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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegend Erfindung betrifft ein fortschrittliches Behandlungsverfahren
von Betriebswasser und Sekundärbehandlungsabwasser
sowie eine Behandlung von Industriewasser oder Abwasser. Insbesondere
betrifft sie ein Membranfiltrationsbehandlungsverfahren von Wasser
unter Verwendung von Ozon, bei dem konstant und effektiv ein Filtrat
mit einer bestimmten hohen Qualität bereitgestellt wird.
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Stand der
Technik
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Ein
typisches herkömmliches
Wasserreinigungsverfahren ist ein Koagulationssedimentationsverfahren.
Dieses Verfahren umfasst zunächst
die Zugabe von Chlor oder Natriumhydrochlorit zu gesammelten Rohwasser,
Oxidieren von Eisen oder Mangan, um diese unlöslich zu machen und gleichzeitig
die Zunahme von Mikroorganismen zu verhindern und die Verursachung
nachteiliger Effekte bei dem Reinigungsverfahren zu verhindern,
dann Zugabe eines Koagulationsmittels, das zur Koagulation suspendierter
Substanzen geeignet ist, Ausflocken der koagulierten Substanzen
zur Sedimentationstrennung, Entfernen übergelaufener Flocken durch Sandfiltration
und Reinigen des Rohwassers. Wenn das Rohwasser wenig suspendierte
Substanzen enthält,
kann es gemäß einem
Verfahren behandelt werden, umfassend das Mischen von Koagulationsmitteln
in einer Leitung, gefolgt von einer Sandfiltration und einem Verfahren,
welches das Aufschwemmen suspendierter Substanzen durch Druck umfasst.
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Es
ist jedoch unmöglich,
den in der gegenwärtigen
Halbleiterindustrie erforderlichen Wasserreinheitsgrad und Protozoenentfernungsgrad
zu erreichen, der in Wasserwerken erforderlich ist, indem nur die
herkömmlichen
Koagulationssedimentationsverfahren durchgeführt werden. Da sich die Qualität von in
Wasserwerken zu behandelndem Rohwasser von Jahr zu Jahr verschlechterte,
gab es das Bedürfnis,
beispielsweise farbige Elemente und Elemente mit einem fauligen
Geruch und Geschmack zu entfernen, schädliche organische Substanzen
wie landwirtschaftliche Chemikalien und Umwelthormone zu entfernen,
Protozoen wie Cryptosporidium und Giardia zu entfernen und Chlordesinfektionsnebenprodukte wie
Trihalogenmethane zu vermindern. Um diese Bedürfnisse zu erfüllen, sind
fortschrittliche Behandlungen wie eine biologische Behandlung, eine
Behandlung mit Ozon und eine Behandlung mit Aktivkohle initiiert
worden.
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Kürzlich sind
Membranfiltrationsverfahren unter Verwendung einer Ultrafiltrations(UF)-Membran
und einer Mikrofiltrations (MF)-Membran aufgrund ihrer Vorteile
gegenüber
dem Koagulationssedimentationsverfahren, wie beispielsweise eine
hohe Fähigkeit,
Verunreinigungen, Keime und Protozoen ausreichend zu entfernen,
einer hohen Zuverlässigkeit
und der Fähigkeit
eines automatischen Betriebs, in kleineren Wasserwerken eingerichtet
worden. Weiterhin werden Kombinationen der Membranfiltrationsbehandlung
mit der obigen fortschrittlichen Behandlung untersucht.
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Die
Membranfiltrationsbehandlung erfordert jedoch ein regelmäßiges Reinigen
von Chemikalien, da eine kontinuierliche Filtration ein Verstopfen
der Membran verursacht, so dass der Filtrationsfluss stetig abnimmt.
Um die Häufigkeit
der Reinigung von Chemikalien so weit wie möglich zu verringern, ist es notwendig,
eine aufwendige Vorbehandlung wie eine Koagulationssedimentation
durchzuführen,
oder einen kleinen Membranfiltrationsfluss einzustellen. Das anwendbare
Gebiet hiervon ist somit durch wirtschaftliche Bedenken eingeschränkt. Weiterhin
werden gemäß der Membranfiltrationsbehandlung
die in dem Rohwasser enthaltenen Protozoen wie Cryptosporidium vollständig entfernt,
so dass das Filtrat sicher wird. Das verdichtete Abwasser, das durch
die Membranfiltration erzeugt wird, enthält jedoch konzentrierte Protozoen,
so dass eine rigide Überwachung
bei der Entsorgung des Abwassers erforderlich ist.
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Um
die obigen Nachteile zu vermeiden, offenbaren beispielsweise US-Patent
Nr. 5,271,830 und die internationale PCT-Patentveröffentlichung Nr. WO97/10893
Verfahren zur Verhinderung des Verstopfens einer Membran durch Zufuhr
von Ozon stromaufwärts
der Membran und eine gleichzeitige Verbesserung der Wasserqualität. Um jedoch
ausreichende Wirkungen bei einer solchen Behandlung zu erzielen,
muss das Ozon in Erwartung einer Änderung der Qualität des Rohwassers
im Überschuss
zugeführt
werden. Diese Verfahren sind daher wirtschaftlich nachteilig. Weiterhin
führt die
Erhöhung
der Zufuhrmenge an Ozon unvorteilhafterweise zur Bildung von Nebenprodukten,
und es besteht eine erhöhte
Belastung der Aktivkohle in dem nachfolgenden Schritt, d.h. der
Einsatz von Aktivkohle ist durch Reaktion mit dem im Filtrat verbleibenden
Ozon erhöht.
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Andererseits
verringert eine kleinere Zufuhrmenge an Ozon den Membranfiltrationsfluss
aufgrund des Verstopfens der Membran. Als Ergebnis wird die Wasserqualität nicht
ausreichend verbessert. Wenn überdies
die Rohwasserqualität
verändert wird,
fluktuiert der Membranfiltrationsfluss stark, und die Qualität des behandelten
Wassers fluktuiert ebenfalls. Demgemäß ist es schwierig, eine bestimmte
Menge von behandeltem Wasser mit einer bestimmten Qualität über die
Zeit zu gewährleisten.
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Verfahren
zur Wasserbehandlung, umfassend die Zugabe von Ozon zu Rohwasser
und Filtrieren dieses mit einer Ozon-resistenten Membran, sind in
US-A-5,645,727; EP-A-0 855 212; Mori Y et al. „Ozone-microfiltration system" in Desalination,
NL, Elsevier Scientific Publishing Co., Amsterdam, Band 117, Nr.
