JP6881435B2 - 水処理方法および水処理装置 - Google Patents
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Description
(1)原水もしくは前記原水を前処理工程により前処理した前処理水を、供給水として昇圧ポンプによって半透膜モジュールに加圧供給し、該供給水を濃縮水と透過水とに分離する水処理方法において、該供給水に還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に該供給水にスケール抑制剤を添加することを特徴とする水処理方法。
(2)前記供給水に還元剤を添加する前または添加した後0〜10秒以内に該供給水に前記スケール抑制剤を添加することを特徴とする(1)に記載の水処理方法。
(3)前記供給水が、遷移金属を0.001mg/L以上含有する供給水であることを特徴とする(1)または(2)に記載の水処理方法。
(4)前記遷移金属が、Fe(II/III)、Mn(II)、Mn(III)、Mn(IV)、Cu(I/II)、Co(II/III)、Ni(II)、Cr(II/III/IV/VI)の少なくとも一つからなる遷移金属であることを特徴とする(3)に記載の水処理方法。
(5)前記スケール抑制剤が、還元機能を有するスケール抑制剤であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の水処理方法。
(6)前記スケール抑制剤が、リン酸系の有機化合物を含むスケール抑制剤であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の水処理方法。
(7)前記スケール抑制剤が、少なくとも、アミノトリス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、ヘキサエチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、1−ヒドロキシエチレン−1,1,−ジホスホン酸、テトラメチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)のうち一つ以上を含む有機酸もしくは有機酸の塩であるとともに、分子量が200g/モル以上10000g/モル以下である成分を含むスケール抑制剤であることを特徴とする(6)に記載の水処理方法。
(8)前記スケール抑制剤が、少なくとも、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸、水素化リン、ホスフィンオキシド、アスコルビン酸、カテキン、ポリフェノール、没食子酸のうち一つ以上を副成分として含むスケール抑制剤であることを特徴とする(6)または(7)に記載の水処理方法。
(9)前記供給水が、酸化剤を添加した後に、前記還元剤を添加する供給水であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の水処理方法。
(10)前記供給水に前記還元剤を添加する0〜60秒前に該供給水に前記スケール抑制剤を添加することを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の水処理方法。
(11)前記供給水に前記還元剤を添加する0〜10秒前に該供給水に前記スケール抑制剤を添加することを特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載の水処理方法。
(12)前記供給水に前記還元剤と前記スケール抑制剤とを同時添加することを特徴とする(1)〜(11)のいずれかに記載の水処理方法。
(13)前記還元剤が亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムのいずれかを含む還元剤であることを特徴とする(1)〜(12)のいずれかに記載の水処理方法。
(14)前記前処理工程として生物処理機能を有することを特徴とする(1)〜(13)のいずれかに記載の水処理方法。
(15)原水を前処理工程により前処理した前処理水を、供給水として昇圧ポンプによって半透膜モジュールに加圧供給し、該供給水を濃縮水と透過水とに分離する水処理方法において、前記前処理工程の上流で、前記原水に追加の還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に、さらに追加のスケール抑制剤としてリン酸系のスケール抑制剤を添加し、前記原水を前記前処理工程で処理した後0〜60秒以内に、前記スケール抑制剤を添加することを特徴とする水処理方法。
(16)前記供給水に前記追加の還元剤と前記追加のスケール抑制剤とを同時に添加することを特徴とする(15)に記載の水処理方法。
(17)前記前処理工程の下流で前記供給水に前記還元剤を添加し、前記還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に前記スケール抑制剤を添加することを特徴とする(15)または(16)に記載の水処理方法。
