JP2012183483A - Water treatment method and water treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、逆浸透膜分離装置を用いた水処理方法及び水処理システムに関する。 The present invention relates to a water treatment method and a water treatment system using a reverse osmosis membrane separation device.
従来、半導体製造工程や電子部品の洗浄、医療器具の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水は、一般に、地下水や水道水等の原水を逆浸透膜(以下、「RO膜」ともいう)で処理することにより製造される。 Conventionally, high-purity pure water that does not contain impurities is used in semiconductor manufacturing processes, cleaning of electronic components, cleaning of medical instruments, and the like. This type of pure water is generally produced by treating raw water such as ground water or tap water with a reverse osmosis membrane (hereinafter also referred to as “RO membrane”).
RO膜を用いた純水の製造システムでは、原水中に含まれる鉄分(典型的には、不溶状態のコロイド状鉄)がRO膜の膜面等に沈着する、いわゆるファウリングと呼ばれる現象が発生して、塩除去率及び透過水量が低下する。このため、除鉄装置による前処理を行なうのが一般的である。 In a pure water production system using an RO membrane, a so-called fouling phenomenon occurs in which iron contained in the raw water (typically insoluble colloidal iron) is deposited on the membrane surface of the RO membrane. Thus, the salt removal rate and the amount of permeated water are reduced. For this reason, it is common to perform pre-processing with an iron removal device.
除鉄装置は、原水に酸化剤を注入して、鉄分を不溶化して除去する設備である。しかし、RO膜への供給水に酸化剤が残留すると膜自体が劣化するため、除鉄装置の後段に、更に活性炭濾過装置を設ける必要がある。従って、従来の純水の製造システムでは、原水に残留する酸化剤を除去するための前処理が複雑となり、造水のコストが高くなることが避けられなかった。 The iron removal device is a facility that injects an oxidizing agent into raw water to insolubilize and remove iron. However, if the oxidant remains in the supply water to the RO membrane, the membrane itself deteriorates. Therefore, it is necessary to further provide an activated carbon filtration device after the iron removal device. Therefore, in the conventional pure water production system, the pretreatment for removing the oxidant remaining in the raw water is complicated, and it is inevitable that the cost of water production increases.
そこで、本出願人は、硬度が5mgCaCO3/L以下の軟水をRO膜に供給することにより、RO膜の酸化劣化を抑制しつつ、塩除去率を高めて高純度の純水を安定供給することができる純水の製造方法を提案した(特許文献1参照)。 Therefore, the present applicant supplies soft water having a hardness of 5 mg CaCO 3 / L or less to the RO membrane, thereby suppressing the oxidative deterioration of the RO membrane and increasing the salt removal rate to stably supply high-purity pure water. A method for producing pure water that can be used has been proposed (see Patent Document 1).
しかしながら、従来の硬水軟化装置では、劣悪な水質の硬水に対しては、硬度リーク量が十分に低減された高純度の軟水を製造することや、実用的な採水量を確保することが困難であった。例えば、特許文献1に開示された向流再生方式の硬水軟化装置は、再生プロセス中にイオン交換樹脂床が流動しやすい。また、特許文献1に開示されたスプリット・フロー再生方式の硬水軟化装置は、中間集液部付近で再生液の偏流が起こりやすい。つまり、これらの再生方式を採用した硬水軟水装置では、イオン交換樹脂床の流動や再生液の偏流に起因して、イオン交換樹脂床の再生率が低くなる傾向にあり、RO膜に対して高純度の軟水を恒常的に供給することが困難となっていた。そのため、RO膜において高い塩除去率を維持するために、更なる改良が望まれている。
However, with conventional water softening devices, it is difficult to produce high-purity soft water with a sufficiently reduced hardness leak amount and to secure a practical water sampling amount for poor water quality hard water. there were. For example, in the countercurrent regeneration type water softening device disclosed in
従って、本発明は、劣悪な水質の硬水を用いた場合においても、高い塩除去率及び透過水量を維持することができる水処理方法及び水処理システムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a water treatment method and a water treatment system that can maintain a high salt removal rate and a permeated water amount even when hard water having poor water quality is used.
本発明は、原水を陽イオン交換樹脂床塔で軟化処理して軟水を製造する硬水軟化工程と、硬水軟化工程で製造された軟水を逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜分離工程と、逆浸透膜分離工程で得られた透過水を、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程と、を含み、前記陽イオン交換樹脂床塔においては、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスを含んで運転され、第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する一方で、第2再生プロセス後の軟化プロセスでは、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水を供給し、前記逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、水処理方法に関する。 The present invention includes a hard water softening process in which raw water is softened in a cation exchange resin bed tower to produce soft water, and a reverse process in which soft water produced in the hard water softening process is separated into permeated water and concentrated water by a reverse osmosis membrane module. A osmosis membrane separation step, and a deionization step of deionizing the permeated water obtained in the reverse osmosis membrane separation step with an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed tower, A softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow with respect to a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm in the cation exchange resin bed tower; A first regeneration process for regenerating the entire cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regenerated liquid by collecting at the bottom while distributing liquid to the top of the bed; and regenerating after the first regeneration process; Liquid before Including a second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an upward flow of the regeneration liquid by collecting in the middle while distributing to the bottom of the cation exchange resin bed. In the second regeneration process, the amount of regenerated liquid with a regeneration level of 1 to 6 eq / LR with respect to the hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as the base point In the softening process after the second regeneration process, raw water having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less is supplied, and the reverse osmosis membrane module is disposed on the membrane surface. A reverse osmosis membrane having a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide is formed. The reverse osmosis membrane is a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 500 mg / L, pH 7.0, and a temperature of 25 ° C. When the pressure is 0.7 MPa and the recovery rate is 15%, the water permeability coefficient is 1.5 × 10 −11 m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and the salt removal rate is 99% or more. It relates to a water treatment method.
また、本発明は、原水を陽イオン交換樹脂床塔で軟化処理して軟水を製造する硬水軟化工程と、硬水軟化工程で製造された軟水を第1逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第1逆浸透膜分離工程と、第1逆浸透膜分離工程で得られた透過水を、更に第2逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第2逆浸透膜分離工程と、を含み、前記陽イオン交換樹脂床塔においては、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスを含んで運転され、第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する一方で、第2再生プロセス後の軟化プロセスでは、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水を供給し、前記第1及び/又は第2逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、水処理方法に関する。 The present invention also provides a hard water softening process in which raw water is softened in a cation exchange resin bed tower to produce soft water, and soft water produced in the hard water softening process is converted into permeated water and concentrated water by a first reverse osmosis membrane module. The first reverse osmosis membrane separation step that separates into two, and the second reverse osmosis membrane separation that further separates the permeate obtained in the first reverse osmosis membrane separation step into permeate and concentrated water in the second reverse osmosis membrane module A softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow through a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm in the cation exchange resin bed tower; A first regeneration process for regenerating the whole of the cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regeneration liquid by collecting at the bottom while dispensing to the top of the cation exchange resin bed; and After the regeneration process, the regeneration solution is exchanged with the cation. While being distributed to the bottom of the resin bed, it is operated including a second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an upward flow of the regeneration liquid by collecting at the middle part, In the second regeneration process, a regeneration liquid amount of 1 to 6 eq / LR is supplied to the hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as a base point. On the other hand, in the softening process after the second regeneration process, raw water having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less is supplied, and the first and / or second reverse osmosis membrane module is And a reverse osmosis membrane having a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide formed on the membrane surface, the reverse osmosis membrane comprising a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 500 mg / L, a pH of 7.0, and a temperature of 25 ° C. The The water permeability coefficient when supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15% is 1.5 × 10 −11 m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and the salt removal rate is 99%. The above is a water treatment method.
また、前記第2逆浸透膜分離工程で得られた透過水を、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含むことが好ましい。 And a deionization treatment step of deionizing the permeated water obtained in the second reverse osmosis membrane separation step with an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed tower. preferable.
また、前記陽イオン交換樹脂床塔においては、第1再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより原水の下降流を生成して、導入された再生液を押し出す第1押出プロセス;及び、第2再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより原水の上昇流を生成して、導入された再生液を押し出す第2押出プロセスを含んで運転され、第1及び第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床に対して再生液を0.7〜2m/hの線速度で通過させるとともに、第1及び第2押出プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床に対して原水を0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させることが好ましい。 In the cation exchange resin bed tower, after the first regeneration process, the raw water is collected at the bottom while being distributed to the top of the cation exchange resin bed, thereby generating a downward flow of the raw water. A first extruding process for extruding the introduced regenerated liquid; and after the second regenerating process, the raw water is collected at the middle part while being distributed to the bottom of the cation exchange resin bed, thereby increasing the upward flow of the raw water. And is operated including a second extrusion process for extruding the introduced regenerated liquid, and in the first and second regenerated processes, the regenerated liquid is 0.7-2 m / h with respect to the cation exchange resin bed. In the first and second extrusion processes, the raw water is fed to the cation exchange resin bed at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h and an extrusion rate of 0.4 to 2.5 BV. It is preferable to pass through.
