JP3321058B2 - 水処理方法及び水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩類を含む原水、
例えば一般廃棄物最終処分場の浸出汚水等を脱塩処理す
る水処理方法及び水処理装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、廃棄物は焼却処理後に最終処分場
に埋め立て処分することが一般的に行われている。

【０００３】この最終処分場において発生する浸出水に
は焼却された廃棄物から浸出されるカルシウムやバリウ
ム、硫酸イオン、リン酸イオン、シリカ等が含まれてお
り、そのまま排出した場合には例えばカルシウムイオン
やバリウムイオンが炭酸イオン、硫酸イオンと反応して
不溶性のカルシウム塩，バリウム塩となって配管や設備
にスケールとして付着し、設備の機能を低下させるとい
う問題が生じていた。

【０００４】そこで、浸出水からカルシウム等を除去す
るために、従来では図５に示すような水処理装置が使用
されていた。

【０００５】即ち、汚水は流量調整槽24に貯留された後
に、カルシウム除去槽25でカルシウムが除去され、その
後に生物処理槽26で脱窒処理され、さらに凝集沈殿槽27
によって汚泥と処理水が分離され、該処理水は砂濾過槽
28や活性炭処理槽29及びキレート吸着装置30を経た後に
処理水として処理される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな水処理装置で浸出水を処理した場合に、カルシウム
や窒素、リン等の成分は除去できるものの、カルシウム
以外の塩類、例えばバリウム、マグネシウム、ナトリウ
ム、塩素イオン、硫酸イオン、その他の溶解性塩類は除
去することができず、このまま処理水として河川等に排
出した場合には、これらの塩類によって河川や土壌が汚
染されるおそれがあるという問題が生じていた。

【０００７】そこで、このような水処理装置で除去でき
ない原水中の塩類を除去する方法として、逆浸透膜等の
透過膜を使用して汚水処理をすることが考えられる。

【０００８】この逆浸透膜は、塩類を含んだ原水を透過
させると、塩類を濃縮した濃縮水と塩類が除去された処
理水に分離して塩類を除去する透過膜である。

【０００９】しかし、このような逆浸透膜に上記のよう
な塩類を含む原水を透過させた際に、カルシウム、バリ
ウム等の低溶解度塩類が含まれていると、膜の濃縮側で
はカルシウム、バリウム塩が溶解度を越えて膜表面にス
ケールとして付着し、逆浸透膜の処理能力を低下させる
おそれがあった。

【００１０】特に、カルシウム、バリウム等が硫酸カル
シウム、硫酸バリウムのスケールとして一旦析出した場
合には、酸やアルカリ等の薬品を使用しても洗浄するこ
とが困難であった。

【００１１】尚、このカルシウム、バリウム等が、膜表
面でスケールとして析出する濃度を越える前に、カルシ
ウム、バリウム等を除去する方法として、たとえば晶析
槽を設け、或いはＮａ₂ＣＯ₃を添加するコールドライム
法による沈殿槽を設ける等の方法も考えられる。

【００１２】しかし、これらの方法によると、晶析槽や
沈殿槽を別途設ける必要があり、設置面積が増大すると
いう問題点がある。

【００１３】また、晶析槽や沈殿槽において、ｐＨ制
御、薬品注入量の制御等の煩雑な作業を伴うという問題
点もある。

【００１４】さらに、晶析槽や沈殿槽から大量に排出さ
れるＣａＣＯ₃等の固体状の廃棄物を処理しなければな
らないという問題点もあった。

【００１５】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、塩類を含む浸出水等の原水の
脱塩処理を容易に行なうことができ、しかも逆浸透膜へ
のスケールの付着等を防止することのできる水処理方法
及び処理装置を提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、水処理方法及び水処理装置として
なされたもので、水処理方法としての特徴は、廃棄物最
終処分場、装置等から排出される塩類を含む汚水である
原水に分散剤を添加し、分散剤が添加された原水を、平
板状の逆浸透膜12がスペーサー13の間に設けられた逆浸
透膜部14を複数積層して構成された逆浸透膜装置２に透
過させて、処理水と塩類を含む濃縮水に分離し、前記逆
浸透膜装置２によって分離された濃縮液を濃縮液貯留槽
７へ導入し、次に該濃縮液貯留槽７から濃縮液を高圧逆
浸透膜装置８へ導入し、該高圧逆浸透膜装置８から高濃
度の濃縮液を前記濃縮液貯留槽７に返送するとともに、
該高圧逆浸透膜装置８からの透過液を第２逆浸透膜装置
５に導入することである。

