JP2012040560A - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、膜分離装置20と、一側のカチオン交換膜と他側のアニオン交換膜とで区画される空間にイオン交換体が充填されて形成された脱塩室と、前記カチオン交換膜又は前記アニオン交換膜を介して前記脱塩室の両側に設けられた濃縮室と配置されている電気式脱イオン水製造装置100と、前記膜分離装置20に供給される被処理水に、電気式脱イオン水製造装置の陽極室を流通することなく陰極室を流通した陰極水の少なくとも一部を添加する陰極水添加手段と、を有することよりなる。
【選択図】図1
Description
そこで本発明は、分離膜の劣化を防ぎ、水質の向上を図りつつ、省スペース化と低ランニングコストが図れる水処理システム及び水処理方法を目的とする。
<水処理システム>
本発明の第一の実施形態について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の第一の実施形態にかかる水処理システム8の模式図である。図1に示すように、水処理システム8は、酸化性物質除去装置10と膜分離装置20とEDI100とを有し、膜分離装置20で処理した透過水をEDI100に流通するものである。酸化性物質除去装置10の入口には図示されない被処理水供給源が接続されている。酸化性物質除去装置10の出口は、配管15により膜分離装置20と接続されている。膜分離装置20の出口(透過水側)は膜透過水流入ライン138でEDI100と接続され、EDI100の出口は、脱イオン水流出ライン139により、図示されないユースポイントと接続されている。EDI100には電極水流入ライン118と陰極水流出ライン119が接続されている。陰極水流出ライン119は配管30と接続され、配管30は、位置Pで配管15と接続されている。こうして、陰極水流出ライン119と配管30とで、陰極水添加手段が構成されている。
酸化性物質除去装置10は、被処理水Aに含まれている酸化性物質を還元し、あるいは、酸化性物質を分解して除去する装置であり、例えば、活性炭が充填された活性炭塔、還元剤を被処理水Aに添加する装置が挙げられる。中でも、還元剤の添加を必要としない、活性炭塔を用いることが好ましい。
膜分離装置20は、被処理水を分離膜に接触させて、分離膜を透過しない成分を除去し、分離膜を透過した透過水を得る装置である。分離膜としては、例えばRO膜、NF膜、MF膜、UF膜等が挙げられる。中でも、RO膜、NF膜において、本発明の効果が顕著に見られる。
EDI100は、電気泳動と電気透析とを組み合わせた脱イオン水製造装置であり、公知の装置を用いることができる。このようなEDIとしては、D2EDI型電気再生式脱塩装置(オルガノ株式会社製)等が挙げられる。
水処理システム8を用いた水処理方法について、酸化性物質除去装置10に活性炭塔を用いた場合を例にして説明する。
そして、陰極水流出ライン119から排出された陰極水は、配管30を経由して位置Pで被処理水に添加される(陰極水添加工程)。他方、陽極室140を流通した電極水は、陽極水となって、陽極水流出ライン149から排出される。
<水処理システム>
本発明の第二の実施形態について、図3を用いて説明する。図3は、本発明の第二の実施形態にかかる水処理システム200の模式図である。水処理システム200は、酸化性物質除去装置10と水素化触媒装置40と膜分離装置20とEDI100とを有するものである。酸化性物質除去装置10の入口には図示されない被処理水供給源が接続されている。酸化性物質除去装置10の出口は、配管42により水素化触媒装置40と接続され、水素化触媒装置40の出口は、配管45により膜分離装置20と接続されている。膜分離装置20の出口(透過水側)は膜透過水流入ライン138でEDI100と接続され、EDI100の出口は、脱イオン水流出ライン139により、図示されないユースポイントと接続されている。EDI100には電極水流入ライン118と陰極水流出ライン119が接続されている。陰極水流出ライン119は配管30と接続され、配管30は、位置Qで配管42と接続されている。こうして、陰極水流出ライン119と配管30とで、陰極水添加手段が構成されている。
「陰極水添加手段により陰極水が添加された被処理水を水素化触媒装置に通水した後、膜分離装置に供給する手段」とは、配管42、45、水素化触媒装置40とで構成されている。
水素化触媒装置40は、水素化触媒が充填された反応層を有するものである。反応層に充填する水素化触媒の形状は特に限定されず、例えば、粉末状、粒状、ペレット状等の形状を挙げることができる。
水処理システム200を用いた水処理方法について、酸化性物質除去装置10に活性炭塔を用いた場合を例にして説明する。
また、例えば、過酸化水素は、水素化触媒の存在下で、下記(3)式に表される反応を生じ、水を生成する(以上、触媒反応工程)。
上述のような触媒反応により、酸化性物質が除去された被処理水は、その後、膜分離装置20に流入する。膜分離装置20に流入した被処理水は、分離膜に接触し、主に塩類や低分子成分が除去され、透過水となる。膜分離装置20で処理された透過水は、膜分離装置20の透過水側と接続された膜透過水流入ライン138を経由して、EDI100の脱塩室130に流入する。そして、脱塩室130を流通する間に、透過水中に残存するカチオン成分とアニオン成分とが除去されて、脱イオン水となって、ユースポイントへ送られる。
