JP5050605B2 - 有機物処理方法及び有機物処理装置 - Google Patents
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そこで、RO膜分離装置内でのバイオファウリングを抑制する目的から、通常はスライムコントロール剤を多量に添加することが行われているが、スライムコントロール剤は高価であるため、より安価なバイオファウリング抑制方法が求められている。
また、電子デバイス製造工場排水からは、RO膜分離装置の膜面に付着して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が混入する場合があるため、このような非イオン性界面活性剤含有排水にはRO膜処理を適用することはできなかった。
すなわち、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、pHを9.5以上に調整することによりN、P、微量金属、有機物等の栄養源は水中に存在するが、微生物は生息できない環境を作り出すことが可能となる。このため、pH9.5以上の水が通水される第二のRO膜等の後段装置におけるバイオファウリングは防止される。
また、RO膜の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、pHを9.5以上にすることによりこれらの成分の膜面への付着を抑制することが可能となる。
即ち、原水中の硬度成分濃度が高い場合(例えば、全硬度が20mg/L以上の場合)、第一のRO膜による硬度成分除去が不十分となり、第1RO処理水中に硬度成分(特にカルシウム)が多く残留する場合がある。第二のRO膜に通水される第1RO処理水中の硬度成分濃度が全硬度で5mg/L以上であると、後段でスケール障害を引き起こすことがあるので、このような場合にはスケール分散剤を添加することが好ましい。
ここで、第二のRO膜に通水される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する理由は以下の通りである。
即ち、本発明では、第1RO処理水にアルカリを添加してpH9.5以上とするため、第二のRO膜に通水される水のpHは9.5以上となるが、そのような高pHのRO運転条件では極微量のカルシウムイ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。従って、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スケール防止剤を添加するのであるが、このスケール防止剤添加量がカルシウムイオン濃度の5倍量未満ではその添加効果は十分でないため、カルシウムイオン濃度の5倍量以上とする。
図1は本発明の有機物処理方法及び有機物処理装置の実施の形態を示す系統図である。
これらの殺菌剤は1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
殺菌剤の添加量は、原水の水質にもよるが、通常、後段の第1RO膜分離装置2の処理水中に残留する遊離塩素濃度が0.3〜1mg−Cl2/L程度となるように添加するのが好ましい。
ここで、活性炭塔4及び第2RO膜分離装置5に通水される水(以下「第2RO給水」と称す場合がある。)のpHが9.5よりも低いと、活性炭塔4、第2RO膜分離装置5等でのバイオファウリングを防止し得ない。従って、第1RO処理水はアルカリの添加によりpH9.5以上、好ましくはpH10.5〜11に調整される。
なお、本発明において、殺菌剤除去手段としては殺菌剤を除去できるものであれば特に限定されず、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)等の還元剤の添加、あるいは活性炭、活性炭フィルター等を用いることができる。
この第2RO膜分離装置5のRO膜としては、ポリエーテルアミド複合膜、ポリビニルアルコール複合膜、芳香族ポリアミド膜などの耐アルカリ性に優れるものであれば良く、特に限定されない。
例えば、原水中の懸濁物質濃度が高い場合には、原水に殺菌剤を添加した後、凝集濾過処理等により、原水中の懸濁物質を除去することが好ましい。この場合、凝集濾過手段としては、圧力濾過、重力濾過、精密濾過、限外濾過、加圧浮上、沈殿など、原水中に含まれる懸濁物質を除去できるのであれば特に限定しない。
本発明において、第一のRO膜として好適に用いられる酢酸セルロース膜の好適pH条件を調べるために、後述の実施例1と同様にして処理して得られた凝集濾過処理水に、塩酸(HCl)又は水酸化ナトリウム(NaOH)を添加して、pH4〜8の範囲で異なるpHに調整して、実施例1と同様に、酢酸セルロース膜が装填されたRO膜分離装置に80L/hr、回収率75%で通水したときの、マグネシウム(Mg)及びナトリウム(Na)の除去率を調べ、pHとの関係を図2に示した。
図2より、酢酸セルロース膜によるRO膜処理では、給水pH4〜6、特にpH4.5〜5で運転することにより、優れた硬度成分除去率を達成することができることが分かる。なお、ここではマグネシウム除去率だけを例に挙げたが、第一のRO膜における硬度除去率はマグネシウムもカルシウムも同等である。
TOC濃度10mg/L、カルシウム濃度5mg/Lの排水に、次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)を遊離塩素として0.5mg−Cl2/Lとなるよう添加した後、ポリ塩化アルミニウム(PAC)添加量20mg/L、pH6.5の条件で濾過器に通水して凝集濾過処理を行った。この凝集濾過処理水に塩酸(HCl)を添加してpH5に調整した後、酢酸セルロース膜が装填された第1RO膜分離装置に80L/hr、回収率75%の条件で通水した。この第1RO処理水からは遊離塩素0.5mg−Cl2/L検出された。この第1RO処理水に水酸化ナトリウム(NaOH)を添加してpH10とした後、活性炭塔にSV20hr−1の条件で通水した。活性炭処理水は次いでポリアミド膜が装填された第2RO膜分離装置に60L/hr、回収率92%の条件(第2RO給水のpHは9.5)で通水した。なお、第1RO膜分離装置の前段には保安フィルターを設けた。
