CN104854038A - 水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供：使用分离膜将原水中的悬浮物质等杂质有效地除去的水处理方法，特别是使用微滤膜、超滤膜，稳定地制造作为反渗透膜单元的供给水水质足够高的澄清水的水处理方法。其解决方案为，向原水a中添加阳离子类凝聚剂作为1次凝聚处理水，在1次凝聚处理水b的ζ电位低于0mV的情况下，将1次凝聚处理水直接作为最终凝聚处理水，在1次凝聚处理水b的ζ电位为0mV以上的情况下，添加阴离子类物质，使其ζ电位为低于0mV，作为最终凝聚处理水，将最终凝聚处理水通过表面ζ电位低于0mV的分离膜来处理，可以得到处理水d。

Description

水处理方法

技术领域

本发明涉及用于使用分离膜将原水中的悬浮物质和溶解性物质等杂质除去，获得澄清水的水处理方法。

背景技术

从以河水为代表的天然水制造饮用水和生活用水的净水技术，自古以来以凝聚沉淀、加压浮选等化学方法和利用砂滤的物理方法为中心普及·发展。砂滤大致分为利用重力通过沉砂池而获得澄清水的重力过滤和通过泵施加压力进行过滤的加压过滤，根据原水水质和选址条件等适当选择。

另外，近年受进一步水不足的严重化的影响，将海水脱盐来制造饮用水和生活用水的所谓海水淡化正在被实用化。海水淡化以往在水资源极端稀少、且依赖石油的热资源非常丰富的中东地区，以蒸发法为中心被实用化，但是如果采用能源效率高的反渗透膜法，通过这种反渗透膜法即使附近没有热源也能够高效率地从海水中获得淡水。最近，由反渗透膜法的技术进步带来的可靠性的提高和成本的降低在推进，即使在热源丰富的中东也开始建设多个反渗透膜法海水淡化工厂。

通常，若将海水直接通入反渗透膜，则由于海水中所含有的悬浮物质和生物等的侵入，导致膜表面受损，并附着于膜表面，导致膜性能（透水性能、阻挡性能）下降、通向膜的流路堵塞，因为产生这样的问题，必须注意向反渗透膜供给的海水的水质。即，在反渗透膜法海水淡化中也需要以往的净水技术，一般在根据需要并用凝聚沉淀、加压浮选的同时，将通过砂滤除去了悬浮物质和微生物等的澄清的海水供给反渗透膜。另外，在最近，正在采用具有亚微米的微孔的微滤膜和进一步具有0.01微米级的分离性能的超滤膜代替砂滤。

在此，为了在砂滤、膜过滤的情况下都有效地将天然水中的杂质除去，添加凝聚剂是有效的。特别是在难以如膜过滤那样通过微细孔进行高精度分离的砂滤的情况下，若不添加凝聚剂来形成比较大的凝聚体（絮凝物），则杂质穿过以砂为代表的过滤材料，难以获得澄清的处理水。凝聚剂大致分为无机类和有机类，因为无机类凝聚剂成本较低，所以被普遍地使用。然而，根据处理对象水的水质，无机类凝聚剂存在不能形成具有足够大小的絮凝物的情况，这种情况下，为了将用无机类凝聚剂所形成的微小絮凝物彼此聚集而形成大絮凝物，一般在后一阶段中将无机类或有机高分子凝聚剂作为所谓的凝聚助剂使用。

为了确定这些凝聚剂的种类和添加条件，一般采用将处理对象水取样至烧杯中，边搅拌边观察凝聚状态，找出凝聚状态最好的条件的瓶式试验（Jar Tester），和用试管对沉降速度进行比较的筒式试验（Cylinder Tester）。然而，在处理对象水为天然水的情况下，由于降雨、风、海流这样的环境变动而在短时间产生大的水质变动，因此通过这些测试确定的凝聚条件并非总是适用于实际处理的原水的水质。因此难以将凝聚剂的添加浓度确定为最适合的，且难以使凝聚条件灵活地变化。用分离膜处理添加了凝聚剂的原水时，若原水中杂质多、凝聚剂的添加量不足够等而不能形成足够的絮凝物，结果导致不能通过分离膜获得足够的阻挡性能，处理水质变差。而且，悬浮粒子侵入到分离膜微孔内、损害分离膜过滤性能的可能性增大。另一方面，若过量添加凝聚剂，则除凝聚剂发生泄漏、处理水质仍然恶化的问题外，根据凝聚剂的种类，会促进凝聚絮凝物向分离膜的吸附，与分离膜污染、过滤性能的下降有关联。

