CN102649609B - 混凝过滤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够以低成本获得良好水质的混凝过滤水的混凝过滤方法。本发明的混凝过滤方法，其针对被处理水添加阳离子类混凝剂进行混凝处理，然后，利用滤材的至少一部分被设置为阳离子交换树脂的过滤器进行过滤，其中，作为该阳离子交换树脂使用弱酸性阳离子交换树脂。当来自过滤器的过滤水水质超过规定值时，对弱酸性阳离子交换树脂进行再生。

Description

混凝过滤方法
技术领域
本发明涉及一种对含有浊度的水进行混凝和过滤处理的方法。
背景技术
当作为纯水装置补充水等要求澄清水时，混凝过滤方法作为去除原水中的浊质的方法正得到广泛应用。另外，在通过逆渗透膜进行废水回收再利用时，有时实施混凝过滤处理作为逆渗透膜前的除浊处理。
在该混凝过滤法中，若SS(悬浮固体)捕捉量达到规定量以上，则为确保通水量而增加通水压，因而浊质会发生泄漏。因此，需要定期进行反洗(backwash)。通过上述反洗(back wash)增加了向系统外的排出水量，导致水回收率降低。另外，在混凝过滤法中，若增大线速度，则滤材(过滤用材料)无法将浊质捕捉完，处理水的浊度变差。
在日本特许第3460324号的0007段中行如下记载：在混凝过滤法中，通过作为过滤器滤材使用强酸性阳离子交换树脂，提高了过滤器的SS捕捉能力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3460324号
发明内容
在作为滤材使用强酸性阳离子交换树脂的方法中，用于阳离子交换树脂再生的药剂量增多，混凝过滤处理的总成本增高。
本发明的目的在于提供一种能够以低成本获得良好水质的混凝过滤水的混凝过滤方法。
本发明的技术方案1的混凝过滤方法，其针对被处理水添加阳离子类混凝剂进行混凝处理，然后，利用滤材的至少一部分被设置为阳离子交换树脂的过滤器进行过滤，其特征在于，作为该阳离子交换树脂使用弱酸性阳离子交换树脂。
本发明的技术方案2的混凝过滤方法，在技术方案1所述的混凝过滤方法中，所述过滤器，是作为滤材使用了弱酸性阳离子交换树脂和其它滤材的多层过滤器。
本发明的技术方案3的混凝过滤方法，在技术方案1或2所述的混凝过滤方法中，其特征在于，在混凝处理后且过滤前进行固液分离处理。
本发明的技术方案4的混凝过滤方法，在技术方案1至3中任一项所述的混凝过滤方法中，当来自所述过滤器的过滤水水质超过规定值时，对所述弱酸性阳离子交换树脂进行再生。
在作为滤材使用阳离子交换树脂的情形，当阳离子交换树脂的官能团位于H+上时，对氢氧化铝和氢氧化铁等絮凝物的捕捉功能增加。但是，当以工业用水、河水等作为被处理水时，通过被处理水中的碱成分(Na、Ca、Mg等)，阳离子交换树脂的官能团的H+被交换而被置换为Na、Ca、Mg等。由此，使SS捕捉功能降低，因此使阳离子交换树脂再生。
在本发明中，作为滤材的阳离子交换树脂使用弱酸性阳离子树脂，并且优选调节供水pH为4～8后进行运转，由此，使其不与被处理水中的Na、Ca、Mg进行积极的离子交换，而以大量残留阳离子交换树脂的官能团的H+的状态继续进行过滤。由此，使用弱酸性阳离子交换树脂，则会以H+大量残留于官能团上的状态继续进行过滤，因而减少了对阳离子交换树脂进行再生的频率。因此，能够大幅度减少再生剂的使用量。此外，确认即使是弱酸性阳离子树脂也具有与强酸性阳离子树脂相同的过滤捕捉功能。
附图说明
