(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に対してカチオン系凝集剤を添加して凝集処理を行い、その後、濾材の少なくとも一部をカチオン交換樹脂とした濾過器にて濾過する凝集濾過方法において、該カチオン交換樹脂として弱酸性カチオン交換樹脂を用いる方法であって、
該被処理水にカチオン系凝集剤を添加して凝集処理し、該凝集処理水を加圧浮上処理し、該加圧浮上処理水を前記濾過器で濾過してＭＦＦ１．１未満の濾過水を得、該濾過水をＲＯ膜処理することを特徴とする凝集濾過方法。
【請求項２】
請求項１において、前記濾過器への給水のｐＨが４〜８であることを特徴とする凝集濾過方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記濾過器は、濾材として弱酸性カチオン交換樹脂とその他の濾材とを用いた複層濾過器であることを特徴とする凝集濾過方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記濾過器からの濾過水の水質が所定値を超えた場合に前記弱酸性カチオン交換樹脂の再生を行うことを特徴とする凝集濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濁度含有水を凝集及び濾過処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
純水装置補給水などとして清澄な水が要求される場合、原水中の濁質を除去する方法として、凝集濾過方法が広く用いられている。また、ＲＯ膜による排水回収再利用の場合において、ＲＯ膜前の除濁処理として凝集濾過処理が行われることがある。
【０００３】
この凝集濾過法では、ＳＳ捕捉量が所定量以上になると、通水量確保のために通水圧を増加させるので濁質がリークする。このため、定期的な逆洗が必要である。この逆洗により、系外への水の排出量が増加し、水の回収率が悪化する。また、凝集濾過法では、線速度を大きくすると、濾材が濁質を捕捉し切れずに、処理水の濁度が悪化する。
【０００４】
特許第３４６０３２４の０００７段落には、凝集濾過法において、強酸性カチオン交換樹脂を濾過器濾材として用いることにより、濾過器のＳＳ捕捉能力を高めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４６０３２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
濾材として強酸性カチオン交換樹脂を用いた方法では、カチオン交換樹脂の再生のための薬剤量が多く、トータルの凝集濾過処理コストが高くなる。
【０００７】
本発明は、良好な水質の凝集濾過水を低コストにて得ることができる凝集濾過方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の凝集濾過方法は、被処理水に対してカチオン系凝集剤を添加して凝集処理を行い、その後、濾材の少なくとも一部をカチオン交換樹脂とした濾過器にて濾過する凝集濾過方法において、該カチオン交換樹脂として弱酸性カチオン交換樹脂を用いる方法であって、該被処理水にカチオン系凝集剤を添加して凝集処理し、該凝集処理水を加圧浮上処理し、該加圧浮上処理水を前記濾過器で濾過してＭＦＦ１．１未満の濾過水を得、該濾過水をＲＯ膜処理することを特徴とするものである。
請求項２の凝集濾過方法は、請求項１において、前記濾過器への給水のｐＨが４〜８であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の凝集濾過方法は、請求項１又は２において、前記濾過器は、濾材として弱酸性カチオン交換樹脂とその他の濾材とを用いた複層濾過器であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４の凝集濾過方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記濾過器からの濾過水の水質が所定値を超えた場合に前記弱酸性カチオン交換樹脂の再生を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