为了解决此问题，作为原水、凝聚处理水、分离膜的压力上升等来控制凝聚条件的方法，提出了如下数量众多的控制方法：根据原水浊度，以使絮凝物粒径最适化的方式控制硫酸铝、聚合氯化铝等的凝聚剂添加浓度的方法（专利文献1），根据紫外线吸光度的测定值来控制凝聚剂添加浓度的方法（专利文献2），根据凝聚后的分离膜中的过滤压力上升速度来控制凝聚剂添加浓度的方法（专利文献3），根据原水的色度和浊度来控制凝聚剂的添加量的方法（专利文献11），基于磷浓度的方法（专利文献5），基于有机物浓度的方法（专利文献6），以使凝聚絮凝物的ζ电位低于0mV的方式通过阳离子类凝聚剂控制凝聚条件的方法（专利文献7），边添加臭氧边测定残留臭氧浓度，使凝聚剂的注入量增加的方法（专利文献8），测定出溶解性有机碳、化学需氧量，确定凝聚剂的添加的方法（专利文献9）等。特别是专利文献9中所示的通过凝聚絮凝物与分离膜的电荷的关系而促进凝聚剂向膜的附着，电化学上抓住了本质，作为用来防止由凝聚剂的膜面附着而引起的分离膜的性能下降的指标，着眼于ζ电位是非常有效果的。

另外，还提出：为了与原水浊度无关地使杂质向分离膜的积累降低，随着在分离膜表面的凝聚物的积累而减少凝聚剂的添加浓度的方法（专利文献12），膜过滤开始后一定时间停止凝聚剂的添加的方法（专利文献6），根据过滤压力来改变凝聚剂的添加条件的方法（专利文献14），预先将较大的凝聚絮凝物沉降分离，从而降低对分离膜的负荷的方法（专利文献15），过量添加凝聚剂的情况下，凝聚剂泄漏到过滤处理水中，从而处理水水质变差，因此测定处理水的凝聚剂浓度来控制凝聚剂添加浓度的方法（专利文献14），根据凝聚絮凝物的原水是否已经被凝聚处理而确定再次凝聚处理的条件的方法（专利文献15）。在这些公知例子（专利文献2～15）中，作为阳离子凝聚剂，记载了关于氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铝、阳离子高分子凝聚剂中任一种的使用。

然而，根据原水水质等来控制凝聚剂的添加浓度的方法提高了设备成本，另一方面，原水水质与添加浓度的关系不容易把握而需要复杂的控制，并且不论哪一种方法，都非常难以不延时地对应例如下骤雨的情况等的原水水质的大幅度变动，不容易防止分离膜的污染。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-57739号公报

专利文献2：日本特开平8-117747号公报

专利文献3：日本特开平10-15307号公报

专利文献4：日本特开2004-330034号公报

专利文献5：日本特开2005-125152号公报

专利文献6：日本特开2008-68200号公报

专利文献7：日本特开2009-248028号公报

专利文献8：日本特开2009-255062号公报

专利文献9：日本特开2010-12362号公报

专利文献10：日本特开2001-70758号公报

专利文献11：日本特开2002-336871号公报

专利文献12：日本特开2008-168199号公报

专利文献13：日本特开2009-226285号公报

专利文献14：日本特开2010-201335号公报

专利文献15：日本特开2011-161304号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供水处理方法，该水处理方法使用分离膜将原水中的悬浮物质等杂质有效地除去，特别是使用微滤膜、超滤膜，稳定地制造作为反渗透膜单元的供给水、水质足够高的澄清水。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明具有以下构成。

