CN101945826B - 含有金属成分的水的净化处理方法以及净化处理装置 - Google Patents

含有金属成分的水的净化处理方法以及净化处理装置 Download PDF

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Abstract

技术问题为提供可以降低由反渗透膜分离所产生的浓缩水的处理负担的含有金属成分的水的净化处理方法。本发明提供含有金属成分的水的净化处理方法,实施通过将溶解有金属成分的含有金属成分的水通过反渗透膜分离而分离成作为透过水的净化水和浓缩水的反渗透膜分离步骤,其特征在于还实施以下步骤:将所述浓缩水电解而从阴极侧获得碱性水的电解步骤,以及从该电解步骤得到的碱性水除去由于变成碱性而析出的金属成分的析出物分离步骤。

Description

含有金属成分的水的净化处理方法以及净化处理装置
技术领域
[0001 ] 本发明涉及将溶解有金属成分的污水、工厂排水、地下水、河水、废物堆积浸出水、海水等含有金属成分的水通过反渗透膜分离而得到净化水的含有金属成分的水的净化处理方法以及净化处理装置。
背景技术
[0002] 以往,作为这类净化处理方法,已知实施下述步骤的方法:将溶解有金属成分的含有金属成分的水通过MF膜过滤装置等除浊装置进行除浊的除浊步骤,以及将通过该除浊步骤进行了除浊的除浊处理水通过反渗透膜分离而分离为透过水和浓缩水的反渗透膜分离步骤。
[0003] 在该方法中,通过反渗透膜分离获得的透过水作为净化水,浓缩水由于含有多种金属成分,因此不能以其本身直接废弃,而是通过另外的蒸发浓缩处理而将金属成分固体化,再通过填埋等进行处理。
[0004] 专利文献1:日本特开2003-103259号公报发明内容
[0005] 发明要解决的问题
[0006] 然而,在上述现有的净化处理方法中,在通过反渗透膜分离生成的浓缩水的处理中,为了使水分蒸发,需要大量能量等,因而存在在浓缩水的处理中必然有较大负担的问题。
[0007] 考虑到上述现有的问题,本发明的课题为提供可以至少降低通过反渗透膜分离生成的浓缩水的处理负担的含有金属成分的水的净化处理方法以及净化处理装置。
[0008] 解决问题的手段
[0009] 为了解决上述问题,本发明提供含有金属成分的水的净化处理方法,该方法实施通过将溶解有金属成分的含有金属成分的水通过反渗透膜分离而分离为作为透过水的净化水和浓缩水的反渗透膜分离步骤,其特征在于还实施以下步骤:将所述浓缩水电解从而从阴极侧获得碱性水的电解步骤,和从该电解步骤得到的碱性水过滤分离出由于变成碱性而析出的金属成分的析出物分离步骤。
[0010] 在该含有金属成分的水的净化处理方法中,通过电解步骤的电解,能够在阴极侧得到浓缩有金属成分的碱性水,并且通过析出物分离步骤,可通过过滤而分离由于变成碱性而析出的金属成分。因此,可显著降低为了将金属成分析出固体化而进行的蒸发浓缩的处理负担。此外,通过过滤分离出的金属成分可通过例如反洗而除去。这种情况下,与通过渗透膜分离出的浓缩水相比,生成的反洗废液可含有浓度高得多的金属成分。因此,即使在进行反洗的情况下,也可显著降低蒸发浓缩的处理负担。
[0011] 本发明中,优选在所述反渗透膜分离步骤之前实施将所述含有金属成分的水通过除浊装置进行除浊的除浊步骤,在所述反渗透膜分离步骤中,将通过所述除浊步骤进行了除浊的含有金属成分的水进行反渗透膜分离,在所述析出物分离步骤,通过所述除浊装置将析出的金属成分分离。
[0012] 在本方法中,通过于除浊步骤预先除浊,可降低反渗透膜的负担。此外,在析出物分离步骤,由于使用在除浊步骤中使用的除浊装置,因此,不需要另外设置除浊装置,在装置成本方面,可进一步降低浓缩水的处理负担。
[0013] 此外,本发明中,优选实施通过如下方式进行的中和步骤:在所述电解步骤从阳极侧获得酸性水,并将用该酸性水对所述反渗透膜进行除菌、洗涤之后所得的酸性水、或者将在所述电解步骤得到的酸性水本身添加到通过所述析出物分离步骤分离出金属成分的碱性水。
