JP6436483B2 - 染色排水の処理方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、ポリリジンとキトサンを併用する凝集剤を染料排水の処理に使用することが記載されている(請求項1、7)。
特許文献2には、特定の単量体を重合して得られる水溶性高分子からなる染料排水処理剤が記載されている(請求項1)。
特許文献3には、鉄イオンを使用して凝集沈降処理する際、金属イオンおよび無機酸素化合物を溶解する水処理用固液分離剤の使用方法が記載され、処理対象として染料排水が記載されている(請求項1、7)。
特許文献4には、染色排水を処理するための凝集剤が記載されている。
特許文献5には、金属ガラス微粒子を使用したアゾ染料排水の処理方法が記載されている。
従来は、染色排水の処理方法として、限外濾過膜と逆浸透膜を組み合わせた処理方法は実施されていない。
UF膜モジュールとRO膜モジュールを備えた水処理装置により染料と界面活性剤を含む染色排水を処理する方法であって、
前記水処理装置が、
前記UF膜モジュールの濾過水を前記RO膜モジュールで濾過するものであり、
前記UF膜モジュールの原水入口と濃縮水出口を接続する第1循環ラインと、
前記RO膜モジュールのUF濾過水入口と濃縮水出口を接続する第2循環ラインを有しており、
前記染色排水の処理方法が、
UF膜モジュールを使用して前記染色排水を濾過してUF濾過水を得るUF濾過工程と、
RO膜モジュールを使用して前記UF濾過水を濾過してRO濾過水を得るRO濾過工程と、
UF膜モジュールのUF膜の洗浄工程とRO膜モジュールのRO膜の洗浄工程を有しており、
前記UF膜の洗浄工程が、
前記第1循環ライン内にアルカリを含むRO濾過水を循環させる工程と、前記循環を停止させた後、前記第1循環ライン内に前記アルカリを含むRO濾過水が満たされた状態で保持する工程を含んでおり、
前記RO膜の洗浄工程が、
前記第2循環ライン内に酸を供給して循環させ、前記循環を停止させた後、前記第2循環ライン内に前記酸を含む水が満たされた状態で保持する工程を含んでいる、染色排水の処理方法を提供する。
また本発明の染色排水の処理方法による処理水は、染色工程において利用することができるため、水資源の節約もできる。
また図1中、50〜60は電磁弁などからなる開閉弁であり、処理フローに応じて適宜開閉操作されるものであり、図示している開閉弁以外にも、必要に応じて各ラインに開閉弁を設置することができる。
図1に示す処理フローによる原水(染色排水)の濾過工程を説明する。
繊維製品の染色工程で生じた原水は、非特許文献1にも記載されているとおり、染料と界面活性剤を含んでおり、さらに繊維製品の種類に応じた添加剤(合成糊剤など)が含まれている場合がある。
染料は公知のものであり、非特許文献1にも記載されているとおり、酸性染料、分散染料、塩基性染料、直接染料、反応染料などの黒色、紺色、赤色、緑色、茶色などの各種色の染料であり、繊維製品の種類に応じて前記以外の染料を使用する染色工程の染色排水でもよい。
界面活性剤は、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤から選ばれるものを含んでいる(例えば、特開2000−96433号公報、特開2002−4182号公報、特開2004−60083号公報、2013−53234号公報、2014−47438号公報参照)。
原水は、染色排水中の染料濃度や染料の色などにより異なるが、CODが10〜1,000mg/L程度のものである。一般に濃い色の染料を含む排水のCODの方が高く、黒色の染料を含む排水のCODが高くなる傾向にある。
UFポンプ31を駆動させて、原水タンク1内の原水を原水ライン12からUF膜モジュール2に送って濾過するが、その前にプレフィルターなどの前処理手段を使用して前処理することもできる。
プレフィルターなどの前処理手段は特に制限されず、ストレーナー、活性炭などの吸着剤などを使用することができる。
前処理手段は、UF膜モジュール2に対する負荷を軽減するためのものであるから、原水の汚れが小さいときには使用しなくてもよい。
