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CN103153876A - 水处理方法和造水方法 - Google Patents

水处理方法和造水方法 Download PDF

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CN103153876A CN2011800499103A CN201180049910A CN103153876A CN 103153876 A CN103153876 A CN 103153876A CN 2011800499103 A CN2011800499103 A CN 2011800499103A CN 201180049910 A CN201180049910 A CN 201180049910A CN 103153876 A CN103153876 A CN 103153876A
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water
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dissolved oxygen
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花田茂久
伊藤世人
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Toray Industries Inc
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Abstract

本发明提供一种用固液分离单元使溶解氧浓度为1mg/L以上的被处理水进行固液分离，将所得到的过滤水用反渗透膜和/或纳滤膜进行处理的水处理方法，通过进行通过脱氧气体清洗固液分离单元的气体清洗使该过滤水中的溶解氧浓度为0.5mg/L以下，从而在将海水、江河水、下水道水二次处理水等的原水用固液分离单元进行固液分离、将所得到的过滤水用反渗透膜、纳滤膜进行膜处理来制造饮用料水、工业用水等高品质的水的情况中，不添加药品就能够抑制反渗透膜、纳滤膜的生物污损。

Description

水处理方法和造水方法
技术领域
本发明涉及由海水、江河水、下水道水二次处理水等的原水(未净化水)经膜处理来制造饮用水、工业用水等高品质水的水处理方法。
背景技术
作为由海水等原水制造高品质水的一种方法，有使用反渗透膜、纳滤膜进行的水处理方法。由于原水中含有污物等的固体成分，所以在将原水直接进行膜过滤的情况，附着在膜表面上的固体成分变多，压差急剧上升。因此，需要预先对原水进行前处理，最常使用的方法是向原水中添加絮凝剂，使固体成分团块化，用砂子、无烟煤等过滤的凝聚砂过滤法。但该方法，容易受到原水变动的影响，处理水质不稳定，所以近年来采用膜前处理，用精密过滤膜、超滤膜来处理被处理水。
这些前处理，需要定期将经持续过滤而堆积在砂子、膜间的固体成分清洗除去，所以通常与使用过滤水的反压清洗一起，进行通过吹入空气而洗出固体成分的空气清洗。
另一方面，即使由上述方法除去了固体成分，反渗透膜、纳滤膜的膜面上的微生物增殖或膜面上的生物膜的附着、即生物污损有时也会造成膜压差急剧上升，膜的透过性、分离性变差。作为防止生物污损的手段，已经提出了各种方法，如添加杀菌剂的方法(专利文献1)，对原水进行生物处理、使能够成为微生物营养源的有机物减少的方法(专利文献2)，通过提高水温来抑制微生物增殖的方法(专利文献3)等，但效果不是总是足够。
此外，还提出了通过调整被处理水中的氧化还原电位来抑制微生物的增殖、防止生物污损的方法。例如专利文献4中记载了，通过间歇地添加硫酸氢钠、硫代硫酸钠等还原剂，能抑制微生物增殖，降低膜压差上升。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开WO02/080671号小册子
专利文献2:日本特开2003-112181号公报
专利文献3:日本特开2010-058064号公报
专利文献4:日本特开2007-260638号公报
发明内容
发明要解决的课题
但专利文献4中记载的方法，由于要添加还原剂，所以药剂添加量变多，不仅不经济，而且还有药品对环境造成影响的悬念。
因而，本发明的目的在于，对于通过将被处理水用固液分离单元进行固液分离，将所得到的过滤水用反渗透膜或纳滤膜进行处理的水处理方法，不再添加药品，就能够抑制反渗透膜、纳滤膜的生物污损。
解决课题的手段
解决该课题的本发明具体如下。
(1).一种水处理方法，是用固液分离单元对溶解氧浓度为1mg/L以上的被处理水进行固液分离，将所得到的过滤水用反渗透膜和/或纳滤膜进行处理的水处理方法，其特征在于，进行用脱氧气体来清洗固液分离单元的气体清洗，使得该过滤水中的溶解氧浓度降低到0.5mg/L以下。