(18)前記供給水に前記還元剤と前記スケール抑制剤とを同時に添加することを特徴とする(17)に記載の水処理方法。
(19)前記スケール抑制剤と前記追加のスケール抑制剤とが同種のスケール抑制剤であることを特徴とする(15)〜(18)のいずれかに記載の水処理方法。
(20)前記スケール抑制剤が非リン酸系の有機化合物を含むスケール抑制剤であることを特徴とする(1)〜(19)のいずれかに記載の水処理方法。
(21)前記半透膜モジュールが、ポリアミドを主成分とする半透膜を含むことを特徴とする(1)〜(20)のいずれかに記載の水処理方法。
(22)前記半透膜が、製造時に塩素処理されている半透膜であることを特徴とする(21)に記載の水処理方法。
(23)別のスケール抑制剤が添加された、他の半透膜モジュールの濃縮水を混合することによって、前記供給水に前記スケール抑制剤を添加することを特徴とする(1)〜(22)のいずれかに記載の水処理方法。
(24)原水もしくはその前処理水を供給水として加圧する昇圧ポンプと、昇圧された該供給水を濃縮水と透過水とに分離する半透膜モジュールと、該供給水に還元剤を添加する還元剤添加ユニットと、該供給水にスケール抑制剤を添加するスケール抑制剤添加ユニットを備え、該供給水に還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に該供給水にスケール抑制剤を添加可能なことを特徴とする水処理装置。
(25)還元剤添加ユニットの上流に、酸化剤を添加する酸化剤添加ユニットを備えることを特徴とする(24)に記載の水処理装置。
(26)還元剤添加ユニットの上流または下流に、生物処理機能を有する前処理ユニットを備えることを特徴とする(24)または(25)に記載の水処理装置。
(27)原水を前処理ユニットにより前処理した前処理水を、供給水として昇圧ポンプによって半透膜モジュールに加圧供給し、該供給水を濃縮水と透過水とに分離する水処理装置において、前記原水に追加の還元剤を添加する追加の還元剤添加ユニットと、該原水に前記追加の還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に前記前処理ユニットの上流で、該原水に追加のスケール抑制剤としてリン酸系のスケール抑制剤を添加する追加のスケール抑制剤添加ユニットと、前記前処理ユニットの下流で、該供給水にスケール抑制剤を添加するスケール抑制剤添加ユニットとを備え、該供給水に前記前処理ユニットで処理した後0〜60秒以内に該供給水に前記スケール抑制剤を添加可能なことを特徴とする水処理装置。
(28)前記前処理ユニットの下流で、前記供給水に還元剤を添加する還元剤添加ユニットを備え、該還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に前記スケール抑制剤を添加可能なことを特徴とする(27)に記載の水処理装置。
スケール抑制剤として、ホスホン酸系の市販スケール抑制剤1mg/Lを添加した後、10秒以内に亜硫酸水素ナトリウム2mg/Lを半透膜モジュールの上流に連続添加しながら、3ヶ月間運転継続した。この間、前処理水の酸化還元電位は、350mV以下であった。また、逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位が350mV以下であった。
スケール抑制剤として、ホスホン酸系の市販スケール抑制剤1mg/Lを添加した後、60秒以内に亜硫酸水素ナトリウム2mg/Lを連続添加した以外は、実施例1と同じ条件で運転を実施した。この間、前処理水の酸化還元電位は、350mV以下であった。また、逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位が350mV以下であった。
亜硫酸水素ナトリウム2mg/Lを添加した後、60秒以内にホスホン酸系の市販スケール抑制剤1mg/Lを連続添加した以外は、実施例1と同じ条件で運転を実施した。この間、前処理水の酸化還元電位は、350mV以下であった。また、逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位も350mV以下であった。
亜硫酸水素ナトリウム2mg/Lを添加した後、10秒以内にホスホン酸系の市販スケール抑制剤1mg/Lを連続添加した以外は、実施例1と同じ条件で運転を実施した。この間、前処理水の酸化還元電位は、350mV以下であった。また、逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位も350mV以下であった。
