CN105358489A - 含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法及处理装置 - Google Patents
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Abstract
在将电子工业工艺废水等含有阳离子表面活性剂的废水实施RO膜分离处理而将水回收时，防止由阳离子表面活性剂所导致的RO膜阻塞，并能长期稳定地获得高水质的处理水。将电子工业工艺废水等含有阳离子表面活性剂的废水的pH值调整成pH3～5后，通过第1个RO膜分离装置(3)实施RO膜分离处理，将第1个RO膜分离装置(3)的透过水的pH值调整成pH6.5～10.5后，通过第2个RO膜分离装置(4)实施RO膜分离处理，并将第2个RO膜分离装置(4)的透过水作为处理水予以回收。
Description
技术领域
本发明涉及将从电子工业工艺等排出的含有阳离子表面活性剂的废水高效地进行处理的方法及装置。
背景技术
在半导体、LCD等的电子工业工艺中，近年来，为了降低环境负荷、削减用排水成本，是将电子工业工艺废水予以回收再利用。将从电子工业工艺排出的废水予以回收、再利用的处理方法，一般采用以下(1)或(2)的方法。
(1)将废水利用活性污泥法或载体方式进行生物处理后，通过凝集上浮过滤、凝集沉淀过滤、或是利用超过滤(UF)膜或精密过滤(MF)膜所实施的膜分离处理，将生物处理水中的菌体、SS予以分离除去，接着利用逆渗透(RO)膜分离而进行脱盐处理，将透过RO膜的水予以回收。
(2)在上述(1)的方法中，省略生物处理，通过凝集上浮过滤、凝集沉淀过滤、或是利用UF膜或MF膜所实施的膜分离处理将废水中的SS予以分离除去后，通过RO膜分离进行脱盐处理，将透过RO膜的水予以回收。
在上述(1),(2)的方法中，于实施RO膜分离处理之前，为了除去RO膜供水中的残留氯及过氧化氢等氧化性物质而进行活性碳处理。
在电子工业工艺中，作为晶片、玻璃基板等的洗净剂可能会使用阳离子表面活性剂。电子工业工艺废水中的阳离子表面活性剂，经由上述(1),(2)的处理方法中的生物处理、SS分离、活性碳处理很难除去，而是利用RO膜分离予以除去。由于阳离子表面活性剂属于RO膜的阻塞物质，因此当阳离子表面活性剂流入RO膜分离装置时，会使RO膜阻塞，随着时间推移导致透过水量减少。阳离子表面活性剂会使RO膜阻塞的理由在于，阳离子表面活性剂是带正电，相对于此RO膜在pH中性条件下是带负电，通过静电引力会使阳离子表面活性剂附着于RO膜表面。
RO膜，在pH酸性条件其Zeta电位为正值，利用排斥力来防止阳离子表面活性剂附着于膜表面。因此，通过降低RO供水的pH値，能抑制阳离子表面活性剂所导致的膜阻塞。
利用此原理，将食品容器洗净废水等含有阳离子表面活性剂的废水调整成pH6以下后实施RO膜处理的方法已被提出(专利文献1)。
依专利文献1所记载的方法，将含有作为输送机润滑剂所使用的阳离子表面活性剂的宝特瓶的杀菌洗净废水，经由杀菌剂分解装置进行处理后，将pH值调整成pH6以下、优选为pH5～6，然后利用RO膜处理装置进行处理，以作为洗净水予以再利用。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本特开2006-247576号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
在RO膜分离处理中，若将RO供水的pH值降低则会使脱盐率降低，因此所获得的水纯度会降低，对于电子工业工艺的水回收而言并不适当。
本发明的课题在于，提供一种方法及装置，在将电子工业工艺废水等含有阳离子表面活性剂的废水实施RO膜分离处理而将水回收时，可防止阳离子表面活性剂所导致的RO膜阻塞，并长期稳定地获得高水质的处理水。
[解决课题的手段]
本发明人等，为了解决上述课题而深入探讨的结果发现，将含有阳离子表面活性剂的废水在低pH条件下实施RO膜(逆渗透膜)分离处理后，将pH提高再实施RO膜分离处理，由此可防止阳离子表面活性剂所导致的RO膜阻塞，并获得高纯度的处理水。
