例如甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基淀粉和甲基淀粉；还有，合成高聚物，例如聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基甲基醚、羧基乙烯基聚合物、聚丙烯酸钠；还有，聚乙二醇，例如四甘醇和三甘醇。在这些水-溶性聚合物中，优选合成高聚物，因为其具有耐生物降解性。

特别优选使用聚乙烯基吡咯烷酮作为所述水溶性聚合物，因为其在形成连通孔的原纤维内部产生具有腔室的结构的效果出色，特别地就像用在本发明中的成形体。聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量优选为2,000～2,000,000、更优选2,000～1,000,000、甚至更优选2,000～100,000。当重均分子量小于2,000时，聚乙烯基吡咯烷酮在原纤维中产生具有腔室的结构的效果趋于降低。当重均分子量大于2,000,000时，聚乙烯基吡咯烷酮趋于增大用于成形的溶液的粘度，并几乎不能使得该溶液成形为制品。

用在本发明的多孔成形体中的水溶性聚合物的含量指由下列表达式代表的值，其中Wd(g)定义为处于已被干燥的状态下的成形体的重量，Ws(g)定义为从成形体中提取出来的水-溶性聚合物的重量。

含量(％)＝Ws/Wd×100

虽然水溶性聚合物的含量取决于所述水溶性聚合物的类型和分子量，但是其优选为0.001～10％、更优选为0.01～1％。当含量小于0.001％时，所述水-溶性聚合物不能总是充分显示出使得成形体表面开口的效果，而当含量大于10％时，聚合物浓度被相对降低，其有时导致强度不够。

本文中，按照下述方式测量成形体中的水-溶性聚合物的重量Ws。首先，通过下述步骤确定提取出的水溶性聚合物的重量：在研钵等中粉碎干燥的成形体；使用水溶性聚合物的良溶剂从被粉碎物质中提取所述水溶性聚合物；随后蒸发提取物使其干燥。

此外，红外吸收谱图(IR)等可以识别被提取的经蒸发-和-干燥的物质，并确认该水溶性聚合物是否仍留在原纤维中未被提取。当水溶性聚合物仍留在原纤维中未被提取时，可以通过下述步骤定量确定水溶性聚合物的含量：使用针对有机聚合物树脂和水溶性聚合物这两者而言的良溶剂溶解多孔成形体；用过滤器除去无机离子吸附材料以制备滤液；随后使用GPC等分析滤液。

可以通过改变所述水溶性聚合物的分子量、有机聚合物树脂和用于其的良溶剂的组合来适当调节水-溶性聚合物的含量。例如，使用高分子量的水溶性聚合物可以提高所述含量，因为水-溶性聚合物通过其分子链与有机聚合物树脂坚固地缠绕在一起，当将使得该溶液成形为所述制品时其几乎不能迁移至不良溶剂侧。

本发明使用的多孔成形体中含有的无机离子吸附材料指显示离子-吸附现象的无机物质。

例如，所述无机离子吸附材料包括天然制品，例如沸石、蒙脱土和不同矿物质；合成材料，例如金属氧化物。在前者中，代表性的物质包括为铝硅酸盐和具有单层格的高岭土矿、具有双-层格结构的白云母、海绿石、鹿沼土、叶蜡石、滑石、具有三维骨架结构的长石和沸石。在后者中，主要化合物包括多价金属盐、金属氧化物、不溶性杂多酸盐和不溶性六氰合铁酸

酸盐。

多价金属盐包括下式(II)所示的水滑石-基化合物：

M²⁺ _(1-x)M³⁺ _x(OH^-)_(2+x-y)(A^n-)y/n (II)

其中，M²⁺代表选自Mg²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Ca²⁺和Cu²⁺的至少一种二价金属离子；M³⁺代表选自Al³⁺和Fe³⁺的至少一种三价金属离子；和A^n-代表n-价阴离子；x代表满足0.1≤x≤0.5的值；y代表满足0.1≤y≤0.5的值；n为1或2。

金属氧化物可以由下式(I)代表。

MN_xO_n·mH₂O (I)

其中，x为0-3；n为1-4；m为0-6；M和N彼此不同，并选自Ti、Zr、Sn、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Si、Cr、Co、Ga、Fe、Mn、Ni、V、Ge、Nb和Ta。

用在本发明中的金属氧化物可以为式(I)中的m可代表0的未水合(无水)金属氧化物，以及可以为m可代表非0数值的水合(含水)金属氧化物。

式(I)中的x为非0数值的金属氧化物为由具有以下特点的化学式代表的多金属氧化物：其中所含的金属元素被规律地且均匀地分布在整个氧化物中而形成例如钙钛矿结构和尖晶石结构等，并且金属氧化物例如铁酸镍(NiFe₂O₄)和锆铁水合氧化物(Zr·Fe₂O₄·mH₂O，且m为0.5～6)中含有的每个金属元素的组成比被一致地限定。

将负载在本发明的多孔成形体上的无机离子吸附材料优选为式(I)代表的金属氧化物或两种或更多种金属氧化物的混合物，并选自下列(a)～(c)项中的任一类，因为所述无机离子吸附材料对于P、B、F和As具有优异的吸附性能：

(a)水合二氧化钛、水合二氧化锆、水合氧化锡、水合氧化铈、水合氧化镧和水合氧化钇；

(b)由选自钛、锆、锡、铈、镧和钇的金属元素与选自铝、硅和铁的金属元素组合而成的多金属氧化物；和

(c)活化氧化铝。

还优选浸渍硫酸铝的活化氧化铝和浸渍硫酸铝的活性碳等。

用在本发明中的式(I)代表的金属氧化物可以具有被溶解的非M和N的金属元素。例如，根据式(I)的下式代表的水合二氧化锆：ZrO₂·mH₂O可以具有被溶解的铁。

用在本发明中的无机离子吸附材料可以含有两种或更多种可由式(I)代表的金属氧化物。虽然对于每种金属氧化物的分布状态没有特殊限制，但是为了获得有效利用各金属氧化物的特性并且具有更优异的成本性能的无机离子吸附材料，优选形成特定金属氧化物被其它金属氧化物所覆盖的混合物结构。该结构的实例包括四氧化三铁被水合二氧化锆覆盖的结构。

用在本发明中的金属氧化物还包括具有被溶解的其它元素的金属氧化物，因此优选的实例包括具有被溶解锆的四氧化三铁被具有被溶解铁的水合二氧化锆覆盖的结构。

在上述实例中，水合氧化锆对于诸如磷、硼、氟和砷的离子具有高吸附性能和针对重复使用而言的高耐久性。然而，水合氧化锆价格昂贵。另一方面，与水合二氧化锆相比，四氧化三铁对于诸如磷、硼、氟和砷的离子具有较低的吸附性能和针对重复使用而言的较低耐久性。但是，四氧化三铁非常便宜。

因此，当四氧化三铁被水合二氧化锆覆盖时，在涉及离子吸附的无机离子吸附材料的表面附近形成具有高吸附性能和耐久性能的水合二氧化锆。另一方面，在不涉及吸附的无机离子吸附材料内部形成便宜的四氧化三铁。这样，获得可用作具有高吸附性能和耐久性能、价格便宜(即极其优异的成本性能)的吸附剂的多孔成形体。

从获得具有优异成本性能的吸附剂用于吸附和除去对环境或健康有害的离子诸如磷、硼、氟和砷的观点来看，优选用在本发明中的无机离子吸附材料具有下列结构。在该结构中，式(I)的M和N中的至少一个为选自铝、硅和铁的金属元素的金属氧化物被式(I)的M和N中的至少一个为选自钛、锆、锡、铈、镧和钇的金属元素的金属氧化物覆盖。