【００１７】

【００１８】また、水処理装置としての特徴は、廃棄物
最終処分場、装置等から排出される塩類を含む汚水であ
る原水に分散剤を添加する分散剤供給手段と、分散剤が
添加された原水を導入する逆浸透膜装置２と、該逆浸透
膜装置２からの濃縮液を導入する濃縮液貯留槽７と、該
濃縮液貯留槽７からの濃縮液を導入する高圧逆浸透膜装
置８と、該高圧逆浸透膜装置８からの透過液と前記逆浸
透膜装置２からの透過液を導入する第２逆浸透膜装置５
とからなり、且つ前記逆浸透膜装置２及び前記高圧逆浸
透膜装置８は、平板状の逆浸透膜12がスペーサー13の間
に設けられた逆浸透膜部14を複数積層して構成されてな
ることである。

【００１９】

【００２０】すなわち、本発明では、逆浸透膜装置２に
よって塩類を含む浸出水等の原水を処理するため、該原
水中に含まれるバリウム、カルシウム、マグネシウム、
ナトリウム、塩素イオン、硫酸イオン等からなる塩類や
リン、窒素分等を容易且つ確実に逆浸透膜装置２によっ
て分離して脱塩処理水を得ることができる。

【００２１】また、逆浸透膜装置２の透過前の原水に分
散剤を添加するため、その分散剤の添加によってカルシ
ウム、バリウム、マグネシウム等の溶解性塩類が沈殿す
ることもなく、従ってこれらの塩によるスケールが付着
して膜の処理性能が低下することを防止できるのであ
る。

【００２２】さらに、逆浸透膜装置２によって分離され
た塩類が濃縮された濃縮水を、さらに高圧逆浸透膜装置
８によって処理する場合には、その高圧逆浸透膜装置８
で分離される濃縮水は高度に濃縮された高度濃縮水とし
て発生量が少なく、この少量の濃縮水を処理すればよい
ため、その処理が容易に行える。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に従って説明する。先ず、本実施形態の水処理装置
の構成について説明すると、図１において、１は、浸出
水としての原水又は沈殿ろ過等の前処理のなされた原水
が貯留された原水貯留槽、２は該原水貯留槽１からの原
水が導入される逆浸透膜装置で、この逆浸透膜装置は、
図２に示すように、円筒状の装置本体11内に、円板状の
逆浸透膜12が同じく円板状のスペーサ13の間に設けられ
た逆浸透膜部14が複数組積層されて構成されている。

【００２４】該逆浸透膜装置２の装置本体11の内周面に
は原水を導入する原水流路15が設けられ、該原水流路15
から逆浸透膜12表面に原水が導入される。また、該逆浸
透膜部14の上部にはエンドプレート16が設けられ、浸透
圧以上の圧力に耐えられるようになっている。

【００２５】18は逆浸透膜部14の中央部に貫通された処
理水パイプで、該処理水パイプ18は逆浸透膜12によって
分離された処理水を排出させる。

【００２６】また、19は濃縮水パイプで、各逆浸透膜12
によって濃縮された濃縮水を装置本体11外へ排出させ
る。

【００２７】３は、原水に添加するための分散剤が貯留
された分散剤貯留槽で、分散剤が原水貯留槽１と逆浸透
膜装置２間のライン４に添加されうるように設けられて
いる。

【００２８】５は、前記逆浸透膜装置２で分離された処
理水が導入される第２逆浸透膜装置で、ライン６を介し
て前記逆浸透膜装置２に接続されている。そして、この
第２逆浸透膜装置５も前記逆浸透膜装置２と同様の構成
からなる。

