CN104418419A - 凝集处理方法、凝集处理装置及水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供:把充分溶解的凝集剂水溶液添加至被处理水,能实现高效率凝集处理的凝集处理方法、凝集处理装置及水处理装置。该装置具有:具备搅拌机(5)的、贮存凝集剂水溶液的凝集剂水溶液贮存槽(1),测定凝集剂水溶液贮存槽(1)内的凝集剂水溶液粒径分布的粒径分布测定装置(50),混合被处理水与添加凝集剂的水溶液,形成凝集物的凝集槽(11),从含凝集物的处理水除去凝集物的凝集物除去部(9),以及控制搅拌机(5)的控制部(6),是根据测定的粒径分布,以使凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径为1.0μm以下。
Description
技术领域
本发明涉及向被处理水添加凝集剂,形成凝集物的凝集处理方法、凝集处理装置以及安装了凝集处理装置的水处理装置。
背景技术
从河水等自然水制造饮料水及用水的净水技术,可采用凝集沉淀法等化学方法以及砂滤法等物理方法。
另一方面,近年来,以中东及亚洲等为代表的世界各国的水不足已成为问题。为了应对此问题,把海水加以脱盐,制造饮料水及用水的海水淡水化技术已引起关注而开始实用化。作为海水淡水化的方法,已采用把海水加热使水分蒸发,冷却蒸气,由此得到淡水的蒸发法。然而,蒸发法的能量效率差,成本高,故企盼更有效率的方法。现在,采用反渗透膜(RO膜)的膜过滤进行脱盐,得到淡水的反渗透法开始成为主流。为了防止RO膜的污染,在向RO膜通海水前,必需进行除去悬浮物质、有机物等适当的前处理。作为前处理的方法,与净水处理同样,对采用超滤膜(UF)及精密过滤膜(MF)的膜过滤、活性炭等吸附剂的利用、凝集剂的使用等进行了探讨。
作为排水处理及净水处理中代表性的凝集剂,可以举出:利用聚氯化铝(PAC)及氯化铁的多价金属离子(阳离子)的无机系凝集剂、利用具有多价离子的水溶性高分子的高分子凝集剂(高分子凝集剂)等。这些凝集剂,把水中所含的带电荷的杂质通过凝集沉淀加以除去。还有,即使采用无机系及有机系中的一种凝集剂无法得到充分效果时,通过把无机系及有机系凝集剂并用,有时可提高凝集效果。
特开2002-136809号公报中记载了使用高分子凝集剂时,制作水溶液的装置,公开了具有测量溶解了高分子凝集剂的水溶液浓度的机构的装置。
特开2008-264723号公报公开了在除去海水及河水等水中的杂质时,同时或依次添加有机系凝集剂及无机系凝集剂,实施pH调节的杂质凝集方法。
特开平10-225682号公报公开了在海水淡化中使用pH调节剂调节pH后,添加除去硼用的凝集剂的硼除去方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2002-136809号公报
专利文献2:特开2008-264723号公报
专利文献3:特开平10-225682号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在专利文献1至专利文献3的任何一个文献中,不具备测定凝集剂水溶液中的粒径分布的功能,不能判断凝集剂在水溶液中是否充分溶解。因此,假定,凝集剂为高分子凝集剂时,当添加溶解不充分的凝集剂水溶液进行凝集处理时,凝集效率低,必需消耗大于所需量的凝集剂。
本发明提供:把充分溶解的凝集剂水溶液添加至被处理水中,能实施高效率凝集处理的凝集处理方法、凝集处理装置以及水处理装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明涉及向含杂质的被处理水中添加1种或多种凝集剂水溶液,形成凝集物,通过除去形成的凝集物,除去被处理水中的杂质的凝集处理方法,其特征在于,凝集剂水溶液的粒径分布的中值粒径在1.0μm以下。
另外,本发明的特征在于,设置:具备搅拌机的、贮存凝集剂水溶液的凝集剂水溶液贮存槽;测定所述凝集剂水溶液贮存槽内的凝集剂水溶液的粒径分布的粒径分布测定装置;混合被处理水与添加的所述凝集剂水溶液,形成凝集物的凝集槽;从含上述凝集物的处理水除去上述凝集物的凝集物除去部;以及控制上述搅拌机的控制部,是根据测定的粒径分布,以使上述凝集剂水溶液的粒径分布的中值粒径为1.0μm以下。
发明效果
按照本发明,可提供能把充分溶解的凝集剂水溶液添加至被处理水中,实施高效率的凝集处理的凝集处理方法、凝集处理装置及水处理装置。
例如,作为凝集剂采用高分子凝集剂时,由于能均匀分散在被处理水中,提高凝集处理效率,故能减少凝集处理工序的药剂,减少水处理装置的运行成本。
上述以外课题、构成以及效果,通过以下实施方案的说明能够清楚。
