CN108602693A - 高硬度排水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一方式所涉及的高硬度排水的处理方法为，钙硬度在100以上的高硬度排水的处理方法，所述高硬度排水的处理方法包括：向上述高硬度排水中添加碱的工序；采用过滤器对上述碱添加工序后的碱性的高硬度排水进行粗过滤的工序；以及利用以聚四氟乙烯作为主要成分的微滤膜或超滤膜对上述粗过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜过滤的工序。优选为，在上述碱添加工序中将高硬度排水的pH调整为8以上14以下。优选为，上述粗过滤利用保留粒子径1μm的过滤器来进行。

Description

高硬度排水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种高硬度排水的处理方法。本申请要求基于2016年3月9日提交的日本申请第2016-046038号的优先权，并援引上述日本申请所记载的全部内容。
背景技术
作为排水的处理方法，已知在进行了生物处理等一次处理之后，利用超滤膜或微滤膜对排水进行过滤的方法。通过使用超滤膜或微滤膜进行过滤，从而能够几乎全部去除排水中的悬浮物。然而，无法通过过滤的方式去除溶解在排水中的例如钙、镁等金属。
在此，作为处理高硬度的水的方法，提出通过添加碱而使溶解于水中的金属析出，之后，利用超滤膜或微滤膜进行过滤的方法(参照日本实开平6-72691号公报)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开平6-72691号公报
上述公报中所公开的处理方法中，利用过滤膜对因碱的添加而析出的金属进行分离，因此过滤膜的压损会在较短时间内增大，从而需要频繁地实施过滤膜的洗净。尤其在水中存在有机物的情况下，有可能因碱的添加而析出的金属掺入有机物而生成悬浮物，进而助长过滤膜的堵塞。
发明内容
用于解决课题的方法
本发明的一方式所涉及的高硬度排水的处理方法为，钙硬度在100以上的高硬度排水的处理方法，所述高硬度排水的处理方法包括：向上述高硬度排水中添加碱的工序；采用过滤器对上述碱添加工序后的碱性的高硬度排水进行粗过滤的工序；以及利用以聚四氟乙烯作为主要成分的微滤膜或超滤膜对上述粗过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜过滤的工序。
附图说明
图1为表示本发明的一个实施方式的高硬度排水的处理方法的顺序的流程图。
图2为表示图1的高硬度排水的处理方法中所使用的排水处理装置的构成的模式图。
图3为表示与本发明的图1不同的实施方式的高硬度排水的处理方法的顺序的流程图。
图4为表示图3的高硬度排水的处理方法中所使用的排水处理装置的构成的模式图。
图5为表示高硬度排水的处理方法的各处理例中的微滤膜的通量变化的图表。
图6为表示高硬度排水的处理方法的各处理例中的微滤膜的通量变化的图表。
图7为表示高硬度排水的处理方法的各处理例中的微滤膜的通量变化的图表。
图8为表示高硬度排水的处理方法的各处理例中的微滤膜的通量变化的图表。
具体实施方式
[本公开所要解决的课题]
本发明的课题在于，提供一种过滤膜的洗净频率较小的高硬度排水的处理方法。
[发明效果]
本发明的高硬度排水的处理方法能够将过滤膜的洗净频率变得较小。
[本发明的实施方式的说明]
本发明的一方式所涉及的高硬度排水的处理方法为，钙硬度在100以上的高硬度排水的处理方法，所述高硬度排水的处理方法包括：向上述高硬度排水中添加碱的工序；采用过滤器对上述碱添加工序后的碱性的高硬度排水进行粗过滤的工序；以及利用以聚四氟乙烯作为主要成分的微滤膜或超滤膜对上述粗过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜过滤的工序。
该高硬度排水的处理方法具备上述碱添加工序，从而预先使溶解于排水中的金属析出，进而能够在上述膜过滤工序中降低溶解于水中的金属的含量。此外，该高硬度排水的处理方法还具备在利用微滤膜或超滤膜进行膜过滤的工序之前，利用过滤器对上述碱添加工序后的碱性的高硬度排水(被处理水)进行粗过滤的工序。在过滤工序之前，通过去除在碱添加工序中析出的金属析出物，从而能够抑制过滤膜的网眼堵塞进而使过滤膜的洗净频率变得较小。此外，作为该高硬度排水的处理方法，在上述膜过滤工序中对粗过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜过滤。由此，通过碱溶解例如蛋白质等有机物，从而使微滤膜或超滤膜的表面不易附着有机物，因此能够进一步抑制微滤膜或超滤膜的网眼堵塞。此外，作为该高硬度排水的处理方法，由于在该膜过滤工序中使用以聚四氟乙烯作为主要成分的微滤膜或超滤膜，因此即使对碱性的高硬度排水进行过滤，过滤膜的寿命也会比较长。
优选为，在上述碱添加工序中将高硬度排水的pH调节为8以上14以下。如此，该高硬度排水的处理方法通过在上述碱添加工序中将高硬度排水的pH调节在上述范围内，从而能够使排水中的金属充分析出，进而抑制过滤膜中的析出，进而更可靠地减少过滤膜的洗净频率。
优选为，在上述碱添加工序中将高硬度排水的pH调节为8以上10以下。如此，该高硬度排水的处理方法通过在上述碱添加工序中将高硬度排水的pH调节在上述范围内，从而能够更有效地使排水中的金属析出，进而抑制过滤膜上的析出，进而进一步更可靠地减少过滤膜的洗净频率。
优选为，上述粗过滤利用保留粒子径1μm的过滤器来进行。该高硬度排水的处理方法通过使用保留粒子径1μm的过滤器，从而抑制过滤膜上的析出，进而减少过滤膜的洗净频率。
