專(zhuān)利名稱(chēng)：含有金屬成分的水的凈化處理方法以及凈化處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將溶解有金屬成分的污水、工廠排水、地下水、河水、廢物堆積浸出水、 海水等含有金屬成分的水通過(guò)反滲透膜分離而得到凈化水的含有金屬成分的水的凈化處 理方法以及凈化處理裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為這類(lèi)凈化處理方法，已知實(shí)施下述步驟的方法將溶解有金屬成分的含 有金屬成分的水通過(guò)MF膜過(guò)濾裝置等除濁裝置進(jìn)行除濁的除濁步驟，以及將通過(guò)該除濁 步驟進(jìn)行了除濁的除濁處理水通過(guò)反滲透膜分離而分離為透過(guò)水和濃縮水的反滲透膜分 離步驟。在該方法中，通過(guò)反滲透膜分離獲得的透過(guò)水作為凈化水，濃縮水由于含有多種 金屬成分，因此不能以其本身直接廢棄，而是通過(guò)另外的蒸發(fā)濃縮處理而將金屬成分固體 化，再通過(guò)填埋等進(jìn)行處理。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2003-103259號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，在上述現(xiàn)有的凈化處理方法中，在通過(guò)反滲透膜分離生成的濃縮水的處理 中，為了使水分蒸發(fā)，需要大量能量等，因而存在在濃縮水的處理中必然有較大負(fù)擔(dān)的問(wèn)題?？紤]到上述現(xiàn)有的問(wèn)題，本發(fā)明的課題為提供可以至少降低通過(guò)反滲透膜分離生 成的濃縮水的處理負(fù)擔(dān)的含有金屬成分的水的凈化處理方法以及凈化處理裝置。解決問(wèn)題的手段為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供含有金屬成分的水的凈化處理方法，該方法實(shí)施 通過(guò)將溶解有金屬成分的含有金屬成分的水通過(guò)反滲透膜分離而分離為作為透過(guò)水的凈 化水和濃縮水的反滲透膜分離步驟，其特征在于還實(shí)施以下步驟將所述濃縮水電解從而 從陰極側(cè)獲得堿性水的電解步驟，和從該電解步驟得到的堿性水過(guò)濾分離出由于變成堿性 而析出的金屬成分的析出物分離步驟。在該含有金屬成分的水的凈化處理方法中，通過(guò)電解步驟的電解，能夠在陰極側(cè) 得到濃縮有金屬成分的堿性水，并且通過(guò)析出物分離步驟，可通過(guò)過(guò)濾而分離由于變成堿 性而析出的金屬成分。因此，可顯著降低為了將金屬成分析出固體化而進(jìn)行的蒸發(fā)濃縮的 處理負(fù)擔(dān)。此外，通過(guò)過(guò)濾分離出的金屬成分可通過(guò)例如反洗而除去。這種情況下，與通過(guò) 滲透膜分離出的濃縮水相比，生成的反洗廢液可含有濃度高得多的金屬成分。因此，即使在 進(jìn)行反洗的情況下，也可顯著降低蒸發(fā)濃縮的處理負(fù)擔(dān)。本發(fā)明中，優(yōu)選在所述反滲透膜分離步驟之前實(shí)施將所述含有金屬成分的水通過(guò) 除濁裝置進(jìn)行除濁的除濁步驟，在所述反滲透膜分離步驟中，將通過(guò)所述除濁步驟進(jìn)行了除濁的含有金屬成分的水進(jìn)行反滲透膜分離，在所述析出物分離步驟，通過(guò)所述除濁裝置 將析出的金屬成分分離。在本方法中，通過(guò)于除濁步驟預(yù)先除濁，可降低反滲透膜的負(fù)擔(dān)。