また、本発明は、原水を陽イオン交換樹脂床塔で軟化処理して軟水を製造する硬水軟化装置と、前記硬水軟化装置で製造された軟水を逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜分離装置と、前記逆浸透膜分離装置で得られた透過水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔と、前記陽イオン交換樹脂床塔に収容された、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスに切り換え可能なバルブ手段と、第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する再生液供給手段と、第2再生プロセス後の軟化プロセスにおいて、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水を供給する原水供給手段と、を備え、前記逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、水処理システムに関する。 The present invention also provides a hard water softening device that softens raw water using a cation exchange resin bed tower to produce soft water, and the soft water produced by the hard water softening device is converted into permeated water and concentrated water using a reverse osmosis membrane module. A reverse osmosis membrane separator for separation, an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed tower for deionizing the permeated water obtained by the reverse osmosis membrane separator, A softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow with respect to a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm housed in an ion exchange resin bed tower; regenerating liquid of the cation exchange resin bed A first regeneration process for regenerating the whole of the cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regeneration liquid by collecting at the bottom while collecting the liquid at the top; The cations A valve capable of switching to a second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an upward flow of the regeneration liquid by collecting at the middle part while distributing liquid to the bottom of the exchange resin bed. In the second regeneration process, with respect to the hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as a base point, the amount of regenerated liquid at which the regeneration level is 1 to 6 eq / LR And a raw water supply means for supplying raw water having an electrical conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mgCaCO 3 / L or less in the softening process after the second regeneration process, The reverse osmosis membrane module has a reverse osmosis membrane in which a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide is formed on the membrane surface, and the reverse osmosis membrane has a concentration of 500 mg / L, pH 7. The water permeation coefficient when an aqueous sodium chloride solution at 0 ° C. and a temperature of 25 ° C. is supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15% is 1.5 × 10 −11 m 3 · m −2 · s −1 · Pa − The present invention relates to a water treatment system having 1 or more and a salt removal rate of 99% or more.
また、本発明は、原水を陽イオン交換樹脂床塔で軟化処理して軟水を製造する硬水軟化装置と、前記硬水軟化装置で製造された軟水を第1逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第1逆浸透膜分離装置と、前記第1逆浸透膜分離装置で得られた透過水を、更に第2逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第2逆浸透膜分離装置と、前記陽イオン交換樹脂床塔に収容された、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスに切り換え可能なバルブ手段と、第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する再生液供給手段と、第2再生プロセス後の軟化プロセスにおいて、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水を供給する原水供給手段と、を備え、前記第1及び/又は第2逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、水処理システムに関する。 The present invention also provides a hard water softening device that softens raw water by a cation exchange resin bed tower to produce soft water, and the soft water produced by the hard water softening device is permeated and concentrated by a first reverse osmosis membrane module. A first reverse osmosis membrane separation device that separates the permeated water obtained by the first reverse osmosis membrane separation device into a second reverse osmosis membrane module and a second reverse osmosis membrane that separates the permeated water and concentrated water by a second reverse osmosis membrane module. A softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow through a membrane separation apparatus and a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm, which is accommodated in the cation exchange resin bed tower; A first regeneration process for regenerating the whole of the cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regeneration liquid by collecting at the bottom while dispensing to the top of the cation exchange resin bed; and After one regeneration process, the regeneration solution is replaced with the cation A valve capable of switching to a second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an upward flow of the regeneration liquid by collecting at the middle part while distributing liquid to the bottom of the exchange resin bed. In the second regeneration process, with respect to the hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as a base point, the amount of regenerated liquid at which the regeneration level is 1 to 6 eq / LR And a raw water supply means for supplying raw water having an electrical conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mgCaCO 3 / L or less in the softening process after the second regeneration process, The first and / or second reverse osmosis membrane module has a reverse osmosis membrane having a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide formed on the membrane surface, and the reverse osmosis membrane has a concentration of 500. The water permeability coefficient when a sodium chloride aqueous solution of mg / L, pH 7.0, temperature 25 ° C. was supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15% was 1.5 × 10 −11 m 3 · m −2 · The present invention relates to a water treatment system having s −1 · Pa −1 or more and a salt removal rate of 99% or more.
また、前記第2逆浸透膜分離装置で得られた透過水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable to provide the electrodeionization module, the ion exchange resin mixed bed tower, or the cation exchange resin single bed tower which deionizes the permeate obtained with the said 2nd reverse osmosis membrane separator.
また、前記バルブ手段は、第1再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより原水の下降流を生成して、導入された再生液を押し出す第1押出プロセス;及び、第2再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより原水の上昇流を生成して、導入された再生液を押し出す第2押出プロセスに切り換え可能に構成され、前記再生液供給手段は、第1及び第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床に対して再生液を0.7〜2m/hの線速度で通過させるように構成され、前記原水供給手段は、第1及び第2押出プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床に対して原水を0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させるように構成することが好ましい。 In addition, the valve means generates a downward flow of the raw water by collecting the raw water at the bottom while distributing the raw water to the top of the cation exchange resin bed after the first regeneration process. A first extrusion process for extruding the liquid; and after the second regeneration process, while collecting the raw water to the bottom of the cation exchange resin bed, collecting the middle water to produce an upward flow of the raw water, The regenerative liquid supply means is configured to be able to switch to a second extrusion process for extruding the introduced regenerant liquid, and the regenerant liquid supply means applies the regenerant liquid to the cation exchange resin bed in the first and second regeneration processes from 0.7 to 0.7. The raw water supply means is configured to pass the linear water at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h with respect to the cation exchange resin bed in the first and second extrusion processes. And 0.4-2. It is preferably configured to pass at an extrusion amount of BV.
本発明によれば、劣悪な水質の硬水を用いた場合においても、高い塩除去率及び透過水量を維持することができる水処理方法及び水処理システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a water treatment method and a water treatment system that can maintain a high salt removal rate and a permeated water amount even when hard water having poor water quality is used.
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る水処理システム1について、図面を参照しながら説明する。水処理システム1は、例えば、淡水から純水を製造する純水製造システムに適用される。図1は、第1実施形態に係る水処理システム1の全体構成図である。図2は、硬水軟化装置3の概略断面図である。図3は、制御部10により実行されるプロセスのフローチャートである。図4(a)〜(c)は、制御部10により実行される基本プロセスを示す説明図である。
(First embodiment)
First, the
図1に示すように、本実施形態に係る水処理システム1は、原水ポンプ2と、硬水軟化装置3と、塩水タンク4と、逆浸透膜分離装置5と、電気脱イオンモジュールとしての電気脱イオン装置6と、制御部10と、を備える。また、水処理システム1は、原水ラインL1と、軟水ラインL2と、塩水ラインL3と、排水ラインL4と、通水ラインL5,L7と、濃縮水ラインL6,L8と、を備える。
なお、本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
As shown in FIG. 1, a
The “line” in the present specification is a general term for lines capable of flowing a fluid such as a flow path, a radial path, and a pipeline.
原水ラインL1の上流側の端部は、原水W1の供給源(不図示)に接続されている。一方、原水ラインL1の下流側の端部は、硬水軟化装置3のプロセス制御バルブ32(後述)に接続されている。
The upstream end of the raw water line L1 is connected to a supply source (not shown) of the raw water W1. On the other hand, the downstream end of the raw water line L1 is connected to a process control valve 32 (described later) of the
原水ポンプ2は、原水ラインL1に設けられている。原水ポンプ2は、供給源から供給された水道水や地下水等の原水W1を、硬水軟化装置3に向けて圧送する。原水ポンプ2は、制御部10(後述)と不図示の信号線を介して電気的に接続されている。原水ポンプ2は、制御部10により運転(駆動及び停止)が制御される。
The raw water pump 2 is provided in the raw water line L1. The raw water pump 2 pumps raw water W1 such as tap water and groundwater supplied from a supply source toward the hard
原水ラインL1には、原水通水弁(不図示)が設けられている。原水通水弁は、原水ラインL1を開閉する。原水通水弁は、弁体の駆動部が不図示の信号線を介して制御部10と電気的に接続されている。原水通水弁における弁の開閉は、制御部10により制御される。
The raw water line L1 is provided with a raw water flow valve (not shown). The raw water flow valve opens and closes the raw water line L1. In the raw water flow valve, the valve body drive unit is electrically connected to the
原水ラインL1、原水ポンプ2、不図示の原水通水弁、不図示の原水流量計(又はタイマ)は、本実施形態における原水供給手段を構成する。 The raw water line L1, the raw water pump 2, the raw water flow valve (not shown), and the raw water flow meter (or timer) (not shown) constitute raw water supply means in the present embodiment.