附图说明
图1为具有本发明涉及的凝集处理部的水处理装置的整体构成图。
图2为具有本发明涉及的凝集处理部的水处理装置的其它整体构成图。
图3为具有本发明涉及的凝集处理部的水处理装置的其它整体构成图。
图4为具有本发明涉及的凝集处理部的水处理装置的其它整体构成图。
图5为说明粒径分布与杂质捕集的关系的图。
图6为说明各实施例的粒径分布与处理水质的关系的图。
图7为说明各比较例的粒径分布与处理水质的关系的图。
图8为表示酸性糖除去率与孔眼堵塞(过滤压)的上升速度的关系的图。
符号说明
1 凝集剂水溶液贮存槽
2 流通池
3 激光照射部
4 检测部
5 搅拌机
6 凝集剂添加率控制部
7 第1水质检查部
8 第2水质检查部
9 过滤部
10 RO膜单元
11 凝集槽
20 粒径分布测定用的支流路
50 粒径分布测定装置
101 在线混合器
具体实施方案
以下,对本发明的一实施方案涉及的凝集处理方法、凝集处理装置及水处理装置加以说明。本发明的特征在于,凝集处理中使用的高分子凝集剂水溶液的粒径分布的中值粒径(d50)在1.0μm以下。这里的所谓中值粒径意指把粉体的粒径分成2份时,大的一侧与小的一侧达到等量的粒径,一般记为d50。通过在高分子凝集剂水溶液粒径充分小时以溶解状态注入,凝集剂可迅速而均匀地分散在被处理水中,可高效率地进行凝集处理。当被处理水为海水等高浓度盐水时,凝集剂水溶液的pH也可达到酸性(pH2以下、优选1以下)。这起因于凝集剂的解离状态,以阴离子性高分子为例加以说明。一般的阴离子性高分子凝集剂具有的羧基,在水中以下述平衡状态存在。在酸性区域,上述平衡向左移动,羧基的解离被抑制。即,当使高分子凝集剂水溶液为酸性时,在水溶液中阴离子性高分子的羧基处于未解离的状态,直接添加至高浓度盐水中时,可抑制与被处理水中的2价离子(Mg、Ca等)的结合,瞬时不能形成凝集物。因此,在捕捉(捕集)作为对象的杂质前,可极力减少凝集的高分子凝集剂,因药剂减少、成本降低,故是优选的。
图1为具有本发明涉及的凝集处理部的水处理装置的整体构成图。以下,作为水处理装置,以海水淡水化装置为例加以说明,但又不限于此,工业用排水处理装置、生活排水等下水处理装置也同样适用。另外,图1中水的流动采用实线箭头表示,信号线(控制线)用虚线表示。
如图1所示,本发明的水处理装置由以下构成:凝集剂水溶液贮存槽1、测定作为被处理水的海水水质的第1水质检查部7、向被处理水添加高分子凝集剂水溶液进行凝集处理的凝集槽11、从凝集反应后的被处理水分离除去凝集物的过滤部9、测定凝集物被除去后的被处理水水质的第2水质检查部8、从凝集物被除去后的被处理水除去盐分的反渗透膜单元(以下为RO膜单元)10、以及控制这些的控制部60。在RO膜单元10,从凝集物被除去后的被处理水除去氯化物离子、钠离子等离子类。另外,过滤部9,例如,由沉淀槽(沉淀部)、超滤部、精密过滤部、砂滤槽(砂滤部)或多层过滤器过滤部等的任何一种或这些的组合适当配置而构成。而且,过滤部9,把凝集槽11内的由于被处理水中的杂质被凝集剂捕捉而生成的凝集物从被处理水分离、除去。还有,图1所示的水处理装置的整体构成中,除RO膜单元10外的构成称作凝集处理装置。
凝集剂水溶液贮存槽1中设置:搅拌高分子凝集剂水溶液的搅拌机5、粒径分布测定用的支流路20、支流路20中设置的测定高分子凝集剂水溶液粒径分布的粒径分布测定装置50。粒径分布测定装置50由以下构成:流通高分子凝集剂水溶液的流通池2、对流通池2内流动的高分子凝集剂水溶液照射激光的激光照射部3、夹着流通池2而与激光照射部3相对配置的检测部4。检测部4接受通过向高分子凝集剂水溶液中的凝集剂照射激光而发生的散射光并进行光电变换,检测散射光强度。而且,检测部4根据该散射光强度分布,求出高分子凝集剂水溶液中凝集剂的粒径分布,输出至凝集剂添加率控制部6。由此,凝集剂添加率控制部6取得凝集剂水溶液贮存槽1内的高分子凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径(d50)。
还有,这里作为粒径分布测定装置50,对采用流通池2、激光照射部3及检测部4,根据动态光散射法测定粒径分布加以说明,此外,例如,激光衍射法、图像成像法及重力沉降法等的粒径分布测定法是已知的。激光衍射法,从对粒子照射激光得到的衍射光及散射光的强度分布求出粒径。另外,图像成像法,以光学显微镜或电子显微镜等取得粒子图像,从该图像的影像得到粒子的大小;重力沉降法,使分析试样均匀分散在溶剂中,从粒子的沉降速度求出粒径分布。另外,本发明中不限于由流通池2、激光照射部3及检测部4构成粒径分布测定装置50。例如,由激光照射用的纤维以及与其垂直相交那样相邻配置的受光用纤维构成粒径分布测定装置50,也可设置在凝集剂水溶液贮存槽1内。此时,在凝集剂水溶液贮存槽1中不必设置支流路20。
