JP4528643B2 - How to reuse acid backwash wastewater - Google Patents

Description

本発明は、膜を酸逆洗した際に発生する酸逆洗排水の再利用方法に関するものである。   The present invention relates to a method for reusing acid backwash wastewater generated when a membrane is backwashed with acid.

河川水や湖沼水などを水源とする上水製造プロセスにおいては、膜ろ過が普及している。膜としては例えば細孔径が０．１μｍのろ過面を備えたセラミック膜が用いられ、原水には予めポリ塩化アルミニウム(ＰＡＣ)，ポリシリカ鉄(ＰＳＩ)等の無機系の凝集剤が添加・混合されたうえ膜に送られ、膜ろ過される。ＰＡＣはアルミニウム系の凝集剤であり、ＰＳＩは鉄系の凝集剤である。   Membrane filtration is widely used in the water production process using river water, lake water, or the like as a water source. For example, a ceramic membrane having a filtration surface with a pore size of 0.1 μm is used as the membrane, and an inorganic flocculant such as polyaluminum chloride (PAC) or polysilica iron (PSI) is previously added and mixed in the raw water. In addition, it is sent to the membrane and filtered. PAC is an aluminum-based flocculant, and PSI is an iron-based flocculant.

しかし運転を継続すると膜面には次第にＳＳ等が堆積し、膜ろ過損失が増加してくる。そこで定期的にろ過水による逆洗を行っているが、単なる逆洗によっては除去できない堆積物を除去するため、従来から特許文献１，２に示すような希釈薬液を用いた逆洗が行われている。   However, if the operation is continued, SS and the like gradually accumulate on the membrane surface, and membrane filtration loss increases. Therefore, backwashing with filtered water is periodically performed, but in order to remove deposits that cannot be removed by simple backwashing, backwashing using a diluting chemical solution as shown in Patent Documents 1 and 2 has been conventionally performed. ing.

特許文献１には、塩素を用いた膜の逆洗法が開示されている。また特許文献２には、酸とアルカリを膜に交互に注入する逆洗法が開示されている。しかし何れの文献にも逆洗排水の再利用に関する詳細な説明はなく、逆洗時に発生する逆洗排水は適切な処理を行ったうえで放流されているのが普通である。
特開平８−３９０６４号公報 特開平８−２４３３６１号公報 Patent Document 1 discloses a film backwashing method using chlorine. Patent Document 2 discloses a backwashing method in which acid and alkali are alternately injected into a film. However, there is no detailed explanation about the reuse of backwash wastewater in any document, and the backwash wastewater generated at the time of backwashing is usually discharged after appropriate treatment.
JP-A-8-39064 JP-A-8-243361

本発明は上記した従来の問題点を解決して、逆洗時に発生する逆洗排水の成分に注目し、その再利用を図ることによって膜ろ過装置のランニングコストを低減させる手段を提供することを目的とするものである。   The present invention provides a means for solving the above-mentioned conventional problems, paying attention to the components of backwash wastewater generated during backwashing, and reducing the running cost of the membrane filtration device by reusing it. It is the purpose.

本発明者は、上水製造プロセスにおいて多用されているＰＡＣ，ＰＳＩ等の無機系の凝集剤の主成分である金属が、酸逆洗排水中にどのように存在するかを調査した結果、酸逆洗排水中ではその大部分が液中に溶解しており、そのまま放流されていることを確認した。ここで酸逆洗とは特開2002-52321に公開されている方法等によって逆洗を行うものである。しかし酸逆洗排水を中性に戻すことにより液中に溶解した鉄またはアルミニウムが凝集剤としての機能を発揮することを見出した。
特開２００２-５２３２１号公報 As a result of investigating how metals, which are the main components of inorganic coagulants such as PAC and PSI, which are frequently used in the water supply manufacturing process, are present in acid backwash wastewater, It was confirmed that most of the backwash wastewater was dissolved in the liquid and discharged as it was. Here, acid backwashing is backwashing by a method disclosed in JP-A-2002-52321. However, it has been found that by returning the acid backwash wastewater to neutrality, iron or aluminum dissolved in the liquid exhibits a function as a flocculant.
JP 2002-52321 A