就这种情况下选自铝、硅和铁的金属元素在无机离子吸附材料中的含量比而言，将选自铝、硅和铁的金属元素和选自钛、锆、锡、铈、镧和钇的金属元素的总摩尔数设定为T，选自铝、硅和铁的金属元素的摩尔数设定为F，F/T(摩尔比)优选为0.01～0.95、更优选0.1～0.90、甚至更优选0.2～0.85、尤其优选0.3～0.80。F/T值(摩尔比)的过度增大趋于降低吸附性能和耐久性能，而且该值的减小会降低价格下降所带来的效果。

一些金属包括其中金属元素的氧化数不同的多种形式氧化物。但是，只要所述金属氧化物可以稳定存在于所述无机离子吸附材料中，则其形式不受限制。例如，当金属氧化物为氧化铁时，由于在空气中的氧化稳定性问题，优选该金属氧化物为水合三氧化二铁(FeO_1.5·mH₂O)或水合四氧化三铁(FeO_1.33·mH₂O)。

本发明的无机离子吸附材料可以含有因制备方法等而混合进来的其量不会偏离本发明目标的实现的杂质元素。可以混合的杂质元素的实例包括氮(硝酸盐、亚硝酸盐和氨)、钠、镁、硫、氯、钾、钙、铜、锌、溴、钡和铪。

所述无机离子吸附材料的比表面积可影响吸附性能和耐久性能，因此，比表面积优选处于固定范围内。具体地说，由氮吸附法确定的BET比表面积优选为20～1000m²/g、更优选30～800m²/g、甚至更优选50～600m²/g、尤其优选60～500m²/g。BET比表面积的过度会减小降低吸附性能，BET比表面积的过度增大会提高对酸或碱的溶解性，结果使重复使用的耐久性能降低。

对于用在本发明中的式(I)代表的金属氧化物的制备方法没有特殊限制，但是其例如通过下述方法制备。通过将碱性溶液加入到金属盐(例如氯化物、硫酸盐和硝酸盐)的水溶液中而得到沉淀物被过滤，清洗，然后干燥。就干燥方法而言，使用风干或在约150℃或更低、优选约90℃或更低的温度下干燥约1～20小时。

接下来将描述利用制备具有其中四氧化三铁被二氧化锆覆盖的结构的无机离子吸附材料的情况来制备具有下述结构的无机离子吸附材料的方法：其中式(I)的M和N中至少一个为选自铝、硅和铁的金属元素的金属氧化物被式(I)的M和N中至少一个为选自钛、锆、锡、铈、镧和钇的金属元素的金属氧化物覆盖。

首先，通过将锆的盐(例如氯化物、硝酸盐和硫酸盐)与铁的盐(例如氯化物、硝酸盐和硫酸盐)混合以使得将上述F/T(摩尔比)设定为希望的值，制得盐的水溶液。然后，加入碱性水溶液以将pH调节至8～9.5、优选8.5～9，和产生沉淀物。然后，当所述水溶液的温度调节为50℃且pH保持在8～9.5、优选8.5-9时，将空气吹入该水溶液中。在可检测到铁离子时对所述液相进行氧化处理。过滤所得沉淀物、用水洗涤，之后干燥。就干燥方法而言，使用风干或在约150℃或更低、优选约90℃或更低的温度下干燥1～20小时。干燥后的被干燥沉淀物中水含量优选为约6～30重量％。干燥后的水含量为将被干燥沉淀物从室温加热至1000℃时的重量减少率。

用在上述制备方法中的锆盐的实例包括氧氯化锆(ZrOCl₂)、四氯化锆(ZrCl₄)、硝酸锆(Zr(NO₃)₄)和硫酸锆(Zr(SO₄)₂)。这些金属盐可以为水合盐，例如Zr(SO₄)₂·4H₂O。金属盐通常以每升约0.05～2.0摩尔的溶液形式使用。

用在上述制备方法中的铁盐的实例包括亚铁盐，例如硫酸亚铁(FeSO₄)、硝酸亚铁(Fe(NO₃)₂)和氯化亚铁(FeCl₂)。这些还可以为水合盐，例如FeSO₄·7H₂O。

亚铁盐通常以固体形式加入，但是也可以以溶液状态加入。

碱的实例包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨和碳酸钠。这些碱以含有优选约5～20重量％各自本身的水溶液形式使用。在吹入氧化气体时，虽然取决于氧化气体的类型，但是吹入时间通常为约1～10小时。所用氧化试剂的实例包括过氧化氢、次氯酸钠和次氯酸钾。

根据本发明的无机离子吸附材料优选为尽可能精细的颗粒，并具有0.01～100μm、优选0.01～50μm、更优选0.01～30μm的粒径。

当粒径小于0.01μm时，用于制备的浆液趋于增大其粘度并很难成型为制品。当粒径大于100μm时，无机离子吸附材料的比表面积降低，并趋于降低吸附性能。

本文中的粒径指初级颗粒和作为初级颗粒的聚集体的二次颗粒各自或混合物的粒径。用于本发明的多孔成形体中所含的无机离子吸附材料的粒径为在使用激光束的衍射中由散射光强度的角度分布而确定的球-等价直径的众数径(频数最多的粒子直径)。

用在根据本发明的方法中的不良溶剂的实例包括水；醇类，例如甲醇和乙醇；醚类；和脂族烃类，例如正己烷和正庚烷；其各自为不溶解有机聚合物树脂的液体。但是，优选使用水。此外，通过将所述有机聚合物树脂的少量良溶剂加入到不良溶剂中可以控制有机聚合物树脂的凝固速率。所述聚合物树脂的良溶剂与水的混合比(良溶剂/水的百分数)优选为0～40％、更优选0～30％。当混合比高于40％时，凝固速率降低，因此成形体形状趋于扭曲，这是因为当成形为液滴等形状的聚合物溶液进入到不良溶剂中时和在其中移动的同时，成形体受到在其本身与不良溶剂之间产生的摩擦力。

对于不良溶剂的温度没有特殊限制，但是优选为-30℃～90℃、更优选0℃～90℃、甚至更优选0℃～80℃。当不良溶剂的温度高于90℃或低于-30℃时，其难以使得成形体在不良溶剂中的状态稳定。

接下来将描述通过使用本发明的多孔成形体作为吸附剂的离子吸附处理。

用在本发明中的多孔成形体适宜用作与水接触而吸附和除去水中离子的吸附剂。

对于待用本发明的多孔成形体吸附的离子没有特殊限制，而且例如可以为阴离子和阳离子中的任一种。阴离子的实例包括多种有机酸的离子，例如磷(磷酸根离子)、氟(氟离子)、砷(砷酸根离子和亚砷酸根离子)、硼(硼酸根离子)、碘离子、氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子和醋酸根。

此外，阳离子的实例包括钠、钾、钙、镉、铅、铬、钴、锶和铯。

尤其，无机离子吸附材料具有对于特定离子显示特定选择性的特征，因此适于从其中共存有混杂离子的液体例如污水和工业排水中除去诸如磷的离子。

具体地说，为了除去P、B、F和As离子，所述无机离子吸附材料优选为选自下列(a)～(c)项的任一类的金属氧化物或者两种或更多种金属氧化物的混合物：

(a)水合氧化钛、水合氧化锆、水合氧化锡、水合氧化铈、水合氧化镧和水合氧化钇；

(b)选自钛、锆、锡、铈、镧和钇的金属元素与选自铝、硅和铁的金属元素的多金属氧化物；和

(c)活化氧化铝。

当根据本发明的多孔成形体用作水处理吸附剂时，将该多孔成形体以填充在容器中的形式使用。对于容器和多孔成形体的填充层的形状没有特殊限制，只要该多孔成形体可以与待处理的水接触。其实例包括圆柱形、柱-形、多重柱形和盒形容器。优选，将多孔成形体填充在柱或吸附塔中并使待处理的水通过其中和使水与多孔成形体接触的方法可以充分地产生高接触效率，这是所述多孔成形体的一个特征。

