WO2021079639A1 - 排水回収システム - Google Patents

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英邦 亀田
景二郎 多田
健一郎 今井
正嗣 中島
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Definitions

  • the present invention relates to a system for collecting and using wastewater.
  • Patent Document 1 describes that organic wastewater is subjected to primary to tertiary treatment and then supplied to a boiler or a cooling tower, an ion exchange resin recycling device, or the like. There is.
  • RO device When irrigation water and wastewater are treated by a system including a reverse osmosis membrane device (hereinafter, may be referred to as RO device), water is supplied to the RO device (RO water supply) in order to prevent scale adhesion to the reverse osmosis membrane.
  • a scale dispersant has been added (for example, Patent Document 2).
  • An object of the present invention is to provide a wastewater recovery system capable of reducing the scale dispersant cost of a wastewater recovery system having a reverse osmosis membrane device.
  • the wastewater recovery system of the present invention has a wastewater pretreatment device, a desalination device for desalting the pretreated water treated by the pretreatment device, and a use point to which the desalted water from the desalination device is supplied.
  • the wastewater recovery system is characterized in that at least a part of the wastewater is brine of a reverse osmosis membrane device.
  • the brine contains a scale dispersant.
  • the brine is a brine of a reverse osmosis membrane device installed in a water production device or a pure water production device.
  • wastewater recovery system of the present invention desalted treated water generated by pretreating and desalting a plurality of types of wastewater is supplied to a use point for use.
  • RO brine usually contains a scale dispersant, it is possible to eliminate the need for a scale dispersant newly added to the water supply to the RO device of the desalination apparatus, or to reduce the amount of the scale dispersant added. ..
  • FIG. 1 is a flow chart of a wastewater recovery system according to an embodiment.
  • a plurality of types of drainage (in this embodiment, the first drainage, the second drainage, and the third drainage. However, the type of drainage may be 2 or 4 or more) are introduced into the raw water tank 1. At least one of the plurality of types of wastewater is the brine (concentrated water) of the RO device or contains the brine.
  • this RO device examples include those installed in water production equipment (water production equipment) and pure water production equipment used in equipment such as outside air treatment air conditioners, scrubbers, cooling towers and boilers. Not limited. However, among the irrigation water production equipment, the wastewater recovery equipment has a large load, which is not preferable.
  • the wastewater other than RO brine includes, but is not limited to, detoxification wastewater and dicing wastewater.
  • the raw water in the raw water tank 1 is sent to the pretreatment device 2, is used as pretreated water from which fine particles and the like have been removed by treatments such as coagulation treatment and filtration treatment, and is sent to the desalting device 4 via the pretreatment tank 3. Will be done.
  • An RO device (reverse osmosis membrane device) is used as the desalting device 4, and the concentrated water is discharged to sewage, rivers, etc. via the pipe 4a.
  • the desalting treated water of the desalting apparatus 4 is sent to the use points 11, 12, and 13 via the desalting treated water tank 5.
  • industrial water, city water, well water, or membrane-filtered water thereof is supplied to the desalted water tank 5 via the backup pipe 5a as needed.
  • At least one of a plurality of types of wastewater includes brine of the RO device or one thereof.
  • a scale dispersant is often added to RO water supply. Therefore, RO brine is contained in a concentrated state of the scale dispersant.
  • the raw water in the raw water tank 1 therefore contains a scale dispersant derived from this RO brine. Therefore, the water supply of the RO device constituting the desalination device 4 contains a scale dispersant that has permeated the turbid film of the pretreatment device 2, and the amount of the scale dispersant newly added is reduced by that amount. can do.
  • inorganic polyphosphoric acids such as sodium hexametaphosphate and sodium tripolyphosphate
  • phosphonic acids such as hydroxyethylidene diphosphonic acid and phosphonobutane tricarboxylic acid
  • polymer scale dispersants can also be used. ..
  • the pH of RO water supply is often set to 4.0 to 7.0.
  • the scale dispersant has only a carboxyl group and no sulfonic acid group, it may be insolubilized and may not function as a scale dispersant. Therefore, as the scale dispersant, it is preferable to use a polymer having a sulfonic acid group and a carboxyl group.
  • Examples of the polymer having a sulfonic acid group and a carboxyl group suitable as a polymer-based scale dispersant include a copolymer of a monomer having a sulfonic acid group and a monomer having a carboxyl group, or further, these. Examples thereof include a ternary copolymer of a monomer and another copolymer copolymerizable.
