JP2015116538A

JP2015116538A - 濃縮装置のスケール検知装置及び方法、水の再生処理システム

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Publication number: JP2015116538A
Application number: JP2013261653A
Authority: JP
Inventors: 龍上戸; Ryo Kamito; 進沖野; Susumu Okino; 沖野　　進; 昌之江田; Masayuki Eda; 櫻井　秀明; Hideaki Sakurai; 秀明櫻井; 鵜飼　展行; Nobuyuki Ukai; 展行鵜飼; 英夫鈴木; Hideo Suzuki; 裕中小路; Yutaka Nakakoji; 茂吉岡; Shigeru Yoshioka
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: WO2015093336A1; PL3015160T3; AU2014367973B2; CA2921655A1; US10407331B2; CN105408008A; EP3015160A4; CN105408008B; EP3015160A1; US20160207811A1; AU2014367973A1; JP6189205B2; EP3015160B1

Abstract

【課題】濃縮装置のろ過透膜への結晶析出を事前に把握することができる濃縮装置のスケール検知装置及び方法、水の再生処理システムを提供する。
【解決手段】本濃縮装置のスケール検知装置は、少なくとも石膏を含む被処理水１１から塩分を濃縮し、淡水１２を得るろ過膜である逆浸透膜１３ａを有する濃縮装置である逆浸透膜装置１３と、塩分が濃縮された濃縮水１４を排出する濃縮水ラインＬ₁₃から分岐した分岐ラインＬ₁₄に設けられ、前記濃縮水１４から更に塩分を濃縮し、検知用淡水１６を得ると共に、濃縮水１４中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜１５ａを有するスケール検知部１５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、濃縮装置のスケール検知装置及び方法、水の再生処理システムに関するものである。

例えば鉱山廃水にはパイライト（ＦｅＳ₂）が含まれており、このパイライトが酸化されてＳＯ₄ ^2-が生成する。鉱山廃水を中和するために安価なＣａ（ＯＨ）₂が用いられる。このため、鉱山廃水にはＣａ²⁺及びＳＯ₄ ^2-が豊富に含まれている。

また、かん水、下水、工場廃水にもＣａ²⁺及びＳＯ₄ ^2-が豊富に含まれていることが知られている。また、冷却塔においては、ボイラなどから排出された高温の排ガスと冷却水との間で熱交換が行われる。この熱交換により冷却水の一部が蒸気となるため、冷却水中イオンが濃縮される。従って、冷却塔から排出された冷却水（ブローダウン水）は、Ｃａ²⁺及びＳＯ₄ ^2-などのイオン濃度が高い状態となっている。

これらのイオンを多量に含む水は、一般に脱塩処理が施されてから環境中に放出される。脱塩処理を実施する濃縮装置としては、例えば逆浸透膜装置、ナノろ過膜装置、イオン交換膜装置等が知られている。

しかし、これらの装置を用いて脱塩処理する間において、高濃度の陽イオン（例えばカルシウムイオン（Ｃａ²⁺））と陰イオン（例えば硫酸塩（ＳＯ₄ ^2-））が、その淡水を得る際に、これらのイオンが膜表面で濃縮すると、難溶性鉱物塩である硫酸カルシウム(石膏(ＣａＳＯ₄))の溶解限度を超える場合があり、膜表面にスケールとして析出し、淡水の透過流束（フラックス）が低下する、という問題がある。

このため、従来においては、逆浸透膜を監視する方法として、例えば逆浸透膜装置の逆浸透膜を監視するセルを用いて、目視で判断することで、鉱物塩の結晶生成を検出することの提案がある（特許文献１）。

特表２００９−５２４５２１号公報

しかしながら、特許文献１の提案による監視方法は、監視用のセルを用いての監視であると共に、監視用セルに鉱物塩の結晶の析出があったことを判断するので、逆浸透膜も同様に鉱物塩の析出が開始されているので、結晶析出の兆候を事前に監視することができない、という問題がある。