本発明は上記の知見に基づいてなされたものであって、無機系の凝集剤が添加された原水を膜ろ過する膜を酸逆洗した際に発生する酸逆洗排水をｐＨ６〜８に調整し、鉄またはアルミニウムを沈降分離した上澄水を原水に返送することを特徴とするものである。
The present invention was made based on the above findings, the Sangyaku washing wastewater generated a film raw water free machine-based coagulant is added to membrane filtration upon Sangyakuarai to pH6~8 The supernatant water that has been adjusted and separated by sedimentation of iron or aluminum is returned to the raw water.

本発明によれば、酸逆洗排水をｐＨ６〜８に調整し、無機系の凝集剤の主成分である鉄またはアルミニウムの一部を沈殿させたうえ、上澄水を原水に返送する。これにより従来は単に放流されていた酸逆洗排水を再び原水の一部として利用することができ、水資源の有効活用を図ることができる。
According to the present invention, the acid backwash waste water is adjusted to pH 6 to 8, and a part of iron or aluminum as the main component of the inorganic flocculant is precipitated, and the supernatant water is returned to the raw water. As a result, the acid backwash wastewater that has been simply discharged in the past can be used again as a part of the raw water, and water resources can be effectively utilized.

以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の参考形態を模式的に示す図面である。この参考形態は本発明を上水製造プロセスに適用した例を示すもので、河川水や湖沼水などを水源とする原水は図示しない着水槽から凝集混和槽１に導入され、鉄系またはアルミニウム系等の無機系の凝集剤が添加されてフロック形成が行われる。アルミニウム系の凝集剤としてはＰＡＣや硫酸バンドが代表的なものであり、鉄系の凝集剤としては塩化第二鉄やＰＳＩが代表的なものである。なお、凝集混和槽１に硫酸などの酸を凝集助剤として添加し、ｐＨを７前後に調整して凝集効果を高める場合もある。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a drawing schematically showing a reference embodiment of the present invention. This reference embodiment shows an example in which the present invention is applied to a clean water production process. Raw water using river water, lake water, or the like as a water source is introduced into an agglomeration mixing tank 1 from a landing tank (not shown), and is iron-based or aluminum-based. Inorganic flocculants such as these are added to form flocks. PAC and sulfuric acid band are typical as aluminum-based flocculants, and ferric chloride and PSI are typical as iron-based flocculants. In some cases, an acid such as sulfuric acid is added to the flocculation mixing tank 1 as a flocculation aid, and the pH is adjusted to around 7 to increase the flocculation effect.

凝集混和槽１を出た原水は膜２により膜ろ過される。この実施形態では膜２として、細孔径が０．１μｍのろ過面を備えたセラミック膜が用いられているが、膜２はこれに限定されるものではなく、高分子膜であっても差し支えない。膜ろ過水は上水池に貯留され、塩素を添加されたうえで水道水として供給される。   The raw water leaving the coagulation mixing tank 1 is membrane filtered by the membrane 2. In this embodiment, a ceramic membrane having a filtration surface with a pore size of 0.1 μm is used as the membrane 2. However, the membrane 2 is not limited to this, and may be a polymer membrane. . Membrane filtrate is stored in the water pond and added as tap water after adding chlorine.