(2).如(1)所述的水处理方法，其特征在于，进行用脱氧气体来清洗固液分离单元的气体清洗，使得该过滤水中的溶解氧浓度为0.5mg/L以下的时间是固液分离单元的总运转时间的一半以上。
(3).一种造水方法，是用固液分离单元对溶解氧浓度为1mg/L以上的被处理水进行固液分离，将所得到的过滤水用反渗透膜和/或纳滤膜进行处理，从而得到透过水的造水方法，其特征在于，进行用脱氧气体来清洗固液分离单元的气体清洗，使得该过滤水中的溶解氧浓度为0.5mg/L以下。
(4).如(3)所述的造水方法，其特征在于，进行用脱氧气体来清洗固液分离单元的气体清洗，使得该过滤水中的溶解氧浓度为0.5mg/L以下的时间是固液分离单元的总运转时间的一半以上。
发明效果
本发明通过用脱氧气体对固液分离单元进行清洗，不仅能够将堆积在固液分离单元上的固体成分清洗除去，而且在不新加入药品的情况下，就能够降低被处理水的溶解氧浓度，降低微生物的增殖速率，从而能够抑制反渗透膜、纳滤膜的生物污损。
附图说明
图1是显示实施本发明的水处理方法的一例装置的概略流程图。
图2显示出了通过脱氧气体进行清洗的情况(实施例1)、通过空气进行清洗的情况(比较例1)、脱氧气体的清洗风量少于实施例1的情况(比较例2)、和将通过脱氧气体进行的清洗和通过空气进行的清洗合并进行的情况(比较例3)中的过滤水中的溶解氧浓度的推移变化。
具体实施方式
本发明的水处理方法在以下水处理方法中实施：将溶解氧浓度为1mg/L以上的被处理水用固液分离单元进行固液分离，将所得到的过滤水用反渗透膜和/或纳滤膜进行处理。
作为被处理水的例子，可以列举出例如海水、江河水、湖沼水、地下水、下水道水二次处理水等，由于实施本发明的效果能够显著发挥，优选被处理水的溶解氧浓度是1mg/L以上。
此外，虽然固液分离单元是用于将被处理水中含有的污垢等固体成分分离除去的机构，但在本发明中，为了将堆积在该固液分离单元上的固体成分清洗掉，而具有供给脱氧气体的构造。通过这样，可以得到本发明的实施效果。作为具体的固液分离单元的例子，可以列举出使用精密过滤膜、超滤膜的膜过滤装置，以及铺满了砂子、无烟煤等滤材的过滤装置。关于供给脱氧气体的构造，无论何种方法都可，有例如用控制器调整被压缩的脱氧气体的压力，然后供给到固液分离单元的方法等。
此外，可以在本发明中使用的反渗透膜、纳滤膜，只要是能够降低盐浓度，使被处理水能够用作饮用水、工业用水、城市用水等即可，可以使用任意的材料，可以列举出例如，由乙酸纤维素类、聚酰胺类的材料构成的。其中，在本发明的方法中特别有效的是由聚酰胺类材料构成的。聚酰胺类膜对作为杀菌剂最通常使用的氯气耐性低，即使是极低浓度的氯气也可以使膜发生显著劣化，所以难以防止生物污损。因而，本发明的实施效果发挥显著。
本发明中的这种水处理方法，其特征在于，进行通过脱氧气体清洗固液分离单元的气体清洗，来清洗除去堆积在固液分离单元上的固体成分，使通过所述固液分离单元进行固液分离而得到的过滤水中的溶解氧浓度能够降低到0.5mg/L以下。
已经知道，微生物的增殖速率依赖于溶解氧浓度，一般遵从下式。
μ＝μmax×SO2/(KO2＋SO2)
其中，μ:微生物的比增殖速率［1/d］(specific proliferation rate)，μmax:最大比增殖速率［1/d］，SO2:溶解氧浓度［mg/L］，KO2:溶解氧的半饱和常数［mg/L］。
KO2值根据微生物的种类而异，一般是0.5［mg/L］程度。因而，通过将溶解氧浓度降到0.5mg/L以下，能够将微生物的增殖速率降低到1/2以下。基于这个原因，本发明中，优选将通过所述固液分离单元进行固液分离而得到的过滤水中的溶解氧浓度降低到0.5mg/L以下。这里优选，在过滤水槽中设置例如具有隔膜式电极的溶解氧计，来监测溶解氧浓度，由此确认是否为0.5mg/L以下。此外脱氧气体只要是通过将其吹进固液分离单元，就能够将溶解氧赶出即可，可以列举出例如氮气、氦气、氩气等。虽然气体清洗可以一直都在进行，但考虑到成本方面，优选间歇进行。再者，优选过滤水中的溶解氧浓度为0.5mg/L以下的时间是固液分离单元的总运转时间的一半以上。这里的“固液分离单元的总运转时间”是指固液分离单元的过滤和清洗、供水、排水的各工序所需时间的总和。
实施例
下面更具体地说明本发明，但本发明不仅仅限于该实施例。
(实施例1)
以海水(溶解氧浓度7mg/L)作为被处理水，将被处理水1用图1所示处理方法进行处理。先将被处理水1放入到浸渍有分离膜3(聚1,1-二氟乙烯制中空丝超滤膜(东丽制LSU-1515)、膜面积:50m2)的浸渍槽2(有效容量:350L)中，通过分离膜3进行被处理水的过滤。过滤通过吸泵4进行，过滤流速设为1m/d。接下来，借助送水泵6使过滤水5从孔径5μm的芯式过滤器7(ロキテクノ制SLS-050)通过，然后借助高压泵8向反渗透膜装置9供水，进行过滤，由此得到透过水10和浓缩水11。再者，作为反渗透膜，使用膜材质为聚酰胺、脱盐率为99.75%、膜面积为7.8m2螺旋型反渗透膜装置(东丽制TM810C)，7根串联进行运转。运转时设定膜过滤流速为14L/m2/小时、回收率为37%。再者，该回收率由透过水10的流量/(透过水10的流量＋浓缩水11流量)×100而计算。