[0014] 经过所述析出物分离步骤,分离出析出的金属成分的碱性水通常进行中和,然后废弃,但是,在本方法中,作为 中和用添加物质,使用的是通过所述电解步骤从阳极获得的酸性水,因此不需要另外准备、生成酸性水,可进一步降低生成的浓缩水的处理负担。
[0015] 此外,作为所述除浊装置,优选通过使用MF膜或UF膜的过滤进行除浊的装置。
[0016] 本方法中,使用MF膜或UF膜的除浊装置能比较简单地分离析出的金属成分,因此能进一步降低浓缩水的处理负担。
[0017] 此外,在本发明中,优选所述碱性水的pH为9-14。
[0018] 本方法中,通过使碱性水的pH在9以上,可充分地析出金属成分,可用除浊装置充分地分离析出的金属成分,因此可进一步降低浓缩水的处理负担。此外,如果pH在14以下,则可减少对除浊装置(例如MF膜等)产生损坏的可能。
[0019] 此外,本发明提供含有金属成分的水的净化处理装置,其具有将溶解有金属成分的含有金属成分的水通过反渗透膜分离成作为透过水的净化水和浓缩水的反渗透膜分离装置,其特征在于,还具有通过将所述浓缩水电解从而从阴极侧获得碱性水的电解装置,以及从由该电解装置获得的碱性水过滤分离出由于变成碱性而析出的金属成分的析出物分
离装置。
[0020] 发明效果
[0021] 如上所述,通过本发明,可以至少降低由反渗透膜分离而生成的浓缩水的处理负担。
附图说明
[0022]【图1】显示一个实施方案中含有金属的水的净化处理装置和方法的概略流程图。
[0023] 符号说明
[0024] 20——除浊装置
[0025] 30——反渗透膜分离装置
[0026] 40——电解装置
[0027] 50——析出物分离装置
具体实施方式
[0028] 以下,对本发明的实施方案参照附图进行说明。
[0029] 首先,对含有金属成分的水的净化处理装置进行说明。[0030] 图1是本实施方案的含有金属成分的水的净化处理装置的概略流程图。
[0031] 本实施方案的含有金属成分的水的净化处理装置通常具有以下部件:贮存作为溶解有金属成分的含有金属成分的水的原水A的原水槽10、对由该原水槽10提供的原水A进行除浊的除浊装置20、将通过该除浊装置20进行了除浊的除浊处理水通过反渗透膜分离为作为透过水B的净化水和浓缩水C的反渗透膜分离装置30、通过将所述浓缩水C电解而从阴极侧获得碱性水D的电解装置40、以及将由于变成碱性而从获自该电解装置40的碱性水D析出的金属成分分离出来的析出物分离装置50。
[0032] 所述原水槽10由用于贮存原水A的槽构成。
[0033] 作为原水A,可列举例如污水、污水的生物处理水、工厂排水、地下水、河水、废物堆
积浸出水、海水等。
[0034] 此外,作为该原水A中含有的金属成分,可列举钙、镁、铁、铝等。
[0035] 所述除浊装置20通过安装了泵的配管而与所述原水槽10连通,使得可以供给贮存在原水槽10内的原水A,并且还具有可对供给的原水A进行除浊的过滤原水A的过滤部件。
[0036] 作为该过滤部件,可列举精密过滤膜(MF膜)、超滤膜(UF膜)等膜部件21,以及具有用于砂滤的砂滤层的过滤部件。
[0037] 优选地,其结构中具有膜部件21,更优选地,具有精密过滤膜。
[0038] 此外,在本说明书中,除浊意为比反渗透膜过滤更粗略的过滤,即在反渗透膜分离之前实施、除去比反渗透膜所分离的物质更粗大的杂质的步骤。
[0039] 本实施方案的净化处理装置可通过配管将在除浊装置20中进行了除浊的除浊处理水供给至反渗透膜分离装置30。具体而言,配备贮存于除浊装置20进行了除浊的除浊处理水的除浊处理水槽22,将该除浊处理水槽22的除浊处理水通过安装了泵的配管供给至反渗透膜分离装置30。
[0040] 此外,根据需要,可将除浊处理水等逆流回除浊装置20,从而洗涤除浊装置20 (所谓的反洗)。
