JP6830811B2 - Treatment method and treatment equipment for thickening polysaccharide-containing water - Google Patents
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Description
本発明は、増粘多糖類含有水を処理する方法および装置に関する。 The present invention relates to methods and devices for treating thickening polysaccharide-containing water.
増粘多糖類は、水に溶解または分散して高い粘性を生じる多糖類であり、食品や飲料等に粘性等を付与するための食品添加物として主に利用される。増粘多糖類としては、例えば、カラギーナン等が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Thickening polysaccharides are polysaccharides that dissolve or disperse in water to produce high viscosity, and are mainly used as food additives for imparting viscosity to foods, beverages, and the like. As the thickening polysaccharide, for example, carrageenan and the like are known (see, for example, Patent Document 1).
増粘多糖類の製造工程等から排出される増粘多糖類含有水に凝集剤を添加して固液分離する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、限外ろ過膜等を用いて膜ろ過処理を行うと、膜の表面や膜孔内に増粘多糖類等が吸着、付着して目詰まりする、いわゆるファウリングが発生しやすい。 A method is known in which a flocculant is added to water containing a thickening polysaccharide discharged from a process for producing a thickening polysaccharide to perform solid-liquid separation (see, for example, Patent Document 2). Further, when the membrane filtration treatment is performed using an ultrafiltration membrane or the like, so-called fouling, in which thickening polysaccharides and the like are adsorbed and adhered to the surface of the membrane and the inside of the membrane pores, is likely to occur.
本発明の目的は、ファウリングを抑制しつつ増粘多糖類含有水のTOC成分を低減する膜処理を行うことができる、増粘多糖類含有水の処理方法および処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for treating thickening polysaccharide-containing water, which can perform a membrane treatment for reducing the TOC component of thickening polysaccharide-containing water while suppressing fouling. ..
本願発明者らは、増粘多糖類含有水のTOC成分を所定の条件の下、限外ろ過膜で低減できることを見出した。すなわち、本発明は、増粘多糖類の製造工程から排出される、ゲル化した増粘多糖類および無機塩を含む脱水液である被処理水をクロスフロー方式で限外ろ過膜に通水する限外ろ過膜処理工程と、前記限外ろ過膜処理工程で得られる限外ろ過膜透過水を逆浸透膜に通水する逆浸透膜処理工程と、を含み、前記限外ろ過膜の膜材質がポリスルホンまたはポリアクリルニトリルであり、前記逆浸透膜処理工程で得られ、無機塩を含む逆浸透膜濃縮水を回収し、前記増粘多糖類の製造工程において再利用する、増粘多糖類含有水の処理方法である。 The inventors of the present application have found that the TOC component of thickening polysaccharide-containing water can be reduced by an ultrafiltration membrane under predetermined conditions. That is, in the present invention, the water to be treated, which is a dehydration solution containing gelled thickening polysaccharide and inorganic salt , discharged from the manufacturing process of thickening polysaccharide is passed through the ultrafiltration membrane by a cross-flow method. The film material of the ultrafiltration membrane includes a step of treating the ultrafiltration membrane and a step of treating the reverse osmosis membrane in which the permeated water of the ultrafiltration membrane obtained in the step of treating the ultrafiltration membrane is passed through the reverse osmosis membrane. There Ri polysulfone or polyacrylonitrile der, obtained in the reverse osmosis membrane treatment process, a reverse osmosis membrane concentration water containing inorganic salt were collected, reused in the manufacturing process of the thickening polysaccharide, Zonebao This is a method for treating saccharide-containing water.
前記増粘多糖類含有水の処理方法において、前記限外ろ過膜の分画分子量が50,000Da未満であることが好ましい。 In the method for treating thickening polysaccharide-containing water, the fractional molecular weight of the ultrafiltration membrane is preferably less than 50,000 Da.
前記増粘多糖類含有水の処理方法において、前記限外ろ過膜に通水する際のクロスフロー線速が0.5m/s以上であることが好ましい。 In the method for treating thickening polysaccharide-containing water, it is preferable that the cross-flow linear velocity when passing water through the ultrafiltration membrane is 0.5 m / s or more.
前記増粘多糖類含有水の処理方法において、前記被処理水中の前記増粘多糖類の含有量は、TOC(全有機炭素量)として50mg/L〜100mg/Lの範囲であり、前記無機塩の含有量は、0.2重量%〜1.0重量%の範囲であることが好ましい。 In the method for treating thickening polysaccharide-containing water, the content of the thickening polysaccharide in the water to be treated has a TOC (total organic carbon amount) in the range of 50 mg / L to 100 mg / L, and the inorganic salt. The content of is preferably in the range of 0.2% by weight to 1.0% by weight.
また、本発明は、増粘多糖類の製造工程から排出される、ゲル化した増粘多糖類および無機塩を含む脱水液である被処理水をクロスフロー方式で限外ろ過膜に通水する限外ろ過膜処理手段と、前記限外ろ過膜処理手段で得られる限外ろ過膜透過水を逆浸透膜に通水する逆浸透膜処理手段と、を備え、前記限外ろ過膜の膜材質がポリスルホンまたはポリアクリルニトリルであり、前記逆浸透膜処理手段で得られ、無機塩を含む逆浸透膜濃縮水を回収し、前記増粘多糖類の製造工程において再利用する、増粘多糖類含有水の処理装置である。 Further, in the present invention, the water to be treated, which is a dehydration solution containing gelled thickening polysaccharide and inorganic salt , discharged from the manufacturing process of thickening polysaccharide is passed through the ultrafiltration membrane by a cross-flow method. The ultrafiltration membrane treatment means and the reverse osmosis membrane treatment means for passing the ultrafiltration membrane permeated water obtained by the ultrafiltration membrane treatment means through the reverse osmosis membrane are provided, and the film material of the ultrafiltration membrane is provided. There Ri polysulfone or polyacrylonitrile der, obtained in the reverse osmosis membrane treatment unit, a reverse osmosis membrane concentration water containing inorganic salt were collected, reused in the manufacturing process of the thickening polysaccharide, Zonebao It is a treatment device for sugar-containing water.