水处理方法，其具有：向原水中添加阳离子类凝聚剂作为1次凝聚处理水；在1次凝聚处理水的ζ电位低于0mV的情况下，直接将1次凝聚处理水作为最终凝聚处理水；在1次凝聚处理水的ζ电位为0mV以上的情况下，添加阴离子类物质，使其ζ电位低于0mV，从而作为最终凝聚处理水；通过表面ζ电位低于0mV的分离膜对最终凝聚处理水进行处理，得到处理水。

作为更优选的实施方式，本发明具有以下构成。

（2）上述的水处理方法，其中，将所要添加的阳离子类凝聚剂在1次凝聚处理水中的浓度Cop1设定为比下述定义的Cmin大且比Cmax小的值，其中Cmin和Cmax分别预先确定：

Cmin：在原水的水质指标最小时，获得最大的凝聚效果的阳离子类凝聚剂在1次凝聚处理水中的浓度；

Cmax：在原水的水质指标最大时，获得最大的凝聚效果的阳离子类凝聚剂在1次凝聚处理水中的浓度。

（3）上述的水处理方法，其中，原水的水质指标为选自浊度、微粒浓度、总悬浮物质(TSS)浓度、总有机碳(TOC)浓度、溶解性有机碳(DOC)浓度、化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)以及紫外线吸收量(UVA)的至少一种。

（4）根据上述任一项所述的水处理方法，其中，对于在纯水中将阳离子类凝聚剂添加至浓度为(Cmax-Cmin)的水，预先确定使ζ电位低于0mV所需的阴离子类物质的添加浓度Cop2，在1次凝聚处理水中将上述阴离子类物质添加至1次凝聚处理水浓度Cop2。

（5）根据上述任一项所述的水处理方法，其中，上述阳离子类凝聚剂为无机类凝聚剂，上述阴离子类物质为有机类凝聚剂。

（6）根据上述任一项所述的水处理方法，其中，将用分离膜处理了的处理水进一步用表面ζ电位低于0mV的半透膜进行脱盐。

发明效果

根据本发明的水处理方法，在使海水、河水等水中的杂质凝聚、通过分离膜分离除去时，在维持分离膜的性能的同时，可以稳定地获得高品质的澄清水。

特别地，通过适当地调节阳离子类凝聚剂及阴离子类物质的添加浓度，即使在原水水质变动的情况下，也可稳定地以低成本获得高水质的澄清水。

附图说明

图1是表示采用本发明的水处理方法的水处理装置的一个例子的流程图。

图2是表示采用本发明的水处理方法的淡水制造装置的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不受下述这些实施方式限定。

图1是表示可以适用本发明的水处理装置的一个例子的流程图。

在图1中，原水a被储存于原水槽1中，用取水泵2取水，在通过阳离子类凝聚剂添加单元3添加具有正电荷的阳离子类凝聚剂后，通过第一搅拌水槽4及第一搅拌机5，使絮凝物形成·成长，形成1次凝聚处理水b。接着，1次凝聚处理水b在1次凝聚处理水b的ζ电位为0mV以上的情况下，通过阴离子类物质添加单元6添加具有负电荷的阴离子类物质后，通过第2搅拌水槽7及第二搅拌机8来中和阳离子凝聚剂，于是使凝聚絮凝物进一步成长，制成最终凝聚处理水c。另一方面，在1次凝聚处理水b的ζ电位为低于0mV的情况下，不添加阴离子类物质而直接将1次凝聚处理水b作为最终凝聚处理水c。这里，在前一阶段中所添加的阳离子凝聚剂过量的情况下，阴离子类物质以中和阳离子凝聚剂的方式起作用。另一方面，在阳离子凝聚剂未过量的情况下，阴离子类物质作用于前一阶段中所形成的、作为整体具有阴离子电荷的凝聚絮凝物的阳离子电荷部分，以使凝聚絮凝物成长得较大的方式起作用。