另外,在图1中,凝集槽11中设置搅拌机12,可通过控制马达的转数,控制搅拌叶片的速度。即,形成搅拌强度可控制的结构。在这里,所谓搅拌强度,由凝集槽的容量、搅拌叶片的面积、搅拌叶片的转数(搅拌速度)等决定,但由于容量以及搅拌叶片的面积一定,故可通过控制搅拌叶片的转数来控制搅拌强度。
其次,对图1所示的水处理装置的运行加以说明。首先,在第1水质检查部7测定采取的被处理水的水质。这里,作为测定的水质,例如,有总有机碳(TOC)浓度、水温、pH、浊度等。此时,通过粒径分布测定装置50,测量凝集剂水溶液贮存槽1内贮存的高分子凝集剂水溶液的粒径分布。接着,向凝集槽11引入被处理水后,根据通过第1水质检查部7测定的被处理水的水质数据与高分子凝集剂水溶液的粒径分布数据,凝集剂添加率控制部6控制泵13,从凝集剂水溶液贮存槽1,把最佳量的高分子凝集剂水溶液添加至凝集槽11(前馈控制)。在凝集槽11内通过搅拌机12使高分子凝集剂充分作用后,通过过滤部9除去凝集物。然后,通过第2水质检查部8测定除去凝集物后的处理水水质。凝集剂添加率控制部6根据从第2水质检查部8测定的水质数据以及高分子凝集剂水溶液的粒径分布数据,通过反馈控制,以高精度决定最佳高分子凝集剂水溶液的添加量,向被处理水中添加。凝集剂添加率控制部6预先把水质数据、凝集剂水溶液的粒径分布数据以及最佳凝集剂的添加量的关系存放在未图示的记忆部中。还有,凝集剂水溶液贮存槽1中设置pH测定装置,以形成监控高分子凝集剂水溶液pH的结构,同时设置可添加pH调节剂的机构是更理想的。
凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液,作为高分子凝集剂,可以采用聚丙烯酰胺系凝集剂、聚磺酸系凝集剂、聚丙烯酸系凝集剂、聚丙烯酸酯系凝集剂、聚胺系凝集剂、聚甲基丙烯酸系凝集剂的任何一种。特别是具有酸解离常数小的羧基的高分子,由于向海水中添加时的离子化速度缓慢,可更有效地捕捉杂质。
在这里对采用高分子凝集剂捕捉被处理水中的杂质的机理加以说明。图5为说明粒径分布与杂质捕捉关系的图。
在图5中,高分子凝集剂水溶液中粒径分布的中值粒径(d50)小时,高分子凝集剂充分均匀地溶解,高分子链一根一根独立地被添加至凝集槽11内的被处理水中。另一方面,当中值粒径(d50)大时,在高分子凝集剂不能充分溶解,由于高分子凝集剂分子彼此的络合等而形成缔合体的状态下,添加至凝集槽11内的被处理水中。在图5中,当与中值粒径(d50)大的情况相比较小时,由于通过1个高分子链可以更有效捕捉被处理水中的杂质,可对许多被处理水中的杂质发生作用,进行效率良好的凝集处理。因此,边测量高分子凝集剂水溶液的粒径分布,确认适当的粒径分布,边通过进行凝集处理,可实现凝集处理的高效率化。由此,通过凝集剂添加率的最佳化,可以得到药剂量降低、减少因药剂过量添加所产生的弊端危害等优点。
在上述对高分子凝集剂进行了说明,即使对无机凝集剂也同样考虑,可以认为,如凝集剂水溶液的中值粒径(d50)大,则无机系凝集剂不发生离子化,在向被处理水添加前,达到形成缔合体或凝集物的状态,故认为与向被处理水添加时的效果降低有关。因此,作为凝集剂,例如采用2种即无机凝集剂以及高分子凝集剂时,希望同时进行这些无机及高分子凝集剂水溶液的粒径分布测定。特别是高分子凝集剂的影响显著,效果大。
在这里,关于对高浓度盐水应用高分子凝集剂,对应用阴离子性高分子凝集剂的场合加以说明。在如式1那样羧基解离的状态下添加时,瞬时间高浓度盐水即海水中的絮凝物或Mg、Ca等通过静电相互作用发生结合,形成凝集物。另一方面,当阴离子性高分子凝集剂水溶液的pH低时,式1的平衡向右偏移,在羧基不解离的状态下添加至海水中。此时,与上述不同,从凝集剂添加至凝集物形成产生滞后,其间,阴离子性高分子可更多地物理捕捉絮凝物。因此,通过使含阴离子性高分子凝集剂的水溶液pH降低,可以提高凝集剂的效率。另外,达到稳定状态时,由被处理水的pH决定式1的平衡常数,由于被处理水的pH也对凝集效率产生影响,在添加高分子凝集剂时,如也添加pH调节剂,则可更有效地形成凝集物。
图1所示的构成是由第1水质检查部7测定采取的被处理水(海水)的水质,由第2水质检查部8测定凝集物除去后的处理水水质的构成,在这里对水质测定进行说明。
通过测出采取的被处理水中所含的物质(总有机碳(TOC)或悬浮物质),得到被处理水的水质信息(水质数据)及处理水的水质数据。利用通过第1水质检查部7及第2水质检查部8测定的水质数据,进行反馈及前馈控制。凝集剂添加率控制部6决定适于采取的被处理水水质(由第1水质检查部7测定的水质数据)的各种凝集剂的添加量。由此,通过凝集剂添加量的最佳化,可以实现最大凝集剂效率,可以防止凝集剂的过量添加或不必要的污泥发生,使水处理工厂的运行成本最佳化。