  • Examples of the monomer having a sulfonic acid group include conjugated diene sulfonic acid such as 2-methyl-1,3-butadiene-1-sulfonic acid and sulfonic acid group such as 3- (meth) allyloxy-2-hydroxypropane sulfonic acid.
  • Unsaturated (meth) allyl ether-based monomer having, 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, 2-hydroxy-3-acrylamidepropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid, metharylsulfonic acid, vinylsulfone Acids, allyl sulfonic acids, isoamylene sulfonic acids, or salts thereof, such as preferably 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid (HAPS), 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS). ).
  • HAPS 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid
  • AMPS 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid
  • One of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
  • Examples of the monomer having a carboxyl group include acrylic acid (AA), methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, vinyl acetic acid, atropic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, hydroxyethylacrylic acid, and salts thereof.
  • acrylic acid and methacrylic acid are one of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
  • Examples of the monomer copolymerizable with these monomers include alkenes such as isobutylene, and amides such as N-tert-butylacrylamide (N-tBAA) and N-vinylformamide.
  • alkenes such as isobutylene
  • amides such as N-tert-butylacrylamide (N-tBAA) and N-vinylformamide.
  • an oxidizing agent may be added.
  • a reducing agent such as sodium bisulfite
  • a chlorine-based oxidizing agent or the like is used as the oxidizing agent, but there is no particular limitation, and various kinds such as sodium hypochlorite and chlorine dioxide are used.
  • the oxidizing agent may be added alone or in combination of two or more.
  • the amount of the chlorine-based oxidizing agent added is usually 0.3 to 1.0 mg / LasCl 2 , and it is preferable that the chlorine-based oxidizing agent is always added.
  • the filter may be a general gravity filter, a pressure filter, a turbid film, or the like, but a turbid film is preferable.
  • a turbid film is preferable.
  • an opaque membrane When an opaque membrane is adopted, it may be a cross-flow type or a total filtration type.
  • the decontamination process using the decontamination membrane consists of water flow, air bubbling, backwashing, and water filling. It is preferable that the filtration water flow time is 20 to 40 minutes (usually 30 minutes) and the differential pressure (inlet pressure-outlet pressure) is about 0.02 to 0.04 MPa. When the differential pressure reaches 0.07 to 0.10 MPa, it is preferable to perform clean-in-place cleaning.
  • the material of the dehumidifying film is preferably polyvinylidene fluoride having good chemical resistance, and the pore size is preferably 0.02 ⁇ m or more, for example, about 0.02 to 0.1 ⁇ m, but the material is not limited thereto.
  • an RO device is preferable, and it is preferable to secure a line flow rate of 3.6 m 3 / h or more.
  • Equipment other than the RO device may be further provided.
  • the reverse osmosis membrane is not particularly limited.
  • An ultra-low pressure film having a standard pressure of 0.735 MPa may be used.
  • the film area is preferably about 35 to 41 m 2.
  • the initial pure water flux is preferably 1.0 m / d (25 ° C., 0.735 MPa) or more, and the initial desalting rate is preferably 98% or more. It is preferable to set the recovery rate so that the Langeria index is 0 or less and the silica concentration of the brine water is within the solubility.
  • the recovery rate is usually 50 to 80%.
  • a slime control agent to RO water supply.
  • the slime control agent include a free chlorine agent such as sodium hypochlorite (NaClO), a bound chlorine agent obtained by reacting chlorine such as chloramine and monochlorosulfamic acid with amidosulfate and a compound having an amidosulfate group, and bromine such as dibromohydranthin.
  • a free chlorine agent such as sodium hypochlorite (NaClO)
  • a bound chlorine agent obtained by reacting chlorine such as chloramine and monochlorosulfamic acid with amidosulfate and a compound having an amidosulfate group
  • bromine such as dibromohydranthin.
  • organic agents such as DBNPA (dibromonitrilopropion acid) and MIT (methylisothiazolone) can be used.
  • a bound chlorine-based oxidizing agent it is preferable to add it so as to be 0.3 to 1.0 mg / LasCl 2.
  • the sodium chlorosfufamate oxidant is, for example, a chlorine-based oxidant having an effective chlorine concentration of 1 to 8% by weight, preferably 3 to 6% by weight, and 1.5 to 9% by weight, preferably 4.5 to 8% by weight. It is preferable to use it as an aqueous solution having a pH of ⁇ 12, which contains the sulfamic acid compound of.
  • additives may be added to the RO water supply.
  • An electric deionization device, an ion exchange tower, etc. may be installed after the RO device.
  • use points 11 to 13 include, but are not limited to, an outside air treatment air conditioner, a scrubber, a cooling tower, a boiler, and the like.