通过加压泵9，将经上述处理的包含形成了凝聚絮凝物的杂质的最终凝聚处理水c送至使用了表面ζ电位低于0mV、即表面电荷带有负电荷的多孔膜的分离膜单元10，将用分离膜透过的透过水作为被施以了澄清化处理的处理水d，储存于过滤水槽11中。

这里ζ电位表示横跨固体和液体的界面而存在的电势，显示水中的胶体粒子的表面电荷。通常天然水中所包含的胶体粒子带负电，因此粒子彼此电排斥，分散于水中。凝聚剂通过中和该电荷来减弱排斥力，之后进行集块即凝聚。

第1次凝聚处理水的ζ电位ζ_c可由凝聚絮凝物的电泳测得的移动速度计算。计算的测定例如可使用电泳光散射装置(ELS-8000，大塚电子(株)制造)等的表面电位测定装置。还可通过以下方法求出：使用Helmholtz-Smoluchowski的公式(参照下式(1))，由在以恒定压力差使凝聚处理水流动时产生于电极间的流动电位E_c计算凝聚絮凝物的ζ电位。

ζ_c=E_c/ΔP×(η_c·λ_c)/ε_c·ε₀　　　　(1)

E_c：以恒定压力差使凝聚处理水流动时产生于电极间的流动电位(mV)

ΔP：电极间的压力差(mBar)

η_c：凝聚处理水的粘度(Pa·s)

λ_c：凝聚处理水的导电率(S/cm)

ε_c：凝聚处理水的介电常数(-)

ε₀：真空中的介电常数(=8.854×10^-12) (F/m)

η_c可以由凝聚处理水的水温计算，也可以使用市售的粘度计、例如A&D公司的粘度计SV-10测定。

本发明中，阳离子类凝聚剂只要是具有正电荷、易于选择性地凝聚负电荷物质的凝聚剂，则并无特别限制。可以使用廉价且对微粒的凝聚力优异的无机类凝聚剂，或价格虽高但因官能团非常多而凝聚力大的有机类高分子凝聚剂等。作为无机类凝聚剂的具体例子，优选氯化铁、（聚合）硫酸铁、硫酸铝、（聚合）氯化铝等。特别地，在使用于饮用水用途的情况下，由于铝的浓度有可能成为问题，因此优选适用铁类、尤其是廉价的氯化铁。另外，作为有代表性的高分子类凝聚剂，可以列举苯胺衍生物、聚乙烯亚胺、多胺、聚酰胺、阳离子改性聚丙烯酰胺等。

另一方面，阴离子类物质只要是具有负电荷，则并无特别限制，只要是在水中带负电的阴离子类物质即可适用于本发明。作为例子，可列举与以卤素、硫酸根离子、硫代硫酸根离子、六氰合铁酸根离子为抗衡离子的酸的盐类，上述列举的作为抗衡离子的酸与铵离子等弱碱的盐，十二烷基硫酸盐和十二烷基磺酸盐这样的阴离子类表面活性剂，阴离子类的高分子凝聚剂。作为阴离子类的高分子凝聚剂，例如是天然有机高分子的藻酸和作为有机高分子凝聚剂的聚丙烯酰胺是有代表性的。其中，从易于选择性地凝聚正电荷物质的观点考虑，藻酸和聚丙烯酰胺是非常优选的阴离子类物质。

作为分离膜，只要在和最终凝聚处理水相同的pH、温度、离子强度下表面电荷带负电，即表面ζ电位低于0mV即可。此处分离膜的表面ζ电位ζ_m可以用电泳光散射装置（ELS－8000:大塚电子（株）制造）等的表面电位测定装置进行测定。另外，也可以通过以下方法求出：使用Helmholtz-Smoluchowski的公式(参照下式(2))，由在以某一膜间压差进行过滤和/或反洗时产生的流动电位Em计算膜的ζ电位ζ_m。

ζ_c=E_m/ΔP×(η_m·λ_m)/ε_m·ε₀　　　　　(2)

E_m：以某一膜间压力进行过滤或反洗时产生于电极间的流动电位(mV)

ΔP_m：膜间压差(mBar)