濾材としてカチオン交換樹脂を用いた場合、カチオン交換樹脂の官能基がＨ＋にあるときに、水酸化アルミや水酸化鉄などのフロックの捕捉機能が増す。しかしながら、工業用水や河川水などを被処理水とした場合、被処理水中のアルカリ成分（Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇなど）によりカチオン交換樹脂の官能基のＨ＋が交換され、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇなどに置き換わる。これにより、ＳＳ捕捉機能が低下するので、カチオン交換樹脂を再生する。
【００１３】
本発明では、濾材のカチオン交換樹脂として弱酸性カチオン樹脂を用い、好ましくは給水ｐＨを４〜８に調整して運転することにより、被処理水中のＮａ、Ｃａ、Ｍｇとの積極的なイオン交換を行わせず、カチオン交換樹脂の官能基のＨ＋が多量に残存した状態で濾過を継続して行う。このように、弱酸性カチオン交換樹脂を用いると、官能基にＨ＋が多く残った状態で濾過が継続するのでカチオン交換樹脂を再生する頻度が減少する。このため、再生剤の使用量が大幅に低減される。なお、弱酸性カチオン樹脂でも強酸性カチオン樹脂同等の濾過捕捉機能を有することが認められた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例及び比較例の結果を示すグラフである。
【図２】実施例及び比較例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
【００１６】
本発明は、ＳＳまたはコロイダル成分を含有する被処理水に対して、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミ）や塩化第二鉄などのカチオン系凝集剤を添加した後、濾過処理を行う方法において、濾材に弱酸性イオン交換樹脂を用い、好ましくは濾過器への給水のｐＨを４〜８、特に好ましくは５〜７とする。
【００１７】
［被処理水］
被処理水としては、河川水、工業用水、鉄鋼、機械、化学、食品など各種産業分野から発生し、回収再利用される排水などが例示されるが、これに限定されない。被処理水のＳＳ濃度は１〜１００ｍｇ／Ｌ特に１〜２０ｍｇ／Ｌ程度が好適であるが、これに限定されない。
【００１８】
［凝集剤］
カチオン系凝集剤としては例えばＰＡＣ（ポリ塩化アルミ）や塩化第二鉄が好適である。凝集剤による凝集効果を補助する有機系カチオン凝集剤を単独または併用してもよい。また、カチオン系凝集剤で凝結された凝結物のフロック性を高めるため、アニオンポリマー併用してもよい。
【００１９】
［ｐＨ調整］
ｐＨ調整方法は、塩酸、硫酸、苛性ソーダなどを添加すればよいが、これに限定されない。
【００２０】
［弱酸性カチオン樹脂］
弱酸性酸基を官能基として有する弱酸性カチオン交換樹脂を用いる。弱酸性カチオン交換樹脂としてはカルボン酸を有するものが好適であり、例えばアクリル酸系弱酸性イオン交換樹脂（三菱化学／ＷＫ４０Ｌ）またはメタクリル酸系弱酸性イオン交換樹脂（三菱化学／ＷＫ１０）などを用いることができるが、これに限定されない。カチオン交換樹脂として廃カチオン交換樹脂を用いてもよい。廃カチオン交換樹脂を用いることにより、濾材コストを低下させることができる。
【００２１】
［その他の濾材］
弱酸性カチオン交換樹脂の捕捉機能を補助する目的で、アンスラサイトなどを併用した複層濾過層を用いることにより、ＳＳ捕捉能力を増大させても良い。
【００２２】
［カチオン交換樹脂の再生］
濾材が弱酸性カチオンであっても濾過を継続すると、官能基のＨ＋が徐々にＮａ、Ｃａ、Ｍｇ等と交換されるので、ある程度以上イオン交換が進行した段階でカチオン交換樹脂を再生する。このカチオン交換樹脂の再生には塩酸や硫酸を用いるが、その他の酸を用いても良い。また後段にイオン交換樹脂塔があれば、その再生液を利用しても良い。なお、再生率を上げるため、アルカリ剤で逆再生してから酸による再生を行ってもよい。酸による再生に先立って、又は酸による再生を行っているときに空気及び／又は水による逆洗を行い、濾材に付着したＳＳを排出してもよい。