ろ過膜の表面に堆積したバイオフィルムおよびろ過膜の1次側(供給水側)に保持された懸濁態からなるバイオマスの生物処理機能が発現するように、ろ過流束0.5m/dで全量ろ過し、1日連続ろ過した後、ろ過を一旦中断し、前処理ユニット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い、前処理ユニットの上流に、亜硫酸水素ナトリウム2mg/Lを添加した後、10秒以内にホスホン酸系の市販スケール抑制剤1mg/Lを連続添加し、さらに前処理ユニットの下流に非リン酸系のスケール抑制剤であるポリアクリル酸1mg/Lを連続添加した以外は、実施例1と同じ条件で運転実施した。この間、前処理水の酸化還元電位は、350mV以下であった。また、逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位も350mV以下であった。
前処理ユニットの下流に、非リン酸系スケール抑制剤の代替としてリン酸系のスケール抑制剤であるホスホン酸系の市販スケール抑制剤1mg/Lを連続添加した以外は、実施例5と同じ条件で運転実施した。この間、前処理水の酸化還元電位は、350mV以下であった。また、逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位も350mV以下であった。
亜硫酸水素ナトリウム2mg/Lを添加した後、30分後にホスホン酸系の市販スケール抑制剤1mg/Lを連続添加した以外は、実施例1と同じ条件で運転を実施した。この間、前処理水の酸化還元電位は、350mV以下であったが、逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位が350mVを超えることがたびたび発生し、逆浸透膜面で酸化状態になっていることが疑われた。
亜硫酸水素ナトリウム2mg/Lを添加した後、2分後にホスホン酸系の市販スケール抑制剤1mg/Lを連続添加した以外は、実施例1と同じ条件で運転を実施した。この間、前処理水の酸化還元電位は、350mV以下であったが、逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位が350mVを超えることが数回発生、採水した逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位が緩やかに上昇して350mVを超えたことから、酸化還元電位逆浸透膜面で酸化状態になっていることが疑われた。
スケール抑制剤として、ホスホン酸系の市販スケール抑制剤1mg/Lを添加した後、30分後に亜硫酸水素ナトリウム2mg/Lを連続添加した以外は、実施例1と同じ条件で運転を実施した。この間、前処理水の酸化還元電位は、350mV以下であったが、逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位が350mVを超えることが数回発生、採水した逆浸透膜濃縮水の酸化還元電位が緩やかに上昇して350mVを超えたことから、酸化還元電位逆浸透膜面で酸化状態になっていることが疑われた。
2:原水槽
3:原水供給ポンプ
4:前処理ユニット
5:中間水槽
6:前処理水供給ポンプ
7:保安フィルター
8:昇圧ポンプ
9、9a、9b:半透膜モジュール
10:透過水
11:濃縮水
12a、12b、12c、12d、12e:薬注タンク(スケール抑制剤用)
13a、13b、13c、13d、13e:薬注ポンプ(スケール抑制剤用)
14a、14b、14c、14d、14e:薬注タンク(還元剤用)
15a、15b、15c、15d、15e:薬注ポンプ(還元剤用)
16a、16b:塩素計
17a、17b、17c、17d、17e、17f:酸化還元電位(ORP)計
18a:薬注タンク(酸化剤用)
19a:薬注ポンプ(酸化剤用)
Claims (20)
- 原水もしくは前記原水を前処理工程により前処理した前処理水に酸化剤を添加し、供給水として昇圧ポンプによって半透膜モジュールに加圧供給し、該供給水を濃縮水と透過水とに分離する水処理方法において、該供給水に還元剤を添加する前0〜10秒以内に該供給水に還元機能を有するスケール抑制剤を添加し、
該供給水が、遷移金属を0.001mg/L以上含有する供給水であり、
該遷移金属が、Fe(II/III)、Mn(II)、Mn(III)、Mn(IV)、Cu(I/II)、Co(II/III)、Ni(II)、Cr(II/III/IV/VI)の少なくとも一つからなる遷移金属であることを特徴とする水処理方法。 - 前記スケール抑制剤が、リン酸系の有機化合物を含むスケール抑制剤であることを特徴とする請求項1に記載の水処理方法。
- 前記スケール抑制剤が、少なくとも、アミノトリス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、ヘキサエチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、1−ヒドロキシエチレン−1,1,−ジホスホン酸、テトラメチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)のうち一つ以上を含む有機酸もしくは有機酸の塩であるとともに、分子量が200g/モル以上10000g/モル以下である成分を含むスケール抑制剤であることを特徴とする請求項2に記載の水処理方法。