[0041] 所述反渗透膜分离装置30具有反渗透膜31 (R0膜31),其构成使得可通过将供给的除浊处理水进行反渗透膜分离,从而分离为作为几乎不含溶解的金属成分的透过水B的净化水和浓缩了溶解的金属成分的浓缩水C。
[0042] 所述透过水B电导率通常设定为200 μ S/cm以下,优选50 μ S/cm以下。此外,所述浓缩水C电导率设定为3000-15000 μ S/cm,优选5000-10000 μ S/cm。
[0043] 本实施方案的净化处理装置通过配管将所述透过水B排除至体系外,将所述浓缩水C供给至电解装置40。
[0044] 具体而言,配备有贮存浓缩水C的浓缩水贮存槽33,将在该浓缩水贮存槽33中贮存的浓缩水C通过安装了泵的配管供给至电解装置40。
[0045] 所述电解装置40具有贮存所供给的浓缩水C的电解槽41,该电解槽41具有阴极和阳极,该电解槽41的结构用隔膜42分为阴极侧和阳极侧。作为所述隔膜42,例如可列举MF膜等微孔膜或离子交换膜。
[0046] 所述电解装置40的结构使得通过在所述阴极和阳极上施加电压而将浓缩水C电解。[0047] 在所述电解装置40中,一进行电解,金属成分就会在阴极侧集中,同时生成羟基离子,并且可在阴极侧获得碱性水D,此外,在阳极侧,相反地可获得酸性水E。
[0048] 所述碱性水D的pH通常被调整为9-14,优选为10-12。
[0049] 本实施方案的净化处理装置还通过配管将所述碱性水D供给至析出物分离装置50。
[0050] 具体而言,具有贮存碱性水D的碱性水贮存槽44,将在该碱性水贮存槽44中贮存的碱性水D通过安装了泵的配管返回至作为析出物分离装置50的所述除浊装置20。
[0051] 此外,在贮存于碱性水贮存槽44中的碱性水D未达到预定pH的情况下,其构造使得将该碱性水D的至少一部分循环返回电解槽41的阴极侧,从而调整碱性水贮存槽44的槽内的碱性水D的pH。
[0052] 作为所述析出物分离装置50的除浊装置20被构造为从所供给的碱性水D通过所述过滤部件21过滤分离出由于变成碱性而析出的金属成分。
[0053] 在本实施方案的净化处理装置中,分离出析出的金属成分的碱性水D被供给至用于中和该碱性水D的中和槽60。
[0054] 此外,所述除浊装置20可通过使除浊处理水等逆流流动而进行反洗,通过反洗,过滤分离出的金属成分、悬浮物质等固体物质以高浓度地包含在反洗废液F中的状态,贮存在反洗废液贮存槽23中,并被排出至体系外。
[0055] 此外,排出至体系外的含有高浓度金属成分的反洗废液F可通过已知方法进行水处理。
[0056] 本实施方案中,作为从碱性水D析出的金属成分,可列举例如钙、镁、铁、铝等,其以例如碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铁、氢氧化铝等无机盐状态析出。
[0057] 本实施方案的净化处理装置还通过配管将所述酸性水E供给至反渗透膜分离装置30,还供给至中和槽60。
[0058] 具体而言,其构造使得具有贮存酸性水E的酸性水贮存槽46,将该酸性水贮存槽46中贮存的酸性水E通过安装了泵的配管供给至反渗透膜分离装置30,并将洗涤反渗透膜31后的酸性水E供给至中和槽60。
[0059] 此外,在贮存于酸性水贮存槽46中的酸性水E未达到预定pH的情况下,其构造使得将该酸性水E的至少一部分循环返回电解槽41的阳极侧,调整酸性水贮存槽46的槽内的酸性水E的pH。
[0060] 本实施方案的净化处理装置还通过配管将供给至反渗透膜分离装置30而洗涤了反渗透膜31的酸性水E循环返回所述酸性水贮存槽46。具体而言,其构造也可以是使得循环返回的酸性水E在再度供给至反渗透膜分离装置30而洗涤了反渗透膜31之后,可供给至中和槽60。
[0061] 在中和槽60中,经过了所述析出物分离装置50的碱性水D与该酸性水E混合从而互相中和。