η_m：过滤或反洗水的粘度(Pa·s)

λ_m：过滤或反洗水的导电率(S/cm)

ε_m：过滤或反洗水的介电常数(-)

ε₀：真空中的介电常数(=8.854×10^-12) (F/m)

线上进行膜组件内的膜的ζ电位测定可以如日本特开2005-351707号公报所述，可使用上述式（2），通过以下参数计算：由设置了膜组件的膜过滤装置的膜间压差计求出的膜间压差(ΔP_m)，以该膜间压差(ΔP_m)进行过滤或反洗时产生的、由膜间电位计求出的流动电位(E_m)，过滤或反洗水的由导电率计求出的导电率(λ_m)，由过滤或反洗水的用水温计求出的水温计算的溶液粘度(η_m)。另外，该值中，膜间压差(ΔP_m)和流动电位(E_m)可在进行过滤或反洗时测定，在药液浸渍洗涤等膜间没有水的移动时则无法测定。这种情况下，可以在重新进行原水过滤时、或利用过滤水进行反洗时测定。

作为分离膜的具体例子，可列举由聚酰胺、聚乙烯、聚丙稀、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚砜、聚醚砜等形成的分离膜，和对这些膜施以表面修饰从而使其带负电荷的表面改性膜等。另外，作为分离膜的种类，优选微滤膜、超滤膜、纳滤膜。作为纳滤膜优选微孔径较大的膜。即，优选通过具有1微米以下1nm以上的微孔的分离膜对凝聚絮凝物进行分离。另外，作为分离膜的形状，无特别限制，可适用中空纤维型、毛细管型、平膜型、螺旋型等各种形状的膜。

本发明的水处理方法中，在确定阳离子类凝聚剂的添加量时，其方法不受特别限制。但是，为了有效地适用本发明，优选以原则上将凝聚剂在1次凝聚处理水中的浓度保持恒定的方式进行，而非始终考虑原水水质的变动而频繁测定水质、或实施用于评价凝聚性的实验室实验。即，预先对原水在规定期间内进行多次取样，将它们的水质指标算出。作为“规定期间”，其并不受特别限制，可以基于1年间的数据来确定，例如也可以每一季节进行确定。关于水质指标将在后文阐述。其中，对水质指标为最大时的原水及为最小时的原水，分别添加阳离子类凝聚剂，进行评价凝聚效果的凝聚试验。此处，凝聚试验无特别限制，可以以被称为所谓“瓶式试验”的方法进行评价，即在搅拌条件设为相同的多个烧杯中，添加原水和以使原水中的阳离子类凝聚剂的浓度不同的方式添加阳离子类凝聚剂，将凝聚性最好的视为凝聚效果为最大。另外，凝聚性的好坏可以通过目测凝聚试验后经过一定时间后的上清液或评价水质指标来判断。水质指标为最大时的原水和为最小时的原水各自中凝聚效果最大时的所添加的阳离子类凝聚剂的浓度作为Cmax、Cmin。此时，分别测定向水质指标为最大时的原水中添加阳离子类凝聚剂以使其浓度为Cmax时的ζ电位ζmax、及向水质指标为最小时的原水中添加阳离子类凝聚剂以使其浓度为Cmin时的ζ电位ζmin。

通过上述测定所得到的ζ电位ζmax及ζmin都低于0mV的情况下，向原水a中不断添加阳离子类凝聚剂以使阳离子类凝聚剂的添加浓度Cop1为实质上与Cmax相等，将所得到的1次凝聚处理水作为最终凝聚处理水。即，不进行后述的阴离子类物质的添加。

另一方面，ζ电位ζmax，ζmin中的至少一者为0mV以上的情况下，选择将阳离子类凝聚剂浓度Cop1设为比Cmin大且比Cmax小的值。此时，向原水a中添加阳离子类凝聚剂以使其浓度为Cop1，进行凝聚处理，由此得到1次凝聚处理水。该1次凝聚处理水中，由于有时其ζ电位为0mV以上，此时需要添加阴离子类物质。