图1是表示实施例结果和比较例结果的曲线图。
图2是表示实施例结果和比较例结果的曲线图。
具体实施方式
下面，进一步详细说明本发明。
本发明中，在含有SS或者胶质成分的被处理水中添加PAC(聚合氯化铝)或氯化铁等阳离子类混凝剂后进行过滤处理的方法中，在滤材中使用弱酸性离子交换树脂，并且优选调节过滤器的供水pH为4～8，特别优选为5～7。
[被处理水]
作为被处理水，可例示河水、工业用水、来自钢铁、机械、化学、食品等各种产业领域产生的进行回收再利用的废水等，但并不限定于此。被处理水的SS浓度，优选为1～100mg/L，特别优选为1～20mg/L左右，但并不限定于此。
[混凝剂]
作为阳离子类混凝剂，例如，优选PAC(聚合氯化铝)、氯化铁。可以单独使用或者并用对混凝剂的混凝效果有辅助作用的有机类阳离子混凝剂。另外，为了提高用阳离子类混凝剂凝结而成的凝结物的絮凝性，可以并用阴离子聚合物。
[pH调节]
pH调节方法，可以添加盐酸、硫酸、苛性钠等，但并不限定于此。
[弱酸性阳离子树脂]
使用作为官能团具有弱酸性酸基的弱酸性阳离子交换树脂。作为弱酸性阳离子交换树脂，优选具有羧酸的弱酸性阳离子交换树脂，例如，能够使用丙烯酸类弱酸性离子交换树脂(WK40L，三菱化学株式会社制造)或者甲基丙烯酸类弱酸性离子交换树脂(WK10，三菱化学株式会社制造)等，但并不限定于此。作为阳离子交换树脂，可以使用废旧阳离子交换树脂。通过使用废旧阳离子交换树脂，能够降低滤材成本。
[其它滤材]
基于辅助弱酸性阳离子交换树脂的捕捉功能的目的，也可通过使用并用有无烟煤等的多层过滤层增大SS捕捉能力。
[阳离子交换树脂的再生]
即使滤材是弱酸性阳离子滤材，若继续过滤，则官能团的H+慢慢与Na、Ca、Mg等进行交换，因此，在离子交换进行至某种程度以上的阶段，对阳离子交换树脂进行再生。对该阳离子交换树脂的再生而言，使用了盐酸、硫酸，但也可以使用其它酸。并且，若后级处理中有离子交换树脂塔，则也可以利用其再生液。此外，为了提高再生率，也可以用碱剂进行反向再生后再用酸进行再生。在用酸进行再生前或者在用酸进行再生时，可以用空气和/或水进行反洗(back wash)，排出滤材上所附着的SS。
[再生的时期]
对进行阳离子交换树脂的再生时期而言，能够设定在阳离子交换树脂穿透(break)之前，例如，设定在从过滤器流出的过滤水的pH变成规定值(例如选自5～6之间的值)以上时。另外，也可以设定为过滤水的浊度或导电率达到规定值以上时进行再生。
[浊质的粗分离处理]
若被处理水中的浊质浓度高，则可以在混凝处理后并在用弱酸性阳离子树脂进行的过滤前通过沉淀池、加压悬浮装置、纤维过滤装置等固液分离装置进行浊质的粗分离处理。
[预处理]
当向过滤器中通水时，可以进行活性炭处理或氧化还原处理以实现减少对离子交换树脂的不可逆性吸附污染或防止氧化还原的劣化。
[后级处理]
可以采用强酸性阳离子交换树脂装置、阴离子交换树脂、混床离子交换树脂、逆渗透膜、电去离子装置等进一步处理过滤处理水。
实施例
[实施例1、比较例1]
将表1中所示的水质的工业用水进行下述SS粗分离处理，然后，以下述条件向阳离子交换树脂塔中通水。
表1  工业用水的水质
  项目   单位   分析值
  pH   -   7.6
  电导率   mg/m   37
  M碱   mg/L   83
  SS   mg/L   6.1
  浊度   度   4
  色度   度   6
<SS粗分离处理>