【００２９】７は、前記逆浸透膜装置２で分離された濃
縮液が貯留される濃縮液貯留槽、８は該濃縮液貯留槽７
からの濃縮液が導入される高圧逆浸透膜装置で、該高圧
逆浸透膜装置８は、前記逆浸透膜装置２と同様に円筒状
の装置本体内に円板状の逆浸透膜がスペーサ間に設けら
れたモジュールが複数積層されている。

【００３０】また、この高圧逆浸透膜装置８において
は、前記逆浸透膜装置２よりも高圧をかけて濃縮水を高
度に濃縮する分離処理を行うことが可能に形成されてい
る。

【００３１】さらに、高圧逆浸透膜装置８には、該高圧
逆浸透膜装置８から分離される高濃度の濃縮液を前記濃
縮液貯留槽７に返送するための返送ライン９が接続され
ている。

【００３２】また、この高圧逆浸透膜装置８から分離さ
れる透過液を供給するためのライン10が、前記逆浸透膜
装置２と、第２逆浸透膜装置５間のライン６に接続され
ている。

【００３３】次に、上記のような構成からなる浸出水の
処理装置によって浸出水を処理する処理方法について説
明する。

【００３４】まず、廃棄物処理場から浸出される浸出水
を原水として貯留する原水貯留槽１から、原水を逆浸透
膜装置２へ導入して原水の脱塩を行う。

【００３５】この逆浸透膜は、浸透圧以上の圧力をかけ
ると分子レベルで濾過できる半透膜で、リンや有機物、
窒素の他カルシウム、ナトリウム等の各塩類も除去する
ことができる。

【００３６】上述のように、逆浸透膜装置２は、円板状
の逆浸透膜12が積層された構造で、該逆浸透膜12の表面
とスペーサ13の間を原水が流れる時に圧力をかけると逆
浸透膜12は水のみを透過して膜の内側に脱塩された処理
水が溜まり、該処理水は装置本体11中央部に縦設された
処理水パイプ18を経て逆浸透膜装置２から処理水として
排出される。

【００３７】一方、原水は逆浸透膜12とスペーサー13の
間を通り濃縮水パイプ19を経て、逆浸透膜装置２から濃
縮水として排出される。

【００３８】そして、前記逆浸透膜装置２へ導入される
前の原水には、分散剤貯留槽３から分散剤が添加され
る。具体的には、分散剤貯留槽３からの分散剤は、ライ
ン４に供給されることとなる。

【００３９】この分散剤としては、ポリリン酸系分散
剤、ホスホン酸系分散剤、アクリル酸系分散剤、マレイ
ン酸系分散剤等が用いられる。

【００４０】この分散剤の添加により、原水中に含まれ
ている塩類が沈殿し、スケールが生成するのが防止され
る。

【００４１】次に、濃縮液は、濃縮液貯留槽７に導入さ
れ、その後高圧逆浸透膜装置８へ導入される。

【００４２】この場合において、逆浸透膜装置２に導入
される前の原水には、上記のような分散剤貯留槽３から
の分散剤が添加されるため、この分散剤の添加により、
原水中に含まれている塩類が沈殿し、スケールが生成す
るのが防止される。

【００４３】この結果、塩類がスケールとなって逆浸透
膜装置２の膜の処理能力を低下させる原因となることも
ない。

【００４４】さらに、濃縮液貯留槽７に貯留されていた
濃縮液は、高圧逆浸透膜装置８によって処理されるた
め、高度に濃縮された高度濃縮水が得られる。

【００４５】この高度濃縮水は、濃縮液貯留槽７に返送
されることとなる。

【００４６】一方、高圧逆浸透膜装置８において分離さ
れた処理水は、ライン10を介して前記逆浸透膜装置２
と、第２逆浸透膜装置５間のライン６に導入され、逆浸
透膜装置２から排出された処理水とともにそのライン６
から第２逆浸透膜装置５へ導入され、さらに脱塩処理さ
れ、水質が向上する。

