下水処理における高効率逆浸透膜エレメントの応用

RO膜分離技術

RO膜分離技術は、膜を挟む静圧差を駆動力として利用します。水分子などの小分子は浸透圧を克服してRO膜を通過し、不純物から分離されます。運転圧力は通常1.5～10.5MPaで、システムは1～10Åの小分子を保持できます。

水処理において、ROは主要な装置として、水中の可溶性無機物の97％以上、相対分子量300以上の有機物の99％以上、細菌を含むさまざまな粒子の99％以上、SiO2の95％を除去することができます。

逆浸透膜の国内最大の用途分野は依然として大規模ボイラー給水であり、次いで各種工業用純水および飲料水市場が続いています。膜の用途は、電子、半導体、製薬、医療、食品、飲料、アルコール、化学、環境保護、冶金、繊維産業においても大きな規模に達しています。将来的には、発電所冷却水などの廃水処理、大規模海水淡水化、汽水淡水化、大規模な都市・産業廃水処理などが期待されます。

下水処理におけるRO膜の応用

1高塩分廃水処理への応用

（1）鉱山排水に代表される高鉱化廃水の流入処理は、特に地下水流出において塩分濃度が高く、平均塩分濃度が1000mg/Lを超えるのが特徴である。SS中の有機成分はCa₂+Mg₂+K⁻、Cl⁻、SO₂⁻、HCO₂、HCO₂⁻を多く含み、1.5mg/L未満である。深刻な水不足に悩む鉱山地域では、逆浸透膜技術を用いた生産用水および生活用水の深層処理が広く推進されている。

ミネラルウォーターを前処理剤として使用し、凝集、沈殿、急速ろ過を加えることで、水中のSSSの大部分を除去し、逆浸透膜入口濁度を1NTU未満に抑えました。逆浸透膜処理後、処理水の濁度除去率はほぼ100%に達し、脱塩率は96%でした。

（２）冶金廃水処理

鉄鋼業界は、資源集約型、水集約型、そして高度に汚染された産業であり、中国の総水消費量の14%を占めています。鉄鋼業界の廃水は冶金業界で広く利用されています。廃水の組成は複雑で、様々なパラメータが大きく変動し、特にCa₂+、Mg₂+、Fe​​₂+、Mn₂+、SO₂₁、F、SiO₂の濃度が高くなっています。逆浸透膜に存在する高金属抽出剤を事前に除去しないと、深刻な無機汚染につながる可能性があります。

製鉄所の廃水は、二次生化学処理において、まず曝気槽で曝気処理を行い、Fe2+をFe3+に酸化します。同時に、Fe2+の酸化能力と殺菌効果を高めるためにNaClOを添加します。石灰乳を添加してpHを調整した後、PAMとPACを用いて凝集処理を行います。その後、沈殿、急速ろ過、活性炭吸着によって有機物、残留塩素、重金属イオンを除去します。UF処理後、処理水は還元剤で処理されます。スケール抑制剤と酸はROシステムに入ります。

2 難分解性有機廃水処理への応用

印刷・染色廃水と石油化学廃水処理、印刷・染色廃水は、大量の染料、スラリー、無機塩、酸、アルカリに加えて、最大4000倍の色、大きな水量、高い有機汚染物質の含有量、多様な水質、悪い生分解性などの特徴を持っています。埋立地浸出水の深層処理は主に埋立地の沈殿物から来ており、汚染物質は主にゴミの微生物分解と沈殿浸出から来ています。水質は複雑で、CODは都市下水よりもはるかに高いです。さらに、浸出液には、Fe2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Zn2+などのさまざまな金属イオンが含まれており、発酵プロセス中のFe2+濃度

A/O二段生化学処理プロセスは、埋立地浸出水中の有機物分解および脱窒処理に広く用いられてきましたが、処理水の性能が不安定でした。そこで、機械濾過をベースに、限外濾過膜とA/Oを組み合わせたMBRプロセスを構築することで、埋立地浸出水中の有機物除去率が向上しました。

処理水は、限外濾過膜で汚泥を分離した後、ナノ濾過（NFN）システムに流入します。NFは分子量200～2000μmの有機物を効果的に分離することができ、MBR生産水から一部の高付加価値有機物を分離するのにも使用できます。金属イオンの特性とMBR+NF+RO三層膜複合処理プロセスに関する研究を実施しました。その結果、このプロセスは効果的に機能し、処理水質は都市固形廃棄物埋立地の汚染防止基準を満たすことが実証されました。

運転中、NF処理水が排出基準を満たしている場合はそのまま排出できます。そうでない場合は、後続のROシステムを用いてさらに処理できます。埋立地浸出水処理におけるAr/O-MBR+NF+ROプロセスの研究では、A/Oリアクターに活性炭を添加することで、有機物および重金属の除去効率が向上するだけでなく、膜ファウリングも低減できることが示されています。

3 高品質リサイクル処理への応用

中国では、北京、天津、河北省、山東省などにも大規模な再生水処理施設が建設されています。そのうち、いくつかの大型再生水回収ステーションでは、「UF(MF)+RO」二重膜プロセスを用いて二種類の都市下水を原水に処理し、高品質の再生水を生産しています。再生水の一部はボイラー火力発電所の用水として、残りは景観河川や生活雑用水として利用されています。

地元の下水処理場では、MBRと逆浸透膜を組み合わせた技術を用いて、都市下水を再利用しています。処理水は、TOC濃度が1.3 mg/L未満、NH3-N濃度が0.03 mg/L未満、TN濃度が0.1 mg/L未満を達成しています。導電率は30 μS/cm未満、濁度は0.12 NTU未満で、処理水質は飲料水基準を満たしています。逆浸透膜は、コア技術として、様々な水深や高品質水の再利用用途に広く応用されています。

当社は、逆浸透技術の利点を最大限に活用し、膜ファウリングを最小限に抑え、水処理コストを削減するために、水質特性に合わせた一連の複合プロセスを開発しました。凝集沈殿、高濃縮、高効率ろ過などの伝統的な水処理方法は、通常、SSの除去に使用されます。NaClO、石灰乳、マンガン砂フィルターは、流入するホンダワラ類の曝気酸化システムでRO、マンガン塩、カルシウム塩、シリカ塩を減らすために使用されます。O3酸化は、難処理A/O有機物を処理するために使用されます。MBR、UF、NFは、微細SSと小さな有機分子を保持するために使用されます。高原子価イオンは、UF + ROまたはMBR + ROデュアル膜システム、さらにはMBR + NF + ROトリプル膜システムと組み合わせられ、安定したシステム運用を確保し、難処理性有機廃水のRO処理を確実にします。

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