TWI700252B - 利用逆滲透膜之水處理系統及水處理方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種水處理系統及一種水處理方法，係使用2階段以上之逆滲透膜之水處理，其可減少殺菌劑的添加量。該水處理系統及該水處理方法係至少使用第1階段之第1逆滲透膜裝置12、及處理第1逆滲透膜裝置12之逆滲透水之第2階段之第2逆滲透膜裝置14而實施2階段以上之逆滲透膜處理，在水處理系統1中，係將第2階段之第2逆滲透膜裝置14之濃縮水循環使用於第1階段之第1逆滲透膜裝置12之供給水中，在第2逆滲透膜裝置14之供給水中，添加於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑。
Description
本發明關於利用逆滲透膜之水處理系統及水處理方法。
在使用了逆滲透膜(RO膜)之水處理中，黏液的產生時常成為問題，目前係利用有機系殺菌劑的添加、或氯系殺菌劑及溴系殺菌劑的添加來因應(例如參照專利文獻1、專利文獻2)。為了提昇逆滲透膜之處理水質，要求該等殺菌劑被逆滲透膜阻隔之阻隔率高者。
又，有時會有如專利文獻3地使用2階段之逆滲透膜來實施水處理的情況。在專利文獻3之方法中，第1階段之逆滲透膜阻隔了殺菌劑之大部分，故因應第2階段之逆滲透膜之黏液，需要再次添加殺菌劑，並且於第1階段之逆滲透膜使用氯系殺菌劑，於第2階段之逆滲透膜使用鹼殺菌劑。但是，投藥點變成有2處，殺菌劑之添加量亦有增加的傾向，故裝置會複雜化且運轉成本亦上昇。
[專利文獻1]日本特開2006-263510號公報
[專利文獻2]日本特開2015-062889號公報
[專利文獻3]日本專利第5050605號公報
本發明之目的係提供一種水處理系統及一種水處理方法，其在使用2階段以上之逆滲透膜之水處理中可減少殺菌劑之添加量。
本發明係一種水處理系統，使用2階段以上之逆滲透膜，其至少具備：第1階段之逆滲透膜裝置、處理前述第1階段之逆滲透膜裝置的逆滲透水之第2階段之逆滲透膜裝置、及使前述第2階段之逆滲透膜裝置之濃縮水循環於前述第1階段之逆滲透膜裝置之供給水中之循環構件；且在前述第2階段之逆滲透膜之供給水中，添加於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑。
在前述水處理系統中，前述於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑，宜為次溴酸安定化組成物、氯胺磺酸、次氯酸、次溴酸、異噻唑酮(isothiazolone)化合物及鹵代氰乙醯胺化合物之中的至少1種。
在前述水處理系統中，在添加前述於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑之後段，宜具備脫氣膜來實施前述第2階段之逆滲透膜的供給水之脫氣。
在前述水處理系統中，前述於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑宜為陰離子性之殺菌劑，且前述第2階段之逆滲透膜裝置宜具備陰離子帶電膜。
在前述水處理系統中，前述第1階段之逆滲透膜裝置宜具備中性膜。
又，本發明係一種水處理方法，至少使用第1階段之逆滲透膜、及處理前述第1階段之逆滲透膜之逆滲透水之第2階段之逆滲透膜，來實施2階段以上之逆滲透膜處理，其將第2階段之逆滲透膜之濃縮水循環使用於第1階段之逆滲透膜之供給水，且在前述第2階段之逆滲透膜之供給水中，添加於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑。
在前述水處理方法中，前述於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑，宜為次溴酸安定化組成物、氯胺磺酸、次氯酸、次溴酸、異噻唑酮化合物及鹵代氰乙醯胺化合物之中的至少1種。
在前述水處理方法中，在添加前述於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑之後段，宜使用脫氣膜來實施前述第2階段之逆滲透膜之供給水之脫氣。