前記増粘多糖類含有水の処理装置において、前記限外ろ過膜の分画分子量が50,000Da未満であることが好ましい。 In the thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus, the fractional molecular weight of the ultrafiltration membrane is preferably less than 50,000 Da.
前記増粘多糖類含有水の処理装置において、前記限外ろ過膜に通水する際のクロスフロー線速が0.5m/s以上であることが好ましい。 In the thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus, it is preferable that the cross-flow linear velocity when passing water through the ultrafiltration membrane is 0.5 m / s or more.
前記増粘多糖類含有水の処理装置において、前記被処理水中の前記増粘多糖類の含有量は、TOC(全有機炭素量)として50mg/L〜100mg/Lの範囲であり、前記無機塩の含有量は、0.2重量%〜1.0重量%の範囲であることが好ましい。 In the thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus, the content of the thickening polysaccharide in the water to be treated has a TOC (total organic carbon amount) in the range of 50 mg / L to 100 mg / L, and the inorganic salt. The content of is preferably in the range of 0.2% by weight to 1.0% by weight.
本発明では、ファウリングを抑制しつつ増粘多糖類含有水のTOC成分を低減する膜処理を行うことができる、増粘多糖類含有水の処理方法および処理装置が提供される。 The present invention provides a method and an apparatus for treating thickening polysaccharide-containing water, which can perform a membrane treatment for reducing the TOC component of thickening polysaccharide-containing water while suppressing fouling.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. The present embodiment is an example of carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment.
本発明の実施形態に係る増粘多糖類含有水の処理装置の一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。処理装置1は、クロスフロー方式で限外ろ過膜に通水する限外ろ過膜処理手段として限外ろ過膜処理装置12を備える。限外ろ過膜処理装置12が備える限外ろ過膜の膜材質は、ポリスルホンまたはポリアクリルニトリルである。処理装置1は、被処理水を貯留するための被処理水槽10と、限外ろ過膜の限外ろ過膜透過水を貯留するための限外ろ過膜透過水槽14と、限外ろ過膜透過水を逆浸透膜に通水する逆浸透膜処理手段として逆浸透膜処理装置16とを備えてもよい。
An outline of an example of a thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, and its configuration will be described. The
図1の処理装置1において、被処理水槽10の入口には、被処理水配管24が接続され、排出口には排出配管40が接続されている。被処理水槽10の被処理水出口と限外ろ過膜処理装置12の入口とは、ポンプ18を介して被処理水供給配管26により接続されている。限外ろ過膜処理装置12の限外ろ過膜透過水出口と限外ろ過膜透過水槽14の入口とは、限外ろ過膜透過水配管28により接続されている。限外ろ過膜透過水槽14の限外ろ過膜透過水出口と逆浸透膜処理装置16の入口とは、ポンプ22を介して限外ろ過膜透過水供給配管30により接続されている。逆浸透膜処理装置16の逆浸透膜透過水出口には逆浸透膜透過水配管32が接続され、逆浸透膜濃縮水出口には逆浸透膜濃縮水配管34が接続されている。限外ろ過膜透過水槽14の逆洗水出口はポンプ20を介して逆洗水配管36により限外ろ過膜透過水配管28の途中と接続されている。限外ろ過膜処理装置12の限外ろ過膜濃縮水出口と被処理水槽10とは限外ろ過膜濃縮水配管38により接続されている。
In the
本実施形態に係る増粘多糖類含有水の処理方法および処理装置1の動作について説明する。
The method for treating the thickening polysaccharide-containing water and the operation of the
被処理水である増粘多糖類含有水は、被処理水配管24を通して必要に応じて被処理水槽10に貯留された後、ポンプ18により被処理水供給配管26を通して限外ろ過膜処理装置12に送液される。限外ろ過膜処理装置12において、被処理水はクロスフロー方式で限外ろ過膜に通水される(限外ろ過膜処理工程)。被処理水は例えば限外ろ過膜処理装置12の下部の入口から上向流にて通水され、中空糸型等の限外ろ過膜の内側から外側へとろ過される。限外ろ過膜を透過し、増粘多糖類等のTOC成分等が低減された限外ろ過膜透過水は、限外ろ過膜透過水出口から限外ろ過膜透過水配管28を通して、必要に応じて限外ろ過膜透過水槽14に送液され、貯留される。一方、限外ろ過膜処理装置12においてTOC成分等が濃縮された濃縮水は、循環水として限外ろ過膜処理装置12の上部の限外ろ過膜濃縮水出口から限外ろ過膜濃縮水配管38を通して被処理水槽10へ返送される。処理を進めるにつれ、被処理水槽10において増粘多糖類等のTOC成分等が濃縮されるので、所定の処理時間が経過後に、被処理水は排出口から排出配管40を通して系外に排出されてもよい。
The thickening polysaccharide-containing water, which is the water to be treated, is stored in the
本発明者らは、限外ろ過膜処理工程においてクロスフロー方式で限外ろ過膜に通水すること、および限外ろ過膜の膜材質をポリスルホンまたはポリアクリルニトリルとすることにより、ファウリングを抑制しつつ増粘多糖類含有水のTOC成分を低減する膜処理を行うことができることを見出した。被処理水に含まれる増粘多糖類は、ポリスルホンまたはポリアクリルニトリルを膜材質とする限外ろ過膜の表面や膜孔内に吸着、付着しにくいために、目詰まりが発生しにくいと考えられる。 The present inventors suppress fouling by passing water through the ultrafiltration membrane by a cross-flow method in the ultrafiltration membrane treatment step and by using polysulfone or polyacrylicnitrile as the membrane material of the ultrafiltration membrane. It was found that the membrane treatment that reduces the TOC component of the thickening polysaccharide-containing water can be performed. The thickening polysaccharide contained in the water to be treated is considered to be less likely to cause clogging because it is less likely to be adsorbed and adhered to the surface or inside the membrane pores of the ultrafiltration membrane made of polysulfone or polyacrylonitrile. ..