Abstract

排水の再利用率を向上させた排水回収システムを提供する。原水槽１内の原水は、前処理装置２に送水され、凝集処理及び濾過処理等の処理によって前処理水とされ、前処理槽３を介して脱塩装置４に送水される。脱塩装置４の脱塩処理水は、脱塩処理水タンク５を経てユースポイント１１，１２，１３に送水される。原水槽１には複数種類の排水が導入され、その少なくとも１種はスケール分散剤を含むＲＯブラインである。

Description

排水回収システム
　本発明は、排水を回収して利用するシステムに関する。
　深刻な水不足を緩和するための排水回収技術は、世界中で注目されている技術である。排水を回収して再利用するシステムとして、特許文献１には、有機性排水を１次～３次処理した後、ボイラ又は冷却塔や、イオン交換樹脂再生装置等に供給することが記載されている。
　用水や排水を逆浸透膜装置（以下、ＲＯ装置ということがある。）を含むシステムによって処理する場合、逆浸透膜へのスケール付着を防止するために、ＲＯ装置への給水（ＲＯ給水）にスケール分散剤を添加することが行われている（例えば特許文献２）。
特開２０１６－１２３９０６号公報 特開平９－２０６７４９号公報
　本発明は、逆浸透膜装置を有する排水回収システムのスケール分散剤コストの低減を図ることができる排水回収システムを提供することを目的とする。
　本発明の排水回収システムは、排水の前処理装置と、該前処理装置で処理された前処理水を脱塩する脱塩装置と、該脱塩装置からの脱塩水が供給されるユースポイントとを有する排水回収システムにおいて、前記排水の少なくとも一部は逆浸透膜装置のブラインであることを特徴とする。
　本発明の一態様では、前記ブラインはスケール分散剤を含有している。
　本発明の一態様では、前記ブラインは、用水製造装置や純水製造装置に設置された逆浸透膜装置のブラインである。
　本発明の排水回収システムでは、複数種類の排水を前処理及び脱塩処理して生じた脱塩処理水をユースポイントに供給して利用する。
　複数種類の排水のうち、少なくとも１種はＲＯブラインである。ＲＯブラインは通常スケール分散剤を含有しているので、上記脱塩装置のＲＯ装置への給水に新たに添加するスケール分散剤を不要とするか、又はスケール分散剤添加量を低減することができる。
図１は実施の形態に係る排水回収システムのフロー図である。
　図１を参照して実施の形態について説明する。
　複数種類の排水（この実施の形態では第１排水、第２排水、第３排水。ただし、排水の種類は２又は４以上であってもよい。）が原水槽１に導入される。複数種類の排水のうち少なくとも１種類はＲＯ装置のブライン（濃縮水）であるか、又は該ブラインを含むものである。
　このＲＯ装置は、外気処理空調機、スクラバー、冷却塔及びボイラー等の設備で使用される用水の製造装置（用水製造装置）や純水製造装置に設置されたものが例示されるが、これに限定されない。ただし、用水製造装置のうち、排水回収装置は負荷が大きくなるので、好ましくない。原水槽に導入される排水のうち、ＲＯブライン以外の排水としては除害排水やダイシング排水などが例示されるが、これに限定されない。
　原水槽１内の原水は、前処理装置２に送水され、凝集処理及び濾過処理等の処理によって微細粒子等を除去した前処理水とされ、前処理槽３を介して脱塩装置４に送水される。
　脱塩装置４としては、ＲＯ装置（逆浸透膜装置）が用いられており、その濃縮水は配管４ａを介して下水、河川等に放流される。
　脱塩装置４の脱塩処理水は、脱塩処理水タンク５を経てユースポイント１１，１２，１３に送水される。この実施の形態では、脱塩処理水タンク５に対しバックアップ用配管５ａを介して工業用水、市水、井水あるいはそれらの膜濾過水などが必要に応じ供給される。
　この実施の形態では、３個のユースポイント１１～１３が示されているが、ユースポイントは１、２又は４個以上であってもよい。