优选为，上述粗过滤利用有效径在0.4mm以上0.7mm以下的过滤器来进行。该高硬度排水的处理方法中，使用有效径在0.4mm以上0.7mm以下的过滤器，能够在硬度较低的情况下的处理中优先过滤处理量来进行处理，从而能够更加增大处理量。
优选为，还包括利用反渗透膜对上述膜过滤工序后的高硬度排水进行膜处理的工序。如此，该高硬度排水的处理方法通过还包括利用反渗透膜对上述膜过滤工序后的高硬度排水进行膜处理的工序，从而能够获得杂质更少的洁净的水。
优选为，在上述膜处理工序中对膜过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜处理。如此，该高硬度排水的处理方法通过在上述膜处理工序中对膜过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜处理，从而抑制上述膜处理工序中的有机对对反渗透膜的附着，进而能够使反渗透膜的洗净频率变得较小。
在此，在本申请中，“钙硬度”是指，基于JIS-K0101(1998)而测量出的值。此外，“微滤膜”是指，空孔的平均径超过0.1μm且10μm以下的过滤膜，“超滤膜”是指，空孔的平均径超过0.002μm且0.1μm以下的过滤膜，“反渗透膜”是指，空孔的平均径在2nm以下的过滤膜。另外，空孔的平均径是指，过滤膜的表面上的空孔的平均径，并且能够通过细孔直径分布测量装置(例如Porous Materials公司制多孔质材料自动细孔径分布测量系统)来进行测量。此外，“主要成分”是指，质量含有率最大的成分，优选为，含有90质量％以上的成分。
[本发明的实施方式的详细内容]
以下，参照附图对本发明所涉及的高硬度排水的处理方法的实施方式进行详细说明。
〔第一实施方式〕
该高硬度排水的处理方法如图1所示，包括：向高硬度排水中添加碱的工序＜步骤S1：碱添加工序＞；采用过滤器对上述碱添加工序后的碱性的高硬度排水进行粗过滤的工序＜步骤S2：粗过滤工序＞；以及利用以聚四氟乙烯作为主要成分的微滤膜或超滤膜对上述粗过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜过滤的工序＜步骤S3：膜过滤工序＞；对上述膜过滤工序后的高硬度排水进行中和的工序＜步骤S4：中和工序＞。
该高硬度排水的处理方法用于处理钙硬度在100以上的高硬度排水，尤其优选用于钙硬度在150以上的情况。
(高硬度排水)
作为通过该高硬度排水的处理方法而被处理的高硬度排水，例如，可列举出上水的硬度高的地域的下水的一次处理排水。即，该高硬度排水的处理方法用于进一步高度处理通过例如活性污泥法等方式对下水进行了生物处理的一次处理排水，以可再利用的方式用作例如上水、工业用水等。
＜碱添加工序＞
步骤S1的碱添加工序中，通过向高硬度排水中添加碱而使pH上升，从而使溶解于高硬度排水中的例如钙、镁等金属。此时，所生成的金属析出物中可掺入高硬度排水中的有机物中。
作为该碱添加工序中添加至高硬度排水中的碱，可使用例如氢氧化钠、氢氧化钾等，尤其优选使用氢氧化钠。虽然氢氧化钠可使用例如粒状、甚至片状的水合物，但也可使用例如浓度约50质量％程度的水溶液。这样的氢氧化钠水溶液较廉价并且容易处理，因此广泛地用于工业。
在该碱添加工序中，优选为，以高硬度排水的pH成为预先设定的范围的碱性的方式对碱的添加量进行调节。作为该碱添加工序中的碱添加后的高硬度排水的pH下限，优选为8，更优选为8.5。另一方面，作为碱添加后的高硬度排水的pH的上限，优选为14，更优选为9.5。碱添加后的高硬度排水的pH不满足上述下限的情况下，无法使高硬度排水中的金属充分析出，从而有可能造成无法充分抑制过滤膜表面的金属的析出。相反，碱添加后的高硬度排水的pH超过上述上限的情况下，有可能造成不必要地消耗碱、或者不必要地增大高硬度排水中的盐浓度。
＜粗过滤工序＞
步骤S2的粗过滤工序中，采用过滤器对碱添加工序中被调节为碱性并析出了金属的高硬度排水进行过滤，从而去除从高硬度排水中析出了的金属的析出物。
作为该粗过滤工序中的粗过滤的方法，优选为，在上下具有流道，并使高硬度排水在与上侧的流道相比靠上侧通过，另一方面，将纺织布、无纺织布或滤纸用作过滤器、或者通过在具有阻止粒子通过的支承部件的容器内投入过滤粒子并使其堆积，从而在支承部件上形成过滤层并用作过滤器，从而从上侧的流道供给高硬度排水并从下侧的流道进行排水的下降流式过滤。
在上述粗过滤由保留粒子径1μm的过滤器实施的高硬度排水的处理方法中，将纺织布、无纺织布或滤纸用作过滤器。作为无纺织布，可使用例如聚酯、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)。作为高流量处理，优选为，由聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯组成的无纺织布。此外，作为在该粗过滤工序中用作过滤器的滤纸，可列举出具有与无烟煤粒子层大致同等的过滤能力的5C滤纸(JIS-P3801(1995))。
上述粗过滤利用有效径在0.4mm以上0.7mm以下的过滤器来进行的高硬度排水的处理方法中，通过向具有阻止粒子通过的支承部件的容器内投入过滤粒子并使其堆积，从而在支承部件上形成过滤层以用作过滤器。作为形成在该粗过滤工序中用作过滤器的粒子层的过滤粒子，可使用公知的过滤处理用的粒子，可使用例如石、天然砂、无机物粒子、陶瓷、聚合物(高分子化合物)、天然有机材料等作为主要成分的粒子，其中优选使用较廉价的天然砂。在此，“主要成分”是指，质量含有率最大的成分。