<酸化還元電位(ORP)>
ORPは、pHメーター(HM−20J、東亜ディケーケー株式会社製)を用いて測定した。
pHは、pHメーター(HM−20J、東亜ディケーケー株式会社製)を用いて測定した。
全炭酸濃度は湿式紫外線酸化TOC分析計(900型、SIEVERS社製)を用いて測定した。
導電率は、導電率計(873CC、FOXBORO社製)を用いて測定した。不純物を全く含んでいない水の場合、25℃の水における導電率の理論値は0.055μS/cmである。導電率が低いほど、清浄な水であると言える。被処理水と透過水の水質評価は、導電率をもって行った。
図1に示す水処理システム8と同様の水処理システムを用いて、水処理を行った。本実施例に用いた水処理システムの仕様は次の通りである。
酸化性物質除去装置:活性炭塔(活性炭:ダイアホープ、三菱カルゴン株式会社製)
膜分離装置:RO膜分離装置(超低圧型RO膜:ES10、日東電工株式会社製)
EDI:EDI(D2EDI、オルガノ株式会社製)
上述の水処理システムでは、活性炭塔の入口で塩素濃度1mgCl/Lとした被処理水を活性炭塔の充填層に通水した後、RO膜分離装置に通水した。その後、RO膜分離装置に通水して得られた透過水をEDIの脱塩室に流通して水処理を行った。水処理における条件を下記に示す。
被処理水:塩素濃度;1mgCl/L
被処理水の活性炭塔への供給量:130L/h
EDI脱塩室流量:100L/h
EDI濃縮室流量:30L/h
EDI陰極室流量:5L/h
EDI印加電流:2A
活性炭塔通水後の被処理水への陰極水の添加量:5L/h
そして、活性炭塔出口、陰極水添加後、RO膜分離装置出口の各地点で採水し、ORP、pH、全炭酸濃度、導電率を測定した。その結果を表1に示す。被処理水中の塩素濃度は、DPD法(上水試験方法 2001年版 17.3 ジエチル−P−フェニレンジアミン(DPD)による吸光光度法)により測定した値である。なお、全炭酸濃度については、膜分離装置での除去精度の評価を目的とするため、活性炭塔入口で採取した被処理水の原水と、RO膜分離装置出口で採取した透過水について測定した。また、陰極水添加による被処理水中のイオン成分の除去効果等による導電率への影響が少ないため、陰極水添加後の導電率測定は行わなかった。
EDIの陰極水を被処理水に添加しない他は、実施例1と同様にして水処理を行った。そして、活性炭塔出口、RO膜分離装置出口の各地点で採水し、ORP、pH、全炭酸濃度、導電率を測定した。その結果を表1に示す。なお、全炭酸濃度については、膜分離装置での除去精度の評価を目的とするため、活性炭塔入口で採取した被処理水の原水と、RO膜分離装置出口で採取した透過水について測定した。
10 酸化性物質除去装置
20 膜分離装置
30、45 配管
40 水素化触媒装置
100 電気式脱イオン水製造装置
110 陰極室
112 陰極
119 陰極水流出ライン
120 濃縮室
130 脱塩室
138 膜透過水流入ライン
140 陽極室
142 陽極
Claims (9)
- 膜分離装置と、
陰極室と陽極室との間に、一側のカチオン交換膜と他側のアニオン交換膜とで区画される空間にイオン交換体が充填されて形成された脱塩室と、前記カチオン交換膜又は前記アニオン交換膜を介して前記脱塩室の両側に設けられた濃縮室とが配置されている電気式脱イオン水製造装置と、
前記膜分離装置に供給される前記被処理水に、前記電気式脱イオン水製造装置の前記陽極室を流通することなく前記陰極室を流通した陰極水の少なくとも一部を添加する陰極水添加手段と、を有する水処理システム。 - 被処理水を前記膜分離装置で処理して得られる透過水を、前記電気式脱イオン水製造装置の脱塩室に流通させる手段を有する、請求項1に記載の水処理システム。
- 前記膜分離装置は、逆浸透膜分離装置である請求項1又は2に記載の水処理システム。
- 前記膜分離装置の前段には、酸化性物質除去装置を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 前記膜分離装置の前段には水素化触媒を有し、前記陰極水添加手段により陰極水が添加された被処理水を前記水素化触媒に接触させた後、前記膜分離装置に供給する手段を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 被処理水を膜分離装置で処理して透過水を得る膜分離工程と、
前記被処理水に、一側のカチオン交換膜と他側のアニオン交換膜とで区画される空間にイオン交換体が充填されて形成された脱塩室と、前記カチオン交換膜又は前記アニオン交換膜を介して前記脱塩室の両側に設けられた濃縮室とが配置されている電気式脱イオン水製造装置の前記陽極室を流通することなく前記陰極室を流通した陰極水を添加する陰極水添加工程と、を有する水処理方法。 - 前記膜分離工程で得られた透過水を前記電気式脱イオン水製造装置の脱塩室に流通する、請求項6に記載の水処理方法。
- 前記電気式脱イオン水製造装置の陰極室には、比抵抗が0.1MΩ・cm以上の水を流通する、請求項6又は7に記載の水処理方法。
- 前記電気式脱イオン水製造装置の陰極室には、前記脱塩室を通水して処理した水の一部を流通する、請求項6又は7に記載の水処理方法。
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