【００２３】
［再生の時期］
カチオン交換樹脂の再生を行う時期は、カチオン交換樹脂がブレークする前とし、例えば、濾過器から流出する濾過水のｐＨが所定値（例えば５〜６の間から選定される）以上となったときとすることができる。また、濾過水の濁度や導電率が所定値以上となったときに再生を行うようにしてもよい。
【００２４】
［濁質の粗分離処理］
被処理水中の濁質濃度が高い場合、凝集処理の後、弱酸性カチオン樹脂による濾過前に、沈澱池、加圧浮上装置、繊維濾過装置などの固液分離装置によって濁質の粗分離処理を行っても良い。
【００２５】
［前処理］
濾過器への通水に際して、活性炭処理や酸化還元処理を行い、イオン交換樹脂への不可逆な吸着汚染の低減や、酸化還元劣化の防止を図るようにしてもよい。
【００２６】
［後段処理］
濾過処理水を、強酸性カチオン交換樹脂装置、アニオン交換樹脂、混床式イオン交換樹脂、ＲＯ膜、電気脱イオン装置などでさらに処理してもよい。
【実施例】
【００２７】
＜実施例１，比較例１＞
表１に示す水質の工業用水を下記のＳＳ粗分離処理後、下記条件にてカチオン交換樹脂塔に通水した。
【００２８】
【表１】
0005793887.tif 000002
【００２９】
＜ＳＳ粗分離処理＞
ＰＡＣ５０ｍｇ／Ｌ、凝集ｐＨ６．５の条件で凝集操作を行い、その凝集した水を加圧浮上処理でＳＳを粗分離した。加圧浮上処理水のｐＨは６．５、ＳＳ濃度は３．８ｍｇ／Ｌであった。
【００３０】
＜カチオン交換樹脂塔の充填樹脂＞
実施例１：弱酸性カチオン樹脂（三菱化学／ＷＣ−１０）
カラム径４００ｍｍ、樹脂充填高さ８００ｍｍ、充填量１Ｌ
比較例１：強酸性カチオン樹脂（三菱化学／ＰＫ２２８）
カラム径４００ｍｍ、樹脂充填高さ８００ｍｍ、充填量１Ｌ
【００３１】
＜カチオン交換樹脂塔への通水流量＞
加圧浮上処理水を通水流量として３８Ｌ／Ｈｒにて通水した。
【００３２】
＜処理水水質の評価＞
カチオン交換樹脂塔での濾過処理水の水質を評価する指標として、ＭＦＦ値を採用し、ＭＦＦ値が１．１未満であれば濾過水水質は良好であると判定した。
【００３３】
ＭＦＦ値は、水の０．４５μｍフィルターへの膜閉塞速度により算定される。具体的には、直径４７ｍｍ、ポアサイズ０．４５μｍのフィルターに対し、吸引圧５００ｍｍｈｇにて５００ｍＬの２回の濾過を行い、第１回目の通水時間Ｔ１と第２回目の通水時間Ｔ２をそれぞれ測定し、ＭＦＦ値＝Ｔ２／Ｔ１にて算出する。例えばＲＯ膜などに通水する場合、清澄な濾過水が要求され、そのＭＦＦは＜１．１である。
【００３４】
ＭＦＦ値の経時変化を示すためにＭＦＦ値を積算ＢＶ（Ｂｅｄ  Ｖｏｌｕｍｅ）に対しプロットした。結果を図１に示す。なお、積算ＢＶ＝通水積算量／濾材充填量である。
【００３５】
＜処理水のｐＨの経時変化＞
処理水のｐＨの経時変化を測定した。結果を図２に示す。
【００３６】
＜採水可能ＢＶ、イオン吸着量、必要再生剤量、再生剤効率＞
濾過水の濁質リークを示すＭＦＦが上昇した時点（８００ＢＶ）でイオン交換樹脂を濃度１０％のＨＣｌで再生した。採水可能ＢＶ、イオン吸着量、必要再生剤量、再生剤効率の測定結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
0005793887.tif 000003
【００３８】
＜考察＞
表２及び図１の通り、良好な処理水を得られる採水量は比較例１の方が多い。一方、図２の通り、処理水ｐＨは実施例１の方が高く、実施例１の方が濾材として用いたカチオン交換樹脂に吸着するカチオン量が少ないことが分かる。再生効率は強酸性カチオン交換樹脂を用いた比較例１よりも弱酸性カチオン交換樹脂を用いた実施例１の方が優れている。表２の通り、良好な濾過水を得る単位採水量あたりの要求される酸量（再生用酸量）は実施例１の方がはるかに少ない。
【図１】
0005793887.tif 000004
【図２】
0005793887.tif 000005