限外ろ過膜透過水槽14に貯留された限外ろ過膜透過水は、ポンプ22により限外ろ過膜透過水供給配管30を通して逆浸透膜処理装置16に送液され、逆浸透膜に通水されてもよい(逆浸透膜処理工程)。例えば、被処理水が増粘多糖類の製造工程等から排出される排水であり、塩化カリウム(KCl)等の無機塩を含む場合、限外ろ過膜処理により増粘多糖類等のTOC成分等が低減された後、逆浸透膜処理される。逆浸透膜処理により塩化カリウム等の無機塩が濃縮された逆浸透膜濃縮水は、逆浸透膜濃縮水配管34を通して排出され、塩化カリウム等の無機塩が低減された逆浸透膜透過水は、逆浸透膜透過水配管32を通して排出される。逆浸透膜濃縮水および逆浸透膜透過水のうち少なくとも1つは、回収、再利用されてもよい。
The ultrafiltration membrane permeable water stored in the ultrafiltration membrane
限外ろ過膜処理装置12において透過水量が低下した場合等には、ポンプ18,22を停止し、ポンプ20を起動して、限外ろ過膜透過水槽14から限外ろ過膜透過水を逆洗水として逆洗水配管36、限外ろ過膜透過水配管28を通して、限外ろ過膜処理装置12へ2次側から送液し、限外ろ過膜処理装置12の逆洗を行ってもよい(逆洗工程)。逆洗排水は、限外ろ過膜処理装置12の上部の1次側の限外ろ過膜濃縮水出口から限外ろ過膜濃縮水配管38を通して被処理水槽10へ送液されてもよいし、限外ろ過膜濃縮水配管38の途中から系外に排出されてもよい。
When the amount of permeated water in the ultrafiltration
増粘多糖類の製造工程において、例えば、塩化カリウム、塩化ナトリウム等の無機塩が用いられる場合がある。例えば、増粘多糖類の1種であるカラギーナンの製造において、原料の紅藻類からアルカリ抽出し、抽出したカラギーナンをゲル化する際に、一般に塩化カリウム等の無機塩が用いられる。ゲル化したカラギーナンをゲルプレス法、ドラム乾燥法、アルコール沈殿法等により脱水すると、脱水液には高濃度の増粘多糖類等を含むTOC成分(例えば、100ppm程度)や塩化カリウム等の無機塩(例えば、0.5〜0.7重量%程度)が含有されることになる。このような脱水液から塩化カリウム等の無機塩を回収し再利用することが求められていたが、高濃度のTOC成分が残留するために、回収再利用することが困難であり、TOC成分の低減が課題であった。本実施形態に係る増粘多糖類含有水の処理方法および増粘多糖類含有水の処理装置1では、増粘多糖類と塩化カリウム等の無機塩とを含む被処理水をクロスフロー方式で限外ろ過膜に通水する限外ろ過膜処理工程と、限外ろ過膜処理工程で得られる限外ろ過膜透過水を逆浸透膜に通水する逆浸透膜処理工程とにより、増粘多糖類と塩化カリウム等の無機塩とを含む被処理水を、ファウリングを抑制しつつ増粘多糖類含有水のTOC成分を低減する膜処理を行うことができ、さらに、塩化カリウム等の無機塩を回収再利用することができる。
Inorganic salts such as potassium chloride and sodium chloride may be used in the process of producing the thickening polysaccharide. For example, in the production of carrageenan, which is one of the thickening polysaccharides, an inorganic salt such as potassium chloride is generally used when alkaline extraction is performed from the raw material red algae and the extracted carrageenan is gelled. When gelled carrageenan is dehydrated by a gel press method, a drum drying method, an alcohol precipitation method, etc., the dehydrated solution contains a TOC component (for example, about 100 ppm) containing a high concentration of thickening polysaccharides and an inorganic salt such as potassium chloride (for example, about 100 ppm). For example, about 0.5 to 0.7% by weight) will be contained. It has been required to recover and reuse an inorganic salt such as potassium chloride from such a dehydrated solution, but it is difficult to recover and reuse the TOC component because a high concentration of TOC component remains. Reduction was an issue. In the thickening polysaccharide-containing water treatment method and the thickening polysaccharide-containing
図2に、本発明の実施形態に係る増粘多糖類含有水の処理装置の他の例の概略を示す。 FIG. 2 outlines another example of the thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention.
