JP2011224543A

JP2011224543A - 水処理方法

Info

Publication number: JP2011224543A
Application number: JP2011010542A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Tanida; 克義谷田; Sosuke Onoda; 草介小野田; Kazutaka Takada; 一貴高田; Masanobu Noshita; 昌伸野下; Noboru Miyaoka; 昇宮岡
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: JP4825932B2

Abstract

【課題】塩素成分を含む薬品を用いて逆浸透膜（ＲＯ膜）の目詰まりを抑制しつつ、逆浸透膜（ＲＯ膜）が劣化し難い水処理装置を提供することにある。
【解決手段】逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットが備えられ、被処理水が該逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなる水処理装置であって、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を測定する差圧測定装置が備えられ、
該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなることを特徴とする水処理装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理装置及び水処理方法に関し、詳しくは、逆浸透膜（ＲＯ膜）を有する逆浸透膜ユニットにより被処理水を膜分離する水処理装置及び水処理方法に関する。

斯かる水処理方法としては、膜の目詰まりを防止すべく、被処理水と塩素成分を含む薬品とを混合し、該混合により得られる遊離残留塩素濃度が０．１〜１ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として逆浸透膜ユニットにより膜分離する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００５−１５２６８８号公報

しかしながら、斯かる方法では、該逆浸透膜（ＲＯ膜）の目詰まりを十分に抑制することができない。

一方で、単に、前記遊離残留塩素含有被処理水の遊離残留塩素濃度をより高濃度にすることによって逆浸透膜（ＲＯ膜）の目詰まりを十分に抑制しようとすると、前記遊離残留塩素含有被処理水の遊離残留塩素により、逆浸透膜（ＲＯ膜）が劣化してしまう虞がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、塩素成分を含む薬品を用いて逆浸透膜（ＲＯ膜）の目詰まりを抑制しつつ、逆浸透膜（ＲＯ膜）が劣化し難い水処理装置及び水処理方法を提供することを課題とする。

本発明は、逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットが備えられ、被処理水が該逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなる水処理装置であって、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を測定する差圧測定装置が備えられ、
該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなることを特徴とする水処理装置にある。

斯かる水処理装置によれば、前記測定値が基準値未満である場合に、遊離残留塩素濃度が低濃度である遊離残留塩素含有被処理水（０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満）を膜分離することにより、膜の目詰まりを抑制しつつ逆浸透膜（ＲＯ膜）の劣化を抑制して透過水たる浄化水を得ることができる。また、前記測定値が基準値以上である場合に、遊離残留塩素濃度がより高濃度である遊離残留塩素含有被処理水（１．２〜２ｍｇ／Ｌ）を膜分離することにより、膜の目詰まりをより一層抑制することができる。また、一定の流束で被処理水を膜分離した場合に、前記差圧が上昇し始めると、遊離残留塩素以外のアルカリ等の薬品で逆浸透膜（ＲＯ膜）を洗浄しても前記差圧が上昇しつづけてしまうが、斯かる水処理装置によれば、前記差圧が多少上昇しても、前記差圧を下げることができる。

また、本発明は、逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットが備えられ、被処理水が該逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなる水処理装置であって、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を測定する差圧測定装置が備えられ、
該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以下である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値を超える場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなることを特徴とする水処理装置にある。

さらに、本発明は、浸透膜を有する逆浸透膜ユニットにより、被処理水を膜分離する水処理方法であって、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を差圧測定装置により測定し、
該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離し、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離することを特徴とする水処理方法にある。

また、本発明は、逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットにより、被処理水を膜分離する水処理方法であって、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を差圧測定装置により測定し、
該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以下である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離し、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値を超える場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離することを特徴とする水処理方法にある。