本发明是根据上述认知而达成的，其主旨如下。
[1]一种含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法，具备：将含有阳离子表面活性剂的废水的pH值调整成pH3～5后实施逆渗透膜分离处理的第1逆渗透膜分离步骤、以及将该第1逆渗透膜分离步骤所获得的透过逆渗透膜的水的pH值调整成pH6.5～10.5后实施逆渗透膜分离处理的第2逆渗透膜分离步骤。
[2]在[1]的含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法中，将前述含有阳离子表面活性剂的废水实施活性碳处理后，在前述第1逆渗透膜分离步骤中进行处理。
[3]在[1]或[2]的含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法中，前述含有阳离子表面活性剂的废水为电子工业工艺废水，并将前述第2逆渗透膜分离步骤的透过逆渗透膜的水予以回收。
[4]一种含有阳离子表面活性剂的废水的处理装置，具备：将含有阳离子表面活性剂的废水的pH值调整成pH3～5后实施逆渗透膜分离处理的第1逆渗透膜分离装置、以及将该第1逆渗透膜分离装置所获得的透过逆渗透膜的水的pH值调整成pH6.5～10.5后实施逆渗透膜分离处理的第2逆渗透膜分离装置。
[5]在[4]的含有阳离子表面活性剂的废水的处理装置中，在前述第1逆渗透膜分离装置的前段，具有将前述含有阳离子表面活性剂的废水进行处理的活性碳塔。
[6]在[4]或[5]的含有阳离子表面活性剂的废水的处理装置中，前述含有阳离子表面活性剂的废水为电子工业工艺废水，并将前述第2逆渗透膜分离装置的透过逆渗透膜的水予以回收。
[发明效果]
依据本发明，通过在pH3～5的酸性条件下进行的第1个RO膜分离处理，能防止由含有阳离子表面活性剂的废水中的阳离子表面活性剂所导致的膜阻塞并将阳离子表面活性剂予以分离除去，接着，通过在pH6.5～10.5的中性～碱性条件下进行的第2个RO膜分离处理，能将废水中的盐类予以高程度地除去。在该第2个RO膜分离处理中，由于废水中的阳离子表面活性剂已经由第1个RO膜分离处理予以除去，从而能防止由阳离子表面活性剂所导致的膜阻塞。在第1及第2个RO膜中，都能长期维持高的透过水量，而能进行稳定且高效的处理。
附图说明
图1为显示本发明的含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法及处理装置的实施方式的系统图。
图2为显示实验例1的结果的图。
具体实施方式
以下参照附图，详细地说明本发明的含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法及处理装置的实施方式。
图1是显示本发明的含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法及处理装置的实施方式的系统图。
在图1中，为了将从半导体、LCD等各种电子工业工艺排出的含有阳离子表面活性剂的废水中的SS除去，首先在SS除去处理装置1进行处理，该SS除去处理装置1是通过凝集上浮过滤、凝集沉淀过滤、或是利用UF膜或MF膜所实施的膜分离处理等。将该SS除去处理水通入活性碳塔2而实施活性碳处理，在活性碳塔2的处理水中添加盐酸、硫酸等酸类而将pH值调整成pH3～5。将活性碳处理水通过第1个RO膜分离装置3实施RO膜分离处理。在第1个RO膜分离装置3所获得的透过水中添加氢氧化钠、氢氧化钾等碱类而将pH值调整成pH6.5～10.5后，通过第2个RO膜分离装置4实施RO膜分离处理，将第2个RO膜分离装置4的透过水当作回收水予以回收、再利用。
电子工业工艺废水，一般而言，除了阳离子表面活性剂以外，还含有IPA(异丙醇)、乙醇、甲醇、乙酸或乙酸盐、丙酮、TMAH(氢氧化三甲铵)、MEA(单乙醇胺)、DMSO(二甲亚砜)等低分子量有机物，又通常含有例如胶体氧化硅等SS(悬浮物质)5～100mg/L左右。因此，首先通过SS除去处理装置1从废水中将SS除去。
