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Zhongke Ruiyang Membrane Technology (Beijing) Co., Ltd
ロールフィルム組合せプロセスによる捺染廃水の処理
日付：2025-05-14読み：3
紡績捺染業界は我が国の工業の重要な構成部分であり、廃水量が大きく、工業廃水排出量の約35%を占めている。捺染廃水の水量が大きく、有機汚染物の含有量が高く、アルカリ度とpH値の変化が大きく、水質の変化が大きい、生物化学的性能が悪く、廃水BOD 5/COD値は一般的に20%前後である、色度が高く、4000倍以上に達することがあります。捺染業界では、PVAスラリーと新型助剤の使用により、難生化学分解性有機物の廃水中の含有量が大幅に増加した。
1.膜プロセスの紹介
膜法の廃水再利用には主に「限外ろ過膜+逆浸透膜」のプロセスが含まれ、限外ろ過（UF）は圧力を駆動とする膜分離プロセスであり、粒子物質を流体及び溶解成分から分離することができる。限外ろ過膜の典型的な孔径は0.01 ~ 0.1 umの間であり、細菌とほとんどの病原菌、コロイド、スラッジなどに対して高い除去率を有する。逆浸透（RO）前処理は汚染の問題を限外濾過に移し、UFまたはMBRによって解決され、UFまたはMBRを前処理として採用した後、汚染を軽減しただけで、RO部分は依然として膜要素の選択、配列、運行の経済性など多くの要素を考慮しなければならない。各膜モジュールの精度の違いにより、設備が長期的、安定的に運行できるように、源水水質に対する要求も比較的に厳しい。限外濾過阻止分子量は10000 ~ 50000ダルトンの間、最大濾過精度は0.1 ~ 0.2 um、ナノ濾過膜モジュール阻止分子量は200 ~ 2000ダルトンの間、逆浸透阻止分子量は約50ダルトン程度である。
2.捺染廃水処理における膜プロセスの使用
捺染廃水が典型的な工業用有機廃水に属するという特性と生化学的に劣り、分解しにくい水溶性有機汚染物、SS、コロイド状物質などの特徴は、「二重膜法」処理技術を採用し、水資源を回収し、廃水の循環再利用を実現するだけでなく、さらに汚染物質排出総量を削減することができる。
ある捺染会社の捺染廃水中の水再利用プロジェクトは2つのシステムから構成されている：1つは20000 m 3/dの物化、生化学処理システムを新設し、捺染廃水のCOD濃度を100 ~ 200 mg/Lに低下させた、第二に、8000 m 3/d廃水深さ処理の膜処理システムをセットに構築し、「二重膜法」技術を利用して捺染廃水を深さ処理した後、すべて生産に使用し、本工程で採用された膜性能パラメータの詳細は表1を参照。この工事で処理された汚水量は20000 m 3/dで、そのうち8000 m 3/dを再利用し、敷地面積は20000 m 2、建築面積は3000 m 2である。
実際に二次生化学処理を経た廃水が直接逆浸透を行うと、水には一定量の有機物と不純物が含まれているため、膜を汚染しやすく、膜孔を塞ぐ。そのため、廃水は限外濾過前処理を経てから保安濾過を経て膜汚染の発生を効果的に減らすことができる。処理前後の水質状況の詳細は表2と表3を参照。
本工事で採用されたプロセスフローは、図1を参照してください。
図2はMBR膜の水発生フラックスと操作圧力の関係図であり、MBR膜の水発生フラックスは膜負圧の上昇に伴って比較的緩やかに低下していることがわかる。圧力が増加するにつれて、膜汚染が激化し、フラックスは圧力が増加するにつれて線形に増加するのではなく、徐々に緩やかになってきた。これは、圧力が大きいほど汚染層が圧密され、膜汚染抵抗が増加することに起因する可能性がある。
中科瑞陽MBRは送風曝気を膜片洗浄設備として採用し、その送風曝気により発生した気泡は膜表面と摩擦し、さらに汚染物の膜表面への付着を大幅に緩和した、透水孔径が一定であるため、生産水質が比較的安定している、設備はより高い負荷の懸濁物濃度を受け入れることができ、最大で18000 mg/lであり、これにより生産水の水質を保証すると同時に、沈殿空間を適切に節約したり、沈殿池を節約したりすることができる。
MBRは伝統的な生物処理方法と限外ろ過技術に比べて、生化学効率が高く、耐荷重衝撃能力が強く、出水水質が安定し、敷地面積が小さく、排泥周期が長く、自動制御を実現しやすいなどの利点があり、現在最も有望な廃水処理新技術の一つである。図3からわかるように、RO膜の水発生率は運転時間の増加に伴い緩やかに低下している。
膜回収システムの設備は温度の変化によってその性能も大きく変化し、進水水温は膜モジュールの拡散速度の変化をもたらし、まず生産水量は温度の低下によって減少する、次に、生産水の水質は温度の低下に伴って向上し、再び、温度が下がるにつれて運転圧力が上昇します。膜性能設計パラメータによると、25℃の運転温度が最適温度であることが推奨されている。
図4はRO脱塩率の経時的関係図であり、RO膜の脱塩率は非常に高く、実質的に99であることがわかる。96%以上。原水中の溶解性不純物透過膜の百分率は、計算式：SP=100%×（Cp/Cfm）（1）
式中：
SP―――塩透過率，%；
Cp−−透過液塩濃度、
Cfm―――液料の平均塩濃度。
水流束と透塩率の基本的な関係式は逆浸透の基本原理である。塩透過率は操作圧力の増加に伴って低下し、その原因は水フラックスは圧力の増加に伴って増加するが、塩透過率は圧力の変化に伴って変化しないことがわかる。
図5からわかるように、RO膜の運転圧力は比較的安定しており、膜前後の差圧は0しかない。3 MPa程度です。
逆浸透膜分離技術は、廃水中の汚染物の分離、濃縮、回収により、廃水処理の目的を達成する。それは二次汚染が発生しない、エネルギー消費が低く、リサイクル可能などの特徴がある。システムは一定時間使用すると、膜エレメントの表面にシリコンスケール、カルシウムスケール、マグネシウムスケール、金属酸化物、有機物などの不純物からなるスケール層が形成され、一般的にシステムの運転パラメータの変化、例えば：水産量の低下、運転圧力の上昇、水産水質の悪化、膜セグメント間の圧力差の増大（以上のデータはすべて標準化後のデータ）、一般的に上記パラメータの増加または10 ~ 15%低下時に化学洗浄を行い、化学薬液の浸漬、反応、洗浄などの物理、化学作用を通じて、スケール層をゆるめた後に膜体外に洗い流し、複合膜エレメントの運転性能を回復する。
廃水は逆浸透膜設備を用いて処理した後、塩含有量、電気伝導率は大幅に低下し、捺染工業用水基準を達成または超過し、中高級製品の生産需要を満たすことができる。実際の生産時には、逆浸透処理後の再用水と一般生産用水を一定の割合で混合して使用することができ、正常生産用水の水質を改善し、用水コストを下げることができる。
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