特許 6787427 有機物及びカルシウム含有水の処理方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6787427

(24)【登録日】2020年11月2日

(45)【発行日】2020年11月18日

(54)【発明の名称】有機物及びカルシウム含有水の処理方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20201109BHJP

   C02F 1/20 20060101ALI20201109BHJP

   C02F 1/42 20060101ALI20201109BHJP

   C02F 1/28 20060101ALI20201109BHJP

   C02F 3/12 20060101ALI20201109BHJP

   C02F 1/52 20060101ALI20201109BHJP

   C02F 9/02 20060101ALI20201109BHJP

   C02F 9/14 20060101ALI20201109BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/44 C

   C02F1/20 A

   C02F1/42 B

   C02F1/44 D

   C02F1/28 D

   C02F1/42 A

   C02F3/12 N

   C02F1/52 K

   C02F9/02

   C02F9/14

【請求項の数】6

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2019-58874(P2019-58874)

(22)【出願日】2019年3月26日

(65)【公開番号】特開2020-157223(P2020-157223A)

(43)【公開日】2020年10月1日

【審査請求日】2019年9月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】後藤 秀樹

【審査官】 松井 一泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１６８７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１００６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２０４８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９６５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１４７３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００− ７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０２Ｆ ３／１２

Ｃ０２Ｆ １／２０− １／２６

Ｃ０２Ｆ １／３０− １／３８

Ｃ０２Ｆ １／２８

Ｃ０２Ｆ １／４２

Ｂ０１Ｄ ２１／０１

Ｃ０２Ｆ １／５２− １／５６

Ｃ０２Ｆ ９／００− ９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機物及びカルシウム含有水を生物処理した後、脱炭酸装置で脱炭酸処理し、脱炭酸処理水を軟化器で軟化処理し、軟化処理水をアルカリ条件下で逆浸透膜処理することを特徴とする有機物及びカルシウム含有水の処理方法。

【請求項2】

前記軟化器で処理した水を活性炭処理した後に前記逆浸透膜処理することを特徴とする請求項１に記載の有機物及びカルシウム含有水の処理方法。

【請求項3】

前記有機物及びカルシウム含有水を前記生物処理した後、凝集沈殿処理し、次いで凝集処理又は膜処理した後、前記脱炭酸装置に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機物及びカルシウム含有水の処理方法。

【請求項4】

有機物及びカルシウム含有水が順次に通水される脱炭酸装置、軟化器及び逆浸透膜装置と、
該逆浸透膜装置への給水にアルカリを添加するアルカリ添加手段と
を備え、
前記脱炭酸装置の前段に、前記有機物及びカルシウム含有水が通水される生物処理装置が設置されている有機物及びカルシウム含有水の処理装置。

【請求項5】

前記軟化器と逆浸透膜装置との間に活性炭塔が設置されており、該軟化器の処理水が該活性炭塔を経て前記逆浸透膜装置に供給されることを特徴とする請求項４に記載の有機物及びカルシウム含有水の処理装置。

【請求項6】

前記脱炭酸装置の前段に、前記有機物及びカルシウム含有水が順次に通水される前記生物処理装置と、凝集沈殿装置と、凝集濾過装置又は膜処理装置とが設置されており、該膜処理装置の処理水が前記脱炭酸装置に供給されることを特徴とする請求項４又は５の有機物及びカルシウム含有水の処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機物及びカルシウム含有水の処理方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

有機物及びカルシウム含有水の処理方法の従来例の一例を図２に示す。有機物及びカルシウムを含有する有機系排水が生物処理装置１で生物処理されて有機物が分解され、次いで凝集沈殿装置２で凝集沈殿処理されて菌体が分離される。

【0003】

この凝集沈殿処理水が有機物分解設備３に供給され、生物処理及び／又はＵＶ酸化処理が施されて残存有機物が分解される。この有機物分解処理水にＮａＣｌＯ及び凝集剤が添加され、前処理装置４で凝集及び濾過処理又は膜処理よりなる前処理が施された後、活性炭塔５で活性炭濾過され、次いでＲＯ（逆浸透膜）装置６でＲＯ処理されて処理水となり、回収される。

【0004】

各種産業用工程での有機系排水の処理水（下水放流レベル）を更に処理して設備用水レベルに再利用する場合、ＲＯ装置は有機物・イオン類を効率的に除去できるため、主要な回収装置となる。しかし、スライムやＳＳ・界面活性剤等によるＲＯの閉塞を防止するために、ＲＯ装置に給水する前に生物処理装置やＵＶ酸化装置、凝集濾過装置、活性炭塔等の前処理設備が必要であった。また有機系排水には工程排水以外にスクラバー排水等を経由して、濾過水由来のＣａが含有される場合が多い。ＲＯ給水のＣａ濃度が高い場合、ＲＯ給水のｐＨを高くすると、カルシウムスケールが発生するので、ＲＯ給水のｐＨを高くすることはできない。