また、原水ラインL1、原水ポンプ2及び不図示の原水通水弁は、後述する第2再生プロセスST5後の軟化プロセスST1において、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水W1を、硬水軟化装置3に供給する原水供給手段としても機能する。
In addition, the raw water line L1, the raw water pump 2, and the raw water flow valve (not shown) have an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mgCaCO 3 / L in the softening process ST1 after the second regeneration process ST5 described later. It also functions as raw water supply means for supplying the following raw water W1 to the hard
硬水軟化装置3は、原水W1に含まれる硬度成分(カルシウムイオン及びマグネシウムイオン)を、陽イオン交換樹脂床311(後述)においてナトリウムイオン(又はカリウムイオン)に置換して軟水W2を製造する設備である。硬水軟化装置3は、図2に示すように、陽イオン交換樹脂床塔としての圧力タンク31と、バルブ手段としてのプロセス制御バルブ32と、を主体に構成されている。
The
圧力タンク31は、上部に開口部を有する有底の筒状体であり、開口部が蓋部材で密閉されている。圧力タンク31の内部には、陽イオン交換樹脂ビーズからなる陽イオン交換樹脂床311、及び濾過砂利からなる支持床312が収容されている。
The
陽イオン交換樹脂床311は、原水W1を軟水化する処理材として機能する。陽イオン交換樹脂床311は、圧力タンク31の内部において、支持床312の上部に積層されている。陽イオン交換樹脂床311の深さD1は、300〜1500mmの範囲に設定されている。
The cation
支持床312は、陽イオン交換樹脂床311に対する流体の整流部材として機能する。支持床312は、圧力タンク31の底部側に収容されている。
The
圧力タンク31において、陽イオン交換樹脂床311の頂部には、陽イオン交換樹脂ビーズの流出を防止する頂部スクリーン321が設けられている。頂部スクリーン321は、不図示の第1流路を介してプロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。
In the
頂部スクリーン321による配液位置及び集液位置は、陽イオン交換樹脂床311の頂部付近に設定される。頂部スクリーン321は、陽イオン交換樹脂床311の頂部に設けられる頂部配液部、及び陽イオン交換樹脂床311の頂部に設けられる頂部集液部として機能する。
The liquid distribution position and the liquid collection position by the
圧力タンク31において、陽イオン交換樹脂床311の底部には、陽イオン交換樹脂ビーズの流出を防止する底部スクリーン322が設けられている。底部スクリーン322は、不図示の第2流路を介してプロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。
In the
底部スクリーン322による配液位置及び集液位置は、陽イオン交換樹脂床311の底部付近に設定される。底部スクリーン322は、陽イオン交換樹脂床311の底部に設けられる底部配液部、及び陽イオン交換樹脂床311の底部に設けられる底部集液部として機能する。
The liquid distribution position and the liquid collection position by the
圧力タンク31において、硬度リーク防止床313(後述)より上部であって、陽イオン交換樹脂床311の深さ方向の中間部には、陽イオン交換樹脂ビーズの流出を防止する中間部スクリーン323が設けられている。中間部スクリーン323は、不図示の第3流路を介してプロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。
In the
中間部スクリーン323による集液位置は、陽イオン交換樹脂床311の中間部付近に設定される。中間部スクリーン323は、陽イオン交換樹脂床311の中間部に設けられる中間部集液部として機能する。
The liquid collection position by the
プロセス制御バルブ32は、その内部に、各種のライン、弁等を備える。プロセス制御バルブ32は、陽イオン交換樹脂床311に対して、少なくとも、原水W1を下降流で通過させて軟水W2を製造する軟化プロセスST1における原水W1の流れ;再生液としての塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより塩水W3の下降流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる第1再生プロセスST3における塩水W3の流れ;及び、第1再生プロセスST3後に塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより塩水W3の上昇流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の一部を再生する第2再生プロセスST5における塩水W3の流れ、を切り換え可能に構成されている。
The
本実施形態における再生プロセスは、第1再生プロセスST3、及び第1再生プロセスST3の終了後に行なわれる第2再生プロセスST5を含む。第1再生プロセスST3は、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる並流再生プロセスである。第2再生プロセスST5は、陽イオン交換樹脂床311の一部を再生させる部分向流再生プロセスである。本実施形態における陽イオン交換樹脂床311の再生は、二段の再生プロセスにより運転される。詳しくは、並流再生プロセスを第1再生プロセスとして実行し、第1再生プロセス終了後に、部分向流再生プロセスを第2再生プロセスとして実行することにより運転される。
The regeneration process in the present embodiment includes a first regeneration process ST3 and a second regeneration process ST5 performed after the end of the first regeneration process ST3. The first regeneration process ST3 is a cocurrent regeneration process in which the entire cation
後述する第2再生プロセスST5では、図2に示すように、陽イオン交換樹脂床311の底部(すなわち、底面)を基点として深さD2が100mmに設定された硬度リーク防止床313(後述)に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる量の塩水W3を供給する。ここで、再生レベルとは、単位容積のイオン交換樹脂の再生に使用される再生剤量をいう。また、再生剤として塩化ナトリウムを用いる場合、1eqは、58.5gに相当する。
In the second regeneration process ST5 described later, as shown in FIG. 2, the hardness leak prevention floor 313 (described later) having a depth D2 set to 100 mm with the bottom (that is, the bottom) of the cation
硬度リーク防止床313とは、軟化プロセスST1での硬度リークを極力防止するために、陽イオン交換樹脂床311において十分に再生する必要のある領域である。硬度リーク防止床313の深さは100mmあればよく、少なくともこの限定された領域を所定の再生レベルで再生すれば、硬度リークを極力防止できる。
The hardness
また、プロセス制御バルブ32は、陽イオン交換樹脂床311に対して、第1再生プロセスST3の後に、原水W1を陽イオン交換樹脂床311の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより原水W1の下降流を生成して、導入された塩水W3を押し出す第1押出プロセスST4における原水W1の流れ;及び、第2再生プロセスST5の後に、原水W1を陽イオン交換樹脂床311の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより原水W1の上昇流を生成して、導入された塩水W3を押し出す第2押出プロセスST6における原水W1の流れ、を切り換え可能に構成されている。
Further, the
プロセス制御バルブ32には、排水ラインL4の上流側の端部が接続されている。排水ラインL4からは、再生プロセスや押出プロセス等において使用された塩水W3や原水W1が排水W4として排出される。
The
更に、プロセス制御バルブ32は、内部に備えられた弁体の駆動部が制御部10と不図示の信号線を介して電気的に接続されている。プロセス制御バルブ32における弁の切り換えは、制御部10により制御される。
Further, in the
ここで、硬水軟化装置3において実施される各プロセスについて説明する。
本実施形態の水処理システム1において、後述する制御部10は、プロセス制御バルブ32の流路を切り換えることにより、図3に示す以下のプロセスST1〜ST8の運転を実施する。
(ST1)原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させる軟化プロセス
(ST2)洗浄水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して下から上へ通過させる逆洗浄プロセス
(ST3)再生液としての塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させる第1再生プロセス
(ST4)押出水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させる第1押出プロセス
(ST5)再生液としての塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の主に硬度リーク防止床313に対して下から上へ通過させる第2再生プロセス
(ST6)押出水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の主に硬度リーク防止床313に対して下から上へ通過させる第2押出プロセス
(ST7)濯ぎ水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311に対して上から下へ通過させるリンス・プロセス
(ST8)補給水としての原水W1を塩水タンク4へ供給する補水プロセス
Here, each process implemented in the
In the
(ST1) Softening process of passing raw water W1 from the top to the bottom with respect to the entire cation exchange resin bed 311 (ST2) Raw water W1 as washing water from the bottom to the top with respect to the entire cation
次に、上記プロセスST1〜ST8のうち、主要なプロセスである軟化プロセスST1、第1再生プロセスST3、及び第2再生プロセスST5の運転方法について説明する。 Next, an operation method of the softening process ST1, the first regeneration process ST3, and the second regeneration process ST5 which are main processes among the processes ST1 to ST8 will be described.