这些容器优选带有固-液分离机构，例如多孔板和网状物等，从而多孔成形体不会从所述容器中流出。

对容器的材料没有特殊限制，但是包括不锈钢、FRP(玻璃纤维增强塑料)、玻璃和多种塑料。考虑到耐酸性，可以在内表面上衬有橡胶或氟树脂。

对于多孔成形体与待处理的水的接触方法也没有特殊限制，只要多孔成形体与待处理的水能够接触。当多孔成形体的填充层作为固定床使用时，其实例包括使水向上或向下流过圆柱形、多重柱形、盒形多孔成形体的填充层的方法、使水从圆周方向外侧通过圆柱形多孔成形体的填充层的内管的外压法、使水流至相反方向的内压法和使水水平通过盒形填充层的方法。此外，多孔成形体的填充层可以用作流化床方法。

本发明的离子吸附处理通常在进行吸附处理的同一位置处进行下述脱附处理和活化处理。但是，当该位置处没有足够空间或者当脱附频率低和没有足够时间调换填充有多孔成形体的容器时，可以从装置中移走填充有多孔成形体的容器以用填充具有吸附能力的多孔成形体的新容器调换该容器。可以被移走容器内的多孔成形体在具有脱附处理和活化处理设备的工厂等中单独地进行处理和再生。

在本发明中，对于使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元的构造形式没有特殊限制。但是，该形式优选为旋转系统。

旋转系统是指具有以下特点的系统：使用多个串联连接的吸附处理单元使水流动，当在先前阶段中连接的离子吸附单元的吸附能力下降时停止使水流到该离子吸附单元中，并依次按照时间差从先前阶段使水供至多个离子吸附单元，从而将位于后续阶段中的离子吸附单元调节至初始阶段以使水通过，由此连续获得具有稳定水质的处理水。

使吸附能力下降的具有多孔成形体的离子吸附单元依次经历回洗、脱附和活化处理等，以再生使用过的多孔成形体的吸附能力并使离子吸附单元闲置直到下一吸附处理。当脱附频率低和甚至在这种情况下使用足够的时间调换离子吸附单元时，可以从水处理装置中仅移走离子吸附单元，和还可以用具有吸附能力的离子吸附单元替换该离子吸附单元。如上所述，可以在具有脱附处理和活化处理设备的工厂等内处理和再生被移走的离子吸附单元内的多孔成形体。

就旋转系统的一个优选实施方案而言，将参考图2来描述将吸附剂填充塔选作离子吸附单元并安置三个吸附树脂塔的情况。但是，所述实施方案并不限于此。

在图2中，阀的目前状态分别是V1-开，V2-关，V3-关，V4-关，V5-开，V6-关，V7-开，V8-关和V9-关。按照顺序V1、吸附塔A、V7、检测器1、吸附塔B和V5通过未净化水。

目前，安置在先前阶段的吸附塔A与后续阶段的吸附塔B之间的检测器1总是监测吸附塔A的处理水的水质。当检测器1的水质超出规定值时，则确定吸附塔A的吸附量充满。将阀的状态分别设定为V1-关，V2-开，V3-关，V4-关，V5-关，V6-开，V7-关，V8-开和V9-关。按照顺序阀V2、吸附塔B、阀V8、检测器2、吸附塔C和阀V6通过未净化水。也就是，水通过作为先前阶段的吸附塔B和作为后续阶段的吸附塔C。检测器3安置在阀V1和阀V9之间。

在这种状态下，吸附量被充满的吸附塔A进行回洗、脱附和活化步骤。吸附塔A闲置直到吸附塔B的吸附量被充满，水开始按照吸附塔C作为先前阶段和吸附塔A作为后续阶段的顺序通过。

可以根据待处理的离子类型选择适当的检测器。具体实例包括电导计、磷酸根离子浓度计、氟离子浓度计和pH。不必限于在线监测，还可以使用例如ICP发射光谱等来控制离线取样的处理水的水质。

此外，优选安装检测器来检测先前阶段的吸附塔的吸附量。但是，在本发明中，可以省略该检测器而利用通水时间来控制吸附塔的切换。

虽然对于串联排列的离子吸附单元的数量没有特殊限制，但是该数量优选选自2～5。当排列的离子吸附单元的数量超过5时，则初始成本趋于提高。

在本发明的水处理装置中，优选在离子吸附单元的先前阶段中提供分离和除去水中悬浮固体的单元。在先前的阶段中除去水中的悬浮固体可以防止多孔成形体表面的阻塞，而且可以使本发明中使用的多孔成形体充分发挥其吸附性能。分离和除去悬浮固体的单元的优选实例包括凝聚沉淀处理、沉淀分离处理、砂滤处理和膜分离处理。尤其优选膜分离处理，因为其需要小的安装面积和可提供清洁的滤液。膜分离处理的优选实例包括反渗透膜(RO)、超滤膜(UF)和微滤膜(MF)。对于膜的形式没有限制，包括例如平膜、中空纤维、褶状物、螺旋形和管状物。

在根据本发明的吸附处理中，优选在根据待除去的离子和多孔成形体所含的无机离子吸附材料的组合而将处理水的pH调节至优选pH之后使无机离子吸附材料吸附待除去的离子。

当水中的磷为待除去的物质和使用水合氧化锆或具有四氧化三铁被水合氧化锆覆盖的结构的无机离子吸附材料时，pH的调节范围为1.5～10、更优选pH为2～7。

当水中的硼为待除去的物质和使用水合氧化铈或具有四氧化三铁被水合氧化铈覆盖的结构的无机离子吸附材料时，pH的调节范围为3～10、更优选pH为5～8。

当水中的氟为待除去的物质和使用水合氧化铈或具有四氧化三铁被水合二氧化锆覆盖的结构的无机离子吸附材料时，pH的调节范围为1～7、更优选pH为2～5。

此外，当水中的砷为待除去的物质和使用水合氧化铈或具有四氧化三铁被水合氧化铈所覆盖的结构的无机离子吸附材料时，pH的调节范围为3～12、更优选pH为5～9。

在通过与碱性水溶液接触而将被吸附的阴离子脱附和随后在用酸性水溶液处理该吸附剂(再生处理)之后，本发明中使用的多孔成形体可以再次吸附阴离子。因此，所述多孔成形体被重复使用而显示出降低成本和减少废物的效果。尤其，根据本发明的多孔成形体对于重复使用而言的耐久性较好。

只要pH为10或更大，所述碱性溶液(脱附溶液)则可以脱附阴离子，但是pH范围优选为12或更大、更优选13或更大。碱性溶液的浓度为0.1～30重量％、更优选0.5～20重量％。当浓度低于0.1重量％时，碱性溶液的脱附效率趋于降低，当浓度大于30重量％时，碱性试剂的成本升高。

对于脱附溶液的流速没有特殊限制，但是通常优选空速(SV)为0.5～15(hr^-1)。当空速(SV)小于0.5时，脱附处理趋于使用长脱附时间和使得操作效率差。当空速(SV)高于15时，多孔成形体与碱性水溶液的接触时间趋于变短，这会降低吸附效率。对于用作脱附溶液的碱性水溶液没有特殊限制，但是通常使用无机碱，例如氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化铵和有机胺。其中特别优选氢氧化钠和氢氧化钾，因为其显示高脱附效率。

虽然在用于脱附处理后的脱附溶液含有从多孔成形体中脱附出来的待除去的离子，但是优选本发明的水处理装置具有用于使得所述脱附溶液中待除去的离子的难溶盐沉淀的沉淀单元，和用于从碱性水溶液中分离所生成的沉淀物的固-液分离单元。因此，脱附溶液容易被再利用，并且容易回收待除去的被脱附离子。

