JP2002336865A

JP2002336865A - 脱塩装置及び脱塩方法

Info

Publication number: JP2002336865A
Application number: JP2001149994A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nomura; 誠埜村; Nobuhiro Oda; 信博織田; Yoshiteru Misumi; 好輝三角; Shigeaki Sato; 重明佐藤; Nobuhiro Matsushita; 聿宏松下
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】水利用率が高く、電力消費量が小さく、煩雑
な操作を必要とせずに、脱塩することができる装置及び
かかる装置を用いた脱塩方法の提供。【解決手段】通液型電気二重層コンデンサと、連続式
電気脱イオン装置と、原水を該通液型電気二重層コンデ
ンサに供給するラインと、通液型電気二重層コンデンサ
処理水を該連続式電気脱イオン装置に供給するライン
と、該連続式電気脱イオン装置から流出する希釈水を取
り出すラインと、を有することを特徴とする脱塩装置；
及び原水を通液型電気二重層コンデンサに通水し、得ら
れた通液型電気二重層コンデンサ処理水を連続式電気脱
イオン装置に通水し、連続式電気脱イオン装置から流出
する希釈水を取り出すことを特徴とする脱塩方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電所等のボイラ
の給水、半導体製造工程、燃料電池発電等に用いられる
純水の製造や、冷却塔用水の製造、循環使用、各種排水
の回収に用いられる脱塩方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】純水や
いわゆる超純水は、飲用目的の他、半導体製造工場、医
薬製造工場、食品、飲料水製造加工場や、原子力発電
所、燃料電池発電装置等で広く使用されている。かかる
純水や超純水の製造方法として、例えば連続式電気脱イ
オン装置が知られている（特開平３−２６３９０号公
報）。連続式電気脱イオン装置は、複数のアニオン交換
膜及びカチオン交換膜を交互に配列して濃縮室と希釈室
とを交互に形成してなり、前記希釈室にはイオン交換樹
脂等の導電性の充填物が充填されている脱イオン装置で
あり、原水の効果的な脱イオンが可能である。

【０００３】連続式電気脱イオン装置による水の脱イオ
ン作用について、図７を参照して説明する。図７では、
印加直流電位は（＋）と（−）で表わされている．本例
においては、アニオン交換膜Ａとカチオン交換膜Ｃとの
間で濃縮室３１及び希釈室３２が交互に形成されてい
る。そして、希釈室３２内には、カチオン交換樹脂３３
１とアニオン交換樹脂３３２との混合樹脂が充填されて
いる。希釈室の充填物は、電気良導体であればよいが、
イオン交換樹脂が好ましい。イオン交換樹脂としては、
例えばジビニルベンゼンで架橋したスチレン重合体に、
陽イオン交換樹脂の場合はスルホン酸基を、陰イオン交
換樹脂の場合は４級アンモニウム基を導入したものが挙
げられ、粒状、粉末状、繊維状、膜状のもの等を用いる
ことができる。原水中のイオンは、Ｎａ⁺及びＣｌ^-によ
り代表して示す。希釈室３２に入ったイオンは、親和
力、濃度及び移動度に基づいて、イオン交換樹脂３３
１、３３２と反応する。イオンは電位の傾きの方向に樹
脂中を移動し、更に膜Ｃ又はＡを横切って移動し、すべ
ての室において電荷の中和が保たれる．そして、膜の半
浸透特性のため、並びに電位の傾きの方向性のために、
溶液中のイオンは希釈室３２では減少し、隣りの濃縮室
３１では濃縮されることになる。このため、希釈室３２
から脱イオン水が回収される。連続式電気脱イオン装置
は、イオン交換樹脂のように再生を必要とせず、完全な
連続採水が可能で、極めて高純度の水が得られるという
優れた効果を有する。

【０００４】しかしながら、かかる連続式電気脱イオン
装置は、入り口のカルシウム濃度、マグネシウム濃度を
１ｐｐｍ（１ｍｇ／Ｌ）以下にしないと、脱イオン効率
が必ずしも十分ではないという問題があった。すなわ
ち、連続式電気脱イオン装置においては、原水中にカル
シウム、マグネシウムが存在すると、濃縮室でこれらが
濃縮され、イオン交換膜表面に炭酸塩等のスケールとな
って析出する。このため、スケールの析出を防止するた
めには、濃縮倍率すなわちイオン除去率の低い条件で運
転する必要があった。かかる問題の解決手段として、連
続式電気脱イオン装置処理に先立って、予め水をＲＯ
（逆浸透膜）で前処理し、連続式電気脱イオン装置入り
口のカルシウム濃度、マグネシウム濃度を可能な限り低
減してから連続式電気脱イオン装置処理する方法が知ら
れている（特開平３−２６３９０号公報）。