在前述水處理方法中，前述於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑宜為陰離子性之殺菌劑，前述第2階段之逆滲透膜宜為陰離子帶電膜。
在前述水處理方法中，前述第1階段之逆滲透膜宜為中性膜。
根據本發明能提供在使用2階段以上之逆滲透膜之水處理中，可減少殺菌劑之添加量之水處理系統及水處理方法。
1、3、5:水處理系統
10:原水槽
12:第1逆滲透膜裝置
14:第2逆滲透膜裝置
16、18、20、22、24:配管
26:循環配管
28、32:添加殺菌劑之配管
30:脫氣膜
[圖1]係顯示關於本發明之實施形態之水處理系統之一例之概略結構圖。
[圖2]係顯示關於本發明之實施形態之水處理系統之另一例之概略結構圖。
[圖3]係顯示習知之水處理系統之概略結構圖。
[圖4]係實施例中評價於逆滲透膜之阻隔率所使用的平板膜試驗裝置之概略結構圖。
針對本發明之實施形態進行以下說明。本實施形態係實施本發明之一例，本發明並非限於本實施形態。
<水處理系統及水處理方法>
關於本發明之實施形態之水處理系統之一例之概略結構如圖1所示，針對其結構進行說明。水處理系統1具備第1階段之第1逆滲透膜裝置12、與第2階段之第2逆滲透膜裝置14。水處理系統1亦可在第1逆滲透膜裝置12之前段具備原水槽10。
在圖1之水處理系統1中，配管16連接於原水槽10之原水入口，原水槽10之出口與第1逆滲透膜裝置12之入口利用配管18連接。第1逆滲透膜裝置12之逆滲透水出口與第2逆滲透膜裝置14之入口利用配管20連接，配管24連接於第2逆滲透膜裝置14之逆滲透水出口。配管22連接於第1逆滲透膜裝置12之濃縮水出口，第2逆滲透膜裝置14之濃縮水出口與原水槽10之濃縮水入口利用作為循環構件之循環配管26連接。作為殺菌劑添加構件之添加殺菌劑之配管28連接於配管20。
針對關於本實施形態之水處理方法及水處理系統1之運作進行說明。
為處理對象之原水通過配管16，因應需要而儲留於原水槽10後，通過配管18而輸送到第1階段之第1逆滲透膜裝置12。在第1逆滲透膜裝置12中實施第1階段之逆滲透膜處理(第1逆滲透膜處理步驟)。來自第1逆滲透膜裝置12之第1逆滲透水通過配管20而輸送到第2階段之第2逆滲透膜裝置14，第1濃縮水通過配管22而排出。
在此，第2階段之第2逆滲透膜裝置14之前段，例如在配管20中，通過添加殺菌劑之配管28，在第2逆滲透膜裝置14之供給水中，添加於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑(殺菌劑添加步驟)。第1階段之第1逆滲透膜裝置12之供給水中可添加殺菌劑亦可不添加殺菌劑，但宜不添加殺菌劑。第1階段之第1逆滲透膜裝置12之供給水中不添加殺菌劑，藉此可更減少殺菌劑之添加量。
在第2逆滲透膜裝置14中實施第2階段之逆滲透膜處理(第2逆滲透膜處理步驟)。來自第2逆滲透膜裝置14之第2逆滲透水通過配管24作為處理水而排出，第2
濃縮水通過循環配管26而循環於第1階段之第1逆滲透膜裝置12之供給水，例如朝原水槽10循環(循環步驟)。在循環步驟中，第2濃縮水亦可循環於配管16、配管18等。
添加於第2逆滲透膜裝置14之供給水中之殺菌劑，其於逆滲透膜之阻隔率為70%以上，故殺菌劑之大部分會被第2階段之逆滲透膜阻隔而殘留於第2濃縮水中。在使第2階段之第2逆滲透膜裝置14之第2濃縮水循環於第1階段之第1逆滲透膜裝置12之前段之水流中，源自第2逆滲透膜裝置14之第2濃縮水之殺菌劑會混合於第1逆滲透膜裝置12之供給水(原水)中。藉此，在使用2階段以上之逆滲透膜之水處理中，可減少殺菌劑之添加量。
另外，在圖1之例中雖使用2階段之逆滲透膜，但並不限於此，藉由在使用2階段以上之逆滲透膜之水處理方法及水處理系統中，將第2階段之逆滲透膜之濃縮水循環使用於第1階段之逆滲透膜之供給水，並於第2階段之逆滲透膜之供給水中，添加於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑，可減少殺菌劑之添加量。