以上のように、本発明によれば、塩素成分を含む薬品を用いて逆浸透膜（ＲＯ膜）の目詰まりを抑制しつつ、逆浸透膜（ＲＯ膜）が劣化し難いものとする。

一実施形態に係る水処理装置の概略図。第２遊離残留塩素含有被処理水の遊離残留塩素濃度と、逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧との経時変化を示す図。逆浸透膜ユニットの逆浸透膜の塩阻止率の経時変化を示す図。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。

まず、本実施形態の水処理装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態の水処理装置１は、被処理水Ａが膜分離されて第１透過水及び第１濃縮水Ｃを得る除濁膜ユニット２１が備えられ、該除濁膜ユニット２１により被処理水Ａを膜分離する除濁処理部２と、該第１透過水が膜分離されて第２透過水及び第２濃縮水Ｄを得る逆浸透膜ユニット３１が備えられ、該逆浸透膜ユニット３１により該第１透過水を膜分離する逆浸透膜処理部３とを備えてなる。また、本実施形態の水処理装置１は、被処理水Ａが除濁処理部２に移送され、第１透過水が逆浸透膜処理部３に移送され、第１濃縮水Ｃが第１濃縮水貯留槽（図示せず）に移送され、第２透過水が浄化水Ｂとして浄化水貯留槽（図示せず）に移送され、第２濃縮水Ｄが第２濃縮水貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されてなる。
尚、本明細書に於いて、除濁とは逆浸透膜ろ過よりも粗いろ過、即ち、逆浸透膜（ＲＯ膜）でろ過処理する前に実施され、逆浸透膜（ＲＯ膜）で分離するよりも粗い不純物（例えば、固形物質等）を除去することを意味する。

また、本実施形態の水処理装置１は、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素成分を含む薬品の塩素系水溶液を貯留する塩素系水溶液貯留部４を備えてなる。また、本実施形態の水処理装置１は、該塩素系水溶液貯留部４の塩素系水溶液が除濁処理部２に移送され、該塩素系水溶液貯留部４の塩素系水溶液が逆浸透膜処理部３に移送されるように構成されてなる。

前記除濁処理部２は、被処理水Ａと塩素系水溶液とを混合して第１遊離残留塩素含有被処理水を得る混合部２２を備え、該第１遊離残留塩素含有被処理水が被処理水Ａとして除濁膜ユニット２１に移送され膜分離されるように構成されてなる。

また、前記除濁処理部２は、被処理水Ａと塩素系水溶液との混合割合を調節して、得られる第１遊離残留塩素含有被処理水の遊離残留塩素濃度を調節する第１混合割合調節機構（図示せず）を備えてなる。

前記混合部２２で塩素系水溶液と混合される被処理水Ａは、例えば、特に限定されるものではないが、該被処理Ａとしては、例えば、し尿廃水、下水、工場廃水（食品工場、化学工場、電子産業工場、パルプ工場等の工場からの廃水）等の有機性廃水を生物処理及び沈殿分離して得られた上澄水や、河川水、湖沼水等が挙げられる。
該被処理水Ａは、濁質を有するものであり、該被処理水Ａにおける濁度は、例えば、０．１度以上、より具体的には０．１〜５０度である。尚、本明細書では、濁度は、レーザー散乱方式で測定した値を意味する。

前記除濁ユニット２１は、限外ろ過膜及び／又は精密ろ過膜を有する。
また、前記除濁ユニット２１は、スパイラル型のものである。スパイラル型の膜ユニットは、平膜状のろ過膜が強度を保つための網状のスペーサーと重ね合わされた構造をしたものである。

前記逆浸透膜処理部３は、遊離残留塩素を含む第１透過水を貯留する第１透過水貯留部３２を備え、第２遊離残留塩素含有被処理水たる該第１透過水が被処理水Ａとして逆浸透膜ユニット３１に移送され膜分離されるように構成されてなる。尚、第１透過水の遊離残留塩素濃度を調整するために、塩素系水溶液を第１透過水貯留部３２に添加できるように構成されてなる。