【０００５】しかしながら、ＲＯで濃縮した場合も、Ｒ
Ｏの濃縮水中でカルシウムイオンやマグネシウムイオン
と炭酸イオンが結合して炭酸カルシウム等となってスケ
ールが生じるため、濃縮倍率すなわちイオン除去率を高
くすることができず、ＲＯ出口のカルシウム濃度、マグ
ネシウム濃度を１ｐｐｍ（１ｍｇ／Ｌ）以下とすること
は困難であった。これを解決するためには、スケール防
止剤等をＲＯの原水に頻繁に添加する必要がある等操作
が非常に煩雑であった。また、ＲＯは、高圧ポンプを使
用するため、その電力消費が大きく、経済性の点からも
問題があった。

【０００６】したがって、本発明は、水利用率が高く、
電力消費量が小さく、煩雑な操作を必要とせずに、脱塩
することができる装置及びかかる装置を用いた脱塩方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、連続式電気脱イオン装
置による処理に先立って、通液型電気二重層コンデンサ
による前処理を行えば、カルシウムイオンと炭酸イオン
は、電気二重層コンデンサにより除去されるため、連続
式電気脱イオン装置におけるスケールの発生という問題
が生じないため、水利用率が向上し、また消費量を小さ
くすることができ、煩雑な操作を必要とせずに、脱塩す
ることができることを見出し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、請求項１記載の発明は、通液型
電気二重層コンデンサと、連続式電気脱イオン装置と、
原水を該通液型電気二重層コンデンサに供給するライン
と、通液型電気二重層コンデンサ処理水を該連続式電気
脱イオン装置に供給するラインと、該連続式電気脱イオ
ン装置から流出する希釈水を取り出すラインと、を有す
ることを特徴とする脱塩装置である。請求項２記載の発
明は、前記連続式電気脱イオン装置が、通液型電気二重
層コンデンサで処理された水をアルカリ性とする手段を
備えることを特徴とする請求項１記載の脱塩装置であ
る。請求項３記載の発明は、前記連続式電気脱イオン装
置から排出された濃縮水を、原水を該通液型電気二重層
コンデンサに供給するラインに還流するラインを有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の脱塩装置であ
る。請求項４記載の発明は、原水を通液型電気二重層コ
ンデンサに通水し、得られた通液型電気二重層コンデン
サ処理水を連続式電気脱イオン装置に通水し、連続式電
気脱イオン装置から流出する希釈水を取り出すことを特
徴とする脱塩方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】通液型電気二重層コンデンサは、
間に通液路を挟んで２つの高比表面積の導電体層を有
し、これら導電体層の外側に集電極を配置した構成を有
するものであり、集電極に電圧を加えることによって、
原水中のイオンを導電体層に電気的に吸着させ、塩濃度
が減少した処理水を得ることができるようになってい
る。このような高比表面積の導電体としては、活性炭が
好適である。通液型電気二重層コンデンサにおいては、
以下に示す処理過程を経て流入水中のイオン性物質が除
去される。この処理過程を、流入水に含まれるイオン性
物質が塩化ナトリウムであり、前記高比表面積の導電体
が活性炭である場合を例にして、図２（イ）、（ロ）を
用いて説明する。

【００１０】図２（イ）に示すように、電圧印加時にお
いて、流入水中のナトリウムイオンは陰極側の集電極２
０３に接する活性炭層２０２に電気的に吸着され、塩素
イオンは陽極側の集電極２０３に接する活性炭層２０２
に電気的に吸着される。このため、出口から得られる浄
水（処理水）は、その塩化ナトリウム濃度が著しく低下
したものとなる。また、通水を長時間続けると、活性炭
２０２に対するイオンの吸着が飽和に近づくため、出口
から得られる処理水の塩化ナトリウム濃度が高くなる。
そこで、吸着飽和に達する前に陽極側と陰極側とを短絡
（ショート）させるか、あるいは逆接続すれば、図２
（ロ）に示すように活性炭２０２に吸着されていたナト
リウムイオンおよび塩素イオンが脱離し、流入水中の塩
化ナトリウム濃度よりはるかに高濃度の塩化ナトリウム
を含む流出水が出口より排出される。このときの流速を
遅くすれば、少ない流水量で活性炭層に吸着された塩化
ナトリウムを排出できるので好ましい。