例如，可以按照如下方式进行用于所述沉淀物的沉淀处理和固-液分离处理。

使脱附溶液与吸附待除去的离子的本发明的多孔成形体接触，和在所述脱附溶液中使得待除去的离子脱附。将沉淀试剂与待除去的离子反应以生成被添加至所述溶液中的沉淀物，通过固-液分离处理从碱性水溶液中分离和回收生成的沉淀物。

沉淀试剂的实例包括金属氢氧化物。由于金属盐与阴离子例如磷、硼、氟和砷结合，因此所述金属氢氧化物产生沉淀物。由于氢氧化物成为用于使被吸附的阴离子脱附的碱性水溶液的碱源，因此通过对用于脱附处理的碱性水溶液进行回收和再利用可以得到封闭的系统。沉淀试剂的具体实例包括氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化镁和氢氧化钙。

其中优选多价金属的氢氧化物，因为其形成难溶的沉淀物，也就是具有低溶解性的沉淀物。具体地说，特别优选氢氧化铝、氢氧化镁和氢氧化钙。尤其，从成本角度考虑优选氢氧化钙。

例如，当待除去的离子磷作为磷酸钠形式存在时，可以根据下列反应式分离和回收脱附溶液。此外，制得的磷酸钙可以作为肥料等而再利用。

6Na₃PO₄+10Ca(OH)₂→18NaOH+Ca₁₀(OH)₂(PO₄)₆↓

对于添加的金属氢氧化物的量没有特殊限制，但是相当于目标离子的1～4倍当量。当加入量等于或小于目标离子的摩尔数时，沉淀物的生成效率趋于降低，当加入量大于目标离子的4倍当量时，由于除去效率几乎不变因而该量在经济上是不利的。

从其中使目标离子沉淀和除去的溶液的pH优选为6或更大，当考虑到脱附溶液的回收和再利用时，将pH保持在12或更大和优选13或更大。当从其中使目标离子沉淀和除去的溶液pH小于6时，沉淀物的溶解性增大而使沉淀效率降低。

当沉淀和除去目标离子时，除了金属氢氧化物之外还可以同时使用无机沉淀试剂，例如硫酸铝和聚合氯化铝和高聚物絮凝剂。

此外，在本发明中对待除去的离子进行适当的沉淀处理时，可以通过冷却用于脱附处理并含有待除去的离子的脱附溶液而再利用所述脱附溶液进行沉淀和分离所述沉淀物，待除去的离子可以被分离和回收作为所述沉淀物。

因此，更优选本发明的水处理装置具有脱附溶液的冷却单元，该脱附溶液与用在离子吸附单元中的多孔成形体接触并含有待除去的离子。

当使用氢氧化钠溶液作为脱附溶液将多孔成形体中被吸附的磷酸根离子脱附时，可以特别地和适当地对所述冷却中的被脱附离子进行沉淀处理。

对于冷却单元和方法没有特殊限制。但是，可以使用常用的冷却器和热交换器等来冷却脱附溶液。

对于冷却温度没有特殊限制，只要在该温度下可以使得被脱附离子沉淀。但是，该温度优选为5～25℃、更优选5～10℃。温度小于5℃时需要更多冷却能，则经济上趋于不利，温度超过25℃时趋于获得沉淀物的低结晶效果。

为了在冷却时有效沉淀出磷酸钠，可以新加入氢氧化钠以提高脱附溶液中的氢氧化钠浓度。

对于脱附溶液的沉淀物的固-液分离单元没有特殊限制。但是，通常可以使用压滤器、沉降分离、离心分离、压带机、螺杆压榨机和膜分离法等。尤其优选膜分离法，因为其节约安装面积和可提供澄清的滤液。

对于膜分离法没有特殊限制，但是包括超滤膜(UF)、微滤膜(MF)和渗透膜。对于膜的形式没有特殊限制，包括例如平膜、中空纤维、褶状物、螺旋形和管状物。其中，从过滤速率和过滤精度的角度考虑优选的膜分离法为超滤膜(UF)和微滤膜(MF)等。

另一方面，在使用凝聚沉淀处理单元作为除去水中含有的成分的单元并将凝聚沉淀处理单元和离子吸附单元组合的本发明装置中，可以将用于脱附处理并含有待除去的离子的脱附溶液作为脱附排液返回到凝聚沉淀处理中，因为这样在不对脱附溶液进行沉淀处理的情况下再次对所述脱附溶液进行凝聚沉淀处理。

脱附步骤结束之后容器中的多孔成形体为碱性，而且在该状态下其对于未净化水中的离子再次具有低的吸附能力。为此，使用酸性水溶液使柱中的pH返回到规定值，也就是，进行活化处理。

对于酸性水溶液没有特殊限制，但是使用诸如硫酸和盐酸的水溶液。酸性水溶液的浓度必须仅为约0.001～10重量％。当浓度低于0.001重量％时，活化步骤在其结束前需要大量水，当浓度高于10重量％时，酸性水溶液可能引起操作危险的问题。

对于酸性水溶液的流速没有特殊限制，但是空速(SV)通常优选为0.5～30(hr^-1)。当空速(SV)低于0.5时，活化处理趋于使用长活化时间和操作效率差。当空速(SV)高于30时，多孔成形体与酸性水溶液的接触时间缩短，从而降低脱附效率。

另外优选的活化处理是在将用于活化的溶液于所述柱和pH-调节池之间循环时活化多孔成形体。

考虑到无机离子吸附材料的耐酸性，通过采用所述结构可以使在脱附处理期间移至碱性侧的柱中多孔成形体的pH温和地返回至预定的pH。

例如，已知氧化铁显著溶解于pH为3或更小的酸性溶液中。对其上负载上述氧化铁的多孔成形体进行活化的常规活化方法具有上述溶解铁问题，因此不得不采用pH为3或更大的弱酸来处理多孔成形体。但是，所述方法需要大量的水，在经济上是不可行的。

与这种常规方法相比，根据本发明的活化方法包括设置柱和pH-调节池，使用于活化的溶液在它们之间循环。因此，所述方法可以活化多孔成形体，同时避免氧化铁溶解在酸中的pH范围，还可以降低活化用水量，和可以减小装置尺寸。

从空速(SV)为1～200(hr^-1)、更优选空速(SV)为10～100(hr^-1)选择用于活化的循环溶液的流速。当空速(SV)低于1时，酸性溶液趋于使用长活化时间和操作效率差。当空速(SV)高于200时，活化步骤需要大的泵功率，则趋于导致效率差。

可以在将吸附剂填充在柱中的状态下进行脱附和活化的系列操作。也就是，通过使脱附溶液和活化溶液依次通过填充有吸附剂的容器(对于其而言吸附处理已经结束)可以容易地再生多孔成形体的吸附性能。在这种情况下，流动方向可以为向上或向下。

根据本发明的多孔成形体具有优异的耐化学品性和机械强度。因此，甚至在再生过程已经重复数十次至数百次时所述多孔成形体也几乎不会降低离子吸附性能。

实施例

根据实施例对本发明进行描述。

在实施例中，按照下述方法测量成形体的各种物理性质等。

·用扫描电子显微镜观察成形体

用Hitachi Ltd.制造的为扫描电子显微镜(SEM)的S-800型扫描电子显微镜观察成形体。

·成形体的切割

在室温下真空-干燥成形体，向干燥的成形体中加入异丙醇(IPA)以以IPA进行浸渍。然后，将成形体与IPA一起密封在直径为5mm的明胶囊中，并将密封的成形体在液氮中冷冻。用凿子切割被冷冻的成形体和囊一起。选择切割的成形体，使用适当的一个成形体作为显微镜样品。

·表面开孔率

通过用扫描电子显微镜对表面照相而获得成形体的表面图像，使用图像-分析软件(Mitani Corp.制造的WinROOF(商标))分析照片。更详细地，通过下述步骤确定面积比：使软件将所得的SEM图像识别为暗和亮的图像；手动调节阈值，从而可以将暗的部分识别为开口部分而将亮的部分识别为原纤维；使软件将图像分割成开口部分和原纤维部分。