具代表性的有機系之殺菌劑即異噻唑酮化合物，其約20%會穿過逆滲透膜，即便使第2逆滲透膜裝置14之第2濃縮水循環於第1逆滲透膜裝置12之前段之水流，循環於第1逆滲透膜裝置12之前段的量仍會變少。因此，宜使用90%以上會被逆滲透膜阻隔之殺菌劑，為99%以上會被逆滲透膜阻隔之殺菌劑更為理想。
就剛添加殺菌劑之第2逆滲透膜裝置14而言，由於使殺菌劑成分大量循環較佳，故宜採用殺菌劑之阻隔率高的陰離子系之逆滲透膜(陰離子帶電膜)。另一方
面，比殺菌劑添加點上游之第1逆滲透膜裝置12，由於殺菌劑之阻隔率較低的中性膜可將殺菌劑成分殘留到後段，故在後段之殺菌劑注入量會更減少。
如圖2所示，在第1階段之第1逆滲透膜裝置12與第2階段之第2逆滲透膜裝置14之間，更存在有生物污染顧慮之單元操作時(例如用來將二氧化碳等予以脫氣之脫氣膜30)，藉由在第1階段之第1逆滲透膜裝置12與脫氣膜30等之間添加殺菌劑，可抑制該單元操作之生物污染。亦即，藉由將用來實施第2階段之第2逆滲透膜裝置14之供給水之脫氣之脫氣膜30等，配備在添加於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑之後段，可抑制脫氣膜30等之生物污染。
就第1逆滲透膜裝置12及第2逆滲透膜裝置14所使用的逆滲透膜而言，聚醯胺系高分子膜係作為主流而被使用，其有中性膜、陰離子帶電膜、及陽離子帶電膜。中性膜係指利用後述實施例所記載之動電位(zeta potential)之測量方法求得之在pH7.0的動電位為-15~5(mV)之範圍者，陰離子帶電膜係指在pH7.0的動電位未達-15(mV)者。亦可在第1逆滲透膜裝置12之逆滲透膜使用乙酸纖維素系高分子膜，在第2逆滲透膜裝置14之逆滲透膜使用聚醯胺系高分子膜。此時，也可在第1階段之第1逆滲透膜裝置12之供給水中添加次氯酸等之殺菌劑，在第2逆滲透膜裝置14之供給水中，添加於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑。
作為市售之中性膜例如可列舉：OFR-625(奧璐佳瑙股份有限公司製)、BW30XFR(陶氏化學公司製)、LFC3(日東電工股份有限公司製)、TML20(東麗股份有限公司製)等。
作為市售之陰離子帶電膜例如可列舉：ES15、ES20、CPA3(以上為日東電工股份有限公司製)、RE-8040BLN(Woongjin公司製)等。
在關於本發明之實施形態之水處理方法及水處理系統中，若第1階段之第1逆滲透膜裝置12具備中性膜，第2階段之第2逆滲透膜裝置14具備陰離子帶電膜，且於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑為陰離子性之殺菌劑的話，陰離子性之殺菌劑會更容易在第2階段之第2逆滲透膜裝置14(陰離子帶電膜)被阻隔，故容易在第1階段之第1逆滲透膜裝置12(中性膜)中循環。此外，陰離子性之殺菌劑容易穿過第1階段之第1逆滲透膜裝置12，而殺菌劑成分會殘留在第2階段之第2逆滲透膜裝置14之供給水中，因此更減少殺菌劑之注入量。
處理對象水(原水)例如可舉含有甲醇、乙醇、異丙醇等之醇之含醇之水等之電子產業排水等。如此的含醇之水等之電子產業排水因產生黏液之風險高，故本實施形態相關之水處理方法及水處理系統可適合地使用在電子產業排水之脫鹽步驟等之中。
作為於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑例如可列舉：次溴酸安定化組成物、氯胺磺酸、次氯酸、次溴酸等之陰離子性之殺菌劑；5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、或2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮等之異噻唑酮化合物；2,2-二溴-3-氮基丙醯胺等之鹵代氰乙醯胺化合物等之中性之殺菌劑等，宜為於逆滲透膜之阻隔率為80%以上之次溴酸安定化組成物、氯胺磺酸、異噻唑酮化合物、鹵代氰乙醯胺化合物，為於逆滲透膜之阻隔率為90%以上，尤其為99%以上之次溴酸安定化組成物、氯胺磺酸及鹵代氰乙醯胺化合物中之至少1個更佳。另外，在本說明書，
