JP6137176B2 - 水処理方法 - Google Patents
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Description
凝集1次処理水のゼータ電位が0mV未満の場合には、凝集1次処理水をそのまま最終凝集処理水とし、
凝集1次処理水のゼータ電位が0mV以上の場合には、そのゼータ電位が0mV未満になるようにアニオン系物質を添加して最終凝集処理水とし、
最終凝集処理水を表面ゼータ電位が0mV未満である分離膜によって処理し、処理水を得ることを有する水処理方法。
(2)添加されるカチオン系凝集剤の凝集1次処理水中の濃度Cop1を、それぞれ予め決定した下記で定義されるCminより大きくCmaxよりも小さな値に設定する前記水処理方法。
Cmin:原水の水質指標が最小になるときに最大の凝集効果が得られるカチオン系凝集剤の凝集1次処理水中の濃度
Cmax:原水の水質指標が最大になるときに最大の凝集効果が得られるカチオン系凝集剤の凝集1次処理水中の濃度
(3) 原水の水質指標が、濁度、微粒子濃度、総懸濁物質(TSS)濃度、総有機炭素(TOC)濃度、溶解性有機炭素(DOC)濃度、化学的酸素要求量(COD)、生物学的酸素要求量(BOD)、および紫外線吸収量(UVA)からなる群から選ばれる少なくとも一つである前記水処理方法。
(4) 純水にカチオン系凝集剤を濃度が(Cmax−Cmin)となるよう添加した水に対して、ゼータ電位が0mV未満となるためのアニオン系物質の添加濃度Cop2を予め決定し、凝集1次処理水に前記アニオン系物質を凝集1次処理水濃度Cop2となるように添加する前記いずれかに記載の水処理方法。
(5)カチオン系凝集剤が無機系凝集剤、前記アニオン系物質が有機系凝集剤である前記いずれかに記載の水処理方法。
(6)分離膜で処理した処理水をさらに表面ゼータ電位が0mV未満である半透膜で脱塩する前記いずれかの水処理方法。
ζc=Ec/ΔP×(ηc・λc)/εc・ε0 (1)
Ec:一定圧力差で凝集処理水を押し流した際に電極間に発生する流動電位(mV)
ΔP:電極間の圧力差(mBar)
ηc:凝集処理水の粘度(Pa・s)
λc:凝集処理水の導電率(S/cm)
εc:凝集処理水の誘電率(−)
ε0:真空中の誘電率(=8.854×10−12)(F/m)
なお、ηcは凝集処理水の水温から算出しても構わないし、市販の粘度計、例えば、A&D社粘度計SV−10を用いて測定しても構わない。
ζm=Em/ΔP×(ηm・λm)/εm・ε0 (2)
Em:ある膜間圧力でろ過または逆洗した際に電極間に発生する流動電位(mV)
ΔPm:膜間差圧(mBar)
ηm:ろ過または逆洗する水の粘度(Pa・s)
λm:ろ過または逆洗する水の導電率(S/cm)
εm:ろ過または逆洗する水の誘電率(−)
ε0:真空中の誘電率=8.854×10−12(F/m)
オンラインによる膜モジュール内の膜のゼータ電位測定は、特開2005−351707号公報に記載されているように、上記式(2)を用いて、膜モジュールを設置した膜ろ過装置の膜間差圧計により求められる膜間差圧(ΔPm)、この膜間差圧(ΔPm)でろ過または逆洗した際に発生する膜間電位計により求められる流動電位(Em)、ろ過または逆洗水の導電率計より求められる導電率(λm)、ろ過または逆洗水の水温計から求められる水温から算出される溶液の粘度(ηm)により計算可能である。なお、この値は膜間差圧(ΔPm)と流動電位(Em)は、ろ過あるいは逆洗が行われている時に測定可能であり、薬液浸漬洗浄などの膜間での水の移動がない場合は測定することができない。この場合、原水のろ過を再開した際や、ろ過水による逆洗を行う際に測定することが可能である。
図2に示す構成の淡水製造装置を用いて造水を行った。すなわち、分離膜ユニット10には、東レ(株)製の分画分子量15万Daのポリフッ化ビニリデン製中空糸UF膜(表面ゼータ電位:−10±1mV)で膜面積が11.5m2の加圧型中空糸膜モジュール(HFU−2008)1本を用い、加圧ポンプ9を稼働し、前記のTOCが1.2mg/L〜5.5mg/L、塩濃度が3.5重量%の海水(約20℃)をろ過流束3m/dで全量ろ過した。なお、図2には図示していないが、分離膜ユニット10には、ろ過水を膜の2次側から1次側に供給する逆洗ポンプと、分離膜ユニット10の下部から膜の1次側に空気を供給するコンプレッサーが備えられている。30分間連続運転した後、ろ過を一旦中断し、逆洗流束3.3m/dの逆圧洗浄と分離膜ユニット10の下部から14L/minで空気を供給する空気洗浄とを同時に行う物理洗浄を1分間実施し、その後、分離膜ユニット10内の汚れを排水した後、通常のろ過に戻るサイクルを繰り返し行った。
