专利名称：再生水的制造方法
技术领域：
本发明涉及以污水处理水或其他废水为原水制造再生水的方法。
背景技术：
从污水处理场排出的污水处理水等的废水通常被排入河流等，但由于近年来对保 证水资源的要求，开发了对废水进行再生处理制造再生水的方法。由于多数废水含有有机 性物质，通常是注入臭氧利用臭氧所具有的强氧化力使有机物分解。另外，因为废水中含有 固体成分，通常使用分离膜将其过滤得到再生水。例如，专利文献1公开了对污水处理水以低的臭氧注入率进行臭氧预处理后，进 行生物膜过滤，然后再用高臭氧注入率进行膜过滤处理，由此制造再生水的方法。这样组合 臭氧处理和膜过滤处理的话，堆积在膜面的污浊物质被臭氧氧化分解、可以获得膜面的堵 塞防止效果。但是，以往的这种利用臭氧的再生水的制造方法需要大量的臭氧。例如，专利文献 1中，低臭氧注入率时注入1 1. 5mg/L的臭氧、高臭氧注入率时注入15mg/L的臭氧。臭氧 发生装置本身价格昂贵，而且消耗大量的电力，所以运行成本变高。因此，需要大量臭氧的 以往的方法工业化实施较为困难。此外，像这样使用大量臭氧的话，原水中的有机物被过剩分解到不能用膜面阻止 的程度、而转移到处理水中。由此，也存在处理水中的有机物浓度上升、处理水质恶化等其 他问题。因此，本发明人不是通过臭氧的氧化力使有机成分分解，而是开发了通过将少量 的臭氧添加到原水中从而改变固体成分的表面性状、提高凝集性，来凝集·膜过滤的方 法，该方法正在申请专利。上述在先发明中，为了将凝集前原水中的残留臭氧浓度保持在 0. 01 1. Omg/L的范围内而控制臭氧注入量。通过凝集性的改善形成良好的絮凝物(7 口 y々)，从而可以有效地抑制膜面的堵塞。但是，原水的性状恶化的话，添加的臭氧被有机物的分解所消耗，除非添加大量的 臭氧，否则凝集前的残留臭氧浓度就会下降。这时，存在凝集改善效果变小、膜差压上升、膜 面的堵塞防止效果消失的担忧。为了能够应对这样的情况，必须设置大容量的臭氧发生装 置。而且，原水的性状良好时，添加少量的臭氧就足够了，因此仅需使用大容量臭氧发生装 置的能力的一部分，成为过剩设备。在先技术文献专利文献1 日本专利特开2002-136981号公报
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种无需使用大量臭氧、抑制膜面堵塞，同时能够以低 成本由废水制造处理水质优异的再生水的方法。为了解决上述课题而完成的本发明是一种使臭氧和原水接触提高原水中固体成分的凝集性之后注入凝集剂使其凝集，膜过滤，制造再生水的方法，其特征在于，测定分离 膜前(从臭氧接触塔出口到分离膜入口之间)的原水中的残留臭氧浓度(溶存臭氧浓度)， 从臭氧发生器中注入臭氧以使分离膜前的原水中的残留臭氧浓度达到规定的范围内，随着 原水的水质恶化，当必要的臭氧量超出臭氧发生器的能力从而残留臭氧浓度低于规定值 时，增加凝集剂的注入量。必要的臭氧量没有超出臭氧发生器的能力的区域中，可以根据投 入臭氧量或臭氧消耗量增减凝集剂的添加量。此外，臭氧消耗量根据投入臭氧浓度、排臭氧 浓度、臭氧气体流量、处理对象液流量求得，臭氧气体流量、处理对象液流量大致一定的话， 也可以省略。进而，关于残留臭氧浓度的测定场所，由于臭氧会使得易于凝集，因此理想的 是凝集前。