CN115279701A - 水回收系统以及水回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水回收系统以及水回收方法,在从含有有机物的被处理水进行的使用反渗透膜的水回收中,即使在反渗透膜的二次侧也能够抑制粘泥污染。水回收系统(1)具备:反渗透膜处理装置(12),其利用反渗透膜将含有有机物的被处理水分离为透过水和浓缩水;碘系氧化剂添加配管(22)或(24),其在被处理水中添加碘系氧化剂;以及透过水配管(18),其作为供给单元将透过水作为水利用系统(26)的被处理水进行供给。

Description

水回收系统以及水回收方法
技术领域
本发明涉及使用反渗透膜的水回收系统以及水回收方法。
背景技术
在使用反渗透膜(RO膜)的水处理方法中,作为生物污垢抑制(粘泥抑制)法,已知使用各种杀菌剂(粘泥抑制剂)。次氯酸等氯系氧化剂是代表性的杀菌剂,作为粘泥抑制目的,通常添加到反渗透膜的前级,但由于使反渗透膜劣化的可能性高,因此一般使用在反渗透膜之前进行还原的方法或者间歇地添加的方法。
此外,已知有使由氯系氧化剂和氨基磺酸化合物构成的结合氯剂作为粘泥抑制剂存在于反渗透膜的被处理水中的方法(参照专利文献1)、将溴系氧化剂、或溴化合物与氯系氧化剂的反应物、与氨基磺酸化合物的混合物或者反应生成物添加到被处理水中的方法(参照专利文献2)。
含有氯系氧化剂或者溴系氧化剂和氨基磺酸化合物的杀菌剂的杀菌能力高,而且难以使聚酰胺系的反渗透膜氧化劣化,反渗透膜中的截留率也高,对后级的处理水(透过水)质影响少,因此是有效的。
但是,由于杀菌剂的大部分被反渗透膜截留,因此即使在反渗透膜的一次侧,杀菌剂有效的情况下,二次侧的透过水线有时也会受到粘泥污染。特别是在被处理水含有低分子(例如,分子量200以下)的有机物的情况下,低分子的有机物由于反渗透膜的截留率低,因此即使在反渗透膜的一次侧,杀菌剂有效的情况下,有时也会在二次侧产生起因于低分子的有机物的粘泥污染。
另一方面,在专利文献3中,记载了通过对反渗透膜装置使用由碘构成的添加剂能够抑制反渗透膜装置的生物学污染,此外,在专利文献4中,作为半透膜的性能恢复处理方法,记载了将添加有碘以及/或者碘化合物的含碘溶液添加到被处理水中的方法,但在每一个文献中,都只是进行对反渗透膜的影响和性能评价,没有进行因碘的使用而对反渗透膜后级的处理水(透过水)带来的影响评价。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-263510号公报
专利文献2:日本特开2015-062889号公报
专利文献3:日本特开昭56-033009号公报
专利文献4:日本特开2011-161435号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
本发明的目的在于提供一种水回收系统以及水回收方法,在从含有有机物的被处理水进行的使用反渗透膜的水回收中,即使在反渗透膜的二次侧也能够抑制粘泥污染。
(用于解决课题的技术方案)
本发明提供一种水回收系统,具备:反渗透膜处理单元,其利用反渗透膜将含有有机物的被处理水分离为透过水和浓缩水;碘系氧化剂添加单元,其在所述被处理水中添加碘系氧化剂;以及供给单元,其将所述透过水作为水利用系统的被处理水进行供给。
在所述水回收系统中,优选所述被处理水含有分子量为500以下的有机物。
在所述水回收系统中,优选所述透过水中的有机物浓度以TOC计为0.01mg/L以上。
在所述水回收系统中,优选所述透过水中的总氯浓度为0.01mg/L以上。
在所述水回收系统中,优选所述反渗透膜为聚酰胺系反渗透膜,所述反渗透膜的膜面的氯含量为0.1原子%以上。
在所述水回收系统中,优选还具备去除所述透过水中的碘成分的碘去除单元,或者,所述水利用系统具备去除所述透过水中的碘成分的碘去除单元。
本发明是用于所述水回收系统的碘系粘泥抑制剂。
优选所述碘系粘泥抑制剂含有水、碘以及碘化物,且有机物的含量小于100mg/L。
本发明是一种水回收方法,包括:反渗透膜处理工序,利用反渗透膜将含有有机物的被处理水分离为透过水和浓缩水;碘系氧化剂添加工序,在所述被处理水中添加碘系氧化剂;以及供给工序,将所述透过水作为水利用系统的被处理水进行供给。
在所述水回收方法中,优选所述被处理水含有从生物处理单元得到的生物处理水。
在所述水回收方法中,优选还包括将来自所述反渗透膜处理单元的所述透过水进一步进行反渗透膜处理的第二级反渗透膜处理工序。
在所述水回收方法中,优选所述透过水中的有机物浓度以TOC计为0.01mg/L以上。
在所述水回收方法中,优选所述透过水中的总氯浓度为0.01mg/L以上。
在所述水回收方法中,优选所述反渗透膜为聚酰胺系反渗透膜,所述反渗透膜的膜面的氯含量为0.1原子%以上。
在所述水回收方法中,优选还包括去除所述透过水中的碘成分的碘去除工序,或者,所述水利用系统包括去除所述透过水中的碘成分的碘去除工序。
(发明效果)
在本发明中,能够提供一种水回收系统以及水回收方法,在从含有有机物的被处理水进行的使用反渗透膜的水回收中,即使在反渗透膜的二次侧也能够抑制粘泥污染。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式所涉及的水回收系统的一个例子的概要结构图。
图2是示出本发明的实施方式所涉及的水回收系统的其他例子的概要结构图。
图3是示出本发明的实施方式所涉及的水回收系统的其他例子的概要结构图。
图4是示出本发明的实施方式所涉及的水回收系统的其他例子的概要结构图。
图5是示出本发明的实施方式所涉及的水回收系统的其他例子的概要结构图。
图6是示出本发明的实施方式所涉及的水回收系统的其他例子的概要结构图。
图7是示出实施例3~6中的、总氯透过率(%)的图表。
图8是示出实施例7(总碘CT值:20(mg/L·min))中的透过浓度(μg/L)的图表。
图9是示出实施例7(总碘CT值:50(mg/L·min))中的透过浓度(μg/L)的图表。
图10是示出实施例9中的、从实际测定出的通水压差(kPa)减去初始的通水压差(kPa)后的值的随时间变化的图表。
图11是示出实施例10中的、菌数(CFU/mL)相对于经过时间(min)的图表。
图12是示出实施例13中的、总氯浓度(mg/L)相对于经过时间(min)的图表。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。本实施方式是实施本发明的一个例子,本发明不限于本实施方式。
<使用反渗透膜的水回收系统以及水回收方法>
在图1中示出本发明的实施方式所涉及的水回收系统的一个例子的概略,对其结构进行说明。
图1所示的水回收系统1具备反渗透膜处理装置12作为反渗透膜处理单元,该反渗透膜处理单元利用反渗透膜将含有有机物的被处理水分离为透过水和浓缩水。水回收系统1可以具备用于贮存被处理水的被处理水槽10。