於逆滲透膜之阻隔率係指如後述實施例使用陰離子帶電膜「ES15」(芳香族聚醯胺系陰離子帶電膜，日東電工股份有限公司製)作為逆滲透膜時之阻隔率。
鹵代氰乙醯胺化合物例如為下述通式表示之化合物。
上述式中，X1、X2各別獨立地表示F、Cl、Br、I等之鹵素原子或氫原子，R1表示氫原子或碳數1~3之烷基。
<次溴酸安定化組成物>
次溴酸安定化組成物係含有「溴系氧化劑」、及「胺磺酸化合物」者，此外也可含有鹼。
又，次溴酸安定化組成物係含有「溴系氧化劑與胺磺酸化合物之反應產物」者，此外也可含有鹼。
「胺磺酸化合物」之當量相對於「溴系氧化劑」之當量之比宜為1以上，為1以上2以下之範圍更佳。「胺磺酸化合物」之當量相對於「溴系氧化劑」之當量之比未達1的話，會有使逆滲透膜劣化之可能性，超過2的話，會有製造成本增加的情況。
作為溴系氧化劑可列舉：溴(液體溴)、氯化溴、溴酸、溴酸鹽、次溴酸等。另外，使溴化合物，與次氯酸鹽等之氯系氧化劑反應而得之「溴化合物與氯系氧化劑之反應物」亦包含於「溴系氧化劑」。
該等之中，使用了溴之「溴與胺磺酸化合物(溴與胺磺酸化合物之混合物)」或「溴與胺磺酸化合物之反應產物」之製劑比起「次氯酸與溴化合物與胺磺酸」之製劑及「氯化溴與胺磺酸」之製劑等，由於前者氯化物離子少，不會進一步使逆滲透膜劣化，造成配管等之金屬材料之腐蝕的可能性低，故較佳。
作為溴化合物可列舉：溴化鈉、溴化鉀、溴化鋰、溴化銨及氫溴酸等。該等之中，考慮製劑成本等之觀點，宜為溴化鈉。
作為氯系氧化劑例如可列舉：氯氣、二氧化氯、次氯酸或其鹽、亞氯酸或其鹽、氯酸或其鹽、過氯酸或其鹽、氯化異三聚氰酸或其鹽等。該等之中，鹽的形式例如可列舉：次氯酸鈉、次氯酸鉀等之次氯酸鹼金屬鹽；次氯酸鈣、次氯酸鋇等之次氯酸鹼土金屬鹽；亞氯酸鈉、亞氯酸鉀等之亞氯酸鹼金屬鹽；亞氯酸鋇等之亞氯酸鹼土金屬鹽；亞氯酸鎳等之其他亞氯酸金屬鹽；氯酸銨、氯酸鈉、氯酸鉀等之氯酸鹼金屬鹽；氯酸鈣、氯酸鋇等之氯酸鹼土金屬鹽等。該等氯系氧化劑可單獨使用1種，亦可將2種以上組合使用。就氯系氧化劑而言，考慮操作性等之觀點，宜使用次氯酸鈉。
胺磺酸化合物係以下通式(1)表示之化合物。
R2NSO3H (1)
式中，R係獨立地為氫原子或碳數1~8之烷基。
作為胺磺酸化合物例如除了可例舉2個R基之兩者均為氫原子之胺磺酸(磺醯胺酸)之外，亦可列舉：N-甲基胺磺酸、N-乙基胺磺酸、N-丙基胺磺酸、N-異丙基胺磺酸、N-丁基胺磺酸等之2個R基其中一者為氫原子，另一者為碳數1~8之烷基之胺磺酸化合物；N,N-二甲基胺磺酸、N,N-二乙基胺磺酸、N,N-二丙基胺磺酸、N,N-二丁基胺磺酸、N-甲基-N-乙基胺磺酸、N-甲基-N-丙基胺磺酸等之2個R基之兩者為碳數1~8之烷基之胺磺酸化合物；N-苯基胺磺酸等之2個R基之其中一者為氫原子，另一者為碳數6~10之芳基之胺磺酸化合物、或該等之鹽等。作為胺磺酸鹽例如可列舉：鈉鹽、鉀鹽等之鹼金屬鹽；鈣鹽、鍶鹽、鋇鹽等之鹼土金屬鹽；錳鹽、銅鹽、鋅鹽、鐵鹽、鈷鹽、鎳鹽等之其他金屬鹽；銨鹽及胍鹽等。胺磺酸化合物及該等之鹽可單獨使用1種，亦可將2種以上組合使用。就胺磺酸化合物而言，考慮環境負荷等之觀點，宜使用胺磺酸(磺醯胺酸)。
作為鹼可列舉：氫氧化鈉、氫氧化鉀等之氫氧化鹼等。考慮低溫時之產品安定性等之觀點，也可併用氫氧化鈉與氫氧化鉀。又，鹼也可不使用固體而使用水溶液形式。
就次溴酸安定化組成物而言，因不使聚醯胺系之逆滲透膜等進一步劣化而有效鹵素滲漏到RO逆滲透水之滲漏量更少，故宜為：含有溴與胺磺酸化合物者(含有溴與胺磺酸化合物之混合物者)，例如溴與胺磺酸化合物與鹼與水之混合物；或含有溴與胺磺酸化合物之反應產物者，例如溴與胺磺酸化合物之反應產物與鹼與水之混合物。
次溴酸安定化組成物雖然具有殺菌效果，但不像次氯酸等會造成膜劣化，次溴酸安定化組成物幾乎不會造成膜劣化。在一般的使用濃度可實質上無視對膜劣化之影響。因此，作為殺菌劑最適合。