[0062] 此外,于中和槽60进行了中和的中和水G通过安装了泵的配管供给至所述原水槽10,或者经过反洗废液贮存槽23被排出至体系外。
[0063] 此外,排除至体系外的中和水G可通过已知的方法进行水处理。
[0064] 本实施方案中,由于酸性水E被供给至反渗透膜分离装置30,因此可除去附着在反渗透膜31上的污垢、细菌。
[0065] 这里,所述酸性水E的pH通常被调整为1-5,优选为2_4。
[0066] 如果为所述pH值,则不会对反渗透膜造成较大损坏,并可充分进行污垢去除和除菌。
[0067] 本实施方案的含有金属成分的水的净化处理装置如上所述,接下来对本实施方案的含有金属成分的水的净化处理方法进行说明。
[0068] 本实施方案的净化处理方法实施以下步骤:将作为溶解有金属成分的含有金属成分的水的原水A通过除浊装置20进行除浊的除浊步骤,通过将经该除浊步骤进行了除浊的除浊处理水进行反渗透膜分离而分离为作为透过水B的净化水和浓缩水C的反渗透膜分离步骤,将所述浓缩水C电解从而从阴极侧获得碱性水D并从阳极侧获得酸性水E的电解步骤,从在该电解步骤得到的碱性水D过滤分离出由于变成碱性而析出的金属成分的析出物分离步骤,将过滤分离出的金属成分通过反洗从除浊装置20中除去、并将含有所除去的金属成分等的反洗废液排出的反洗步骤,以及将经过了所述析出物分离步骤的碱性水和所述酸性水E混合从而进行中和的中和步骤。
[0069] 在本实施方案中,通过析出物分离步骤,将析出的金属成分分离出来,并且对含有高浓度金属成分的反洗废液作为对象进行废水处理,因此可降低作为废水处理的对象的水量,可显著降低处理负担。
[0070] 在所述除浊步骤中,将原水A中所含的泥等悬浮成分通过例如膜过滤而去除。
[0071] 通过该步骤,可降低反渗透膜分离步骤中使用的反渗透膜31被悬浮成分损坏的可能。
[0072] 在所述反渗透膜分离步骤中,通过反渗透膜分离,将通过除浊步骤去除了悬浮成分的原水A分离为透过水B和浓缩了金属成分的浓缩水C。
[0073] 在本实施方案中,由于使用反渗透膜31,因而可获得除去了溶解的金属的纯度非常高的净化水。
[0074] 所述透过水B的电导率通常为200 μ S/cm以下,优选SOyS/cm以下。此外,所述浓缩水C电导率通常为3000-15000 μ S/cm,优选5000-10000 μ S/cm。
[0075] 在所述电解步骤中,通过电解,将通过反渗透膜步骤生成的浓缩水C分离为阴极侧的碱性水D和阳极侧的酸性水E。
[0076] 电解时施加的电压通常为1-5V,优选为2-3V。
[0077] 通过施加该电压,可充分电解浓缩水C。
[0078] 此外,电解的时间没有特别限制,可持续至碱性水D的pH为9-14,酸性水E的pH为 1-5。
[0079] 通过使碱性水D达到该pH值,可充分析出所含的金属成分。
[0080] 此外,通过使酸性水E达到该pH值,在用该酸性水E洗涤反渗透膜31的情况下,可充分进行污垢去除和杀菌,并且可将对反渗透膜31的损坏控制在很低的程度。
[0081] 在所述析出物分离步骤中,从电解步骤得到的碱性水D通过过滤分离出由于变成碱性而析出的金属成分。
[0082] 具体而言,以碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铁、氢氧化铝等无机盐状态析出的钙、镁、铁、铝等金属成分用在所述除浊步骤中使用的除浊装置20分离出来。[0083] 在所述中和步骤中,将经过了所述析出物分离步骤的碱性水D和所述酸性水E供给至中和槽60,将两者混合从而进行中和。具体而言,将经过了所述析出物分离步骤的碱性水D和作为供给至反渗透膜31从而对该反渗透膜31进行了酸洗的洗涤废液的酸性水E供给至中和槽60,从而进行中和。
[0084] 此外,在本实施方案中,将由中和步骤获得的中和水G与原水A混合,与原水A —起再次进行同样的处理,或者经过反洗废液贮存槽23被排出体系外。