処理装置3は、クロスフロー方式で限外ろ過膜に通水する限外ろ過膜処理手段として限外ろ過膜処理装置12と、限外ろ過膜透過水を逆浸透膜に通水する逆浸透膜処理手段として逆浸透膜処理装置16とを備える。限外ろ過膜処理装置12が備える限外ろ過膜の膜材質は、ポリスルホンまたはポリアクリルニトリルである。処理装置3は、被処理水を貯留するための被処理水槽10と、限外ろ過膜の限外ろ過膜透過水を貯留するための限外ろ過膜透過水槽14と、を備えてもよい。
The treatment device 3 includes an ultrafiltration
図2の処理装置3において、被処理水槽10の入口には、増粘多糖類の製造設備等の増粘多糖類含有水を排出する設備50からの被処理水配管24が接続され、排出口には排出配管40が接続されている。被処理水槽10の被処理水出口と限外ろ過膜処理装置12の入口とは、ポンプ18を介して被処理水供給配管26により接続されている。限外ろ過膜処理装置12の限外ろ過膜透過水出口と限外ろ過膜透過水槽14の入口とは、限外ろ過膜透過水配管28により接続されている。限外ろ過膜透過水槽14の限外ろ過膜透過水出口と逆浸透膜処理装置16の入口とは、ポンプ22を介して限外ろ過膜透過水供給配管30により接続されている。逆浸透膜処理装置16の逆浸透膜透過水出口には逆浸透膜透過水配管32が接続され、逆浸透膜濃縮水出口と設備50とは、逆浸透膜濃縮水返送配管52により接続されている。限外ろ過膜透過水槽14の逆洗水出口は、ポンプ20を介して逆洗水配管36により限外ろ過膜透過水配管28の途中と接続されている。限外ろ過膜処理装置12の限外ろ過膜濃縮水出口と被処理水槽10とは限外ろ過膜濃縮水配管38により接続されている。
In the treatment apparatus 3 of FIG. 2, the water to be treated
増粘多糖類の製造設備等の設備50から排出された被処理水である、増粘多糖類と塩化カリウム等の無機塩とを含む増粘多糖類含有水は、被処理水配管24を通して必要に応じて被処理水槽10に貯留された後、ポンプ18により被処理水供給配管26を通して限外ろ過膜処理装置12に送液される。限外ろ過膜処理装置12において、被処理水はクロスフロー方式で限外ろ過膜に通水される(限外ろ過膜処理工程)。被処理水は例えば限外ろ過膜処理装置12の下部の入口から上向流にて通水され、中空糸型等の限外ろ過膜の内側から外側へとろ過される。限外ろ過膜を透過し、増粘多糖類等のTOC成分等が低減された限外ろ過膜透過水は、限外ろ過膜透過水出口から限外ろ過膜透過水配管28を通して、必要に応じて限外ろ過膜透過水槽14に送液され、貯留される。一方、限外ろ過膜処理装置12においてTOC成分等が濃縮された濃縮水は、循環水として限外ろ過膜処理装置12の上部の限外ろ過膜濃縮水出口から限外ろ過膜濃縮水配管38を通して被処理水槽10へ返送される。処理を進めるにつれ、被処理水槽10において増粘多糖類等のTOC成分等が濃縮されるので、所定の処理時間が経過後に、被処理水は排出口から排出配管40を通して系外に排出されてもよい。
The thickening polysaccharide-containing water containing the thickening polysaccharide and an inorganic salt such as potassium chloride, which is the water to be treated discharged from the
限外ろ過膜透過水槽14に貯留された限外ろ過膜透過水は、ポンプ22により限外ろ過膜透過水供給配管30を通して逆浸透膜処理装置16に送液され、逆浸透膜に通水される(逆浸透膜処理工程)。逆浸透膜処理により塩化カリウム等の無機塩が濃縮された逆浸透膜濃縮水は、逆浸透膜濃縮水返送配管52を通して、増粘多糖類の製造設備等の設備50に返送され、設備50において再利用される。塩化カリウム等の無機塩が低減された透過水は、逆浸透膜透過水配管32を通して排出される。透過水は、設備50において再利用されてもよい。
The ultrafiltration membrane permeable water stored in the ultrafiltration membrane
本実施形態に係る増粘多糖類含有水の処理方法および処理装置において処理対象となる被処理水は、増粘多糖類を含む増粘多糖類含有水であり、カラギーナンを含む増粘多糖類含有水に好適に適用され、塩化カリウム等の無機塩をさらに含む場合により好適に適用される。増粘多糖類含有水における増粘多糖類の含有量は、例えば、TOCとして50mg/L〜100mg/Lの範囲であり、50mg/L〜70mg/Lの範囲であることが好ましい。被処理水が塩化カリウム等の無機塩を含む場合には、含有量は、例えば、0.2重量%〜1.0重量%の範囲であり、0.5重量%〜1.0重量%の範囲であることが好ましい。 The water to be treated in the thickening polysaccharide-containing water treatment method and treatment apparatus according to the present embodiment is thickening polysaccharide-containing water containing thickening polysaccharide, and contains thickening polysaccharide containing carrageenan. It is preferably applied to water, and more preferably when it further contains an inorganic salt such as potassium chloride. The content of the thickening polysaccharide in the thickening polysaccharide-containing water is, for example, a TOC in the range of 50 mg / L to 100 mg / L, and preferably in the range of 50 mg / L to 70 mg / L. When the water to be treated contains an inorganic salt such as potassium chloride, the content is, for example, in the range of 0.2% by weight to 1.0% by weight, and 0.5% by weight to 1.0% by weight. It is preferably in the range.
