全膜法における水再利用設備

一、適用範囲
膜分離技術は常温で操作し、相変化がなく、省エネ効率が高く、生産過程で汚染が発生しないなどの特徴があるため、飲用水浄化、工業用水処理、食品、飲料用水浄化、除菌、生物活性物質回収、精製などの方面で広く応用され、紡績捺染、化学工業、電力、食品、冶金、石油、製紙、生物、製薬、発酵などの各分野に迅速に普及した。分離膜はその独特な構造と性能のため、環境保護と水資源再生の面で異軍が突起し、環境工学、特に廃水処理の基準達成排出と中水再利用の面で広範な応用の見通しがある。
二重膜法における水再利用技術は捺染業界、めっき業界、製紙業界などの工業企業の生産過程で発生した廃水に適用される。このような廃水の特徴は有機物濃度が高く、水質の変化が大きく、処理が難しいなどである。その中で、汚染廃水の源と汚染物質の成分は非常に複雑で、直接排出は人類の健康と生存環境に極めて大きな危害をもたらす。

1、基本原理
膜は選択的分離機能を有する材料である。膜の選択的分離を用いて液の異なる成分の分離、精製、濃縮を実現する過程を膜分離と呼ぶ。従来のろ過との違いは、膜を分子範囲で分離することができ、相の変化や助剤の添加を必要としない物理的なプロセスであることです。膜の孔径の違い（あるいはインターセプト分子量）によって、膜をマイクロフィルター膜、限外フィルター膜、ナノフィルター膜と逆浸透膜に分けることができ、材料の違いによって、無機膜と有機膜に分けることができ、無機膜は主にマイクロフィルターレベルの膜しかなく、主にセラミック膜と金属膜である。有機膜はセルロースアセテート、芳香族ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリフルオロポリマーなどの高分子材料から作られている。
膜分離技術とは、分子レベルで異なる粒径分子の混合物が半透膜を通過する際に、選択的な分離を実現する技術であり、半透膜は分離膜または濾膜とも呼ばれ、膜壁は小さな孔で覆われ、粒径の大きさに応じて、マイクロ濾過膜（MF）、限外濾過膜（UF）、ナノ濾過膜（NF）、逆浸透膜（RO）などに分けることができ、膜分離はすべて誤流濾過方式を採用する。膜は選択的分離機能を有する材料であり、膜の選択的分離を利用して液の異なる成分の分離、精製、濃縮を実現する過程を膜分離と呼ぶ。本技術は主に限外ろ過膜（UF）と逆浸透膜（RO）の結合を選択した。
（1）限外ろ過（UF）
微細濾過とナノ濾過の間に介在する膜過程であり、膜孔径は0.05 umから1 nmの間であり、溶液を浄化、分離、濃縮することができる膜分離技術であり、限外濾過過程は通常膜孔径の大きさに関連する篩分け過程と理解することができる。膜両側の圧力差を駆動力とし、限外濾過膜を濾過媒体とし、一定の圧力下で、水が膜表面を通過する時、水及び膜孔径より小さい小分子物質のみが通過し、溶液の浄化、分離、濃縮の目的を達成する。

限外濾過にとって、膜の阻止特性は標準有機物に対する阻止分子量で特徴づけられ、通常阻止分子量範囲は1000〜30000であるため、限外濾過膜は高分子有機物（例えば蛋白質、細菌）、コロイド、懸濁固体などを分離することができ、材料液の清澄、高分子有機物の分離精製、除熱源に広く用いられるべきである。

有効な工程前処理手段として、UFは微孔を通じて廃水中のコロイド物質と可溶性高分子有機物をインターセプトし、CODと大部分の濁度を削減する作用を達成し、それによってROの汚染を軽減し、膜の使用寿命を延長し、膜工程の運行コストを削減することができる。
（2）逆浸透（RO）
逆浸透膜を用いて溶媒（通常は水）のみを透過してイオン物質又は小分子物質の選択透過性を遮断し、膜両側静圧を推進力として、液体混合物を分離する膜プロセスである。逆浸透は膜分離技術の重要な構成部分であり、生産水の水質が高く、運行コストが低く、汚染がなく、操作が便利で運行が信頼できるなどの多くの利点があるため、海水と苦い塩水の淡水化、および純水製造の比較的省エネ、比較的簡便な技術となっている。現在、医薬、電子、化学工業、食品、海水淡水化など多くの業界に広く応用されている。逆浸透技術は現代工業における比較的主要な水処理技術となっている。
逆浸透の滞留対象はすべてのイオンであり、水だけを膜に透過させ、NaClに対する滞留率は98%以上であり、水は無イオン水である。逆浸透法は可溶性の金属塩、有機物、細菌、コロイド粒子、発熱物質を除去することができ、すなわちすべてのイオンを遮断することができ、純浄水、軟化水、無イオン水、製品濃縮、廃水処理の生産において、逆浸透膜はすでに広く応用されており、例えばゴミ浸透液の処理。
ROは数ナノメートル、数百分子質量の微粒子を遮断することができ、それによって廃水中の小分子溶解性CODをさらに除去し、同時に導電率の除去率は99%を超えた。
2、二重膜法による水再利用技術は以下の利点がある
1）二重膜法捺染廃水中の水再利用技術は水資源の循環再利用と減量排出を実現できる、
2）クリーン生産技術として、膜分離技術は運行過程において異なる物質を分離または遮断し、膜分離過程は純粋な物理過程であり、相転移、化学反応過程がなく、二次汚染物の発生がない場合に水資源の回収とクリーン生産を実現することができる、
3）膜設備装置の敷地面積は極めて小さく、自動化程度が高く、運行とメンテナンスが便利である；
4）膜の分離効率が高く（滞留率99%以上）、水資源の回収効率が高いことを保証した、
5）膜法循環再利用設備は循環経済運営モデルに符合し、企業は省エネと消費削減の同時に経済、環境、社会利益の三者の調和統一を実現でき、企業の持続可能な発展に有力な保障を提供する。
COD除去、脱色、脱塩は一歩で完成することができるため、その出水品質は高く、直接再利用と捺染段階ができ、同時に濃水は通常の工程処理に還流でき、廃水のゼロ排出とクリーン生産を実現する。