【００１１】図１は、本発明の脱塩装置の一実施形態を
示すものである。本発明の脱塩装置においては、原水が
まず通液型電気二重層コンデンサ、次いで連続式電気脱
イオン装置で処理されるように通液型電気二重層コンデ
ンサ及び連続式電気脱イオン装置が配置されている。ま
ず通液型電気二重層コンデンサで原水を処理することに
より、スケール発生等の問題を生じることなくナトリウ
ムイオン、カルシウムイオン等の陽イオン及び塩素イオ
ン、炭酸イオン等の陰イオンを効率的に除去することが
でき、これに続く連続式電気脱イオン装置による処理効
率を向上させることができる。通液型電気二重層コンデ
ンサ２には、原水を通液型電気二重層コンデンサ２に供
給するライン４及び通液型電気二重層コンデンサ２で処
理された処理水を連続式電気脱イオン装置３に供給する
ライン５が接続されている。ライン５は、連続式電気脱
イオン装置３の希釈室への給水ライン５ａ及び濃縮室へ
の給水ライン５ｂに分岐している。連続式電気脱イオン
装置３には、通液型電気二重層コンデンサ２で処理され
た処理水が供給されるライン５、連続式電気脱イオン装
置２から流出する希釈水を取り出すためのライン６及び
連続式電気脱イオン装置から排出される濃縮水を廃棄す
るためのライン７が接続されている。通液型電気二重層
コンデンサ、連続式電気脱イオン装置は、処理しようと
する原水の量を考慮して、適宜の処理能力を有するもの
を選択することができる。

【００１２】本発明の脱塩装置に用いる通液型電気二重
層コンデンサに特に制限はないが、例えば次の二種類の
ものを代表例として挙げることができる。第一の通液型
電気二重層コンデンサとして、電気絶縁性多孔質通液性
シートからなるセパレータを挟んで、高比表面積導電体
として高比表面積活性炭を主材とする活性炭層を配置
し、その活性炭層の外側に集電極を配置し、さらにその
集電極の外側に押え板を配置した構成を有する平板形状
のものが挙げられる。フラットな活性炭層を用い、各部
材を配置して圧締した平板形状の構造とすることによ
り、活性炭層を均等に圧縮でき、通液時の液の偏流を効
果的に防止することができる。そのため、イオン性物質
の除去率の安定化が図られ、しかもその除去率を極限に
まで高めることができる。

【００１３】図３は、かかる平板形状の通液型電気二重
層コンデンサの分解図の一例を示したものであり、図４
は、その組み立て図を示したものである。セパレータ２
１１としては、ろ紙、多孔質高分子膜、織布、不織布な
ど、液体の通過が容易でかつ電気絶縁性を有する有機質
または無機質のシートからなるものが用いられる。セパ
レータ２１１の厚さは、０．０１〜０．５ｍｍ程度、殊
に０．０２〜０．３ｍｍ程度が好ましい。活性炭層２１
２としては、高比表面積活性炭を主材とする層が用いら
れる。高比表面積活性炭とは、ＢＥＴ比表面積が好まし
くは１０００ｍ²／ｇ以上、より好ましくは１５００ｍ²
／ｇ以上、さらに好ましくは２０００〜２５００ｍ²／
ｇの活性炭を言う。ＢＥＴ比表面積が余りに小さいとき
は、イオン性物質を含む液体を通したときのイオン性物
質の除去率が低下し易くなる。なおＢＥＴ比表面積が余
りに大きくなるとイオン性物質の除去率がかえって低下
する傾向があるので、ＢＥＴ比表面積を必要以上に大き
くするには及ばない。使用する活性炭の形状は、粉粒
状、繊維状など任意である。粉粒状の場合には平板状ま
たはシート状に成形して用い、繊維状の場合には布状に
加工して用いることが好ましい。粉粒状活性炭を平板状
またはシート状に成形して用いることは、繊維状の活性
炭を布状に加工して用いる場合に比べて、コストの点か
らは格段に有利である。平板状またはシート状への成形
は、たとえば、粉粒状活性炭をバインダー成分（ポリテ
トラフルオロエチレン、フェノール樹脂、カーボンブラ
ック等）および／または分散媒（溶媒等）と混合して板
状に成形してから、適宜熱処理することにより得られ
る。活性炭層２１２として平板状またはシート状のもの
を用いる場合は、必要に応じこれに穿孔加工を施してお
くこともできる。なお、平板状またはシート状の活性炭
を用いる技術については、特開昭６３−１０７０１１号
公報、特開平３−１２２００８号公報、特開平３−２２
８８１４号、特開昭６３−１１０６２２号、特開昭６３
−２２６０１９号公報、特開昭６４−１２１９号公報な
どにも開示があるので、それらの公報に開示のものを参
考にすることもできる。活性炭層２１２の厚さは、０．
１〜３ｍｍ程度、殊に０．５〜２ｍｍ程度とすることが
好ましいが、必ずしもこの範囲内に限られるものではな
い。