接着，对向1次凝聚处理水中所添加的阴离子类物质的浓度Cop2的确定方法进行说明。预先准备好向纯水中添加了阳离子类凝聚剂至阳离子类凝聚剂的浓度为Cmax和Cmin的差（Cmax－Cmin）的水。优选将使该水的ζ电位低于0mV的阴离子类物质的浓度，确定为1次凝聚处理水中添加的阴离子类物质的浓度Cop2。由此，即使在最大地添加了阳离子类凝聚剂的情况下（即以添加浓度Cmax添加的情况下），在以添加浓度Cop2添加了阴离子类物质进行了凝聚处理的最终凝聚处理水c中，即向分离膜的供给水中的阳离子类凝聚剂也不会过剩，用分离膜过滤的凝聚絮凝物不会带正电荷。由此可以抑制凝聚团块向具有低于0mV的电荷的分离膜吸附。用该合适的处理方法，虽然后一阶段中添加的阴离子类物质较多，但由于天然水中所含有的有机物等的杂质的构造复杂，因此，如果阴离子类物质是高分子类，则与杂质接触并凝聚的可能性高，所以杂质漏过分离膜的可能性低。另外，由于分离膜带负电荷，导致暂时未凝聚的高分子阴离子类物质难以侵入分离膜微孔内，所以可以防止其漏至处理水中。

另外，虽然原水为一般的天然水时，原水的ζ电位多为低于0mV，但是在工业废水等中，由于杂质多种多样，也存在杂质带正电荷即原水的ζ电位为0mV以上的情况。在处理ζ电位总是为0mV以上的原水时，优选使阳离子类凝聚剂的添加浓度为0，添加阴离子类物质并多次测定获得最大效果的添加浓度，在其中得到最大的添加浓度并以其为Cop2。

以上的确定方法，因为可以基于过去的原水取样来进行，所以可以基于一定期间，例如一年间的数据来确定Cmax，Cmin，Cop1及Cop2，例如也可以每一季节来确定。

在测定、评价原水的水质时，作为水质指标，虽然将浊度、微粒浓度、总悬浮物质(TSS)浓度、总有机碳(TOC)浓度、溶解性有机碳(DOC)浓度、化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、和紫外线吸收量(UVA)作为优选评价项目而列举，但是当然不受它们限定。另外也优选将丹保、龟井所著文献（JWWA Journal　62(9) 28-40 (1994), Water Research 12 (11) 931-950 (1978)）中所示的SUVA（TOC与UVA的比）作为评价项目而列举，SUVA（TOC与UVA的比）为推定在有机物中也容易凝聚的成分即芳香族性高的腐殖质所占比例的水质指标。上述水质指标可以通过公知方法算出。

将这样所得到的处理水用更高精度的膜来处理，由此可以得到高纯度的水。特别是在最近，在海水淡化、污水再利用、净水高度处理等领域中，在原水中添加凝聚剂，用微滤膜、超滤膜得到澄清的水，将该澄清的水用半透膜脱盐从而用于饮用水、工业用水等的技术正在世界范围内被实用化。图2表示其有代表性的工艺流程。在此，将由图1中所示的水处理工艺所得到的处理水d通过安全滤器12，用高压泵13进行升压，通过半透膜单元14得到脱盐水e。

在此，在适用本发明的水处理方法时，虽然可以通过表面ζ电位低于0mV的分离膜来防止阳离子类凝聚剂从分离膜单元10泄漏，但是阴离子类物质泄漏的可能性并不为0。因此，优选构成半透膜单元14的半透膜的ζ电位低于0mV。由此，即使在万一半透膜单元14中凝聚剂发生异常、进而分离膜10中发生异常，结果导致损伤，从而凝聚絮凝物发生泄漏的情况下，也可以防止凝聚剂吸附于半透膜上，因此非常优选。另外用半透膜单元14处理了的透过水被送至脱盐水槽，浓缩水通过浓缩水流量调节阀15、浓缩水管路16而被排出。

