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WO2013105421A1 - 逆浸透処理方法 - Google Patents

逆浸透処理方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a reverse osmosis treatment method, and more particularly, to a method of reverse osmosis treatment after adding an iron-based inorganic flocculant to water to be treated, followed by solid-liquid separation.
  • Patent Document 1 discloses a method of performing membrane separation treatment with a reverse osmosis membrane device (hereinafter sometimes referred to as RO device) after adding ferric chloride to water to be treated, separating by pressure floating and sand filtering. It is well-known as described in 2 etc.
  • RO device reverse osmosis membrane device
  • a scale dispersant is also added to the RO water supply (Patent Documents 3 and 4).
  • Patent Document 5 paragraph 0003 describes that the flocculant made of iron chloride contains Mn (manganese), and the 38% concentration of ferric chloride solution contains 400 to 1000 mg / L of manganese. Has been.
  • An object of the present invention is to provide a reverse osmosis treatment method capable of preventing deterioration of an RO membrane due to heavy metals in an iron-based inorganic flocculant.
  • the reverse osmosis treatment method of the present invention is a reverse osmosis treatment method in which an iron-based inorganic flocculant is added to water to be treated, solid-liquid separated, and then treated with a reverse osmosis device. A scale inhibitor and a scale dispersant are added.
  • the present invention is suitable for application when the total content of Mn, Zn and Ni in the iron-based inorganic flocculant is 0.05% by weight or more.
  • an iron-based inorganic flocculant is added to the water to be treated, and the separated water that has been subjected to solid-liquid separation is used as RO water supply.
  • a chelate scale inhibitor is added to the RO water supply.
  • Water to be treated examples include industrial water, river water, lake water, well water, biologically treated water of organic waste water, waste water from various manufacturing processes and cleaning processes, and the like.
  • iron-based inorganic flocculant examples include ferric chloride and polyiron sulfate, and particularly ferric chloride having a high heavy metal content.
  • Ni and Zn in the iron-based inorganic flocculant is 0.05 wt% or more and 5 wt% or less, for example 0.1 wt% or more and 2 wt% or less It is effective.
  • the amount of iron-based inorganic flocculant added to the water to be treated is preferably determined experimentally by jar test or the like.
  • the amount of the iron-based inorganic flocculant added to the water to be treated is usually about 10 to 400 mg / L, although it varies depending on the quality of the water to be treated.
  • an iron-based inorganic flocculant When an iron-based inorganic flocculant is added to the water to be treated, it is preferable to add a pH adjuster as necessary to adjust the pH to 4 to 8, particularly about 5 to 8, and perform the flocculant treatment.
  • the pH adjuster include acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and alkalis such as sodium hydroxide, but are not limited thereto.
  • a polymer flocculant such as an anionic polymer flocculant may be added.
  • Solid-liquid separation As solid-liquid separation after the flocculation treatment, it is desirable to use both floating separation or sedimentation separation and filtration for passing water through the filter medium layer. Sand, anthracite, or the like can be used as the filter medium.
  • chelate scale inhibitor ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), or the like is preferably used. These chelate-based scale inhibitors may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of addition of a chelate scale inhibitor such as EDTA or NTA is preferably 20 times or more, particularly 30 to 40 times the total equivalent weight of heavy metals of Mn, Zn and Ni in the RO water supply.
  • a chelate scale inhibitor such as EDTA or NTA
  • the chelate scale inhibitor forms a chelate compound with the heavy metal in the RO water supply, solubilizes the heavy metal, so that the heavy metal flows out together with the concentrated water from the RO device, and the heavy metal is RO Adhering to the membrane surface is prevented, and deterioration of the RO membrane due to the catalytic action of heavy metals is prevented.
  • Scale dispersants include (meth) acrylic acid polymers and salts thereof, low molecular weight polymers such as maleic acid polymers and salts thereof, ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid and salts thereof, hydroxyethylidene diphosphonic acid and salts thereof, nitrilotrimethylene Use phosphonic acid and phosphonate such as phosphonic acid and its salt, phosphonobutane tricarboxylic acid and its salt, hexametaphosphoric acid and its salt, inorganic polyphosphoric acid and inorganic polymeric phosphate such as tripolyphosphoric acid and its salt, etc. be able to. These scale dispersants may be used alone or in combination of two or more. The amount of the scale dispersant added is preferably about 1 to 100 mg / L with respect to the solid-liquid separated water that is the water supplied to the RO apparatus.
  • Example 1 A simulated waste water (Ca: 100 mg / L, F: 13 mg / L, pH 3) of HF waste water is prepared and introduced into the reaction tank 1 as shown in FIG. 1, and sodium hydroxide is added to adjust the pH to 6-7. While adjusting, ferric chloride was added so that the density
  • the effluent water from the reaction tank 1 is introduced into the coagulation tank 2 and reacted, and then subjected to pressure levitation treatment in the pressure levitation tank 3, and the treated water is treated with the two-layer filter 4 (filter medium: sand, anthracite). And filtered. 10 mg / L of Wellclin A801 (manufactured by Kurita Kogyo) as a chelate scale inhibitor is added to the filtered water of the filter 4, and 10 mg / L of Clifloat N900 (manufactured by Kurita Kogyo) is added as a scale dispersant, and then the RO device.
  • RO membrane treatment was performed at 5.
  • the RO membrane was Nitto Denko ES-20, and the recovery rate was 85%.
  • FIG. 2 shows changes over time in the desalting rate and the differential pressure of the RO device 5.
  • FIG. 2 shows changes over time in the desalting rate and the differential pressure of the RO device 5.
  • the RO membrane is prevented from deteriorating and the desalination rate is maintained high over a long period of time.

