JP2016179457A - 水処理方法及び水処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】殺菌処理装置から排出されたホルムアルデヒドを含む水から、ホルムアルデヒドを除去する水処理方法であって、殺菌処理装置から排出された水に、所定の物質量の亜硫酸水素イオンを加える第1薬注ステップと、前記第1薬注ステップ後に、ホルムアルデヒドと亜硫酸水素イオンとを所定時間反応させる第1反応ステップと、第1反応ステップ後の水に、所定の物質量の亜硫酸水素イオンを加える第2薬注ステップと、第2薬注ステップ後に、ホルムアルデヒドと亜硫酸水素イオンとを所定時間反応させる第2反応ステップと、第2反応ステップ後の水から、ヒドロキシメタンスルホン酸イオンを逆浸透膜によって除去する除去ステップと、を備える。
【選択図】図1
Description
水処理システム1は、殺菌処理装置100から排出されたホルムアルデヒドを含む水から、ホルムアルデヒドを除去する。殺菌処理装置100としては、食品工場や飲料工場等で用いられるレトルト装置、パストライズ装置及び容器洗浄装置等(以下、「レトルト装置等」と言う場合がある)が挙げられる。レトルト装置等にから排出される水は、例えば1〜5mg/Lのホルムアルデヒドを含有する。
第1バッファタンク10は、第1流通ラインL11から供給される水を貯留する。第1バッファタンク10には、タンク内の水位を検出する水位センサ101が配置される。
従って、本願における「ホルムアルデヒドを含む水」とは、殺菌処理装置100から排出された未処理の水だけでなく、殺菌処理装置100から排出された後に所要の前処理装置を経た水をも対象とする。
第1薬注部11は、第1循環ラインL16に、水に溶解して亜硫酸水素イオンを生成する亜硫酸水素イオン源を供給する。第1薬注部11から供給される亜硫酸水素イオン源としては、水に溶解して亜硫酸水素イオンを生成するものであれば特に限定されず、例えば、亜硫酸水素塩、ピロ亜硫酸塩、亜ジチオン酸塩、亜硫酸塩及び亜硫酸が挙げられる。塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩が挙げられる。亜硫酸水素イオン源としては、取扱性の高さから、亜硫酸水素ナトリウムや亜硫酸水素カリウム等の亜硫酸水素塩を用いることが好ましい。なお、亜硫酸水素ナトリウムは、濃度35%以上の水溶液として市販されており、この水溶液を第1薬注部11及び後述する第2薬注部21の薬液としてそのまま使用することができる。
循環ポンプ13は、第1循環ラインL16に配置され、一次側から供給される水を昇圧して二次側に送り出す。
給水ポンプ14は、第2流通ラインL12に配置され、一次側から供給される水を昇圧して二次側に送り出す。
第2バッファタンク20は、第2流通ラインL12から供給される水を貯留する。第2バッファタンク20は、タンク内の水位を検出する水位センサ201を有する。
加圧ポンプ22は、第3流通ラインL13に配置され、一次側から供給される水を昇圧して二次側に送り出す。
濃縮水ラインL15は、上流側が除去手段30に接続され、除去手段30においてRO膜を透過しなかった濃縮水を流通させる。
なお、以上で説明した構成のうち、第2バッファタンク20、第2薬注部21、加圧ポンプ22、除去手段30、第2流通ラインL12の下流側の一部、第3流通ラインL13、透過水ラインL14の上流側の一部、濃縮水ラインL15の上流側の一部、第1循環ラインL16及び第2循環ラインL17は、RO膜装置を構成する。
水処理システム1は、上述した構成の他にも、バルブ、ポンプ、センサ等を備える。
複数の第1モジュール透過水ラインL312は、それぞれ上流側が第1RO膜モジュール31に接続され、下流側が透過水ラインL14の上流側に集合する。複数の第1モジュール透過水ラインL312は、第1RO膜モジュール31においてRO膜を透過した透過水を透過水ラインL14に供給する。
複数の第2モジュール供給水ラインL321は、それぞれ上流側が第2RO膜モジュール32に接続され、下流側が透過水ラインL14の上流側に集合する。複数の第2モジュール供給水ラインL321は、第2RO膜モジュール32においてRO膜を透過した透過水を、透過水ラインL14に供給する。
[数1] (1−C2/C1)×100 ・・・(1)
図3に示すように、本実施形態に係る水処理方法は、第1薬注ステップST1と、第1反応ステップST2と、第2薬注ステップST3と、第2反応ステップST4と、除去ステップST5と、を備える。