分离膜3的运转是1个循环35分钟，以表1所示步骤进行。
表1
供水 2分
氮气清洗 1分
过滤(+供水) 9分
反压清洗+氮气清洗(+供水) 1分
过滤(+供水) 9分
反压清洗+氮气清洗(+供水) 1分
过滤(+供水) 9分
反压清洗+氮气清洗(+供水) 1分
排水 2分
首先，历时2分钟向浸渍槽2供给被处理水1，在变为满水状态后，使用氮气12进行清洗(风量：IOOL/分钟)，赶出被处理水中的溶解氧。接下来，进行9分钟过滤。再者，在浸渍槽中设置水位传感器，在过滤时达到低水位时，能够自动供水至满水状态。接下来，为了将通过过滤而堆积上的污垢等固体成分清洗掉，同时进行反压清洗和氮气清洗。反压清洗是借助反洗泵13使过滤水5以52L/分钟的速度从过滤侧开始流。此外氮气清洗以风量100L/分钟进行。在该工序要结束时，也可以适当供水、成为满水状态。将该过滤9分钟、再清洗1分钟的工序反复进行3次，最后为了将存留在浸渍槽内的固体成分排到体系外，进行排水。反复该1个循环35分钟的工序，进行运转。
运转中的、过滤水5中的溶解氧浓度的推移变化如图2所示。为了在过滤工序的过程中进行供水，虽然不是一直在0．5mg／L以下，但固液分离单元的总运转时间的一半以上的时间保持在0．5mg／L以下。此外，虽然在反渗透膜装置9的运转中一直在监测反渗透膜原水和浓缩水的压力差(下文中称为“运转压差”)，但在2个月间的运转中，运转压差从约30kPa仅微微增加到约33kPa。
(比较例1)
代替用氮气进行清洗而改用空气进行清洗，除此以外，以与实施例1相同的方法进行运转。运转中的、过滤水5中的溶解氧浓度的推移变化如图2所示。溶解氧浓度在7～8mg/L之间变化。结果、反渗透膜的运转压差经2个月的运转、从约30kPa升到约lOOkPa，不得不进行药液清洗。
(比较例2)
在实施例1的条件中，使氮气清洗时的风量为30L/分钟，除此以外以与实施例1相同的方法进行运转。运转中的、过滤水5中的溶解氧浓度的推移变化如图2所示。溶解氧浓度，即使在氮气清洗后也没有降低到0.5mg/L以下，在约1mg/L变动。结果、反渗透膜的运转压差通过2个月的运转、从约30kPa升到约lOOkPa，不得不进行药液清洗。
(比较例3)
在实施例1的条件中、在35分钟1个循环中进行的4次清洗中，仅使最初的清洗用氮气进行清洗，其它的3次清洗用空气进行清洗来运转。具体运转步骤如表2所示。
表2
供水 2分
氮气清洗 1分
过滤(+供水) 9分
反压清洗+空气清洗(+供水) 1分
过滤(+供水) 9分
反压清洗+空气清洗(+供水) 1分
过滤(+供水) 9分
反压清洗+空气清洗(+供水) 1分
排水 2分
以其它条件与实施例1相同的条件进行运转。运转中的、过滤水5中的溶解氧浓度的推移变化如图2所示。在35分钟的1个循环(过滤时间27分钟)中，溶解氧浓度为0.5mg/L以下的仅是刚开始的6分钟。结果、反渗透膜的运转压差通过2个月的运转从约30kPa升到约lOOkPa，不得不进行药液清洗。
产业可利用性
本发明能够作为通过将海水、江河水、下水道水二次处理水等的原水用固液分离单元进行固液分离，将所得到的过滤水用反渗透膜或纳滤膜进行膜处理，从而制造饮用水、工业用水等高品质的水的方法很好地使用。
附图标号说明
1  被处理水
2  浸渍槽
3  分离膜
4  吸泵
5  过滤水
6  送水泵
7  芯式过滤器
8  高压泵
9  反渗透膜装置
10 透过水
11 浓缩水
12 氮气
13 反洗泵

Claims (4)

1.一种水处理方法，是用固液分离单元对溶解氧浓度为1mg/L以上的被处理水进行固液分离，将所得到的过滤水用反渗透膜和/或纳滤膜进行处理的水处理方法，其特征在于，进行用脱氧气体来清洗固液分离单元的气体清洗，使得该过滤水中的溶解氧浓度降低到0.5mg/L以下。
2.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，进行用脱氧气体来清洗固液分离单元的气体清洗，使得该过滤水中的溶解氧浓度为0.5mg/L以下的时间是固液分离单元的总运转时间的一半以上。
3.一种造水方法，是用固液分离单元对溶解氧浓度为1mg/L以上的被处理水进行固液分离，将所得到的过滤水用反渗透膜和/或纳滤膜进行处理，从而得到透过水的造水方法，其特征在于，进行用脱氧气体来清洗固液分离单元的气体清洗，使得该过滤水中的溶解氧浓度为0.5mg/L以下。
4.如权利要求3所述的造水方法，其特征在于，进行用脱氧气体来清洗固液分离单元的气体清洗，使得该过滤水中的溶解氧浓度为0.5mg/L以下的时间是固液分离单元的总运转时间的一半以上。
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