軟化プロセスST1では、図4(a)に示すように、原水W1を頂部スクリーン321から配液して、陽イオン交換樹脂床311の全体に対し、原水W1を下降流で通過させて、軟水W2を製造する。製造された軟水W2は、底部スクリーン322から集液される。
後述する第2再生プロセスST5後の軟化プロセスST1では、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水W1を供給する。
In the softening process ST1, as shown in FIG. 4A, the raw water W1 is distributed from the
In a softening process ST1 after a second regeneration process ST5 described later, raw water W1 having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mgCaCO 3 / L or less is supplied.
第1再生プロセスST3では、図4(b)に示すように、塩水W3を頂部スクリーン321から配液して、陽イオン交換樹脂床311の全体に対し、塩水W3を下降流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311を再生する。第1再生プロセスST3では、塩水W3を、陽イオン交換樹脂床311に対して0.7〜2m/hの線速度で通過させる。陽イオン交換樹脂床311を再生した使用済みの塩水W3は、底部スクリーン322から集液される。この第1再生プロセスST3では、並流再生により、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる。
In the first regeneration process ST3, as shown in FIG. 4 (b), salt water W3 is distributed from the
第1再生プロセスST3の終了後に実施される第1押出プロセスST4では、図4(b)に示すように、原水W1を頂部スクリーン321から配液して、陽イオン交換樹脂床311の全体に対し、原水W1を下降流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311に導入された塩水W3を押し出す。陽イオン交換樹脂床311を通過した原水W1は、底部スクリーン322から集液される。第1押出プロセスST4では、原水W1を、陽イオン交換樹脂床311に対して、0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させる。
In 1st extrusion process ST4 implemented after completion | finish of 1st reproduction | regeneration process ST3, as shown in FIG.4 (b), raw water W1 is distributed from the
第1再生プロセスST3及び第1押出プロセスST4では、陽イオン交換樹脂床311の全体に対して、並流再生が行われる。そのため、陽イオン交換樹脂床311の全体がほぼ均等に再生されることにより、軟化プロセスST1では、軟水W2の採水量が最大限にまで高められる。
In the first regeneration process ST3 and the first extrusion process ST4, cocurrent regeneration is performed on the entire cation
第2再生プロセスST5では、図4(c)に示すように、塩水W3を底部スクリーン322から配液して、陽イオン交換樹脂床311に対し、塩水W3を上昇流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311の硬度リーク防止床313を含む下側領域を再生する。第2再生プロセスST5では、塩水W3を、陽イオン交換樹脂床311に対して0.7〜2m/hの線速度で通過させる。陽イオン交換樹脂床311の硬度リーク防止床313を含む下側領域を再生した塩水W3は、中間部スクリーン323から集液される。第2再生プロセスST5では、陽イオン交換樹脂床311の底部に設定された硬度リーク防止床313に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる量の塩水W3を供給する。この第2再生プロセスST5では、部分向流再生により、陽イオン交換樹脂床311の硬度リーク防止床313を含む下側領域を主に再生させる。
この第2再生プロセスST5を実施することにより、後の軟化プロセスST1において、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水W1を供給した場合に、硬度リーク量が0.8mgCaCO3/L以下の高純度の軟水W2を製造することができる。
In the second regeneration process ST5, as shown in FIG. 4 (c), the salt water W3 is distributed from the
By performing this second regeneration process ST5, in the subsequent softening process ST1, when raw water W1 having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less is supplied, the hardness leak amount is High-purity soft water W2 having a concentration of 0.8 mgCaCO 3 / L or less can be produced.
第2再生プロセスST5の終了後に実施される第2押出プロセスST6では、図4(c)に示すように、原水W1を底部スクリーン322から配液して、陽イオン交換樹脂床311の主に硬度リーク防止床313に対し、原水W1を上昇流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311の硬度リーク防止床313を含む下側領域に導入された塩水W3を押し出す。硬度リーク防止床313を通過した原水W1は、中間部スクリーン323から集液される。第2押出プロセスST6では、原水W1を、陽イオン交換樹脂床311の下部領域に対して、0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させる。
In the second extrusion process ST6 performed after the end of the second regeneration process ST5, as shown in FIG. 4C, the raw water W1 is distributed from the
第2再生プロセスST5及び第2押出プロセスST6では、陽イオン交換樹脂床311の下部領域に対して、部分向流再生が行われる。そのため、硬度リーク防止床313が重点的に再生されることにより、軟化プロセスST1では、軟水W2の硬度リーク量が極限まで抑制される。
In the second regeneration process ST5 and the second extrusion process ST6, partial countercurrent regeneration is performed on the lower region of the cation
なお、逆洗浄プロセスST2、リンス・プロセスST7、及び補水プロセスST8については、図示による説明を省略する。 Note that the illustration of the back cleaning process ST2, the rinsing process ST7, and the water replenishment process ST8 is omitted.
再び、図1を参照しながら水処理システム1の構成について説明する。
塩水タンク4は、陽イオン交換樹脂床311を再生する塩水W3を貯留する。塩水タンク4には、塩水ラインL3の上流側の端部が接続されている。塩水ラインL3の下流側の端部は、プロセス制御バルブ32と連通し、プロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。塩水ラインL3には、塩水弁(不図示)が設けられている。塩水弁は、塩水ラインL3を開閉する。塩水弁は、プロセス制御バルブ32に組み込まれており、弁体の駆動部が制御部10と不図示の信号線を介して電気的に接続されている。塩水弁における弁の開閉は、制御部10により制御される。塩水タンク4は、第1再生プロセスST3及び第2再生プロセスST5において、陽イオン交換樹脂床311を再生する塩水W3を圧力タンク31へ送出する。
塩水タンク4、不図示の塩水弁、不図示のエゼクタ及び塩水流量計は、本実施形態における再生液供給手段を構成する。
Again, the structure of the
The salt water tank 4 stores salt water W3 for regenerating the cation
The salt water tank 4, a salt water valve (not shown), an ejector (not shown), and a salt water flow meter constitute a regenerating liquid supply unit in the present embodiment.
逆浸透膜分離装置5は、硬水軟化装置3により製造された軟水W2を、逆浸透膜(後述のRO膜モジュール5b)により、溶存塩類等が除去された透過水W5と、溶存塩類等が濃縮された第1濃縮水W6とに膜分離処理する設備である。逆浸透膜分離装置5は、軟水ラインL2を介して硬水軟化装置3(プロセス制御バルブ32)の下流側に接続されている。
The reverse osmosis
逆浸透膜分離装置5は、加圧ポンプ5aと、逆浸透膜としてのRO膜モジュール5bと、を備える。加圧ポンプ5aは、硬水軟化装置3から送出された軟水W2を加圧し、RO膜モジュール5bに送出する。RO膜モジュール5bは、単一又は複数のRO膜エレメント(不図示)を備える。逆浸透膜分離装置5は、これらRO膜エレメントにより軟水W2を膜分離処理し、透過水W5及び第1濃縮水W6を製造する。
The reverse osmosis
RO膜モジュール5bの透過水出口には、通水ラインL5の上流側の端部が接続されている。逆浸透膜分離装置5で得られた透過水W5は、通水ラインL5を介して、電気脱イオン装置6へ送出される。また、RO膜モジュール5bの濃縮水出口には、濃縮水ラインL6の上流側の端部が接続されている。逆浸透膜分離装置5で得られた第1濃縮水W6は、濃縮水ラインL6を介して、外部に排出される。なお、膜面での流速を所定範囲に保つため、第1濃縮水W6の一部を逆浸透膜分離装置5の上流側の軟水ラインL2に還流させ、その他の第1濃縮水W6を外部に排出するように構成してもよい。
The upstream end of the water flow line L5 is connected to the permeate outlet of the
本実施形態におけるRO膜モジュール5bは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜(不図示)を有する。この逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が、1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上となるものである。このような性能に設定された逆浸透膜は、淡水の脱塩処理において、供給水の硬度が低いほど、電気伝導率(EC)で評価したときの塩除去率(すなわち、(供給水EC−透過水EC)/供給水EC×100)が高くなるという特性を持っている。そのため、並流再生及び部分向流再生からなる二段の再生プロセスを行う硬水軟化装置3で製造された高純度の軟水W2(実力値として、0.8mgCaCO3以下)を恒常的に供給することで、高い塩除去率(通常、98.5%以上)を維持することが可能である。
The
ここで、操作圧力とは、JIS K3802−1995「膜用語」で定義される平均操作圧力である。操作圧力は、RO膜モジュール5bの一次側の入口圧力と一次側の出口圧力との平均値を指す。
回収率とは、RO膜モジュール5bへの供給水(ここでは塩化ナトリウム水溶液)の流量Q1に対する透過水の流量Q2の割合(すなわち、Q2/Q1×100)をいう。
水透過係数は、透過水量[m3/s]を膜面積[m2]及び有効圧力[Pa]で除した値であり、逆浸透膜の水の透過性能を示す指標である。すなわち、水透過係数は、単位有効圧力を作用させたときに単位時間に膜の単位面積を透過する水の量を意味する。有効圧力は、JIS K3802−1995「膜用語」で定義され、操作圧力(平均操作圧力)から浸透圧差及び二次側圧力を差し引いた圧力である。
塩除去率は、膜を透過する前後の特定の塩類の濃度(ここでは塩化ナトリウム濃度)から計算される値であり、逆浸透膜の溶質の阻止性能を示す指標である。塩除去率は、RO膜モジュール5bへの入口濃度(C1)および透過水の濃度(C2)から、(1−C2/C1)×100により求められる。
Here, the operating pressure is an average operating pressure defined by JIS K3802-1995 “Membrane Term”. The operating pressure indicates an average value of the primary side inlet pressure and the primary side outlet pressure of the
Recovery and the feed water to the
The water permeation coefficient is a value obtained by dividing the permeated water amount [m 3 / s] by the membrane area [m 2 ] and the effective pressure [Pa], and is an index indicating the water permeation performance of the reverse osmosis membrane. That is, the water permeation coefficient means the amount of water that permeates the unit area of the membrane per unit time when a unit effective pressure is applied. The effective pressure is defined by JIS K3802-1995 “Membrane Term” and is a pressure obtained by subtracting the osmotic pressure difference and the secondary pressure from the operating pressure (average operating pressure).