作为测定的水质数据,除上述以外,还有水温、pH、导电率、蛋白质、糖类(中性糖、酸性糖)、腺苷三磷酸(ATP)活性等,如果是被处理水中所含的有机成分及无机成分,且认为对RO膜单元10的水生物污垢(孔眼堵塞)产生影响的指标,则也包含在测定的水质数据中。
还有,在图1中,凝集槽11的前段及过滤部9的后段分别配置第1水质检查部7、第2水质检查部8,这是由于其可精度良好地实施凝集处理的最佳化,简易地是也可配置任何一个水质检查部,进行水质评价及凝集剂添加率控制。
凝集剂添加率控制部6,除决定向凝集槽11内的被处理水添加高分子凝集剂水溶液的添加量以外,还控制凝集剂水溶液贮存槽1中设置的搅拌机5的搅拌强度,使凝集剂水溶液贮存槽1内贮存的高分子凝集剂水溶液的粒径分布的中值粒径(d50)达到1.0μm以下。在这里,所谓搅拌强度,如上所述,由槽的容量、搅拌叶片的面积、搅拌叶片的转数(搅拌速度)等决定,但由于容量及搅拌叶片的面积一定,故通过控制搅拌叶片的转数可以控制搅拌强度。
其次,对2种凝集剂并用时的水处理装置加以说明。图2为具有本发明涉及的凝集处理部的水处理装置的其它整体构成图。与图1同样的构成要素采用同样的符号。在图1说明的水处理装置的构成中,还另外设置:贮存无机系凝集剂水溶液的第1凝集剂水溶液贮存槽31、以及向被处理水添加无机系凝集剂水溶液,进行凝集处理的凝集槽21。以下,把添加无机系凝集剂水溶液进行凝集处理的凝集槽21称作第1凝集槽,把添加高分子凝集剂水溶液进行凝集处理的凝集槽11称作第2凝集槽。作为无机系凝集剂,可以采用,例如硫酸矾土、氯化铁、硫酸铁、氯化铝、硫酸铝、聚氯化铝等中的任何一种。
图2所示的水处理装置构成中,虽然希望在贮存无机系凝集剂水溶液的第1凝集剂水溶液贮存槽31以及贮存高分子凝集剂水溶液的第2凝集剂水溶液贮存槽1两者中设置粒径分布测定装置50,但在这里其构成为仅在第2凝集剂水溶液贮存槽1中设置。对图2所示的水处理装置的运行加以说明。通过泵14向第1凝集槽21添加第1凝集剂水溶液贮存槽31中贮存的无机系凝集剂水溶液。另外,通过泵13向与第1凝集槽21的后段连接的第2凝集槽11添加第2凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液。第1凝集槽21及第2凝集槽11分别设置搅拌机22及搅拌机12,可通过控制马达的转数,控制搅拌叶片的速度。还有,这里的第1凝集剂水溶液贮存槽31及第2凝集剂贮存槽1中分别保管粒径分布的中值粒径(d50)在1.0μm以下的状态下的无机系凝集剂水溶液、高分子凝集剂水溶液。
向第1凝集槽21添加无机系凝集剂水溶液时,通过搅拌机22,实施规定时间的急速搅拌,添加无机系凝集剂水溶液,将搅拌规定时间后的被处理水送至后段的第2凝集槽11。然后,向第2凝集槽11内的被处理水添加高分子凝集剂水溶液,采用搅拌机12进行规定时间缓慢搅拌。把缓慢搅拌了规定时间的被处理水送至过滤部9,分离、除去被处理水中形成的凝集物,用RO膜单元10,膜分离为浓缩水与淡水。由此,通过第1凝集槽21中的急速搅拌,第2凝集槽11中的缓慢搅拌,可使被处理水中作为凝集物的絮凝物粒径加大,可提高凝集性能。还有,无机系凝集剂水溶液的添加量及高分子凝集剂水溶液的添加量,与图1同样,由第1水质检查部7的水质数据、第2水质检查部8的水质数据以及粒径分布测定装置50的高分子凝集剂水溶液中粒径分布的中值粒径(d50)来决定。
接着,对采用在线混合凝集剂的方式代替图1及图2所示的凝集槽的构成加以说明。图3为具有本发明涉及的凝集处理部的水处理装置的其它整体构成图。图3所示的水处理装置,其构成是:配置在线混合器101,代替图1所示的凝集槽11及搅拌机12,在在线混合器101的前段通过泵13向被处理水添加高分子凝集剂水溶液。具体的是,与在线混合器101的流入部连接的配管上设置可注入高分子凝集剂水溶液的端口。在线混合器101,例如,其内部具有相互对置的2个螺旋状隔壁。通过该相互对置的2个螺旋状隔壁,对流过内部的被处理水施加剪切应力,通过被处理水中所含的高分子凝集剂与杂质混合,形成作为凝集物的絮凝物。与图1同样,凝集剂添加率控制部6根据来自第1水质检查部7的水质数据、来自第2水质检测部8的水质数据以及由粒径分布测定装置50所得到的高分子凝集剂水溶液中的粒径分布的中值粒径(d50),决定高分子凝集剂水溶液的添加量。如此,采用在线混合器101时,为了确保混合后的反应时间,即高分子凝集剂捕捉被处理水中的杂质的时间,必需设定配管长度或配管直径。