よって、逆浸透膜装置を用いて被処理水を水処理する場合、逆浸透膜装置の逆浸透膜への結晶析出を事前に把握することができるスケール検知装置の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、濃縮装置のろ過膜への結晶析出を事前に把握することができる濃縮装置のスケール検知装置及び方法、水の再生処理システムを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、少なくとも石膏を含む被処理水から塩分を濃縮し、淡水を得るろ過膜を有する濃縮装置と、塩分が濃縮された濃縮水を排出する濃縮水ラインから分岐した分岐ラインに設けられ、前記濃縮水から更に塩分を濃縮し、検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜を有するスケール検知部と、を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記スケール検知部の検知膜に供給する濃縮水の水圧を上昇する昇圧ポンプを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記検知膜で分離される検知用濃縮水の分離水量を低下するバルブを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記検知膜で分離される前記検知用濃縮水を再度検知膜の入口側に戻す循環ラインを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。

第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記スケール検知部へ供給する濃縮水を熱交換させる熱交換器を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。

第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記濃縮装置に導入する以前に、スケール防止剤を供給して濃縮装置のろ過膜のスケールの付着を防止する場合、前記濃縮装置からの濃縮水に酸を供給し、スケール防止剤を無効化することを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。

第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記スケール成分が石膏であり、前記検知膜が逆浸透膜であることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。

第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの発明において、前記被処理水は、鉱山廃水、発電プラント冷却塔のブローダウン水、オイル・ガス拙作時の随伴水、かん水、工場廃水のいずれか一つであることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。

第９の発明は、少なくとも石膏を含む被処理水からろ過膜により塩分を濃縮し、淡水と濃縮水とに分離する塩分濃縮工程と、分離した塩分が濃縮された濃縮水の一部から更に塩分を濃縮し、検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知するスケール検知工程と、を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。

第１０の発明は、第９の発明において、前記スケール検知部の検知膜に供給する濃縮水の水圧を上昇させ、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。

第１１の発明は、第９又は１０の発明において、前記検知膜で分離される前記検知用濃縮水の分離水量を低下させ、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。

第１２の発明は、第９乃至１１のいずれか一つの発明において、前記検知膜で分離される前記検知用濃縮水を再度検知膜の入口側に戻し、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。

第１３の発明は、第９乃至１２のいずれか一つの発明において、前記スケール検知部へ供給する濃縮水を熱交換させ、スケール析出量を増大させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。

第１４の発明は、第９乃至１３のいずれか一つの発明において、前記濃縮装置に導入する以前に、スケール防止剤を供給して濃縮装置のろ過膜のスケールの付着を防止する場合、前記濃縮装置からの濃縮水に酸を供給し、スケール防止剤を無効化することを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。

第１５の発明は、石膏成分を有する被処理水にスケール防止剤を供給する第１スケール防止剤供給部と、前記スケール防止剤が供給された排出水のｐＨをｐＨ調整剤により調整する第１ｐＨ調整部と、前記第１ｐＨ調整部の下流側に設置され、前記被処理水中の塩分を濃縮し、第１淡水と第２濃縮水とに分離する第１濃縮装置と、前記第１濃縮装置の下流側に設けられ、第１濃縮水から石膏を晶析させる晶析槽と、前記第１濃縮装置の塩分が濃縮された前記第１濃縮水を排出する第１濃縮水ラインから分岐した第１分岐ラインに設けられ、前記第１濃縮水から更に塩分を濃縮し、第１検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する第１検知膜を有する第１スケール検知部と、を備えることを特徴とする水の再生処理システムにある。

第１６の発明は、第１５の発明において、さらに、前記石膏を分離した第１濃縮水中にスケール防止剤を供給する第２のスケール防止剤供給部と、前記スケール防止剤が供給された第１濃縮水のｐＨを調整する第２ｐＨ調整部と、前記第２ｐＨ調整部の下流側に設置され、前記第１濃縮水中の塩分を濃縮し、第２淡水と第２濃縮水とに分離する第２濃縮装置と、前記第２濃縮装置の塩分が濃縮された前記第２濃縮水を排出する第２濃縮水ラインから分岐した第２分岐ラインに設けられ、前第２記濃縮水から更に塩分を濃縮し、第２検知用淡水を得ると共に、前記第２濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する第２検知膜を有する第２スケール検知部と、を備えることを特徴とする水の再生処理システムにある。

