CN106163993A - 含有低分子量有机物的水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不进行生物处理，可以确实且充分地去除低分子量有机物的含有低分子量有机物的水的处理方法。一种含有低分子量有机物的水的处理方法，是将含有0.5mgC/L以上的分子量200以下的低分子量有机物的原水通水至高压型逆渗透膜分离装置进行处理的方法，其特征是将该高压型逆渗透膜分离装置的最后级的末端逆渗透膜模块(5a)的盐水水量调整成2.1m³/(m²·D)以上。

Description

含有低分子量有机物的水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种含有低分子量有机物的水的处理方法，特别是涉及适用于超纯水制造装置的一次纯水系统或回收系统，将含有低分子量有机物的水通过高压型逆渗透膜装置进行处理的方法。

背景技术

逆渗透膜(RO)因为能有效地脱盐、去除有机物等将包含在水中的杂质去除，因此其适用市场逐年扩大。一般来说，已知逆渗透膜具有分子筛效果，以及因膜面电荷(电荷)的排斥(通常为带负电)进行有机物的去除。依据逆渗透膜的有机物去除率，有机物的分子量超过200的情况为99％以上的高去除率，但有机物的分子量在200以下时，则该去除率非常地低。

为此，处理半导体工厂排水等以低分子系醇类(IPA等)为主体的排水来回收水时，一般是进行生物处理之后，再实施菌体分离(预处理)并以RO进行处理。该RO膜为标准运转压力0.75MPa或者1.47MPa的超低压RO膜或低压RO膜。该生物处理装置的设置空间较大，且生物处理的运转管理较繁琐。因此也有考虑将RO装置设置成多级串联，将含有低分子量有机物的水进行RO处理的多级RO法。但是，如上所述，在低压、超低压RO的低分子系有机物的去除率低，所以透过水中的TOC浓度变高，在送水对象中可能会有引起生物污染的风险。

专利文献1中记载有：在用来制造超纯水的一次纯水系统中设置高压型RO装置以去除有机物。

高压型逆渗透膜分离装置，以往是使用在海水淡化工厂，且为了将盐分浓度高的海水进行逆渗透膜处理而将运转压力调整到5.52MPa左右的高压来使用。

一般而言，海水淡化用的逆渗透膜中，对脱盐或去除有机物有帮助的表层的分子构造较为细密，所以有机物去除率高。在海水淡化中，原水的盐类浓度高，因而渗透压也变高，所以为了确保透过水量，运转压力调整在5.5MPa以上。另一方面，适用电子产业领域的一般RO膜的原水盐类浓度较低，TDS(总溶解性物质)为1500mg/L以下。在此类原水中，因渗透压较低，以运转压力2～3MPa左右即可得到充分的透过水量，透过水的水质比起以往逆渗透膜(超低压RO膜、低压RO膜)也有显著提升。

专利文献1：日本特开2012-245439

发明内容

本发明的目的是提供一种含有低分子量有机物的水的处理方法，是将低分子量有机物进行RO处理的方法中，不进行生物处理，能将低分子量有机物确实且充分去除。

本发明提供一种含有低分子量有机物的水的处理方法，是将含有0.5mg/L以上的分子量200以下的低分子量有机物的原水通水于高压型逆渗透膜分离装置并进行处理的方法，将在该高压型逆渗透膜分离装置的最后级(最后区段(バンク))末端的逆渗透膜模块的盐水水量调整成2.1～5m³/(m²·D)。

本发明中，该高压型逆渗透膜分离装置的有效压力2.0MPa、温度25℃条件下的纯水流量优选是0.6～1.3m³/(m²·D)。并且，向该高压型逆渗透膜分离装置的给水TDS优选为1500mg/L以下。此外，上述高压型逆渗透膜分离装置的运转压力优选为1.5～3MPa。

发明效果

本案发明人重复各种研究发现，如专利文献1所述将含有有机物的水以高压型RO装置进行处理的方法中，一旦高压型RO装置的盐水量变少，则低分子量有机物的去除率变低。

在本发明的含有低分子量有机物的水的处理方法中，含有低分子量有机物的水中的低分子量有机物能通过高压型RO装置去除。

本发明中，通过将最后级的末端RO模块的盐水量调整成2.1m³/(m²·D)以上，不仅分子量超过200的有机物，分子量200以下的低分子量有机物也被充分去除。因而，根据本发明，没有将含有低分子量有机物的水进行生物处理，就可以充分地去除处理有机物。对于通过将最后级的末端RO模块的盐水量增大到2.1m³/(m²·D)以上，低分子量有机物能被充分去除的理由，推断应是逆渗透膜面的一次侧(原水侧)面上的有机物浓差极化较为缓和。

附图说明

图1是实施方案涉及的含有低分子量有机物的水的处理方法的流程图。

具体实施方式

本发明中，将含有低分子量有机物的水通过高压型逆渗透膜装置进行处理。

高压型RO装置，以往是使用在海水淡化上的逆渗透膜分离装置，与以往使用在超纯水制造装置的一次纯水系统的低压或超低压逆渗透膜相比，膜表面的表层较为细密。因此，高压型逆渗透膜比起低压型或超低压型逆渗透膜，单位操作压力的膜透过水量低而有机物去除率高。