【００１４】集電極２１３としては、銅板、アルミニウ
ム板、カーボン板、フォイル状グラファイトなどの電気
良導体であって、活性炭層２１２との緊密な接触が可能
なものが好ましい。集電極２１３の厚さに特に限定はな
いが、０．１〜０．５ｍｍ程度のものが好ましい。印加
を容易にするため、集電極２１３には端子（リード）を
設けるのが通常である。押え板２１４としては、プラス
チックス板などの電気絶縁性材料からできた変形しにく
い平板が用いられる。この押え板２１４には、液入口、
液出口、固定用ボルト孔などを適宜設けることができ
る。集電極２１３と押え板２１４との間には、枠状のガ
スケット２１５を介在させることが望ましい。そのよう
なガスケット２１５を独立に設ける代りに、押え板２１
４側にシール機能を有する部材を設けておくこともでき
る。上記の部材を用いて、図４に示すように、押え板２
１４／（ガスケット２１５／）集電極２１３／活性
炭層２１２／セパレータ２１１／活性炭層２１２／集
電極２１３／（ガスケット２１５／）押え板２１４の
構成を有する平板形状の通液型電気二重層コンデンサが
組み立てられる。

【００１５】第二の通液型電気二重層コンデンサの一例
を、図５の模式的拡大断面図を用いて説明する。通液型
電気二重層コンデンサ２は、反対側に離間して設けられ
た二つの末端プレート２３１，２３２と、絶縁層２３
５，２３６を挟んで夫夫隣接した、二つの片面末端電極
２３３、２３４とを有している。夫々の末端電極２３
３、２３４は、チタンシートからなる集電極の片面に導
電性エポキシ等のバインダで高比表面積の導電体（ここ
では活性炭）からなるシートが接合されている。二つの
末端電極２３３、２３４の間に両面中間電極２３７〜２
４３は、相互に等距離だけ離間して配設されている。夫
々の両面電極（例えば２３７）は、チタンシートからな
る集電極の両側に活性炭シートを接合したものである。
この中間電極の数は限定されず、必要な容量が得られる
表面積となるよう適宜調節する（図７は７つの両面中間
電極２３７〜２４３だけが図示されている）。

【００１６】このような構成の通液型電気二重層コンデ
ンサの各電極を交互にアノード、カソードとする。すな
わち、例えば末端電極２３３、中間電極２３８，２４
０、２４３をアノードとし、中間電極２３７、２３９、
２４１、２４２および末端電極２３４をカソードとす
る。すると、それぞれ隣接した電極対（アノードおよび
カソード）は、独立した処理室を形成する。

【００１７】したがって、この通液型電気二重層コンデ
ンサ２に原水を導入すると、まず、矢印Ａで示すよう
に、第１の処理室２５０を通る原水が、電極表面に対し
てほぼ平行に流れる。すると、両側の電極が分極されて
いることにより、イオンは原水中から静電的に除去さ
れ、電極２３３および２３７の活性炭層表面に形成され
た電気二重層に保持される。