在水回收系统1中,被处理水配管14与被处理水槽10的入口连接。被处理水槽10的出口和反渗透膜处理装置12的一次侧的入口通过被处理水供给配管16连接。透过水配管18与反渗透膜处理装置12的二次侧的透过水出口连接,浓缩水配管20与一次侧的浓缩水出口连接,透过水配管18与系统外的水利用系统26连接。碘系氧化剂添加配管22或者碘系氧化剂添加配管24作为在被处理水中添加碘系氧化剂的碘系氧化剂添加单元与被处理水槽10以及被处理水供给配管16中的至少1个连接。
在水回收系统1中,被处理水通过被处理水配管14根据需要被输送到被处理水槽10进行贮存。在被处理水槽10中,碘系氧化剂通过碘系氧化剂添加配管22添加到被处理水中,使碘系氧化剂存在(碘系氧化剂添加工序)。碘系氧化剂可以在被处理水配管14中添加,如图1所示,也可以通过碘系氧化剂添加配管24在被处理水供给配管16中添加。
添加了碘系氧化剂的被处理水通过被处理水供给配管16供给到反渗透膜处理装置12,在反渗透膜处理装置12中,利用反渗透膜分离为透过水和浓缩水(反渗透膜处理工序)。通过反渗透膜处理得到的透过水作为处理水通过透过水配管18作为水利用系统26的被处理水被供给(供给工序),浓缩水通过浓缩水配管20排出。在此,透过水配管18作为将透过水作为水利用系统的被处理水进行供给的供给单元发挥功能。
本发明的发明人们等进行了深入研究,结果发现了如下内容:若使用碘系氧化剂作为杀菌剂,则即使是离子、盐类的去除性能最高的反渗透膜,碘也以充分的浓度透过。由此,在从含有有机物的被处理水进行的使用反渗透膜的水回收中,即使在反渗透膜的二次侧也能够抑制粘泥污染。
特别是,作为反渗透膜,最近主流的聚酰胺系反渗透膜等聚酰胺系高分子膜对氧化剂的耐性比较低,若使游离氯等与聚酰胺系反渗透膜等连续地接触,则会引起膜性能的显著降低。然而,在被处理水中添加碘系氧化剂的水回收方法中,即使在聚酰胺反渗透膜等中,也难以引起这种显著的膜性能的降低。
碘系氧化剂是含有碘的氧化剂。碘系氧化剂中含有的“碘”可以为任意形态,可以为分子状碘、碘化物、多碘化物、碘酸、次碘酸、碘化氢、聚乙烯吡咯烷酮、环糊精等有机溶剂中配位的碘中的任一种或其组合。另外,作为用于得到这些碘的任一形态的方法,可以使用将固体碘溶解于苯、四氯化碳等非极性溶剂、醇类、使用碱剂和水进行溶解、或者使用碘化物和水进行溶解的方法,也可以通过在含有碘化物和碘化物离子中的至少1种的溶液中加入酸或氧化剂而得到总碘。此外,也可以使用在聚乙烯吡咯烷酮中配位了碘的聚维酮碘、在环糊精中包接的碘包接环糊精、在有机聚合物和表面活性剂等中担载了碘的碘孔等,得到在聚乙烯吡咯烷酮、环糊精等有机溶剂中配位的碘。作为碘系氧化剂,从操作性、对被处理水和处理水的水质影响等观点出发,优选不使用有机物而使用碘化物盐和水将固体碘溶解而得到的物质。另外,碘化物是指氧化数为1的碘化合物,例如可举出碘化钾、碘化钠、碘化氢、碘化银等。另外,这些碘化物当然通过溶解于水而解离,成为碘化物离子。作为碘化物盐,可举出碘化钠、碘化钾等无机碘化物盐等,但优选使用碘化钾。
在被处理水含有TOC为0.01mg/L以上的有机物特别是容易透过反渗透膜的有机物的情况下,优选为含有0.1mg/L以上,更优选为含有0.5mg/L以上且500mg/L以下的情况下,能够更适当地应用本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法。若被处理水中的有机物的含量小于0.01mg/L,则在反渗透膜的二次侧中难以产生粘泥污染,因此有时不能充分发挥碘系氧化剂带来的粘泥抑制效果。
此外,在透过水中的有机物浓度以TOC计为0.01mg/L以上的情况下,优选为0.05mg/L以上,更优选为0.1mg/L以上且100mg/L以下的情况下,能够更适当地应用本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法。若透过水中的有机物浓度以TOC计为小于0.01mg/L,则在反渗透膜的二次侧难以产生粘泥污染,因此有时不能充分发挥碘系氧化剂带来的粘泥抑制效果。
与反渗透膜接触的碘系氧化剂的总氯浓度优选为0.01mg/L以上,更优选为0.01~100mg/L(若换算为总碘浓度,则为0.035~350mg/L)的范围,更优选为0.05~10mg/L的范围。若与反渗透膜接触的碘的总氯浓度小于0.01mg/L,则有时无法得到充分的粘泥抑制效果,若多于100mg/L,则有可能引起反渗透膜的劣化、配管等腐蚀。在该情况下,将透过水中的总氯浓度设为0.01mg/L以上,优选设为0.01~100mg/L的范围即可。
在本说明书中,将氧化剂的全部氧化力表示为基于DPD法的总氯。在本说明书中,“总氯”是指通过“JIS K 0120:2013的33.残留氯”中记载的使用硫酸N,N-二乙基-对亚苯基二铵(DPD)的吸光光度法求出的浓度。例如,取2.5mL的0.2mol/L磷酸二氢钾溶液至50mL的比色管,向其加入0.5g的DPD稀释粉末(将1.0g硫酸N,N-二乙基-对亚苯基二铵粉碎,混合24g硫酸钠而得到的物质),加入0.5g碘化钾,适量加入试样,加入水直至标线并溶解,放置约3分钟。从显色的桃色测定波长510nm(或555nm)附近的吸光度并定量桃红色。DPD被所有的氧化剂氧化,作为氧化剂,例如可举出氯、溴、碘、过氧化氢、臭氧等,能够作为测定对象。在本实施方式中的碘系氧化剂中,将能够具有氧化力的全部碘的形态(例如I2、IO3 -、IO-、HI)汇总,作为“总氯”进行了测定。此外,“总氯”能够换算为“总碘”。具体地,以“氯的分子量”和“碘的分子量”为基础进行换算。即,“总氯”×(126.9/35.45)≒“总氯”×3.58=“总碘”。
在碘系氧化剂添加工序中,优选(被处理水中的总碘(mg/L))×(碘系氧化剂的添加时间(h))所表示的总碘CT值(mg/L·h)为0.7(mg/L·h)以上,更优选为1.0(mg/L·h)以上。若总碘CT值(mg/L·h)为0.7(mg/L·h)以上,则能够更加提高反渗透膜中的碘系氧化剂的透过,因此在反渗透膜的二次侧更能够抑制粘泥污染。
在碘系氧化剂为使用碘化钾等碘化物盐使碘溶解而得到的氧化剂、即含有碘和碘化物的氧化剂的情况下,碘化物(碘化物盐以及碘化物离子中的至少1种)相对于碘的摩尔比(碘化物(碘化物盐以及碘化物离子中的至少1种)/碘)优选为1以上且3以下,更优选为1.5以上且2.5以下。碘化物相对于碘的摩尔比(碘化物(碘化物盐以及碘化物离子中的至少1种)/碘)若低于1,则有时透过反渗透膜的碘的浓度变低。
作为碘系氧化剂向被处理水的添加方法,可以是连续地添加碘系氧化剂的连续添加,也可以是间歇添加,该间歇添加中,设置在被处理水中添加碘系氧化剂的添加期间、和不在被处理水中添加碘系氧化剂的无添加期间。碘系氧化剂与氯系氧化剂、溴系氧化剂等其他氧化剂相比成本较高,另一方面杀菌力高,在粘泥抑制所花费的成本由于连续的添加而增大的情况下,即使间歇添加也能够得到充分的粘泥抑制效果。此外,由于碘的即效性高,因此也能够将添加期间设定得较短。如果将碘系氧化剂连续地添加到被处理水中,则能够使被处理水中始终含有有效成分。