増粘多糖類は、水に溶解または分散して高い粘性を生じる多糖類であり、例えば、カラギーナン、グァーガム、ローカストビーンガム、タマリンドガム、キサンタンガム、カードラン等が挙げられる。カラギーナンは、紅藻類から抽出される多糖類であり、D−ガラクトースまたは3,6−アンヒドロ−D−ガラクトースと硫酸から構成される多糖類である。 The thickening polysaccharide is a polysaccharide that dissolves or disperses in water to produce high viscosity, and examples thereof include carrageenan, guar gum, locust bean gum, tamarind gum, xanthan gum, and curdlan. Carrageenan is a polysaccharide extracted from red algae and is a polysaccharide composed of D-galactose or 3,6-anhydro-D-galactose and sulfuric acid.
設備50は、例えば、増粘多糖類の製造設備である。増粘多糖類の製造設備は、例えば、カラギーナンの製造設備である。カラギーナンの製造設備は、例えば、原料の紅藻類等からアルカリ抽出するアルカリ抽出手段(アルカリ抽出工程)と、抽出したカラギーナンをゲル化するゲル化手段(ゲル化工程)と、ゲル化したカラギーナンをゲルプレス法、ドラム乾燥法、アルコール沈殿法等により脱水する脱水手段(脱水工程)とを備え、さらに、精製手段(精製工程)、粉砕手段(粉砕工程)等を備えてもよい。このカラギーナンの製造設備の脱水手段(脱水工程)等から、増粘多糖類含有水が発生する。
The
限外ろ過膜処理装置12は、クロスフロー方式で限外ろ過膜に通水するものであればよく、特に制限はない。膜処理には、一般的に、被処理水をろ過膜の表面に対して略平行方向に流通させるクロスフロー方式や、被処理水の全量をろ過するデッドエンド(全量ろ過)方式があるが、本実施形態に係る増粘多糖類含有水の処理方法および処理装置では、上記の通り、クロスフロー方式を採用した。
The ultrafiltration
限外ろ過膜処理装置12は、例えば、モジュール型の膜処理装置であり、円筒状等の筒状の容器(ケーシング)に密閉されたろ過膜を有する加圧型の膜ろ過装置である。ろ過膜の形態としては、チューブラ膜、中空糸膜等が挙げられ、中空糸膜が好ましい。ろ過膜の通水方式は、内圧式、外圧式いずれの方式でもよいが、内圧式が好ましい。限外ろ過膜処理装置12における通液方向は、通常は、上向流であるが、下向流であってもよい。
The ultrafiltration
限外ろ過膜処理装置12が備える限外ろ過膜の膜材質は、ポリスルホンまたはポリアクリルニトリルである。ポリスルホン、ポリアクリルニトリル以外の材質、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等では、被処理水に含まれる増粘多糖類が膜の表面や膜孔内に吸着、付着しやすいために、目詰まりが発生しやすいと考えられる。
The membrane material of the ultrafiltration membrane included in the ultrafiltration
限外ろ過膜の分画分子量は、50,000Da未満であることが好ましく、4,000Daを超え50,000Da未満の範囲であることがより好ましく、6,000Da以上13,000Da以下の範囲であることがさらに好ましい。限外ろ過膜の分画分子量が50,000Da以上であると、限外ろ過膜透過水のTOC濃度が高くなり、限外ろ過膜処理の後段で逆浸透膜処理を行う場合に、逆浸透膜のファウリングが発生しやすくなる。限外ろ過膜の分画分子量が4,000Da以下であると、安定した際の流束(フラックス)が低く、処理効率が低下する場合がある。 The molecular weight cut-off of the ultrafiltration membrane is preferably less than 50,000 Da, more preferably more than 4,000 Da and less than 50,000 Da, and more preferably 6,000 Da or more and 13,000 Da or less. Is even more preferable. When the fractional molecular weight of the ultrafiltration membrane is 50,000 Da or more, the TOC concentration of the ultrafiltration membrane permeated water becomes high, and when the reverse osmosis membrane treatment is performed after the ultrafiltration membrane treatment, the reverse osmosis membrane is used. Fouling is likely to occur. When the molecular weight cut-off of the ultrafiltration membrane is 4,000 Da or less, the flux when it stabilizes is low, and the treatment efficiency may decrease.
限外ろ過膜処理装置12において限外ろ過膜に通水する際のクロスフロー線速は、0.5m/s以上であることが好ましく、0.5m/s以上10m/s以下の範囲であることがより好ましい。このクロスフロー線速が0.5m/s未満であると、安定した際の流束(フラックス)が低く、処理効率が低下する場合があり、10m/sを超えると、必要な膜の強度および必要なポンプの容量が増大する場合がある。
The cross-flow linear velocity at the time of passing water through the ultrafiltration membrane in the ultrafiltration
逆浸透膜処理装置16が備える逆浸透膜の膜材質としては、特に制限はないが、例えば、ポリアミド膜等を用いることができる。
The material of the reverse osmosis membrane provided in the reverse osmosis
限外ろ過膜透過水における増粘多糖類の含有量は、例えば、TOCとして1mg/L〜30mg/Lの範囲まで低減され、被処理水が塩化カリウム等の無機塩を含む場合には、含有量は、例えば、0.5重量%〜1.0重量%の範囲である。 The content of the thickening polysaccharide in the ultrafiltration membrane permeated water is reduced to the range of 1 mg / L to 30 mg / L as TOC, and is contained when the water to be treated contains an inorganic salt such as potassium chloride. The amount is, for example, in the range of 0.5% by weight to 1.0% by weight.
