JP4899565B2 - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents
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Description
微生物はアルカリ性域では生息することができない。そのため、RO給水のpHを9.5以上調整することにより、RO膜分離装置内において、栄養源はあるが微生物が生息できない環境を作り出すことが可能となり、従来のような高価なスライムコントロール剤の添加を必要とすることなく、RO膜分離装置でのバイオファウリングを抑制することができる。
また、フラックスを低下させる恐れのある非イオン性界面活性剤はアルカリ性領域では膜面から脱着することが知られており、RO給水のpHを9.5以上にすることによりRO膜面へのこれらの成分の付着を抑制することが可能となる。
電子デバイス製造工場等から排出されるTOC含有排水中には稀にスケールの元となるカルシウムイオンなどの多価無機カチオンが混入する場合がある。RO給水のpHを9.5以上とする高pHのRO運転条件では、極微量の多価無機カチオンの混入でも炭酸カルシウムなどのスケールが生成し、RO膜が直ちに閉塞してしまう。そこで、このようなスケールによる膜面閉塞を抑制する目的から、RO給水に、RO給水中のカルシウムイオンの5重量倍以上のスケール防止剤を添加してスケールの生成を防止する。
なお、本発明において、スケール防止剤の添加量は、当該スケール防止剤がナトリウム塩等の塩である場合も、酸の形で換算した値である。
(1) RO給水pHは好ましくは10.5以上、特に10.5〜12とする(請求項5,11)。
(2) スケール防止剤の添加量は多価無機カチオン濃度の1/10〜5倍量とする。
(3) RO給水の多価無機カチオン濃度が高い場合は、スケール防止剤添加の前処理としてカチオン交換処理を行って、多価無機カチオンを除去する。
(4) 生物処理するRO濃縮水に酸を添加してpH5〜8に調整する(請求項6,12)。
この実施の形態では、電子デバイス製造工場、その他各種の分野から排出される排水を生物処理槽1で生物処理した後、凝集沈殿槽2で固液分離して得られる処理水の一部が、タンク3を経て原水(BOD成分及び多価無機カチオンを含む被処理水)として、RO膜分離装置4にて処理される。排水の生物処理系では凝集沈殿槽2で固液分離された分離汚泥の一部が余剰汚泥として系外へ排出され、残部が生物処理槽1に返送される。凝集沈殿槽2の分離水のうち、一部が用水として回収再利用するためにタンク3に送給され、残部は系外へ排水される。タンク3の原水は、生分解性のスケール防止剤が添加された後、アルカリが添加されてpH9.5以上とされ、その後RO膜分離装置4に導入されてRO膜分離処理される。
上記スケール防止剤は微少スケール結晶の表面に付着し、核の成長を抑制することによりRO膜の膜面閉塞を抑制する。即ち、上記薬品は金属イオンと錯体を形成し、スケールの生成を抑制するキレート系スケール防止剤に比べ、少量の添加でスケールの生成を抑制することが可能となる。
また、本発明における被処理水としては、例えば総合排水(放流水)、酸アルカリ排水、フッ素含有排水、有機排水等が挙げられる。また、原水のTOC濃度には特に制限はないが、特に1〜5mg/Lであることが好ましい。
まず、電子デバイス製造工場から排出される排水を想定してTOC濃度10mg/L、多価無機カチオンとしてカルシウムイオン濃度100mg/Lを含む水を調製し、原水とした。このように調製した原水に易生物分解性スケール分散剤としてポリアスパラギン酸をカルシウムイオン濃度の1/10倍(10mg/L)となるように添加した後、NaOHを添加してpH10.5とし、RO膜分離装置(日東電工製低圧芳香族ポリアミド型RO膜「NTR−759」)で通水量75L/h、回収率80%の条件でRO膜分離処理を行った。
また、このRO膜分離処理で得られたRO濃縮水にHClを添加してpH8に調整した後、スポンジ充填型生物処理装置にHRT(Hydric Retention Time:水理学的滞留時間)3hの条件で通水した。なお、生物処理の運転は処理能力が定常状態となった時点で開始した。
この生物処理に供給される生物処理給水(濃縮水)のTOCと生物処理水のTOCを経時的に調べ、結果を表1に示した。
実施例1において、RO給水のpHを7(比較例1)又は5(比較例2)としたこと以外は同様にして原水の処理を行い、結果を図2に示した。
実施例1において、スケール防止剤を原水のカルシウムイオン濃度の1/20倍(5mg/L)(参考例1)、又は1/15倍(6.7mg/L)(参考例2)となるように添加したこと以外は同様にして原水の処理を行い、結果を図2に示した。
スケール分散剤として難生物分解性であるEDTA系スケール防止剤をカルシウムイオン濃度の5倍(500mg/L)となるように添加したこと以外は実施例1と同条件でRO膜分離処理並びに生物処理を実施した。このときの生物処理に供給される生物処理給水(濃縮水)のTOCと生物処理水のTOCを経時的に調べ、結果を表1に示した。
<原水のRO膜分離処理>