在本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法中,通过在被处理水例如连续地添加碘系氧化剂,由此碘吸附于反渗透膜,即使停止碘系氧化剂的添加,有效成分也会从反渗透膜逐渐释放。因此,即使在因故障、不良等导致水回收系统以及碘系氧化剂的注入泵等停止而水长时间滞留的情况下或者碘系氧化剂的添加停止的情况下等,也能够持续地得到杀菌效果。此外,通过有效成分吸附于反渗透膜,对于以往的杀菌剂那样的来自生物膜表面(流路面)的杀菌、清洗,不仅能够期待来自生物膜的表面的杀菌、清洗效果,还能够期待生物膜的里面(生物膜与膜的附着面)的杀菌、清洗效果。
此外,由于碘是渗透性高的物质,因此不仅能够得到如上所述那样的粘泥形成的抑制效果,还能够渗透到已经形成的粘泥内部,有效地得到剥离效果。
被处理水的pH优选为2~12的范围,更优选为4~9的范围。若被处理水的pH超过9,则由于有效成分的降低,粘泥抑制效果降低,若进一步超过12,则有时得不到充分的粘泥抑制效果,若小于2,则有时碘的结晶析出,得不到充分的粘泥抑制效果。
作为容易透过反渗透膜的有机物,可举出低分子的有机物。低分子的有机物是指分子量为500以下的有机物,例如可举出分子量为500以下的甲醇、乙醇、异丙醇等醇化合物、单乙醇胺、尿素等胺化合物、四甲基氢氧化铵等四烷基铵盐、乙酸等羧酸等。
已知在反渗透膜中,分子量越低,去除率越降低。众所周知,所述低分子的有机物在反渗透膜处理中去除率也低,例如,如表1以及表2所示,已知低分子量的有机物透过反渗透膜,特别是分子量为500以下的有机物的反渗透膜透过率高。此外,侧链数为1以下的有机物的反渗透膜透过率高。
[表1]
醇类的反渗透膜透过率
Figure BDA0003844472470000101
[表2]
其他低分子有机物的反渗透膜透过率
物质名 分子量 透过率(%)
尿素 60 50
乙二胺 60 10
四甲基氢氧化铵 91 10
草酸 90 10
乙酸 60 30
丙酮 58 60
本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法中使用的反渗透膜的膜种类以及操作压力没有特别限制,只要在能够从反渗透膜得到透过水的压力下运转即可。例如,可以使盐水用反渗透膜(低压反渗透膜)在0.2~1.2MPa运转,也可以使海水淡水化用反渗透膜(高压反渗透膜)在3~5.5MPa运转,还可以使海水淡水化用反渗透膜(高压反渗透膜)在盐水用途中在1.5~3.5MPa运转。
在反渗透膜为聚酰胺系的反渗透膜的情况下,反渗透膜的膜面的氯含量优选为0.1原子%,更优选为0.5原子%以上。若反渗透膜的膜面的氯含量小于0.1原子%,则有时碘的透过量减少,反渗透膜的二次侧的粘泥污染的抑制效果变低。反渗透膜面的氯含量能够通过X射线电子能谱法进行测定。
通过本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法得到的处理水(透过水)作为水利用系统26的被处理水被供给(回收),但作为水利用系统26,没有特别限制,能够用于所有的水利用设备,能够供给到分离膜处理装置、离子去除装置、纯水制造装置、冷却塔、洗涤器用水、设备用水的贮存罐等中使用。在水利用系统26为分离膜处理装置、离子去除装置、纯水制造装置的情况下,由于处理水(透过水)中含有的低分子有机物成为粘泥形成风险,因此能够适当地使用本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法。在水利用系统26为冷却塔、洗涤器用水、设备用水的贮存罐的情况下,除了处理水(透过水)中含有的低分子有机物以外,由于气液混合状态而导致的粘泥形成风险增加,因此能够更适当地使用本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法。
本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法中的反渗透膜处理装置12的被处理水是含有有机物的被处理水,也可以是含有有机物以及氮化合物的被处理水。含有有机物的被处理水例如是从排水处理单元得到的处理水。排水处理单元可以使用生物处理、凝结沉淀、加压浮上、砂过滤、生物活性炭等中的任一种,也可以组合使用。被处理水也可以含有从生物处理单元(生物处理工序)得到的生物处理水。
本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法可以考虑特别应用于排水回收,例如应用于电子产业排水、食品制造排水、饮料水制造排水、化学工厂排水、电镀工厂排水等回收。特别是在电子产业排水的回收水中含有氨的情况较多,作为排水回收的流程,例如可以考虑图2所示那样的、在具备生物处理装置36和膜处理装置40的生物处理系统56的后级,具有应用本实施方式所涉及的使用反渗透膜的水回收系统以及水回收方法的、反渗透膜处理装置12的水回收系统1的流程。
图2所示的水处理系统2例如具备作为生物处理单元的生物处理装置36、生物处理水槽38、作为膜处理单元的膜处理装置40、膜处理水槽42以及上述水处理装置1。水处理系统2可以具备第二反渗透膜处理装置30作为第二反渗透膜处理单元。
在水处理系统2中,原水配管44与生物处理装置36的入口连接。生物处理装置36的出口和生物处理水槽38的入口通过生物处理水配管46连接。生物处理水槽38的出口和膜处理装置40的入口通过生物处理水供给配管48连接。膜处理装置40的出口和膜处理水槽42的入口通过膜处理水配管50连接。膜处理水槽42的出口和被处理水槽10的入口通过被处理水配管14连接。被处理水槽10的出口和反渗透膜处理装置12的一次侧的入口通过被处理水供给配管16连接。透过水配管18与反渗透膜处理装置12的二次侧的透过水出口连接,透过水配管18与系统外的水利用系统26连接。反渗透膜处理装置12的一次侧的浓缩水出口和第二反渗透膜处理装置30的一次侧的入口通过浓缩水配管20连接。浓缩水配管34与第二反渗透膜处理装置30的一次侧的浓缩水出口连接,第二反渗透膜处理装置30的二次侧的透过水出口和被处理水槽10的透过水入口通过透过水配管32连接。碘系氧化剂添加配管54a、54b、54c中的至少1个作为在被处理水中添加碘系氧化剂的碘系氧化剂添加单元与生物处理水槽38、膜处理水槽42、被处理水槽10中的至少1个连接。
