水处理装置的操作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用半透性膜单元处理海水、河水、地下水或污水的处理水以得到淡 水的水处理装置的操作方法。具体而言，本发明涉及实现低成本和稳定操作的水处理装置 的操作方法。
【背景技术】
[0002] 随着目前变得严重的水环境劣化，水处理技术变得越来越重要，特别地，非常广泛 地应用使用分离膜的技术。
[0003] 饮用水、工业用水、农业用水等主要通过河水、湖水等的净化而得到。然而，中东开 发了蒸发和其它这类海水脱盐技术，在那里水资源是缺乏的，且石油基热资源是丰富的。对 海水脱盐的需要不仅在中东，而且在热资源不丰富的其它地区日益提高。自1990年起使用 了使用低功耗半透性膜（特别地，反渗透膜）的脱盐方法，在地方如加勒比岛和地中海构建 了大量装置并操作。
[0004] 反渗透膜设备涉及以压能排放浓海水，并且通常使用用能量回收单元的压力回收 以降低所述功率。
[0005] 反渗透技术的目前进展导致改进的可靠性和低成本，且能量回收技术的相当改进 能够构建许多反渗透海水脱盐装置。
[0006] 还使用反渗透膜开发和改进了海水脱盐方法本身。
[0007] 顾名思义，反渗透膜为由于膜表面上的浓度差，通过相对于渗透压施加压力而用 于得到淡水的膜。有效分离压力为通过从操作压力中减去基于进料水浓度的渗透压而得到 的压力。
[0008] 专利文件1和非专利文件1公开了其中在操作中间提高操作压力以相对于稍后阶 段的集中高渗透压有效地提取淡水的技术。非专利文件2公开了处理成本降低的技术，其 中将渗透水用纳滤膜处理两次，所述纳滤膜具有比反渗透膜更大的分离尺寸且通常认为不 适于海水脱盐。非专利文件3公开了使用河水和海水以改进能量效率的处理成本降低的方 法。这些技术中的一些实际上已投入实际应用中。
[0009] 然而，使用海水作为待处理水的方法要求关于渗透压量的另外压能，并且通常涉 及非常高的能量成本。方法还涉及高设备成本，因为用于海水脱盐装置的元件要求对抗高 压海水的抗压性和抗腐蚀性。
[0010] 通常废污水的再使用作为另一技术吸引了注意。
[0011] 意欲再使用污水或污水的处理水的低压反渗透膜以具有改进性能如改进的膜表 面亲水性、改进的电荷控制和改进的光滑性以降低微生物附着并抗有机物污染的产品的形 式开发（例如由TorayIndustries，Inc.生产的TML系列；非专利文件6)。再使用污水的 方法也已投入实际应用，如非专利文件4和5所述。
[0012] 然而，再生污水的浓缩水包含大量杂质，特别是有机物质，因为它是浓缩水，并且 是在将浓缩水从系统中排出时必须注意的。
[0013] 具体而言，当浓缩水不满足要求，例如关于排放到环境中的水的质量标准时，需要 降低其浓缩比，或者需要在处理以满足排放水质量标准或者其它这类要求以后排放浓缩 水。
[0014] 作为对策，目前提出通过将海水与污水或低压反渗透膜的浓缩水混合而降低渗透 压的方法作为用于其中具有较低渗透压的水如污水和河水不容易得到的环境中的新技术 (专利文件2以及非专利文件7和8)。
[0015] 特别地，通过将低压反渗透膜的浓缩水混合而降低渗透压的非专利文件7和8的 方法由于其能够与常规海水脱盐方法相比极大地降低所需能量而是高度预期的。
【背景技术】 [0016] 文件
[0017] 专利文件
[0018]专利文件 1 :JP-A-8-108048
[0019] 专利文件 2 :JP-A-2003-285058
[0020] 非专利文件
[0021] 非专利文件 1:HiroyukiYamamura等人，"DevelopmentofLow-Energyand Low-CostReverseOsmosisMembraneSeawaterDesalinationTechnique''，Membrane， 23 (5)，第 245-250 页（1998)。
[0022] 非专利文件 2 :R.C.Cheng等人，"ANovelApproachtoSeawaterDesalination UsingDual-StagedNanofiltrationProcess''，AWWAAnnualConference(2005. 6) 〇
[0023]非专利文件 3 :J.S.S.Chin等人，"IncreasingWaterResourcesthrough DesalinationinSingapore:PlanningforaSustainableFuture''，Proc.IDAWorld Congress，Dubai，2009〇
[0024]非专利文件 4:AntoniavonGottberg等人，"Kuwait'sgiantmembraneplant startstotakeshape"，Desalination&WaterReuse13(2) (1996)30_34〇