作为上述天然砂，可列举出例如无烟煤、石榴石、锰砂、硅砂等。其中，尤其优选使用较廉价、且形状比较富有棱角，因而粒子层的空隙率以及比表面积变得较大从而过滤能力优异的无烟煤。此外，作为无烟煤，由于比重较小，因而反洗净时的搅拌效率优异，因此具有较容易反洗净的优点。此外，这些天然砂可使用1种或混合使用2种以上。其中，石英砂与无烟煤的混合物易于形成过滤层，故优选。
作为上述无机物粒子，从可较容易获得粒径及比重均匀的无机物粒子方面考虑，优选为玻璃珠。作为特别优选的玻璃珠，例如，可列举出含有氧化铝的球状玻璃珠。
作为上述陶瓷，可使用例如二氧化硅、氧化铝、玻璃等作为主要成分的陶瓷粒子。作为上述天然有机材料，可使用筛分出天然的有机物并调整了粒子尺寸的物质，例如，可列举出核桃壳、锯屑、麻等天然纤维等。
作为上述聚合物的主要成分，例如，可列举出氟树脂、乙烯基树脂、聚烯烃、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、聚碳酸酯等。其中，优选为，耐水性以及耐碱性优异的氟树脂、乙烯基树脂以及聚烯烃，更优选为，吸附性优异的聚烯烃。此外，聚烯烃之中，尤其优选为吸附能力优异的聚丙烯。
作为上述过滤粒子的有效径的下限，优选为0.5mm，更优选为0.7mm。另一方面，作为上述过滤粒子的有效径的上限，优选为2mm，更优选为1.5mm。上述的过滤粒子的有效径不满足上述下限的情况下，有可能造成因粒子层容易堵塞而需要频繁的反洗净。相反，上述过滤粒子的有效径超过上述上限的情况下，有可能造成粒子层无法充分去除金属析出物。另外，“有效径”是指，使用JIS-Z8801-1(2006)所规定的筛子，按顺序从网口大的筛子起进行筛分并对通过网口的粒子的质量比进行测量，并且在将筛子的公称网口作为粒径而制成的粒径分布中累积质量成为10％的粒径。
作为上述过滤粒子的均等系数的下限，优选为1.1，更优选为1.2。另一方面，作为上述过滤粒子的均等系数的上限，优选为1.7，更优选为1.5。上述过滤粒子的均等系数不满足上述下限的情况下，有可能造成上述过滤粒子的成本不必要地增大。相反，上述过滤粒子的均等系数超过上述上限的情况下，有可能造成粒子层变得容易堵塞而需要频繁的反洗净。另外，“均等系数”是指，使用JIS-Z8801-1(2006)所规定的筛子，按顺序从网口大的筛子起进行筛分并对通过网口的粒子的质量比进行测量，并且在将筛子的公称网口作为粒径而制成的粒径分布中累积质量成为60％的粒径相对于上述有效径之比。
作为粒子层的平均厚度的下限，优选为10cm，更优选为15cm。另一方面，作为粒子层的平均厚度的上限，优选为80cm，更优选为60cm。粒子层的平均厚度不满足上述下限的情况下，有可能造成粒子层无法充分去除金属析出物。相反，粒子层的平均厚度超过上述上限的情况下，有可能造成设备成本不必要地增大。
＜膜过滤工序＞
步骤S3的膜过滤工序中，利用微滤膜或超滤膜，从粗过滤工序后的碱性的高硬度排水中去除在粗过滤工序中无法去除的微细的悬浮物。使用超滤膜的情况下，除了悬浮物以外还可去除较大的溶质。
上述微滤膜或超滤膜的空孔的平均径例如可根据有无后工序、处理后的水的使用目的等来进行适当选择，例如可采用0.005μm以上0.5μm以下。
(微滤膜或超滤膜)
虽然作为微滤膜或超滤膜，可采用以对碱具有耐受性的聚四氟乙烯作为主要成分的膜，但也可以适当混合例如其他聚合物、润滑剂等添加剂等。此外，作为微滤膜或超滤膜，可使用如下多孔性物质，即，对以聚四氟乙烯作为主要成分的薄片状材料进行1轴或2轴延伸，从而使其产生微细的龟裂，进而形成多孔性的物质。
作为上述微滤膜或超滤膜的形状，例如，可列举出中空丝型、薄片型、螺旋型、管状型等，但尤其特别优选使用中空丝型，这是因为膜组件的每单位容积的膜面积可相对较大。
使用中空丝膜作为微滤膜或超滤膜的情况下，优选使用过滤组件，所述过滤组件具备在一个方向上拉齐的多个中空丝膜、和对该多个中空丝膜的两端进行保持、并具有与各中空丝膜的内腔连通的流道的一对保持部材。
作为使用中空丝膜的过滤方式，可应用例如向中空丝膜的外侧供给加压了的高硬度排水并使其透过中空丝膜的内腔的外压式、在未加压的高硬度排水中浸渍中空丝膜并通过渗透压或内腔侧的负压而透过中空丝膜的内腔的浸漬式、向中空丝膜的内腔供给加压了的高硬度排水并透过中空丝膜的外侧的内压式等方式。
＜中和工序＞
在步骤S4的中和工序中，通过向上述膜过滤工序后的高硬度排水中加入酸来进行中和，从而获得可使用的水以作为例如工业用水等。作为该中和工序后的已处理完毕的水的pH，可采用例如6.5以上7.5以下。
作为该中和工序中添加的酸，可使用例如盐酸、硫酸等。
＜优点＞
该高硬度排水的处理方法通过具备碱添加工序，从而预先使溶解于排水中的金属析出，进而能够在膜过滤工序中降低溶解于水中的金属的含量。此外，该高硬度排水的处理方法具备粗过滤工序，从而通过在膜过滤工序之前去除在碱添加工序中析出的金属析出物，由此能够抑制滤膜的网眼堵塞进而使过滤膜的洗净频率变得较小。此外，由于该高硬度排水的处理方法在膜过滤工序中对粗过滤工序后的碱性的高硬度排水进行过滤，因此通过碱对例如蛋白质等有机物进行溶解，从而使微滤膜或超滤膜的表面不容易附着有机物，因此能够进一步抑制微滤膜或超滤膜的网眼堵塞。此外，作为该高硬度排水的处理方法，由于在膜过滤工序中使用耐碱性的以聚四氟乙烯作为主要成分的微滤膜或超滤膜，因此即使对碱性的高硬度排水进行过滤，过滤膜的寿命也会比较长。
〔排水处理设备〕
图2中图示出可用于实施图1的高硬度排水的处理方法的排水处理设备的一个示例。