在水处理系统2中,例如电子产业排水作为原水通过原水配管44输送到生物处理装置36,在生物处理装置36中进行生物处理(生物处理工序)。进行了生物处理的生物处理水根据需要贮存到生物处理水槽38中后,输送到膜处理装置40,在膜处理装置40中通过除浊膜等进行膜处理(除浊)(膜处理工序)。进行了膜处理的膜处理水根据需要贮存到膜处理水槽42中后,作为被处理水通过被处理水配管14根据需要被输送到水回收系统1的被处理水槽10进行贮存。例如,在被处理水槽10中,碘系氧化剂通过碘系氧化剂添加配管54c添加到被处理水中,使碘系氧化剂存在(碘系氧化剂添加工序)。碘系氧化剂可以通过碘系氧化剂添加配管54a在生物处理水槽38中添加,可以通过碘系氧化剂添加配管54b在膜处理水槽42中添加,可以在被处理水配管14中添加,也可以在被处理水供给配管16中添加。
添加了碘系氧化剂的被处理水通过被处理水供给配管16供给到反渗透膜处理装置12,在反渗透膜处理装置12中,利用反渗透膜分离为透过水和浓缩水(反渗透膜处理工序)。通过反渗透膜处理得到的透过水作为处理水通过透过水配管18作为水利用系统26的被处理水被供给(供给工序),浓缩水通过浓缩水配管20排出。通过反渗透膜处理得到的浓缩水根据需要输送到第二反渗透膜处理装置30,可以在第二反渗透膜处理装置30中进一步进行反渗透膜处理(第二反渗透膜处理工序)。通过第二反渗透膜处理得到的浓缩水通过浓缩水配管34排出到系统外。通过第二反渗透膜处理得到的透过水可以排出到系统外,也可以根据需要通过透过水配管32输送到被处理水槽10,进行循环。
在图2的水处理系统2中,例示了分别具备生物处理装置36、生物处理水槽38、膜处理装置40的生物处理系统56,但也可以使用将它们汇总为1个单元的膜分离活性污泥装置(MBR)。
在图2的水处理系统2中,原水中含有低分子有机物等有机物,在生物处理系统56中无法充分处理而残留在生物处理系统56的处理水中,并混入水回收系统1的被处理水中,从而导致反渗透膜处理装置12的透过水配管18等的污染。
在使用活性污泥法等生物处理方法进行氮去除的情况下,一般在脱窒工序中添加甲醇等廉价的低分子有机物作为氢供体。此时添加的甲醇等廉价的低分子有机物通常在后级的再曝气槽中进行分解处理,但有可能残留而残留在生物处理系统56的处理水中。由此,混入反渗透膜处理装置12的被处理水中,导致反渗透膜处理装置12的透过水配管18等的污染。作为氢供体,也有添加含有有机物的原水的方法,但也有时在原水中含有低分子有机物,与添加甲醇等低分子有机物的情况同样,有可能残留在生物处理系统56的处理水中。
如上所述,已知反渗透膜中的甲醇的去除率极低,在其他低分子有机物中去除率也低,在将从生物处理系统等排水处理单元得到的处理水用作反渗透膜处理单元的被处理水的情况下,低分子有机物混入被处理水,反渗透膜的透过水配管等被污染的风险高。在图2的水处理系统2中,通过使能够透过充分的浓度的碘系氧化剂存在于反渗透膜的被处理水中,能够抑制反渗透膜的透过水配管等的污染。
在水处理系统2那样的排水回收的流程中,为了提高水回收率,一般设置第二反渗透膜处理装置30(盐水RO)。第二反渗透膜处理装置30将反渗透膜处理装置12的浓缩水作为被处理水,例如将透过水返送到被处理水槽10,将浓缩水向系统外排出。
在图2的水处理系统2中,作为反渗透膜处理的前处理,以生物处理为例进行了说明,但在反渗透膜处理的前处理工序中,也可以根据需要进行生物处理、凝结处理、凝结沉淀处理、加压浮上处理、过滤处理、膜分离处理、活性炭处理、臭氧处理、紫外线照射处理等生物学、物理或者化学的前处理、以及这些前处理中的两个以上的组合。
在水处理系统2中,在系统内除了反渗透膜以外,还可以根据需要具备泵、安全过滤器、流量测定装置、压力测定装置、温度测定装置、氧化还原电位(ORP)测定装置、残留氯系测定装置、电导率测定装置、pH测定装置、能量回收装置等。
在水处理系统2中,也可以根据需要,在生物处理水槽38及其前后的配管、膜处理水槽42及其前后的配管、被处理水槽10及其前后的配管中的至少1个中,将碘系氧化剂以外的水垢抑制剂、pH调整剂添加到生物处理水、膜处理水、被处理水中的至少1个中。
在本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法中,还可以具备对来自作为反渗透膜处理单元的反渗透膜处理装置12的透过水进一步进行反渗透膜处理的第二级反渗透膜处理单元。例如,考虑在图3所示那样的、应用本实施方式所涉及的使用反渗透膜的水回收系统以及水回收方法的至少1个反渗透膜处理装置12(在图3的例子中,五个反渗透膜处理装置12a、12b、12c、12d)的后级,还具备至少1个第二级反渗透膜处理装置60作为第二级反渗透膜处理单元对来自反渗透膜处理装置12的透过水进一步进行反渗透膜处理(在图3的例子中,两个第二反渗透膜处理装置60a、60b)的流程。
在图3所示的水回收系统3中,被处理水供给配管16a、16b、16c、16d分别与反渗透膜处理装置12a、12b、12c、12d的一次侧的入口连接。透过水配管18a、18b、18c、18d分别与反渗透膜处理装置12a、12b、12c、12d的二次侧的透过水出口连接,浓缩水配管20a、20b、20c、20d分别与一次侧的浓缩水出口连接。透过水配管18a、18b、18c、18d与透过水配管62a、62b合流,透过水配管62a与第二反渗透膜处理装置60a的一次侧的入口连接,透过水配管62b与第二反渗透膜处理装置60b的一次侧的入口连接。透过水配管64a与第二反渗透膜处理装置60a的二次侧的透过水出口连接,浓缩水配管66a与一次侧的浓缩水出口连接,透过水配管64a与系统外的水利用系统26连接。透过水配管64b与第二反渗透膜处理装置60b的二次侧的透过水出口连接,浓缩水配管66b与一次侧的浓缩水出口连接,透过水配管64b与系统外的水利用系统26连接。透过水配管64a、透过水配管64b也可以分别与不同的系统外的水利用系统连接。
碘系氧化剂添加配管24a、24b、24c、24d分别作为在被处理水中添加碘系氧化剂的碘系氧化剂添加单元与被处理水供给配管16a、16b、16c、16d连接。
在水回收系统3中,被处理水分别通过被处理水配管根据需要被输送到被处理水槽进行贮存后,在被处理水供给配管16a、16b、16c、16d中,碘系氧化剂分别通过碘系氧化剂添加配管24a、24b、24c、24d添加到被处理水中,使碘系氧化剂存在(碘系氧化剂添加工序)。碘系氧化剂可以在分别与被处理水供给配管16a、16b、16c、16d连接的被处理水槽中添加,也可以在与被处理水槽连接的被处理水配管中添加。
添加了碘系氧化剂的被处理水通过被处理水供给配管16a、16b、16c、16d分别供给到反渗透膜处理装置12a、12b、12c、12d,在反渗透膜处理装置12a、12b、12c、12d中,利用反渗透膜分别分离为透过水和浓缩水(反渗透膜处理工序)。通过反渗透膜处理得到的透过水作为处理水通过透过水配管18a、18b、18c、18d、透过水配管62a、62b分别供给到第二反渗透膜处理装置60a、60b。浓缩水通过浓缩水配管20a、20b、20c、20d分别排出。在第二反渗透膜处理装置60a、60b中,利用反渗透膜分别分离为透过水和浓缩水(第二反渗透膜处理工序)。通过第二反渗透膜处理得到的透过水通过透过水配管64a、64b作为处理水作为水利用系统26的被处理水被供给(供给工序),浓缩水通过浓缩水配管66a、66b分别排出。通过第二反渗透膜处理得到的透过水也可以分别作为其他系统外的水利用系统的被处理水而被供给。