另外，因为分离膜及半透膜的ζ电位根据水温、pH、离子强度而变化，所以其值是基于与膜被暴露于的被处理水（最终凝聚处理水c和处理水d）的温度、pH、离子强度相同的环境而测定的。

实施例

作为原水，于6个月间每周对海水进行取样，测定TOC，结果TOC的最大值为5.5mg／l，最小值为1.2mg／l。将1L的TOC＝5.5mg／l的海水加入烧杯中，在转数150rpm、搅拌时间3min的搅拌条件下，作为阳离子类凝聚剂添加氯化铁，进行瓶式试验。对上清液的UV（254nm）吸收进行测定、评价，结果凝聚效果最高的凝聚剂浓度为：Cmax＝14.5mg／l，ζ电位ζmax=－4.5mV。同样地对TOC＝1.2mg／l的海水进行瓶式试验，结果凝聚效果最高的凝聚剂浓度为：Cmin＝2.9mg／l，ζ电位ζmin=－5.4mV。

作为阴离子类物质，使用多木化学社制“タキフロック”A－112T，向纯水中以浓度Cmax和Cmin的差即（Cmax－Cmin）＝11.6mg／l的浓度添加氯化铁，测定由此得到的水中使ζ电位低于0mV的阴离子类物质的添加浓度，结果Cop2=5.0mg／L。

实施例1

采用图2中所示构成的淡水制造装置进行造水。即，在分离膜单元10中，使用1根东丽（株）制造的截留分子量15万Da的聚偏氟乙烯制中空纤维UF膜（表面ζ电位：－10±1mV）的膜面积为11.5m²的加压式中空纤维膜组件（HFU－2008），运转加压泵9，将上述的TOC为1.2mg／L～5.5mg／L、盐浓度为3.5重量％的海水（约20℃）以过滤通量3m／d进行全流量过滤(dead end filtration)。另外，虽然图2中没有图示，但是在分离膜单元10中，具备将过滤水从膜的2次侧供给到1次侧的反洗泵，和将空气从分离膜单元10的下部供给到膜的1次侧的压缩机。反复进行如下循环：连续运转30分钟后，将过滤暂时中断，实施1分钟物理清洗，即同时进行反洗通量3.3m／d的反压清洗和从分离膜单元10的下部以14L／min供给空气的空气清洗，之后，将分离膜单元10内的污垢进行排水，然后回复到通常的过滤。

另外，在半透膜单元14中，使用1根东丽（株）制造的反渗透膜元件（TM810C），以RO供给流量23.3m³/d、透过流量2.8m³/d（回收率12%）运转。需要说明的是，分离膜单元10进行物理清洗期间，半透膜单元14用储存于过滤水槽11中的过滤水持续运转。

结果，分离膜单元10的过滤压差在55kPa～100kPa的范围内变化，可以稳定运转。而且，半透膜单元14的运转压力为5.0～5.5MPa，可以稳定运转3个月。

此时，作为凝聚剂，基于由瓶式试验所得到添加量Cmax和Cmin而设为浓度为Cop1，通过阳离子类凝聚剂添加单元3不断添加氯化铁以使其在凝聚槽的浓度约为8.7mg／l，所得到的1次凝聚处理水的ζ电位为+5.5mV（平均值）。然后，通过阴离子类物质添加单元6，添加阴离子类物质以使其浓度为5.0mg／l，所得到的最终凝聚处理水的ζ电位为－6.9mV（平均值）。且分离膜单元10的表面ζ电位为－10mV。半透膜单元14的表面ζ电位为－30mV。

实施例2

将氯化铁的添加浓度Cop1设为Cmin＝2.9mg／l，除不向所得到的1次凝聚处理水中添加阴离子类物质之外，以与实施例1相同条件运转。最终凝聚处理水的ζ电位为－1.2mV（平均值）。结果，分离膜单元10的过滤压差在55kPa～120kPa的范围内变化，可以较稳定地运转。凝聚剂添加不足导致未凝聚成分穿过分离膜单元10，虽然半透膜单元14的运转压力为5.0～5.5MPa，可以稳定运转2个月，其后一个月运转压力上升到6.5MPa，表明半透膜单元14的结垢恶化。