[0085] 本实施方案中的含有金属成分的水的净化处理装置和净化处理方法如上所述,但本发明的含有金属成分的水的净化处理装置和净化处理方法不限于上述实施方案,而是可进行适宜的设计改变。
[0086] 例如,在本实施方案的净化处理方法中,在中和步骤中,使用对反渗透膜31进行了酸洗的洗涤废液作为酸性水E,但在本发明中,也可用在电解步骤得到的酸性水E对除浊装置20进行酸洗,并将该洗涤废液在中和步骤中用作酸性水E,此外,电解步骤中得到的酸性水E不用于洗涤而以其本身用于中和步骤中也是可以的。
[0087] 此外,在本实施方案的含有金属成分的水的净化处理装置中,配备有贮存反洗废液F和中和水G的反洗废液贮存槽23,但在本发明中,也可不配备反洗废液贮存槽23,而是可以构造为将反洗废液F和中和水G直接排出至体系外。同样,在净化处理方法中,也可不经过反洗废液贮存槽23而排出至体系外。
[0088] 此外,在本实施方案的含有金属成分的水的净化处理装置中,配备有贮存用于除浊装置20的反洗等的除浊处理水的除浊处理水槽22,但在本发明中,也可不配备除浊处理水槽22,例如,可以构造为例如将在浓缩水贮存槽33中贮存的浓缩水C、在酸性水贮存槽46中贮存的酸性水E、净化水B等用于反洗从而供给至除浊装置20。同样,在净化处理方法中,也可不使用除浊处理水,而是用浓缩水C、酸性水E或净化水B对除浊装置20进行反洗。

Claims (3)

1.一种含有金属成分的水的净化处理方法,通过反渗透膜分离,实施将溶解有金属成分的含有金属成分的水,分离成作为透过水的净化水和浓缩水的反渗透膜分离步骤,其特征在于,还实施以下步骤:将所述浓缩水电解从而从阴极侧获得碱性水的电解步骤,和从在该电解步骤中得到的碱性水过滤分离出由于变成碱性而析出的金属成分的析出物分离步骤,以及在所述反渗透膜分离步骤之前实施将所述含有金属成分的水通过除浊装置进行除浊的除浊步骤,在所述反渗透膜分离步骤,将通过所述除浊步骤进行了除浊的含有金属成分的水进行反渗透膜分离,在所述析出物分离步骤,通过所述除浊装置将析出的金属成分分离,在所述电解步骤从阳极侧获得酸性水, 并且,实施将用该酸性水对所述反渗透膜进行除菌、洗涤之后的酸性水添加到通过所述析出物分离步骤分离出金属成分的碱性水进行中和的中和步骤, 所述除浊装置为使用MF膜或UF膜进行过滤来除浊的装置,用在所述电解步骤得到的酸性水对除浊装置进行酸洗,并将该洗涤废液在所述中和步骤中用作酸性水。
2.权利要求1所述的含有金属成分的水的净化处理方法,其中使所述碱性水的pH为9-14。
3.一种含有金属成分的水的净化处理装置,其特征在于,具有贮存作为溶解有金属成分的含有金属成分的水的原水的原水槽、对由该原水槽提供的原水进行除浊的除浊装置、将通过该除浊装置进行了除浊的除浊处理水通过反渗透膜分离为作为透过水的净化水和浓缩水的反渗透膜分离装置、通过将所述浓缩水电解而从阴极侧获得碱性水的电解装置、以及将由于变成碱性而从获自该电解装置的碱性水析出的金属成分分离出来的析出物分离装置,所述碱性水通过安装了泵的配管返回至作为所述析出物分离装置的所述除浊装置, 作为所述析出物分离装置的除浊装置被构造为从所供给的碱性水过滤分离出由于变成碱性而析出的金属成分, 分离出析出的金属成分的碱性水被供给至用于中和该碱性水的中和槽, 所述电解装置中可在阴极侧获得碱性水,此外,在阳极侧,相反地可获得酸性水, 在所述中和槽中,经过了所述析出物分离装置的碱性水与所述酸性水混合从而互相中和, 该净化处理装置被构造为将对所述反渗透膜进行了洗涤的酸性水供给至所述中和槽,所述除浊装置为使用MF膜或UF膜 进行过滤来除浊的装置,并且该净化处理装置被构造为所述酸性水作为反洗用从而供给至所述除浊装置。
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