[发明专利]水处理装置和水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理装置和对水进行处理以减少和除去水(例如污水、食品厂排水、化工厂排水、自来水、海水、河水、湖水和地下水中)含有的特定离子或全部离子从而使其达到非常低的浓度的方法。

背景技术

作为处理有机排水(例如污水和食品厂排水)的方法，已知有活性污泥法、生物膜法和稳定池法等。但是，由于在这些方法的处理装置中产生大量的剩余污泥，因此需要污泥处理装置，例如脱水器、干燥器和焚化器。由于排水中的高磷浓度会引起诸如封闭水域内的富营养化等问题，因此通过COD和氮的浓度对排水中的磷浓度进行调控。

近年来，已经提出许多产生少量的剩余污泥的有机排水处理方法，其实例包括溶菌-潜在增殖法、维持代谢法、解偶联代谢法、维持代谢法和细菌捕食法(非专利文献1)。溶菌-潜在增殖法溶解污泥来促进潜在的增殖作用，除了专利文献1(JP-A-07-116685)中描述的臭氧法和专利文献2(JP-A-11-235598)中描述的嗜热菌法。维持代谢法的实例包括专利文献3(JP-A-2005-46748)中描述的膜生物反应器法，溶解污泥的实例包括氯法、球磨法、高速旋转盘法、超声波法、水热法和化学试剂添加法。解偶联代谢法的实例包括使用化学解偶联试剂的方法。细菌捕食法的实例包括两-步体系。

上述的有机排水处理方法各自具有优点和缺点。但是，上述方法具有下述问题：与产生大量的剩余污泥的情况相比，其处理水中的磷浓度增大。

因此，需要一种能够产生少量的剩余污泥并且有效地降低处理水中的磷浓度的处理有机排水的方法。

另一方面，作为处理几乎不合有有机成分(例如陶瓷厂排水的COD)的无机排水的方法，已知一种通过凝聚-沉淀处理或离子吸附处理来减少和除去排水中含有的离子的方法。凝聚-沉淀法可以处理以较高浓度含有待除去的离子的排水。但是，其需要加入大量化学试剂以实现其中将处理水中待除去的离子的浓度调节为1mg/L或更低的所谓高级处理，不幸的是，还会产生大量的污泥。

另一方面，虽然离子吸附处理在对排水的所述高级处理中表现优异，但是其需要大量吸附剂来吸附含有高浓度待除去的离子的排水，并且还会增加吸附剂的再生频率。因此，不幸的是还需要大量的化学试剂用于再生所述吸附剂，从而提高了运行成本。

于是，考虑一种将凝聚沉淀处理与离子吸附处理串联组合以处理排水的方法作为解决凝聚沉淀处理和离子吸附处理各自的问题的方法(JP-A-10-314798(专利文献4)和JP-A-2001-276814(专利文献5))。该方法粗略除去待除去的离子，即凝聚沉淀处理的排水中含有的离子，并将其中待除去的离子已被清除至一定程度的凝聚沉淀处理水供至随后的离子吸附处理。由于用于离子吸附处理的吸附剂通过进行吸附固定量而被饱和，因此甚至在这种情况下也要使用再生溶液进行再生处理。该再生处理会产生含有待除去的离子(即从所述吸附剂中脱附的离子)的再生排液。不过，该处理将所述排液返回到所述凝聚-沉淀处理中以再次处理该排液。

但是，一直需要一种用于无机排水的更有效地提供含有低浓度待除去的离子的处理水的方法。

此外，作为由无机排水提供高纯度水的处理方法，已知使用反渗透膜装置、电除盐装置、蒸馏装置和使用离子交换树脂的离子交换装置等的处理方法。

然而，出于各个处理方法的特性与用于处理的未净化水中含有的离子的浓度之间的关系等原因，经常出现不能将某种类型的离子清除至所希望水平的情况。

例如，使用反渗透膜装置处理海水而制得的处理水(淡水)具有通常满足WHO水质指导值的水质量。但是，难以只将硼调整至WHO推荐值(0.5ppm)或更低。

因此，JP-A-10-85743(专利文献6)提出了一种同时使用反渗透膜装置和离子交换装置的处理海水的方法，其中所述离子交换装置使用硼选择性的离子交换树脂以将硼浓度调整至WHO推荐值或更低。

但是，由于所述硼选择性的离子交换树脂的硼吸附能力并不是非常大，因此所述硼选择性的离子交换树脂存在经济问题，例如所述离子交换装置的规模增大和所述离子交换树脂的再生频率和交换频率增加。

甚至在电除盐装置处理自来水以制备超纯水时，取决于未净化水的类型在未充分除去硼的情况下可能不能充分获得超纯水的水质。甚至在这种情况下，使用利用所述硼选择性的离子交换树脂的离子交换装置对经电除盐装置处理的水进行后处理(JP-A-8-89956(专利文献7))。但是，该处理存在经济问题，例如所述离子交换装置的规模增大和所述离子交换树脂的再生频率和交换频率增加。