逆浸透膜透過水における増粘多糖類の含有量は、例えば、TOCとして1mg/L以下であり、被処理水が塩化カリウム等の無機塩を含む場合には、含有量は、例えば、0.1mg/L以下まで低減される。 The content of the thickening polysaccharide in the reverse osmosis membrane permeated water is, for example, 1 mg / L or less as TOC, and when the water to be treated contains an inorganic salt such as potassium chloride, the content is, for example, 0. It is reduced to 1 mg / L or less.
逆浸透膜濃縮水における増粘多糖類の含有量は、例えば、TOCとして2mg/L〜120mg/Lの範囲まで低減され、被処理水が塩化カリウム等の無機塩を含む場合には、含有量は、例えば、1.0重量%〜2.0重量%の範囲まで濃縮される。 The content of the thickening polysaccharide in the reverse osmosis membrane concentrated water is reduced to, for example, in the range of 2 mg / L to 120 mg / L as TOC, and when the water to be treated contains an inorganic salt such as potassium chloride, the content is Is concentrated, for example, in the range of 1.0% by weight to 2.0% by weight.
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
[限外ろ過膜ろ過試験]
<実施例1>
図1の処理装置を用いて限外ろ過膜(中空糸膜、膜材質:ポリスルホン)によるろ過試験を行った。被処理水を内圧型限外ろ過膜(UF膜、表1参照)装置へ供給し、クロスフロー方式でろ過処理を行った。クロスフローの線速(膜への供給水量(ろ過水量+循環水量)/膜断面積)は2m/sとなるように循環水量を調整した。ろ過は100kPaの圧力で行い、安定するフラックスを測定したところ、70LMH(L/m2・h)で安定した。被処理水および処理水質(限外ろ過膜透過水の水質)を表2に示す。
[Ultrafiltration membrane filtration test]
<Example 1>
A filtration test using an ultrafiltration membrane (hollow fiber membrane, membrane material: polysulfone) was performed using the processing apparatus shown in FIG. The water to be treated was supplied to an internal pressure type ultrafiltration membrane (UF membrane, see Table 1), and the filtration treatment was performed by a cross-flow method. The amount of circulating water was adjusted so that the linear velocity of the cross flow (the amount of water supplied to the membrane (the amount of filtered water + the amount of circulating water) / the cross-sectional area of the membrane) was 2 m / s. Filtration was performed at a pressure of 100 kPa, and when a stable flux was measured, it was stable at 70 LMH (L / m 2 · h). Table 2 shows the water to be treated and the quality of the treated water (water quality of the ultrafiltration membrane permeated water).
<比較例1>
図1の処理装置を用いて限外ろ過膜(中空糸膜、膜材質:ポリフッ化ビニリデン)によるろ過試験を行った。被処理水を内圧型限外ろ過膜(UF膜、表1参照)装置へ供給し、クロスフロー方式でろ過処理を行った。クロスフローの線速は2m/sとなるよう循環水量を調整した。ろ過は100kPaの圧力で行い、安定するフラックスを測定したところ、フラックスの安定はみられず、5LMH以下にまで低下したため、試験を中止した。被処理水および処理水質(限外ろ過膜透過水の水質)を表2に示す。
<Comparative example 1>
A filtration test using an ultrafiltration membrane (hollow fiber membrane, membrane material: polyvinylidene fluoride) was performed using the processing apparatus shown in FIG. The water to be treated was supplied to an internal pressure type ultrafiltration membrane (UF membrane, see Table 1), and the filtration treatment was performed by a cross-flow method. The amount of circulating water was adjusted so that the linear velocity of the cross flow was 2 m / s. Filtration was performed at a pressure of 100 kPa, and when a stable flux was measured, the flux was not stable and dropped to 5 LMH or less, so the test was stopped. Table 2 shows the water to be treated and the quality of the treated water (water quality of the ultrafiltration membrane permeated water).
なお、限外ろ過膜の分画分子量は、分子量の異なる数種類のマーカー分子を用いて阻止率を測定し、阻止率が90%以上となるマーカー分子の分子量から確認した(分画分子量参考URL:http://chemeng.in.coocan.jp/memb/m_mb4.html)。TOCは、燃焼方式のTOC測定装置(株式会社島津製作所製、TOC−V)を用いて測定した。カラギーナン濃度(mg/L)は、TOC成分分離測定装置(DOC Labor製、LC−OCD)を用いて、高分子有機物の濃度から測定した。安定するフラックスは、膜に被処理水を通液し、時間当たりのフラックス低下が10%以下となるフラックスを確認することにより決定した。 The fractional molecular weight of the ultrafiltration membrane was confirmed by measuring the inhibition rate using several types of marker molecules having different molecular weights and confirming from the molecular weight of the marker molecule having an inhibition rate of 90% or more (fractional molecular weight reference URL:). http://chemeng.in.coocan.jp/memb/m_mb4.html). The TOC was measured using a combustion type TOC measuring device (TOC-V manufactured by Shimadzu Corporation). The carrageenan concentration (mg / L) was measured from the concentration of high molecular weight organic matter using a TOC component separation measuring device (manufactured by DOC Labor, LC-OCD). The stable flux was determined by passing water to be treated through the membrane and confirming the flux in which the flux decrease per hour was 10% or less.