比较例1

除不向1次凝聚处理水中添加阴离子类物质之外，以与实施例1相同条件运转。成为最终凝聚处理水的1次凝聚处理水的ζ电位为+5.5mV（平均值）。结果，半透膜单元14的运转压力为5.0～5.5MPa，可以稳定运转3个月。然而，与实施例1相比，分离膜单元10在1个月后过滤压差超过150kPa，难以继续进行连续运转。

比较例2

向1次凝聚处理水中添加阴离子类物质以使其浓度为1.0mg／l，将所得到的最终凝聚处理水的ζ电位设为+4.2mV（平均值），除此之外以与实施例1相同的条件运转。结果，半透膜单元14的运转压力为5.0～5.5MPa，可以稳定运转3个月。然而，与实施例1相比，分离膜单元10在2个月后过滤压差上升到180kPa，难以继续连续运转。

比较例3

除不向原水中添加阳离子类及阴离子类物质之外，以与实施例1相同的条件运转。最终凝聚处理水（即原水）的ζ电位为－11.7mV（平均值）。结果，分离膜单元10的过滤压差在55kPa～135kPa的范围内变化，可以比较稳定地运转。然而，虽然半透膜单元14的运转压力最初为5.0～5.5MPa，但在1个月后开始观察到运转压力的上升，在2个月后难以继续连续运转。

符号说明

1：原水槽

2：取水泵

3：阳离子类凝聚剂添加单元

4：第1搅拌水槽

5：第1搅拌机

6：阴离子类物质添加单元

7：第2搅拌水槽

8：第2搅拌机

9：加压泵

10：分离膜单元

11：过滤水槽

12：安全滤器

13：高压泵

14：半透膜单元

15：浓缩水流量调节阀

16：浓缩水管路

17：脱盐水槽

a：原水

b：1次凝聚处理水

c：最终凝聚处理水

d：处理水

e：脱盐水。

Claims (6)

1. 水处理方法，其具有以下过程：

在原水中添加阳离子类凝聚剂，作为1次凝聚处理水，

在1次凝聚处理水的ζ电位低于0mV的情况下，直接将1次凝聚处理水作为最终凝聚处理水，

在1次凝聚处理水的ζ电位为0mV以上的情况下，添加阴离子类物质，使其ζ电位低于0mV，从而作为最终凝聚处理水，

通过表面ζ电位低于0mV的分离膜对最终凝聚处理水进行处理，得到处理水。

2. 权利要求1所述的水处理方法，其中，将所要添加的阳离子类凝聚剂在1次凝聚处理水中的浓度Cop1设定为比下述定义的Cmin大且比Cmax小的值，其中Cmin和Cmax分别预先确定：

Cmin：在原水的水质指标最小时，获得最大的凝聚效果的阳离子类凝聚剂在1次凝聚处理水中的浓度；

Cmax：在原水的水质指标最大时，获得最大的凝聚效果的阳离子类凝聚剂在1次凝聚处理水中的浓度。

3. 权利要求2的水处理方法，其中，原水的水质指标为选自浊度、微粒浓度、总悬浮物质(TSS)浓度、总有机碳(TOC)浓度、溶解性有机碳(DOC)浓度、化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)以及紫外线吸收量(UVA)的至少一种。

4. 权利要求1-3中任一项所述的水处理方法，其中，对于在纯水中将阳离子类凝聚剂添加至浓度为(Cmax-Cmin)的水，预先确定使ζ电位低于0mV所需的阴离子类物质的添加浓度Cop2，在1次凝聚处理水中将所述阴离子类物质添加至1次凝聚处理水浓度Cop2。

5. 权利要求1-4中任一项所述的水处理方法，其中，阳离子类凝聚剂为无机类凝聚剂，所述阴离子类物质为有机类凝聚剂。

6. 权利要求1-5中任一项所述的水处理方法，其中，将用分离膜处理了的处理水进一步用表面ζ电位低于0mV的半透膜进行脱盐。