The salt removal rate is a value calculated from the concentration of specific salts before and after permeating the membrane (here, sodium chloride concentration), and is an index indicating the solute blocking performance of the reverse osmosis membrane. The salt removal rate is determined by (1−C 2 / C 1 ) × 100 from the inlet concentration (C 1 ) to the
本実施形態の水透過係数及び塩除去率の条件を満たす逆浸透膜は、逆浸透膜エレメントとして市販されている。逆浸透膜エレメントとしては、例えば、東レ社製:型式名「TMG20−400」、ウンジン・ケミカル社製:型式名「RE8040−BLF」、日東電工社製:型式名「ESPA1」等を用いることができる。 The reverse osmosis membrane that satisfies the conditions of the water permeability coefficient and the salt removal rate of this embodiment is commercially available as a reverse osmosis membrane element. As the reverse osmosis membrane element, for example, Toray Industries, Inc .: model name “TMG20-400”, Unjin Chemical, Inc .: model name “RE8040-BLF”, Nitto Denko Corporation: model name “ESPA1”, etc. may be used. it can.
電気脱イオン装置6は、逆浸透膜分離装置5で得られた透過水W5を、イオン交換膜(不図示)により脱イオン水W7と第2濃縮水W8とに分離する膜分離処理を行なう設備である。
具体的には、電気脱イオン装置6は、脱塩室及び濃縮室(いずれも不図示)を備える。脱塩室及び濃縮室は、一対の電極間に陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜(いずれも不図示)を交互に配列することにより形成される。このうち、脱塩室には、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂が収容されている。なお、脱塩室には、少なくとも陽イオン交換樹脂が収容されていればよい(理由は後述)。
The electrodeionization device 6 is a facility for performing a membrane separation process for separating the permeated water W5 obtained by the reverse osmosis
Specifically, the electrodeionization apparatus 6 includes a demineralization chamber and a concentration chamber (both not shown). The desalting chamber and the concentration chamber are formed by alternately arranging a cation exchange membrane and an anion exchange membrane (both not shown) between a pair of electrodes. Among these, the cation exchange resin and the anion exchange resin are accommodated in the desalting chamber. The desalting chamber only needs to contain at least a cation exchange resin (the reason will be described later).
電気脱イオン装置6は、電源装置(不図示)と電気的に接続されている。電気脱イオン装置6において、一対の電極間に直流電圧が印加されると、イオン交換樹膜を介したイオンの選択的な移動により、逆浸透膜分離装置5で除去しきれなかった透過水W5に含まれる残留イオンが、脱塩室で除去される。これにより、脱塩室において、脱イオン水(純水)W7が製造される。また、電気脱イオン装置6では、濃縮室において、透過水W5からイオン濃度が高い第2濃縮水W8が製造される。
The electrodeionization device 6 is electrically connected to a power supply device (not shown). In the electrodeionization device 6, when a DC voltage is applied between the pair of electrodes, the permeated water W5 that could not be removed by the reverse osmosis
電気脱イオン装置6の脱塩室には、通水ラインL7の上流側の端部が接続されている。電気脱イオン装置6で製造された脱イオン水W7は、通水ラインL7を介して、純水として二次精製装置や需要箇所に送出される。一方、電気脱イオン装置6の濃縮室には、濃縮水ラインL8の上流側の端部が接続されている。電気脱イオン装置6で製造された第2濃縮水W8は、濃縮水ラインL8を介して、外部に排出される。なお、第2濃縮水W8は、外部に排出することなく、濃縮水ラインL8を介して、加圧ポンプ5aの上流側の軟水ラインL2に返送することもできる。
An upstream end portion of the water flow line L7 is connected to the demineralization chamber of the electrodeionization apparatus 6. The deionized water W7 produced by the electrodeionization device 6 is sent as pure water to the secondary purification device and the demand point through the water flow line L7. On the other hand, the upstream end of the concentrated water line L8 is connected to the concentration chamber of the electrodeionization apparatus 6. The second concentrated water W8 produced by the electrodeionization device 6 is discharged to the outside through the concentrated water line L8. The second concentrated water W8 can be returned to the soft water line L2 on the upstream side of the pressurizing
制御部10は、CPU及びメモリ含むマイクロプロセッサ(不図示)により構成される。制御部10は、不図示の原水流量計、塩水流量計から入力された検出信号等に基づいて、プロセス制御バルブ32の動作を制御する。メモリには、本実施形態の硬水軟化装置3の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。CPUは、メモリに記憶された制御プログラムに従って、上述した軟化プロセスST1〜補水プロセスST8を順に切り換えるように、プロセス制御バルブ32を制御する。また、制御部10は、不図示の電源回路を介して、電気脱イオン装置6に所定の直流電圧を印加する。
The
上記のように構成された水処理システム1において、原水W1の供給源(不図示)から原水ラインL1を介して供給された原水W1は、原水ポンプ2により硬水軟化装置3のプロセス制御バルブ32へ送出される。原水W1は、圧力タンク31の陽イオン交換樹脂床311を通過することにより軟化処理され、軟水W2が製造される。軟水W2は、更に軟水ラインL2を経て逆浸透膜分離装置5へ送出される。逆浸透膜分離装置5では、RO膜モジュール5bにおいて膜分離処理され、透過水W5及び第1濃縮水W6が製造される。この後、得られた透過水W5は、通水ラインL5を介して、電気脱イオン装置6へ送出される。電気脱イオン装置6では、イオン交換膜において膜分離処理され、脱イオン水W7及び第2濃縮水W8が製造される。このうち、脱イオン水W7は、純水として二次精製装置や需要箇所に送出される。
In the
上述した第1実施形態に係る水処理システム1によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態の水処理システム1において、硬水軟化装置3の陽イオン交換樹脂床311は、塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の頂部スクリーン321へ配液しながら、底部スクリーン322で集液することにより塩水W3の下降流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる第1再生プロセスST3;及び、第1再生プロセスST3の後に塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の底部スクリーン322へ配液しながら、中間部スクリーン323で集液することにより塩水W3の上昇流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の一部(主に硬度リーク防止床313)を再生する第2再生プロセスST5を含んで運転される。そのため、硬度リーク量が十分に低減された高純度の軟水W2を実用的な採水量の範囲で最大限に得ることができる。
According to the
In the
また、本実施形態の水処理システム1において、第2再生プロセスST5では、陽イオン交換樹脂床311の底部を基点として深さD2(図2参照)が100mmに設定された硬度リーク防止床313に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる量の塩水W3を供給する。そのため、陽イオン交換樹脂床311において、硬度リークの防止に重要な領域である硬度リーク防止床313をほぼ完全に再生することができる。これによれば、原水W1として硬度レベルの高い劣悪な水質の硬水を用いた場合でも、硬度リーク量を極限にまで抑制した高純度の軟水W2を得ることができる。
In the
従って、本実施形態の水処理システム1によれば、原水W1として劣悪な水質の硬水を用いた場合でも、逆浸透膜分離装置5に対して高純度の軟水W2を恒常的に供給することができるため、RO膜モジュール5bにおける酸化劣化のみならず、スケーリングやファウリングを抑制して、高い塩除去率及び透過水量を維持することができる。
Therefore, according to the
また、本実施形態の水処理システム1では、第1再生プロセスST3及び第2再生プロセスST5において、硬水軟化装置3の陽イオン交換樹脂床311に対して、塩水W3が0.7〜2m/hの線速度で通過するように運転される。また、第1押出プロセスST4及び第2押出プロセスST6において、硬水軟化装置3の陽イオン交換樹脂床311に対して、原水W1が0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過するように運転される。このように、再生プロセス及び押出プロセスにおける通液の線速度を上記のような条件に規定することにより、陽イオン交換樹脂床311の再生効率を高め、軟水W2の採水量を高めることができる。また、押出プロセスの押出量を上記のような条件に制限することにより、押出水として劣悪な水質の硬水を用いた場合でも、硬度成分による硬度リーク防止床313の汚染を抑制し、軟水W2の純度を高めることができる。
Moreover, in the
更に、本実施形態の水処理システム1では、逆浸透膜分離装置5の下流側に、電気脱イオン装置6を備える。そのため、逆浸透膜分離装置5で除去しきれなかった透過水W5に含まれるイオンを、電気脱イオン装置6において更に除去することができる。従って、より純度の高い脱イオン水W7(純水)を製造することができる。
Furthermore, the
なお、本実施形態においては、脱イオン処理を実施する装置として、電気脱イオン装置6を備えた構成について説明したが、これに限らず、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔を備えた構成としてもよい。
イオン交換樹脂混床塔は、一つの塔内に陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を混合した状態で収容したものである。イオン交換樹脂混床塔においては、透過水W5に含まれる陽イオン及び陰イオンが同時に除去される。
In addition, in this embodiment, although the structure provided with the electrodeionization apparatus 6 was demonstrated as an apparatus which implements a deionization process, it is not restricted to this, An ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed tower It is good also as a structure provided with.