本发明对于原水中含有有机成分的废水特别有效。此外，本发明中，优选将臭氧注 入量预先设定为使分离膜前的原水中的残留臭氧浓度在0. 01 2. Omg/L、更优选在0. 3 1.0mg/L的范围内。此外，作为凝集剂，可以使用PAC、硫酸铝、氯化亚铁、PSI中的任意其一， 可以使用MF膜或UF膜进行膜过滤。发明效果本发明中虽然是使臭氧与原水接触提高原水中固体成分的凝集性之后再注入凝 集剂使其凝集，进行膜过滤，但是，测定分离膜前的原水中的残留臭氧浓度，随着原水的水 质恶化当必要臭氧量超出臭氧发生器的能力从而残留臭氧浓度低于规定值时，增加凝集剂 的注入量。即，本发明中，不是通过增加臭氧添加量来消除分离膜前原水中的残留臭氧浓度 的降低，而是通过增加成本显著低于臭氧添加的凝集剂的注入量从而消除上述问题。换言 之，通过凝集剂的量来弥补由于残留臭氧浓度的低下产生的凝集改善效果的降低，防止了 膜面的堵塞。由此，不需要大容量的臭氧发生装置，抑制了成本上升。而且，由于没有过剩的臭 氧被注入，也不存在原水中的有机物被过剩分解到不能用膜面阻止的程度从而转移到处理 水这样的问题，也不会出现处理水质的恶化。本发明优选将分离膜前的原水中的残留臭氧 浓度维持在0. 01 2. Omg/L、更优选在0. 3 1. Omg/L的范围内，低于此范围的话，凝集改 善效果不充分，超过此范围的话，成本上升。此外，在必要臭氧量超出臭氧发生器的能力的区域中，根据投入臭氧量或臭氧消 耗量增减凝集剂的添加量，由此可以防止凝集剂的过剩添加，实现运行成本的进一步降低。 但是，即使是原水的水质良好、分离膜前原水中的残留臭氧浓度高、必要臭氧量仅需一点即 可的情况下，也不优选凝集剂的添加量为0。这是因为，完全不添加凝集剂的话，不能形成絮 凝物(7 α 7々)、存在对象处理水中含有的少量微细固体物质堵塞膜面的担忧。
[图1]表示本发明的实施方式的框图。[图2]表示在必要臭氧量超过臭氧发生器能力的区域中的凝集剂的注入量的图。[图3]在必要臭氧量没有超过臭氧发生器的能力的区域中的凝集剂的注入量的 图。符号说明1最终沉淀池
4
2臭氧接触塔3臭氧发生装置4凝集槽5溶存臭氧浓度计6凝集剂注入泵7凝集剂贮存槽8分离膜
具体实施例方式以下表示本发明的优选实施方式。本发明中的原水的代表例是污水处理水，但除此之外，也可以将返流水、工厂废 水、屎尿、农业废水、畜牧废水、养殖废水、自来水等作为原水。图1所示的实施方式中，是将 从污水处理场的最终沉淀池1排出的污水处理水作为原水制造再生水。原水在臭氧接触塔2中与从臭氧发生装置3注入的臭氧接触。本发明中原水与臭 氧的接触手段没有特别限定，上对流式和下对流式均可，从散气板喷出臭氧的方法和使用 喷射器吹入臭氧作为微细气泡(微米气泡或纳米气泡)的方法均可。利用臭氧对原水中的 固体成分的凝集改善效果在短时间内进行。利用臭氧的凝集改善效果的机理在学术上尚未 完全阐明，但推测是通过臭氧的氧化力固体成分的表面电荷发生变化，成为易于凝集的正 电荷。通过与臭氧接触，原水中的固体成分的凝集性提高的原水被送入凝集槽4，通过溶 存臭氧浓度计5测定分离膜前的原水中的残留臭氧浓度。该实施方式中，残留臭氧浓度的 测定场所是凝集槽4之前。