在第一级反渗透膜处理中,在被处理水中含有低分子有机物等有机物的情况下,低分子有机物等有机物透过到第一级反渗透膜的透过水,有可能导致第二级反渗透膜的污染。通过使能够透过充分浓度的碘系氧化剂存在于第一级反渗透膜的被处理水中,能够抑制第一级反渗透膜的透过水配管以及第二级反渗透膜的污染。
在本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法中,被处理水也可以是来自前级的反渗透膜处理单元的浓缩水。在图4中示出这种结构的水回收系统的例子。图4所示的水回收系统4具备:前级反渗透膜处理装置72,其作为前级的反渗透膜处理单元利用反渗透膜将含有有机物的原水分离为透过水和浓缩水;和反渗透膜处理装置12,其作为反渗透膜处理单元利用反渗透膜将来自前级的反渗透膜处理单元的浓缩水进一步分离为透过水和浓缩水。水回收系统4可以具备用于贮存含有有机物的原水的原水槽68、进行含有有机物的原水的活性炭处理的活性炭处理装置70、用于贮存来自作为被处理水的前级的反渗透膜处理单元的浓缩水的被处理水槽10。
在水回收系统4中,原水配管74与原水槽68的入口连接。原水槽68的出口和活性炭处理装置70的入口通过原水供给配管76连接。活性炭处理装置70的出口和前级反渗透膜处理装置72的一次侧的入口通过活性炭处理水供给配管78连接。前级反渗透膜处理装置72的二次侧的透过水出口与透过水配管80连接,一次侧的浓缩水出口和被处理水槽10的入口通过浓缩水配管82连接。被处理水槽10的出口和反渗透膜处理装置12的一次侧的入口通过被处理水供给配管16连接。反渗透膜处理装置12的二次侧的透过水出口与透过水配管18连接,浓缩水配管20与一次侧的浓缩水出口连接,透过水配管18与系统外的水利用系统26连接。碘系氧化剂添加配管22或者碘系氧化剂添加配管24作为在被处理水中添加碘系氧化剂的碘系氧化剂添加单元与被处理水槽10以及被处理水供给配管16中的至少1个连接。
在水回收系统4中,含有有机物的原水通过原水配管74根据需要被输送到原水槽68进行贮存。原水通过原水供给配管76输送到活性炭处理装置70,在活性炭处理装置70中,进行活性炭处理(活性炭处理工序)。进行了活性炭处理的活性炭处理水通过活性炭处理水供给配管78供给到前级反渗透膜处理装置72,在前级反渗透膜处理装置72中,利用反渗透膜分离为透过水和浓缩水(前级反渗透膜处理工序)。通过前级反渗透膜处理得到的透过水通过透过水配管80排出,浓缩水作为被处理水通过浓缩水配管82根据需要被输送到被处理水槽10进行贮存。在被处理水槽10中,碘系氧化剂通过碘系氧化剂添加配管22添加到被处理水中,使碘系氧化剂存在(碘系氧化剂添加工序)。碘系氧化剂可以在浓缩水配管82中添加,也可以如图4所示通过碘系氧化剂添加配管24在被处理水供给配管16中添加。
添加了碘系氧化剂的被处理水通过被处理水供给配管16供给到反渗透膜处理装置12,在反渗透膜处理装置12中,利用反渗透膜分离为透过水和浓缩水(反渗透膜处理工序)。通过反渗透膜处理得到的透过水作为处理水通过透过水配管18作为水利用系统26的被处理水而被供给(供给工序),浓缩水通过浓缩水配管20排出。
在前级的反渗透膜处理的原水中含有低分子有机物等有机物的情况下,低分子有机物等有机物当然混入前级的反渗透膜的浓缩水中。在进一步对前级的反渗透膜处理的浓缩水进行反渗透膜(盐水RO)处理的情况下,有可能低分子有机物等有机物混入该浓缩水,引起反渗透膜处理装置12的被处理水槽10以及透过水配管18的粘泥污染。通过使能够透过充分的浓度的碘系氧化剂存在于前级反渗透膜处理装置72的浓缩水、即反渗透膜处理装置12的被处理水中,能够抑制反渗透膜处理装置12的被处理水槽10以及透过水配管18的污染。
在本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法中,优选在添加了碘系氧化剂后的被处理水、来自反渗透膜单元的透过水或者浓缩水中添加酸或者进行UV照射。在图5中示出这种结构的水回收系统的例子。
图5所示的水回收系统5还具备酸添加配管84a、84b、84c作为酸添加单元对添加了碘系氧化剂后的被处理水、透过水以及浓缩水中的至少1个进行酸的添加、或者UV照射单元86a、86b、86c中的至少1个作为UV照射装置进行UV照射。
在水回收系统5中,在被处理水供给配管16中的碘系氧化剂添加配管24的连接点的后级、透过水配管18、以及浓缩水配管20中的至少1个中,设置有酸添加配管84a或者UV照射装置86a、酸添加配管84b或者UV照射装置86b、或者酸添加配管84c或者UV照射装置86c中的至少1个。
添加了碘系氧化剂的被处理水在进行了酸添加或者UV照射(酸添加工序或者UV照射工序)后,通过被处理水供给配管16供给到反渗透膜处理装置12,在反渗透膜处理装置12中,利用反渗透膜分离为透过水和浓缩水(反渗透膜处理工序)。通过反渗透膜处理得到的透过水在进行了酸添加或者UV照射(酸添加工序或者UV照射工序)后,可以作为水利用系统26的被处理水而被供给(供给工序),浓缩水在进行了酸添加或者UV照射(酸添加工序或者UV照射工序)后,可以通过浓缩水配管20排出。
虽然碘以充分的浓度透过,但由于微生物的杀菌而碘被消耗,失去杀菌力,从而有时用于反渗透膜的2次侧以下的粘泥抑制的杀菌力不足。在图5的水回收系统5中,通过在添加了碘系氧化剂后的被处理水、反渗透膜的透过水或者浓缩水中添加酸或者进行UV照射,能够将因杀菌而消耗的碘再活化,再获得2次侧以后的充分的杀菌力。
添加到浓缩水中的酸只要是酸性物质即可,优选使用酸性溶液,更优选使用作为强酸的盐酸、硫酸、硝酸。
UV照射装置只要能够照射紫外线(例如,包含100nm~400nm的光,优选为包含254nm的光的光)即可,没有特别限制。
在本实施方式所涉及的水回收系统以及水回收方法中,也可以对使用反渗透膜处理单元得到的反渗透膜的透过水使用碘去除单元。在图6中示出这种结构的水回收系统的例子。
图6所示的水回收系统6具备碘去除装置88作为去除透过水中的碘成分的碘去除单元。或者,水利用系统26可以具备碘去除装置作为去除透过水中的碘成分的碘去除单元。
在水回收系统6中,在透过水配管18中设置有碘去除装置88,通过反渗透膜处理得到的透过水在碘去除装置88中去除了透过水中的碘成分(碘去除工序)后,作为水利用系统26的被处理水而被供给(供给工序)。在水利用系统26中设置有碘去除装置,也可以在通过反渗透膜处理得到的透过水作为水利用系统26的被处理水而被供给(供给工序)后,在水利用系统26中的碘去除装置中去除透过水中的碘成分(碘去除工序)。