実施例1では、スケール防止剤を添加してRO給水のpHを調整することにより、長期にわたり膜フラックスの低下を防止することができた。これに対して、比較例1,2では運転開始からわずか20日で膜フラックスは初期膜フラックスの約60%程度まで低下することが明らかとなった。この閉塞した膜面からは有機物の吸着が観測された。一方、参考例1,2より、スケール分散剤添加量が多い程膜フラックスの低下は緩やかになるものの、スケール分散剤を原水のカルシウムイオン濃度に対し1/10倍以上となるように添加しないと膜面が閉塞することが明らかとなった。この閉塞した膜面を分析したところ、CaCO3スケールの析出が観測された。
スケール分散剤として難生物分解性のものを用いた比較例3では生物処理水のTOC濃度を20%程度しか低減できなかったのに比べ、スケール分散剤として易生物分解性のものを用いた実施例1では、生物処理水のTOC濃度を70%以上低減することができ、生分解性のスケール防止剤と生物処理との組み合わせの有効性が明らかとなった。
2 凝集沈殿槽
3 タンク
4 RO膜分離装置
Claims (12)
- BOD成分及び多価無機カチオンを含有する被処理水に、該多価無機カチオンのスケール化を抑制する生分解性のスケール防止剤を添加するスケール防止剤添加手段と、
該スケール防止剤添加の前、後又は同時に前記被処理水にアルカリを添加して該被処理水のpHを9.5以上に調整するpH調整手段と、
該スケール防止剤添加手段及びpH調整手段を経た被処理水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜分離手段と、
該濃縮水に含有されるBOD成分を処理する生物処理手段と
を備えてなり、
前記スケール防止剤添加手段において、前記被処理水に、該被処理水中の多価無機カチオン含有総量の1/10重量倍以上のスケール防止剤を添加する水処理装置。 - 請求項1において、前記被処理水が前記生物処理手段の処理水の一部であることを特徴とする水処理装置。
- 請求項1又は2において、前記スケール防止剤が、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリアラニン、ポリロイシン、ポリリシン、及びポリアルギン酸よりなる群から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする水処理装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記逆浸透膜分離装置の逆浸透膜が、1500mg/Lの食塩水を1.47MPa、25℃、pH7の条件で逆浸透膜分離処理した時の塩排除率が95%以上の脱塩性能を有するポリビニルアルコール系の低ファウリング用逆浸透膜であることを特徴とする水処理装置。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記pH調整手段において、前記被処理水のpHを10.5〜12に調整することを特徴とする水処理装置。
- 請求項1ないし5のいずれか1項において、前記生物処理手段に導入される濃縮水に酸を添加してpH5〜8に調整する手段を有することを特徴とする水処理装置。
- BOD成分及び多価無機カチオンを含有する被処理水に、該多価無機カチオンのスケール化を抑制する生分解性のスケール防止剤を添加するスケール防止剤添加工程と、
該スケール防止剤添加の前、後又は同時に前記被処理水にアルカリを添加して該被処理水のpHを9.5以上に調整するpH調整工程と、
該スケール防止剤添加工程及びpH調整工程を経た被処理水を逆浸透膜分離装置に供給して透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜分離工程と、
該濃縮水に含有されるBOD成分を処理する生物処理工程と
を備えてなり、
前記スケール防止剤添加工程において、前記被処理水に、該被処理水中の多価無機カチオン含有総量の1/10重量倍以上のスケール防止剤を添加する水処理方法。 - 請求項7において、前記被処理水が前記生物処理工程の処理水の一部であることを特徴とする水処理方法。
- 請求項7又は8において、前記スケール防止剤が、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリアラニン、ポリロイシン、ポリリシン、及びポリアルギン酸よりなる群から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする水処理方法。
- 請求項7ないし9のいずれか1項において、前記逆浸透膜分離装置の逆浸透膜が、1500mg/Lの食塩水を1.47MPa、25℃、pH7の条件で逆浸透膜分離処理した時の塩排除率が95%以上の脱塩性能を有するポリビニルアルコール系の低ファウリング用逆浸透膜であることを特徴とする水処理方法。
- 請求項7ないし10のいずれか1項において、前記pH調整手段において、前記被処理水のpHを10.5〜12に調整することを特徴とする水処理方法。
- 請求項7ないし11のいずれか1項において、前記生物処理工程に導入される濃縮水に酸を添加してpH5〜8に調整する工程を有することを特徴とする水処理方法。
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