另外,图4为具有本发明涉及的凝集处理部的水处理装置的其它整体构成图。在图4所示的水处理装置中,分别设置在线混合器102、在线混合器101,代替图2所示的第1凝集槽21与搅拌机22、第2凝集槽11与搅拌机12。由于在线混合器本身的构造与图3同样,故说明省略。在图4所示的构成中,在在线混合器102的前段,通过泵14,把无机系凝集剂水溶液添加至被处理水中,在在线混合器102与在线混合器101连接的配管部,通过泵13,把高分子凝集剂水溶液添加至被处理水中。还有,无机系凝集剂水溶液的添加量及高分子凝集剂水溶液的添加量的决定,与图2同样,由凝集剂添加率控制部6进行。另外,为了确保混合后的反应时间,必需设定与图3所示构成同样的配管长度及配管直径。
按照图1至图4所示的上述本发明的水处理装置,可在凝集剂水溶液中的粒径分布的中值粒径(d50)达到1.0μm以下的状态下加以贮存,可以实现凝集处理的高效率化。另外,通过凝集剂添加率的最佳化,可以实现最大凝集剂效率,防止凝集剂的过量添加或不必要的污泥发生,水处理装置的运行成本达到最佳化。
还有,图1至图4所示的本发明的水处理装置中使用的凝集剂水溶液贮存槽1、31,只要可以保管凝集剂即可,对形状、材质未作特别限定。另外,由于凝集剂水溶液的pH也对凝集处理效率产生影响,故希望具有pH测定装置及pH调节剂添加装置。
以下,对本发明的实施例与比较例一起加以具体的说明。
实施例1
在本实施例中,采用图2所示的水处理装置的构成,凝集剂水溶液贮存槽31中贮存的无机系凝集剂水溶液,采用浓度3.8%氯化铁水溶液,凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%聚丙烯酸聚丙烯酰胺共聚物水溶液。被处理水为海水,作为过滤部9,采用可除去约5μm粒径的杂质的砂滤槽。pH为5.1,高分子凝集剂水溶液中的粒径分布(d50)为1.0μm,为了验证凝集处理效果,采取砂滤后的处理水,评价处理水中的总有机碳浓度(TOC)及酸性糖浓度。评价的结果是,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率80%。
此时,作为比较例1,把高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)变为3.0μm,其他的条件相同,作为处理水质,得到0.6TOC/ppm、酸性糖除去率40%。
实施例2
在本实施例中,采用图2所示的水处理装置的构成,凝集剂水溶液贮存槽31中贮存的无机系凝集剂水溶液,采用浓度3.8%氯化铁水溶液,凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%聚丙烯酸聚丙烯酰胺共聚物水溶液。被处理水为海水,作为过滤部9,采用可除去约5μm粒径的杂质的砂滤槽。pH为5.1,高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)为0.7μm,为了验证凝集处理的效果,采取砂滤后的处理水,评价处理水中的总有机碳浓度(TOC)及酸性糖浓度。评价的结果是,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率82%。
此时,作为比较例2,把高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)变为1.5μm,其他的条件相同,作为处理水质,得到0.6TOC/ppm、酸性糖除去率55%。
实施例3
在本实施例中,采用图2所示的水处理装置的构成,凝集剂水溶液贮存槽31中贮存的无机系凝集剂水溶液,采用浓度3.8%氯化铁水溶液,凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%聚丙烯酸聚丙烯酰胺共聚物水溶液。被处理水为海水,作为过滤部9,采用可除去约5μm粒径的杂质的砂滤槽。pH为5.1,高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)为0.3μm,为了验证凝集处理的效果,采取砂滤后的处理水,评价处理水中的总有机碳浓度(TOC)及酸性糖浓度。评价的结果是,作为处理水质,得到0.4TOC/ppm、酸性糖除去率85%。
此时,作为比较例3,把高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)变为1.1μm,其他的条件相同,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率72%。
实施例4