　本発明では、複数種類の排水（図示の実施の形態では第１～第３排水）の少なくとも１種類はＲＯ装置のブライン又はそれを含むものである。一般に、ＲＯ給水にはスケール分散剤を添加することが多い。そのため、ＲＯブラインにはスケール分散剤が濃縮された状態で含まれている。原水槽１中の原水は、従ってこのＲＯブライン由来のスケール分散剤を含んでいる。そのため、脱塩装置４を構成するＲＯ装置の給水には、前処理装置２の除濁膜を透過したスケール分散剤が含有されており、その分だけ、新たに添加するスケール分散剤量を低減することができる。
　スケール分散剤としては、一般に、ヘキサメタリン酸ソーダやトリポリリン酸ソーダ等の無機ポリリン酸類、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸やホスホノブタントリカルボン酸等のホスホン酸類等のほか、ポリマー系スケール分散剤も用いることができる。
　スケール分散剤は高ｐＨ条件下であるほど解離してスケール分散剤としての機能が高くなるが、ＲＯ給水が高ｐＨ条件であると、炭酸カルシウム系スケール等のスケールが析出し易くなる。このため、ＲＯ給水のｐＨは４．０～７．０とされることが多い。このようなｐＨ条件では、スケール分散剤がカルボキシル基のみを有し、スルホン酸基を有さないものであると、不溶化してスケール分散剤として機能し得なくなる場合がある。このため、スケール分散剤としては、スルホン酸基とカルボキシル基とを有する重合物を用いることが好ましい。
　ポリマー系スケール分散剤として好適なスルホン酸基とカルボキシル基を有する重合物としては、スルホン酸基を有する単量体と、カルボキシル基を有する単量体との共重合物、或いは、更に、これらの単量体と共重合可能な他の単量体との三元共重合体が挙げられる。
　スルホン酸基を有する単量体としては、２－メチル－１，３－ブタジエン－１－スルホン酸などの共役ジエンスルホン酸、３－（メタ）アリルオキシ－２－ヒドロキシプロパンスルホン酸等のスルホン酸基を有する不飽和（メタ）アリルエーテル系単量体や２－（メタ）アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、２－ヒドロキシ－３－アクリルアミドプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、イソアミレンスルホン酸、又はこれらの塩など、好ましくは、３－アリルオキシ－２－ヒドロキシ－１－プロパンスルホン酸（ＨＡＰＳ）、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）が挙げられる。これらの１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　カルボキシル基を有する単量体としては、アクリル酸（ＡＡ）、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ビニル酢酸、アトロパ酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ヒドロキシエチルアクリル酸又はこれらの塩など、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。これらの１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　これらの単量体と共重合可能な単量体としては、イソブチレン等のアルケン類、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチルアクリルアミド（Ｎ－ｔＢＡＡ）、Ｎ－ビニルホルムアミドなどアミド類が挙げられる。
　前処理装置２では、酸化剤を添加してもよい。前処理装置２で酸化剤を添加した場合、ＲＯ給水に重亜硫酸ナトリウムなどの還元剤を添加することが好ましい。
　酸化剤としては塩素系酸化剤などが用いられるが、特に制限はなく、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素等、各種のものが用いられる。酸化剤は、１種類単独でも２種類以上組み合わせて添加してもよい。塩素系酸化剤の添加量は、通常０．３～１．０ｍｇ／ＬａｓＣｌ２であり、常時添加されることが好ましい。