The ion exchange resin mixed bed tower is one in which a cation exchange resin and an anion exchange resin are mixed in one tower. In the ion exchange resin mixed bed tower, cations and anions contained in the permeated water W5 are simultaneously removed.
一方、陽イオン交換樹脂単床塔は、一つの塔内に陽イオン交換樹脂のみを収容したものである(カチオンポリッシャとも呼ばれる)。本実施形態のRO膜モジュール5bは、負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を備える。このため、RO膜モジュール5bでは、陰イオンが除去されやすい一方で、陽イオンが透過しやすい傾向にある(この傾向は、炭酸,ケイ酸(シリカ)、ホウ酸等の弱酸のイオン化を促進するために軟水W2のpHを高くするとより顕著になる)。この場合において、逆浸透膜分離装置5を透過した陽イオンは、下流側に設けられた陽イオン交換樹脂単床塔により除去される。このように、陽イオン交換樹脂単床塔を用いた場合には、陰イオン及び陽イオンが段階的に除去される。
なお、上述した電気脱イオン装置6において、脱塩室に陽イオン交換樹脂のみを収容した場合にも、陽イオン交換樹脂単床塔を用いた場合と同様に、陰イオン及び陽イオンを段階的に除去することができる。すなわち、電気脱イオン装置6では、逆浸透膜分離装置5を透過した陽イオンが除去される。
On the other hand, the cation exchange resin single-bed column contains only the cation exchange resin in one column (also called a cation polisher). The
In the electrodeionization apparatus 6 described above, even when only the cation exchange resin is accommodated in the demineralization chamber, the anion and the cation are stepped in the same manner as in the case of using a single cation exchange resin bed tower. Can be removed. That is, in the electrodeionization apparatus 6, cations that have permeated through the reverse osmosis
以上のように、脱イオン処理を実施する装置として、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔を備えた構成とした場合においても、逆浸透膜分離装置5で除去しきれなかった透過水W5に含まれるイオンを更に除去することができる。
As described above, the reverse osmosis
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る水処理システム1Aについて、図5を参照しながら説明する。図5は、第2実施形態に係る水処理システム1Aの全体構成図である。なお、第2実施形態では、主に第1実施形態との相違点について説明する。このため、第1実施形態と同一(又は同等)の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、第2実施形態において特に説明しない点については、第1実施形態の説明が適宜に適用される。
(Second Embodiment)
Next, a water treatment system 1A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an overall configuration diagram of a water treatment system 1A according to the second embodiment. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected about the same (or equivalent) structure as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. The description of the first embodiment is appropriately applied to points that are not particularly described in the second embodiment.
図5に示すように、本実施形態に係る水処理システム1Aは、原水ポンプ2と、硬水軟化装置3と、塩水タンク4と、第1逆浸透膜分離装置5と、第2逆浸透膜分離装置8と、制御部10と、を備える。また、水処理システム1は、原水ラインL1と、軟水ラインL2と、塩水ラインL3と、排水ラインL4と、通水ラインL5,L7と、濃縮水ラインL6,L8と、を備える。
As shown in FIG. 5, the water treatment system 1A according to the present embodiment includes a raw water pump 2, a hard
なお、本実施形態では、第1実施形態における「逆浸透膜分離装置5」を、「第1逆浸透膜分離装置5」として説明する。本実施形態の第1逆浸透膜分離装置5は、軟水W2を膜分離処理し、第1透過水W9及び第1濃縮水W6を製造する。
In the present embodiment, “reverse osmosis
本実施形態に係る水処理システム1Aでは、第1逆浸透膜分離装置5の下流側に、第2逆浸透膜分離装置8を備える。この第2逆浸透膜分離装置8の構成は、第1逆浸透膜分離装置5と同じである。すなわち、第2逆浸透膜分離装置8の加圧ポンプ8aは、第1逆浸透膜分離装置5の加圧ポンプ5aと同じである。また、第2逆浸透膜分離装置8のRO膜モジュール8bは、第1逆浸透膜分離装置5のRO膜モジュール5bと同じ特性であってもよいし、異なる特性であってもよい。RO膜モジュール8bとしては、例えば、通常の逆浸透膜よりも細孔がルーズなナノ濾過膜を有するNF膜モジュールを用いることもできる。第2逆浸透膜分離装置8は、これらRO膜エレメントにより、第1逆浸透膜分離装置5で得られた第1透過水W9を膜分離処理し、第2透過水W10及び第2濃縮水W11を製造する。
In the
RO膜モジュール8bの透過水出口には、通水ラインL7の上流側の端部が接続されている。第2逆浸透膜分離装置8で得られた第2透過水W10は、通水ラインL7を介して、純水として二次精製装置や需要箇所に送出される。また、RO膜モジュール8bの濃縮水出口には、濃縮水ラインL8の上流側の端部が接続されている。第2逆浸透膜分離装置8で得られた第2濃縮水W11は、濃縮水ラインL8を介して、外部に排出される。なお、第2濃縮水W11は、外部に排出することなく、濃縮水ラインL8を介して、加圧ポンプ5aの上流側の軟水ラインL2に返送することもできる。
The upstream end of the water flow line L7 is connected to the permeate outlet of the
上述した第2実施形態の水処理システム1Aによれば、第1実施形態の水処理システム1と同様の効果が奏される。特に、本実施形態の水処理システム1Aでは、第1逆浸透膜分離装置5の下流側に、更に第2逆浸透膜分離装置8を備える。そのため、第1逆浸透膜分離装置5で除去しきれなかった透過水W5に含まれるイオンを、第2逆浸透膜分離装置8において更に除去することができる。従って、より純度の高い脱イオン水W7(純水)を製造することができる。
According to 1 A of water treatment systems of 2nd Embodiment mentioned above, the effect similar to the
なお、本実施形態において、第2逆浸透膜分離装置8の下流側に、脱イオン処理を実施する装置として、第1実施形態に示した電気脱イオン装置6を備えた構成としてもよい。また、電気脱イオン装置6の代わりに、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔を備えた構成としてもよい。このような構成とした場合には、第1逆浸透膜分離装置5及び第2逆浸透膜分離装置8で除去しきれなかった透過水W5に含まれるイオンを更に除去することができる。従って、より一層純度の高い脱イオン水W7(純水)を製造することができる。
In addition, in this embodiment, it is good also as a structure provided with the electrodeionization apparatus 6 shown in 1st Embodiment as an apparatus which implements a deionization process in the downstream of the 2nd reverse osmosis membrane separation apparatus 8. FIG. Moreover, it is good also as a structure provided with the ion exchange resin mixed bed tower or the cation exchange resin single bed tower instead of the electrodeionization apparatus 6. FIG. In such a configuration, ions contained in the permeated water W5 that could not be removed by the first reverse osmosis
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention can be implemented with a various form, without being limited to embodiment mentioned above.