本发明中，从臭氧发生器注入臭氧以使此处测定的残留臭氧浓 度达到所定范围内，优选预先设置从臭氧发生装置3中产生的臭氧注入量使上述残留臭氧 浓度维持在0. 01 2. Omg/L、更优选0. 3 1. Omg/L的范围内。使其具有这样的宽度是因 为臭氧的消耗量随流入的原水的性状而变化、残留臭氧浓度也会发生变动。原水为污水处 理废水时，为了得到上述残留臭氧浓度，向原水中注入4 10mg/L左右的臭氧。臭氧注入 量一定时，原水的水质良好的话，臭氧的消耗少，分离膜前的原水中的残留臭氧浓度变高， 原水的水质恶化的话，由于大量的臭氧被消耗，分离膜前的原水中的残留臭氧浓度下降。通过凝集剂注入泵6凝集剂从凝集剂贮存槽7被注入到凝集槽4中。本发明中通 过溶存臭氧浓度计5测定的分离膜前的原水中的残留臭氧浓度低于规定值时，增加凝集剂 的注入量。即，由于随着原水的水质恶化从而必要臭氧量增加，必要臭氧量超过臭氧发生器 的能力，残留臭氧浓度低于规定值时，增加凝集剂的注入量。例如，将分离膜前的原水中的 残留臭氧浓度设定为0. 5mg/L、溶存臭氧浓度计5的测定值低于该值时，增加凝集剂的注入 量。对应于残留臭氧浓度的变化如何改变凝集剂的注入量应该根据原水的性状和凝 集剂的种类决定。凝集剂可以使用PAC、硫酸铝、氯化亚铁、PSI中任意其一。例如原水是 污水处理水、使用PAC作为凝集剂时，如图2所示，分离膜前的原水中的残留臭氧浓度从 0. 5mg/L每减少0. lmg/L，PAC的注入量就每增加0. 2mg-Al/L即可。凝集剂的投入量的增加 诚然是成本上升的要因，但，投入量的增加成本比起臭氧注入量的增加成本，要廉价得多。
这样，向凝集性因臭氧而得以改善的原水中注入控制量的凝集剂的话，原水中的 固体成分迅速凝集形成絮凝物。此外，由于原水的性状恶化、臭氧的消耗量增多，分离膜前 的原水中的残留臭氧浓度下降时，由于注入较多的凝集剂，也还是可以形成良好的絮凝物。 然后，通过分离膜8进行膜过滤、膜过滤水作为再生水被取出。分离膜8可以使用MF膜或UF膜。由于在前阶段形成良好的絮凝物，没有膜面的 堵塞，此外，由于没有像过去那样注入过剩的臭氧，因此不存在原水中的有机物被过剩分解 到不能用膜面阻止的程度、而移动到处理水中的情况。因此，也不会发生处理水质的恶化。 膜的材质为高分子膜或陶瓷膜均可，膜形状除了整料(独石)型之外，还可以是管状膜、蜂 巢膜、中空丝膜、平膜等任意膜，该实施方式使用申请人公司制的整料(独石)型陶瓷膜。在必要臭氧量没有超出臭氧发生器的能力的区域中，即使不使用特别的手段也可 以防止膜面的堵塞，原水的水质优化的情况下还连续添加一定量的凝集剂不仅造成凝集剂 的浪费，过剩的凝集剂反而会造成堵塞膜面的担忧。因此，优选如权利要求2所记载的那 样，在必要臭氧量没有超出臭氧发生器的能力的区域中，对应于投入臭氧量或臭氧消耗量 增减凝集剂的添加量。S卩，必要臭氧量没有超出臭氧发生器的能力的区域中，原水的水质恶化的话，必要 臭氧量增加，反之，原水的水质优化的话，必要臭氧量减少。因此，如图3所示，投入臭氧量 或臭氧消耗量增加时，增加凝集剂的添加量，投入臭氧量或臭氧消耗量减少时，减少凝集剂 的添加量。通过进行这样的操作，可以在原水的水质优化时，消减凝集剂的使用量，实现运 行成本的降低。