[0025]非专利文件 5 :C.Koh等人，"ChangiNEWater〖Conceptualizationthrough OperationofSingapore'sFifthandLargestNEffaterFacility''，Proc.IDAWorld Congress，Dubai，2009〇
[0026]非专利文件 6:TakeharuInoue等人，"LowFoulingReverseOsmosisMembrane forSewageWater"，Membrane，27 (4)，第 209-212 页（2002)〇
[0027]非专利文件 7:YasukiSekine等人，"StartofSupplyingProductWaterin SeaandFreshWaterandSewageWaterReuseIntegrationSystem(WaterPlaza)"，The 14thWaterEnvironmentSymposiumProceedings(2011)〇
[0028]非专利文件 8 :P.Glueckstern，"Designandoperationofmedium-and small-sizedesalinationplantsinremoteareas，Newperspectiveforimproved reliability，durabilityandlowercosts''，Desalination122 (1999) 123_140〇
[0029] 发明概述
[0030] 本发明待解决的问题
[0031] 然而，通过将海水与污水或低压反渗透膜的浓缩水混合而降低渗透压的方法还使 用与海水等混合的再生污水的浓缩水，因此如同常规方法中仍涉及浓缩水中的大杂质的问 题。
[0032] 具体而言，当将低压反渗透膜的浓缩水与海水等直接混合以产生海水-混合水并 使海水-混合水再次通过高压反渗透膜以提取淡水时，浓缩水变得进一步浓缩并随着其中 包含的所有杂质从系统中排出。海水-混合水的浓缩水因此还具有超过排放水质量标准的 可能性，如同低压反渗透膜的浓缩水的情况。
[0033] 因此，本发明的目的涉及操作水处理装置以由多种待处理水得到处理水的方法， 其中可以以低成本稳定地操作。特别地，本发明意欲提供在使用半透性膜操作水处理装置 以产生淡水中对环境无害的操作方法。
[0034] 解决问题的方法
[0035] 为解决上述问题，本发明具有以下构造〈1>至〈17>。
[0036] 〈1>操作水处理装置的方法，其包括：预处理单元X以将第一待处理水A预处理成 处理水A0;膜分离单元Y以将处理水A0分离成渗透水A2和浓缩水A3;和膜分离单元Z以 将混合水B1分离成渗透水B2和浓缩水B3,其中混合水B1包含浓缩水A3和浓缩水A3的处 理水A4中的至少一种，以及第二待处理水B和待处理水B的处理水B0中的至少一种，如果 浓缩水B3的水质指数CB3或浓缩水B3的处理水Μ的水质指数CB4超过预定阈值，则方法包 括进行选自以下方法（1)-(8)的至少一种方法：
[0037] 方法（1):降低膜分离单元Y中渗透水A2的回收率RY;
[0038] 方法⑵：降低膜分离单元Z中渗透水B2的回收率Rz;
[0039] 方法（3):改变混合水B1中浓缩水A3和处理水A4中的至少一种与待处理水B和 处理水B0中的至少一种的混合比；
[0040] 方法（4):在将浓缩水A3与待处理水B和处理水B0中的至少一种混合以前对至 少一部分浓缩水A3进行吸附处理或分解处理；
[0041] 方法（5):在排出浓缩水B3以前对至少一部分浓缩水B3进行吸附处理或分解处 理；
[0042] 方法（6):生产作为包含处理水A4、处理水B0和第三待处理水C的混合水的混合 水B1;
[0043] 方法（7):生产作为包含处理水A4、处理水B0和一部分处理水A0的混合水的混合 水B1;和
[0044] 方法（8):使至少一部分浓缩水A3再循环至预处理单元X中。
[0045] 〈2>根据〈1>的操作水处理装置的方法，其中水质指数CB3或水质指数CB4的阈值 通过生物需氧量、化学需氧量、总有机碳、总氮、总磷或吸光测定法描述。
[0046] 〈3>根据权利要求〈1>或〈2>的操作水处理装置的方法，其中水质指数CB3或水质 指数CB4由下式表示：
[0047] CA3X10(V(100_RZ)，或
[0048] CA4X100/(100-Rz),
[0049] 其中CA3为浓缩水A3的水质指数，CA4为处理水A4的水质指数，且Rz为膜分离单 元Z中渗透水B2的回收率（％ )。
[0050] 〈4>根据权利要求〈1>至〈3>中任一项的操作水处理装置的方法，其中在方法（1) 或（2)中，使选自由浓缩水A3、浓缩水B3和处理水Μ组成的组的至少一种的流速保持在预 定范围内。
[0051] 〈5&