またUF膜モジュール2で使用するUF膜は、洗浄時の耐アルカリ性の観点から、ポリスルホンまたはポリエーテルサルホンからなるものが好ましい。
UF膜モジュール2は、複数台を並列に配置して、一部のUF膜モジュール2を洗浄しながら、残部のUF膜モジュール2により濾過運転を実施できるようにすることができる。
UF膜モジュール2の濃縮水の一部は、第1UF濃縮水ライン14と第2UF濃縮水ライン15を経て原水ライン12に送られ、原水タンク1から送られる原水と合わせてUF膜モジュール2で濾過処理される。
UF膜モジュール2の濃縮水の残部は、濃縮水排出ライン16と排出ライン26により排水される。
図1では、原水ライン12から、UF膜モジュール2の原水入口、UF膜モジュール2の濃縮水出口、第1濃縮水ライン14および第2濃縮水ライン15を通り、原水ライン12に戻る第1循環ラインが形成されている。なお、UF膜モジュール2を複数台設置するときは、UF膜モジュール2と同数の第1循環ラインが形成されることになる。
RO膜は、実施例に記載の方法により測定される、下記式から求められる塩化ナトリウムの除去率(ナトリウム換算値)が97%以上のものが好ましい。
Na除去率=
〔1−(透過水中のNa量)/{(原水中のNa量+濃縮水中のNa量)/2}〕
RO膜は、平膜や中空糸膜を使用することができる。
RO膜モジュール4は、複数台を並列に配置して、一部のRO膜モジュール4を洗浄しながら、残部のRO膜モジュール4により濾過運転を実施できるようにすることが好ましい。
濃縮水の一部は、第1RO濃縮水ライン22と第2RO濃縮水ライン23からRO原水ライン18に送り、UF水タンク3から送られるUF水と合わせてRO膜モジュール4で濾過処理される。
濃縮水の残部は、RO濃縮水排水ライン24から排水される。
図1では、RO原水ライン18から、RO膜モジュール4のUF水入口、RO膜モジュール4の濃縮水出口、第1RO濃縮水ライン22および第2RO濃縮水ライン23を通り、RO原水ライン18に戻る第2循環ラインが形成されている。なお、RO膜モジュール4を複数台設置するときは、RO膜モジュール4と同数の第2循環ラインが形成されることになる。
図1に示す処理フローによりUF膜モジュール2で使用しているUF膜と、RO膜モジュール4で使用しているRO膜の洗浄工程を説明する。
濾過工程と洗浄工程の運転間隔は、原水の汚れの程度などに応じて調整することができるが、濾過工程(濾過運転)を10〜1,400分間程度実施した後、濾過運転を停止して、洗浄工程(洗浄運転)を実施することができる。
UF膜モジュール2のUF膜の洗浄工程は、逆圧洗浄、および循環洗浄とその後の浸漬洗浄(保持洗浄)を実施することができるが、汚れが小さいときは、循環洗浄とその後の浸漬洗浄(保持洗浄)だけを実施して、逆圧洗浄は実施しないでもよい。
このとき、第1薬液ポンプ(図示せず)を駆動させ、第1薬液タンク41から逆圧洗浄ライン25にアルカリを供給する。アルカリは、水酸化ナトリウムなどを使用することができる。
第1薬液タンク41からのアルカリの供給は、UF膜モジュール2内に供給された第1薬液(アルカリ)のpHが、好ましくは11〜14、より好ましくは12〜14になるように調整する。
UF膜モジュール2内に供給された第1薬液(アルカリ)のpHは、逆圧洗浄排水ライン17a、17bにおいて測定することができる。
逆圧洗浄時には、開閉弁59、51、54は開け、開閉弁55、52、53は閉じておく。
逆圧洗浄排水は、逆圧洗浄排水ライン17a、17bから排出し、さらに排水ライン26から排水する。
逆圧洗浄は、汚れの程度に応じて、0.3〜30分間程度の範囲で実施することができる。
このとき、第2薬液ポンプ(図示せず)を駆動させ、第2薬液タンク42から第1循環ライン(原水ライン12)にアルカリ(水酸化ナトリウムなど)をpHが11〜14(好ましくは12〜14)になるように供給する。供給したアルカリ容量に相当する容量の水は、開閉弁53から排出する。
この状態で10分〜60分程度循環運転をするが、第1循環ライン内のpHが11〜14の範囲で安定した後は、第2薬液タンク42からのアルカリの供給を停止し、開閉弁53を閉じた状態で循環運転してもよい。