【0005】

そのため、有機物及びカルシウム含有水を設備用水等に回収しようとすると、図２のように多数の設備が必要となり、広大な設置スペースが必要となる。

【0006】

このため回収設備の初期投資及び運転維持管理コスト、処理スペース等を考慮すると、回収による経済的メリットを享受できず、実際には採用されないケースが多々あった。

【0007】

特許文献１には、有機物及びカルシウム含有水を活性炭塔、軟化塔、ＲＯ装置の順に通水して処理することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１０／０９８１５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、有機物及びカルシウム含有水をＲＯ装置で処理する方法及び装置において、ＲＯ膜の閉塞を効果的に防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の有機物及びカルシウム含有水の処理方法は、有機物及びカルシウム含有水を、脱炭酸装置及び軟化器で処理した後、アルカリ条件下で逆浸透膜処理することを特徴とする。

【0011】

本発明の有機物及びカルシウム含有水の処理装置は、有機物及びカルシウム含有水が順次に通水される脱炭酸装置、軟化器及び逆浸透膜装置と、該逆浸透膜装置への給水にアルカリを添加するアルカリ添加手段とを備えてなる。

【0012】

本発明の一態様では、前記軟化器で処理した水を活性炭処理した後に前記逆浸透膜処理する。

【0013】

本発明の一態様では、前記有機物及びカルシウム含有水を生物処理した後、凝集沈殿処理し、次いで凝集処理又は膜処理した後、前記脱炭酸装置に供給する。

【発明の効果】

【0014】

一般に、有機系排水の処理水（下水放流レベルの有機物濃度）にＲＯを直接適用する場合、有機物により短時間でＲＯ膜が閉塞する可能性が高い。本発明では、ＲＯ給水をｐＨを例えば１０〜１０．５程度に高く制御することにより、ＲＯ装置での生菌の繁殖を抑制し、ＲＯ膜の閉塞を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態に係る有機物及びカルシウム含有水の処理方法及び装置の構成図である。

【図2】従来例に係る有機物及びカルシウム含有水の処理方法及び装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

【0017】

この実施の形態では、有機系排水（有機物及びカルシウム含有水）として、食品工場排水、化学工業排水、電子製造工程排水等を処理する。該排水中のカルシウム濃度は、通常２〜１００ｍｇ／Ｌ特に５〜２０ｍｇ／Ｌであり、ＴＯＣ濃度は、通常５〜５００ｍｇ／Ｌ特に１０〜１００ｍｇ／Ｌ程度である。ただし、排水の種類及びカルシウム濃度、ＴＯＣ濃度はこれに限定されない。

【0018】

図１の通り、有機系排水は、生物処理装置１１で生物処理され、有機物が分解処理された後、凝集沈殿装置１２で凝集沈殿処理されて菌体が分離される。この凝集沈殿処理水にＮａＣｌＯ及び凝集剤が添加された後、前処理設備１３に供給され、凝集濾過又は膜処理（ＭＦ膜等による膜濾過処理）が施される。この前処理水にＨＣｌ及び還元剤が添加され、ｐＨ４．５〜６．０特に５．０〜５．５の酸性に調整された後、脱炭酸塔１４に通水され、脱炭酸処理される。

【0019】

この脱炭酸処理水にスライム抑制剤が添加された後、軟化器１５に通水され、軟化処理される。この軟化処理水にＮａＯＨ及びスケール分散剤が添加され、ｐＨ９〜１１特に１０〜１０．５程度の高ｐＨに調整された後、活性炭塔１６に通水され、界面活性剤やＨ_２Ｏ_２等の酸化剤が除去される。次いでＲＯ装置１７に通水され、ＲＯ透過水が処理水として設備用水槽（図示略）等に回収される。ＲＯ装置１７は直列２段に設置されてもよい。

【0020】

なお、脱炭酸塔１４への給水の有機物濃度（ＴＯＣ）は２〜５０ｍｇ／Ｌ特に２〜２５ｍｇ／Ｌ程度が好ましく、カルシウム濃度は２〜１００ｍｇ／Ｌ特に５〜２０ｍｇ／Ｌ程度が好ましい。脱炭酸塔１４への給水としては、排水を生物処理した後、凝集沈殿あるいは加圧浮上処理し、さらに濾過処理した水のほか、冷却塔ブロー水を除濁処理した水を例示することができる。

【0021】

前述の通り、有機系排水がカルシウムを含有していると共に、生物処理装置１１からは高濃度の無機炭酸が発生することから、ＲＯ給水のｐＨを高くするとＣａＣＯ_３スケールによりＲＯ膜を閉塞させることになる。それを防止するために、この実施の形態では、ＲＯ前段に脱炭酸塔１４及び軟化器１５を設置する。