【００４７】そして、逆浸透膜装置２から排出された処
理水は更に第２逆浸透膜装置５で脱塩処理され、高純度
の処理水として排出される。

【００４８】また、逆浸透膜装置２、高圧逆浸透膜装置
８及び第２逆浸透膜装置５に円板状の逆浸透膜12をスペ
ーサー13の間に設けた逆浸透膜部14を複数積層した逆浸
透膜装置を使用したため、膜に処理水を透過させる際の
流路が広く確保できるので、目詰まり防止のための複雑
な前処理や薬品処理が不要である。

【００４９】また、前記逆浸透膜装置２内の流れが乱流
になるのでスケールや汚れの付着、膜の閉塞が防止で
き、また、長期間使用した後に逆浸透膜の膜表面を洗浄
することも容易に行える。

【００５０】尚、上記実施形態では、逆浸透膜装置２を
通過して濃縮された濃縮液を濃縮液貯留槽７に導入した
が、このような濃縮液貯留槽７は必ずしも設ける必要は
なく、たとえば図３に示すようにポンプ21を介して直接
高圧逆浸透膜装置８へ供給することも可能である。

【００５１】また、該実施形態では、高圧逆浸透膜装置
８の通過後の濃縮水を濃縮液貯留槽７に返送するように
返送ライン９を設けたが、この返送ライン９の他に、濃
縮液貯留槽７と高圧逆浸透膜装置８間のラインに返送す
る返送ラインを設けることも可能である。

【００５２】さらに、このような返送ラインによって返
送するのみならず、図１の２点鎖線で示すように外部に
排出するドレイン排出経路23を設けてもよい。

【００５３】さらに、図４に示すように、濃縮液貯留槽
７と高圧逆浸透膜装置８との間にＮＦ膜装置22を設ける
ことも可能であり、このようなＮＦ膜装置22を設けるこ
とによって、スケール生成塩を除去して高圧逆浸透膜装
置８の負担を軽くすることができるという効果がある。

【００５４】さらに、この位置にＮＦ膜装置22に代えて
限外ろ過装置や精密ろ過装置を設けることも可能であ
り、このような限外ろ過装置や精密ろ過装置を設けるこ
とによって沈殿を除去して高圧逆浸透膜装置８の負担を
軽くすることができるという効果がある。

【００５５】さらに、上記実施形態では、逆浸透膜装置
２の通過後の濃縮液を、高圧逆浸透膜装置８へ導入した
ため、高濃度の濃縮液を得ることができるという好まし
い効果が得られたが、このような高圧逆浸透膜装置８を
設けることも本発明に必須の条件ではない。

【００５６】さらに、上記実施形態では逆浸透膜装置２
で分離した処理水を、さらに下流側に設けた第２逆浸透
膜装置５によって処理したが、このような第２逆浸透膜
装置を設けることは条件ではない。

【００５７】ただし、上記実施形態のように、複数段の
逆浸透膜処理を行えば、処理水の質はより向上すること
になる。

【００５８】また、上記実施形態では、高濃度の濃縮水
を装置外へ排出して、別途処理することとしたが、例え
ばこの濃縮水の処理方法としては再度廃棄物処理場へ返
送してもよい。

【００５９】このように、適切な方法で廃棄物処理場へ
返送した場合には、塩類が浸出水として再び処理される
ため処理設備から排出されることがない。

【００６０】さらに、このように濃縮水を廃棄物処理場
へ返送する際に、返送場所に晶析槽のような槽を設け、
水分を蒸発させて塩類を固形物として析出させてもよ
い。

【００６１】或いは、細かい霧状にして散水して自然に
塩類が析出するように返送してもよく、いずれにしても
固形物として塩類を得ることができるためその処理や取
扱が容易である。このような塩類は、たとえば袋に入れ
て埋め立てることも可能である。

【００６２】また、上記実施形態では、逆浸透膜装置と
して円板状の平板状の逆浸透膜を使用した逆浸透膜装置
を使用したが、使用する逆浸透膜の形状としては、この
他中空糸型、スパイラル型及び管状型等、どのような形
状の逆浸透膜であってもよい。