膜２は定期的に逆洗されるが、通常の逆洗では除去しきれない堆積物を膜面から溶出させるために、酸を含んだ水を用いて酸逆洗が行われる。その際に生じる酸逆洗排水は逆洗排水槽３に貯留され、重力沈降分離が行われる。しかし酸逆洗排水はｐＨが例えば４程度の酸性水であり、多くの金属成分は液中に溶解しているために沈降性が悪いのが普通である。例えば、凝集剤としてＰＡＣを用いた系において逆洗排水槽３の上澄水を分析すると、２８．５ｍｇ/Lのアルミニウムが含有されていたが、そのうち２５．６ｍｇ/Lは溶解性である。そして上澄水の濁度は６．４と高い。   Although the film 2 is regularly backwashed, acid backwashing is performed using water containing acid in order to elute deposits that cannot be removed by normal backwashing from the film surface. The acid backwash drainage generated at that time is stored in the backwash drainage tank 3, and gravity sedimentation is performed. However, acid backwash wastewater is acidic water having a pH of about 4, for example, and many metal components are usually dissolved in the liquid, so that the sedimentation property is usually poor. For example, when the supernatant water of the backwash drain 3 was analyzed in a system using PAC as a flocculant, 28.5 mg / L of aluminum was contained, of which 25.6 mg / L was soluble. The turbidity of the supernatant water is as high as 6.4.

本発明ではこのような逆洗排水槽３の上澄水を、返送水路４を通じて凝集混和槽１に返送し、原水中に戻す。前記したように凝集混和槽１ではｐＨは中性域となるため、酸逆洗排水中に含まれている溶解性のアルミニウムや鉄は、凝集剤としての機能を発揮する。表１に、実験的に酸逆洗排水をｐＨ調整し沈降分離した上澄水のアルミニウムの含有率の変化を示す。ｐＨ６〜８の中性域にｐＨ調整することによって大部分が非溶解性となり、沈降分離されることが分る。   In the present invention, the supernatant water of the backwash drainage tank 3 is returned to the coagulation mixing tank 1 through the return water channel 4 and returned to the raw water. As described above, since the pH is in the neutral range in the flocculation mixing tank 1, the soluble aluminum or iron contained in the acid backwash wastewater functions as a flocculating agent. Table 1 shows the change in the aluminum content of the supernatant water obtained by experimentally adjusting the pH of the acid backwash waste water and separating it. It can be seen that by adjusting the pH to a neutral range of pH 6 to 8, most of the pH becomes insoluble and precipitates and separates.

本参考形態では、溶解性のアルミニウムや鉄を含んだままの酸性の上澄水を凝集混和槽１に戻す。これらのアルミニウムや鉄は原水と混和されｐＨが中性域になることにより凝集効果を発揮するため、後述の実施例に示すように凝集剤の添加量を減少させることができる。また酸性の酸逆洗水が凝集混和槽１に返送されるので、凝集助剤としての酸添加量も削減することができる。しかし返送水量比が小さすぎると本発明の効果を得ることができず、返送水量比が大きすぎると原水の濁度が上昇することとなる。実験によれば返送水量比（返送水量/原水量の比）は1/10よりも少なくすることが好ましく、最も好ましいのは1/50〜1/200程度である。
In this reference embodiment , acidic supernatant water containing soluble aluminum and iron is returned to the coagulation mixing tank 1. Since these aluminum and iron are mixed with raw water and the pH is in a neutral range to exert a coagulation effect, the amount of coagulant added can be reduced as shown in the examples described later. Moreover, since acidic acid backwash water is returned to the coagulation-mixing tank 1, the amount of acid added as the coagulant aid can also be reduced. However, if the returned water amount ratio is too small, the effects of the present invention cannot be obtained, and if the returned water amount ratio is too large, the turbidity of the raw water will increase. According to experiments, the ratio of the amount of returned water (ratio of the amount of returned water / raw water) is preferably less than 1/10, and most preferably about 1/50 to 1/200.