·表面开口直径

通过对使用扫描电子显微镜照得的成形体表面图像进行实际测量来确定表面开口直径。当孔为圆形时，使用孔径作为开口直径，当孔具有非圆形的其它形状时，将具有同样面积的圆的圆-等价直径作为开口直径。

·粒径

使用激光衍射/散射-型粒径分布测量装置(HORIBA Corp.制造的LA-910(商标))测量成形体和无机离子吸附材料的粒径。但是，当粒径为1,000μm或更大时，将粒径确定为成形体的最大直径和最小直径的平均值，其中通过使用SEM图像来测量直径。

·孔隙率

通过将足够湿润的成形体铺展在干燥滤纸上以除去过量水分和测量重量来确定水合状态下的成形体重量(W1)。接下来，在室温下真空-干燥成形体24小时以获得干燥的成形体。测量干燥成形体的重量并将其确定为干燥状态下的成形体的重量(W0)。

随后，准备比重计(Gay-Lussac型，容量10ml)，测量填充了纯水(25℃)的比重计的重量，将其确定为比重计在填充水的状态下的重量(Ww)。然后，将在纯水中变湿的成形体装入比重计中，并进一步填充纯水至标记线，测量重量并将其确定为(Wwm)。

随后，从比重计中取出成形体并在室温下真空-干燥24小时而获得干燥的成形体。测量干燥成形体的重量并将其确定为(M)。

根据下列计算式确定成形体的比重(ρ)和孔隙率(Pr)：

ρ＝M/(Ww+M-Wwm)

Pr＝(W1-W0)/(W1-W0+W0/ρ)×100

其中，Pr为孔隙率(％)；W1为水合状态下的成形体重量；W0为干燥后的成形体重量；ρ为成形体的比重(g/cm³)；M为干燥后的成形体重量(g)；Ww为填充有水的比重计的重量(g)；Wwm为含有水合状态的成形体和纯水的比重计的重量(g)。

·负载量

在室温下真空-干燥成形体24小时而获得干燥的成形体。测量干燥成形体的重量，并将其确定为干燥状态下的成形体重量Wd(g)。随后，使用电炉在800℃下烘烤经干燥的成形体2小时，测量灰分重量并将其确定为灰分重量Wa(g)。按照下列表达式确定负载量：

负载量(％)＝Wa/Wd×100

其中，Wa为成形体中的灰分重量(g)；Wd为干燥状态下的成形体的重量(g)。

·比表面积(m²/cm³)

在室温下真空-干燥成形体之后，通过BET法使用Beckman Coulter，Inc.制造的Coulter SA3100(商标)确定多孔成形体的比表面积S_BET(m²/g)。

接下来，使用测量量筒等测量湿润状态下的成形体的表观体积V(cm³)。随后，在室温下真空-干燥成形体并确定重量W(g)。

按照下列表达式确定本发明的成形体的比表面积：

比表面积(m²/cm³)＝S_BET×堆积密度(g/cm³)

堆积密度(g/cm³)＝W/V

其中，S_BET代表成形体的比表面积(m²/g)；W代表经干燥的成形体的重量(g)；V代表表观体积(cm³)。

·磷浓度

根据吸光光度法使用HACH公司制造的磷酸盐分析仪PhosphaxCompact(商标)测量磷浓度。

·氟浓度

使用Yokogawa Analytical Systems，Inc.制造的IC-7000(商标)通过离子色谱分析法测量氟浓度。将Yokogawa Analytical Systems，Inc.制造的ICS-A 2G(商标)用作预柱，将Yokogawa Analytical Systems，Inc.制造的ICS-A23(商标)用作分析柱。

·硼浓度

使用Thermo Electron Corp(美国)制造的IRIS-INTREPID-II(商标)通过ICP光谱测定法测量硼浓度。

(制备例1)无机离子吸附材料的制备-1

制备1L 0.15mol的氧氯化锆(ZrOCl₂)水溶液。该溶液含有13.7g作为锆的金属离子。加入84.0g硫酸亚铁晶体(FeSO₄·7H2O)并在搅拌下使其溶解于水所述溶液中。加入的硫酸亚铁的量相应于0.3mol亚铁离子(F/T(摩尔比)：0.67)。

接下来，在搅拌下向所述水溶液中滴加15重量％的氢氧化钠溶液，直至溶液的pH达到9，然后制得蓝绿色的沉淀物。随后，以10L/小时的量将空气吹入到所述水溶液中，同时将其加热至50℃。当空气被连续吹入该溶液中时，水溶液的pH降低。在这种情况下，向水溶液中滴加15重量％的氢氧化钠溶液以使pH保持在8.5-9。在吸附分光光度测定法可检测到溶液中的亚铁离子的同时将空气连续吹入所述水溶液之后，产生黑色沉淀物。随后，吸-滤黑色沉淀物、用去离子水清洗直至滤液呈中性，之后在70℃或更低温度下进行干燥。在球磨机中将被干燥的沉淀物粉碎7小时，得到平均粒径为2.8μm的无机离子吸附材料粉末。所述粉末的BET比表面积为170m²/g。

根据X-射线衍射分析和装备了元素分析装置的透射电子显微镜的观察和分析结果，确定所得的无机离子吸附材料粉末具有氧化铁(其中锆可能被溶解)被水合氧化锆(其中铁可能被溶解)覆盖的结构。

(制备例-2)多孔成形体的制备-1

在可分离的烧瓶中，将10g乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH，NipponSynthetic Chemical Industry Co.，Ltd.，Soarnol E3803(商标))、10g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，BASF日本Co.，Ltd.，Luvitec K30粉末(商标))和80g二甲亚砜(DMSO，Kanto Chemical Co.，Ltd.)溶解在加热至60℃的水中，得到均匀的聚合物溶液。

向100g所述聚合物溶液中加入92g在制备例1中制得的无机离子吸附材料，充分搅拌混合物以形成浆液。将所得浆液混合物加热至40℃并供入具有在侧面上开口的直径为5mm的喷嘴的圆柱形旋转容器中。然后，借助离心力(15G)使得该容器旋转以形成穿过喷嘴的液滴，将液滴排入到装有60℃的水的凝固浴中，和使得浆液混合物凝固。

然后清洁所述被凝固的制品并对其进行分类而形成平均粒径为623μm的球状多孔成形体。

在球状多孔成形体中，孔隙率为79％；表面开口直径为0.1-10μm；负载量为81％；表面开口比为54％；比表面积为62m²/cm³。

当用扫描电子显微镜(SEM)观察球状多孔成形体的表面和割断面时未观察到皮层。在表面附近观察到最大孔径层(空隙层)，还证实在原纤维内存在所述腔室和开孔存在于原纤维表面上。进一步观察到无机离子吸附材料的粉末被负载在原纤维的外表面上和所述原纤维的内腔的表面上。

(制备例3)无机离子吸附材料的制备-2

在大气压下于70℃下干燥氢氧化锆(Doral Company(澳大利亚)制造的Doral-ZOH100(商标))。在球磨机中将经干燥的氢氧化锆粉末粉碎8小时，得到平均粒径为3.7μm的水合二氧化锆白色粉末。所述粉末的BET比表面积为344m²/g。

(制备例4)多孔成形体的制备-2

在可分离的烧瓶中，将10g乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH，NipponSynthetic Chemical Industry Co.，Ltd.，Soarnol E3803(商标))、10g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，BASF日本Co.，Ltd.，Luvitec K30粉末(商标))和80g二甲亚砜(DMSO，Kanto Chemical Co.，Ltd.)溶解在加热至60℃的水中，得到均匀的聚合物溶液。向100g所述聚合物溶液中加入95g在制备例3中制得的无机离子吸附材料，充分搅拌混合物以形成浆液。