此外，在析出物 分離步驟，由于使用在除濁步驟中使用的除濁裝置，因此，不需要另外設(shè)置除濁裝置，在裝 置成本方面，可進(jìn)一步降低濃縮水的處理負(fù)擔(dān)。此外，本發(fā)明中，優(yōu)選實(shí)施通過(guò)如下方式進(jìn)行的中和步驟在所述電解步驟從陽(yáng)極 側(cè)獲得酸性水，并將用該酸性水對(duì)所述反滲透膜進(jìn)行除菌、洗滌之后所得的酸性水、或者將 在所述電解步驟得到的酸性水本身添加到通過(guò)所述析出物分離步驟分離出金屬成分的堿 性水。經(jīng)過(guò)所述析出物分離步驟，分離出析出的金屬成分的堿性水通常進(jìn)行中和，然后 廢棄，但是，在本方法中，作為中和用添加物質(zhì)，使用的是通過(guò)所述電解步驟從陽(yáng)極獲得的 酸性水，因此不需要另外準(zhǔn)備、生成酸性水，可進(jìn)一步降低生成的濃縮水的處理負(fù)擔(dān)。此外，作為所述除濁裝置，優(yōu)選通過(guò)使用MF膜或UF膜的過(guò)濾進(jìn)行除濁的裝置。本方法中，使用MF膜或UF膜的除濁裝置能比較簡(jiǎn)單地分離析出的金屬成分，因此 能進(jìn)一步降低濃縮水的處理負(fù)擔(dān)。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述堿性水的pH為9-14。本方法中，通過(guò)使堿性水的pH在9以上，可充分地析出金屬成分，可用除濁裝置充 分地分離析出的金屬成分，因此可進(jìn)一步降低濃縮水的處理負(fù)擔(dān)。此外，如果PH在14以下， 則可減少對(duì)除濁裝置(例如MF膜等)產(chǎn)生損壞的可能。此外，本發(fā)明提供含有金屬成分的水的凈化處理裝置，其具有將溶解有金屬成分 的含有金屬成分的水通過(guò)反滲透膜分離成作為透過(guò)水的凈化水和濃縮水的反滲透膜分離 裝置，其特征在于，還具有通過(guò)將所述濃縮水電解從而從陰極側(cè)獲得堿性水的電解裝置，以 及從由該電解裝置獲得的堿性水過(guò)濾分離出由于變成堿性而析出的金屬成分的析出物分
罔裝直ο發(fā)明效果如上所述，通過(guò)本發(fā)明，可以至少降低由反滲透膜分離而生成的濃縮水的處理負(fù)擔(dān)。


圖1顯示一個(gè)實(shí)施方案中含有金屬的水的凈化處理裝置和方法的概略流程圖。符號(hào)說(shuō)明20——除濁裝置30——反滲透膜分離裝置40——電解裝置50——析出物分離裝置
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)含有金屬成分的水的凈化處理裝置進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是本實(shí)施方案的含有金屬成分的水的凈化處理裝置的概略流程圖。本實(shí)施方案的含有金屬成分的水的凈化處理裝置通常具有以下部件貯存作為溶 解有金屬成分的含有金屬成分的水的原水A的原水槽10、對(duì)由該原水槽10提供的原水A進(jìn) 行除濁的除濁裝置20、將通過(guò)該除濁裝置20進(jìn)行了除濁的除濁處理水通過(guò)反滲透膜分離 為作為透過(guò)水B的凈化水和濃縮水C的反滲透膜分離裝置30、通過(guò)將所述濃縮水C電解而 從陰極側(cè)獲得堿性水D的電解裝置40、以及將由于變成堿性而從獲自該電解裝置40的堿性 水D析出的金屬成分分離出來(lái)的析出物分離裝置50。所述原水槽10由用于貯存原水A的槽構(gòu)成。作為原水A，可列舉例如污水、污水的生物處理水、工廠排水、地下水、河水、廢物堆