<実施例1〜6、比較例1〜3>
以下、膜材質、クロスフロー線速、分画分子量を変えて同様の試験を繰り返した。実験条件を表3に、結果を表4〜表6にまとめる。
<Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3>
Hereinafter, the same test was repeated by changing the film material, the cross-flow linear velocity, and the molecular weight cut-off. The experimental conditions are summarized in Table 3, and the results are summarized in Tables 4 to 6.
これらの試験結果より、TOC成分を低減することができ、安定運転できる条件は以下のように考えられる。
膜材質:ポリスルホンまたはポリアクリルニトリル
分画分子量:50,000Da未満であることが好ましく、4,000Daを超え50,000Da未満の範囲であることがより好ましく、6,000Da以上13,000Da以下の範囲であることがさらに好ましい。
クロスフロー線速:0.5以上であることが好ましい(膜の強度、ポンプ容量増大の経済性を勘案する)。
From these test results, the conditions under which the TOC component can be reduced and stable operation can be performed are considered as follows.
Membrane material: Polysulfone or polyacrylic nitrile Fractional molecular weight: preferably less than 50,000 Da, more preferably more than 4,000 Da and less than 50,000 Da, more preferably 6,000 Da or more and 13,000 Da or less. Is more preferable.
Cross-flow linear velocity: preferably 0.5 or more (considering the strength of the membrane and the economic efficiency of increasing the pump capacity).
[逆浸透膜通水試験]
<実施例7,8、比較例4,5>
逆浸透膜通水試験で用いた装置の概略構成を図3に示す。逆浸透膜処理の被処理水として、限外ろ過未処理水(比較例4)、上記実施例1の処理水(限外ろ過膜透過水)(実施例7)、上記実施例5の処理水(実施例8)、上記比較例3の処理水(比較例5)を使用した。
[Reverse osmosis membrane water flow test]
<Examples 7 and 8, Comparative Examples 4 and 5>
FIG. 3 shows a schematic configuration of the device used in the reverse osmosis membrane water flow test. As the water to be treated for the reverse osmosis membrane, the ultrafiltration untreated water (Comparative Example 4), the treated water of Example 1 (ultrafiltration membrane permeated water) (Example 7), and the treated water of Example 5 above. (Example 8), the treated water of Comparative Example 3 (Comparative Example 5) was used.
被処理水を逆浸透膜(オルガノ株式会社製、OFR−625)に通水し、24時間後のフラックス低下の度合いを確認した。結果を表7に示す。 The water to be treated was passed through a reverse osmosis membrane (manufactured by Organo Corporation, OFR-625), and the degree of flux reduction after 24 hours was confirmed. The results are shown in Table 7.
比較例4,5ではフラックスの低下が顕著であり、安定通水できるとはいえない。一方で、TOCが低減されている実施例7,8ではフラックスの低下が抑制されており、逆浸透膜の前段の限外ろ過膜処理でのTOC成分低減が逆浸透膜の安定運転のために重要であるといえる。 In Comparative Examples 4 and 5, the flux is significantly reduced, and it cannot be said that stable water flow is possible. On the other hand, in Examples 7 and 8 in which the TOC is reduced, the decrease in flux is suppressed, and the reduction of the TOC component in the ultrafiltration membrane treatment in the previous stage of the reverse osmosis membrane is for stable operation of the reverse osmosis membrane. It can be said that it is important.
逆浸透膜処理によって塩化カリウムが濃縮されたことを確認するため、イオンクロマトグラフ装置(株式会社島津製作所製、HIC−SP型)を用いて逆浸透膜濃縮水の水質分析を行った。水質分析の結果を表8に示す。 In order to confirm that potassium chloride was concentrated by the reverse osmosis membrane treatment, water quality analysis of the reverse osmosis membrane concentrated water was performed using an ion chromatograph device (manufactured by Shimadzu Corporation, HIC-SP type). The results of water quality analysis are shown in Table 8.
回収した逆浸透膜濃縮水には1.5重量%以上の塩化カリウム濃度が望ましく、実施例の方法によって、TOC成分の低減と塩化カリウムの回収が達成できることが確認できた。 It was confirmed that a potassium chloride concentration of 1.5% by weight or more is desirable for the recovered reverse osmosis membrane concentrated water, and that the TOC component can be reduced and potassium chloride can be recovered by the method of the example.
このように、実施例の方法により、ファウリングを抑制しつつ増粘多糖類含有水のTOC成分を低減する膜処理を行うことができた。また、TOC成分の低減と塩化カリウム等の無機塩の回収が達成できた。 As described above, by the method of the example, it was possible to carry out the membrane treatment for reducing the TOC component of the thickening polysaccharide-containing water while suppressing fouling. In addition, reduction of TOC component and recovery of inorganic salts such as potassium chloride could be achieved.
1,3 処理装置、10 被処理水槽、12 限外ろ過膜処理装置、14 限外ろ過膜透過水槽、16 逆浸透膜処理装置、18,20,22 ポンプ、24 被処理水配管、26 被処理水供給配管、28 限外ろ過膜透過水配管、30 限外ろ過膜透過水供給配管、32 逆浸透膜透過水配管、34 逆浸透膜濃縮水配管、36 逆洗水配管、38 限外ろ過膜濃縮水配管、40 排出配管、50 設備、52 逆浸透膜濃縮水返送配管。 1,3 Treatment equipment, 10 Water tanks to be treated, 12 Ultrafiltration membrane treatment equipment, 14 Ultrafiltration membrane permeation tanks, 16 Reverse osmosis membrane treatment equipment, 18, 20, 22 Pumps, 24 Water pipes to be treated, 26 Treatment Water supply pipe, 28 ultrafiltration membrane permeable water pipe, 30 ultrafiltration membrane permeable water supply pipe, 32 reverse osmosis membrane permeable water pipe, 34 reverse osmosis membrane concentrated water pipe, 36 reverse osmosis water pipe, 38 ultrafiltration membrane Concentrated water piping, 40 discharge piping, 50 equipment, 52 reverse osmosis membrane concentrated water return piping.