1-3, 10.09.1998, Seiten 211-218 und Database Compendex Eng. Information,
Inc., NY, US, Moulin C. et al.; Database accesion no. EIX 92051212014
XP002153527 offenbart.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren einer Membranfiltrationsbehandlung
von Wasser unter Verwendung von Ozon bereitzustellen, wobei ein
Filtrat mit einer bestimmten hohen Qualität erhalten wird, während ein
großer
Filtrationsfluss unabhängig
von einer Fluktuation der Qualität
des Rohwassers erhalten bleibt.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren einer
Membranfiltrationsbehandlung von Wasser mit Ozon bereitzustellen,
bei dem die im Filtrat verbleibende Ozonmenge klein gehalten wird,
um die nachfolgenden Wasserbehandlungsschritte effektiv durchzuführen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wasserbehandlungsverfahren
bereitzustellen, bei dem behandeltes Wasser hoher Qualität unter
Verwendung eines kompakten Systems erhalten wird, und schädliche Abfälle nicht
erzeugt werden.
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Das
Wasserbehandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst die
Zugabe von Ozon in Rohwasser und Filtrieren des Rohwassers unter
Verwendung einer Ozon-resistenten Membran, wobei die Konzentration
von in dem durch die Ozon-resistente Membran filtrierten Wasser
detektiert wird, und eine dem Rohwasser zuzuführende Ozonmenge kontinuierlich
und automatisch so gesteuert und eingestellt wird, dass die Konzentration
von Ozon auf einen vorbestimmten Wert im Bereich von 0,05 bis weniger
als 0,3 mg/l eingestellt wird.
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Ausführungsformen
des Wasserbehandlungsverfahrens der vorliegenden Erfindung wie oben
beschrieben sind in den Ansprüchen
2-6 definiert und beinhalten:
- • ein Wasserbehandlungsverfahren,
bei dem das durch die Ozon-resistente Membran filtrierte Wasser
weiter mit Aktivkohle behandelt wird;
- • ein
Wasserbehandlungsverfahren, bei dem das durch die Ozon-resistente
Membran filtrierte Wasser weiter unter Verwendung einer Umkehrosmosemembran
behandelt wird;
- • ein
Wasserbehandlungsverfahren, bei dem vor der Behandlung mit einer
Umkehrosmosemembran das Filtrat einer Belüftung oder einer Behandlung
mit Aktivkohle unterzogen wird, oder Natriumthiosulfat zu dem Filtrat
gegeben wird;
- • ein
Wasserbehandlungsverfahren, bei dem ein Koagulationsmittel vor der
Filtration mit einer Ozon-resistenten
Membran zu dem Rohwasser gegeben wird; und
- • ein
Wasserbehandlungsverfahren, bei dem der pH-Wert des Rohwassers auf
einen Wert von 2-8 geregelt wird, um die Wirkung des Koagulationsmittels
zu verstärken.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
einen Behandlungsablauf einer der Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
einen Behandlungsablauf einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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3 zeigt
einen Behandlungsablauf einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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4 zeigt
einen Behandlungslauf noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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5 ist
eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Ozonkonzentration
von Wasser, das durch eine Ozon-resistente Membran filtriert wurde,
und dem Membranfiltrationsfluss in Beispiel 1 zeigt.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft grundsätzlich ein Wasserbehandlungsverfahren,
welches die Zugabe von Ozon zu Rohwasser und Filtrieren des Ozon-enthaltenden
Wassers mit einer Ozon-resistenten Membran umfasst.
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1-4 sind
Wasserbehandlungs-Flussdiagramme, die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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1 zeigt
ein grundlegendes Flussdiagramm, umfassend die Detektion der Ozonkonzentration
von durch eine Ozon-resistente
Membran filtriertem Wasser unter Verwendung einer Ozonkonzentrations-Messvorrichtung
und die automatische Steuerung der von einem Ozongenerator erzeugten Ozonmenge.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm, bei dem die Rohwasser zuzuführende Ozonmenge in dem Wasserbehandlungsverfahren
gesteuert wird, wobei das durch eine Ozon-resistente Membran filtrierte
Wasser weiterhin unter Verwendung einer Aktivkohlebehandlungsvorrichtung
behandelt wird.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm, bei dem die Rohwasser zuzuführende Ozonmenge in dem Wasserbehandlungsverfahren
gesteuert wird, wobei das durch eine Ozon-resistente Membran filtrierte
Wasser weiterhin mit einer Umkehrosmosemembran behandelt wird.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm, bei dem ein Koagulationsmittel zu Rohwasser bei
dem Verfahren der Behandlung von Wasser mit Aktivkohle wie in 2 gezeigt
oder dem Verfahren der Behandlung von Wasser unter Verwendung einer
Umkehrosmosemembran wie in 3 gezeigt,
gegeben wird.
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Der
in der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff „Rohwasser" bedeutet Wasser,
welches einer fortschrittlichen Behandlung von Betriebswasser und
Sekundärbehandlungsabwasser
und der Abwasserbehandlung unterzogen wird, z.B. Flusswasser, Seewasser,
Sumpfwasser, Grundwasser, Behälterwasser
bzw. Reservoirwasser, Sekundärbehandlungsabwasser,
Industrieabwasser und dergleichen.
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Wenn
herkömmlicherweise
das oben beispielhaft genannte Rohwasser so, wie es ist, mit einer
Membran filtriert wird, werden in dem Rohwasser suspendierte Substanzen
und organische Substanzen, die größer als der Porendurchmesser
der Membran sind, an der Membran blockiert, so dass eine sogenannte
Konzentrationspolarisations- oder eine Kuchenschicht gebildet wird,
und gleichzeitig verstopfen die organischen Substanzen in dem Rohwasser
die Membran oder haften an dem in der Membran konstruierten Netzwerk
an. Als Ergebnis vermindert sich der Membranfiltrationsfluss beim
Filtrieren von Rohwasser auf zwischen 1 in mehreren und 1 in mehreren
Zehn des Filtrierens von reinem Wasser.
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Wenn
das obige Rohwasser jedoch durch eine Membran in Gegenwart von Oxidationsmitteln wie
Ozon filtriert wird, passiert es die Membran, während die organischen Substanzen,
die an der Membran haften oder diese verstopfen, zersetzt werden,
so dass ein extrem großer
Filtrationsfluss erreicht werden kann. Das heißt, dass in Gegenwart von Ozon das
Ozon wiederholt die an der Filtrationsmembran haftenden organischen
Substanzen beim Passieren hierdurch angreift. Dies bedeutet, dass
die Membran immer eine Selbstreinigung während der Filtration durchführt. Als
Ergebnis kann ein großer
Filtrationsfluss erhalten werden.