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Abstract

　鉄系無機凝集剤中の重金属によるＲＯ膜の劣化を防止することができる逆浸透処理方法を提供する。被処理水に鉄系無機凝集剤を添加し、浮上分離及び二層濾過などによって固液分離した後、逆浸透装置で処理する逆浸透処理方法において、該逆浸透装置への給水にキレート系スケール抑制剤とスケール分散剤とを添加する。キレート系スケール抑制剤は、エチレンジアミン四酢酸又はニトリロ三酢酸が好適である。

Description

逆浸透処理方法
　本発明は、逆浸透処理方法に係り、特に被処理水に鉄系無機凝集剤を添加し、固液分離した後、逆浸透処理する方法に関する。
　被処理水に塩化第二鉄を添加した後、加圧浮上分離し、砂濾過した後、逆浸透膜装置（以下、ＲＯ装置ということがある。）で膜分離処理する方法は特許文献１，２等に記載の通り周知である。ＲＯ処理に際し、ＲＯ給水にスケール分散剤を添加することも行われている（特許文献３，４）。
　特許文献５の０００３段落には、塩化鉄よりなる凝集剤にはＭｎ（マンガン）が含まれており、３８％濃度の塩化第二鉄溶液にはマンガンが４００～１０００ｍｇ／Ｌ存在することが記載されている。
特開２００９－２４０９７４ 特開２００８－２４６３８６ 特開平５－２６９４６３ 特開平１０－２０２０６６ 特開２００６－３４２００７
　被処理水に鉄系無機凝集剤を添加し、固液分離した後、ＲＯ処理する方法において、鉄系無機凝集剤中のＭｎ等の重金属がＲＯ膜表面に付着し、これが酸化触媒として作用し、ＲＯ膜を劣化させることがある。
　本発明は、鉄系無機凝集剤中の重金属によるＲＯ膜の劣化を防止することができる逆浸透処理方法を提供することを目的とする。
　本発明の逆浸透処理方法は、被処理水に鉄系無機凝集剤を添加し、固液分離した後、逆浸透装置で処理する逆浸透処理方法において、該逆浸透装置への給水にキレート系スケール抑制剤とスケール分散剤とを添加することを特徴とするものである。
　本発明は、鉄系無機凝集剤中のＭｎ、Ｚｎ及びＮｉの合計の含有率が０．０５重量％以上である場合に適用するのに好適である。
　本発明では、被処理水に鉄系無機凝集剤を添加し、固液分離した分離水をＲＯ給水とする。このＲＯ給水に対しスケール分散剤の他にさらにキレート系スケール抑制剤を添加する。これにより、重金属の酸化触媒作用によるＲＯ膜の劣化が防止される。
実施の形態に係る逆浸透処理方法の説明図である。 実施例１と比較例１の結果を示すグラフである。
　以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
［被処理水］
　被処理水としては、工業用水、河川水、湖沼水、井水などの他、有機性排水の生物処理水、各種製造工程や洗浄工程からの排水などが例示される。
［鉄系無機凝集剤］
　鉄系無機凝集剤としては、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄などが挙げられるが、特に重金属含有率が高い塩化第二鉄が挙げられる。この鉄系無機凝集剤中のＭｎ、Ｎｉ及びＺｎの合計の含有率が０．０５重量％以上５重量％以下、例えば０．１重量％以上２重量％以下である場合に本発明を適用すると効果的である。被処理水への鉄系無機凝集剤の添加量は、ジャーテストなどによって実験的に定めるのが好ましい。被処理水への鉄系無機凝集剤の添加量は、被処理水の水質等によっても異なるが、通常１０～４００ｍｇ／Ｌ程度である。
　被処理水に鉄系無機凝集剤を添加した場合、必要に応じｐＨ調整剤を添加してｐＨを４～８特に５～８程度に調整して凝集処理することが好ましい。ｐＨ調整剤としては、塩酸、硫酸などの酸や、水酸化ナトリウム等のアルカリが用いられるが、これらに限定されない。鉄系無機凝集剤を添加した後アニオン性ポリマー凝集剤などのポリマー凝集剤を添加してもよい。
［固液分離］
　凝集処理後の固液分離としては、浮上分離又は沈降分離と、濾材層に通水する濾過とを併用することが望ましい。濾材としては、砂、アンスラサイトなどを用いることができる。
［キレート系スケール抑制剤］
　キレート系スケール抑制剤としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）やニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）などが好適に用いられる。これらのキレート系スケール抑制剤は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
　ＥＤＴＡ、ＮＴＡ等のキレート系スケール抑制剤の添加量は、ＲＯ給水中のＭｎ、Ｚｎ及びＮｉの重金属合計当量の２０倍量以上特に３０～４０倍量が好ましい。このキレート系スケール抑制剤の添加により、キレート系スケール抑制剤がＲＯ給水中の重金属とキレート系化合物を形成し、重金属を可溶化するので重金属がＲＯ装置からの濃縮水と共に流出し、重金属がＲＯ膜面に付着することが防止され、重金属の触媒作用に起因したＲＯ膜の劣化が防止される。
［スケール分散剤］
　スケール分散剤としては、（メタ）アクリル酸重合体及びその塩、マレイン酸重合体及びその塩などの低分子量ポリマー、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸及びその塩、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸及びその塩、ニトリロトリメチレンホスホン酸及びその塩、ホスホノブタントリカルボン酸及びその塩などのホスホン酸及びホスホン酸塩、ヘキサメタリン酸及びその塩、トリポリリン酸及びその塩などの無機重合リン酸及び無機重合リン酸塩などを使用することができる。これらのスケール分散剤は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
　スケール分散剤の添加量は、ＲＯ装置の給水である固液分離水に対して１～１００ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。
［実施例１］
　ＨＦ排水処理水の模擬排水（Ｃａ：１００ｍｇ／Ｌ、Ｆ：１３ｍｇ／Ｌ、ｐＨ３）を調製し、図１の通り反応槽１に導入し、水酸化ナトリウムを添加してｐＨ＝６～７に調整すると共に、塩化第二鉄を反応槽１内の濃度が１５０ｍｇ／Ｌとなるように添加した。この塩化第二鉄中のＭｎ含有率は１重量％、Ｎｉ含有率は０．０５重量％、Ｚｎ含有率は０．０５重量％であった。反応槽１からの流出水を、凝集槽２に導入して、反応させた後、加圧浮上槽３で加圧浮上処理し、処理水を二層濾過器４（濾材：砂、アンスラサイト）にて濾過した。濾過器４の濾過水にキレート系スケール抑制剤としてウェルクリンＡ８０１（栗田工業製）を１０ｍｇ／Ｌ添加し、スケール分散剤としてクリフロートＮ９００（栗田工業製）を１０ｍｇ／Ｌ添加し、次いでＲＯ装置５にてＲＯ膜処理した。ＲＯ膜は日東電工製ＥＳ－２０であり、回収率は８５％とした。ＲＯ装置５の脱塩率と差圧の経時変化を図２に示す。
［比較例１］
　キレート系スケール抑制剤を添加しなかったこと以外は実施例１と同一条件にて処理を行った。ＲＯ装置５の脱塩率と差圧の経時変化を図２に示す。
　図２の通り、本発明によると、ＲＯ膜の劣化が防止され、長期にわたって脱塩率が高く維持される。
　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。
　なお、本出願は、２０１２年１月１１日付で出願された日本特許出願（特願２０１２－００３２８７）に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (8)