本発明によれば、スケール検知部を備えることにより、濃縮装置を用いて被処理水を水処理する場合、濃縮装置のろ過膜への結晶析出を事前に把握することができる。

図１は、実施例１に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。図２は、水処理の運転時間（横軸）と、ろ過膜へのスケール析出量（左縦軸）と透過流束（右縦軸）との関係図である。図３は、実施例１に係る他の濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。図４は、実施例１に係る他の濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。図５は、実施例２に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。図６は、実施例３に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。図７は、実施例４に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。図８は、石膏の溶解度の温度依存性を示す図である。図９は、実施例５に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。図１０は、実施例６に係る水の再生処理システムの概略構成図である。図１１は、実施例６に係る他の水の再生処理システムの概略構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、実施例１に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。図２は、水処理の運転時間（横軸）と、ろ過膜へのスケール析出量（左縦軸）と透過流束（右縦軸）との関係図である。図３及び図４は、実施例１の他の濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、少なくとも石膏（硫酸カルシウム）を含む被処理水１１から塩分を濃縮し、淡水１２を得るろ過膜である逆浸透膜１３ａを有する濃縮装置である逆浸透膜装置１３と、塩分が濃縮された濃縮水１４を排出する濃縮水ラインＬ₁₃から分岐した分岐ラインＬ₁₄に設けられ、濃縮水１４から更に塩分を濃縮し、検知用淡水１６を得ると共に、濃縮水１４中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜１５ａを有するスケール検知部１５とを備えるものである。なお、図１中、符号２０は圧力計、２１は流量計、Ｌ₁₁は被処理水導入ライン、Ｌ₁₂は淡水排出ラインを図示する。なお、本実施例では、淡水を得る濃縮装置として、逆浸透膜装置を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、被処理水をろ過膜で淡水を得ると共に濃縮する装置であれば特に限定されるものではない。

ここで、被処理水１１は、例えば鉱山廃水、発電プラント冷却塔のブローダウン水、オイル・ガス拙作時の随伴水、かん水、工場廃水等のスケール成分として石膏成分を含むものである。
この被処理水１１は、被処理水導入ラインＬ₁₁に設けた昇圧ポンプＰ₁により、所定圧力まで昇圧され、逆浸透（ＲＯ）膜１３ａを備えた逆浸透膜装置１３に導入される。
この逆浸透膜装置１３では、塩分濃縮工程として、被処理水１１中の塩分が濃縮され、逆浸透膜１３ａを通過した水は、淡水１２として再生されて、回収される。

この塩分が濃縮された濃縮水１４は、別途石膏等を回収する（後述の実施例６参照）。

本実施例では、この濃縮水１４を排出する濃縮水ラインＬ₁₃からその一部を分岐する分岐ラインＬ₁₄を設けている。そして、この分岐ラインＬ₁₄には、分岐した濃縮水１４から更に塩分を濃縮し、検知用淡水１６を得ると共に、濃縮水１４中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜１５ａを有するスケール検知部１５を設けている。

この検知膜１５ａは、逆浸透（ＲＯ）膜であることが望ましい。特に、本設ラインに設けられる逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａと同一性状のものとすると、その膜挙動が同一であるので、より好ましい。

本発明では、この検知膜１５ａには、濃縮水１４が供給されるので、逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａに導入される被処理水１１よりも塩分濃度が高いものとなり、濃縮が加速され、逆浸透膜１３ａよりもより早くスケール成分が析出し易いものとなる。

このスケール成分の有無の確認は、検知用淡水１６を排出する検知用淡水排出ラインＬ₁₅に設けた検知用流量計２２により行う。
具体的には、流量計２２により検知用淡水１６の透過流束（フラックス）が所定の値である場合には、スケールの析出はないが、検知膜１５ａにスケールが付着すると、透過流束が低下するので、その低下を検知することで、本設の逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａのスケールの析出前に、逆浸透膜１３ａを洗浄することができる。

次に、図２を用いて、水処理の運転時間（横軸）と、逆浸透膜へのスケール析出量（左縦軸）と透過流束（右縦軸）との関係を説明する。
図２中、実線Ａは、本設の逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａを透過する淡水１２の透過流束（フラックス）を示すものであり、実線Ｂは、本設の逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａへのスケール付着の程度を示すものである。また、図２中、破線ａは、検知膜１５ａを透過する淡水の透過流束を示すものであり、破線ｂは、検知膜１５ａへのスケール付着の程度を示すものである。

図２に示すように、運転時間の経過に伴い、（１）検知膜１５ａに対して、濃縮水１４中のスケール成分の析出が開始される。その後、（２）検知膜１５ａの透過流束（フラックス）の低下が検知される。
この検知膜１５ａの透過流束の低下が確認された時点で、逆浸透膜装置１３のフラッシング洗浄を行う。フラッシング洗浄は、淡水１２の一部を洗浄ラインＬ₂₀により、逆浸透膜装置１３の入口側へ戻し、逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａの表面を洗浄する。