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Durch
Zugabe von Ozon zu Rohwasser können
Wirkungen erwartet werden, wie beispielsweise die Verbesserung der
Wasserqualität,
d.h. Entfernung von Farben und fauligen Gerüchen und Geschmäckern sowie
die effektive Entfernung von Eisen und Mangan während der Membranfiltration,
was durch die Oxidation hiervon erreicht wird, neben der Wirkung,
dass wie oben beschrieben, ein großer Filtrationsfluss erhalten
wird. In der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, Ozon in einer
solchen Menge zuzugeben, dass die obigen Wirkungen gleichzeitig erzielt
werden.
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Obwohl
die zur Verbesserung der Wasserqualität zugegebene Ozonmenge von
der Art des Rohwassers und dem Zweck der Wasserqualitätsverbesserung
abhängt,
wird es in einer solchen Menge zugegeben, dass die Ozonkonzentration
0,05 bis 30 mg/l beträgt.
Eine überschüssige Menge
an Ozon verursacht viele Nebenprodukte aufgrund der oxidativen Zerstörung durch
Ozon, so dass die Belastung an dem nachfolgenden Schritt des Absorbierens
von Nebenprodukten unvorteilhafterweise groß wird, oder Mangan in dem
Rohwasser nicht effizient während
der Membranfiltration entfernt wird, da dieses peroxidiert wird.
Weiterhin ist solches überschüssiges Ozon
wirtschaftlich nicht vorteilhaft, da Ozon vermehrt zurückbleibt.
Andererseits kann mit einer zu geringen Ozonmenge die Wasserqualität nicht
ausreichend verbessert werden.
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Der
Zusammenhang zwischen der in das Rohwasser eingeführten Ozonmenge
und dem Membranfiltrationsfluss hängt auch von der Qualität des Rohwasser
ab. Die vorliegenden Erfinder haben ermittelt, dass selbst wenn
die gleiche Menge an Ozon in das gleiche Rohwasser eingeführt wird,
der Membranfiltrationsfluss sich abhängig davon unterscheidet, ob
Ozon auf der Oberfläche
einer Filtrationsmembran verbleibt oder nicht, und dass der Filtrationsfluss
größer wird,
wenn Ozon auf der Oberfläche der
Filtrationsmembran verbleibt, da die Membranoberfläche jederzeit
gereinigt wird.
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Dann
haben die vorliegenden Erfinder Untersuchungen zu dem Zusammenhang
zwischen der Ozonkonzentration und dem Membranfiltrationsfluss unter
der Bedingung durchgeführt,
dass Ozon in dem Rohwasser verbleibt (d.h. auf der Oberfläche der
Filtrationsmembran). Als Ergebnis haben sie gefunden, dass die Ozonkonzentration
und der Membranfiltrationsfluss einen in 5 gezeigten
Zusammenhang aufweisen. Wenn also die Menge des Restozons im Filtrat
0,3 mg/l oder mehr beträgt,
ist der Membranfiltrationsfluss fast konstant. Wenn sie weniger
als 0,05 mg/l beträgt,
hängt der
Membranfiltrationsfluss stark von der Ozonkonzentration des Filtrats
ab und ändert sich
stark.
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Mit
anderen Worten wurde gefunden, dass wenn die Ozonkonzentration des
Filtrats 0,3 mg/l oder mehr beträgt,
eine weitere Erhöhung
des Membranfiltrationsflusses nicht erwartet werden kann, und dass
wenn die Ozonkonzentration des Filtrats weniger als 0,05 mg/l beträgt, es aufgrund
beträchtlicher Änderungen
im Membranfiltrationsfluss schwierig ist, ein Filtrat in einer konstanten
Menge zu erhalten.
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Anderseits
haben die vorliegenden Erfinder auch gefunden, dass wenn Ozon in
Rohwasser so eingeführt
wird, dass die Ozonkonzentration des Filtrats in den Bereich von
0,05 mg/l oder mehr und weniger als 0,3 g/l fällt, die Wasserqualität ausreichend verbessert
werden kann.
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Unter
Berücksichtigung
der obigen Tatsachen wird zum Zwecke des Erreichens einer notwendigen
und ausreichenden Ozonbehandlungswirkung gemäß dem Filtrationsverfahren,
umfassend die Zugabe von Ozon zu Rohwasser und dessen Filtrieren mit
einer Ozon-resistenten Membran, die in das Rohwasser eingeführte Ozonmenge
so kontrolliert, dass die in dem Filtrat vorliegende Ozonkonzentration
ein vorbestimmter Wert im Bereich von 0,05 bis weniger als 0,3 mg/l
ist.
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Im
Folgenden wird jeder Schritt des Verfahrens ausführlicher beschrieben.
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Steuerung
der Ozonmenge
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Die
vorliegende Erfindung weist das Merkmal auf, dass die in Rohwasser
einzuführende
Ozonmenge kontinuierlich und automatisch so gesteuert wird, dass
die Ozonkonzentration des Filtrats ein vorbestimmter Wert ist, wenn
das Rohwasser durch eine Ozon-resistente Membran nach Zugabe des
Ozons filtriert wird.
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Wie
in den Flussdiagrammen der 1 bis 4 gezeigt
ist, wird Rohwasser 1 in Schritt 2 der Ozonbehandlung
mit Ozon behandelt und in Schritt 3 durch eine Ozon-resistente
Membran filtriert. Die Ozonkonzentration des durch die Membran filtrierten Wassers
wird durch die Ozonkonzentrationsmessvorrichtung 4 jederzeit
gemessen. Basierend auf den gemessenen Werten wird die von einem
Ozongenerator 5 in dem Ozonbehandlungsschritt zugeführte Ozonmenge
automatisch so gesteuert, dass die Konzentration des Restozons in
den Bereich von 0,05 bis weniger als 0,3 mg/l fällt.
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Als
Ozonkonzentrationsmessgerät 4 können ein
Ultraviolettabsorptionsverfahren, ein Elektrodenverfahren, ein iodometrisches
Verfahren, ein Indigoblau-Verfahren, ein Fluoreszenzverfahren, ein
Färbungsverfahren
und dergleichen verwendet werden. Hierunter ist ein Verfahren bevorzugt,
bei dem die Rückkoppelungssteuerung
mit hoher Genauigkeit in kurzer Zeit ausgeübt wird. Das Ultraviolettabsorptionsverfahren
und das Elektrodenverfahren sind bevorzugt, da sie einen Messwert
arithmetisch berechnen können.
Der Messwert der Ozonkonzentrationsmessapparatur 4 wird
mit einer CPU (Zentraleinheit) berechnet und zum Ozongenerator 5 übermittelt.