图2的排水处理设备具备：调节槽1，其被供给有作为处理对象的高硬度排水；碱添加装置2，其向该调节槽1中投入碱；泵3，其将高硬度排水从调节槽1中送出；过滤塔4，其从泵3被供给高硬度排水并在内部收纳过滤粒子；膜过滤单元5，其利用微滤膜或超滤膜对通过了过滤塔4的高硬度排水进行膜过滤；中和槽6，其对从膜过滤单元5排出的高硬度排水进行贮存；酸添加装置7，其向中和槽6中投入酸。
＜调节槽＞
调节槽1为，用于实施该高硬度排水的处理方法中的碱添加工序的水槽或贮水池。调节槽1优选为，具有对贮存的高硬度排水的pH进行测量的pH测量器。
＜碱添加装置＞
碱添加装置2可采用具备例如对碱进行贮存的作业料斗、和向调节槽供给碱的注药泵的结构。该碱添加装置2优选为以如下方式进行控制，即，以调节槽1的高硬度排水的pH成为预先设定的值的碱性的方式自动地供给碱。
＜泵＞
泵3从调节槽1中将高硬度排水通过过滤塔4以及膜过滤单元5并向中和槽6进行送出。
＜过滤塔＞
过滤塔4被构成为，上下具有流道，并且在通过这些流道和例如金属网眼等支承部件而划分出的内部空间中封入多个过滤粒子，并且该过滤粒子堆积在支承部件上而形成过滤层。也可以在支承部件上堆积沙砾，并且过滤粒子在该沙砾之上形成过滤层。此外，也可以代替由过滤粒子形成的过滤层而使用纺织布、无纺织布、或者滤纸。而且，过滤塔4的内部空间优选为具有与多个过滤粒子的外观体积相比足够大的容积，以能够因从下侧的流道中通洗净水而使过滤粒子飞起。
＜膜过滤单元＞
膜过滤单元5被构成为，具有微滤膜或超滤膜，并且通过该微滤膜或超滤膜而对供给的高硬度排水进行过滤而使其流出。作为具体示例，膜过滤单元5具备：密闭容器，其被供给有高硬度排水；以及过滤组件，其具有被配设在该密闭容器内的中空丝膜，从而可成为通过高硬度排水的供给压力而通过中空丝膜的外压式过滤装置。
＜中和槽＞
中和槽6为，由过滤塔4以及膜过滤单元5对高硬度排水进行过滤后而得到的水进行贮存的水槽或贮水池。中和槽6优选为，具有对所贮存的高硬度排水的pH进行测量的pH测量器。
＜酸添加装置＞
酸添加装置7可采用具备例如对酸进行贮存的作业料斗、和向中和槽6供给酸的注药泵的结构。该酸添加装置7优选为以如下方式进行控制，即，以使贮存在中和槽中的水成为中性的方式自动地供给酸。
〔第二实施方式〕
该高硬度排水的处理方法如图3所示，包括：向高硬度排水中添加碱的工序＜步骤S1：碱添加工序＞；采用过滤器对上述碱添加工序后的碱性的高硬度排水(被处理水)进行粗过滤的工序＜步骤S2：粗过滤工序＞；利用以聚四氟乙烯作为主要成分的微滤膜或超滤膜对上述粗过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜过滤的工序＜步骤S3：膜过滤工序＞；利用反渗透膜对上述膜过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜处理的工序＜步骤S5：膜处理工序＞；对上述膜处理工序后的高硬度排水进行中和的工序＜步骤S6：中和工序＞。
图3的高硬度排水的处理方法中的碱添加工序、粗过滤工序以及膜过滤工序与图1的高硬度排水的处理方法中的碱添加工序、粗过滤工序以及膜过滤工序相同。此外，图3的高硬度排水的处理方法中的步骤S6的中和工序与图1的高硬度排水的处理方法中的步骤S4的中和工序仅仅是作为对象的水不同，而处理内容相同。因此，关于图3的高硬度排水的处理方法，则省略有关碱添加工序、粗过滤工序、膜过滤工序以及中和工序的说明。
＜膜处理工序＞
在步骤S5的膜处理工序中，将碱性的被处理水分离成反渗透膜的透过水和溶质等被浓缩后的浓缩水。透过水被供至步骤S6的中和工序，并且浓缩水作为排水而被另行处理。
(反渗透膜)
反渗透膜也可以是空孔的直径比较大的纳米过滤膜。另外，“纳米过滤膜”是指，在反渗透膜之中，空孔的平均径大于1nm的膜。作为反渗透膜之中空孔的平均径在1nm以下的膜(未分类为纳米过滤膜的膜)，总硬度去除率以及通量比较稳定，从而可获得较大的总硬度去除率(例如99％以上)。
作为反渗透膜的材质，例如可列举出聚酰胺系高分子、聚砜系高分子、纤维素系高分子等。
作为上述反浸渗透的形状，例如可列举出中空丝型、螺旋型，但由于膜组件的每单位容积的膜面积可相对较大，因此尤其优选使用螺旋型。
作为这种反渗透膜的具体例，例如，可列举出日东电工公司的“ES-20”、“ESPA2”、“NTR-7400”、“NTR-729HF”以及“NTR-7250”、东丽(TORAY)公司的“SU-710、“SU-720”、“SU-610”以及“SU-210S”、以及陶氏化学(DOW CHEMICAL)公司的“BW30LE”、“NF-90”以及“NF-70”等。
＜优点＞
该高硬度排水的处理方法还包括利用反渗透膜(包括纳米过滤膜)对膜过滤工序后的高硬度排水进行膜处理的工序，从而能够获得杂质更少的清洁的水。
〔排水处理设备〕
图4中图示出可用于实施图3的高硬度排水的处理方法的排水处理设备的一个示例。
图4的排水处理设备具备：调节槽11，其被供给作为处理对象的高硬度排水；碱添加装置12，其向该调节槽11中投入碱；粗过滤泵13，将高硬度排水从调节槽11送出；过滤塔14，其从粗过滤泵13被供给高硬度排水，并在内部收纳过滤粒子；粗过滤接水槽15，其对通过了过滤塔14的高硬度排水进行回收。此外，图4的排水处理设备具备：移送泵16，其将高硬度排水从粗过滤接水槽15送出；膜过滤供水槽17，其对从移送泵16被供给的高硬度排水进行贮存；膜过滤泵18，其将高硬度排水从膜过滤供水槽17送出；膜过滤单元19，其利用微滤膜或超滤膜对从膜过滤泵18被供给的高硬度排水进行过滤。此外，图4的排水处理设备具备：膜处理供水槽20，其对从膜过滤单元19排出的高硬度排水进行贮存；膜处理泵21，其将高硬度排水从膜处理供水槽20中送出；膜处理单元22，其利用反渗透膜将从膜处理泵21供给的高硬度排水分成透过水和浓缩水；中和槽23，其对从膜处理单元22排出的透过水进行贮存；酸添加装置24，其向中和槽23中投入酸。而且，图4的排水处理设备还具备：膜洗净水槽25，其接收从中和槽23、和选择性地从膜处理单元22中所排出的透过水；洗净泵26，其以从膜过滤供水槽17的通水方向的相反方向将膜洗净水槽25中的已处理完毕的水向膜过滤单元19进行供给。另外，图4中由虚线所示的流向为，用于对过滤塔14或膜处理单元22进行反洗净的高硬度排水的流动。具体而言，除了经由上述膜洗净水槽25的流道以外，能够以使移送泵16所排出的高硬度排水与由粗过滤泵13进行的通水方向反向通向过滤塔14的方式而构成流道。