SS除去处理装置1中的凝集处理，作为凝集剂是使用以下1种或2种以上的无机凝集剂：聚合氯化铝、硫酸铝等铝系凝集剂；氯化铁、聚合硫酸铁等铁系凝集剂。这些无机凝集剂的添加量，通常相对于电子工业工艺废水为50～500mg/L左右。
来自SS除去处理装置1的SS除去处理水，是经由活性碳塔2将残留氯、过氧化氢等氧化性物质予以除去。该活性碳塔2的处理条件没有特别的制限。
活性碳塔2的处理水为一般pH5～8的中性水。在活性碳处理水中添加酸，于pH3～5的条件下通过第1个RO膜分离装置3实施RO膜分离处理，由此将所含的阳离子表面活性剂除去。当该第1个RO膜分离装置3的pH条件超过5时，RO膜变成带负电而使阳离子表面活性剂吸附，会产生膜阻塞的问题。为了使RO膜带正电，只要成为pH3～5即可。当pH过低时，除了酸使用量增多，接下来添加碱来调整pH时的碱使用量也增多，而使药剂成本增高。基于RO膜耐酸性的观点考虑，pH优选为3～5，更优选为3.5～4.5。
作为该第1个RO膜分离装置3的RO膜，优选为使用聚酰胺膜、聚乙烯醇膜等。第1个RO膜分离装置3的水回收率优选为60～90％左右。
第1个RO膜分离装置3的透过水，通过添加碱而调整成pH6.5～10.5后，通过第2个RO膜分离装置4实施脱盐处理。当第2个RO膜分离装置4的pH条件过低时无法获得充分的脱盐率。当第2个RO膜分离装置4的pH条件过高时，不适于透过水的回收再利用，此外，基于防止膜劣化的观点，第2个RO膜分离装置4的pH特别优选为7～9。
作为该第2个RO膜分离装置4的RO膜，优选使用聚酰胺膜。第2个RO膜分离装置4的水回收率优选为80～90％左右。
通过这种2段RO膜分离处理，能获得TOC浓度50μg/L以下、例如20～30μg/L，导电率10mS/m以下、例如2mS/m左右的处理水。能够将该水作为回收水供给至各使用场所进行再利用。
图1显示本发明的实施方式的一例，本发明在不超出其主旨的范围内，并不限定于任何图示的情况。例如亦可在SS除去处理装置1的前段设置生物处理装置。亦可省略活性碳塔2。在图1中，作为含有阳离子表面活性剂的废水虽是例示将电子工业工艺废水实施处理的情况，但本发明所处理的含有阳离子表面活性剂的废水并不限定于电子工业工艺废水，本发明也能适用于其他含有阳离子表面活性剂的废水。基于进行2段RO膜分离处理可获得脱盐率提高效果，本发明特别适用于电子工业工艺废水的回收、再利用。
[实施例]
以下举出实验例、实施例及比较例来更具体地说明本发明。
[实验例1]
使用含有单烷基氯化铵系的阳离子表面活性剂(狮王公司制“ARQUADT”)2mg/L的废水作为原水，通过图1所示的装置进行处理。将导入第1个RO膜分离装置3的RO供水的pH改变，调查RO供水和第1个RO膜分离装置3的RO膜的透过流通量的经时变化之间的关系。
通过SS除去处理装置1，在原水中添加氯化铁200mg/L而实施凝集上浮过滤。将过滤水经由活性碳塔2处理后，按照需要添加酸(盐酸)或碱(氢氧化钠)而调整成pH4、5、7或9，通过RO膜分离装置3实施RO膜分离处理。作为RO膜分离装置3，是使用装填有日东电工公司制芳香族聚酰胺RO膜“ES-20”(NaCl除去率99.5％)的RO膜分离装置，以水回收率75％的条件运转。
各pH值的RO供水的RO膜的透过流通量的经时变化如图2所示。
从图2可看出，当RO供水的pH为7或9时，透过流通量随着时间推移大幅降低。当RO供水的pH为4或5时，就算经过30天后透过流通量的降低程度仍很小，可知能防止阳离子表面活性剂所导致的膜阻塞。
[实施例1]
使用含有单烷基氯化铵系的阳离子表面活性剂(狮王公司制“ARQUADT”)2mg/L的废水作为原水，通过图1所示的装置进行处理。
通过SS除去处理装置1，在原水中添加氯化铁200mg/L而实施凝集上浮过滤。将过滤水经由活性碳塔2处理后，添加酸(盐酸)而调整成pH4，通过第1个RO膜分离装置3实施RO膜分离处理。作为第1个RO膜分离装置3，是使用装填有日东电工公司制芳香族聚酰胺RO膜“ES-20”(NaCl除去率99.5％)的RO膜分离装置，以水回收率75％的条件运转。
