TWI535665B - 混凝過濾方法 - Google Patents

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Description

混凝過濾方法
本發明係關於一種對含有濁度的水進行混凝和過濾處理的方法。
當作為純水裝置補充水等要求澄清水時，混凝過濾方法作為去除原水中的濁質的方法正得到廣泛應用。另外，在藉由逆滲透膜進行廢水回收再利用時，有時實施混凝過濾處理作為逆滲透膜前的除濁處理。
在該混凝過濾法中，若SS(懸浮固體)捕捉量達到規定量以上，則為了確保通水量而增加通水壓，因而濁質會發生洩漏。因此，需要定期進行反洗(back wash)。藉由上述反洗(back wash)增加了向系統外的排出水量，導致水回收率降低。另外，在混凝過濾法中，若增大線速度，則濾材(過濾用材料)無法將濁質捕捉完，處理水的濁度變差。
在日本特許第3460324號的0007段中有如下記載：在混凝過濾法中，藉由作為過濾器濾材使用強酸性陽離子交換樹脂，提高了過濾器的SS捕捉能力。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特許第3460324號
在作為濾材使用強酸性陽離子交換樹脂的方法中，用於陽離子交換樹脂再生的藥劑量增多，混凝過濾處理的總 成本增高。
本發明的目的在於提供一種能夠以低成本獲得良好水質的混凝過濾水的混凝過濾方法。
本發明的技術方案1的混凝過濾方法，其針對被處理水添加陽離子類混凝劑進行混凝處理，然後，利用濾材的至少一部分被設置為陽離子交換樹脂的過濾器進行過濾，其特徵在於，作為該陽離子交換樹脂使用弱酸性陽離子交換樹脂。
本發明的技術方案2的混凝過濾方法，在技術方案1所述的混凝過濾方法中，前述過濾器，是作為濾材使用了弱酸性陽離子交換樹脂和其他濾材的多層過濾器。
本發明的技術方案3的混凝過濾方法，在技術方案1或2所述的混凝過濾方法中，其特徵在於，在混凝處理後且過濾前進行固液分離處理。
本發明的技術方案4的混凝過濾方法，在技術方案1至3中任一項所述的混凝過濾方法中，當來自前述過濾器的過濾水水質超過規定值時，對前述弱酸性陽離子交換樹脂進行再生。
在作為濾材使用陽離子交換樹脂的情形，當陽離子交換樹脂的官能基位於H+上時，對氫氧化鋁和氫氧化鐵等絮凝物的捕捉功能增加。但是，當以工業用水、河水等作為被處理水時，藉由被處理水中的鹼成分(Na、Ca、Mg等)，陽離子交換樹脂的官能基的H+被交換而被置換為Na、Ca、Mg等。由此，使SS捕捉功能降低，因此使陽離子交換樹 脂再生。
在本發明中，作為濾材的陽離子交換樹脂使用弱酸性陽離子樹脂，並且較佳是調節供水pH為4至8後進行運轉，由此，使其不與被處理水中的Na、Ca、Mg進行積極的離子交換，而以大量殘留陽離子交換樹脂的官能基的H+的狀態繼續進行過濾。由此，使用弱酸性陽離子交換樹脂，則會以H+大量殘留於官能基上的狀態繼續進行過濾，因而減少了對陽離子交換樹脂進行再生的頻率。因此，能夠大幅度減少再生劑的使用量。此外，確認即使是弱酸性陽離子樹脂也具有與強酸性陽離子樹脂相同的過濾捕捉功能。
下面，進一步詳細說明本發明。
本發明中，在含有SS或者膠質成分的被處理水中添加PAC(聚氯化鋁)或氯化鐵等陽離子類混凝劑後進行過濾處理的方法中，在濾材中使用弱酸性離子交換樹脂，並且較佳是調節過濾器的供水pH為4至8，特佳為5至7。
[被處理水]
作為被處理水，可例示河水、工業用水，來自鋼鐵、機械、化學、食品等各種產業領域產生的進行回收再利用的廢水等，但並不限定於此。被處理水的SS濃度，較佳為1至100mg/L，特佳為1至20mg/L左右，但並不限定於此。
[混凝劑]
作為陽離子類混凝劑，例如，較佳是PAC(聚氯化鋁)、氯化鐵。可以單獨使用或者併用對混凝劑的混凝效果有輔 助作用的有機類陽離子混凝劑。另外，為了提高用陽離子類混凝劑凝結而成的凝結物的絮凝性，可以併用陰離子聚合物。
[pH調節]
pH調節方法，可以添加鹽酸、硫酸、苛性鈉等，但並不限定於此。
[弱酸性陽離子樹脂]
使用作為官能基具有弱酸性酸基的弱酸性陽離子交換樹脂。作為弱酸性陽離子交換樹脂，較佳是具有羧酸的弱酸性陽離子交換樹脂，例如，能夠使用丙烯酸類弱酸性離子交換樹脂(WK40L，三菱化學股份有限公司製造)或者甲基丙烯酸類弱酸性離子交換樹脂(WK10，三菱化學股份有限公司製造)等，但並不限定於此。作為陽離子交換樹脂，可以使用廢舊陽離子交換樹脂。藉由使用廢舊陽離子交換樹脂，能夠降低濾材成本。
[其他濾材]
基於輔助弱酸性陽離子交換樹脂的捕捉功能的目的，也可藉由使用併用有無煙煤等的多層過濾層增大SS捕捉能力。
[陽離子交換樹脂的再生]
