[发明专利]水处理方法及水处理部件

说明书

技术领域

本发明涉及反渗透膜的预处理技术，该反渗透膜分离除去用于污水深度处理的水中溶解的有机物及电解质。

背景技术

在水净化的深度处理中使用反渗透膜。反渗透膜表面使用半透膜，半透膜的材质大致分为醋酸纤维素类和芳香族聚酰胺类。其中，芳香族聚酰胺类的反渗透膜由于水透过性和去电解质性能较高，广泛用于工业。其结构多采用在微孔多孔质支撑体上形成芳香族聚酰胺膜的复合半透膜结构，芳香族聚酰胺部分的膜厚为1μm以下。

反渗透膜在海水淡水化、用于半导体等精密电子器械制造中的纯水制备、饮用水的深度处理、污水、废水的最终处理等中用于除去溶解于水中的有机物、电解质。

在上述用途中，在用于污水的最终处理的情况下，通常经过如下处理过程来将水提供给反渗透膜。首先，通过称作筛网的筛子将污水中所含的粗大的夹杂物、垃圾等除去。接着，根据需要添加絮凝剂等来使砂等细小的悬浊物在沉降池中沉降而分离。在上清水中还含有浮游物和溶解有机物等，利用微生物进行分解。产生微生物的代谢物作为污泥，污泥与水通过在沉降池中的沉降或通过精细滤膜来分离。经过上述处理的污水一次处理水中几乎不含有浮游物，在此阶段进行消毒等以净化至能够流放到河川中的水质。在日本国内，在此阶段流放至河川中以利用自然净化，来进行水循环。然而，在中东、大陆内陆地区、没有河川的岛等由于没有自然净化所需要的充足的河川和湖泊，希望将污水一次处理水进一步净化来作为饮用水或工业用水进行再利用。反渗透膜在该最终处理中用于除去污水一次处理水中的溶解有机物和电解质。

污水一次处理水中，虽然根据直至上一阶段所进行的处理的不同而变化，有机物换算为TOC(总有机碳量)则含有5～20mg/L。将此通过反渗透膜进行分离，能够将有机物降至1mg/L以下。

用于污水最终处理的反渗透膜，为了增加模块(module)内的膜表面积，多折叠为称作螺旋的形状。在中央的芯部固定有袋状的反渗透膜，卷成伞状而形成圆柱体。模块主要采用直径为4英寸、8英寸等长度为1m的圆筒形。

反渗透膜为分离膜的一种，使用分离膜的水的过滤方式有两种方式。一种为全量过滤式，其为使所供给的水的全量通过膜的方式，不能通过膜的成分堆积在膜的表面。另一种为错流过滤方式，水与膜面平行地流动，一部分水渗透过膜而成为渗透水，剩余的以溶解物浓度增加的状态被作为浓缩水而从模块内取出。在反渗透膜的过滤中，使用后者的错流过滤方式。在该方式中，降低了由于向膜表面析出溶解物或浓度增加所引起的负载增加。但是，即使是错流过滤方式中也存在溶解物吸附在膜面，渗透水量经时劣化的问题。

吸附向膜面的吸附物中，除了存在电解质在膜面附近浓度增加而析出的规模(スケ一ル)、水中的微生物在膜面进行繁殖的生物污染之外，还存在有机物进行吸附的有机物污垢。虽然定期地对膜面用洁净水冲洗，通过剪切力来除去吸附物，但吸附有有机物的情况下通过剪切力还不能完全地除去，由于慢慢地蓄积导致需要更换反渗透膜模块。在更换反渗透膜模块时需要长时间地停止运行，另外由于反渗透膜模块不能进行再生利用，需要更换新的反渗透膜模块，成为导致运行成本增加的原因。

为此，存在增加了将有机物在反渗透膜之前预先除去的预处理来延长反渗透膜直至更换时的寿命的方法。作为预处理方法，存在将有机物进行分解的方法、通过吸附或絮凝有机物而除去的方法等，作为后者的吸附有机物的方法，在专利文献1中公开了使用与反渗透膜相同的材料构成的吸附剂的方法。另外，在专利文献2中公开了吸附除去溶解有机物中的亲水性物质的方法。

作为有机物的吸附剂活性炭是有名的。然而，在使用活性炭的方法中，由于吸附污水一次处理水所含有机物的几乎全部，活性炭的更换频率较高，因此即使降低了反渗透膜的更换频率也不能取得成本优势。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3864817号

专利文献2：日本特开2007-244979号

发明内容

发明所要解决的课题

在污水废水的再生处理过程中，在生物活性污泥处理后使用反渗透膜进行处理的情况下，存在在反渗透膜表面吸附了溶解于水中的难分解有机物而使得水流量经时劣化的问题。虽然用洁净水清洗劣化的反渗透膜表面可以恢复性能，但由于难以完全恢复功能，需要更换反渗透膜。当反渗透膜的寿命较短时水处理的运行成本增加。虽然存在通过预处理来除去有机物的方法，但难以获得降低成本的效果。