　前処理装置２で用いる凝集剤の種類や、必要に応じて添加される凝集助剤の種類に特に制限はない。
　濾過器としては、一般的な重力濾過器、圧力濾過器、または除濁膜などのいずれでもよいが、除濁膜が好ましい。除濁膜を採用する場合は、クロスフロー方式のものであっても全量濾過方式のものであってもよい。
　除濁膜による除濁工程は、通水、エアバブリング、逆洗、及び水張りの工程よりなる。濾過通水時間は２０～４０分（通常３０分）とし、差圧（入口圧力－出口圧力）は０．０２～０．０４ＭＰａ程度で運転することが好ましい。差圧が０．０７～０．１０ＭＰａになったときには、定置洗浄することが好ましい。除濁膜の材質は、耐薬品性の良好なポリフッ化ビニリデンが好適であり、孔径は０．０２μｍ以上、例えば０．０２～０．１μｍ程度が好適であるが、これに限定されない。
　脱塩装置４としては、ＲＯ装置が好ましく、ライン流量３．６ｍ３／ｈ以上を確保することが好ましい。ＲＯ装置以外の機器をさらに備えてもよい。
　逆浸透膜に特に制限はない。標準圧力０．７３５ＭＰａの超低圧膜を採用してもよい。膜面積は３５～４１ｍ２程度が好ましい。初期純水フラックスは、１．０ｍ／ｄ（２５℃、０．７３５ＭＰａ）以上が好ましく、初期脱塩率は９８％以上が好ましい。ランゲリア指数が０以下となるように、また、ブライン水のシリカ濃度が溶解度以内となるように回収率を設定することが好ましい。回収率は５０～８０％が通常である。
　ＲＯ給水にスライムコントロール剤を添加することが好ましい。スライムコントロール剤としては、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）等の遊離塩素剤、クロラミン、モノクロロスルファミン酸などの塩素とアミド硫酸、アミド硫酸基を有する化合物が反応した結合塩素剤、ジブロモヒダントインなどの臭素剤、ＤＢＮＰＡ（ジブロモニトリロプロピオンアシド）、ＭＩＴ（メチルイソチアゾロン）などの有機剤などの１種又は２種以上を用いることができる。
　結合塩素系酸化剤の場合０．３～１．０ｍｇ／ＬａｓＣｌ２となるように添加することが好ましい。
　クロロスフファミン酸ナトリウム酸化剤は例えば、有効塩素濃度１～８重量％、好ましくは３～６重量％の塩素系酸化剤と、１．５～９重量％、好ましくは４．５～８重量％のスルファミン酸化合物を含む、ｐＨ≧１２の水溶液として用いることが好ましい。
　ＲＯ給水にその他の添加剤を添加してもよい。
　ＲＯ装置の後段に電気脱イオン装置やイオン交換塔などを設置してもよい。
　本発明では、ユースポイント１１～１３としては、外気処理空調機、スクラバー、冷却塔、ボイラー等が例示されるが、これに限定されない。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０１９年１０月２４日付で出願された日本特許出願２０１９－１９３６４３に基づいており、その全体が引用により援用される。
　１　原水槽
　２　前処理装置
　４　脱塩装置
　１１～１３　ユースポイント

Claims (3)

  1. 　排水の前処理装置と、該前処理装置で処理された前処理水を脱塩する脱塩装置と、該脱塩装置からの脱塩水が供給されるユースポイントとを有する排水回収システムにおいて、
    　前記排水の少なくとも一部は逆浸透膜装置のブラインであることを特徴とする排水回収システム。
  2. 　前記ブラインはスケール分散剤を含有している請求項１の排水回収システム。
  3. 　前記ブラインは、用水製造装置又は純水製造装置に設置された逆浸透膜装置のブラインである請求項１又は２の排水回収システム。
PCT/JP2020/034238 2019-10-24 2020-09-10 排水回収システム WO2021079639A1 (ja)

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