次溴酸安定化組成物與次氯酸等不同，次溴酸安定化組成物幾乎不會穿過逆滲透膜等，故幾乎不會對處理水水質造成影響。又，與次氯酸等同樣地可在現場測量濃度，故能更正確進行濃度管理。
次溴酸安定化組成物之pH例如為超過13.0，為超過13.2更佳。組成物之pH為13.0以下的話，會有組成物中之有效鹵素變得不安定之情況。
次溴酸安定化組成物中之溴酸濃度宜未達5mg/kg。次溴酸安定化組成物中之溴酸濃度為5mg/kg以上的話，會有RO逆滲透水等之溴酸離子之濃度變高的情況。
<次溴酸安定化組成物之製造方法>
次溴酸安定化組成物可藉由將溴系氧化劑與胺磺酸化合物混合而得，此外也可混合鹼。
作為含有溴及胺磺酸化合物之次溴酸安定化組成物、或含有溴與胺磺酸化合物之反應產物之次溴酸安定化組成物之製造方法，宜含有以下步驟：將溴在鈍性氣體環境下添加到含有水、鹼及胺磺酸化合物之混合液並使其反應；或將溴在鈍性氣體環境下添加到含有水、鹼及胺磺酸化合物之混合液中。藉由在鈍
性氣體環境下添加並使其反應、或在鈍性氣體環境下添加，組成物中之溴酸離子濃度會變低且RO逆滲透水等中之溴酸離子濃度會變低。
作為使用的鈍性氣體並無限制，考量製造等方面，宜為氮氣及氬氣中之至少1種，尤其考量製造成本等方面，宜為氮氣。
添加溴時反應器內之氧濃度宜為6%以下，、為4%以下更佳，為2%以下再更佳，為1%以下特佳。溴反應時反應器內之氧濃度超過6%的話，會有反應系統內之溴酸的生成量增加之情況。
溴的添加率相對於組成物整體之量，宜為25重量%以下，為1重量%以上20重量%以下更佳。溴的添加率相對於組成物整體之量若超過25重量%的話，會有反應系統內之溴酸的生成量增加之情況。若未達1重量%的話，會有改質效果不良的情況。
添加溴時的反應溫度宜控制在0℃以上25℃以下之範圍內，考量製造成本等方面，控制在0℃以上15℃以下之範圍內更佳。添加溴時之反應溫度若超過25℃的話，會有反應系統內之溴酸的生成量增加之情況，或未達0℃的話，會有結凍的情況。
以下，舉實施例及比較例更具體地詳細說明本發明，但本發明並非受限於以下實施例。
實施例1係使用圖1之水處理系統、比較例1係使用圖3之習知的水處理系統來實施試驗。圖3之習知的水處理系統5中，用來將殺菌劑添加到第1階段之第1逆滲透膜裝置12之供給水中之添加殺菌劑之配管32係連接於配管18。針對如圖1地從添加殺菌劑之配管28以1點(投藥點2)實施殺菌劑之添加(投藥)的情況、與如圖3地從添加殺菌劑之配管32及添加殺菌劑之配管28以2點(各別之投藥點1及投藥點2)實施殺菌劑之添加(投藥)的情況，如表1所示地變換殺菌劑之種類同時比較已添加的殺菌劑(藥劑)之量。殺菌劑係設定成在逆滲透膜之前方成為3mg/L以上。作為第1階段及第2階段之逆滲透膜，使用陰離子帶電膜即日東電工公司製之逆滲透膜「ES15」。供給水量Q定為純水200L/h，第1階段逆滲透膜之回收率定為50%，第2階段逆滲透膜之回收率定為90%。
逆滲透膜之動電位使用大塚電子股份有限公司製，動電位-粒徑測量系統ELSZseries求得。逆滲透膜之動電位係利用測量而得的電滲透圖，由下述森．岡本之算式及Smoluchowski之算式計算而得。
(森．岡本之算式)
Uobs(z)=AU0(z/b)2+ΔU0(z/b)+(1-A)U0+Up
在此，
z：距試驗槽(cell)中心位置之距離
Uobs(z)：在試驗槽中之z位置的表觀移動度
A：1/[(2/3)-(0.420166/K)]
K=a/b：2a與2b係試驗槽剖面之橫與縱之長度，a>b
Up：粒子真實移動度
U0：在試驗槽之頂面、底面的平均移動度
ΔU0：在試驗槽之頂面、底面的移動度差
(Smoluchowski之算式)
ζ=4πηU/ε
在此，
U：電氣移動度
ε：溶劑之介電常數
η：溶劑之黏度
使用10mM NaCl水溶液(pH約5.4)作為測量液。針對各樣本準備2組成對之該水溶液與樣本，將其中一者的pH調整為酸性(pH2、3、4、5、6、7)，將另一者的pH調整為鹼性(pH8、9)，測量在各pH中的動電位。溶劑之物性值使用在25℃的純水之值(折射率：1.3328，黏度：0.8878，介電常數：78.3)。