除去手段30のRO膜を透過して透過水ラインL14を流通した透過水は、レトルト装置等において再利用される。除去手段30のRO膜を透過せず濃縮水ラインL15を流通した濃縮水は、一部が水処理システム1の系外に排出され、残部は第2循環ラインL17を通じて循環する。
(1)本実施形態では、ホルムアルデヒドを除去する水処理方法が、第1薬注ステップST1と、第1反応ステップST2と、第2薬注ステップST3と、第2反応ステップST4と、除去ステップST5と、を備えるものとした。また、第1薬注ステップST1において、殺菌処理装置100から排出された水に、殺菌処理装置100から排出されるホルムアルデヒドの物質量に対して1倍以上1.8倍以下の物質量の亜硫酸水素イオンを加え、第1反応ステップST2において、ホルムアルデヒドと亜硫酸水素イオンとを10分以上反応させるものとした。更に、第2薬注ステップST3において、第1反応ステップST2後の水に、殺菌処理装置100から排出されるホルムアルデヒドの物質量に対して4倍以上8.2倍以下の物質量の亜硫酸水素イオンを加え、第2反応ステップST4において2分以上反応させるものとした。
これにより、ホルムアルデヒドを含む水から効率良くホルムアルデヒドを除去できる上に、亜硫酸水素イオンが逆浸透膜を透過するのを抑えることができる。
これにより、上記の水処理方法と同様に、ホルムアルデヒドを含む水から効率良くホルムアルデヒドを除去できる上に、亜硫酸水素イオンが逆浸透膜を透過するのを抑えることができる。
これにより、第2薬注部21から除去手段30に至るまでの水の滞留時間を短くできる。従って、第2薬注部21と除去手段30との間の配管や反応タンク(第2バッファタンク20)の容量を小さくすることでコストを低減できる。
これにより、第1薬注部11から供給された亜硫酸水素イオンが、第1循環ラインL16を循環して十分に撹拌される。また、第1循環ラインL16によって、ホルムアルデヒドと第1薬注部11から供給された亜硫酸水素イオンとの反応時間を十分確保できる。
上記実施形態に係る水処理システム1を用いて、レトルト装置(殺菌処理装置100)から排出される冷却排水を処理した。冷却排水の性状は以下の通りである。
ホルムアルデヒド濃度:1mg/L
遊離残留塩素濃度:2mg/L
pH:6.5〜7.5(水道水質基準内)
電気伝導率:150μS/cm程度
温度:60℃
RO膜エレメント:TMG20−400(東レ株式会社製)
操作圧力:0.6MPa
回収率:80%
供給水の温度:30℃
供給水のpH:6.0〜6.5
また、図4は、第1薬注からの経過時間と生成したホルムアルデヒドの濃度との関係を示したグラフである。
他の実施例・比較例についても第1薬注量、第1反応時間、第2薬注量及び第2反応時間を表1に示した値に調整した以外は、実施例1と同様の手順で水処理を行った。各実施例・比較例で得られた透過水(処理水)における、ホルムアルデヒド(HCHO)及び亜硫酸水素ナトリウム(SBS)の含有量を表1に示す。
比較例7では、第1薬注量及び第1反応時間を表1に示した値に調整し、第2薬注を行わなかった以外は、実施例1と同様の手順で水処理を行った。なお、比較例7における「第1反応時間」は、第1薬注部11から除去手段30に至るまでの水の流通時間である。比較例7において得られた透過水(処理水)における、ホルムアルデヒド(HCHO)及び亜硫酸水素ナトリウム(SBS)の含有量を表1に示す。
これらの結果から、第1薬注量を、単位時間当にレトルト装置から排出されるホルムアルデヒドの物質量に対して、1倍以上1.8倍以下とすることで、ホルムアルデヒドを含む水から効率良くホルムアルデヒドを除去できる上に、亜硫酸水素イオンがRO膜を透過するのを抑えることができることが確認された。
この結果から、第1反応時間を、10分以上とすることで、ホルムアルデヒドを含む水から効率良くホルムアルデヒドを除去できることが確認された。
これらの結果から、第2薬注量を、単位時間当にレトルト装置から排出されるホルムアルデヒドの物質量に対して、4倍以上8.2倍以下とすることで、ホルムアルデヒドを含む水から効率良くホルムアルデヒドを除去できる上に、亜硫酸水素イオンがRO膜を透過するのを抑えることができることが確認された。
この結果から、第2反応時間を、2分以上とすることで、ホルムアルデヒドを含む水から効率良くホルムアルデヒドを除去できることが確認された。
この結果から、一段階よりも、第1薬注と第2薬注の二段階で亜硫酸水素イオン源を水に添加する方が、ホルムアルデヒドを含む水から効率良くホルムアルデヒドを除去できることが確認された。これは、亜硫酸水素イオン源を一度に多く添加すると、亜硫酸水素イオンの一部がホルムアルデヒドよりも先に残留塩素と反応してしまうことに起因すると考えられる。