即使濾材是弱酸性陽離子濾材，若繼續過濾，則官能基的H+慢慢與Na、Ca、Mg等進行交換，因此，在離子交換進行至某種程度以上的階段，對陽離子交換樹脂進行再生。對該陽離子交換樹脂的再生而言，使用了鹽酸、硫酸， 但也可以使用其他酸。並且，若後級處理中有離子交換樹脂塔，則也可以利用其再生液。此外，為了提高再生率，也可以用鹼劑進行反向再生後再用酸進行再生。在用酸進行再生前或者在用酸進行再生時，可以用空氣和/或水進行反洗(back wash)，排出濾材上所附著的SS。
[再生的時期]
對進行陽離子交換樹脂的再生時期而言，能夠設定在陽離子交換樹脂穿透(break)之前，例如，設定在從過濾器流出的過濾水的pH變成規定值(例如選自5至6之間的值)以上時。另外，也可以設定為過濾水的濁度或導電率達到規定值以上時進行再生。
[濁質的粗分離處理]
若被處理水中的濁質濃度高，則可以在混凝處理後並在用弱酸性陽離子樹脂進行的過濾前通過沈澱池、加壓懸浮裝置、纖維過濾裝置等固液分離裝置進行濁質的粗分離處理。
[預處理]
當向過濾器中通水時，可以進行活性碳處理或氧化還原處理以實現減少對離子交換樹脂的不可逆性吸附污染或防止氧化還原的劣化。
[後級處理]
可以採用強酸性陽離子交換樹脂裝置、陰離子交換樹脂、混床離子交換樹脂、逆滲透膜、電去離子裝置等進一步處理過濾處理水。
實施例 [實施例1、比較例1]
將表1中所示的水質的工業用水進行下述SS粗分離處理，然後，以下述條件向陽離子交換樹脂塔中通水。
<SS粗分離處理>
在PAC為50mg/L、混凝pH6.5的條件下進行混凝操作，藉由加壓懸浮處理上述混凝的水來進行粗分離SS。加壓懸浮處理水的pH為6.5，SS濃度為3.8mg/L。
<陽離子交換樹脂塔的填充樹脂> 實施例1：弱酸性陽離子樹脂(WC-10，三菱化學股份有限公司製造)
柱徑為400mm、樹脂填充高度為800mm、填充量為1L
比較例1：強酸性陽離子樹脂(PK228，三菱化學股份有限公司製造)
柱徑為400mm、樹脂填充高度為800mm、填充量為1L
<陽離子交換樹脂塔的通水流量>
以38L/Hr為通水流量，對加壓懸浮處理水進行通水。
<處理水水質的評價>
採用MFF值作為評價陽離子交換樹脂塔中的過濾處理水的水質的指標，若MFF值低於1.1則判定過濾水水質為良好。
MFF值，根據水在0.45μm過濾器上的膜堵塞速度進行計算。具體而言，相對於直徑為47mm、孔徑大小為0.45μm的過濾器，在500mmHg抽吸壓下進行500mL的兩次過濾，分別測定第一次通水時間T1和第二次通水時間T2，並按照MFF值=T2/T1進行計算。例如，當向逆滲透膜等通水時要求過濾水清澄，其MFF小於1.1。
為了表示MFF值的經時變化，將MFF值相對於累計BV(Bed Volume，柱床體積)標出。將結果表示於第1圖中。此外，累計BV=通水累計量/濾材填充量。
<處理水pH的經時變化>
測定了處理水pH的經時變化。將結果表示於第2圖中。
<可取水的BV、離子吸附量、再生劑所需量、再生劑效率>
在表示過濾水的濁質洩漏的MFF上升的時刻(800BV)，用濃度為10%的HCl使離子交換樹脂再生。將可取水的BV、離子吸附量、再生劑所需量、再生劑效率的測定結果表示於表2中。
<考察>
如表2和第1圖所示，對獲得良好處理水的取水量而言，以比較例1居多。另一方面，如第2圖所示，可知處理水pH以實施例1居高，並且在作為濾材使用的陽離子交換樹脂上吸附的陽離子量以實施例1為較少。使用有弱酸性陽離子交換樹脂的實施例1，與使用有強酸性陽離子交換樹脂的比較例1相比，再生效率優異。如表2所示，在獲得良好過濾水的每個單位取水量的所需酸量(再生用酸量)方面，實施例1明顯較少。
第1圖是表示實施例結果和比較例結果的曲線圖。
第2圖是表示實施例結果和比較例結果的曲線圖。
由於本案的圖為實驗數據，並非本案的代表圖。故本案無指定代表圖。

Claims (5)

  1. 一種混凝過濾方法，其針對被處理水添加陽離子類混凝劑進行混凝處理，然後，利用濾材的至少一部分被設置為陽離子交換樹脂的過濾器進行過濾，其中，作為該陽離子交換樹脂使用弱酸性陽離子交換樹脂，並且，過濾器的供水pH為5至7。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的混凝過濾方法，其中，前述過濾器，是作為濾材使用了弱酸性陽離子交換樹脂和其他濾材的多層過濾器。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的混凝過濾方法，其中，在混凝處理後且過濾前進行固液分離處理。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述的混凝過濾方法，其中，當來自前述過濾器的過濾水水質超過規定值時，對前述弱酸性陽離子交換樹脂進行再生。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的混凝過濾方法，其中，當來自前述過濾器的過濾水水質超過規定值時，對前述弱酸性陽離子交換樹脂進行再生。
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