なお、逆圧洗浄をしないときは、第1循環ライン内にRO水を循環させた後、逆圧洗浄排水ライン17a、17bから排出して、第1循環ライン内をRO水で置換したあとで循環運転に移行する。
そうすると、UF膜モジュール2も含めた第1循環ラインには、pHが11〜14(好ましくは12〜14)のアルカリ水が満たされた状態になるため、UF膜はアルカリ水に浸漬された状態で保持されることになる。
この状態の保持時間(UF膜の浸漬時間)は1時間以上であり、好ましくは5〜24時間、より好ましくは10〜20時間である。
その後、第1循環ライン内のアルカリ水は、逆圧洗浄排水ライン17a、17bから排出し、さらに排水ライン26から排水する。
その後、第1循環ライン内にRO水を通して洗浄し、洗浄排水は排水ライン26から排水する。
RO膜の洗浄工程は、循環洗浄とその後の浸漬洗浄(保持洗浄)を実施することができるが、汚れが小さいときは循環洗浄だけを実施して、浸漬洗浄(保持洗浄)は実施しないでもよい。
この状態で10分〜60分程度循環運転をするが、第2循環ライン内のpHが1〜4の範囲で安定した後は、第3薬液タンク43からの酸の供給を停止し、開閉弁58を閉じた状態で循環運転してもよい。
循環運転終了後、そのままの状態で1〜24時間保持する。
界面活性剤は、アニオン性界面活性剤を含むものを使用する。
界面活性剤の供給量は、第2循環ライン中の界面活性剤濃度が0.1〜3質量%となる量である。
界面活性剤の供給後、10〜60分間の循環運転を実施する。
そうすると、RO膜モジュール4も含めた第2循環ラインには、RO膜はと界面活性剤を含む水に浸漬された状態で保持されることになる。
この状態の保持時間(RO膜の浸漬時間)は1時間以上であり、好ましくは1〜24時間、より好ましくは2〜18時間である。
その後、第2循環ライン内にRO水を通して洗浄し、洗浄排水はRO濃縮水排水ライン24から排水する。
RO濃縮水排水ライン24からの排水は、汚れの程度に応じてUF水ンク3に戻して再処理することができる。また、pHが中性から大きく離れているときは、中性付近に調整した後で排水する。
食塩2000mg/Lを純水に溶解した原水を圧力0.6〜1.5MPaでろ過濃縮した。原水の15%量をろ過した段階で、濃縮液と透過液の電気伝導度を測定した。
予め電気伝導度とNaCl所定量を溶解させたときの電気伝導度とNaCl濃度の比較グラフを作成しておき、それから読み取った濃縮水Na量、透過液Na量から除去率を求めた。
図1に示す処理フローにより室温(20〜25℃)で処理した。
原水は、染料(繊維用直接染料からなる黒色の混合染料)とカチオン性界面活性剤を含む染色排水(COD:286mg/L)を使用した。
UF膜モジュールは、ポリエーテルサルホン製中空糸膜(FUS1582膜;分画分子量15万;ダイセン・メンブレン・システムズ(株)製)を搭載したFB03モジュール(膜面積0.013m2)を使用した。
UF濾過水のCODは212mg/Lであった。
RO濾過水のCODは6mg/Lであった。
濾過を180分間実施したあとで、UF膜とRO膜の洗浄を実施した。
UF膜の洗浄は、次のように実施した。
逆圧洗浄水としてpH13のRO水を使用して、約1分間の逆圧洗浄を実施した。
逆圧洗浄後、第1循環ラインにおいて約20分間の循環運転を実施した。
循環運転を停止後、そのままの状態で17時間保持して、UF膜を浸漬洗浄した。
浸漬洗浄の終了後、pH13のRO水を排水し、第1循環ライン内にRO水を流して洗浄した。
UF膜の洗浄工程の実施後、濾過性能(純水透過係数)は、運転初期の濾過性能に対して90%にまで回復した。
純水透過係数は、特開2013−22580号公報の段落番号0040に記載の測定方法に準じて測定することができる。
第2循環ラインに硫酸を供給してpH2に調整した後、1時間の循環運転を実施した。
その後、循環運転を停止して2時間保持した後、硫酸を含む水を排水した。
次に、第2循環ライン内に、界面活性剤(ウルトラジル53 エコラボ社製;LASを含んでいる)の0.5質量%水溶液になるように供給し、2時間の循環運転を実施した。