実施例1と同様に排水にNaClOを添加した後、同様に濾過器に通水して凝集濾過処理を行って得られた凝集濾過処理水を、活性炭塔にSV20hr−1の条件で通水して脱殺菌剤処理を行った後、軟化塔にSV16hr−1の条件で通水して脱カルシウム処理を施した。この軟化塔処理水にNaOHを添加してpHを9.5とした後、ポリアミド膜が充填されたRO膜分離装置に73L/hr、回収率75%の条件で通水した。なお、RO膜分離装置の前段には保安フィルターを設けた。
実施例1において、第1RO処理水pHを6(比較例2)、又は8.5(比較例3)に調整したこと、即ち、第2RO給水のpHを6(比較例2)又は8.5(比較例3)としたこと以外は実施例1と同条件で処理を行った。
実施例1及び比較例1〜3の処理における、各ポイントでの生菌数を調べ、結果を表1に示した。
実施例1においては、全測定ポイントにおいて生菌数が観測されないのに対し、比較例1においては活性炭塔処理水で105個/ml、軟化塔処理水で106個/mlとスライムが繁殖している。また、比較例2,3においては第2RO膜処理工程以降で104個/ml程度の生菌が観測されており、脱殺菌剤処理手段としての活性炭塔がスライム繁殖の温床となっていることが明らかとなった。
実施例1の処理において、第1RO膜分離装置の前段に設けた保安フィルターと、比較例1の処理において、RO膜分離装置の前段に設けた保安フィルターの差圧の経日変化を調べ、結果を図3に示した。
図3より明らかなように、実施例1においては保安フィルターの差圧上昇は観測されていない。
一方、比較例1では通水7日で差圧が約0.2MPaに到達しており、保安フィルター交換頻度は1回/週と頻繁に交換しなければならない状況であった。また、閉塞した保安フィルターからはスライムの付着が観測された。
実施例1及び比較例2,3の処理における第2RO膜分離装置のRO膜の差圧の経日変化を調べ、結果を図4に示した。
図4より明らかなように、実施例1においては第2RO膜の差圧上昇は観測されていない。一方、比較例2,3においては通水1ヶ月で0.3MPa程度の差圧が生じた。
実施例1及び比較例1〜3で得られた処理水の水質(TOC)は、表2に示す通りであった。
以上の結果から、本発明によれば、硬度成分を多量に含む有機物含有排水であっても、イオン交換樹脂塔を用いることなく硬度成分を低減した後に、RO膜分離装置を用いて有機物を低減することにより、回収システム系内で起こるスライム繁殖(バイオファウリング)の抑制、並びにRO膜のフラックス低下を防止して、長期にわたり安定な処理を行うと同時に、水中TOC濃度を効率的に低減して高水質の処理水を得ることができることが分かる。
2 第1RO膜分離装置
3 処理水タンク
4 活性炭塔
5 第2RO膜分離装置
Claims (10)
- 有機物含有水をRO膜分離装置に通水することにより該水中の有機物を除去する有機物処理方法において、
有機物含有水に殺菌剤を添加する殺菌剤添加工程と、
該殺菌剤添加工程を経た処理水を、硬度成分除去機能及び耐酸化性を有する第一のRO膜分離装置に通水する第一のRO膜処理工程と、
該第一のRO膜処理工程を経た処理水にアルカリを添加してpHを9.5以上にするアルカリ添加工程と、
該アルカリ添加工程を経た処理水中に残存する殺菌剤を除去する殺菌剤除去工程と、
該殺菌剤除去工程を経た処理水をRO膜処理する第二のRO膜処理工程と
を有することを特徴とする有機物処理方法。 - 請求項1において、第一のRO膜処理工程の前段に、有機物含有水にpH調整剤を添加してpHを4〜6に調整するpH調整工程を有することを特徴とする有機物処理方法。
- 請求項1又は2において、殺菌剤添加工程の後段に、有機物含有水中の懸濁物質を除去する懸濁物質除去工程を有することを特徴とする有機物処理方法。
- 請求項1乃至3のいずれか1項において、第一のRO膜分離装置のRO膜が酢酸セルロース膜であることを特徴とする有機物処理方法。
- 請求項1乃至4のいずれか1項において、第一のRO膜処理工程を経た処理水に、該処理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するスケール防止剤添加工程を有し、スケール防止剤が添加された水が第二のRO膜処理工程で処理されることを特徴とする有機物処理方法。
- 有機物含有水をRO膜分離装置に通水することにより該水中の有機物を除去する有機物処理装置において、
有機物含有水に殺菌剤を添加する殺菌剤添加手段と、
該殺菌剤添加手段の処理水が通水される、硬度成分除去機能及び耐酸化性を有する第一のRO膜分離装置と、
該第一のRO膜分離装置の処理水にアルカリを添加してpHを9.5以上にするアルカリ添加手段と、
該アルカリ添加手段の処理水中に残存する殺菌剤を除去する殺菌剤除去手段と、
該殺菌剤除去手段の処理水が通水される第二のRO膜分離装置と
を有することを特徴とする有機物処理装置。 - 請求項6において、第一のRO膜処理手段の前段に、有機物含有水にpH調整剤を添加してpHを4〜6に調整するpH調整手段を有することを特徴とする有機物処理装置。
- 請求項6又は7において、殺菌剤添加手段の後段に、有機物含有水中の懸濁物質を除去する懸濁物質除去手段を有することを特徴とする有機物処理装置。
- 請求項6乃至8のいずれか1項において、第一のRO膜分離装置のRO膜が酢酸セルロース膜であることを特徴とする有機物処理装置。
- 請求項6乃至9のいずれか1項において、第一のRO膜分離装置の処理水に、該処理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するスケール防止剤添加手段を有し、スケール防止剤が添加された水が第二のRO膜分離装置で処理されることを特徴とする有機物処理装置。
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