在PAC为50mg/L、混凝pH6.5的条件下进行混凝操作，通过加压悬浮处理上述混凝的水来进行粗分离SS。加压悬浮处理水的pH为6.5，SS浓度为3.8mg/L。
<阳离子交换树脂塔的填充树脂>
实施例1：弱酸性阳离子树脂(WC-10，三菱化学株式会社制造)
柱径为400mm、树脂填充高度为800mm、填充量为1L
比较例1：强酸性阳离子树脂(PK228，三菱化学株式会社制造)
柱径为400mm、树脂填充高度为800mm、填充量为1L
<阳离子交换树脂塔的通水流量>
以38L/Hr为通水流量，对加压悬浮处理水进行通水。
<处理水水质的评价>
采用MFF值作为评价阳离子交换树脂塔中的过滤处理水的水质的指标，若MFF值低于1.1则判定过滤水水质为良好。
MFF值，根据水在0.45μm过滤器上的膜堵塞速度进行计算。具体而言，相对于直径为47mm、孔径大小为0.45μm的过滤器，在500mmHg抽吸压下进行500mL的两次过滤，分别测定第一次通水时间T1和第二次通水时间T2，并按照MFF值＝T2/T1进行计算。例如，当向逆渗透膜等通水时要求过滤水清澄，其MFF小于1.1。
为了表示MFF值的经时变化，将MFF值相对于累计BV(Bed Volume，柱床体积)标出。将结果示于图1中。此外，累计BV＝通水累计量/滤材填充量。
<处理水pH的经时变化>
测定了处理水pH的经时变化。将结果示于图2中。
<可取水的BV、离子吸附量、再生剂所需量、再生剂效率>
在表示过滤水的浊质泄漏的MFF上升的时刻(800BV)，用浓度为10％的HCl使离子交换树脂再生。将可取水的BV、离子吸附量、再生剂所需量、再生剂效率的测定结果示于表2中。
表2性能比较
  性能项目  比较例1  实施例1
  可取水的BV   700   600
  离子吸附量(g-CaCO3/L-树脂)   90   35
  再生剂所需量(g-HCl/L-树脂)   40   12
  再生剂效率※1(g-HCl/取水m3)   67   20
※1再生剂所需量/可取水的水量
<考察>
如表2和图1所示，对获得良好处理水的取水量而言，以比较例1居多。另一方面，如图2所示，可知处理水pH以实施例1居高，并且在作为滤材使用的阳离子交换树脂上吸附的阳离子量以实施例1为较少。使用有弱酸性阳离子交换树脂的实施例1，与使用有强酸性阳离子交换树脂的比较例1相比，再生效率优异。如表2所示，在获得良好过滤水的每个单位取水量的所需酸量(再生用酸量)方面，实施例1明显较少。

Claims (5)

1.一种混凝过滤方法，其针对被处理水添加阳离子类混凝剂进行混凝处理，然后，利用滤材的至少一部分被设置为阳离子交换树脂的过滤器进行过滤，其特征在于，作为该阳离子交换树脂使用弱酸性阳离子交换树脂，并且，过滤器的供水pH为5～7。
2.如权利要求1所述的混凝过滤方法，其特征在于，所述过滤器，是作为滤材使用了弱酸性阳离子交换树脂和其它滤材的多层过滤器。
3.如权利要求1或2所述的混凝过滤方法，其特征在于，在混凝处理后且过滤前进行固液分离处理。
4.如权利要求1或2所述的混凝过滤方法，其特征在于，当来自所述过滤器的过滤水水质超过规定值时，对所述弱酸性阳离子交换树脂进行再生。
5.如权利要求3所述的混凝过滤方法，其特征在于，当来自所述过滤器的过滤水水质超过规定值时，对所述弱酸性阳离子交换树脂进行再生。
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