その後、循環運転を停止して25時間保持した。
RO膜の洗浄工程の実施後、濾過性能(純水透過係数)は、運転初期の濾過性能に対して86%にまで回復した。
純水透過係数は、特開2013−22580号公報の段落番号0040に記載の測定方法に準じて測定することができる。
UF膜の逆圧洗浄のみを実施した。
逆圧洗浄後、濾過性能(純水透過係数)は、運転初期の濾過性能に対して
75%にまで回復した。
洗浄後、濾過性能(純水透過係数)は、運転初期の濾過性能に対して44%にまで回復した。
2 UF膜モジュール
3 UF水タンク
4 RO膜モジュール
5 RO水タンク
Claims (6)
- UF膜モジュールとRO膜モジュールを備えた水処理装置により染料と界面活性剤を含む染色排水を処理する方法であって、
前記水処理装置が、
前記UF膜モジュールの濾過水を前記RO膜モジュールで濾過するものであり、
前記UF膜モジュールの原水入口とUF濃縮水出口を接続する第1循環ラインと、
前記RO膜モジュールのUF濾過水入口とRO濃縮水出口を接続する第2循環ラインを有しており、
前記染色排水の処理方法が、
UF膜モジュールを使用して前記染色排水を濾過してUF濾過水を得るUF濾過工程と、
RO膜モジュールを使用して前記UF濾過水を濾過してRO濾過水を得るRO濾過工程と、
UF膜モジュールのUF膜の洗浄工程とRO膜モジュールのRO膜の洗浄工程を有しており、
前記UF膜の洗浄工程が、
前記第1循環ライン内にアルカリを含むRO濾過水を循環させる工程と、前記循環を停止させた後、前記第1循環ライン内に前記アルカリを含むRO濾過水が満たされた状態で保持する工程を含んでおり、
前記RO膜の洗浄工程が、
前記第2循環ライン内に酸を供給して循環させ、前記循環を停止させた後、前記第2循環ライン内に前記酸を含む水が満たされた状態で保持する工程を含んでいる、染色排水の処理方法。 - 前記UF膜の洗浄工程が、
前記RO濾過水とアルカリを含む洗浄水を使用してUF膜モジュールのUF膜を逆圧洗浄した後、洗浄排水を排水する工程と、
その後、前記第1循環ライン内にアルカリを含むRO濾過水を循環させる工程と、前記循環を停止させた後、前記第1循環ライン内に前記アルカリを含むRO濾過水が満たされた状態で保持する工程を含んでおり、
前記RO膜の洗浄工程が、
前記第2循環ライン内に酸を供給して循環させ、前記循環を停止させた後、前記第2循環ライン内に前記酸を含む水が満たされた状態で保持した後、酸を含む水を排出し、
その後、前記第2循環ライン内にアニオン性界面活性剤を含む界面活性剤を供給して循環させ、その後、前記循環を停止させた後、前記第2循環ライン内に前記界面活性剤を含む水が満たされた状態で保持する工程を含んでいる、請求項1記載の染色排水の処理方法。 - 前記UF膜の洗浄工程において、前記第1循環ライン内に満たされた水のpHが11〜14であり、
前記RO膜の洗浄工程において、前記第2循環ラインに満たされた水のpHが1〜4である、請求項1または2記載の染色排水の処理方法。 - 前記UF膜が、分画分子量が3万〜50万のものであり、
前記RO膜が、下記式から求められる塩化ナトリウムの除去率(ナトリウム換算値)が97%以上のものである、請求項1〜3のいずれか1項記載の染色排水の処理方法。
Na除去率=〔1−(透過液中のNa量)/{(原水中のNa量+濃縮液中のNa量)/2}〕 - 前記UF膜がポリスルホンまたはポリエーテルスルホンからなるものであり、
前記RO膜がポリアミドからなるものである、請求項1〜4のいずれか1項記載の染色排水の処理方法。 - 前記UF膜モジュールと前記RO膜モジュールをそれぞれ複数台有しており、
さらに前記UF膜モジュールと同数の第1循環ラインを有し、前記RO膜モジュールと同数の第2循環ラインを有しており、
一部のUF膜モジュールと一部のRO膜モジュールに対して洗浄工程を実施しているとき、残部のUF膜モジュールと残部のRO膜モジュールで濾過工程を継続して実施する、請求項1〜5のいずれか1項記載の染色排水の処理方法。
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