接着，在第1个RO膜分离装置3的透过水中添加碱(氢氧化钠)而调整成pH7，通过第2个RO膜分离装置4实施RO膜分离处理。作为第2个RO膜分离装置4，是使用装填有日东电工公司制芳香族聚酰胺RO膜“ES-20”(NaCl除去率99.5％)的RO膜分离装置，以水回收率90％的条件运转。
调查第1个RO膜分离装置3的透过水及第2个RO膜分离装置4的透过水的水质，结果如表1所示。调查从处理开始起算通水30天运转后的第2个RO膜分离装置4的透过流通量的降低率，结果如表1所示。
[比较例1]
除了在实施例1中，不调整第1个RO膜分离装置3的透过水(pH4.2)的pH，就直接通过第2个RO膜分离装置4实施RO膜分离处理以外，是进行同样的处理。调查第1个RO膜分离装置3的透过水及第2个RO膜分离装置4的透过水的水质，结果如表1所示。调查从处理开始起算通水30天运转后的第2个RO膜分离装置4的透过流通量的降低率，结果如表1所示。
[表1]
由实施例1的第1个RO膜分离装置的透过水的水质可知，利用1段的RO膜分离处理，无法获得能作为回收水有效利用的水质良好的处理水。
由比较例1的第2个RO膜分离装置的透过水的水质可知，即使进行2段RO膜分离处理，若不进行第1个RO膜分离装置的透过水的pH调整，也无法获得水质良好的处理水。
相对于此，依据本发明进行pH3～5的第1个RO膜分离处理及pH6.5～10.5的第2个RO膜分离处理，则不会发生膜阻塞，能长期稳定地获得水质良好的处理水。
虽是使用特定方式来详细地说明本发明，但在不脱离本发明的意图和范围内可实施各种变更，这对本领域技术人员而言是显而易见的。
本申请是基于2013年7月2日提出申请的日本专利申请2013-138915，将其全体内容以引用的方式援用于此。
Claims (8)
1.一种含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法，具备：
将含有阳离子表面活性剂的废水的pH值调整成pH3～5后实施逆渗透膜分离处理的第1逆渗透膜分离步骤、以及
将该第1逆渗透膜分离步骤所获得的透过逆渗透膜的水的pH值调整成pH6.5～10.5后实施逆渗透膜分离处理的第2逆渗透膜分离步骤。
2.如权利要求1所述的含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法，其中，
将所述含有阳离子表面活性剂的废水实施活性碳处理后，在所述第1逆渗透膜分离步骤进行处理。
3.如权利要求2所述的含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法，其中，
将所述含有阳离子表面活性剂的废水实施SS除去处理后，进行活性碳处理。
4.如权利要求1至3中任一项所述的含有阳离子表面活性剂的废水的处理方法，其中，
所述含有阳离子表面活性剂的废水为电子工业工艺废水，并将所述第2逆渗透膜分离步骤的透过逆渗透膜的水予以回收。
5.一种含有阳离子表面活性剂的废水的处理装置，具备：
将含有阳离子表面活性剂的废水的pH值调整成pH3～5后实施逆渗透膜分离处理的第1逆渗透膜分离装置、以及
将该第1逆渗透膜分离装置所获得的透过逆渗透膜的水的pH值调整成pH6.5～10.5后实施逆渗透膜分离处理的第2逆渗透膜分离装置。
6.如权利要求5所述的含有阳离子表面活性剂的废水的处理装置，其中，
在所述第1逆渗透膜分离装置的前段，具有将所述含有阳离子表面活性剂的废水进行处理的活性碳塔。
7.如权利要求6所述的含有阳离子表面活性剂的废水的处理装置，其中，
在所述活性碳塔的前段，具有将所述含有阳离子表面活性剂的废水进行SS除去处理的装置。
8.如权利要求5至7中任一项所述的含有阳离子表面活性剂的废水的处理装置，其中，
所述含有阳离子表面活性剂的废水为电子工业工艺废水，并将所述第2逆渗透膜分离装置的透过逆渗透膜的水予以回收。
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