将所得浆液混合物加热至40℃并供入到具有在侧面上开口的直径为5mm的喷嘴的圆柱形旋转容器中。然后，借助离心力(15G)使得所述容器旋转以形成穿过喷嘴的液滴，将液滴排入到装有60℃的水的凝固浴中，和使得浆液混合物凝固。然后清洁所述被凝固的制品并对其进行分类而形成平均粒径为645μm的球状多孔成形体。

在球状多孔成形体中，孔隙率为80％；表面开口直径为0.1～10μm；负载量为82％；表面开口比为56％；比表面积为65m²/cm³。

(制备例5)无机离子吸附材料的制备-3

在搅拌下将0.2mol硫酸高铈和0.5mol硫酸铵溶解在2L蒸馏水中。随后，加入氨水以将溶液的pH调节至9，得到沉淀物。将该溶液成化整夜并过滤，用去离子水洗涤沉淀物直至滤液呈中性，然后在60℃下进行干燥。在球磨机中将干燥的沉淀物粉碎7小时，得到平均粒径为2.0μm的水合氧化铈粉末。所述粉末的BET比表面积为153m²/g。

(制备例6)多孔成形体的制备-3

向100g所述聚合物溶液中加入125g在制备例5中制得的水合氧化铈粉末，充分搅拌混合物以形成浆液。

将所得浆液混合物加热至40℃并供入到具有在侧面上开口的直径为5mm的喷嘴的圆柱形旋转容器中。然后，借助离心力(17.5G)使得所述容器旋转以形成穿过喷嘴的液滴，将液滴排入到装有60℃的水的凝固浴中，使得浆液混合物凝固。然后清洁所述被凝固的制品并对其进行分类而形成平均粒径为531μm的球状多孔成形体。在球状多孔成形体中，孔隙率为79％；表面开口直径为0.1～20μm；负载量为89％；表面开口比为30％；比表面积为84m²/cm³。

(制备例7)中空纤维滤芯的制备

用树脂附着和固定中空纤维的两端以制备具有粘合剂树脂部分和带有裙缘的下部分的圆柱形中空纤维滤芯，其膜面积为0.15m²。中空纤维为由聚偏二氟乙烯制备的微滤膜和微孔直径为0.1μm，外径为1.4mm，内径为0.8mm。在下部粘合固定层中沿着中空纤维开有5个直径为5mm的通孔。

(实施例1)

图3中显示了本发明的水处理装置的实例。

参考图3，首先描述吸附步骤。

通过未净化水进料通道1将食品厂的排水接收到曝气池2中，使用鼓风机将空气从曝气管4供入到曝气池中，以对排水进行生物处理。就未净化水质量而言，COD和磷酸根离子浓度几乎稳定地保持在100～500mg/L和5mg-P/L。

曝气池内的MLSS浓度保持在10,000mg/L。

接下来，使用吸滤泵6和制备例7的中空纤维滤芯5(滤膜)以0.7m³/m²/天的渗透水量操作曝气池中的水。通过管道7将过滤后的处理水贮存在pH-调节池8中。

就过滤后的水质而言，除去混浊成分而使浊度小于0.1，但是以COD为15mg/L和磷酸根离子浓度为1.5mg-P/L纯化水质。

通过使用pH-调节剂添加机制9添加的硫酸，将pH-调节池8中被贮存水调节至pH 3。通过管线10和泵11将调节pH之后的未净化水供入柱12中。以1L/h(SV10)的速率使未净化水通过装有0.1L制备例2中制备的多孔成形体的柱12。通过管道13将磷酸根离子已被多孔成形体吸附和除去的被纯化排水暂时贮存在处理水池14中，在使用pH-调节剂添加机制15加入的氢氧化钠将所述排水的pH中和至中性之后排出。处理水中的磷酸根离子浓度为0.1mg-P/L或更小。

接下来，描述回洗步骤。当处理水中的磷酸根离子浓度超过0.5mg-P/L时，关闭阀c和阀h以停止供应未净化水。随后，打开阀g和阀b，将处理水池14中的处理水通过管道16和泵17以3L/h(SV30)的速率由柱12的下部供入，并减压和清洗柱12中的吸附剂。使清洗液经过管道18返回到pH-调节池8中。

接下来，描述脱附步骤。通过管道20和泵21以0.1 L/h(SV1)的速率将贮存在脱附溶液池19中、浓度为5重量％的氢氧化钠水溶液供入柱12中达持续6小时，使其与吸附剂接触。被吸附的磷酸根离子脱附到氢氧化钠水溶液中，通过管道22将氢氧化钠水溶液贮存在沉淀池23中。

此时，沉淀池23中的磷酸根离子浓度为570mg-P/L。

随后描述沉淀步骤。通过管道25和泵26将贮存在沉积试剂池24中、以氢氧化钙计的浓度为3g/L的氢氧化钙浆液倾入沉淀池23中，并使用搅拌器27搅拌混合溶液20小时以使两者溶质发生反应生成磷酸钙。沉淀反应结束后，通过管道28和泵29将包括生成的磷酸钙的苍白溶液供入到作为膜分离装置(截留标称分子量值为6,000的超滤膜，Asahi KaseiChemicals Corp.制造)的膜分离装置30中，并将其分离为固体和液体。分离为固体和液体之后的氢氧化钠水溶液含有浓度为10mg-P/L的磷酸根离子和浓度为1mg-Ca/L的钙离子。通过管道31将分离为固体和液体的浓缩磷酸钙浆液循环至结晶池23中。从阀i排出沉淀池23中的浓缩磷酸钙浆液。

接下来描述活化步骤。在pH-调节池33中制备1L经硫酸调节而使pH达到3的活化溶液。通过管道34和泵35以6L/h(SV60)的速率将活化溶液供入柱12中，使其与柱中的吸附剂接触，并通过管道36循环至pH-调节池33中。在柱12中与吸附剂接触的活化液体变为碱性，因而通过管道39将贮存在活化液体贮存池38中的50重量％的硫酸水溶液供入pH-调节池33中，从而使用与设置在pH-调节池33内的pH-控制器37衔接的泵40将pH控制在3～5。重复操作9小时以使柱12中的pH稳定为5。使用搅拌器41搅拌活化液体，用以提高pH控制的精确性。

在图3中，参考字母a、d、e和f表示阀，参考数字分别32、42表示管道和污泥取引管线。

可以依次重复上述吸附步骤、回洗步骤、脱附步骤、沉淀步骤和活化步骤，从而将各步骤稳定操作3个月。

在三个月的操作期间生成的污泥量为0.60kg/kg-SS，其低于标准活性污泥法生成的污泥量0.7kg/kg-SS，而且还证实作为本发明的膜生物反应器法的特征，可以降低过度的污泥生成量。

(实施例2)

除使用制备例4中制备的多孔成形体之外，在与实施例1相同的条件下依次重复吸附步骤、回洗步骤、脱附步骤、沉淀步骤和活化步骤，由此如实施例1中那样可以稳定实现在处理水中0.1mg-P/L或更小的磷酸根离子浓度达三个月。在三个月的操作期间生成的污泥量为0.58kg/kg-SS。

因此，实施例1和2中所示的使用本发明的水处理装置可以降低过度的污泥生成量，并且稳定提供具有极低磷浓度的处理水。

(实施例3)

作为水处理装置，使用如图4所示的其中下述单元彼此连接的装置：作为生物处理单元的由填充生物膜载体的池组成的曝气池301、作为污泥分离单元的污泥沉淀池302和作为离子吸附单元的填充了多孔成形体的柱303。就曝气池的容量而言，第一个池的容量为6L；第二至第五个池的容量分别为3L；总容量为18L。在每个池中设置生物膜载体304和曝气管305。通过下述方式制备生物膜载体：形成长度为1.5cm的环形聚偏二氯乙烯纤维，将其一部分固定在覆盖有塑料的由铜制成的长50cm的芯材料上，和形成长度为40cm、外径为8cm的螺旋形生物膜载体。污泥沉淀池的容量为5L。用0.1L制备例2中制得的多孔成形体填充所述柱。