【００６３】さらに、上記実施形態では、浸出水を原水
として逆浸透膜装置２へ直接導入したが、例えは浸出水
を貯留槽に一度貯留して、ｐＨ調整等を行ってから逆浸
透膜へ透過させてもよい。

【００６４】この場合には、流量の調節等も行えるため
装置の管理、制御等をより容易に行うことができる。

【００６５】また、上記実施形態では浸出水を原水とし
て処理したが、本発明は浸出水以外にも、一般の装置等
から排出される塩類を含む水の脱塩処理に適用できる。

【００６６】

【発明の効果】叙上のように、本発明は廃棄処分場から
排出される浸出水等の塩類を含む汚水の脱塩を確実に行
うことができると同時に、回収する塩類を含む濃縮水を
少なくすることによって回収した塩類の処理を簡易にす
ることを可能とした。

【００６７】さらに、逆浸透膜装置の透過前の原水に分
散剤が添加されるため、その分散剤の添加によってカル
シウム、バリウム、マグネシウム等の溶解性塩類が沈殿
することもなく、従ってこれらの塩によるスケールが付
着して膜の処理性能が低下することを防止できるという
効果がある。

【００６８】さらに、分散剤の添加により、コールドラ
イム法等による晶析槽や沈殿槽が不要となり、装置全体
がコンパクトになるという効果がある。

【００６９】また、分散剤の添加により、溶解性塩類が
沈殿しないため、固体状の廃棄物量の発生を大幅に低減
することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態としての水処理装置の概略ブロック
図。

【図２】逆浸透膜装置の概略断面図。

【図３】他の実施形態の水処理装置の概略ブロック図。

【図４】他の実施形態の水処理装置の概略ブロック図。

【図５】従来の水処理装置の概略構成図。

【符号の説明】

２…逆浸透膜装置 ５…第２逆浸透膜装置 ７…濃縮液貯留槽 ８…高圧逆浸透膜装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛越 健一 兵庫県加古郡稲美町中村540−41 (72)発明者 梶山 吉則 兵庫県神戸市灘区赤坂通７丁目６−６ (56)参考文献 特開 平９−206749（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−269463（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−299454（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−269465（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−5977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−152600（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−225487（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−123523（ＪＰ，Ｕ) 特表 平11−504897（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物最終処分場、装置等から排出され
   る塩類を含む汚水である原水に分散剤を添加し、分散剤
   が添加された原水を、平板状の逆浸透膜(12)がスペーサ
   ー(13)の間に設けられた逆浸透膜部(14)を複数積層して
   構成された逆浸透膜装置(2) に透過させて、処理水と塩
   類を含む濃縮水に分離し、前記逆浸透膜装置(2) によっ
   て分離された濃縮液を濃縮液貯留槽(7) へ導入し、次に
   該濃縮液貯留槽(7) から濃縮液を高圧逆浸透膜装置(8)
   へ導入し、該高圧逆浸透膜装置(8) から高濃度の濃縮液
   を前記濃縮液貯留槽(7) に返送するとともに、該高圧逆
   浸透膜装置(8) からの透過液を第２逆浸透膜装置(5) に
   導入することを特徴とする水処理方法。
2. 【請求項２】 廃棄物最終処分場、装置等から排出され
   る塩類を含む汚水である原水に分散剤を添加する分散剤
   供給手段と、分散剤が添加された原水を導入する逆浸透
   膜装置(2) と、該逆浸透膜装置(2) からの濃縮液を導入
   する濃縮液貯留槽(7) と、該濃縮液貯留槽(7) からの濃
   縮液を導入する高圧逆浸透膜装置(8)と、該高圧逆浸透
   膜装置(8) からの透過液と前記逆浸透膜装置(2) からの
   透過液を導入する第２逆浸透膜装置(5) とからなり、且
   つ前記逆浸透膜装置(2) 及び前記高圧逆浸透膜装置(8)
   は、平板状の逆浸透膜(12)がスペーサー(13)の間に設け
   られた逆浸透膜部(14)を複数積層して構成されてなるこ
   とを特徴とする水処理装置。