【００１８】原水は、続いて、矢印Ｂで示すように孔２
６３を通って次の処理室の中に流れる。ここでは、中間
電極２３７および２３８によって形成される処理室の分
極により、原水中のイオンがさらに除去される。そし
て、原水は、矢印Ｃ〜Ｇに示すように残りの各処理室を
連続的に通過させられ、イオンが除去される。その後、
矢印Ｈで示すように、処理水は、末端電極２３４、絶縁
層２３６等を通過し、通液型電気二重層コンデンサ２か
ら導出される。

【００１９】原水は、ライン４から通液型電気二重層コ
ンデンサ２に供給され、前述の図２にて説明した原理に
より、Ｎａ⁺等のカチオンはアノード側の活性炭層に電
気的に吸着され、Ｃｌ^-等のアニオンはカソード側の活
性炭層に電気的に吸着される。適当な時期にライン５を
閉じるとともに、カソード側とアノード側とをショー
ト、あるいは逆接続させることにより、吸着されていた
塩は脱塩し、原水中の濃度よりはるかに高濃度で再生排
水ラインより排出される。このようにして、アニオン、
カチオンが除去された通液型電気二重層コンデンサ処理
水は、ライン５を経て連続式電気脱イオン装置３に送水
される。

【００２０】連続式電気脱イオン装置は、希釈室にアニ
オン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混合されて充填さ
れているものであることが好ましい。かかる連続式電気
脱イオン装置を用いた水処理について、図６を参照して
説明する。図６は、連続式電気脱イオン装置の構成の一
例を示したものである。図示の如く、連続式電気脱イオ
ン装置３は、容器３０内に複数のアニオン交換膜Ａとカ
チオン交換膜Ｃとが交互に並列に配置されており、それ
ぞれ濃縮室３１１、３１２、３１３、３１４と希釈室３
２１、３２２、３２３とが交互に隔成されている。そし
て、希釈室３２１〜３２３には、アニオン交換樹脂とカ
チオン交換樹脂との混合物３３が充填されている。３４
は−極、３５は＋極である。電極に隣接した濃縮室３１
１、３１４から排出される濃縮水（以下、「電極水」と
称することがある）には、わずかに起こる電気分解によ
って生じた水素ガス、塩素ガスが含まれるので、他の濃
縮室から排出される濃縮水とは別に廃棄するようにして
もよい。

【００２１】通液型電気二重層コンデンサ処理水は、ラ
イン５から、連続式電気脱イオン装置３の濃縮室への給
水ライン５ａ及び希釈室への給水ライン５ｂに分岐さ
れ、それぞれ濃縮室及び希釈室に供給される。連続式電
気脱イオン装置３に供給された水は、前述の図７にて説
明した原理により、Ｎａ⁺等のカチオンはカチオン交換
膜Ｃを透過して、Ｃｌ^-等のアニオンはアニオン交換膜
Ａを透過して、それぞれ濃縮室内に濃縮される。原水中
に存在するかまたはＣＯ₂が転化して生成したＨＣＯ₃ ^-
等も、アニオン交換膜Ａを透過して濃縮室内に濃縮され
る。このようにしてアニオン、カチオンが除去された希
釈水は、希釈室よりライン６を経て排出され、必要に応
じて後処理された後、ユースボイントヘ送給される。図
６において、例えば濃縮室３１２には、その隣の希釈室
３２１から炭酸イオン、希釈室３２２からカルシウムイ
オンが流入して炭酸カルシウムとなり、スケールが生じ
る原因となる。しかしながら、本発明の脱塩装置では、
連続式電気脱イオン装置処理に先立って通液型電気二重
層コンデンサ処理が行われ、原水からカルシウムイオン
や炭酸イオンの大部分が除去されて連続式電気脱イオン
装置に送水されるため、スケールの発生という問題がき
わめて起こり難い。