以12L/天的量输入用水稀释液体食品而制得的排水306(BOD：700mg/L，正己烷值：50mg/L)。以1～1.5L/分钟的空气量将所有第1～5个池暴露于空气下，将DO调节设定至4～5mg/l。在这种状态下，观察到在HRT为36小时和MLSS为3000～5000mg/L下瓢体虫和仙女虫附着在生物膜载体上。通过泵以20L/天的量将污泥沉淀池中沉淀的污泥返回到第一池中。虽然废水处理持续进行了三个月，但是污泥一次未取出。

就该状态的水质而言，污泥沉淀池的上清液的BOD和T-P分别为20mg/l和5mg/l。通过所述柱的处理水307的BOD和T-P分别为3mg/l和0.1mg/l或更小。

(实施例4)

除使用制备例4中制得的多孔成形体之外，在与实施例3相同的条件下持续进行废水处理3个月，和污泥一次未取出。就该状态的水质而言，污泥沉淀池的上清液的BOD和T-P分别为21mg/l和5mg/l。通过所述柱的处理水307的BOD和T-P分别为3mg/l和0.1mg/l或更小。

因此，其证明通过使用实施例3和4中所示的本发明的水处理装置，可以在几乎不产生剩余污泥的情况下大大降低处理水中的磷浓度。

(实施例5)

图5中显示了实施例5中所用的废水处理装置的示意图。参考数字51、52、53和54表示作为生物处理单元的曝气池、作为污泥分离单元的污泥沉淀池、作为污泥溶解单元的溶解处理池(使用嗜热菌法)，作为离子吸附单元的填充有制备例2中制得的多孔成形体的柱。参考数字55表示膜滤器。参考数字56、57表示曝气管。

在实施例5中，流入曝气池51中的废水58的BOD浓度为200mg/L。就废水而言，肉提取物∶胨调节为1∶1(重量比)，并且使用其中进一步加入了无机盐从而使BOD浓度∶氮浓度∶磷浓度调节为100∶5∶1的模拟液体。以70L/天的流入量将废水供入到曝气池51中。曝气池的容量为20L。将流出曝气池51的液体供至污泥沉淀池52中，并将其分为上清液和污泥。将在污泥沉淀池52中沉降和分离出的一部分污泥返回到曝气池51中作为返回污泥。使其残留物经过液体-输送管线，在悬浮固体(SS)为1重量％的情况下以0.8L/天的速率将其供至溶解处理池53中。通过空气管线以0.05L/分钟的流速将空气从曝气装置输至溶解处理池53中，并且将温水输入到溶解处理池53的夹套中以保持温度，从而可以使温度保持在60℃。将流过溶解处理池53的液体输供至膜滤器55中，同时由设置在液体-输送管线的管路上的空气泵以10L/分钟的流速输送空气。

使在污泥沉淀池52中分离出的污泥适当地泵供至溶解处理池53中。通过膜滤器浓缩物管线将膜滤器55中的膜浓缩物供至溶解处理池53中。通过膜滤液管线将膜滤液供至曝气池51中。就膜分离装置的连续操作条件而言，膜滤液的量为0.8L/天。将3L/h的膜浓缩物供至溶解处理池53中。作为用于膜滤器的滤膜组件，使用由Asahi Chemical制造的SLP-1053(膜面积：0.1m2，截留分子量：10,000)，其为由聚砜制成的中空纤维型超滤膜。柱54中填充有0.1L的所述多孔成形体。

在这种状态下连续操作10天。结果显示将从第5天的状态调节至固定状态和对第5至第10天进行平均而获得的值。进入溶解处理池53内的液体的SS为12,000mg/L。相比较而言，膜滤液的SS为0mg/L。膜滤液的BOD为30mg/L。虽然废水处理连续进行10天，但是污泥一次未取出。就该状态的水质而言，污泥沉淀池的上清液的COD和T-P分别为8mg/l和1mg/l。通过所述柱的处理水59的COD和T-P分别为7mg/l和0.1mg/l或更小。

(实施例6)

除使用制备例4中制得的多孔成形体之外，在与实施例5相同的条件下连续进行废水处理10天，和污泥一次未取出。

就该状态的水质而言，污泥沉淀池的上清液的COD和T-P分别为8mg/l和1mg/l。通过所述柱的处理水59的COD和T-P分别为7mg/l和0.1mg/l或更小。

因此，其证明实施例5和6中所示的使用本发明的水处理装置可以在几乎不产生剩余污泥的情况下大大降低处理水中的磷浓度。

(实施例7)

首先，在下列条件下进行对制备例2中制得的多孔成形体进行磷吸附试验。

将正磷酸三钠(Na₃PO₄·12H₂O)溶解在蒸馏水中以制备磷浓度为9mg-P/L的液体和用硫酸将该液体的pH调节至7，从而制得模拟液体，即欲吸附的料液。

将8ml制备的多孔成形体装入柱(内径为10mm)中，使上述欲吸附的料液以240ml/h(SV30)的速率通过其中。每隔30分钟来自所述柱中的排水(被处理的液体)进行取样，测量处理水中的磷酸根离子浓度(磷的浓度)，并确定在磷酸根离子浓度超过0.5mg-P/L之前流过其中的水量(吸附量)。

在上述吸附操作之后，使成形体在7重量％的氢氧化钠水溶液中浸渍2小时以脱附被吸附的磷酸，然后用蒸馏水清洗。随后，使成形体在0.1重量％的硫酸水溶液中浸渍5小时，从而使其再生。然后，用蒸馏水再次洗涤成形体。

将上述吸附、脱附和再生操作重复50次，考察在第一次和第50次操作之后的吸附量和它们之间的变化率。

上述吸附量变化率由下列表达式表示：

吸附量变化率＝(第50次吸附操作时的量)/(第一次吸附操作时的量)×100

结果，第一次吸附的量为940mg-P/L-吸附剂；第50次吸附的量为910mg-P/L-吸附剂；吸附量的变化率为97％。第50次操作的吸附容量与第一次操作相比未发生变化，其证明本发明的吸附剂具有高耐久性。

接下来，如图6的示意流程所示，准备将凝聚沉淀处理与使用制备例2中制得的多孔成形体作为吸附剂的离子吸附处理组合的本发明的水处理装置。该装置处理含氟废水60。在该装置中，使用脱附溶液65进行脱附处理，所述脱附溶液用于脱附通过离子吸附处理由多孔成形体吸附的氟。然后将脱附溶液65返回到凝聚沉淀处理中作为含有被脱附的氟的脱附排液66，使脱附溶液65再次经历凝聚沉淀处理。

将含有100mg/L氟的废水60供入到本发明的水处理装置(凝聚沉淀处理步骤)61中。

在凝聚沉淀处理中，使用9kg/m³-废水的作为钙盐的氢氧化钙和5kg/m³-废水的作为铝盐的硫酸铝。经凝聚沉淀处理之后处理水中的氟浓度为11mg/L。

经历凝聚沉淀处理的处理水的pH为11。使用pH调节器63将处理水的pH调节至3之后，通过使处理水以SV20的速率通过填充有8ml多孔成形体的柱62(内径：10mm)(离子吸附处理步骤)，对处理水进行离子吸附处理，将pH调节至7以获得最终的处理水。在最终的处理水64中氟浓度小于1mg/L。将硫酸和氢氧化钠用于调节pH。

(实施例8)