在本实施例中,采用图2所示的水处理装置的构成,凝集剂水溶液贮存槽31中贮存的无机系凝集剂水溶液,采用浓度3.8%氯化铁水溶液,凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%聚丙烯酸水溶液。被处理水为海水,作为过滤部9,采用可除去约5μm粒径的杂质的砂滤槽。pH为3.7,高分子凝集剂水溶液中的粒径分布(d50)为1.0μm,为了验证凝集处理的效果,采取砂滤后的处理水,评价处理水中的总有机碳浓度(TOC)及酸性糖浓度。评价的结果是,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率82%。
此时,作为比较例4,把高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)变为3.0μm,其他条件相同,作为处理水质,得到0.6TOC/ppm、酸性糖除去率42%。
实施例5
在本实施例中,采用图2所示的水处理装置的构成,凝集剂水溶液贮存槽31中贮存的无机系凝集剂水溶液,采用浓度3.8%氯化铁水溶液,凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%聚丙烯酸水溶液。被处理水为海水,作为过滤部9,采用可除去约5μm粒径的杂质的砂滤槽。pH为3.7,高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)为0.7μm,为了验证凝集处理的效果,采取砂滤后的处理水,评价处理水中的总有机碳浓度(TOC)及酸性糖浓度。评价的结果是,作为处理水质,得到0.4TOC/ppm、酸性糖除去率86%。
此时,作为比较例5,把高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)变为1.5μm,其他条件相同,作为处理水质,得到0.6TOC/ppm、酸性糖除去率59%。
实施例6
在本实施例中,采用图2所示的水处理装置的构成,凝集剂水溶液贮存槽31中贮存的无机系凝集剂水溶液,采用浓度3.8%氯化铁水溶液,凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%聚丙烯酸水溶液。被处理水为海水,作为过滤部9,采用可除去约5μm粒径的杂质的砂滤槽。pH为3.7,高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)为0.3μm,为了验证凝集处理的效果,采取砂滤后的处理水,评价处理水中的总有机碳浓度(TOC)及酸性糖浓度。评价的结果是,作为处理水质,得到0.4TOC/ppm、酸性糖除去率90%。
此时,作为比较例6,把高分子凝集剂水溶液的粒径分布(d50)变为1.1μm,其他条件相同,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率75%。
实施例7
在本实施例中,采用图2所示的水处理装置的构成,凝集剂水溶液贮存槽31中贮存的无机系凝集剂水溶液,采用浓度3.8%氯化铁水溶液,凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%聚丙烯酸聚丙烯酰胺共聚物水溶液。被处理水为海水,作为过滤部9,采用可除去约5μm粒径的杂质的砂滤槽。pH为1.0,高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)为1.0μm,为了验证凝集处理的效果,采取砂滤后的处理水,评价处理水中的总有机碳浓度(TOC)及酸性糖浓度。评价的结果是,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率83%。
此时,作为比较例7,把pH变为8.0,其他的条件相同,作为处理水质,得到0.6TOC/ppm、酸性糖除去率45%。
实施例8
在本实施例中,采用图2所示的水处理装置的构成,凝集剂水溶液贮存槽31中贮存的无机系凝集剂水溶液,采用浓度3.8%氯化铁水溶液,凝集剂水溶液贮存槽1中贮存的高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%聚丙烯酸水溶液。被处理水为海水,作为过滤部9,采用可除去约5μm粒径的杂质的砂滤槽。pH为1.0,高分子凝集剂水溶液中粒径分布(d50)为1.0μm,为了验证凝集处理的效果,采取砂滤后的处理水,评价处理水中的总有机碳浓度(TOC)及酸性糖浓度。评价的结果是,作为处理水质,得到0.4TOC/ppm、酸性糖除去率86%。
此时,作为比较例8,把pH变为8.0,其他条件相同,作为处理水质,得到0.6TOC/ppm、酸性糖除去率51%。