さらに、前記逆浸透膜処理部３は、第１透過水と塩素系水溶液との混合割合を調節して、第２遊離残留塩素含有被処理水たる第１透過水の遊離残留塩素濃度を調節する第２混合割合調節機構（図示せず）を備えてなる。

また、前記逆浸透膜処理部３は、前記逆浸透膜ユニット３１の非透過側の差圧（流路圧力損失）を測定する差圧測定装置（図示せず）を備えてなる。
なお、前記非透過側の差圧（流路圧力損失）は、前記逆浸透膜ユニット３１の逆浸透膜に供給される供給水の圧力の値から、該逆浸透膜を透過せずに得られる濃縮水の圧力の値を引いた値を意味し、より具体的には、前記逆浸透膜ユニット３１の膜モジュールの供給水の入口における供給水の圧力の値から、該膜モジュールの濃縮水の出口における濃縮水の圧力の値を引いた値を意味する。

さらに、前記逆浸透膜処理部３は、該差圧測定装置（図示せず）によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満、好ましくは０．２５ｍｇ／Ｌより大きく１．２ｍｇ／Ｌ未満、より好ましくは０．３〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲内である第２遊離残留塩素含有被処理水が被処理水Ａとして継続的に前記逆浸透膜ユニット３１により膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置（図示せず）によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌ、好ましくは１．４〜１．８ｍｇ／Ｌの範囲内である第２遊離残留塩素含有被処理水が継続的に被処理水Ａとして前記逆浸透膜ユニット３１により膜分離されるように構成されてなる。

また、前記逆浸透膜装置３は、該差圧測定装置（図示せず）によって得られた測定値に基づいて、前記第２混合割合調節機構（図示せず）により、第２遊離残留塩素含有被処理水たる第１透過水の遊離残留塩素濃度を調節するように構成されてなる。

逆浸透膜ユニット１本当たりの前記基準値は、好ましくは０．０１〜０．１ＭＰａ、より好ましくは０．０２〜０．０９ＭＰａである。

前記逆浸透膜ユニット３１は、逆浸透膜（ＲＯ膜）を有し、中空糸型のものである。
前記逆浸透膜（ＲＯ膜）は、酢酸セルロースで構成されたものである。

本実施形態の水処理装置は、上記の如く構成されてなるが、次ぎに、本実施形態の水処理方法について説明する。

本実施形態の水処理方法は、前記差圧測定装置（図示せず）により測定し、該差圧測定装置（図示せず）によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である第２遊離残留塩素含有被処理水を被処理水Ａとして前記逆浸透膜ユニット３１により膜分離し、該差圧測定装置（図示せず）によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である第２遊離残留塩素含有被処理水を被処理水Ａとして前記逆浸透膜ユニット３１により膜分離する方法である。

尚、本実施形態の水処理装置及び水処理方法は、上記構成を有するものであったが、本発明の水処理装置及び水処理方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
例えば、本実施形態の水処理装置は、前記逆浸透膜処理部３が、該差圧測定装置（図示せず）によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である第２遊離残留塩素含有被処理水が被処理水Ａとして継続的に前記逆浸透膜ユニット３１により膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置（図示せず）によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である第２遊離残留塩素含有被処理水が継続的に被処理水Ａとして前記逆浸透膜ユニット３１により膜分離されるように構成されてなるが、本発明の水処理装置は、前記逆浸透膜処理部３が、該差圧測定装置（図示せず）によって測定された測定値が基準値以下である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である第２遊離残留塩素含有被処理水が被処理水Ａとして継続的に前記逆浸透膜ユニット３１により膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置（図示せず）によって測定された測定値が基準値を越える場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である第２遊離残留塩素含有被処理水が継続的に被処理水Ａとして前記逆浸透膜ユニット３１により膜分離されるように構成されてもよい。