- 前記スケール抑制剤が、少なくとも、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸、水素化リン、ホスフィンオキシド、アスコルビン酸、カテキン、ポリフェノール、没食子酸のうち一つ以上を副成分として含むスケール抑制剤であることを特徴とする請求項2または3に記載の水処理方法。
- 前記供給水に前記還元剤と前記スケール抑制剤とを同時添加することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の水処理方法。
- 前記還元剤が亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムのいずれかを含む還元剤であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の水処理方法。
- 前記前処理工程として生物処理機能を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の水処理方法。
- 原水を前処理工程により前処理した前処理水を、供給水として昇圧ポンプによって半透膜モジュールに加圧供給し、該供給水を濃縮水と透過水とに分離する水処理方法において、前記前処理工程の上流で、前記原水に追加の還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に、さらに追加のスケール抑制剤としてリン酸系のスケール抑制剤を添加し、前記原水を前記前処理工程で処理した後0〜60秒以内に、前記スケール抑制剤を添加することを特徴とする水処理方法。
- 前記供給水に前記追加の還元剤と前記追加のスケール抑制剤とを同時に添加することを特徴とする請求項8に記載の水処理方法。
- 前記前処理工程の下流で前記供給水に前記還元剤を添加し、前記還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に前記スケール抑制剤を添加することを特徴とする請求項8または9に記載の水処理方法。
- 前記供給水に前記還元剤と前記スケール抑制剤とを同時に添加することを特徴とする請求項10に記載の水処理方法。
- 前記スケール抑制剤と前記追加のスケール抑制剤とが同種のスケール抑制剤であることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の水処理方法。
- 前記スケール抑制剤が非リン酸系の有機化合物を含むスケール抑制剤であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の水処理方法。
- 前記半透膜モジュールが、ポリアミドを主成分とする半透膜を含むことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の水処理方法。
- 前記半透膜が、製造時に塩素処理されている半透膜であることを特徴とする請求項14に記載の水処理方法。
- 別のスケール抑制剤が添加された、他の半透膜モジュールの濃縮水を混合することによって、前記供給水に前記スケール抑制剤を添加することを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の水処理方法。
- 原水もしくはその前処理水を供給水として加圧する昇圧ポンプと、昇圧された該供給水を濃縮水と透過水とに分離する半透膜モジュールと、該供給水に還元剤を添加する還元剤添加ユニットと、該供給水に還元機能を有するスケール抑制剤を添加するスケール抑制剤添加ユニットを備え、
さらに該還元剤添加ユニットの上流に、酸化剤を添加する酸化剤添加ユニットを備え、
該供給水に還元剤を添加する前0〜10秒以内に該供給水にスケール抑制剤を添加可能なことを特徴とする水処理装置。 - 還元剤添加ユニットの上流または下流に、生物処理機能を有する前処理ユニットを備えることを特徴とする請求項17に記載の水処理装置。
- 原水を前処理ユニットにより前処理した前処理水を、供給水として昇圧ポンプによって半透膜モジュールに加圧供給し、該供給水を濃縮水と透過水とに分離する水処理装置において、前記原水に追加の還元剤を添加する追加の還元剤添加ユニットと、該原水に前記追加の還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に前記前処理ユニットの上流で、該原水に追加のスケール抑制剤としてリン酸系のスケール抑制剤を添加する追加のスケール抑制剤添加ユニットと、前記前処理ユニットの下流で、該供給水にスケール抑制剤を添加するスケール抑制剤添加ユニットとを備え、該供給水に前記前処理ユニットで処理した後0〜60秒以内に該供給水に前記スケール抑制剤を添加可能なことを特徴とする水処理装置。
- 前記前処理ユニットの下流で、前記供給水に還元剤を添加する還元剤添加ユニットを備え、該還元剤を添加する前または添加した後0〜60秒以内に前記スケール抑制剤を添加可能なことを特徴とする請求項19に記載の水処理装置。
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