そこで、本願に係る二段階で亜硫酸水素イオン源をホルムアルデヒド含有水に添加する方法では、第1薬注で相対的に少量の亜硫酸水素イオンを供給し、第1反応で相対的に長い時間で反応させている。これにより、図4に関して上で説明した通り、水中から残留塩素をほぼ完全に除去すると共に、ヒドロキシメタンスルホン酸イオンの生成を進行させるようにしている。更に、本願では、第2薬注で相対的に多量の亜硫酸水素イオンを供給し、第2反応で相対的に短い時間で反応させている。これにより、未反応の微量ホルムアルデヒドに対して高濃度の亜硫酸水素イオンを存在させて、ヒドロキシメタンスルホン酸イオンの生成を促進させるようにしている。
11…第1薬注部
21…第2薬注部
30…除去手段
40…制御部
41…第1薬注制御部
42…第2薬注制御部
100…殺菌処理装置
L1…水流通ライン
L11…第1流通ライン
L12…第2流通ライン
L16…第1循環ライン
ST1…第1薬注ステップ
ST2…第1反応ステップ
ST3…第2薬注ステップ
ST4…第2反応ステップ
ST5…除去ステップ
Claims (4)
- 殺菌処理装置から排出されたホルムアルデヒドを含む水から、ホルムアルデヒドを除去する水処理方法であって、
前記殺菌処理装置から排出された水に、前記殺菌処理装置から排出されるホルムアルデヒドの物質量に対して1倍以上1.8倍以下の物質量の亜硫酸水素イオンを加える第1薬注ステップと、
前記第1薬注ステップ後に、ホルムアルデヒドと亜硫酸水素イオンとを10分以上反応させる第1反応ステップと、
前記第1反応ステップ後の水に、前記殺菌処理装置から排出されるホルムアルデヒドの物質量に対して4倍以上8.2倍以下の物質量の亜硫酸水素イオンを加える第2薬注ステップと、
前記第2薬注ステップ後に、ホルムアルデヒドと亜硫酸水素イオンとを2分以上反応させる第2反応ステップと、
前記第2反応ステップ後の水から、ホルムアルデヒドと亜硫酸水素イオンとが反応して生成したヒドロキシメタンスルホン酸イオンを逆浸透膜によって除去する除去ステップと、を備える水処理方法。 - 殺菌処理装置から排出されたホルムアルデヒドを含む水から、ホルムアルデヒドを除去する水処理システムであって、
前記殺菌処理装置から排出されるホルムアルデヒドを含む水が流通する水流通ラインと、
前記水流通ラインに、水に溶解して亜硫酸水素イオンを生成する亜硫酸水素イオン源を供給する第1薬注部と、
前記第1薬注部の二次側において、更に亜硫酸水素イオン源を前記水流通ラインに供給する第2薬注部と、
前記水流通ラインを流通した水が供給され、ホルムアルデヒドと亜硫酸水素イオンとが反応して生成したヒドロキシメタンスルホン酸イオンを逆浸透膜によって水から除去する除去手段と、
前記第1薬注部から前記水流通ラインへの亜硫酸水素イオン源の供給量を制御する第1薬注制御部と、前記第2薬注部から前記水流通ラインへの亜硫酸水素イオン源の供給量を制御する第2薬注制御部と、を有する制御部と、を備え、
第1薬注制御部は、前記殺菌処理装置から単位時間あたりに排出されるホルムアルデヒドの物質量に対して、単位時間あたり1倍以上1.8倍以下となる物質量の亜硫酸水素イオン源を前記水流通ラインへ供給するよう前記第1薬注部を制御し、
第2薬注制御部は、前記殺菌処理装置から単位時間あたりに排出されるホルムアルデヒドの物質量に対して、単位時間当たり4倍以上8.2倍以下となる物質量の亜硫酸水素イオン源を前記水流通ラインへ供給するよう前記第2薬注部を制御し、
前記第2薬注部は、前記第1薬注部から前記第2薬注部に至るまでの水の流通時間が10分以上となる位置に配置され、
前記除去手段は、前記第2薬注部から前記除去手段に至るまでの水の流通時間が2分以上となる位置に配置される水処理システム。 - 前記除去手段は、前記第2薬注部から前記除去手段に至るまでの水の流通時間が5分未満となる位置に配置される請求項2記載の水処理システム。
- 前記水流通ラインに配置される第1バッファタンクを更に備え、
前記水流通ラインは、前記殺菌処理装置から排出された水を前記第1バッファタンクに供給する第1流通ラインと、前記第1バッファタンク内の水を循環させる第1循環ラインと、前記第1バッファタンク内の水を前記第2薬注部側に流通させる第2流通ラインと、を備え、
前記第1薬注部は、第1循環ラインに亜硫酸水素イオン源を供給する請求項3又は4記載の水処理システム。
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