In dem Ozongenerator 5 wird die zu erzeugende Ozonkonzentration
mittels eines Steuerungsstroms oder einer Steuerungsspannung der
Vorrichtung gemäß dem übermittelten
Signal erhöht
oder vermindert.
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Ozonbehandlung
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In
dem Schritt 2 der Ozonbehandlung kann das dem Rohwasser
zuzugebende Ozon in Form von Ozoneinheiten oder ozonisierter Luft
vorliegen. Das Ozon kann durch ein Luftverteilerrohr und dergleichen,
welches in einer Reaktionssäule
installiert ist, die sich vor einem Rohwassergefäß befindet, oder ein Luftverteilerrohr
und dergleichen, das sich an einer geeigneten Position in einem
Rohwassergefäß befindet,
eingeführt
werden. Anstelle der mit dem Luftverteilerrohr ausgestatteten Reaktionssäule kann auch
ein U-Rohrsystem eingesetzt werden.
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Weiterhin
kann zusätzlich
zu den obigen Zufuhrsystemen Ozon aus einem Ejektions- oder Leitungsmischsystem
zugeführt
werden, welches in die Mitte eines Rohrs gesetzt wird, welches Rohwasser zur
Ozon-resistenten Membran führt.
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Wenn
Ozon durch elektrische Entladung erzeugt wird, kann das Ausgangsmaterial
zur Erzeugung von Ozon entweder Luft oder Sauerstoff sein. Weiterhin
ist durch Elektrolyse von Wasser erzeugtes Ozon akzeptabel. Bevorzugt
wird Ozon kontinuierlich in das Rohwasser eingeführt.
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Durch
Zugabe von Ozon können
in dem Rohwasser 1 lebende Mikroorganismen wie Viren, Bakterien,
Schimmel und Protozoen abgetötet
werden. Weiterhin werden in dem Rohwasser 1 suspendierte
Substanzen oder organische Substanzen durch das Ozon zersetzt, und
gleichzeitig wird das ozonhaltige Rohwasser filtriert, während die
organischen Substanzen, die an der Ozon-resistenten Membran haften
oder diese verstopfen, wie unten beschrieben, zersetzt werden. Als
Ergebnis kann ein extrem hoher Filtrationsfluss erreicht werden.
Da also die organischen Substanzen, die an der Membran haften, wiederholt
durch das die Membran passierende Ozon angegriffen werden, reinigt
sich die Membran während
der Filtration immer selbst, so dass ein großer Filtrationsfluss erhalten
werden kann.
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Obwohl
bezüglich
der Kontaktzeit des Rohwassers 1 und des Ozons keine besondere
Aufmerksamkeit notwendig ist, beträgt diese im Allgemeinen 1 Sekunde
bis 30 Minuten.
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Membranfiltrationsvorrichtung
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Die
in der vorliegenden Erfindung verwendete Filtrationsvorrichtung
sollte mindestens mit einem Gefäß oder Behälter zur
Aufbewahrung von Rohwasser ausgestattet sein (im Folgenden als Rohwasserbehälter bezeichnet),
einem Membranmodul, einer Vorrichtung zur Überführung von Rohwasser zum Membranmodul
(z.B. Umwälzpumpe
etc.), einem Gefäß oder Behälter zur
Aufbewahrung von Wasser, das durch eine Membran filtriert wurde
(im Folgenden als Filtratbehälter
bezeichnet) und einer Vorrichtung zum Rückspülen der Membran. Im Fall eines
Kreuzstromfiltrationssystems wird eine Leitung zur Rückführung von
Rohwasser, welches die Membran nicht passiert (zirkulierendes Wasser),
zum Rohwassergefäß angeordnet.
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Membranfiltrationsbehandlung
mit Ozon-resistenter Membran
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Die
in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Ozon-resistente Membran
ist nicht besonders eingeschränkt,
solange sie nicht durch Ozon zerstört wird. Beispielsweise können anorganische
Membranen wie Ozon-resistente Keramiken und organische Membranen
wie Fluorharzmembranen eingesetzt werden, z.B. eine Polyvinylidenfluorid(PVDF)-Membran,
eine polytetrafluorierte Ethylen(PTFE)-Membran, eine Ethylentetrafluorethylen-Copolymer(ETFE)-Membran
und eine Polyfluoracrylat(PFA)-Membran verwendet werden. Insbesondere
wird bevorzugt die Polyvinylidenfluorid(PVDF)-Membran eingesetzt.
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Unter
den obigen Ozon-resistenten Membranen können solche mit derartigen
Porendurchmessern verwendet werden, die im Bereich liegen, die für eine Ultrafiltrations(UF)-Membran
geeignet sind, bis zu solchen, die für eine Mikrofiltrations(MF)-Membran geeignet
sind. Grundsätzlich
wird eine Mikrofiltrations(MF)-Membran mit hoher Filtrationsgeschwindigkeit
bzw. -rate bevorzugt verwendet. Beispielsweise wird geeigneterweise
eine Membran mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von bevorzugt 0,01
bis 1 μm,
bevorzugter 0,05 bis 1 μm
verwendet.
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Die
Ozon-resistente Membran ist wahlweise als hohler Faden, ebene Membran,
Plättchen
(Engl.: pleats), Spirale, röhrenförmig und
dergleichen geformt. Hierunter ist eine als hohler Faden geformte Membran
bevorzugt, da die Membranfläche
pro Einheitsvolumen groß ist.
Im Allgemeinen wird die Filtration in einem Modul durchgeführt, in
dem eine Membran installiert ist.
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Die
Filtration kann entweder gemäß einem Gesamtmengenfiltrationsverfahren
oder einem Kreuzströmungsfiltrationsverfahren
durchgeführt werden.
Im Falle des Kreuzströmungsfiltrationsverfahrens
werden in dem zugeführten
Ozongas enthaltene Luft oder Sauerstoff zusammen mit dem zirkulierenden
Wasser zu dem Rohwassergefäß rückgeführt, und
es erfolgt eine Trennung in Gas und Flüssigkeit. Andererseits ist
es im Fall des Gesamtmengenfiltrationsverfahrens notwendig, die
ozonisierte Luft zu entfernen, die als nicht umgesetztes Gas in der
Rohwasserkammer des Membranmoduls vorliegt. Einige Vorrichtungen,
um beispielsweise eine Gas-Flüssig-Trennvorrichtung
im oberen Teil des Membranmoduls anzuordnen, müssen vorgesehen werden.
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Weiterhin
wird entweder ein Druckfiltrationsverfahren oder ein Negativdruckfiltrationsverfahren eingesetzt.