【００２２】濃縮室３１内の濃縮水は、濃縮水廃棄ライ
ン７を介して廃棄される。本発明の脱塩装置は、連続式
電気脱イオン装置から排出された濃縮水の全部又は一部
を、原水を通液型電気二重層コンデンサに供給するライ
ン（通液型電気二重層コンデンサの上流側）に還流する
ライン８を有することが好ましい。濃縮水を通液型電気
二重層コンデンサの上流側に還流すれば、通液型電気二
重層コンデンサ及び連続式電気脱イオン装置において濃
縮水中のイオン性物質を除去して脱塩することができる
ため、原水使用量に対する純水の製造量（水利用率）が
向上し、高効率で脱塩することができる。この場合にお
いて、濃縮水の濃度が高くなりすぎ、通液型電気二重層
コンデンサ及び連続式電気脱イオン装置の負荷が高くな
って脱塩効率が低下する場合には、適宜還流ライン８へ
の送水を停止し、濃縮水を適宜廃棄させればよい。ここ
で、図１においては、還流ライン８は、濃縮水廃棄ライ
ン７から分岐するように設けられているが、濃縮水廃棄
ライン８とは別個に連続式電気脱イオン装置に接続され
ていてもよい。

【００２３】本発明の脱塩装置は、連続式電気脱イオン
装置３に供給される原水をアルカリ性とする手段を備え
るものであることが好ましい。連続式電気脱イオン装置
による脱塩においては、原水中のシリカの除去が十分に
なされないという問題があった。すなわち、連続式電気
脱イオン装置において、シリカ除去率は、通水初期にお
いてはシリカがイオン化してイオン交換樹脂に結合する
ため比較的高いが、通水を継続するとイオン交換樹脂が
飽和して除去率が低くなる。これは、シリカが十分に解
離していないために電気による移動速度が遅いためであ
る。連続式電気脱イオン装置に、アルカリ性とし、予め
シリカをイオン状のＨＳｉＯ₃ ^-に解離させた原水を供給
して連続式電気脱イオン装置に供給すれば、シリカ除去
率が大幅に向上する。本発明によれば、連続式電気脱イ
オン装置に先立ってカルシウム、マグネシウムを除去し
ているので、アルカリ性としてもこれらの金属がスケー
ルとして析出しないため、シリカの除去率を向上させる
ことができる。

【００２４】本発明において、連続式電気脱イオン装置
に流入させる水のｐＨは８〜１１、特に９〜１０とする
のが好適である。アルカリ性とする手段は、例えば通液
型電気二重層コンデンサ２から連続式電気脱イオン装置
３へ通水するライン５に、アルカリ剤添加のためのライ
ン９を設置すればよい。原水は、ライン９から所定の周
期で所定期間適当量のアルカリが添加された後、連続式
電気脱イオン装置３に供給される。

【００２５】本発明の製造装置に適用し得る原水に特に
制限はなく、工業用水、市水、井水だけでなく、海水、
工業排水等が挙げられる。海水、工業排水等を原水とす
る場合には、本発明の脱塩装置に通水する前に、精密濾
過膜、限外濾過膜、粒状濾材等による濾過及び／又は凝
集、沈殿により懸濁物質を除去しておくことが好まし
い。

【００２６】本発明の脱塩方法は、かかる脱塩装置を用
いるものである。まず、原水をライン４を介して通液型
電気二重層コンデンサに通水する。ここで大部分のイオ
ン性物質等が除去される。次いで、得られた通液型電気
二重層コンデンサ処理水は、ライン５から、ライン５ｂ
を介して連続式電気脱イオン装置の濃縮室３１及びライ
ン５ａを介して連続式電気脱イオン装置の希釈室３２へ
供給される。濃縮室ではイオン性物質等が濃縮されて濃
縮水となり、また希釈室ではイオン性物質等が除去され
て希釈水（純水）となる。得られた希釈水は、ライン６
を介して、必要に応じて後処理された後、ユースポイン
トへ送給される。濃縮水は、ライン７を介して廃棄され
るか、あるいはライン８を介して連続式電気脱イオン装
置２の上流側へ還流される。このように、通液型電気二
重層コンデンサ処理で得られた通液型電気二重層コンデ
ンサ処理水を連続式電気脱イオン装置に通水させること
ができるため、スケール析出等の問題が生じることな
く、連続式電気脱イオン装置の負荷を低減でき、原水の
利用率を向上させることができ、高効率で脱塩させるこ
とができる。