Claims (8)
前記限外ろ過膜処理工程で得られる限外ろ過膜透過水を逆浸透膜に通水する逆浸透膜処理工程と、
を含み、
前記限外ろ過膜の膜材質がポリスルホンまたはポリアクリルニトリルであり、
前記逆浸透膜処理工程で得られ、無機塩を含む逆浸透膜濃縮水を回収し、前記増粘多糖類の製造工程において再利用することを特徴とする、増粘多糖類含有水の処理方法。 Ultrafiltration membrane treatment step in which water to be treated, which is a dehydration solution containing gelled thickening polysaccharide and inorganic salt, discharged from the production process of thickening polysaccharide is passed through the ultrafiltration membrane by a cross-flow method. When,
A reverse osmosis membrane treatment step in which the ultrafiltration membrane permeated water obtained in the ultrafiltration membrane treatment step is passed through the reverse osmosis membrane.
Including
The membrane material of the ultrafiltration membrane is polysulfone or polyacrylic nitrile.
A method for treating thickening polysaccharide-containing water, which comprises recovering the reverse osmosis membrane concentrated water obtained in the reverse osmosis membrane treatment step and reusing it in the manufacturing step of the thickening polysaccharide. ..
前記限外ろ過膜の分画分子量が50,000Da未満であることを特徴とする、増粘多糖類含有水の処理方法。 The method for treating thickening polysaccharide-containing water according to claim 1.
A method for treating thickening polysaccharide-containing water, wherein the ultrafiltration membrane has a molecular weight cut off of less than 50,000 Da.
前記限外ろ過膜に通水する際のクロスフロー線速が0.5m/s以上であることを特徴とする、増粘多糖類含有水の処理方法。 The method for treating thickening polysaccharide-containing water according to claim 1 or 2.
A method for treating thickening polysaccharide-containing water, which comprises a cross-flow linear velocity of 0.5 m / s or more when passing water through the ultrafiltration membrane.
前記被処理水中の前記増粘多糖類の含有量は、TOC(全有機炭素量)として50mg/L〜100mg/Lの範囲であり、前記無機塩の含有量は、0.2重量%〜1.0重量%の範囲であることを特徴とする、増粘多糖類含有水の処理方法。 The method for treating thickening polysaccharide-containing water according to any one of claims 1 to 3.
The content of the thickening polysaccharide in the water to be treated is in the range of 50 mg / L to 100 mg / L as TOC (total organic carbon amount) , and the content of the inorganic salt is 0.2% by weight to 1 by weight. A method for treating thickening polysaccharide-containing water, which comprises a range of 0.0% by weight.
前記限外ろ過膜処理手段で得られる限外ろ過膜透過水を逆浸透膜に通水する逆浸透膜処理手段と、を備え、
前記限外ろ過膜の膜材質がポリスルホンまたはポリアクリルニトリルであり、
前記逆浸透膜処理手段で得られ、無機塩を含む逆浸透膜濃縮水を回収し、前記増粘多糖類の製造工程において再利用することを特徴とする、増粘多糖類含有水の処理装置。 Ultrafiltration membrane treatment means for passing water to be treated, which is a dehydration solution containing gelled thickening polysaccharide and inorganic salt, discharged from the manufacturing process of the thickening polysaccharide through the ultrafiltration membrane by a cross-flow method. When,
A reverse osmosis membrane treatment means for passing the ultrafiltration membrane permeated water obtained by the ultrafiltration membrane treatment means through the reverse osmosis membrane is provided.
The membrane material of the ultrafiltration membrane is polysulfone or polyacrylic nitrile.
A treatment apparatus for thickening polysaccharide-containing water, which comprises recovering reverse osmosis membrane concentrated water obtained by the reverse osmosis membrane treatment means and reusing it in the process for producing the thickening polysaccharide. ..
前記限外ろ過膜の分画分子量が50,000Da未満であることを特徴とする、増粘多糖類含有水の処理装置。 The thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus according to claim 5.
A device for treating thickening polysaccharide-containing water, characterized in that the fractional molecular weight of the ultrafiltration membrane is less than 50,000 Da.
前記限外ろ過膜に通水する際のクロスフロー線速が0.5m/s以上であることを特徴とする、増粘多糖類含有水の処理装置。 The thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus according to claim 5 or 6.
A thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus, characterized in that the cross-flow linear velocity when passing water through the ultrafiltration membrane is 0.5 m / s or more.
前記被処理水中の前記増粘多糖類の含有量は、TOC(全有機炭素量)として50mg/L〜100mg/Lの範囲であり、前記無機塩の含有量は、0.2重量%〜1.0重量%の範囲であることを特徴とする、増粘多糖類含有水の処理装置。 The thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus according to any one of claims 5 to 7.
The content of the thickening polysaccharide in the water to be treated is in the range of 50 mg / L to 100 mg / L as TOC (total organic carbon amount) , and the content of the inorganic salt is 0.2% by weight to 1 by weight. A thickening polysaccharide-containing water treatment apparatus, characterized in that it is in the range of 0.0% by weight.
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