JP2017500199A - 膜水処理設備、および吸着性粉末材料への吸着を組み込む方法、および膜の摩耗を制限する手段 - Google Patents
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Abstract
Description
少なくとも1つの水中ろ過膜を収容する膜反応器内における0.1g/Lから5g/Lまでの濃度の吸着性粉末材料に前記水を接触させるステップと、
前記膜反応器内にて前記吸着性粉末材料を含む前記水を、水中膜の少なくとも一部を有機材料によって構成されている水中膜を用いてろ過するステップと
を含む、水を処理する方法において、
前記少なくとも1つの水中膜の摩耗を前記吸着性粉末材料によって制限することを目的とする複数のステップを含み、
該複数のステップが、
前記膜反応器内で、前記吸着性粉末材料を含む前記水を、1g/Lから10g/Lまでの濃度の粒子であって、1mmから5mmまでの平均直径および1.05から15の密度を有する粒子によって構成されている粒子状ポリマー材料に接触させるステップと、
前記少なくとも1つのろ過膜を含む前記膜反応器内にて水、吸着性粉末材料、および粒子状ポリマー材料によって構成された前記混合物を撹拌するステップと
を含む、方法に関連する本発明によって達成される。
− 吸着性粉末材料が膜の表面に接合されることを防ぎ、その結果、膜の孔の詰まりを防ぐまたは少なくとも制限することができ、
− 吸着性粉末材料がろ過膜の表面を擦ることを防ぎ、その結果、膜の摩耗の現象を防ぐまたは少なくとも制限することができる。
少なくとも1つのろ過膜を含む少なくとも1つの膜ろ過ユニットを統合するように構成される少なくとも1つの膜反応器と、
処理を受ける水を少なくとも1つの膜反応器の中に送る手段と、
前記処理を受ける水の中に吸着性粉末材料を注入する手段と、
前記膜反応器の内容物の少なくとも一部を再循環させる手段と、
前記膜反応器内にて1g/Lから10g/Lまでの濃度とするような1mmから5mmまでの平均直径および1.05から1.5までの密度を有する粒子によって構成される粒子状ポリマー材料と、
前記膜反応器の内側にて前記粒子状ポリマー材料を保持する手段と、
前記膜反応器の前記内容物を撹拌する手段と、
前記膜ろ過ユニットからの水を放出する手段と、
水と吸着性粉末材料の混合物、および前記膜反応器からの過度のスラッジを排出する手段と
を備えるプラントとなっている。
前記水と前記吸着性粉末材料との予備接触ゾーンであって、その中に処理を受ける水を送る手段が導かれ、前記吸着性粉末材料を注入する手段が、接触するために前記ゾーンに導かれ、または処理を受ける水を送る前記手段の中に導かれる、予備接触ゾーンと、
膜ろ過ゾーンと
を備え、
前記予備接触ゾーンおよび前記ろ過ゾーンが互いに物理的に分離されており、
前記プラントが、前記予備接触ゾーンの内容物を前記ろ過ゾーンに送る手段を備えている。
本発明の典型的な原理は、膜の摩耗を制限するように粒子状ポリマー材料を膜反応器の中に加えることによって吸着性粉末材料に吸着させることと膜にてろ過することとを組み合わせた水処理の技法に基づいている。
図1を参照すると、本発明に係る方法を実施するようになっている本発明に係るプラントの第1実施形態が示されている。
− PACが膜の表面に擦れるのを防ぐことによって、摩耗による膜の消耗および断裂を制限すること。
− 材料が反応器内に発生させる乱流のため、これらの膜を傷つけることなく膜の表面に堆積され得る物質を滑らかに取り外すこと。
本発明に係る方法を実施するように構成されるプラントの第2実施形態が、図2に示されている。本実施形態では、図1を参照して説明した実施形態におけるものと同じ機能を有する要素は同じ参照符号で記載されている。
− ろ過タンク49の内容物の少なくとも一部を予備接触タンク48に再循環させるパイプ45と、
− 予備接触タンク48の内容物をろ過タンク49に送るために使用されるポンプ46と
を備えている。
本明細書に上述した2つの実施形態においては、空気を反応器の中にまたは反応器のろ過ゾーンの中に注入するように、および反応器の内容物またはろ過ゾーンを再循環するように、反応器の内容物は流動状態に置かれる。変形例においては、反応器の内容物は、空気を注入することだけで、または再循環だけで流動状態に置くことができる。
よって、本発明に係る方法は、既存の方法の実施により生産されたものよりも優れた品質でないにしても、それと同等な品質に処理された水の生産を可能にする。本発明に係る方法は、ろ過膜の使用時にしばしば出会う課題、すなわち、吸着性材料の摩擦の性質によって、反応器に注入された空気の作用と場合によっては組み合わされて、膜の早期の機械的消耗および断裂を解決する。実際は、想像することが自然であったように膜の摩耗の問題を決して悪化させるものでなく、膜に比べて不活性である粒子状ポリマー材料の追加は、これらの膜の表面を保護する。より詳細には、反応器の撹拌は、吸着性粉末材料と粒子状ポリマー材料の両方を懸濁状態に置くことを可能にする。そのため、膜に対しての吸着性材料の摩擦は制限される。したがって、本発明に係る方法は、膜の機械的消耗および断裂をもたらす摩耗の現象を効果的に減少させる。
Claims (15)
- 少なくとも1つの水中ろ過膜を収容する膜反応器内における0.1g/Lから5g/Lまでの濃度の吸着性粉末材料に水を接触させるステップと、
前記膜反応器内で前記吸着性粉末材料を含む前記水を、有機材料によって水中膜の少なくとも一部を構成している水中膜を用いてろ過するステップと
を含む、水を処理する方法において、
前記少なくとも1つの水中膜の摩耗を前記吸着性粉末材料によって制限することを目的とする複数のステップを含んでおり、
該複数のステップが、