積浸出水、海水等。此外，作為該原水A中含有的金屬成分，可列舉鈣、鎂、鐵、鋁等。所述除濁裝置20通過(guò)安裝了泵的配管而與所述原水槽10連通，使得可以供給貯 存在原水槽10內(nèi)的原水A，并且還具有可對(duì)供給的原水A進(jìn)行除濁的過(guò)濾原水A的過(guò)濾部 件。作為該過(guò)濾部件，可列舉精密過(guò)濾膜(MF膜)、超濾膜(UF膜)等膜部件21，以及 具有用于砂濾的砂濾層的過(guò)濾部件。優(yōu)選地，其結(jié)構(gòu)中具有膜部件21，更優(yōu)選地，具有精密過(guò)濾膜。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，除濁意為比反滲透膜過(guò)濾更粗略的過(guò)濾，即在反滲透膜分離 之前實(shí)施、除去比反滲透膜所分離的物質(zhì)更粗大的雜質(zhì)的步驟。本實(shí)施方案的凈化處理裝置可通過(guò)配管將在除濁裝置20中進(jìn)行了除濁的除濁處 理水供給至反滲透膜分離裝置30。具體而言，配備貯存于除濁裝置20進(jìn)行了除濁的除濁處 理水的除濁處理水槽22，將該除濁處理水槽22的除濁處理水通過(guò)安裝了泵的配管供給至 反滲透膜分離裝置30。此外，根據(jù)需要，可將除濁處理水等逆流回除濁裝置20，從而洗滌除濁裝置20 (所 謂的反洗)。所述反滲透膜分離裝置30具有反滲透膜31 (R0膜31)，其構(gòu)成使得可通過(guò)將供給 的除濁處理水進(jìn)行反滲透膜分離，從而分離為作為幾乎不含溶解的金屬成分的透過(guò)水B的 凈化水和濃縮了溶解的金屬成分的濃縮水C。所述透過(guò)水B電導(dǎo)率通常設(shè)定為200μ S/cm以下，優(yōu)選50 μ S/cm以下。此外，所 述濃縮水C電導(dǎo)率設(shè)定為3000-15000 μ S/cm，優(yōu)選5000-10000 μ S/cm。本實(shí)施方案的凈化處理裝置通過(guò)配管將所述透過(guò)水B排除至體系外，將所述濃縮 水C供給至電解裝置40。具體而言，配備有貯存濃縮水C的濃縮水貯存槽33，將在該濃縮水貯存槽33中貯 存的濃縮水C通過(guò)安裝了泵的配管供給至電解裝置40。所述電解裝置40具有貯存所供給的濃縮水C的電解槽41，該電解槽41具有陰極 和陽(yáng)極，該電解槽41的結(jié)構(gòu)用隔膜42分為陰極側(cè)和陽(yáng)極側(cè)。作為所述隔膜42，例如可列舉 MF膜等微孔膜或離子交換膜。所述電解裝置40的結(jié)構(gòu)使得通過(guò)在所述陰極和陽(yáng)極上施加電壓而將濃縮水C電解。
在所述電解裝置40中，一進(jìn)行電解，金屬成分就會(huì)在陰極側(cè)集中，同時(shí)生成羥基 離子，并且可在陰極側(cè)獲得堿性水D，此外，在陽(yáng)極側(cè)，相反地可獲得酸性水E。所述堿性水D的pH通常被調(diào)整為9-14，優(yōu)選為10_12。本實(shí)施方案的凈化處理裝置還通過(guò)配管將所述堿性水D供給至析出物分離裝置 50。具體而言，具有貯存堿性水D的堿性水貯存槽44，將在該堿性水貯存槽44中貯存 的堿性水D通過(guò)安裝了泵的配管返回至作為析出物分離裝置50的所述除濁裝置20。