图4的排水处理设备的调节槽11、碱添加装置12、粗过滤泵13、过滤塔14、膜过滤单元19、中和槽23以及酸添加装置24能够采用与图2的排水处理设备的调节槽1、碱添加装置2、泵3、过滤塔4、膜过滤单元5、中和槽6以及酸添加装置7同样的方式。
粗过滤接水槽15、膜过滤供水槽17、膜处理供水槽20以及膜洗净水槽25为，对高硬度排水进行贮存的水槽。此外，粗过滤泵13、移送泵16、膜过滤泵18、膜处理泵21以及洗净泵26只要是能够压送水的泵，则没有特别地限定。
图4的排水处理设备将通过过滤塔14粗过滤了的高硬度排水暂时贮存在粗过滤接水槽15以及膜过滤供水槽17中。因此，过滤塔14与膜过滤单元19可彼此独立地运转或洗净。此外，被贮存在粗过滤接水槽15中的碱性的高硬度排水能够作为用于洗净过滤塔14内的过滤粒子的洗净水来使用。即，移送泵16也可以作为用于向过滤塔14供给洗净水的泵来发挥功能。
此外，图4的排水处理设备被构成为，能够以过滤时相反方向使过滤了的水分别通向过滤塔14以及膜过滤单元19来进行反洗净，因此能够在过滤塔14的粒子层以及膜过滤单元19的过滤膜发生网眼堵塞的情况下，较容易再生过滤塔14的粒子层以及膜过滤单元19的过滤膜。
[其他的实施方式]
本次所公开的实施方式应认为全部是示例，并不是局限的方式。本发明的范围并不局限于上述实施方式的结构，由权利要求书表示，并且旨在包括与权利要求书均等的含义以及范围内的所有的变更。
该高硬度排水的处理方法中，根据所得到的已处理完毕的水的用途，也可以省略中和工序。
作为该高硬度排水的处理方法，还可在碱添加工序与粗过滤工序之间具备沉淀分离工序。
在该高硬度排水的处理方法，包括使用反渗透膜的膜处理工序的情况下，既可以在膜过滤工序与膜处理工序之间实施中和工序而省略膜处理工序后的中和工序，也可以在膜处理工序的前后实施中和工序。另外，膜处理前的高硬度排水如果是酸性，则透过反渗透膜，pH会降低、酸性会增强，膜处理前的高硬度排水如果是碱性，则透过反渗透膜，pH会增大，碱性会增强。
该高硬度排水的处理方法中，各工序间将高硬度排水暂时贮存在接水槽、供水槽中，或通过管道连续地实施各工序，与有无膜处理工序等无关，可在每个工序中进行任意地选择。
该高硬度排水的处理方法中使用的排水处理设备也可以是过滤塔、膜过滤单元以及膜处理单元中的至少任一个并列多个而配设的设备。并列配设的构成要素既可以是同时并列运转，也可以是选择性地运转一部分并对休止过程中的构成要素进行洗净。
此外，作为该高硬度排水的处理方法中使用的排水处理设备的洗净水，也可以使用在处理过程中的高硬度排水以外的水。
【实施例】
以下，基于实施例对本发明进行详细叙述，但本发明并不会基于该实施例的记载而被局限性地解释。
为了验证本发明的效果，将对上水的硬度高的地域的下水进行了生物处理后的水用作处理对象的高硬度排水的原水，并以烧杯规模(beaker scale)进行排水处理的处理例1、处理例2以及处理例3的模拟。另外，上述高硬度排水的原水的钙硬度为170，pH为7.0。
＜处理例1＞
作为处理例1，利用具有与无烟煤粒子层大致同等的过滤能力的5C滤纸(JIS-P3801(1995))对向高硬度排水中添加氢氧化钠并调节成pH9.0的物质进行粗过滤。在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对所得到的过滤水进行膜过滤，在每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由30分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为800mL。
＜处理例2＞
作为处理例2，使高硬度排水的原水以原本状态在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由30分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为400mL。
＜处理例3＞
作为处理例3，利用5C滤纸对高硬度排水的原水进行粗过滤，在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对所得到的过滤水进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由30分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为430mL。
图5中图示出上述处理例1、处理例2以及处理例3中的通量随着时间经过的变化。如图所示，任一示例均在膜过滤刚刚开始之后，通量下降较大，但约30分钟后通量会大致固定。处理例2以及处理例3中，30分钟后的每单位压力的通量为约6LMH/kPa(L/m2/H/kPa)，与此相对，处理例1中，30分钟后的每单位压力的通量为约14LMH/kPa，能够发挥出两倍以上的过滤能力。根据该结果可认为，通过具备碱添加工序、粗过滤工序以及膜过滤工序的处理方法，能够使过滤膜的洗净频率变得较小。