【0022】

また、界面活性剤やＨ_２Ｏ_２等の酸化剤除去のための活性炭塔１６の給水も高ｐＨとし、有機物による閉塞を防止する。

【0023】

軟化器１５給水も高ｐＨ域にすると、Ｃａ濃縮によりカチオン樹脂表面にＣａＣＯ_３スケールが発生し閉塞することが懸念されるため、軟化器１５は活性炭塔１６の前段に設置し、軟化器１５給水を中性域に管理するのが望ましい。

【0024】

本発明では、ＲＯ装置を２段直列に設置する場合、１段目ＲＯブライン（濃縮水）のＴＯＣが１００μｇ／Ｌ以下になるようにするのが好ましい。なお、排水にフッ素が含有されていても、５０μｇ／Ｌ以下であれば軟化器及びスケール分散剤の効果によりＣａＦ_２スケールを未然に防ぎ、安定して排水を回収することが可能となる。

【0025】

この図１のフローによると、図２のフローで必要であった有機物分解設備３（生物処理やＵＶ酸化装置等）が不要となったことで、装置の初期投資額、必要スペース及び運転コストを大幅に低減することが可能となる。

【0026】

本発明では、ＲＯ装置１７の前段に設置された軟化器１５によりＣａが除去されるので、ＲＯ給水のｐＨを上げてもＣａＣＯ_３スケールの発生が抑制される。軟化器１５からリークする微量のＣａ及び排水に含有される無機炭素（ＩＣ）により、ＲＯ装置１７のブライン側でＣａ及びＩＣが濃縮し析出するリスクが考えられるが、脱炭酸塔１４でＩＣを除去すること及び軟化器１５処理水へのスケール分散剤注入により、ＲＯブライン側でのカルシウムスケール析出が防止される。

【0027】

本発明では、スライムコントロール剤としては、有機系スライムコントロール剤（５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンや、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン等のイソチアゾロン化合物、２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド等のハロシアノアセトアミド化合物）のほか、上記特許文献１に記載された塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とからなる結合塩素剤を含むものも好適である。

【0028】

この塩素系酸化剤としては、例えば、塩素ガス、二酸化塩素、次亜塩素酸又はその塩、亜塩素酸又はその塩、塩素酸又はその塩、過塩素酸又はその塩、塩素化イソシアヌル酸又はその塩などを挙げることができる。これらのうち、塩形のものの具体例としては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムなどの次亜塩素酸アルカリ金属塩、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウムなどの亜塩素酸アルカリ金属塩、塩素酸アンモニウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウムなどの塩素酸アルカリ金属塩、塩素酸カルシウム、塩素酸バリウムなどの塩素酸アルカリ土類金属塩などを挙げることができる。これらの塩素系酸化剤は、１種を単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良い。これらの中で、次亜塩素酸塩は取り扱いが容易なので、好適に用いることができる。

【0029】

スルファミン酸化合物としては、スルファミン酸のほかに、Ｎ−メチルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルファミン酸、Ｎ−フェニルスルファミン酸などを挙げることができる。スルファミン酸化合物の塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩及びグアニジン塩などを挙げることができ、具体的には、スルファミン酸ナトリウム、スルファミン酸カリウムなどを挙げることができる。スルファミン酸及びこれらのスルファミン酸塩は、１種を単独で用いることもでき、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

【0030】

次亜塩素酸塩等の塩素系酸化剤とスルファミン酸塩等のスルファミン酸化合物を混合すると、これらが結合して、クロロスルファミン酸塩を形成して安定化し、従来のクロラミンのようなｐＨによる解離性の差、それによる遊離塩素濃度の変動を生じることなく、水中で安定した遊離塩素濃度を保つことが可能となる。

【0031】

塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との割合には特に制限はないが、塩素系酸化剤の有効塩素１モルあたりスルファミン酸化合物を０．５〜５．０モルとすることが好ましく、０．５〜２．０モルとすることがより好ましい。

【0032】

上記実施の形態では、脱炭酸装置として脱炭酸塔が用いられるが、脱炭酸塔のほか、真空脱気装置、膜脱気装置など各種のものを用いることができる。

【0033】

なお、脱炭酸塔を直列に２段に設置してもよい。また、脱炭酸塔からの脱炭酸処理水の一部を脱炭酸塔の入口側に戻す循環処理を行ってもよい。この循環処理方式の脱炭酸塔を複数台並列に設置してもよい。脱炭酸塔内に第１及び第２の充填床を設け、脱炭酸塔給水を第１の充填床に供給し、脱炭酸処理水を第２の充填床に供給するよう構成された高効率脱炭酸塔を用いてもよい。

【符号の説明】

【0034】

１，１１ 生物処理装置
２，１２ 凝集沈殿装置
５，１６ 活性炭塔
６，１７ ＲＯ装置

【図1】

【図2】