  1. 　被処理水に鉄系無機凝集剤を添加し、固液分離した後、逆浸透装置で処理する逆浸透処理方法において、
    　該逆浸透装置への給水にキレート系スケール抑制剤とスケール分散剤とを添加することを特徴とする逆浸透処理方法。
  2. 　請求項１において、キレート系スケール抑制剤は、エチレンジアミン四酢酸及び／又はニトリロ三酢酸であることを特徴とする逆浸透処理方法。
  3. 　請求項１又は２において、スケール分散剤は（メタ）アクリル酸重合体及びその塩、並びにマレイン酸重合体及びその塩よりなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする逆浸透処理方法。
  4. 　請求項１ないし３のいずれか１項において、前記鉄系無機凝集剤は、Ｍｎ、Ｚｎ及びＮｉの合計の含有率が０．０５重量％以上であることを特徴とする逆浸透処理方法。
  5. 　請求項１ないし４のいずれか１項において、前記被処理水に前記鉄系無機凝集剤を１０～４００ｍｇ／Ｌ添加することを特徴とする逆浸透処理方法。
  6. 　請求項１ないし５のいずれか１項において、前記キレート系スケール抑制剤の添加量が、前記給水中のＭｎ、Ｚｎ及びＮｉの重金属合計当量の２０倍量以上であることを特徴とする逆浸透処理方法。
  7. 　請求項１ないし６のいずれか１項において、前記給水にスケール分散剤を１～２００ｍｇ／Ｌ添加することを特徴とする逆浸透処理方法。
  8. 　請求項１ないし７のいずれか１項において、前記被処理水に鉄系無機凝集剤を添加してｐＨ４～８で凝集処理した後固液分離することを特徴とする逆浸透処理方法。
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