此外，在原水的水质优化时也使凝集剂的使用量为定值的以往的方法中，由于凝 集对象物不足而过剩的凝集剂就那样到达膜面反而存在堵塞膜面的担忧，如上所述，投入 臭氧量或臭氧消耗量减少时，减少凝集剂的添加量的话，这个问题也得以解决。如图3所 示，即使减少凝集剂的添加量时也不为0，优选确保具有一定的量。这是因为，完全不添加凝 集剂的话，存在对象处理水中含有的少量微细固体物质堵塞膜面的担忧。如上所述，通过本发明，可以不使用大量臭氧，并且可以防止膜面的堵塞，同时以 低成本由废水制造处理水质优异的再生水。以下显示实施例。
实施例(权利要求1的发明的实施例)以从污水处理场排出的污水处理废水为原水，使用图1所示的装置制造再生水。 将臭氧注入量设定在6 10mg/L以使凝集前的原水中的残留臭氧浓度为0. 3 1. Omg/ L的范围。凝集剂使用PAC，凝集前的原水中的残留臭氧浓度从0. 5mg/L每减少0. lmg/L, PAC的注入量就每增加0. 2mg-Al/L,反之，当为0. 5mg/L以上时，使PAC的注入量固定在 3. 0mg-Al/Lo此时的原水与再生水的水质如表1所示。此外，将即使凝集前的原水中的残 留臭氧浓度发生变化也不改变PAC的注入量时的再生水的水质作为比较例示于表2。[表 1]
权利要求
一种再生水的制造方法，使臭氧和原水接触提高原水中固体成分的凝集性之后注入凝集剂使其凝集，膜过滤，其特征在于，测定分离膜前的原水中的残留臭氧浓度，从臭氧发生器中注入臭氧以使分离膜前的原水中的残留臭氧浓度达到规定的范围内，随着原水的水质恶化，当必要的臭氧量超出臭氧发生器的能力从而残留臭氧浓度低于规定值时，增加凝集剂的注入量。
2.如权利要求1所述的再生水的制造方法，其特征在于，在必要的臭氧量没有超出臭 氧发生器的能力的区域中，根据投入臭氧量或臭氧消耗量增减凝集剂的添加量。
3.如权利要求1所述的再生水的制造方法，其特征在于，原水是含有有机成分的废水。
4.如权利要求1所述的再生水的制造方法，其特征在于，预先设定臭氧注入量以使分 离膜前的原水中的残留臭氧浓度为0. 01 2. Omg/L。
5.如权利要求1所述的再生水的制造方法，其特征在于，凝集剂使用PAC、硫酸铝、氯化 亚铁、PSI中的任意其一。
6.如权利要求1所述的再生水的制造方法，其特征在于，使用MF膜或UF膜进行膜过滤ο
全文摘要
提供一种无需使用大量臭氧，能够以低成本由废水制造处理水质优异的再生水的方法。使用臭氧接触塔(2)等使臭氧与污水处理水等原水接触，提高原水中固体成分的凝集性之后通过凝集剂注入泵(6)注入凝集剂使其凝集，用分离膜(8)进行膜过滤，制造再生水的方法。用溶存臭氧浓度计(5)测定分离膜前的原水中的残留臭氧浓度，随着原水的水质恶化，当必要的臭氧量超出臭氧发生器的能力从而残留臭氧浓度低于规定值时，增加凝集剂的注入量，在必要的臭氧量没有超出臭氧发生器的能力的区域，对应于投入臭氧量或臭氧消耗量增减凝集剂的添加量。
文档编号B01D61/14GK101977850SQ200980110650
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月17日 优先权日2008年3月21日
发明者小园秀树, 野口基治 申请人:美得华水务株式会社