Das Druckfiltrationsverfahren ist bevorzugter, da ein größerer Filtrationsfluss
erhalten werden kann. Es wird entweder ein Innendruck- oder Außendruckfiltrationsverfahren
eingesetzt.
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Um
die Filtrationsleistung der Membran aufrecht zu erhalten, wird das
Membranmodul regelmäßig einer
physikalischen Reinigung unterzogen. Als physikalische Reinigung
sind hauptsächlich
ein Rückwaschen
bzw. -spülen
und eine Luftreinigung/Luftabstreifen wirksam.
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Das
Rückwaschen
wird bevorzugt unter Verwendung des durch die Ozon-resistente Membran
filtrierten Wassers durchgeführt.
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Das
Luftabstreifen umfasst das Stoppen der Filtration nach dem Betrieb
für einen
bestimmten Zeitraum, Zuführen
eines Gases auf die Oberfläche der
dem Rohwasser zugewandten Membranoberfläche und Vibrieren der Membranoberfläche, um
die Membran zu reinigen. In der vorliegenden Erfindung werden, da
die an der Membranoberfläche
haftenden organischen Substanzen durch Ozon zu nicht haftenden Substanzen
zersetzt werden, die nicht haftenden Substanzen (organische und
anorganische Substanzen), welche die Poren der Membran verstopfen,
effektiv durch das Luftabstreifen abgeschüttelt. Daher kann eine große Reinigungswirkung
erzielt werden.
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Das
Luftabstreifen kann mit dem Rückwaschen
kombiniert werden. Diese können
in der Reihenfolge Filtration, Luftabstreifen und anschließend Rückwaschen;
Filtration, Rückwaschen
und dann Luftabstreifen; oder Filtration und dann gleichzeitig Luftabstreifen
und Rückwaschen
durchgeführt
werden.
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Weiterhin
kann das Luftreinigen entweder mit oder ohne gleichzeitig laufendes
Rohwasser durchgeführt
werden. Das Luftabstreifen und Rückwaschen
kann auch abwechselnd durchgeführt
werden.
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Das
Luftabstreifen wird bevorzugt 1 Sekunde bis 6 Minuten durchgeführt. Wenn
der Zeitraum dieses Vorgangs weniger als 1 Sekunde beträgt, kann die
Wirkung des Luftabstreifens nicht ausgeübt werden. Wenn er andererseits
mehr als 6 Minuten beträgt,
wird die Filtrationspause verlängert,
so dass die Filtratmenge unvorteilhafterweise vermindert wird.
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Aktivkohlebehandlung
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In
dem Flussdiagramm von 2 ist die Aktivkohlebehandlungsvorrichtung 6 eine
Vorrichtung zur Entfernung einer geringen Menge organischer Substanzen,
die in dem durch die Ozon-resistente Membran filtrierten Wasser
enthalten sind, biologisch leicht zersetzbarer organischer Substanzen,
die durch die Reaktion mit Ozon erzeugt werden, oder durch die Reaktion
mit Ozon gebildete Nebenprodukte, um stark behandeltes Wasser zu
erzeugen. Insbesondere umfasst die Aktivkohlebehandlung das Einführen von
durch die Ozon-resistente
Membran filtriertem Wasser in einen Behälter, der granuläre Aktivkohle
enthält,
sowie das Durchführen
einer Nachbehandlung.
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Als
Aktivkohle wird bevorzugt biologische Aktivkohle (BAC) verwendet.
Die BAC ist besonders effektiv zur Entfernung biologisch leicht
zersetzbarer organischer Substanzen, die durch die Reaktion von Humin
und dergleichem mit Ozon erzeugt werden.
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Wenn
die Aktivkohlebehandlung durchgeführt wird, ist es wichtig, die
Ozonkonzentration des durch die Ozon-resistente Membran filtrierten
Wassers aus den folgenden Gründen
auf einen niedrigen Gehalt zu steuern. Wenn die Ozonkonzentration
in dem Filtrat hoch ist, reagiert die Aktivkohle mit Ozon. Als Ergebnis
wird Sauerstoffgas erzeugt, und es wird ein Phänomen des Luftabschlusses verursacht,
so dass der Wasserfiltrationswiderstand zunimmt oder Wasser nicht
filtriert werden kann. Eine Ozonkonzentration von über 1,0
mg/l verursacht solche Phänomene
in beträchtlichem
Ausmaß.
Eine hohe Ozonkonzentration legt der Aktivkohle in dem Aktivkohlebehandlungsschritt
eine größere Belastung
auf. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass Mikroorganismen
in der biologischen Aktivkohle durch Ozon abgetötet werden können. Die
Ozonkonzentration im Filtrat liegt im Bereich von 0,05 bis weniger
als 0,3 mg/l, am bevorzugtesten von 0,05 bis 0,25 mg/l.
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Entozonisierungsbehandlung
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In
der Membranfiltrationsbehandlung mit einer Umkehrosmosemembran wie
in dem Flussdiagramm von 3 gezeigt, ist es wünschenswert,
das Filtrat vor der Membranfiltrationsbehandlung 8 mit
einer Umkehrosmosemembran zu entozonisieren, um die Umkehrosmosemembran,
die gegenüber
Ozon nicht beständig
ist, zu schützen.
Die Entozonisierungsbehandlung umfasst beispielsweise die Anordnung
eines Verweilbehälters
und das Durchführen
einer Belüftung,
um Ozon aus dem Filtrat zu entfernen, oder das Durchführen einer
Behandlung mit einem Reduktionsmittel wie Natriumthiosulfat oder
Aktivkohle, um das Restozon zu zersetzen.
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Membranfiltrationsbehandlung
mit Umkehrosmosemembran
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Wenn
Wasser mit einer Umkehrosmosemembran behandelt wird, wird ein Behandlungsverfahren,
umfassend eine Koagulationssedimentation und eine Sandfiltrationsbehandlung
und dergleichen, im Allgemeinen als Vorbehandlung zur Entfernung suspendierter
Substanzen durchgeführt.
Nach diesen Verfahren ist es möglich,
den Anteilswert, d.h. den Faulindex(FI)-Wert von in dem Wasser enthaltenen
suspendierten Substanzen, das der Vorbehandlung der Filtration mit
einer Umkehrosmosemembran unterzogen wurde, auf 3 oder weniger zu
vermindern. Ein solcher Wert ist jedoch nicht ausreichend.