此外，在貯存于堿性水貯存槽44中的堿性水D未達(dá)到預(yù)定pH的情況下，其構(gòu)造使 得將該堿性水D的至少一部分循環(huán)返回電解槽41的陰極側(cè)，從而調(diào)整堿性水貯存槽44的 槽內(nèi)的堿性水D的pH。作為所述析出物分離裝置50的除濁裝置20被構(gòu)造為從所供給的堿性水D通過(guò)所 述過(guò)濾部件21過(guò)濾分離出由于變成堿性而析出的金屬成分。在本實(shí)施方案的凈化處理裝置中，分離出析出的金屬成分的堿性水D被供給至用 于中和該堿性水D的中和槽60。此外，所述除濁裝置20可通過(guò)使除濁處理水等逆流流動(dòng)而進(jìn)行反洗，通過(guò)反洗， 過(guò)濾分離出的金屬成分、懸浮物質(zhì)等固體物質(zhì)以高濃度地包含在反洗廢液F中的狀態(tài)，貯 存在反洗廢液貯存槽23中，并被排出至體系外。此外，排出至體系外的含有高濃度金屬成分的反洗廢液F可通過(guò)已知方法進(jìn)行水處理。本實(shí)施方案中，作為從堿性水D析出的金屬成分，可列舉例如鈣、鎂、鐵、鋁等，其 以例如碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鐵、氫氧化鋁等無(wú)機(jī)鹽狀態(tài)析出。本實(shí)施方案的凈化處理裝置還通過(guò)配管將所述酸性水E供給至反滲透膜分離裝 置30，還供給至中和槽60。具體而言，其構(gòu)造使得具有貯存酸性水E的酸性水貯存槽46，將該酸性水貯存槽 46中貯存的酸性水E通過(guò)安裝了泵的配管供給至反滲透膜分離裝置30，并將洗滌反滲透膜 31后的酸性水E供給至中和槽60。此外，在貯存于酸性水貯存槽46中的酸性水E未達(dá)到預(yù)定pH的情況下，其構(gòu)造使 得將該酸性水E的至少一部分循環(huán)返回電解槽41的陽(yáng)極側(cè)，調(diào)整酸性水貯存槽46的槽內(nèi) 的酸性水E的pH。本實(shí)施方案的凈化處理裝置還通過(guò)配管將供給至反滲透膜分離裝置30而洗滌了 反滲透膜31的酸性水E循環(huán)返回所述酸性水貯存槽46。具體而言，其構(gòu)造也可以是使得循 環(huán)返回的酸性水E在再度供給至反滲透膜分離裝置30而洗滌了反滲透膜31之后，可供給 至中和槽60。在中和槽60中，經(jīng)過(guò)了所述析出物分離裝置50的堿性水D與該酸性水E混合從 而互相中和。此外，于中和槽60進(jìn)行了中和的中和水G通過(guò)安裝了泵的配管供給至所述原水槽 10，或者經(jīng)過(guò)反洗廢液貯存槽23被排出至體系外。此外，排除至體系外的中和水G可通過(guò)已知的方法進(jìn)行水處理。本實(shí)施方案中，由于酸性水E被供給至反滲透膜分離裝置30，因此可除去附著在反滲透膜31上的污垢、細(xì)菌。這里，所述酸性水E的pH通常被調(diào)整為1-5，優(yōu)選為2_4。如果為所述pH值，則不會(huì)對(duì)反滲透膜造成較大損壞，并可充分進(jìn)行污垢去除和除 菌。本實(shí)施方案的含有金屬成分的水的凈化處理裝置如上所述，接下來(lái)對(duì)本實(shí)施方案 的含有金屬成分的水的凈化處理方法進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方案的凈化處理方法實(shí)施以下步驟將作為溶解有金屬成分的含有金屬成 分的水的原水A通過(guò)除濁裝置20進(jìn)行除濁的除濁步驟，通過(guò)將經(jīng)該除濁步驟進(jìn)行了除濁的 除濁處理水進(jìn)行反滲透膜分離而分離為作為透過(guò)水B的凈化水和濃縮水C的反滲透膜分離 步驟，將所述濃縮水C電解從而從陰極側(cè)獲得堿性水D并從陽(yáng)極側(cè)獲得酸性水E的電解步 驟，從在該電解步驟得到的堿性水D過(guò)濾分離出由于變成堿性而析出的金屬成分的析出物 分離步驟，將過(guò)濾分離出的金屬成分通過(guò)反洗從除濁裝置20中除去、并將含有所除去的金 屬成分等的反洗廢液排出的反洗步驟，以及將經(jīng)過(guò)了所述析出物分離步驟的堿性水和所述 酸性水E混合從而進(jìn)行中和的中和步驟。