針對如表1所示之摻合組成之各殺菌劑，使用平板膜試驗裝置，以下述條件實施殺菌劑於逆滲透膜之阻隔率之評價。
(試驗條件)
試驗裝置：平板膜試驗裝置(參照圖4)
平板膜槽：Membrane master C70-F流動式平板膜試驗槽
平板膜種類：陰離子帶電膜「ES15」(芳香族聚醯胺系陰離子帶電膜，低壓RO膜，日東電工股份有限公司製)
平板膜徑：直徑75mm
試驗水：超純水
試驗水pH：7.0(添加下述各殺菌劑後，以鹽酸、氫氧化鈉調整)
試驗水量：50L
試驗水溫：25℃±1℃
供給壓力：0.75MPa
試驗水量：5L/min
評價殺菌劑：參照表1
殺菌劑濃度：3mg/L
(試驗方法)
將各殺菌劑添加於試驗水並實施pH調整後循環30分鐘，於其後將各逆滲透水充分吹氣後，取樣原水、逆滲透水並實施殺菌劑濃度之測量，算出阻隔率。殺菌劑係直接添加於水槽中使其成為3mg/L。
各別之殺菌劑於逆滲透膜之阻隔率係利用下式求得。
於逆滲透膜之阻隔率(%)=(供給水之殺菌劑濃度-逆滲透水之殺菌劑濃度)/(供給水之殺菌劑濃度)×100
在氮氣環境下混合液體溴：16.9重量%(wt%)、胺磺酸：10.7重量%、氫氧化鈉：12.9重量%、氫氧化鉀：3.94重量%、剩餘部分為水，製得次溴酸安定化組成物。次溴酸安定化組成物之pH為14，有效鹵素濃度(按有效氯換算之濃度)為7.5重量%。次溴酸安定化組成物之詳細的調製方法如下所述。
以使反應容器內之氧濃度維持在1%之方式，邊將氮氣之流量以質量流量控制器(mass flow controller)進行控制，邊以連續輸注方式將1436g之水、361g之氫氧化鈉添加於密封之2L之4口燒瓶中並混合，然後添加300g之胺磺酸並混合後，在以使反應液之溫度成為0~15℃的方式維持冷卻的情況下，添加473g之液體溴，再添加48%氫氧化鉀溶液230g，按相對於組成物整體的量之重量比計算，胺磺酸為10.7%、溴為16.9%，胺磺酸相對於溴的當量之當量比為1.04，獲得目的之次溴酸安定化組成物。生成的溶液之pH以玻璃電極法測量，於此時點為14。生成的溶液之含溴率係利用將溴以碘化鉀轉換成碘後，使用硫代硫酸鈉進行氧化還原滴定之方法測量，於此時點為16.9%，為理論含有率(16.9%)的100.0%。又，溴反應時的反應容器內之氧濃度使用JICO股份有限公司製之「Oxygen monitor JKO-02 LJDII」進行測量。另外，溴酸濃度未達5mg/kg。
在實施例1-1及比較例1-1係添加次溴酸安定化組成物(陰離子性)作為殺菌劑。此時測量次溴酸安定化組成物於逆滲透膜之阻隔率(RO阻隔率)，於此時點係為99.1%。
在比較例1-1中，從投藥點1以殺菌劑濃度C1添加殺菌劑，從投藥點2以殺菌劑濃度C2添加殺菌劑，使殺菌劑濃度C1、C2均成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量為X1+X2=21.5g/d。然後，在實施例1-1中，從投藥點2添加殺菌劑，使第1逆滲透膜裝置12之供給水中的殺菌劑濃度C1成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量X2為14.5g/d，殺菌劑濃度C2為6.1mg/L(>3mg/L)。比起比較例1-1，實施例1-1之殺菌劑之添加量減少了7.0g/d。結果如表2所示。
實施例1-2及比較例1-2係添加異噻唑酮(中性)作為殺菌劑。使用製劑中含有異噻唑酮化合物之殺菌劑即KATHON(註冊商標)WT(陶氏化學公司製)。此時，測量異噻唑酮於逆滲透膜之阻隔率，於此時點係為81.8%。
在比較例1-2中，從投藥點1以殺菌劑濃度C1添加殺菌劑，從投藥點2以殺菌劑濃度C2添加殺菌劑，使殺菌劑濃度C1、C2均成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量為X1+X2=20.3g/d。然後，在實施例1-2中，從投藥點2添加殺菌劑，使第1逆滲透膜裝置12之供給水中的殺菌劑濃度C1成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量X2為16.1mg/L，殺菌劑濃度C2為7.3mg/L(>3mg/L)。比起比較例1-2，實施例1-2之殺菌劑之添加量減少了4.2g/d。結果如表2所示。