在供给反渗透膜处理装置12的透过水的水利用系统26中,以遵守碘的管理基准、降低对水利用系统26的碘负荷为目的,通过在水利用系统26的内部、水利用系统26的前级中的任一者中设置碘去除单元,能够达到该目的。
作为碘去除单元,可以使用还原剂添加、活性炭、阴离子交换体、洗涤器、脱气膜中的一个以上,优选使用活性炭、阴离子交换体。作为活性炭,可以使用活性炭过滤装置或者活性炭过滤器中的任一种,优选为活性炭过滤器。作为阴离子交换体,可以使用弱阴离子交换树脂或者强阴离子交换树脂中的任一种,优选为强阴离子交换树脂。碘去除单元可以在将反渗透膜处理装置12的透过水供给到水利用系统26之前设置,也可以设置在水利用系统26中,还可以将两者组合。
<碘系粘泥抑制剂>
本实施方式所涉及的碘系粘泥抑制剂是用于上述水回收系统以及水回收方法中的反渗透膜的二次侧的粘泥抑制的粘泥抑制剂,在从含有有机物的被处理水进行的使用反渗透膜的水回收中,即使在反渗透膜的二次侧也能够抑制粘泥污染。
实施例
以下,列举实施例以及比较例,更具体且详细地说明本发明,但本发明不限于以下的实施例。
[对反渗透膜透过率以及排除率的影响试验]
<实施例1>
在以下的试验条件下,在反渗透膜处理装置的供水(被处理水)中,添加通过下述方法制备的碘系氧化剂(1),对反渗透膜的总氯的透过率、渗透通量的保持率、反渗透膜的排除率、差压上升率、浓缩水中的菌数进行了比较。反渗透膜的总氯的透过率通过对被处理水中的总氯浓度以及透过水的总氯浓度进行测定而求出,渗透通量通过“(透过水量)/(膜面积·供给压力)×水温修正系数”而求出,渗透通量的保持率通过“(实际测定出的渗透通量)/(初始的渗透通量)×100”而求出,反渗透膜的排除率通过“(1-(透过水EC/供给水EC))×100”而求出,通水压差使用差压计并通过“供给水的压力-浓缩水的压力”而求出,菌数使用片材检验R2A(NIPRO制)进行了测定。有机物含量使用GE AnalyticalInstruments的Sievers900型TOC分析装置进行了测定。
(试验条件)
·试验水:相模原井水(脱氯处理、使用盐酸调整为pH7.0~4.0、有机物含量:0.15mg/L、菌数:2×103CFU/mL)
·pH:7.5、7.0、6.5、6.0、5.5、5.0、4.5、4.0
·反渗透膜:日东电工公司制、4英寸反渗透膜元件(LFC3)
·药剂:碘系氧化剂(1)
(碘系氧化剂(1))
以表3所示的配合组成(质量%)将碘、48%氢氧化钾水溶液、水混合进行了制备。组合物的pH、总氯浓度(质量%)、有机物含量(TOC)(mg/L)为表3所示。总氯浓度使用HACH公司的多项目水质分析计DR/3900进行了测定。有机物含量(TOC)使用GE AnalyticalInstruments的Sievers900型TOC分析装置进行了测定。碘系氧化剂(1)的详细的制备方法为如下所述。
具体地,在水中一边搅拌一边溶解48%氢氧化钾溶液,在成为大致均匀的溶液时加入碘,搅拌约30分钟,制备出大致均匀的碘系氧化剂(1)。
[表3]
Figure BDA0003844472470000231
另外,pH的测定在以下的条件下进行。
电极类型:玻璃电极式
pH测定计:东亚DKK公司制、HM-42X型
电极的校正:以关东化学公司制邻苯二甲酸盐pH(4.01)标准液(第二种)、中性磷酸盐pH(6.86)标准液(第二种)、该公司制硼酸盐pH(9.18)标准液(第二种)的3点校正来进行
测定温度:25℃
测定值:将电极浸渍于测定液中,将稳定后的值作为测定值,取3次测定的平均值
将碘系氧化剂(1)添加到pH为7.0~4.0的反渗透膜的供水中使得浓缩水中的总氯浓度为0.05mg/L(实施例1-1~1-8)。在表4中示出结果。
[表4]
Figure BDA0003844472470000241
在所有pH条件下,总氯的透过率为90%,几乎没有透过水量的降低,也几乎没有差压的上升。几乎没有对反渗透膜的排除率的影响(因pH降低而反渗透膜的电荷排斥变弱所导致的排除率的降低除外),浓缩水中的菌数降低至同等水平。碘系氧化剂(1)的反渗透膜的透过率为90%,对反渗透膜几乎没有影响,呈现出得到充分的杀菌力。
<实施例2、比较例1>
[总碘CT值的研究]
改变(被处理水中的总碘(mg/L))×(碘系氧化剂的添加时间(h))所表示的总碘CT值(mg/L·h)并进行了处理。在表5中示出结果。
(试验条件)
试验水:相模原井水(脱氯处理、菌数2×103CFU/mL)
药剂:使用以表3所示的配合组成(质量%)通过与碘系氧化剂(1)同样的方法制备出的碘系氧化剂(2)
pH:7.0
反渗透膜:ES20、ESPA2、LFC3、TML10D
[表5]
Figure BDA0003844472470000251
无论是哪种被处理水中的总碘浓度,透过水的菌数都减少至<10。可知为了提高透过水中的总碘浓度,优选总碘CT值为0.7以上。
[由药剂引起的反渗透膜透过率的差异]
<实施例3~6>
通过以下的方法,进行了对由药剂引起的反渗透膜透过率的差异进行确认的试验。
(试验条件)
·试验水:相模原井水(脱氯处理、有机物含量:0.15mg/L)
·pH:调整为7.0
·反渗透膜:日东电工公司制、4英寸反渗透膜元件(LFC3)
·药剂:在实施例3中使用碘系氧化剂(1),在实施例4、5、6中分别使用以表3所示的配合组成(质量%)通过与碘系氧化剂(1)同样的方法制备出的碘系氧化剂(3)、碘系氧化剂(4)、碘系氧化剂(5)
在被处理水中分别连续添加上述药剂12小时以上,测定被处理水中的总氯浓度以及透过水的总氯浓度,求出了透过率。在图7中示出结果。
在实施例3~6中分别使用碘系氧化剂(1)、(3)~(5)进行测定的结果是,在实施例3、4中透过率为约90%,在实施例5中为约83%,在实施例6中为约78%。明确了如下内容:由碘与氢氧化钾或碘化钾所制备的制剂充分透过反渗透膜,能够充分得到反渗透膜的透过水的粘泥抑制效果。
<实施例7>
通过以下的方法,进行了对碘的透过进行确认的试验。
(试验条件)
·试验水:相模原井水(脱氯处理水)
·试验装置:反渗透膜元件试验装置
·药剂:使用以表3所示的配合量按照碘化物相对于碘的摩尔比(碘化物/碘)分别为1.5、2、3的方式混合碘和碘化钾而制备出的碘系氧化剂(6)、(3)、(7)。
(总碘原子的测定)
总碘原子使用ICP-MS(PerkinElmer制、ELAN DRC-e ICP质量分析装置)进行了测定。在样本水添加充分的量的硫代硫酸钠,还原全部的碘,使用氨水而成为pH9~10,由此实现离子的稳定化,在此基础上实施了测定。标准曲线使用碘酸钾制作。
对反渗透膜的被处理水的样本的总碘原子浓度进行测定,并乘以添加时间,由此作为总碘CT值。
总碘CT值(mg/L·min)=(被处理水中总碘原子浓度(mg/L))×(添加时间(min))