以上把实施例1至实施例8以及比较例1至比较例8加以汇总。图6为说明各实施例的粒径分布与处理水质的关系的图,图7为说明各比较例的粒径分布与处理水质的关系的图。
图6及图7中,对作为高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%聚丙烯酸聚丙烯酰胺共聚物水溶液,pH为5.1时的实施例1与比较例3加以探讨。实施例1中粒径分布(d50)为1.0μm,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率80%,而比较例3中粒径分布(d50)为1.1μm,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率72%。即,TOC显示相同值,而仅酸性糖除去率显示为80%与72%的不同值。
同样,对作为高分子凝集剂水溶液,采用浓度0.1%的聚丙烯酸水溶液,pH为3.7时的实施例4与比较例6进行了探讨。实施例4中的粒径分布(d50)为1.0μm,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率82%,而比较例6中粒径分布(d50)为1.1μm,作为处理水质,得到0.5TOC/ppm、酸性糖除去率75%。TOC显示同一值,仅酸性糖除去率显示82%与72%的不同值。
在这里,对酸性糖除去率加以关注,可得知本发明的实施方案之一的示于图2的水处理装置运行时,在第2凝集槽11及过滤部9的后段设置的RO膜单元10的负荷以酸性糖除去率80%为边界变化很大。即,膜的孔眼堵塞(过滤压上升)速度的变化率与酸性糖除去率相关,酸性糖除去率以80%为边界变化很大。图8为表示酸性糖除去率与孔眼堵塞(过滤压)上升速度的关系的图。使酸性糖除去率不同的处理水通过RO膜单元10,得到此时孔眼堵塞(过滤压)的上升速度,进行作图,示于图8。如图8所示,当酸性糖除去率低于80%时,孔眼堵塞的上升速度显示高值,其变化率A小。反之,当酸性糖除去率在80%以上时,孔眼堵塞的上升速度急激降低,其变化率B大于变化率A。即,通过使酸性糖除去率达80%以上,RO膜单元10中的孔眼堵塞抑制效果变得显著。由此可见,通过使凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径(d50)在1.0μm以下,可以得到高的孔眼堵塞抑制效果。
另外,假定高分子凝集剂完全溶解时,设定凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径(d50)的下限。即,构成高分子凝集剂的原子为C、H、O的3元素,从它们的共价键半径算出高分子的长度与占有的体积,作为下限的中值粒径得到1.4nm。因此,本发明中使用的高分子凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径希望在1.4nm以上1.0μm以下。
还有,对实施例1与实施例7进行比较时,高分子凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径(d50)相同,为1.0μm,仅pH在实施例1中为5.1,在实施例7中为1.0。这些处理水质,相对于实施例1中的0.5TOC/ppm、酸性糖除去率80%,实施例7中为0.5TOC/ppm、酸性糖除去率83%。
另外,对实施例4与实施例8进行比较时,高分子凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径(d50)相同,为1.0μm,仅pH在实施例4中为3.7、在实施例8中为1.0。这些处理水质,相对于实施例4中的0.5TOC/ppm、酸性糖除去率82%,实施例8中为0.4TOC/ppm、酸性糖除去率86%。
从以上分析可知,通过使本发明中使用的高分子凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径(d50)在1.0μm以下,如上所述,可以得到后段设置的RO膜单元10中孔眼堵塞抑制效果,另外,通过使高分凝集剂水溶液的pH降低(酸性状态),可更加提高酸性糖除去率,孔眼堵塞抑制效果更加提高。还有,添加pH调节剂,使pH调节达到pH1.0以下是优选的。
还有,本发明不限于上述实施方案的构成,各种变形例也包括在内。例如,上述实施方案是为了容易理解本发明而详细地进行了说明,但不限于具有说明的全部构成的装置。另外,某实施例的一部分构成,也可用其他实施方案的构成取代,另外,某实施方案的构成中也可添加其他实施方案的构成。另外,对各实施方案构成的一部分,也可进行其他实施方案构成的追加、削除、置换。