【００２７】

【実施例】次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。

【００２８】実施例１図８に示す脱塩装置を用いて脱塩を行った。通液型電気
二重層コンデンサは、電極面積が１３０００ｃｍ²×２
５０枚（陽極、陰極１２５対）のものを用い、基数３基
で、運転条件は印加電圧２．０Ｖ（電流値２．５〜５
Ａ）、短絡頻度１回／３０分とし、短絡の都度陽極、陰
極を転換させた。連続式電気脱イオン装置は、栗田工業
製ＫＣＤＩＭ１０（登録商標）を用いた。原水は、厚木
市の市水を、孔径１０μｍのカートリッジフィルターを
通し、懸濁物を除去したものを用いた（水質：１８．５
ｍＳ／ｍ、アルカリ金属：炭酸カルシウムとして５０ｐ
ｐｍ、カルシウム：５ｐｐｍ）。原水を２１０Ｌ／ｈｒ
で第１のタンクに送水し、所定時間経過後、３２０Ｌ／
ｈｒでポンプを用いて引き出し、通液型電気二重層コン
デンサに送水した。通液型電気二重層コンデンサ処理水
は、２７０Ｌ／ｈｒを第２のタンクに送水し、短絡の際
に生じた濃縮水５０Ｌ／ｈｒはドレンした。所定時間経
過後、２７０Ｌ／ｈｒでポンプを用いて引き出し、１５
０Ｌ／ｈｒを連続式電気脱イオン装置の希釈室に、１０
Ｌ／ｈｒを電極に隣接した濃縮室に、１１０Ｌ／ｈｒを
それ以外の濃縮室に送水した。電極室に隣接した濃縮室
から排出された電極水（１０Ｌ／ｈｒ）はドレンした。
それ以外の濃縮室から排出された濃縮水（１１０Ｌ／ｈ
ｒ）は、第１のタンクに還流した。また、希釈室から排
出された希釈水（１５０Ｌ／ｈｒ）を純水として得た。
かかる条件で原水の処理を３０日間行った。実施例１の
装置の水利用率は、（１５０／２１０）×１００＝７
１．４％であった。また、その水質は、０．０１ｍＳ／
ｍであり、塩類除去率は９９％であり、水利用率、水
質、塩類除去率のいずれも優れたものであった。

【００２９】比較例１図９に示す脱塩装置を用いて脱塩を行った。すなわち、
実施例１において、通液型電気二重層コンデンサの代わ
りに、ＲＯ（日東電工（株）製ＥＳ−２０（４イン
チ））を用い、原水を５４０Ｌ／ｈｒで第１のタンクに
送水し、ＲＯで濃縮水２７０Ｌ／ｈｒをドレンし、かつ
連続式電気脱イオン装置での濃縮水１１０Ｌ／ｈｒを第
１のタンクに還流せずにドレンした以外は、実施例１と
同様にして脱塩を行った。その結果、連続式電気脱イオ
ン装置からの処理水（純水）の水質は０．０１ｍＳ／
ｍ、連続式電気脱イオン装置での塩類除去率は９９％
と、実施例１の場合と同じであったが、水利用率が（１
５０／５４０）×１００＝２７．８％と低かった。

【００３０】比較例２図１０に示す脱塩装置を用いて脱塩を行った。すなわ
ち、実施例１において、通液型電気二重層コンデンサを
用いずに原水の処理を行った。原水を２３０Ｌ／ｈｒで
第１のタンクに送水し、そこから１５０Ｌ／ｈｒを連続
式電気脱イオン装置の希釈室に、１０Ｌ／ｈｒを電極に
隣接した濃縮室に、７０Ｌ／ｈｒをそれ以外の濃縮室に
送水した。濃縮室に送水した合計８０Ｌ／ｈｒはドレン
した。かかる条件で原水の処理を３０日間行った。試験
開始当初は、連続式電気脱イオン装置での塩類除去率は
９９％であったが、経時的にスケールが発生して電流が
流れ難くなり、３０日後は９０％にまで低下した。ま
た、水質は、試験開始当初は０．１９ｍＳ／ｍであった
が、３０日後は７．４ｍＳ／ｍまで悪化した。水利用率
は、（１５０／２３０）×１００＝６５．２％であっ
た。

【００３１】実施例１及び比較例１、２における３０日
後の塩類除去率、処理水の水質及び水利用率をまとめて
表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】実施例１は、塩類除去率、処理水の水質、
水利用率とも優れていた。これに対し、通液型電気二重
層コンデンサの代わりにＲＯを用いた比較例１は水利用
率が悪く、通液型電気二重層コンデンサを用いない比較
例２は処理水の水質が悪かった。