在本實(shí)施方案中，通過(guò)析出物分離步驟，將析出的金屬成分分離出來(lái)，并且對(duì)含有 高濃度金屬成分的反洗廢液作為對(duì)象進(jìn)行廢水處理，因此可降低作為廢水處理的對(duì)象的水 量，可顯著降低處理負(fù)擔(dān)。在所述除濁步驟中，將原水A中所含的泥等懸浮成分通過(guò)例如膜過(guò)濾而去除。通過(guò)該步驟，可降低反滲透膜分離步驟中使用的反滲透膜31被懸浮成分損壞的 可能。在所述反滲透膜分離步驟中，通過(guò)反滲透膜分離，將通過(guò)除濁步驟去除了懸浮成 分的原水A分離為透過(guò)水B和濃縮了金屬成分的濃縮水C。在本實(shí)施方案中，由于使用反滲透膜31，因而可獲得除去了溶解的金屬的純度非 常高的凈化水。所述透過(guò)水B的電導(dǎo)率通常為200 μ S/cm以下，優(yōu)選SOyS/cm以下。此外，所述 濃縮水C電導(dǎo)率通常為3000-15000 μ S/cm,優(yōu)選5000-10000 μ S/cm。在所述電解步驟中，通過(guò)電解，將通過(guò)反滲透膜步驟生成的濃縮水C分離為陰極 側(cè)的堿性水D和陽(yáng)極側(cè)的酸性水E。電解時(shí)施加的電壓通常為1-5V，優(yōu)選為2-3V。通過(guò)施加該電壓，可充分電解濃縮水C。此外，電解的時(shí)間沒(méi)有特別限制，可持續(xù)至堿性水D的pH為9-14，酸性水E的pH 為 1-5。通過(guò)使堿性水D達(dá)到該pH值，可充分析出所含的金屬成分。此外，通過(guò)使酸性水E達(dá)到該pH值，在用該酸性水E洗滌反滲透膜31的情況下， 可充分進(jìn)行污垢去除和殺菌，并且可將對(duì)反滲透膜31的損壞控制在很低的程度。在所述析出物分離步驟中，從電解步驟得到的堿性水D通過(guò)過(guò)濾分離出由于變成 堿性而析出的金屬成分。具體而言，以碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鐵、氫氧化鋁等無(wú)機(jī)鹽狀態(tài)析出的鈣、鎂、鐵、 鋁等金屬成分用在所述除濁步驟中使用的除濁裝置20分離出來(lái)。
7
在所述中和步驟中，將經(jīng)過(guò)了所述析出物分離步驟的堿性水D和所述酸性水E供 給至中和槽60，將兩者混合從而進(jìn)行中和。具體而言，將經(jīng)過(guò)了所述析出物分離步驟的堿性 水D和作為供給至反滲透膜31從而對(duì)該反滲透膜31進(jìn)行了酸洗的洗滌廢液的酸性水E供 給至中和槽60，從而進(jìn)行中和。此外，在本實(shí)施方案中，將由中和步驟獲得的中和水G與原水A混合，與原水A — 起再次進(jìn)行同樣的處理，或者經(jīng)過(guò)反洗廢液貯存槽23被排出體系外。本實(shí)施方案中的含有金屬成分的水的凈化處理裝置和凈化處理方法如上所述，但 本發(fā)明的含有金屬成分的水的凈化處理裝置和凈化處理方法不限于上述實(shí)施方案，而是可 進(jìn)行適宜的設(shè)計(jì)改變。例如，在本實(shí)施方案的凈化處理方法中，在中和步驟中，使用對(duì)反滲透膜31進(jìn)行 了酸洗的洗滌廢液作為酸性水E，但在本發(fā)明中，也可用在電解步驟得到的酸性水E對(duì)除濁 裝置20進(jìn)行酸洗，并將該洗滌廢液在中和步驟中用作酸性水E，此外，電解步驟中得到的酸 性水E不用于洗滌而以其本身用于中和步驟中也是可以的。此外，在本實(shí)施方案的含有金屬成分的水的凈化處理裝置中，配備有貯存反洗廢 液F和中和水G的反洗廢液貯存槽23，但在本發(fā)明中，也可不配備反洗廢液貯存槽23，而是 可以構(gòu)造為將反洗廢液F和中和水G直接排出至體系外。