Claims (17)
1.凝集处理方法,其是向含杂质的被处理水中添加1种或多种凝集剂水溶液,形成凝集物,除去上述杂质的凝集处理方法,其特征在于,上述凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径为1.0μm以下。
2.按照权利要求1中所述的凝集处理方法,其特征在于,向上述被处理水添加无机系凝集剂水溶液,形成凝集物,向上述凝集物形成后的被处理水添加高分子凝集剂水溶液。
3.按照权利要求2中所述的凝集处理方法,其特征在于,上述高分子凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径为1.4nm以上1.0μm以下的范围。
4.按照权利要求1中所述的凝集处理方法,其特征在于,调节上述凝集剂水溶液的pH至1.0以下。
5.按照权利要求1至3中任一项所述的凝集处理方法,其特征在于,上述凝集剂水溶液的添加量,根据上述被处理水的水质数据及上述凝集剂水溶液的粒径分布的中值粒径来决定。
6.按照权利要求2或3中所述的凝集处理方法,其特征在于,上述无机系凝集剂水溶液为硫酸矾土、氯化铁、硫酸铁、氯化铝、硫酸铝及聚氯化铝中的任何一种。
7.按照权利要求2或3中所述的凝集处理方法,其特征在于,上述高分子凝集剂水溶液为聚丙烯酰胺系凝集剂、聚磺酸系凝集剂、聚丙烯酸系凝集剂、聚丙烯酸酯系凝集剂、聚胺系凝集剂以及聚甲基丙烯酸凝集剂中的任何一种。
8.按照权利要求5中所述的凝集处理方法,其特征在于,上述被处理水的水质数据至少包含总有机碳(TOC)、浊度、水温、pH、导电率、蛋白质、糖类(中性糖、酸性糖)以及腺苷三磷酸(ATP)活性中的任何一种。
9.凝集处理装置,其特征在于,该装置具有:
具备搅拌机的、贮存凝集剂水溶液的凝集剂水溶液贮存槽;
测定所述凝集剂水溶液贮存槽内的凝集剂水溶液粒径分布的粒径分布测定装置;
混合被处理水与添加的所述凝集剂水溶液,形成凝集物的凝集槽;
从含上述凝集物的处理水除去上述凝集物的凝集物除去部;以及
控制上述搅拌机的控制部,是根据测定的粒径分布,以使上述凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径为1.0μm以下。
10.按照权利要求9中所述的凝集处理装置,其特征在于,上述凝集剂水溶液为阴离子性高分子凝集剂水溶液。
11.按照权利要求9中所述的凝集处理装置,其特征在于,具备测定上述被处理水的水质的水质检查部,上述控制部,根据测定的被处理水水质与来自上述粒径分布测定装置的粒径分布,决定向上述被处理水添加上述凝集剂水溶液的量。
12.按照权利要求11中所述的凝集处理装置,其特征在于,具备测定上述被处理水水质的第1水质检查部及测定上述凝集物被除去的处理水水质的第2水质检查部,上述控制部根据来自上述第1水质检查部、上述第2水质检查部及上述粒径分布测定装置的测定结果,决定向上述被处理水添加上述凝集剂水溶液的量。
13.按照权利要求9或11中所述的凝集处理装置,其特征在于,上述凝集剂水溶液贮存槽由贮存无机系凝集剂水溶液的第1贮存槽与贮存高分子凝集剂水溶液的第2贮存槽构成,上述凝集槽的构成是:来自第1贮存槽的无机系凝集剂水溶液与上述被处理水进行混合的第1凝集槽,以及在上述第1凝集槽的后段配置的把含有从上述第1凝集槽导入的凝集物的被处理水与来自上述第2贮存槽的高分子凝集剂水溶液进行混合的第2凝集槽。
14.水处理装置,其特征在于,该装置具有:
具备搅拌机的、贮存凝集剂水溶液的凝集剂水溶液贮存槽;
测定所述凝集剂水溶液贮存槽内的凝集剂水溶液的粒径分布的粒径分布测定装置;
混合被处理水与添加的所述凝集剂水溶液,形成凝集物的凝集槽;
从含上述凝集物的处理水除去上述凝集物的凝集物除去部;
对来自上述凝集物除去部的处理水进行膜分离处理的分离部;以及
控制上述搅拌机的控制部,是根据测定的粒径分布,以使上述凝集剂水溶液粒径分布的中值粒径为1.0μm以下。
15.按照权利要求14中所述的水处理装置,上述被处理水为海水,上述凝集剂水溶液为阴离子性高分子凝集剂水溶液,上述分离部具备反渗透膜(RO膜),用该反渗透膜分离成高盐分浓度的浓缩水与淡水。
16.按照权利要求14中所述的水处理装置,其特征在于,上述控制部控制上述搅拌机的搅拌速度,以使上述凝集剂水溶液的粒径分布的中值粒径为1.0μm以下的范围。
17.按照权利要求15中所述的水处理装置,其特征在于,添加pH调节剂,以使上述凝集剂水溶液贮存槽内的凝集剂水溶液pH达到1.0以下。
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