實施例1-3及比較例1-3係添加次氯酸(陰離子性)作為殺菌劑。此時，測量次氯酸於逆滲透膜之阻隔率，於此時點係為71.0%。
在比較例1-3中，從投藥點1以殺菌劑濃度C1添加殺菌劑，從投藥點2以殺菌劑濃度C2添加殺菌劑，使殺菌劑濃度C1、C2均成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量為X1+X2=19.5g/d。然後，在實施例1-3中，從投藥點2添加殺菌劑，使第1逆滲透膜裝置12之供給水中的殺菌劑濃度C1成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量X2為17.8g/d，殺菌劑濃度C2為8.3mg/L(>3mg/L)。比起比較例1-3，實施例1-3之殺菌劑之添加量減少了1.7g/d。結果如表2所示。
實施例1-4及比較例1-4係使用鹵代氰乙醯胺化合物作為殺菌劑。此時測量鹵代氰乙醯胺化合物於逆滲透膜之阻隔率，於此時點係為97.0%。
在比較例1-4中，從投藥點1以殺菌劑濃度C1添加殺菌劑，從投藥點2以殺菌劑濃度C2添加殺菌劑，使殺菌劑濃度C1、C2均成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量為X1+X2=21.4g/d。然後，在實施例1-4中，從投藥點2添加殺菌劑，使第1逆滲透膜裝置12之供給水中的殺菌劑濃度C1成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量X2為14.6g/d，殺菌劑濃度C2為6.2mg/L(>3mg/L)。比起比較例1-4，實施例1-4之殺菌劑添加量減少了6.8g/d。結果如表2所示。
比較例2-1及比較例2-2係添加氯胺(陰離子性)作為殺菌劑。此時測量氯胺於逆滲透膜之阻隔率，於此時點係為10.2%。
在比較例2-2中，從投藥點1以殺菌劑濃度C1添加殺菌劑，從投藥點2以殺菌劑濃度C2添加殺菌劑，使殺菌劑濃度C1、C2均成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量為X1+X2=15.1g/d。然後，在比較例2-1中，從投藥點2添加殺菌劑，使第1逆滲透膜裝置12之供給水中的殺菌劑濃度C1成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量X2為91.5g/d，殺菌劑濃度C2為40.8mg/L(>3mg/L)。比起比較例2-2，比較例2-1之殺菌劑之添加量增加了76.4g/d。結果如表2所示。
實施例2係使用圖1之水處理系統，比較例3係使用圖3之習知的水處理系統，並使用氯胺磺酸(陰離子性)作為殺菌劑實施試驗。
在實施例2-1及比較例3-1中，使用陰離子帶電膜即日東電工公司製之逆滲透膜「ES20」作為第1階段及第2階段之逆滲透膜。此時測量氯胺磺酸於逆滲透膜之阻隔率，於此時點係為99.6%。
在比較例3-1中，從投藥點1以殺菌劑濃度C1添加殺菌劑，從投藥點2以殺菌劑濃度C2添加殺菌劑，使殺菌劑濃度C1、C2均成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量為X1+X2=21.6g/d。然後，在實施例2-1中，從投藥點2添加殺菌劑，使第1逆滲透膜裝置12之供給水中的殺菌劑濃度C1成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量X2為14.4g/d，殺菌劑濃度C2為6.0mg/L(>3mg/L)。比起比較例3-1，實施例2-1之殺菌劑之添加量減少了7.2g/d。結果如表3所示。
在實施例2-2及比較例3-2中，使用陰離子帶電膜即日東電工公司製之逆滲透膜「ES20」作為第1階段之逆滲透膜，並使用中性膜即日東電工公司製「LFC3」作為第2階段之逆滲透膜。此時測量氯胺磺酸於逆滲透膜之阻隔率，於此時點係為97.9%。