塩化第二鉄の添加濃度Cop1をCmin=2.9mg/lとし、得られた凝集1次処理水にアニオン系物質を添加しない他は、実施例1と同じ条件で運転した。最終凝集処理水のゼータ電位は、−1.2mV(平均値)であった。その結果、分離膜ユニット10はろ過差圧55kPa〜120kPaの範囲を推移し、比較的安定して運転できた。凝集剤添加不足による未凝集成分が分離膜ユニット10を通り抜け、半透膜ユニット14運転圧力は5.0〜5.5MPaで2ヶ月間安定運転できたが、その後、1ヶ月で、6.5MPaまで上昇し、半透膜ユニット14のファウリング進行が示唆された。
凝集1次処理水にアニオン系物質を添加しない他は実施例1と同じ条件で運転した。最終凝集処理水となった凝集1次処理水のゼータ電位は、+5.5mV(平均値)であった。その結果、半透膜ユニット14の運転圧力5.0〜5.5MPaで3ヶ月間安定運転できた。しかし、実施例1と比べ、分離膜ユニット10は1ヶ月後にはろ過差圧が150kPaを越え、連続運転の継続が困難になった。
凝集1次処理水にアニオン系物質を濃度1.0mg/lとなるよう添加し、得られた最終凝集処理水のゼータ電位を+4.2mV(平均値)にした他は、実施例1と同じ条件で運転した。その結果、半透膜ユニット14の運転圧力5.0〜5.5MPaで3ヶ月間安定運転できた。しかし、実施例1と比べ、分離膜ユニット10は2ヶ月後にはろ過差圧が180kPaまで上昇し、連続運転の継続が困難になった。
原水にカチオン系およびアニオン系物質を添加しない他は、実施例1と同じ条件で運転した。最終凝集処理水(すなわち原水)のゼータ電位は−11.7mV(平均値)であった。その結果、分離膜ユニット10はろ過差圧55kPa〜135kPaの範囲を推移し、比較的安定運転できた。しかし、半透膜ユニット14の運転圧力ははじめ5.0〜5.5MPaであったが、1ヶ月後には運転圧力の上昇が見られはじめ、2ヶ月後には、連続運転の継続が困難になった。
2:取水ポンプ
3:カチオン系凝集剤添加ユニット
4:第1撹拌水槽
5:第1撹拌機
6:アニオン系物質添加ユニット
7:第2撹拌水槽
8:第2攪拌機
9:加圧ポンプ
10:分離膜ユニット
11:ろ過水タンク
12:保安フィルター
13:高圧ポンプ
14:半透膜ユニット
15:濃縮水流量調節バルブ
16:濃縮水ライン
17:脱塩水タンク
a:原水
b:凝集1次処理水
c:最終凝集処理水
d:処理水
e:脱塩水
Claims (6)
- 原水にカチオン系凝集剤を添加して凝集1次処理水とし、
凝集1次処理水のゼータ電位が0mV未満の場合には、凝集1次処理水をそのまま最終凝集処理水とし、
凝集1次処理水のゼータ電位が0mV以上の場合には、そのゼータ電位が0mV未満になるようにアニオン系物質を添加して最終凝集処理水とし、
最終凝集処理水を表面ゼータ電位が0mV未満である精密ろ過膜または限外ろ過膜である分離膜によって処理し、処理水を得た後、
前記分離膜で処理した処理水をさらに表面ゼータ電位が0mV未満である半透膜で脱塩することを有する水処理方法。 - 添加されるカチオン系凝集剤の凝集1次処理水中の濃度Cop1をそれぞれ予め決定した下記で定義されるCminより大きくCmaxよりも小さな値に設定する請求項1に記載の水処理方法。
Cmin:原水の水質指標が最小になるときに最大の凝集効果が得られるカチオン系凝集剤の凝集1次処理水中の濃度
Cmax:原水の水質指標が最大になるときに最大の凝集効果が得られるカチオン系凝集剤の凝集1次処理水中の濃度 - 原水の水質指標が、濁度、微粒子濃度、総懸濁物質(TSS)濃度、総有機炭素(TOC)濃度、溶解性有機炭素(DOC)濃度、化学的酸素要求量(COD)、生物学的酸素要求量(BOD)、および紫外線吸収量(UVA)からなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項2に記載の水処理方法。
- 純水にカチオン系凝集剤を濃度が(Cmax−Cmin)となるよう添加した水に対して、ゼータ電位が0mV未満となるためのアニオン系物質の添加濃度Cop2を予め決定し、凝集1次処理水に前記アニオン系物質を凝集1次処理水濃度Cop2となるように添加する請求項1〜3いずれかに記載の水処理方法。
- カチオン系凝集剤が無機系凝集剤、前記アニオン系物質が有機系凝集剤である請求項1〜4のいずれかに記載の水処理方法。
- 請求項1〜5いずれかの水処理方法であって、途中に前記分離膜での処理を中断し、前記分離膜に対し逆圧洗浄と空気洗浄とを行う工程を有する水処理方法。
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