在实施例7-1、实施例7-2、实施例7-3中,在连续地分别添加碘系氧化剂(6)、(3)、(7)使得总碘CT值为20(mg/L·min)时,透过量分别为156μg/L、194μg/L、224μg/L。在图8中示出结果。
在实施例7-4、实施例7-5、实施例7-6中,在连续地分别添加碘系氧化剂(6)、(3)、(7)使得总碘CT值为50(mg/L·min)时,透过量分别为252μg/L、310μg/L、336μg/L。在图9中示出结果。
可知在总碘CT值为20(mg/L·min)以及50(mg/L·min)中的任一者的情况下,随着碘化物相对于碘的摩尔比变高,透过的碘浓度也变高。可知为了使碘透过,提高碘化物相对于碘的摩尔比是有效的。
[由膜种类引起的透过率的差异]
<实施例8>
通过以下的方法,进行了对由膜种类引起的透过率的差异进行确认的试验。
(试验条件)
·试验水:相模原井水(脱氯处理、有机物含量:0.15mg/L)
·pH:调整为7.0
·反渗透膜:在实施例8-1中使用4英寸反渗透膜元件LFC3(日东电工公司制),在实施例8-2中使用4英寸反渗透膜元件ES20(日东电工公司制),在实施例8-3中使用4英寸反渗透膜元件CPA5(日东电工公司制)
·药剂:碘系氧化剂(1)
在实施例8-1、实施例8-2、实施例8-3中,使用反渗透膜面的氯含量分别为0.5原子%、1.1原子%、0原子%的LFC3、ES20、CPA5,测定被处理水的总氯浓度以及透过水的总氯浓度,求出了透过率。在表6中示出结果。另外,反渗透膜面的氯含量通过PHI公司制QuanteraSXM XPS(X射线电子分光法)分析装置进行了测定。
[表6]
膜型号 氯含量[atom%] 总氯透过率[%]
实施例8-1 LFC3 0.5 90
实施例8-2 ES20 1.1 90
实施例8-3 CPA5 0 75
实施例8-1、实施例8-2、实施例8-3的透过率分别为90%、90%、75%,得到了高的透过率。可知通过使膜面的氯含量为0.1原子%以上,能够使透过率成为90%。
[粘泥剥离效果的研究]
<实施例9>
通过以下的方法,进行了对粘泥剥离效果进行确认的试验。
(试验条件)
·试验水:相模原井水(脱氯处理、添加1ppm乙酸、有机物含量:0.55mg/L)
·pH:7.0±1
·反渗透膜:日东电工公司制、4英寸反渗透膜元件(ESPA2)
·药剂:使用以表3所示的配合组成(质量%)通过与碘系氧化剂(1)同样的方法制备出的碘系氧化剂(8)
在反渗透膜的供水(相模原井水)中添加1ppm乙酸,促进了生物膜的形成。在实施例9中,在全部试验期间中,向供水中恒定地持续添加1ppm乙酸,在约170小时时,添加碘系氧化剂(8)使得浓缩水中的总氯浓度为0.05mg/L,之后也继续添加。在图10中示出结果。在图10中,横轴表示从运转开始起的时间(hr),纵轴表示从实际测定出的通水压差(kPa)减去初始的通水压差(kPa)后的值的经时变化。
如图10所示,从运转开始起约80小时,由生物膜的形成引起的差压上升开始,之后,差压显著上升,但在约170小时时,在添加碘系氧化剂(5)时,确认到差压逐渐降低,可知通过碘系氧化剂得到了粘泥剥离效果。
<实施例10>
对于极低浓度的透过的有机物,试验了能否用透过的碘系氧化剂进行杀菌。
(试验条件)
试验水:在相模原井水(脱氯)中添加0.01ppm的乙酸(TOC为0.004mg/L),以30℃培养3天
药剂:使用以表3所示的配合组成(质量%)通过与碘系氧化剂(1)同样的方法制备出的碘系氧化剂(2)
添加浓度:在实施例10-1中进行添加使得总氯为0.05mg/L,在实施例10-2中进行添加使得总氯为0.10mg/L
对从药剂添加起5分钟后、10分钟后的菌数进行了测定。菌数使用片材检验R2A(NIPRO制)进行了测定。在图11中示出结果。
即使0.05mg/L、0.10mg/L这样的低浓度(认为是透过的浓度的浓度)也呈现出充分的杀菌效果。
[酸剂的添加、紫外线照射的效果确认]
<实施例11>
通过以下的方法,进行了对酸剂的添加的效果进行确认的试验。
(试验条件)
·试验水:使用碘系氧化剂(8),用纯水进行稀释使得总氯浓度为0.05mg/L。pH为5.69。
·酸剂:使用盐酸作为pH调整剂
对初始pH5.69、总氯浓度为0.05mg/L的试验水添加盐酸,在实施例11-1中将pH调整为3.08,在实施例11-2中将pH调整为1.91。在表7中示出结果。
[表7]
pH 总氯浓度[mg/L] 总碘浓度[mg/L]
初始值 5.69 0.05 0.18
实施例11-1 3.08 0.07 0.25
实施例11-2 1.91 0.09 0.32
在实施例11-1中将pH调整为3.08、在实施例11-2中将pH调整为1.91时,总氯浓度分别为0.07mg/L、0.09mg/L,确认了有效成分的增加。
<实施例12>
通过以下的方法,进行了对紫外线照射的效果进行确认的试验。
(试验条件)
·试验水:使用碘系氧化剂(8),用纯水进行稀释使得总氯浓度为0.43mg/L。
·紫外线:254nm
对总氯浓度为0.43mg/L的试验水照射254(nm)的紫外线30秒。在表8中示出结果。
[表8]
Figure BDA0003844472470000311
在照射254(nm)的紫外线时,照射后的总氯为0.50mg/L,确认了有效成分的增加。
[对反渗透膜的吸附试验]
<实施例13>
通过以下的方法,进行了对反渗透膜的吸附进行确认的试验。
(试验条件)
·试验装置:反渗透膜元件试验装置
·运转压力:0.75MPa
·供水:相模原井水(脱氯处理、使用盐酸调整为pH7.0、有机物含量:0.15mg/L、菌数:2×103CFU/mL)
·药剂:碘系氧化剂(1)
·反渗透膜:日东电工公司制、4英寸反渗透膜元件(LFC3)
在被处理水中连续添加碘系氧化剂(1)24小时以上后,停止药剂添加,确认了浓缩水、透过水的有效成分的经时变化。图12中示出相对于经过时间(min)的总氯浓度(mg/L)。
如图12所示,即使停止药剂添加,也继续检测出来自浓缩水、透过水的有效成分,因此认为所吸附的有效成分逐渐释放。
如上所述,在从含有有机物的被处理水进行的使用反渗透膜的水回收中,如实施例所示,通过将碘系氧化剂添加到反渗透膜的被处理水中,在反渗透膜的二次侧也能够抑制粘泥污染。
(标号说明)
1、3、4、5、6 水回收系统
2 水处理系统
10 被处理水槽
12、12a、12b、12c、12d 反渗透膜处理装置
14 被处理水配管
16、16a、16b、16c、16d 被处理水供给配管
18、18a、18b、18c、18d、32、62a、62b、64a、64b、80 透过水配管
20、20a、20b、20c、20d、34、66a、66b、82 浓缩水配管
22、24、24a、24b、24c、24d、54a、54b、54c 碘系氧化剂添加配管
26 水利用系统
30 第二反渗透膜处理装置
36 生物处理装置
38 生物处理水槽
40 膜处理装置
42 膜处理水槽
44、74 原水配管