【００３４】

【発明の効果】本発明の脱塩装置を用いれば、連続式電
気脱イオン装置による処理に先立って、通液型電気二重
層コンデンサ処理を行うので、スケール発生の原因とな
るカルシウムイオン、炭酸イオン等は、分離した状態で
排出され、スケールの発生という問題が生じないため、
水利用率が向上し、また消費量を小さくすることがで
き、煩雑な操作を必要とせずに、高効率で脱塩を行うこ
とができる。また、連続式電気脱イオン装置から排出さ
れる濃縮水を通液型電気二重層コンデンサの上流側に還
流するラインを設ければ、水利用率が向上しさらに高効
率で脱塩を行うことができる。また、連続式電気脱イオ
ン装置が通液型電気二重層コンデンサ処理された水をア
ルカリ性化する手段を有する場合には、原水中のシリカ
を有効に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の脱塩装置の一実施形態を示すもので
ある。

【図２】第一の通液型電気二重層コンデンサの原理を
示す構成図である。

【図３】第一の通液型電気二重層コンデンサの分解図
の一例を示すものである。

【図４】第一の通液型電気二重層コンデンサの組み立
て図の一例を示すものである。

【図５】第二の通液型電気二重層コンデンサ模式的拡
大断面図である。

【図６】連続式電気脱イオン装置の構成の一例を示す
ものである。

【図７】連続式電気脱イオン装置の原理を説明する構
成図である。

【図８】本発明の実施例に係る脱塩装置を示す模式図
である。

【図９】本発明の実施例に対する比較例としての脱塩
装置を示す模式図である。

【図１０】本発明の実施例に対する比較例としての脱
塩装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１：脱塩装置２：通液型電気二重層コンデンサ２１１：セパレータ２１２：活性炭層２１３：集電極２１４：押さえ板２３１、２３２：末端プレート２３３、２３４：片面末端電極２３５、２３６：絶縁層２３７〜２４３：中間電極３：電気透析器３１１〜３１４：濃縮室３２１〜３２３：希釈室３３：アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合物３３１：カチオン交換樹脂３３２：アニオン交換樹脂４：原水供給ライン５：通液型電気二重層コンデンサ処理水供給ライン６：希釈水取り出しライン７：濃縮水廃棄ライン８：濃縮水還流ライン９：酸性剤添加ラインＡ：アニオン交換膜Ｃ：カチオン交換膜

フロントページの続き (72)発明者三角好輝東京都新宿区西新宿三丁目４番７号栗田工業株式会社内 (72)発明者佐藤重明東京都新宿区西新宿三丁目４番７号栗田工業株式会社内 (72)発明者松下聿宏東京都新宿区西新宿三丁目４番７号栗田工業株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA17 HA41 KA31 KB01 MA03 MA13 MA14 MB17 PB02 PB03 PB08 PB27 PB28 PC01 PC03 4D061 DA02 DA05 DA08 DB13 DC13 DC19 EA02 EB01 EB04 EB12 EB13 EB14 EB17 EB19 EB22 EB23 EB27 EB28 EB29 EB31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通液型電気二重層コンデンサと、連続式
電気脱イオン装置と、原水を該通液型電気二重層コンデ
ンサに供給するラインと、通液型電気二重層コンデンサ
処理水を該連続式電気脱イオン装置に供給するライン
と、該連続式電気脱イオン装置から流出する希釈水を取
り出すラインと、を有することを特徴とする脱塩装置。
【請求項２】前記連続式電気脱イオン装置に供給する
水をアルカリ性とする手段を備えることを特徴とする請
求項１記載の脱塩装置。
【請求項３】連続式電気脱イオン装置から排出された
濃縮水を、原水を該通液型電気二重層コンデンサに供給
するラインに還流するラインを有することを特徴とする
請求項１又は２記載の脱塩装置。
【請求項４】原水を通液型電気二重層コンデンサに通
水し、得られた通液型電気二重層コンデンサ処理水を連
続式電気脱イオン装置に通水し、連続式電気脱イオン装
置から流出する希釈水を取り出すことを特徴とする脱塩
方法。