また本発明では、酸逆洗排水をｐＨ６〜８に調整し、鉄またはアルミニウムを沈降分離した上澄水を原水に返送する。逆洗排水をｐＨ：６〜８に調整したうえ沈降分離した上澄水質は原水並であるため、これを原水１に返送することで逆洗排水の放流量を減少させるとともに、水資源としての有効利用を図ることができる。 Moreover, in this invention , the acid backwash waste_water | drain is adjusted to pH 6-8, and the supernatant water which settled and separated iron or aluminum is returned to raw | natural water. Since the quality of the supernatant water settled and separated by adjusting the pH of the backwash wastewater to 6 to 8 is the same as that of the raw water, it is returned to the raw water 1 to reduce the discharge amount of the backwash wastewater and as a water resource. Effective use can be achieved.

図１に示した構造の上水製造プロセスの実験装置を製作し、濁度０．９、ＴＯＣ（トータルオーガニックカーボン）１．１mg/L、全アルミニウム０．０２mg/L、溶解性アルミニウム０．０１mg/Lの原水を用い本発明の効果を確認した。使用した凝集剤はＰＡＣであり、その添加量を変化させながら実験した。使用した膜は出願人会社製のセラミック膜である。   An experimental apparatus for the water production process of the structure shown in FIG. 1 was manufactured, and turbidity 0.9, TOC (total organic carbon) 1.1 mg / L, total aluminum 0.02 mg / L, soluble aluminum 0.01 mg The effect of the present invention was confirmed using / L raw water. The flocculant used was PAC, and experiments were performed while changing the amount of addition. The film used is a ceramic film manufactured by the applicant company.

図２はその結果を示すグラフであり、丸印で示す従来法では原水へのＰＡＣの添加量が１５mg/Lではフロック形成が不十分でセラミック膜におけるろ過性が悪く、２５mg/Lまで増加させるとろ過性が良化する。これに対して四角印で示す本発明方法（返送水量比１/１００）では、ＰＡＣの添加量が１０mg/Lでも良好なろ過性を達成することができた。   FIG. 2 is a graph showing the results. In the conventional method indicated by circles, when the amount of PAC added to the raw water is 15 mg / L, the floc formation is insufficient and the filterability in the ceramic membrane is poor, and it is increased to 25 mg / L. And filterability improves. On the other hand, in the method of the present invention indicated by the square mark (returned water amount ratio 1/100), good filterability could be achieved even when the amount of PAC added was 10 mg / L.

また図３のグラフに示すように、従来法によっても本発明法によっても原水中の有機物の６０％以上を除去することができたが、本発明法による場合の方がＰＡＣの添加量が少なくてよいことが確認された。これらの実施例の実験結果から、本発明によれば従来よりも少ないＰＡＣの添加量で、良好なろ過性とろ過水質とを達成できることが確認できた。   Further, as shown in the graph of FIG. 3, 60% or more of the organic matter in the raw water could be removed by the conventional method and the method of the present invention. It was confirmed that From the experimental results of these examples, it was confirmed that according to the present invention, good filterability and filtered water quality can be achieved with a smaller amount of PAC than conventional.

本発明の実施形態を示す設備構成図である。It is an equipment block diagram which shows embodiment of this invention. 実施例におけるＰＡＣの添加量とろ過性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the addition amount of PAC in an Example, and filterability. 実施例におけるＰＡＣの添加量と有機物除去率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the addition amount of PAC in an Example, and an organic substance removal rate.

符号の説明Explanation of symbols

１ 凝集混和槽
２ 膜
３ 逆洗排水槽
４ 返送水路 1 Coagulation / mixing tank 2 Membrane 3 Backwash drain 4 Tank for returning water

Claims (1)

無機系の凝集剤が添加された原水を膜ろ過する膜を酸逆洗した際に発生する酸逆洗排水をｐＨ６〜８に調整し、鉄またはアルミニウムを沈降分離した上澄水を原水に返送することを特徴とする酸逆洗排水の再利用方法。   The acid backwash wastewater generated when the membrane for filtering the raw water to which the inorganic flocculant has been added is subjected to acid backwashing is adjusted to pH 6 to 8, and the supernatant water from which iron or aluminum is precipitated is returned to the raw water. A method for reusing acid backwash wastewater.

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