该高压型RO膜装置，如上所述，单位操作压力的膜透过水量低，在本发明中，可合适地利用具有有效压力为2.0MPa、温度25℃条件下纯水的透过流量为0.6～1.3m³/m²/天，NaCl去除率99.5％以上的特性的装置。所谓有效压力是指对于从平均操作压力减去渗透压差与二次侧压力的膜能有效运作的压力，NaCl去除率是指对于NaCl浓度32000mg/L的NaCl水溶液，在25℃、有效压力2.7PMa条件下的去除率。平均操作压力，是膜的一次侧的膜供给水的压力(运转压力)与浓缩水的压力(浓缩水出口压力)的平均値，由以下式表示。

平均操作压力＝(运转压力+浓缩水出口压力)/2

该高压型逆渗透膜，与使用在以往超纯水制造装置的一次纯水系统中的低压或超低压型逆渗透膜相比，膜表面的表层较为细密。因此，高压型逆渗透膜比起低压型或超低压型逆渗透膜，单位操作压力的膜透过水量低而有机物去除率非常地高。将TDS(总溶解性物质)1500mg/L以下的盐类浓度的给水进行逆渗透膜处理时，回收率90％时的运转条件下对逆渗透膜造成的渗透压最大为1.0MPa左右。因而，在TDS1500mg/L以下的给水的处理中使用高压型逆渗透膜分离装置时，运转压力优选是1.5～3MPa、特别优选是2～3MPa左右，可以确保得到与低压型或超低压型逆渗透膜相同程度的水量。其结果，仅有一级RO膜处理时，可以得到与以往二级RO膜处理同等的处理水水质·处理水量，因而可以减少膜的数量、容器、配管，能降低成本且节省空间。

作为该高压型逆渗透膜分离装置，在有效压力2.0MPa条件下纯水流量优选为0.6～1.3m³/(m²·D)。

逆渗透膜的膜形状并没有特别限制，例如可为螺旋型、空心纤维型等、4英寸RO膜、8英寸RO膜、16英寸RO膜等任一种。

以下，针对本发明参考图1作详细说明。

图1是表示本发明含有低分子量有机物的水的处理方法的一例的流程图。高压型RO装置具有一次区段1与二次区段2。各区段1、2并联具备多个在耐压容器4内填充有高压型RO模块5的高压型RO单元3。各容器4内串联设置有多个高压型RO模块5。

该实施方案中，高压型RO模块5是在集水管5a的外周上卷绕高压型RO膜5b而成的螺旋型模块，且各模块5的集水管5a串联地连接。被处理水从高压型RO膜5b的卷绕体的一边端面流入膜间的原水通路，并从卷绕体的另一端面流出。

原水(含有低分子量有机物的水)，是从原水配管6被分配供给至一次区段1的各高压型RO单元3。在各高压型RO单元3内，被处理水从各高压型RO模块5的一端面(图的左侧面)流到另一端面(图的右侧面)，在这其间从原水通路透过膜流入膜间的透过水通路。透过水以螺旋方向流过高压型RO模块5的透过水通路并流入至集水管5a，接着从透过水配管7借助透过水合流取出配管8被取出。

穿过一次区段1的各RO单元3内的最下游侧的高压型RO模块5的盐水(浓缩水)，是从一次盐水配管10被取出，暂时合流之后，再借助分配配管11被分配供给至二次区段2的各高压型RO单元3。在二次区段2的各高压型RO单元3中，也同样地进行RO膜处理，透过水从透过水配管12借助透过水合流取出配管8被取出。

通过二次区段2的各RO单元3的最下游侧亦即最后级的高压型RO模块5的盐水(最终盐水)，是从各RO单元3的最终盐水配管13、13借助盐水合流取出配管14被取出。最后级的末端RO模块5的盐水量，是将各最终盐水配管13的盐水流量(m³/天)除以最后级的末端RO模块5的膜面积(m²)所得出。

本发明中，原水水质的分子量200以下的低分子量有机物浓度优选在0.5mgC/L以上，特别是10～200mgC/L，尤其100～200mgC/L。作为低分子量有机物，举例有异丙醇(IPA)、乙醇、甲醇、乙酸、乙酸盐、丙酮，TMAH(三甲基氢氧化铵)、MEA(单乙醇胺)、DMSO(二甲基亚砜)等。原水的TDS优选为1500mg/L以下。

作为此类含有低分子量有机物的水，举例有半导体等的电子零件制造工序的回收水。本发明中，没有将该回收水作预处理，即可导入高压型RO膜装置。

本发明中，将该最后级的高压型RO模块(图1的情况，二次区段2的各高压型RO单元3的最下游侧的高压型RO模块5)的盐水量调整成2.1m³/(m²·D)以上，优选为2.1～5m³/(m²·D)，特别是优选为2.1～4m³/(m²·D)。如此，在将最后级的高压型RO模块5的盐水量调整成2.1m³/(m²·D)以上时，更前级侧的高压型RO模块的盐水量也变成2.1m³/(m²·D)。如此，通过将高压型RO模块的盐水量增多到2.1m³/(m²·D)以上，高压型RO模块的一次侧(被处理水侧)膜面上的低分子量有机物的浓差极化(浓度)变小，低分子量有机物的去除率变高。