除使用制备例6中制得的多孔成形体作为吸附剂之外，准备与实施例7中相同的水处理装置。该装置处理含氟废水。

将含有80mg/L氟的废水供入到本发明的水处理装置中。

在凝聚沉淀处理中，使用7kg/m³-废水的氢氧化钙作为钙盐和4kg/m³-废水的硫酸铝作为铝盐。经凝聚沉淀处理的处理水中的氟浓度为9mg/L。

经历凝聚沉淀处理的处理水的pH为11。将处理水的pH调节至3之后，通过将处理水以SV40的速率通过填充有8ml多孔成形体的柱(内径：10mm)，对处理水进行离子吸附处理，以获得最终的处理水。在最终的处理水64中氟浓度小于1mg/L。将硫酸和氢氧化钠用于调节pH。

(实施例9)

将硼酸(H₃BO₄)溶解在蒸馏水中以形成硼酸水溶液(就硼而言为22mg-B/L)，使用硫酸和氢氧化钠将溶液的pH调节至3、5和7。向1L该水溶液中加入2ml制备例6中制得的多孔成形体，在振荡器中搅拌该混合物。开始搅拌2小时之后，对该水溶液取样，测量硼酸浓度，确定吸附的硼酸量。在pH为3、5和7下的吸附硼酸量分别为0.4g-B/L；0.4g-B/L和0.7g-B/L，发现硼酸根离子在中性区域内被大量吸附。

接下来，如图7的示意流程中所示，制备将反渗透膜处理与使用制备例6中制得的多孔成形体作为吸附剂的离子吸附处理组合的本发明的水处理装置。该装置对海水进行水转化处理。

将作为待处理的未净化水的海水71(硼浓度：4.4mg-B/g)供入该装置中。

使用UF膜(微滤膜：截留分子量150,000)作为预处理过滤处理装置72，将通过流速设定为5m³/天。

通过使用反渗透膜(中空型HR5355(商标)，Toyobo Co.，Ltd.制造)的装置73对海水进行反渗透膜处理。供入所述装置的水中的硼浓度为4.4mg-B/g，处理后的水中的硼浓度为1.9mg-B/g。也就是，只进行所述处理则硼浓度未调节至WHO推荐的值或更小。

通过使用制备例6中制得的多孔成形体701作为吸附剂的离子吸附装置74对经过反渗透膜处理的海水进行离子吸附处理。

在下列条件下进行该处理。

所用吸附剂：在制备例6中制备的多孔成形体

塔柱：22Ф×1000Lmm

吸附剂层厚度：600mm

吸附剂量：228ml

通过速率：SV20，4.56L/h

经过离子交换处理的水(淡水)75中的硼浓度为小于0.01mg-B/L。

工业实用性

本发明的水处理装置和方法可以优选用在各种水净化领域中。

Claims

1.一种水处理装置，其包括：

除去水中含有的成分的单元；和

使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附单元，其中

所述无机离子吸附材料被负载在所述原纤维的外表面上和所述原纤维的内腔的表面上，

所述原纤维指含有有机聚合物树脂和在成形体的外表面和内部形成三维连续网格结构的纤维结构，

所述多孔成形体为多孔的并具有其中所述原纤维被复杂地缠绕的三维网格结构。

2.根据权利要求1的水处理装置，其中所述多孔成形体在该成形体的表面附近具有连通孔的最大孔径层，其中表面附近指从外表面向内朝着成形体中心达割断面直径的25％的部分，最大孔径层是指在由成形体表面到达内部的连通孔的孔分布中具有最大孔径的部分。

3.根据权利要求1或2的水处理装置，其中所述有机聚合物树脂包含选自乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯腈、聚砜和聚偏二氟乙烯的至少一种。

4.根据权利要求1或2的水处理装置，其中

MN_xO_n·mH₂O (I)

5.根据权利要求4的水处理装置，其中所述式(I)代表的金属氧化物为选自下列(a)～(c)组中的一种或者其中两种或更多种的混合物：

(c)活化氧化铝。

6.根据权利要求1或2的水处理装置，其中所述多孔成形体进一步包含水溶性聚合物。

7.根据权利要求1或2的水处理装置，其中所述除去水中含有的成分的单元为生物处理单元和污泥分离单元的组合。

8.根据权利要求7的水处理装置，其中所述生物处理单元包括两个或更多个曝气池。

9.根据权利要求7的水处理装置，其中所述生物处理单元包括其中浸渍生物膜载体的曝气池。

10.根据权利要求9的水处理装置，其中所述生物膜载体包含芯材料和部分固定至该芯材料上的纤维状材料，且所述纤维状材料围绕着所述芯材料浓密生长。

11.根据权利要求10的水处理装置，其中所述芯材料具有螺旋形。

12.根据权利要求10的水处理装置，其中所述纤维状材料为聚偏二氯乙烯。

13.根据权利要求7的水处理装置，其中所述污泥分离单元为具有沉淀池和/或分离膜的膜分离装置。

14.根据权利要求13的水处理装置，其中所述膜分离装置的分离膜包含选自聚丙烯腈、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯的至少一种。

15.根据权利要求13的水处理装置，其中所述分离膜的一种形式为中空纤维形式。

16.根据权利要求7的水处理装置，其进一步包括污泥溶解单元。

17.根据权利要求16的水处理装置，其中所述污泥溶解单元采用选自机械细胞破坏法、超声波法、臭氧法、水热氧化法、化学试剂添加法和嗜热菌法的至少一种方法。

18.根据权利要求1的水处理装置，其中所述除去水中含有的成分的单元为凝聚沉淀处理单元。

19.根据权利要求18的水处理装置，其进一步包括将含有待除去的离子的脱附排液返回到所述凝聚沉淀处理单元的单元，所述离子是在对所述离子吸附单元所用的多孔成形体进行再生时产生的。

20.根据权利要求1的水处理装置，其中所述除去水中含有的成分的单元为脱盐处理单元。

21.根据权利要求1的水处理装置，其中所述除去水中含有的成分的单元为直接纯化单元。

22.根据权利要求1、2和18～21中任一项的水处理装置，其中所述水处理装置具有分离和除去水中的悬浮固体的单元，所述单元被设置在所述离子吸附单元的先前阶段。

23.根据权利要求1、2和18～21中任一项的水处理装置，其中所述离子吸附单元为串联连接的多个离子吸附单元，且为旋转系统，其中所述旋转系统是指具有以下特点的系统：使用多个串联连接的吸附处理单元使水流动，当在先前阶段中连接的离子吸附单元的吸附能力下降时停止使水流到该离子吸附单元中，并依次按照时间差从先前阶段使水供至多个离子吸附单元，从而将位于后续阶段中的离子吸附单元调节至初始阶段以使水通过，由此连续获得具有稳定水质的处理水。

24.根据权利要求23的水处理装置，其中监测处理水中的离子浓度的离子检测单元被设置在初始阶段的所述离子吸附单元中。

25.根据权利要求1、2和18～21中任一项的水处理装置，其中所述水处理装置具有使脱附离子从与所述离子吸附单元所用的多孔成形体接触的脱附溶液中结晶的单元，和用于结晶物质的固-液分离单元。

26.根据权利要求25的水处理装置，其进一步包括冷却所述脱附溶液的单元。

27.一种水处理方法，其包括：

除去水中含有的成分的步骤；和

使用多孔成形体作为吸附剂的离子吸附处理步骤，其中

28.根据权利要求27的水处理方法，其中所述除去水中含有的成分的步骤为生物处理步骤和污泥分离步骤的组合。

29.根据权利要求28的水处理方法，其进一步包括污泥溶解步骤。

30.根据权利要求27的水处理方法，其中所述除去水中含有的成分的步骤为脱盐处理步骤。

31.根据权利要求27的水处理方法，其中所述除去水中含有的成分的步骤为凝聚沉淀处理步骤。

32.根据权利要求31的水处理方法，其进一步包括将含有待除去的离子的脱附排液返回到所述凝聚沉淀处理步骤的步骤，所述离子是在对所述离子吸附处理步骤所用的多孔成形体进行再生时产生的。

33.根据权利要求27的水处理方法，其中所述除去水中含有的成分的步骤为直接纯化步骤。