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Gemäß der Wasserbehandlung
mit einer Ozon-resistenten Membran, das durch die vorliegende Erfindung
vorgeschlagen wird, kann der FI-Wert 1 oder weniger sein,
da suspendierte Substanzen und Mikroorganismen in dem Rohwasser 1 durch
die Ozon-resistente Membran blockiert werden. Wenn daher das durch
die Ozon-resistente Membran filtrierte Wasser weiter mit einer Umkehrosmosemembran
behandelt wird, wie in dem Flussdiagramm von 3 gezeigt
ist, kann ein Filtrat mit gleichbleibender Qualität konstant
zur Umkehrosmosemembran überführt werden,
unabhängig
von Änderungen
der Qualität,
Menge und Temperatur des Rohwassers 1. Demgemäß wird die
Umkehrosmosemembran nicht belastet, die Leistung der Behandlung
wird ausreichend aufrecht erhalten, und ein hoher Filtrationsfluss
kann erhalten werden. Eine Umkehrosmosemembranvorkehrung kann daher
verkleinert werden. Weiterhin werden die Energiekosten vermindert,
da der Zufuhrdruck vermindert werden kann.
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Da
das Wasserbehandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung auf Grundlage
der Filtration mit einer Ozon-resistenten Membran aufgebaut ist, wird
der Filtrationsfluss groß,
und die Filtration wird sehr effektiv durchgeführt. Als Ergebnis können die Kosten
der gesamten Anlage vermindert werden.
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Die
Membranfiltrationsbehandlung 8 mit der Umkehrosmosemembran
kann beispielsweise organische Substanzen mit hoher Hydrophilizität wie Polysaccharide
entfernen, die nicht durch Mikroorganismen verdaut werden und die
nur schwer an der Aktivkohle bei der biologischen Aktivkohlebehandlung haften.
Wenn weiterhin die Wassertemperatur bei der biologischen Aktivkohlebehandlung
vermindert wird, wird die biologische Aktivität vermindert und die Behandlungsleistung
verschlechtert sich. Die Verwendung einer Umkehrosmosemembran gewährleistet jedoch
den Vorteil einer geringeren Abhängigkeit
von der Temperatur.
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Der
Typ der Umkehrosmosemembran ist nicht besonders eingeschränkt. Eine
Niederdruck-Umkehrosmosemembran und ein Nano-Filter können neben üblichen
Umkehrosmosemembranen verwendet werden. Wenn die Niederdruck-Umkehrosmosemembran
und das Nano-Filter, die für
eine Niederdruckbehandlung geeignet sind, verwendet werden, kann
der Filtrationsbetriebsdruck erhöht werden,
so dass der Filtrationsverlust bevorzugt vergrößert wird.
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Die
Umkehrosmosemembran kann lösliche organische
Substanzen, Mikro-Umweltschadstoffe wie Landwirtschaftschemikalien
und anorganische Salze abfangen. Sie ist daher zur Gewinnung von Trinkwasser
oder Industriewasser aus hochkontaminiertem Rohwasser oder Rohwasser
mit einer hohen Salzkonzentration wirksam.
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Zugabe von
Koagulationsmittel
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Wenn
eine Membran mit einem Porendurchmesser, der im Mikrofiltrations(MF)-Bereich
liegt, insbesondere eine Membran mit einem großen Porendurchmesser, zur Filtration
mit einer Ozon-resistenten Membran verwendet wird, dringen suspendierte Substanzen
(SS), Bakterien und dergleichen, die in dem Rohwasser 1 enthalten
sind, in die Membran ein. Insbesondere ist eine Membranverstopfung,
die durch hochviskose Substanzen verursacht wird, sehr schwierig
mittels eines herkömmlichen
Membranfiltrationsvorgangs abzuwaschen.
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Für die Membranfiltration
unter Verwendung einer Mikrofiltrations(MF)-Membran mit einem großen Porendurchmesser
werden bevorzugt Koagulationsmittel wie Polyaluminiumchlorid (PAC),
Aluminiumsulfat, Eisen(II)-chlorid und Eisen(I)-chlorid bevorzugt zu dem Rohwasser gegeben.
Ein Fließdiagramm
im Fall der Verwendung von Koagulationsmitteln ist in 4 beispielhaft
angegeben.
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Das
Koagulationsmittel kann in einen Reservoirbehälter gegeben werden, wie beispielsweise
einen Behälter
zur Aufbewahrung des Rohwassers 1, oder in die Mitte eines
Rohrs, welches das Rohwasser 1 zu einer Kammer überführt, wo
Ozon zugegeben wird, oder es kann mittels eines Leitungsmischverfahrens
in der Mitte eines Rohrs zugegeben werden, mit dem das Rohwasser 1 zu
der Ozon-resistenten Membran nach Zugabe von Ozon überführt wird.
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Um
die Wirkungen des Koagulationsmittels noch zu verbessern, kann der
pH-Wert des Rohwassers durch flüssige
Chemikalien und dergleichen auf gewünschte Werte gesteuert werden.
Der geeignete pH-Wert unterscheidet sich in Abhängigkeit des Typs des Koagulationsmittels.
Er wird so eingestellt, dass er im Bereich von 2 bis 8 liegt, bevorzugt
2 bis 7, 5, vor, während
oder nach Zugabe des Koagulationsmittels.
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Die
flüssigen
Chemikalien zur Einstellung des pH-Werts werden auf die gleiche
Weise zugegeben wie die Koagulationsmittel (z.B. Zugabe zum Rohwasserbehälter und
Leitungsmischungszugabe), vor oder gleichzeitig mit der Zugabe der
Koagulationsmittel. Der pH-Wert wird geeigneterweise durch Mineralsäuren wie
Chlorwasserstoffsäure,
Schwefelsäure
und Salpetersäure
eingestellt, wenn das Rohwasser alkalisch ist, und durch Natriumhydroxid,
Kaliumhydroxid und dergleichen, wenn das Rohwasser sauer ist.
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Wenn
ein Koagulationsmittel zusammen mit den flüssigen Chemikalien verwendet
wird, werden organische suspendierte Substanzen oder Polymersubstanzen
koaguliert, und es ist unwahrscheinlich, dass sie mit Ozon in Kontakt
treten. Als Ergebnis kann erwartet werden, dass die notwendige Menge an
Ozon halbiert wird.
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Die
Koagulationsmittel müssen
in einer solchen Menge zugeführt
werden, dass die suspendierten Substanzen, die in dem Rohwasser 1 enthalten sind,
koaguliert werden können.
Im Allgemeinen beträgt
diese Menge bevorzugt 1 bis 100 mg/l, bevorzugter 2 bis 50 mg/l,
des Rohwassers 1.