例えば、第1及び第2実施形態において、硬水軟化装置3と逆浸透膜分離装置(第1逆浸透膜分離装置)5との間にアルカリ剤添加装置(不図示)を設け、逆浸透膜分離装置(第1逆浸透膜分離装置)5に供給される軟水W2にアルカリ剤を添加する構成としてもよい。アルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。硬水軟化装置3で製造された軟水W2にアルカリ剤を添加してpHを8以上に上昇させると、軟水W2に含まれる遊離炭酸がイオン化し、炭酸水素イオンや炭酸イオンに変化する。このため、下流側に設けられた逆浸透膜分離装置(第1逆浸透膜分離装置)5において、イオン化した遊離炭酸(炭酸水素イオンや炭酸イオン)を除去することができる。従って、更に純度の高い脱イオン水W7や第2透過水W10を製造することができる。
For example, in the first and second embodiments, an alkaline agent addition device (not shown) is provided between the
また、軟水W2にアルカリ剤を添加すると、軟水W2に含まれるケイ酸(シリカ)の溶解度が上昇するため、シリカ系スケールの発生を抑制することが可能になり、結果として純水の回収率を向上させることができる。また、軟水W2にアルカリ剤を添加して、pHを9以上とすることにより、ホウ酸の解離(イオン化)が促進されるため、ホウ酸の除去率を向上させることができる。 Moreover, since the solubility of the silicic acid (silica) contained in the soft water W2 increases when an alkali agent is added to the soft water W2, it is possible to suppress the generation of silica-based scale, and as a result, the recovery rate of pure water is increased. Can be improved. Moreover, since the dissociation (ionization) of boric acid is accelerated | stimulated by adding an alkaline agent to soft water W2 and setting pH to 9 or more, the removal rate of boric acid can be improved.
また、第2実施形態において、第2逆浸透膜分離装置8の下流側にイオン交換樹脂混床塔を設けた場合には、軟水W2にアルカリ剤を添加することにより、ケイ酸(シリカ)の解離(イオン化)が促進されることで、イオン交換樹脂混床塔の寿命を延ばすことができる。すなわち、第2透過水W10中に解離していないケイ酸が残留している場合には、この非イオン状のケイ酸は、陰イオン交換樹脂の細孔に物理的に吸着して蓄積していくため、陰イオン交換樹脂の再生利用が困難になる。一方、第2透過水W10中に解離したケイ酸が残留している場合には、このイオン状のケイ酸は、陰イオン交換樹脂でイオン交換によって除去されるため、陰イオン交換樹脂の再生利用が可能になる。このため、後者の場合には、イオン交換樹脂混床塔の負荷が軽減され、その寿命を延ばすことができる。 Further, in the second embodiment, when an ion exchange resin mixed bed tower is provided on the downstream side of the second reverse osmosis membrane separation device 8, by adding an alkali agent to the soft water W2, silicic acid (silica) is added. By promoting dissociation (ionization), the lifetime of the ion-exchange resin mixed bed tower can be extended. That is, when undissociated silicic acid remains in the second permeated water W10, the nonionic silicic acid is physically adsorbed and accumulated in the pores of the anion exchange resin. Therefore, it becomes difficult to recycle the anion exchange resin. On the other hand, when the dissociated silicic acid remains in the second permeated water W10, the ionic silicic acid is removed by ion exchange with the anion exchange resin. Is possible. For this reason, in the latter case, the load of the ion-exchange resin mixed bed tower is reduced, and the life can be extended.
また、アルカリ剤添加装置を設けた構成については、以下のような実施形態がある。
第2実施形態において、第2逆浸透膜分離装置8で製造される第1透過水W9の水質は、RO膜モジュール8bの膜表面のpHに依存する。そのため、RO膜モジュール8bの膜表面のpHが変動すると、第2逆浸透膜分離装置8で製造される第1透過水W9の水質も不安定になる。
Moreover, about the structure which provided the alkaline agent addition apparatus, there exist the following embodiments.
In the second embodiment, the quality of the first permeated water W9 produced by the second reverse osmosis membrane separation device 8 depends on the pH of the membrane surface of the
そこで、第2実施形態において、第2濃縮水W11の一部を第1逆浸透膜分離装置5の上流側の軟水ラインL2に還流させ、その他の第2濃縮水W11を外部に排出する構成とする。そして、pH検出手段(不図示)を、通水ラインL5(第2逆浸透膜分離装置8の入口側)に設ける。pH検出手段としては、例えば、pHセンサがある。このpHセンサは、信号線を介して制御部10と電気的に接続される。pHセンサで検出された計測値は、制御部10に送信される。
Therefore, in the second embodiment, a part of the second concentrated water W11 is returned to the soft water line L2 on the upstream side of the first reverse osmosis
制御部10は、pHセンサで検出された計測値に基づいて、アルカリ剤添加装置によるアルカリ剤の添加又は非添加を制御する。具体的には、制御部10は、pHセンサで検出された計測値に基づいて、第2逆浸透膜分離装置8に送出される第1透過水W9のpHが7〜8となり、且つ第2逆浸透膜分離装置8から排出される第2濃縮水W11のpHが7〜7.5となるように、アルカリ剤の添加又は非添加を制御する。
The
本実施形態においては、第1透過水W9のpHを7〜8とすることにより、第1透過水W9に含まれる遊離炭酸のイオン化を促進することができる。また、第2濃縮水W11のpHを7〜7.5とすることにより、第2逆浸透膜分離装置8で製造される純水の純度を向上させることができる。これによれば、RO膜モジュール8bにおける膜表面のpHの変動を抑制し、最適なpH領域で膜分離処理を行うことができるので、第2逆浸透膜分離装置8で製造される第1透過水W9の水質をより安定させることができる。また、アルカリ剤の添加量を最適化することができるので、使用するアルカリ剤の使用量を必要最小限に抑えることができる。
In this embodiment, the ionization of the free carbonic acid contained in the first permeate water W9 can be promoted by setting the pH of the first permeate water W9 to 7-8. Moreover, the purity of the pure water manufactured with the 2nd reverse osmosis membrane separation apparatus 8 can be improved by setting pH of the 2nd concentrated water W11 to 7-7.5. According to this, since the fluctuation of the pH of the membrane surface in the
また、第1実施形態で説明した第2再生プロセスでは、底部スクリーン322から中間部スクリーン323への塩水W3の上昇流を生成しているが、更に、頂部スクリーン321から中間部スクリーン323への塩水W3の下降流を生成してもよい。
Further, in the second regeneration process described in the first embodiment, an upward flow of the salt water W3 from the
また、原水W1の供給源とは別に、原水ラインL1に原水W1を供給する原水タンクを設け、この原水タンクを含む設備を原水供給手段としてもよい。この場合には、原水タンクに貯留された原水W1を、洗浄水、押出水、及び濯ぎ水として硬水軟化装置3に供給する。
Further, a raw water tank for supplying the raw water W1 to the raw water line L1 may be provided separately from the supply source of the raw water W1, and equipment including the raw water tank may be used as the raw water supply means. In this case, the raw water W1 stored in the raw water tank is supplied to the hard
1,1A 水処理システム
3 硬水軟化装置
4 塩水タンク
5 逆浸透膜分離装置(第1逆浸透膜分離装置)
5b RO膜モジュール(逆浸透膜)
6 電気脱イオン装置(電気脱イオンモジュール)
8 第2逆浸透膜分離装置
10 制御部
31 圧力タンク(陽イオン交換樹脂床塔)
32 プロセス制御バルブ(バルブ手段)
311 陽イオン交換樹脂床
313 硬度リーク防止床
321 頂部スクリーン
322 底部スクリーン
323 中間部スクリーン
L1 原水ライン
L2 軟水ライン
L3 塩水ライン
L4 排水ライン
L5,L7 通水ライン
L6,L8 濃縮水ライン
W1 原水
W2 軟水
W3 塩水(再生液)
W4 排水
W5 透過水
W6 第1濃縮水
W7 脱イオン水(純水)
W8,W11 第2濃縮水
W9 第1透過水
W10 第2透過水
1, 1A
5b RO membrane module (reverse osmosis membrane)
6 Electrodeionization equipment (Electrodeionization module)
8 Second reverse osmosis
32 Process control valve (valve means)
311 Cation
W4 Wastewater W5 Permeated water W6 First concentrated water W7 Deionized water (pure water)
W8, W11 Second concentrated water W9 First permeated water W10 Second permeated water
Claims (8)
硬水軟化工程で製造された軟水を逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜分離工程と、
逆浸透膜分離工程で得られた透過水を、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程と、を含み、
前記陽イオン交換樹脂床塔においては、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスを含んで運転され、
第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する一方で、第2再生プロセス後の軟化プロセスでは、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水を供給し、
前記逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、
当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、
水処理方法。 A water softening process in which raw water is softened in a cation exchange resin bed tower to produce soft water;
A reverse osmosis membrane separation step of separating soft water produced in the hard water softening step into permeated water and concentrated water with a reverse osmosis membrane module;
A deionization treatment step of deionizing the permeated water obtained in the reverse osmosis membrane separation step with an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed tower,
In the cation exchange resin bed tower, a softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow with respect to a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm; A first regeneration process for regenerating the whole of the cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regeneration liquid by collecting at the bottom while collecting the liquid at the top; A second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an upward flow of the regeneration liquid by collecting at an intermediate portion while distributing liquid to the bottom of the cation exchange resin bed; Driven by,
In the second regeneration process, a regeneration liquid amount of 1 to 6 eq / LR is supplied to the hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as a base point. On the other hand, in the softening process after the second regeneration process, raw water having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less is supplied.