在比較例3-2中，從投藥點1以殺菌劑濃度C1添加殺菌劑，從投藥點2以殺菌劑濃度C2添加殺菌劑，使殺菌劑濃度C1、C2均成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量為X1+X2=21.4g/d。然後，在實施例2-2中，從投藥點2添加殺菌劑，使第1逆滲透膜裝置12之供給水中的殺菌劑濃度C1成為3mg/L，於此時點，殺菌劑添加量X2為14.5g/d，殺菌劑濃度C2為6.1mg/L(>3mg/L)。比起比較例3-2，實施例2-2之殺菌劑之添加量減少了6.9g/d，與比較例3-1及實施例2-1相比，減少幅度小。結果如表3所示。
根據以上試驗，比起比較例，實施例之殺菌劑之減少量大。
如此地利用實施例之水處理系統及水處理方法，在使用2階段以上之逆滲透膜之水處理中，可減少殺菌劑之添加量。
Claims (10)
- 一種水處理系統，係使用2階段以上之逆滲透膜，其特徵為至少具備：第1階段之逆滲透膜裝置；第2階段之逆滲透膜裝置，處理該第1階段之逆滲透膜裝置的逆滲透水；及循環構件，使該第2階段之逆滲透膜裝置之濃縮水循環於該第1階段之逆滲透膜裝置之供給水中；且在該第2階段之逆滲透膜裝置的供給水中，添加於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑，在該第1階段之逆滲透膜裝置的供給水中，不添加除前述濃縮水所含之殺菌劑以外的殺菌劑，將該第1階段之逆滲透膜裝置的濃縮水排出。
- 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其中，該於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑係次溴酸安定化組成物、氯胺磺酸、次氯酸、次溴酸、異噻唑酮(isothiazolone)化合物及鹵代氰乙醯胺化合物之中的至少1種。
- 如申請專利範圍第1或2項之水處理系統，其中，在添加該於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑之後段，具備：脫氣膜，實施該第2階段之逆滲透膜的供給水之脫氣。
- 如申請專利範圍第1或2項之水處理系統，其中， 該於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑係陰離子性之殺菌劑，該第2階段之逆滲透膜裝置具備陰離子帶電膜。
- 如申請專利範圍第4項之水處理系統，其中，該第1階段之逆滲透膜裝置具備中性膜。
- 一種水處理方法，至少使用第1階段之逆滲透膜、及處理該第1階段之逆滲透膜之逆滲透水之第2階段之逆滲透膜來實施2階段以上之逆滲透膜處理，其特徵為：將第2階段之逆滲透膜之濃縮水循環使用於第1階段之逆滲透膜之供給水中，且在該第2階段之逆滲透膜的供給水中，添加在逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑，在該第1階段之逆滲透膜的供給水中，不添加除前述濃縮水所含之殺菌劑以外的殺菌劑，將該第1階段之逆滲透膜的濃縮水排出。
- 如申請專利範圍第6項之水處理方法，其中，該於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑係次溴酸安定化組成物、氯胺磺酸、次氯酸、次溴酸、異噻唑酮化合物及鹵代氰乙醯胺化合物之中的至少1種。
- 如申請專利範圍第6或7項之水處理方法，其中，在添加該於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑之後段，使用脫氣膜實施該第2階段之逆滲透膜之供給水之脫氣。
- 如申請專利範圍第6或7項之水處理方法，其中，該於逆滲透膜之阻隔率為70%以上之殺菌劑係陰離子性之殺菌劑，該第2階段之逆滲透膜係陰離子帶電膜。
- 如申請專利範圍第9項之水處理方法，其中，該第1階段之逆滲透膜係中性膜。
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