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Im
Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Beispiel 1 (vorliegende
Erfindung)
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Als
Rohwasser 1 wurde Oberflächenwasser eines Flusses mit
einer Trübung
von 3 bis 4 Grad, einer Chromatizität von 5 bis 10 Grad, einem
COD (chemischem Sauerstoffbedarf) von 6 bis 8 mg/l und einer Wassertemperatur
von 12°C
verwendet. Wie in 1 gezeigt ist, wurde eine Wasserbehandlung
mit der Abfolge Rohwasser 1 → Ozonbehandlung 2 → Membranfiltration 3 mit
einer Ozon-resistenten Membran durchgeführt. Die Ozonkonzentration
des durch die Ozon-resistente Membran filtrierten Wassers wurde
mit einer Ozonkonzentrationsmessvorrichtung 4 bestimmt.
Um die Ozonkonzentration auf einem vorbestimmten Wert zu halten,
wird die von einem Ozongenerator 5 erzeugte Ozonmenge durch
eine CPU automatisch erhöht
oder vermindert.
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Als
Ozon-resistente Membran, die für
die Membranfiltrationsbehandlung 3 mit einer Ozon-resistenten
Membran verwendet wird, wurde eine Mikrofiltrations(MF)-Membran
in Form einer PVDF(Polyvinylidenfluorid)-Hohlfaser mit einem durchschnittlichen
Porendurchmesser von 0,1 μm
verwendet, die gemäß der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 3-215535 hergestellt wurde. Das
verwendete Modul war ein Außendruckmodul,
umfassend das Installieren eines Bündels von 1800 PVDF-Hohlfasermembranen
mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm und einem Außendurchmesser
von 1,25 mm in einem PVC(Polyvinylchlorid)-Gehäuse mit einem Durchmesser von
3 Inch. Bei einer Membranfläche von
7,0 m2 und einem Modulfiltrationsdruck von
50 kPh betrug der Reinwasserfluss 1,8 m3/h.
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Zur
Filtration wurde ein Kreuzstromsystem eingesetzt. Das Rohwasser 1 wurde
in ein Rohwassergefäß geführt und
weiter zu dem oben beschriebenen PVDF-Hohlfasermodul mit einem konstanten Eingangsdruck
mit einer Pumpe überführt, um
eine Konstantdruckfiltration durchzuführen. Die Menge an Zirkulationswasser
wurde so gesteuert, dass das Verhältnis der Filtratmenge zur
Zirkulationswassermenge 1 zu 1 sein kann.
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Zwischen
dem Ausgang der Pumpe und dem Modul wurde eine Ozonzufuhröffnung vom
Ejektortyp angeordnet. Hiervon wurde Ozon zugeführt, das unter Verwendung von
Luft als Ausgangsmaterial hergestellt wurde.
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Die
Behandlung wurde durch Wiederholen eines Vorgangs durchgeführt, umfassend
10 Minuten Filtrieren, gefolgt von 15 Sekunden Rückwaschen mit Filtrat. Während der
Behandlung wurde eine Luftreinigung alle 12 Stunden für 120 Sekunden
durchgeführt,
indem Luft in einer Menge von 2 Nm3/h vom
Boden des Moduls zugeführt
wurde.
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Der
Wert eines Signals, das die zu erzeugende Ozonmenge steuert, welches
von der Ozonkonzentrationsmessvorrichtung 4 zum Ozongenerator 5 übertragen
wurde, wurde so eingestellt, dass die Ozonkonzentration des durch
die Ozon-resistente Membran filtrierten Wassers ein vorbestimmter
Wert war. Dann wurde die obige Filtrationsbehandlung für 50 Stunden
durchgeführt.
Nach 50 Stunden wurde der Membranfiltrationsfluss gemessen und durch
den unter dem gleichen Filtrationsdruck erhaltenen Reinwasserstrom
geteilt. Es wurde das in 5 gezeigte Ergebnis erhalten.
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Das
Filtrat wurde analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass wenn
die Ozonkonzentration des Filtrats 0,05 mg/l oder mehr betrug, die
Trübung 0,02
Grad betrug, die Chromatizität
2 Grad oder weniger betrug und Colonbakterien oder allgemein Bakterien
nicht detektiert wurden. Andererseits betrug bei einer Ozonkonzentration
des Filtrats von weniger als 0,05 mg/l die Trübung 0,02 Grad, und weder Colonbakterien noch
allgemein Bakterien wurden detektiert, die Chromatizität betrug
jedoch 5 bis 7 Grad.
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Beispiel 2 (vorliegende
Erfindung)
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Wie
in Beispiel 1 wurde der Vorgang so durchgeführt, dass die Ozonkonzentration
des Filtrats 0,2 mg/l betrug, und das Filtrat wurde zu einem Aktivkohlegefäß überführt (siehe
Flussdiagramm von 2). Als Aktivkohle wurde F400,
hergestellt von Calgon Co., Ltd., eingesetzt. Die Betriebsweise
war so ausgelegt, dass die EBCT (Leerbettkontaktzeit – Empty
Bed Contact Time)) 20 Minuten betrug.
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Als
Ergebnis der Wasserqualitätsanalyse wies
das durch die Ozon-resistente Membran filtrierte Wasser eine Trübung von
0,02 Grad, eine Chromatizität
von 2 Grad oder weniger und einen COD von 4 bis 5,5 mg/l auf. Weiterhin
wies die Qualität
des durch die Aktivkohle geführten
Wassers eine Trübung
von 0,02 Grad, eine Chromatizität
von 1 Grad oder weniger und einen COD von 0,3 bis 0,8 mg/l auf.
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Beispiel 3 (vorliegende
Erfindung)
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Als
Rohwasser 1 wurde Sekundärbehandlungsabwasser mit einer
Trübung
von 5 bis 11 Grad, einer Chromatizität von 18 bis 20 Grad, einem
COD von 20 bis 30 mg/l, einem pH-Wert von 7,2 bis 7,6 und einer
Temperatur von 23 bis 25°C
verwendet. Wie in Beispiel 1 wurde das Rohwasser in der Abfolge
Rohwasser 1 → Ozonbehandlung 2 → Membranfiltration 3 mit
einer Ozon-resistenten
Membran behandelt, wie in 1 gezeigt.
Der Vorgang war so ausgelegt, dass die Ozonkonzentration des durch
die Ozon-resistente Membran filtrierten Wassers 0,25 mg/l betrug.
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Die
Qualität
des Filtrats wies eine Trübung von
0,1 Grad oder weniger, eine Chromatizität von 2 Grad oder weniger und
einen COD von 6 bis 8 mg/l auf. Wenn weiterhin ein Teil des Filtrats
gesammelt wurde und Restmikroorganismen gemäß einem vorläufigen Bestimmungsverfahren
zur Bestimmung von Agarmedien und Cryptosporidium oocyst detektiert wurden,
wurde die Existenz solcher Mikroorganismen nicht bestätigt.