同樣，在凈化處理方法中，也可不 經(jīng)過(guò)反洗廢液貯存槽23而排出至體系外。此外，在本實(shí)施方案的含有金屬成分的水的凈化處理裝置中，配備有貯存用于除 濁裝置20的反洗等的除濁處理水的除濁處理水槽22，但在本發(fā)明中，也可不配備除濁處理 水槽22，例如，可以構(gòu)造為例如將在濃縮水貯存槽33中貯存的濃縮水C、在酸性水貯存槽46 中貯存的酸性水E、凈化水B等用于反洗從而供給至除濁裝置20。同樣，在凈化處理方法中， 也可不使用除濁處理水，而是用濃縮水C、酸性水E或凈化水B對(duì)除濁裝置20進(jìn)行反洗。
權(quán)利要求
一種含有金屬成分的水的凈化處理方法，通過(guò)反滲透膜分離，實(shí)施將溶解有金屬成分的含有金屬成分的水，分離成作為透過(guò)水的凈化水和濃縮水的反滲透膜分離步驟，其特征在于還實(shí)施以下步驟將所述濃縮水電解從而從陰極側(cè)獲得堿性水的電解步驟，和從在該電解步驟中得到的堿性水過(guò)濾分離出由于變成堿性而析出的金屬成分的析出物分離步驟。
2.權(quán)利要求1所述的含有金屬成分的水的凈化處理方法，其中在所述反滲透膜分離步 驟之前實(shí)施將所述含有金屬成分的水通過(guò)除濁裝置進(jìn)行除濁的除濁步驟，在所述反滲透膜 分離步驟，將通過(guò)所述除濁步驟進(jìn)行了除濁的含有金屬成分的水進(jìn)行反滲透膜分離，在所 述析出物分離步驟，通過(guò)所述除濁裝置將析出的金屬成分分離。
3.權(quán)利要求1或2所述的含有金屬成分的水的凈化處理方法，其中，實(shí)施通過(guò)如下方式 進(jìn)行的中和步驟在所述電解步驟從陽(yáng)極側(cè)獲得酸性水，并將用該酸性水對(duì)所述反滲透膜 進(jìn)行除菌、洗滌之后的酸性水、或者將在所述電解步驟獲得的酸性水本身添加到通過(guò)所述 析出物分離步驟分離出金屬成分的堿性水進(jìn)行中和。
4.權(quán)利要求2所述的含有金屬成分的水的凈化處理方法，其中所述除濁裝置為使用MF 膜或UF膜進(jìn)行過(guò)濾來(lái)除濁的裝置。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的含有金屬成分的水的凈化處理方法，其中使所述堿 性水的PH為9-14。
6.一種含有金屬成分的水的凈化處理裝置，具有通過(guò)反滲透膜將溶解有金屬成分的含 有金屬成分的水分離成作為透過(guò)水的凈化水和濃縮水的反滲透膜分離裝置，其特征在于， 還具有通過(guò)將所述濃縮水電解從而從陰極側(cè)獲得堿性水的電解裝置，以及從由該電解裝置 獲得的堿性水過(guò)濾分離出由于變成堿性而析出的金屬成分的析出物分離裝置。
全文摘要
技術(shù)問(wèn)題為提供可以降低由反滲透膜分離所產(chǎn)生的濃縮水的處理負(fù)擔(dān)的含有金屬成分的水的凈化處理方法。本發(fā)明提供含有金屬成分的水的凈化處理方法，實(shí)施通過(guò)將溶解有金屬成分的含有金屬成分的水通過(guò)反滲透膜分離而分離成作為透過(guò)水的凈化水和濃縮水的反滲透膜分離步驟，其特征在于還實(shí)施以下步驟將所述濃縮水電解而從陰極側(cè)獲得堿性水的電解步驟，以及從該電解步驟得到的堿性水除去由于變成堿性而析出的金屬成分的析出物分離步驟。
文檔編號(hào)B01D61/58GK101945826SQ20098010481
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者長(zhǎng)谷川進(jìn) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神鋼環(huán)境舒立凈