46 生物处理水配管
48 生物处理水供给配管
50 膜处理水配管
56 生物处理系统
60a、60b 第二反渗透膜处理装置
68 原水槽
70 活性炭处理装置
72 前级反渗透膜处理装置
76 原水供给配管
78 活性炭处理水供给配管
84a、84b、84c 酸添加配管
86a、86b、86c UV照射装置
88 碘去除装置。

Claims (9)

1.一种水回收系统,其特征在于,
所述水回收系统具备:
反渗透膜处理单元,其利用反渗透膜将含有有机物的被处理水分离为透过水和浓缩水;
碘系氧化剂添加单元,其在所述被处理水中添加碘系氧化剂;以及
供给单元,其将所述透过水作为水利用系统的被处理水进行供给。
2.根据权利要求1所述的水回收系统,其特征在于,
所述被处理水含有分子量为500以下的有机物。
3.根据权利要求1或2所述的水回收系统,其特征在于,
所述透过水中的有机物浓度以TOC计为0.01mg/L以上。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的水回收系统,其特征在于,
所述透过水中的总氯浓度为0.01mg/L以上。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的水回收系统,其特征在于,
所述反渗透膜为聚酰胺系反渗透膜,
所述反渗透膜的膜面的氯含量为0.1原子%以上。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的水回收系统,其特征在于,
所述水回收系统还具备去除所述透过水中的碘成分的碘去除单元,或者,所述水利用系统具备去除所述透过水中的碘成分的碘去除单元。
7.一种碘系粘泥抑制剂,其特征在于,
所述碘系粘泥抑制剂用于权利要求1~6中的任一项所述的水回收系统。
8.根据权利要求7所述的碘系粘泥抑制剂,其特征在于,
所述碘系粘泥抑制剂含有水、碘以及碘化物,且有机物的含量小于100mg/L。
9.一种水回收方法,其特征在于,
所述水回收方法包括:
反渗透膜处理工序,利用反渗透膜将含有有机物的被处理水分离为透过水和浓缩水;
碘系氧化剂添加工序,在所述被处理水中添加碘系氧化剂;以及
供给工序,将所述透过水作为水利用系统的被处理水进行供给。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023149310A1 (ja) * 2022-02-01 2023-08-10 オルガノ株式会社 水処理方法および水処理装置
WO2024048154A1 (ja) * 2022-08-31 2024-03-07 オルガノ株式会社 逆浸透膜用スライム抑制助剤の製造方法、逆浸透膜用スライム抑制助剤、および水処理方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61257206A (ja) * 1985-05-04 1986-11-14 ザ ビ−.エフ.グツドリツチ カンパニ− 逆浸透水精製系中の生物生育を防止する方法
JP2000079328A (ja) * 1998-09-07 2000-03-21 Nitto Denko Corp 逆浸透膜モジュールの洗浄方法
CN101053787A (zh) * 2006-03-31 2007-10-17 世韩工业株式会社 具有高的脱硼率的复合聚酰胺反渗透膜及其制备方法
US20070289924A1 (en) * 2006-04-01 2007-12-20 Gregg Siegel Rejuvenation of reverse osmosis membrane
JP2009011913A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Nitto Denko Corp 膜分離方法及び膜分離装置
JP2011161435A (ja) * 2010-01-14 2011-08-25 Toray Ind Inc 半透膜の性能回復処理方法
US20160271565A1 (en) * 2013-11-12 2016-09-22 Ecolab Usa Inc. Composition and method for biofouling inhibition of membrane separation device
CN109890764A (zh) * 2016-11-07 2019-06-14 奥加诺株式会社 反渗透膜处理方法及反渗透膜处理系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07124559A (ja) * 1993-11-08 1995-05-16 Toyobo Co Ltd 海水淡水化プロセスにおける被処理水の殺菌方法
JP2020006332A (ja) * 2018-07-10 2020-01-16 王子ホールディングス株式会社 水処理装置および水処理方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61257206A (ja) * 1985-05-04 1986-11-14 ザ ビ−.エフ.グツドリツチ カンパニ− 逆浸透水精製系中の生物生育を防止する方法
JP2000079328A (ja) * 1998-09-07 2000-03-21 Nitto Denko Corp 逆浸透膜モジュールの洗浄方法
CN101053787A (zh) * 2006-03-31 2007-10-17 世韩工业株式会社 具有高的脱硼率的复合聚酰胺反渗透膜及其制备方法
US20070289924A1 (en) * 2006-04-01 2007-12-20 Gregg Siegel Rejuvenation of reverse osmosis membrane
JP2009011913A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Nitto Denko Corp 膜分離方法及び膜分離装置
JP2011161435A (ja) * 2010-01-14 2011-08-25 Toray Ind Inc 半透膜の性能回復処理方法
US20160271565A1 (en) * 2013-11-12 2016-09-22 Ecolab Usa Inc. Composition and method for biofouling inhibition of membrane separation device
CN109890764A (zh) * 2016-11-07 2019-06-14 奥加诺株式会社 反渗透膜处理方法及反渗透膜处理系统

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