对上水的硬度高的地域的河川水进行砂砾间接触处理后的水用作处理对象的高硬度排水的原水。另外，上述高硬度排水的原水的钙硬度为100，pH为7.4。
作为处理例4，利用与无烟煤粒子层相比疏密性高的5C滤纸对向上述高硬度排水中添加了氢氧化钠而调节为pH8.5的物质进行粗过滤。在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对将所得到的过滤水进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由30分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为1145mL。
作为处理例5，利用与无烟煤粒子层相比疏密性高的5C滤纸对向上述高硬度排水添加了氢氧化钠而调节为pH9.5的物质进行粗过滤。在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对所得到的过滤水进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由30分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为1084mL。
作为处理例6，利用与无烟煤粒子层相比疏密性高的5C滤纸对向上述高硬度排水中添加了氢氧化钠而调节为pH10的物质进行粗过滤。在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对所得到的过滤水进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由30分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为1086mL。
作为处理例7，利用5C滤纸对高硬度排水的原水进行粗过滤，在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对所得到的过滤水进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化之间的关系进行计算。另外，由30分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为146mL。
图6中图示出上述处理例4、处理例5、处理例6以及处理例7中的通量随着时间经过的变化。上述处理例4中，初始的通量为68LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、3分钟后的通量为45LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、5分钟后的通量为45LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、10分钟后的通量为36LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、15分钟后的通量为31LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、20分钟后的通量为28LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、25分钟后的通量为25LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、30分钟后的通量为23LMH/kPa(L/m2/H/kPa)。上述处理例5中，初始的通量为46LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、3分钟后的通量为45LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、5分钟后的通量为41LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、10分钟后的通量为35LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、15分钟后的通量为32LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、20分钟后的通量为29LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、25分钟后的通量为26LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、30分钟后的通量为26LMH/kPa(L/m2/H/kPa)。上述处理例6中，初始的通量为50LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、3分钟后的通量为46LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、5分钟后的通量为43LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、10分钟后的通量为39LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、15分钟后的通量为36LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、20分钟后的通量为33LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、25分钟后的通量为30LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、30分钟后的通量为27LMH/kPa(L/m2/H/kPa)。