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Ein
Teil des konzentrierten Wassers wurde auch gesammelt und untersucht.
Die Existenz gefährlicher
verbleibender und lebender Mikroorganismen wurde nicht nachgewiesen.
Es wurde auch bestätigt,
dass das konzentrierte Abwasser sicher war.
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Beispiel 4 (vorliegende
Erfindung)
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Unter
Verwendung des gleichen Rohwassers und des Ozon-resistenten Membranmoduls wie in Beispiel
3 wurde das Wasserbehandlungsverfahren mit der Umkehrosmosemembran,
wie in 4 gezeigt, durchgeführt. Das heißt, das
Rohwasser wurde in der Abfolge Rohwasser 1 → pH-Regulation 9 → Zugabe
von Koagulationsmittel 10 → Ozonbehandlung 2 → Membranfiltration 3 mit
Ozon-resistenter Membran behandelt. Ein Teil des erhaltenen Filtrats
wurde der Entozonisierungsbehandlung 7 unterzogen und dann
der Membranfiltrationsbehandlung 8 mit einer Umkehrosmosemembran
unterzogen.
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Der
pH-Wert wurde durch Anordnen eines statischen Mischers an einer
Leitung, die Rohwasser zu einem Rohwasserbehälter überführt (in der Figur nicht gezeigt)
in der Membran filtrationsviorrichtung unter Verwendung einer Ozon-resistenten Membran und
Zugabe von Schwefelsäure
dazu auf 6,2 bis 6,5 reguliert. Weiterhin wurde zwischen dem statischen Mischer
und dem Rohwassergefäß ein weiterer
statischer Mischer angeordnet, um Eisen(I)-chlorid (FeCl3) als Koagulationsmittel in einer Menge
von 35 mg/l des Rohwassers zuzugeben. Dann wurde eine Ozonbehandlung
durchgeführt.
Die Ozonkonzentration des durch die Ozon-resistente Membran filtrierten Wassers
wurde unter Verwendung der Ozonkonzentrationsmessvorrichtung 4 detektiert
und auf 0,05 mg/l gesteuert, indem automatisch die von dem Ozongenerator 5 erzeugte
Ozonmenge durch eine CPU erhöht
oder vermindert wurde.
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Die
Qualität
des durch die Ozon-resistente Membran filtrierten Wassers wies eine
Trübung
von 0,1 Grad oder weniger, eine Chromatizität von 1 Grad oder weniger und
einen COD von 4 bis 6 mg/l auf.
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Die
Entozonisierungsbehandlung wurde durchgeführt, indem Natriumthiosulfat
in einer Menge von 0,15 mg/l des Rohwassers zu dem durch die Ozon-resistente
Membran filtrierten Wasser gegeben wurde und Restozon zersetzt wurde.
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Anschließend wurde
ein Teil des erhaltenen behandelten Wassers einem spiralförmigen Verbundmembran-Nanofilter
des aromatischen Polyamidtyps zugeführt. Das spiralförmige Verbundmembran-Nanofilter
des aromatischen Polyamidtyps wies eine NaCl-Blockierrate von 65%,
eine MgCl2-Blockierrate von 50% und eine
Saccharose-Blockierrate von 99% auf.
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Das
oben erwähnte
spiralförmige
Verbundmembran-Nano-Filter des aromatischen Polyamidtyps wurde in
einer Zweistufenkaskade angeordnet und 2 Monate bei einer Filtratrückgewinnungsrate von
70% unter einem Filtrationsdruck von 40 kPa betrieben. Der Betrieb
wurde durchgehend konstant durchgeführt, und es wurde eine Filtrationsmenge von
5 m3/Tag erreicht. Zusätzlich wurde durchgehend während des
Betriebs die TOC(Gesamt-organischer Kohlenstoff)-Entfernungsrate
auf 90 bis 97% gehalten. Die Qualität des erhaltenen behandelten
Wassers war gut genug für
eine Wiederverwendung.
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Beispiel 5 (vorliegende
Erfindung)
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Unter
Verwendung des in Beispiel 1 eingesetzten Rohwassers wurde die Filtration
gemäß dem Gesamtmengenfiltrationssystems
unter einem konstanten Druck durchgeführt. Das heißt, Wasser
wurde in der gleichen Menge wie das Filtrat dem Rohwassergefäß zugeführt, und
eine Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
wurde am oberen Teil des Membranmoduls angeordnet. Das Ozonzugabeverfahren,
die eingesetzte Ozon-resistente Membran und die Betriebsbedingungen
waren die gleichen wie in Beispiel 1.
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Der
Betrieb wurde so durchgeführt,
dass die Ozonkonzentration des Filtrats 0,25 mg/l betrug. Als Ergebnis
betrug der Wert, der durch Teilen des Membranfiltrationsflusses
nach 50-stündigem Betrieb durch
den Reinwasserstrom bei dem gleichen Membranfiltrationsdruck erhalten
wurde, 79%, welches der gleiche Wert wie bei der Kreuzstromsystemfiltration
war. Weiterhin war die Qualität
des Filtrats die gleiche wie bei der Kreuzstromsystemfiltration.
Es wurde kein Unterschied zwischen dem Gesamtmengenfiltrationssystem
und dem Kreuzstromfiltrationssystem beobachtet.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein Filtrat mit einer bestimmten hohen Qualität konstant in
dem Verfahren der Membranfiltrationsbehandlung von Wasser unter
Verwendung von Ozon hergestellt werden, während ein großer Filtrationsstrom
unabhängig
von Änderungen
der Qualität
des Rohwassers beibehalten wird.
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Weiterhin
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung die Menge an in dem Filtrat verbleibenden Ozon während des
Verfahrens der Membranfiltrationsbehandlung von Wasser unter Verwendung
von Ozon gering gehalten werden, so dass die nachfolgende Wasserbehandlung
effektiv durchgeführt
werden kann.
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Weiterhin
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung behandeltes Wasser mit hoher Qualität in einem kompakten System
erhalten, und es kann ein Wasserbehandlungsverfahren ohne Erzeugung schädlicher
Abfälle
erzielt werden.
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Demgemäß kann gemäß der vorliegenden Erfindung
behandeltes Wasser mit guter Qualität wirtschaftlich und konstant
bei der fortschrittlichen Behandlung von Betriebswasser und Sekundärbehandlungsabwasser,
der Behandlung von Industriewasser oder Abwasser und dergleichen
erzeugt werden.