在上述实施方案中，串联设置一次区段1与二次区段2的两个区段，但也可以仅有一次区段，或串联设置三次以上的高次区段。各区段的RO单元3的数量也可为一个。各容器内的模块数量并没有限定为多个，也可以为一个。

[实施例]

[实施例1]

将含有TOC浓度为300、500、1000或5000μgC/L的IPA的模拟半导体工厂排水(IPA水溶液)在日东电工股份有限公司制的海水淡化用高压型逆渗透膜SWC4-Max中以盐水量2.1m³/(m²·D)、回收率75％、膜面有效压力1.5MPa的条件进行通水。透过水的TOC浓度的测量结果如表1所示。

[比较例1]

将实施例1的各模拟半导体工厂排水在载体填充型生物处理装置(BM-SK：栗田工业股份有限公司)中进行处理后，再使用膜式预处理(SFL：Kuraray制)进行菌体分离之后，于超低压RO膜(日东电工股份有限公司制ES-20)以盐水量2.1m³/(m²·D)、回收率75％的条件进行通水。透过水的TOC浓度的测量结果如表1所示。

[表1]

[实施例2]

在实施例2中，使用以下的构成作为高压型RO装置。

区段数：2

一次区段的高压型RO单元数：8个

二次区段的高压型RO单元数：4个

一个高压型RO单元内的模块数：4个(各模块为串联连接)

高压型RO膜：日东电工股份有限公司海水淡化用高压型逆渗透膜SWC4-MAX

将含有TOC500μgC/L的IPA的模拟半导体工厂排水(IPA水溶液)以回收率75％、膜面有效压力1.5MPa、最后级模块的盐水量2.1m³/(m²·D)、2.9m³/(m²·D)或4.1m³/(m²·D)通水至上述高压型RO装置。透过水的TOC浓度的测量结果如表2所示。

[比较例2]

除了将实施例2中最后级的盐水量以1.7m³/(m²·D)或1.2m³/(m²·D)进行通水之外，其余与实施例2在相同条件下进行处理。透过水的TOC浓度的测量结果如表2所示。

[表2]

从以上实施例及比较例可以明确，根据本发明，没有进行生物处理，即可将含有低分子量有机物的水通过RO装置充分地进行处理。而因为不进行生物处理，所以无需进行菌体分离，也可以放宽预处理运转条件。

已利用特定方案详细说明本发明，但只要不脱离本发明的主旨与范围可以有各种变化，这对于本领域技术人员是显而易见的。

本发明是基于2014年3月31日提出申请的日本专利申请2014-074080，在此通过引用来援用其全部内容。

Claims (11)

1.一种含有低分子量有机物的水的处理方法，将含有0.5mgC/L以上的分子量200以下的低分子量有机物的原水流过高压型逆渗透膜分离装置进行处理，其特征在于，

将在该高压型逆渗透膜分离装置的最后级的末端逆渗透膜模块的盐水水量设为2.1～5m³/(m²·D)。

2.如权利要求1所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，所述高压型逆渗透膜分离装置在有效压力2.0MPa条件下的纯水流量为0.6～1.3m³/(m²·D)。

3.如权利要求1或2所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，向所述高压型逆渗透膜分离装置供给的水中的总溶解性物质TDS为1500mg/L以下。

4.如权利要求1至3中任一项所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，所述高压型逆渗透膜分离装置的运转压力为1.5～3MPa。

5.如权利要求1至4中任一项所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，原水的低分子量有机物浓度为10～200mg/L。

6.如权利要求1至5中任一项所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，低分子量有机物为异丙醇、乙醇、甲醇、乙酸、乙酸盐、丙酮、三甲基氢氧化铵、单乙醇胺和二甲基亚砜中的至少一种。

7.如权利要求1至6中任一项所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，所述原水是来自电子部件制造工序的回收水。

8.如权利要求7所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，所述回收水不进行预处理而流过所述高压型逆渗透膜分离装置。

9.如权利要求1至8中任一项所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，所述高压型逆渗透膜分离装置设置为多级，将最后级的高压型逆渗透膜分离装置的盐水水量设为2.1～5m³/(m²·D)。

10.如权利要求9所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，所述高压型逆渗透膜分离装置设置成两级，将第二级的高压型逆渗透膜分离装置的盐水水量设为2.1～5m³/(m²·D)。

11.如权利要求1至8中任一项所述的含有低分子量有机物的水的处理方法，其特征在于，所述高压型逆渗透膜分离装置设置为一级，将一级的高压型逆渗透膜分离装置的盐水水量设为2.1～5m³/(m²·D)。