なお、フラッシング洗浄を行わない場合には、実線Ｂのように、逆浸透膜１３ａにスケール析出量が増大する結果、実線Ａのように、透過流束が大幅に低下することとなる。

本実施例によれば、検知膜１５ａで、濃縮が加速されたスケール成分濃度が高い検知用濃縮水１７の塩分を分離する際、より早くスケール析出しやすい環境となり、スケール析出の兆候を事前に監視することができる。
この結果、本設ラインの逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａは、常にスケール析出前に洗浄することができ、安定して水処理することが可能となる。

ここで、本実施例ではスケール成分の有無を検知用淡水１６の流速を流量計２２で検知しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば図３に示すように、分岐ラインＬ₁₄に検知用圧力計２３を設けて、その圧力変化を検知して、スケール付着の有無を検知するようにしてもよい。

また、例えば図４に示すように、検知用濃縮水１７を分離する検知用濃縮水分離ラインＬ₁₆に濁度計２４を設けて、その検知用濃縮水１７の濁度を検知して、スケール付着の有無を検知するようにしてもよい。
また、濁度計２４の代わりに、電気伝導度計測計を設けて、その電気伝導度の変化により、濁度の度合いを検知するようにしてもよい。

スケール検知部１５の検知膜１５ａは、毎回の使い捨てか、再生した後、再度利用するようにしてもよい。

本実施例によれば、逆浸透膜の検知膜１５ａを有するスケール検知部１５を備えることにより、本設ラインの逆浸透膜装置１３を用いて被処理水１１を水処理する場合、逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａの結晶析出を事前に把握することができる。

次に、実施例２に係る冷却塔排出水の再生処理システムについて説明する。図５は、濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
図５に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、実施例１において、さらに分岐ラインＬ₁₄に第２の昇圧ポンプＰ₂を設け、分岐した濃縮水１４の水圧を昇圧させて検知膜１５ａに供給し、濃縮を加速している。

これにより検知膜１５ａを透過する透過流束が増加され、検知用濃縮水１７の濃縮率の向上を図ることができる。この結果、検知膜１５ａでのスケール析出が加速され、実施例１よりも早い段階でのスケール析出の検知が可能となる。
例えば逆浸透膜装置１３への導入する被処理水１１の圧力が例えば１ＭＰａの場合、濃縮水１４の圧力を例えば４ＭＰａ程度上昇するようにして、検知膜１５ａを透過する透過流束の増加を図るようにすればよい。

また、検知用濃縮水分離ラインＬ₁₆に調整バルブＶ₁₁を設け、この調整バルブＶ₁₁を絞ることで、検知用濃縮水１７の分離水量を低下させ、濃縮を加速するようにしてもよい。

次に、実施例３に係る冷却塔排出水の再生処理システムについて説明する。図６は、濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
図６に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、実施例１において、さらに検知用濃縮水分離ラインＬ₁₆から、分岐ラインＬ₁₄に検知用濃縮水１７の一部を戻すための循環ラインＬ₁₇を設け、検知用濃縮水１７を再度検知膜１５ａの入口側に戻すようにしている。

本実施例では、検知用濃縮水１７の一部を検知膜１５ａの入口側に戻すため、実施例１のような検知用濃縮水１７を一部循環再利用しない場合に較べ、濃縮率が高い濃縮水１４を検知膜１５ａに供給することとなる。この結果、検知用濃縮水１７を一部循環再利用しない場合より、濃縮水１４の濃縮率は高くなる。濃縮率を高くできるため、石膏の析出が加速され、実施例１よりも早い段階での検知が可能となる。

次に、実施例４に係る冷却塔排出水の再生処理システムについて説明する。図７は、濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
図７に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、実施例１において、分岐ラインＬ₁₄に熱交換器２５を設け、濃縮水１４の温度を変化させるようにしている。

図８は、石膏の溶解度の温度依存性を示す図である。
図８に示すように、石膏の溶解度は、温度に依存する。具体的には、約４０度で溶解度が最大であり、それよりも高温側や低温側とすると、溶解度は低下する。よって、濃縮水１４の温度を熱交換器２５により変化させることで、石膏析出を加速させるようにしている。