上述处理例7中，初始的通量为12LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、3分钟后的通量为11LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、5分钟后的通量为7LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、10分钟后的通量为2LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、15分钟后的通量为1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、20分钟后的通量为1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、25分钟后的通量为1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、30分钟后的通量为1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)。如此，任一示例均在膜过滤刚刚开始之后，通量下降较大。处理例7中，30分钟后的每单位压力的通量为约1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)，与此相对，处理例4、处理例5、以及处理例6中，30分钟后的每单位压力的通量均为20LMH/kPa，能够发挥出20倍以上的过滤能力。根据该结果可认为，通过具备碱添加工序、粗过滤工序以及膜过滤工序的处理方法，能够使过滤膜的洗净频率变得较小。
作为处理例8，利用与无烟煤粒子层相比疏密性高的5C滤纸对向上述高硬度排水中添加了盐酸而调节为pH6.0的物质进行粗过滤，在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对所得到的过滤水进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由15分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为230mL。
作为处理例9，利用与无烟煤粒子层相比疏密性高的5C滤纸对向上述高硬度排水添加了盐酸而调节为pH4.0的物质进行粗过滤，在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对所得到的过滤水进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由15分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为190mL。
图7中图示出上述处理例8、处理例9、以及pH无调节例中的通量随着时间变化的变化。根据该结果可知，即使为了抑制硬度的析出而降低pH并进行膜过滤，过滤性也差。由此证实了添加碱具有提高膜过滤性的效果。
为了验证本发明的效果，利用日量100m3的急速过滤装置对于对上述高硬度的河川水进行了砂砾间接触处理了的水进行了验证实验。
作为处理例10，由使用了疏密性与5C滤纸(保留粒子径1μm)相比低的有效径0.5mm的石英砂的急速过滤装置对向上述原水添加了氢氧化钠而调节为pH8.6的物质进行过滤。(石英砂优选为有效径0.4～0.7mm，更优选为有效径0.5～0.6mm)。
在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对所得到的过滤水进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由30分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为728mL。
作为处理例11，由使用了疏密性与5C滤纸(保留粒子径1μm)相比低的有效径0.5mm的石英砂的急速过滤装置对向上述原水中添加了氢氧化钠而调节为pH8.7的物质进行过滤。(石英砂优选为有效径0.4～0.7mm，更优选为有效径0.5～0.6mm)。
在压力5psi下利用直径47mm、平均细孔径0.1μm的微滤膜对所得到的过滤水进行膜过滤，每5分钟对过滤水的量进行测量，并对经过时间与通量的变化的关系进行计算。另外，由30分钟的膜过滤所得到的过滤水的合计量为702mL。