次に、試験例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。

下水を生物処理しその後沈殿分離処理して得られた上澄水（濁度：０．１〜５０度の間を変動）と塩素系水溶液（次亜塩素酸ナトリウム水溶液）とを混合して第１遊離残留塩素含有被処理水を得た。そして、該第１遊離残留塩素含有被処理水を、限外ろ過膜（ＵＦ膜）を有するスパイラル型の除濁膜ユニット（商品名：ＲＳ５０−Ｓ８、日東電工社製）で膜分離して、第１透過水を第２遊離残留塩素含有被処理水として得た。そして、該第２遊離残留塩素含有被処理水を、三酢酸セルロース製逆浸透膜（ＲＯ膜）を有する中空糸型の逆浸透膜ユニット（商品名：HB10255FI、東洋紡績社製）で膜分離して第２透過水を得た。膜分離中での逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を差圧測定装置としての圧力データロガー（商品名：ＤＡＱＳＴＡＴＩＯＮＤＸ１２０、横河電機社製）で測定した。結果を図２に示す。
尚、図２に示すように、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値（０．０６ＭＰａ）未満である場合には、第２遊離残留塩素含有被処理水を、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内となるようにし、被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離した。また、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、第２遊離残留塩素含有被処理水を、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内となるようにし、被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離した。
また、前記逆浸透膜ユニットの逆浸透膜（ＲＯ膜）の塩阻止率を算出すべく、第２遊離残留塩素含有被処理水及び第２透過水の電気伝導度を測定した。尚、電気伝導度は、電極法に従って測定した。結果を図３に示す。
尚、前記逆浸透膜ユニットの逆浸透膜（ＲＯ膜）の塩阻止率は、次式で算出した値である。
塩阻止率（％）＝（１−Ｃｐ／Ｃｆ）×１００
Ｃｆ；第２遊離残留塩素含有被処理水の電気伝導度、Ｃｐ；第２透過水の電気伝導度

図２に示すように、前記差圧が０．１ＭＰａ以下であり、逆浸透膜（ＲＯ膜）の流路閉塞がほとんど生じていないことが示された。また、前記差圧が０．０６ＭＰａ以上となった場合に遊離残留塩素濃度が０．２５ｍｇ／Ｌより大きく１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内となるようにすることで、前記差圧が上昇し始めても低下させることができることが示唆された。
また、図３に示すように、前記塩阻止率は、９７％以上であり、逆浸透膜（ＲＯ膜）が遊離残留塩素によって劣化されていないことが示唆された。

１：水処理装置、２：除濁処理部、３：逆浸透膜処理部、４：塩素系水溶液貯留部、２１：除濁膜ユニット、２２：混合部、３１：逆浸透膜ユニット、３２：第１透過水貯留部、Ａ：被処理水、Ｂ：浄化水、Ｃ：第１濃縮水、Ｄ：第２濃縮水

Claims

逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットが備えられ、被処理水が該逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなる水処理装置であって、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を測定する差圧測定装置が備えられ、
該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなることを特徴とする水処理装置。
前記測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２５ｍｇ／Ｌより大きく１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなる請求項１記載の水処理装置。
逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットが備えられ、被処理水が該逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなる水処理装置であって、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を測定する差圧測定装置が備えられ、
該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以下である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値を超える場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなることを特徴とする水処理装置。
前記測定値が基準値以下である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２５ｍｇ／Ｌより大きく１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなる請求項３記載の水処理装置。
前記逆浸透膜が酢酸セルロースで構成されてなる請求項１〜４の何れかに記載の水処理装置。
逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットにより、被処理水を膜分離する水処理方法であって、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を差圧測定装置により測定し、
該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離し、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離することを特徴とする水処理方法。
逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットにより、被処理水を膜分離する水処理方法であって、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を差圧測定装置により測定し、
該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以下である場合には、遊離残留塩素濃度が０．２０ｍｇ／Ｌ以上１．２ｍｇ／Ｌ未満の範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離し、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値を超える場合には、遊離残留塩素濃度が１．２〜２ｍｇ／Ｌの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離することを特徴とする水処理方法。