前記膜反応器内で、前記吸着性粉末材料を含む前記水を、1g/Lから10g/Lまでの濃度の粒子であって、1mmから5mmまでの平均直径および1.05から15までの密度を有する粒子により構成されている粒子状ポリマー材料に接触させるステップと、
前記少なくとも1つのろ過膜を含む前記膜反応器内にて水、吸着性粉末材料、および粒子状ポリマー材料によって構成された前記混合物を撹拌するステップと
を含む、方法。 - 前記膜反応器内にて水、粒子状ポリマー材料、および吸着性粉末材料によって構成された前記混合物を撹拌する前記ステップは、その少なくとも一部が前記混合物に空気を連続して注入することまたは不連続に注入することからもたらされるようになっている、請求項1に記載の方法。
- 前記膜反応器内にて水、粒子状ポリマー材料、および吸着性粉末材料によって構成された前記混合物に対する前記撹拌するステップは、その少なくとも一部が前記反応器内の水および吸着性粉末材料によって構成された前記混合物の少なくとも一部分の再循環からもたらされるようになっている、請求項1または2に記載の方法。
- 前記吸着性粉末材料が粉末活性炭(PAC)である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリマー材料が、ポリプロピレンビーズ、炭酸ポリプロンビーズ、無機物で満たされた中空ポリプロピレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリウレタンビーズ、ポリメチルメタクリレートビーズ、ポリブチレンテレフタレートビーズ、ポリオキシメチレンビーズ、ポリエチレンビーズ、およびポリ塩化ビニルビーズにより構成される群から選ばれたものである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 処理を受ける前記水が、3m/hから15m/hまでの速度にて前記膜反応器を循環する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水中膜は、ナノろ過膜、限外ろ過膜、およびマイクロろ過膜によって構成された群から選ばれたものである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 処理を受ける前記水にオゾンを注入するステップをさらに含み、
オゾンを注入する前記ステップは、前記膜反応器の上流または前記膜反応器内にて実行され得る、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 - 水を処理し、かつ請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されるプラントであって、
少なくとも1つのろ過膜を含む少なくとも1つの膜ろ過ユニット(41)を統合するように構成される少なくとも1つの膜反応器(40)と、
処理を受ける水を前記少なくとも1つの膜反応器(40)の中に送る手段(1)と、
前記処理を受ける水の中に吸着性粉末材料を注入する手段(3)と、
前記膜反応器(40)の内容物の少なくとも一部を再循環させる手段(45,46)と、
前記膜反応器内にて1g/Lから10g/Lまでの濃度となるような1mmから5mmまでの平均直径および1.05から1.5までの密度を有する粒子によって構成される粒子状ポリマー材料(42)と、
前記膜反応器(40)の内側で前記粒子状ポリマー材料(42)を保持する手段(44)と、
前記膜反応器(40)の前記内容物を撹拌する手段と、
前記膜ろ過ユニット(41)からの水を放出する手段(50,51)と、
水および吸着性粉末材料の混合物、ならびに前記膜反応器(40)からの過度のスラッジを排出する手段(47)と
を含むプラント。 - 前記ポリマー材料が、ポリプロピレンビーズ、炭酸ポリプロピレンビーズ、無機物で満たされた中空ポリプロピレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリウレタンビーズ、ポリメチルメタクリレートビーズ、ポリブチレンテレフタレートビーズ、ポリオキシメチレンビーズ、ポリエチレンビーズ、およびポリ塩化ビニルビーズにより構成される群から選ばれたものとなっている、請求項9に記載のプラント。
- 前記膜反応器(40)は、
前記水および前記吸着性粉末材料の予備接触ゾーン(48)であって、予備接触ゾーンに処理を受ける水を送る前記手段(1)が導かれ、前記吸着性粉末材料を注入する前記手段(3)が、接触するためにゾーンに導かれ、または処理を受ける水を送る前記手段(1)に導かれるようになっている、予備接触ゾーン(48)と、
膜ろ過ゾーン(49)と
を含み、
前記予備接触ゾーン(48)および前記ろ過ゾーン(49)は互いに物理的に分離しており、
前記プラントが、前記予備接触ゾーン(48)の内容物を前記ろ過ゾーン(49)に送る手段(46)を備えている、請求項9または10に記載のプラント。 - 前記膜反応器(40)の内容物を撹拌する前記手段は、前記膜反応器(40)の内側に配置される少なくとも1つの空気注入バー(43)を含んでいる、請求項9〜11のいずれか一項に記載のプラント。
- 前記空気注入バー(43)が、前記予備接触ゾーン(48)に配置されている、請求項11または12に記載のプラント。
- 前記膜反応器(40)の内容物を撹拌する前記手段は、前記膜反応器(40)の内容物における少なくとも1つの一部を再循環させる前記手段(45,46)を含んでいる、請求項9〜13のいずれか一項に記載のプラント。
- 前記処理を受ける水の中にオゾン(2)を注入する手段を備えている請求項9〜14のいずれか一項に記載のプラント。
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