图8中图示出上述处理例10、处理例11以及利用5C滤纸对高硬度排水的原水进行了粗过滤的处理例7中的通量随着时间变化的变化。上述处理例10中，初始的通量为60LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、3分钟后的通量为37LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、5分钟后的通量为32LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、10分钟后的通量为22LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、15分钟后的通量为19LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、20分钟后的通量为18LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、25分钟后的通量为16LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、30分钟后的通量为16LMH/kPa(L/m2/H/kPa)。上述处理例11中，初始的通量为63LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、3分钟后的通量为31LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、5分钟后的通量为25LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、10分钟后的通量为19LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、15分钟后的通量为17LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、20分钟后的通量为15LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、25分钟后的通量为14LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、30分钟后的通量为14LMH/kPa(L/m2/H/kPa)。上述处理例7中，初始的通量为12LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、3分钟后的通量为11LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、5分钟后的通量为7LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、10分钟后的通量为2LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、15分钟后的通量为1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、20分钟后的通量为1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、25分钟后的通量为1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)、30分钟后的通量为1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)。如此，任一示例均在膜过滤刚刚开始之后，通量下降较大。处理例7中，30分钟后的每单位压力的通量为约1LMH/kPa(L/m2/H/kPa)，与此相对，处理例10以及处理例11中，30分钟后的每单位压力的通量均为15LMH/kPa，能够发挥出15倍以上的过滤能力。根据该结果可认为，通过碱添加工序、使用了有效径0.5mm的石英砂的急速过滤实现的粗过滤工序进行处理，从而与碱添加工序、由滤纸过滤实现的粗过滤工序同样地，能够改善膜过滤工序的过滤性，减少过滤膜的污染，使洗净频率变得较小。
符号说明
1、11 调节槽；
2、12 碱添加装置；
3 泵；
4、14 过滤塔；
5、19 膜过滤单元；
6、23 中和槽；
7、24 酸添加装置；
13 粗过滤泵；
15 粗过滤接水槽；
16 移送泵；
17 膜过滤供水槽；
18 膜过滤泵；
20 膜处理供水槽；
21 膜处理泵；
22 膜处理单元；
25 膜洗净水槽；
26 洗净泵；
步骤S1 碱添加工序；
步骤S2 粗过滤工序；
步骤S3 膜过滤工序；
步骤S4 中和工序；
步骤S5 膜处理工序；
步骤S6 中和工序。

Claims (7)

1.一种高硬度排水的处理方法，其为钙硬度在100以上的高硬度排水的处理方法，
所述高硬度排水的处理方法包括：
向上述高硬度排水中添加碱的工序；
采用过滤器对上述碱添加工序后的碱性的高硬度排水进行粗过滤的工序；以及
利用以聚四氟乙烯作为主要成分的微滤膜或超滤膜对上述粗过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜过滤的工序。
2.根据权利要求1所述的高硬度排水的处理方法，其中，
在上述碱添加工序中将高硬度排水的pH调整为8以上14以下。
3.根据权利要求1所述的高硬度排水的处理方法，其中，
在上述碱添加工序中将高硬度排水的pH调整为8以上10以下。
4.根据权利要求1所述的高硬度排水的处理方法，其中，
上述粗过滤利用保留粒子径1μm的过滤器来进行。
5.根据权利要求1所述的高硬度排水的处理方法，其中，
上述粗过滤利用有效径在0.4mm以上0.7mm以下的过滤器来进行。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的高硬度排水的处理方法，其中，
还包括利用反渗透膜对上述膜过滤工序后的高硬度排水进行膜处理的工序。
7.根据权利要求6所述的高硬度排水的处理方法，其中，
在上述膜处理工序中对膜过滤工序后的碱性的高硬度排水进行膜处理。
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