The reverse osmosis membrane module has a reverse osmosis membrane in which a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide is formed on the membrane surface,
The reverse osmosis membrane has a water permeability coefficient of 1.5 × 10 −11 when a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 500 mg / L, pH 7.0, and temperature of 25 ° C. is supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15%. m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and the salt removal rate is 99% or more,
Water treatment method.
硬水軟化工程で製造された軟水を第1逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第1逆浸透膜分離工程と、
第1逆浸透膜分離工程で得られた透過水を、更に第2逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第2逆浸透膜分離工程と、を含み、
前記陽イオン交換樹脂床塔においては、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスを含んで運転され、
第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する一方で、第2再生プロセス後の軟化プロセスでは、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水を供給し、
前記第1及び/又は第2逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、
当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、
水処理方法。 A water softening process in which raw water is softened in a cation exchange resin bed tower to produce soft water;
A first reverse osmosis membrane separation step of separating soft water produced in the hard water softening step into permeated water and concentrated water by a first reverse osmosis membrane module;
A second reverse osmosis membrane separation step of further separating the permeated water obtained in the first reverse osmosis membrane separation step into permeated water and concentrated water in the second reverse osmosis membrane module,
In the cation exchange resin bed tower, a softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow with respect to a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm; A first regeneration process for regenerating the whole of the cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regeneration liquid by collecting at the bottom while collecting the liquid at the top; A second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an upward flow of the regeneration liquid by collecting at an intermediate portion while distributing liquid to the bottom of the cation exchange resin bed; Driven by,
In the second regeneration process, a regeneration liquid amount of 1 to 6 eq / LR is supplied to the hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as a base point. On the other hand, in the softening process after the second regeneration process, raw water having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less is supplied.
The first and / or second reverse osmosis membrane module has a reverse osmosis membrane having a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide formed on the membrane surface,
The reverse osmosis membrane has a water permeability coefficient of 1.5 × 10 −11 when a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 500 mg / L, pH 7.0, and temperature of 25 ° C. is supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15%. m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and the salt removal rate is 99% or more,
Water treatment method.
請求項2に記載の水処理方法。 Including a deionization treatment step of deionizing the permeated water obtained in the second reverse osmosis membrane separation step with an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed tower,
The water treatment method according to claim 2.
第1及び第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床に対して再生液を0.7〜2m/hの線速度で通過させるとともに、第1及び第2押出プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床に対して原水を0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させる、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の水処理方法。 In the cation exchange resin bed tower, after the first regeneration process, the raw water is distributed to the top of the cation exchange resin bed and collected at the bottom to produce a downward flow of the raw water. A first extrusion process for extruding the regenerated liquid; and after the second regeneration process, an upward flow of the raw water is generated by collecting the raw water at the middle while distributing the raw water to the bottom of the cation exchange resin bed. And operated including a second extrusion process for extruding the introduced regenerated liquid,
In the first and second regeneration processes, the regeneration solution is passed through the cation exchange resin bed at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h, and in the first and second extrusion processes, the cation exchange resin The raw water is passed through the floor at a linear velocity of 0.7-2 m / h and an extrusion rate of 0.4-2.5 BV.
The water treatment method according to any one of claims 1 to 3.
前記硬水軟化装置で製造された軟水を逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜分離装置と、
前記逆浸透膜分離装置で得られた透過水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔と、
前記陽イオン交換樹脂床塔に収容された、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスに切り換え可能なバルブ手段と、
第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する再生液供給手段と、
第2再生プロセス後の軟化プロセスにおいて、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水を供給する原水供給手段と、
を備え、
前記逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、
当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、
水処理システム。 A water softening device for producing soft water by softening raw water in a cation exchange resin bed tower;
A reverse osmosis membrane separation device for separating soft water produced by the hard water softening device into permeated water and concentrated water by a reverse osmosis membrane module;
An electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed tower, or a cation exchange resin single bed tower for deionizing the permeated water obtained by the reverse osmosis membrane separator;
A softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow through a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm housed in the cation exchange resin bed tower; A first regeneration process for regenerating the entire cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regenerated liquid by collecting at the bottom while distributing liquid to the top of the bed; and regenerating after the first regeneration process; A second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an ascending flow of the regeneration liquid by collecting the liquid at the middle while distributing the liquid to the bottom of the cation exchange resin bed Valve means switchable to
In the second regeneration process, the amount of regeneration liquid that provides a regeneration level of 1 to 6 eq / LR is supplied to a hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as a base point. Regenerating liquid supply means;
In a softening process after the second regeneration process, raw water supply means for supplying raw water having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less,
With
The reverse osmosis membrane module has a reverse osmosis membrane in which a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide is formed on the membrane surface,
The reverse osmosis membrane has a water permeability coefficient of 1.5 × 10 −11 when a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 500 mg / L, pH 7.0, and temperature of 25 ° C. is supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15%. m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and the salt removal rate is 99% or more,
Water treatment system.
前記硬水軟化装置で製造された軟水を第1逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第1逆浸透膜分離装置と、
前記第1逆浸透膜分離装置で得られた透過水を、更に第2逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第2逆浸透膜分離装置と、
前記陽イオン交換樹脂床塔に収容された、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスに切り換え可能なバルブ手段と、
第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する再生液供給手段と、
第2再生プロセス後の軟化プロセスにおいて、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水を供給する原水供給手段と、
を備え、
前記第1及び/又は第2逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、
当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、
水処理システム。 A water softening device for producing soft water by softening raw water in a cation exchange resin bed tower;
A first reverse osmosis membrane separation device for separating soft water produced by the hard water softening device into permeated water and concentrated water by a first reverse osmosis membrane module;
A second reverse osmosis membrane separation device for further separating the permeated water obtained by the first reverse osmosis membrane separation device into permeated water and concentrated water by a second reverse osmosis membrane module;
A softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow through a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm housed in the cation exchange resin bed tower; A first regeneration process for regenerating the entire cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regenerated liquid by collecting at the bottom while distributing liquid to the top of the bed; and regenerating after the first regeneration process; A second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an ascending flow of the regeneration liquid by collecting the liquid at the middle while distributing the liquid to the bottom of the cation exchange resin bed Valve means switchable to
In the second regeneration process, the amount of regeneration liquid that provides a regeneration level of 1 to 6 eq / LR is supplied to a hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as a base point. Regenerating liquid supply means;
In a softening process after the second regeneration process, raw water supply means for supplying raw water having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less,
With
The first and / or second reverse osmosis membrane module has a reverse osmosis membrane having a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide formed on the membrane surface,
The reverse osmosis membrane has a water permeability coefficient of 1.5 × 10 −11 when a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 500 mg / L, pH 7.0, and temperature of 25 ° C. is supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15%. m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and the salt removal rate is 99% or more,
Water treatment system.
請求項6に記載の水処理システム。 Comprising an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed tower for deionizing the permeated water obtained by the second reverse osmosis membrane separation device,
The water treatment system according to claim 6.
前記再生液供給手段は、第1及び第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床に対して再生液を0.7〜2m/hの線速度で通過させるように構成され、
前記原水供給手段は、第1及び第2押出プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床に対して原水を0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させるように構成された、
請求項5〜7のいずれか一項に記載の水処理システム。 The valve means generates a downward flow of the raw water by collecting the raw water at the bottom while distributing the raw water to the top of the cation exchange resin bed after the first regeneration process. After the first extrusion process of extruding; and after the second regeneration process, the raw water is distributed to the bottom of the cation exchange resin bed and collected in the middle part to generate an upward flow of the raw water and introduced. Configured to switch to a second extrusion process for extruding the regenerated liquid,
The regeneration liquid supply means is configured to pass the regeneration liquid through the cation exchange resin bed at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h in the first and second regeneration processes.
In the first and second extrusion processes, the raw water supply means passes the raw water through the cation exchange resin bed at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h and an extrusion amount of 0.4 to 2.5 BV. Configured to let the
The water treatment system according to any one of claims 5 to 7.
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