具体的には、例えば温度３０度の濃縮水１４が分離される場合、熱交換器２５により濃縮水１４の温度を１０度程度低下させるようにしている。
これにより、濃縮水１４の温度変化によって石膏の溶解度を低下させることで、石膏の析出を加速させることができる。この結果、濃縮水１４を冷却しない場合に較べ、濃縮水１４中の石膏の析出率を高くできるため、石膏の析出が加速され、実施例１よりも早い段階での検知が可能となる。

なお、図８に示すように熱交換器２５で濃縮水１４を低下させる場合よりも、高温側とするほうが、溶解度が低下するが、検知膜１５ａとして、高分子の逆浸透膜を用いる場合には、温度耐久性の観点から、４０度前後が膜の耐久範囲となる。
よって、現状の耐熱性が無い逆浸透膜を用いて検知膜１５ａとする場合には、温度低下させるほうが好ましいものとなる。

次に、実施例５に係る冷却塔排出水の再生処理システムについて説明する。図９は、濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
図９に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、実施例１において、逆浸透膜装置１３に導入する以前に、被処理水１１に対してスケール防止剤２６ａをスケール防止剤供給部２６から供給して逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａのスケールの付着を防止する場合、逆浸透膜装置１３からの濃縮水１４に酸供給装置２７から酸２７ａを供給し、スケール防止剤の無効化を図るようにしている。

ここで、スケール防止剤２６ａとは、被処理水１１中で結晶核生成を抑制するとともに、被処理水１１中に含まれる結晶核（種結晶や飽和濃度を超えて析出した小径のスケールなど）の表面に吸着して、結晶成長を抑制する機能を有するものである。また、スケール防止剤は、析出した結晶などの被処理水中の粒子を分散させる（凝集を防止する）機能も有する。スケール防止剤２６ａは、ホスホン酸系スケール防止剤、ポリカルボン酸系スケール防止剤、及びこれらの混合物等である。スケール防止剤の例として、「ＦＬＯＣＯＮ２６０（商品名、ＢＷＡ社製）」が挙げられる。

このように、スケール防止剤２６ａは、本設ラインの逆浸透膜１３ａの膜表面でのスケール生成を抑制し、膜閉塞を防止する薬剤であるが、酸２７ａを供給することで、ｐＨを低下させることにより、その効果が無効化される。

本実施例では、酸２７ａとして硫酸を酸供給部２７から濃縮水１４中に供給して、そのｐＨを４以下としている。この結果、スケール防止剤２６ａが無効化され、石膏の析出を加速させ、酸２７ａを供給しない場合よりも早い段階での検知が可能となる。

図１０は、実施例６に係る水の再生処理システムの概略図である。図１０に示すように、本実施例に係る水の再生処理システム１００Ａは、例えば冷却塔排出水や鉱山廃水等の被処理水１１にスケール防止剤２６ａを供給する第１スケール防止剤供給部５１Ａと、スケール防止剤２６ａが供給された被処理水１１のｐＨをｐＨ調整剤５３により調整する第１ｐＨ調整部５４Ａと、ｐＨ調整部５４Ａの下流側に設置され、被処理水１１中の塩分を除去し、第１淡水１２Ａと第１濃縮水１４Ａとに分離する第１逆浸透膜装置１３Ａと、第１逆浸透膜装置１３Ａの下流側に設けられ、第１濃縮水１４Ａから石膏６０を晶析させる晶析槽６１と、晶析槽６１に石膏の種結晶（石膏種晶）６０ａを供給する種結晶供給部６２とを有する第１晶析槽６０とを備えるものである。

ここで、本実施例では、被処理水１１に第１スケール防止剤供給部５１Ａからスケール防止剤２６ａを供給する。次に、第１逆浸透膜装置１３Ａに送給される被処理水１１のｐＨは１０以上、好ましくは１０．５以上、より好ましくは１１以上に調整される。ｐＨ計５５Ａは、第１逆浸透膜装置１３Ａ入口での被処理水１１のｐＨを計測する。図示しない制御部により、ｐＨ計５５Ａでの計測値が所定のｐＨ管理値になるようにバルブの開度を調整し、第１ｐＨ調整部５４Ａのタンクからアルカリを被処理水１１に投入させる。

第１逆浸透膜装置１３Ａにおいて、ｐＨが調整された被処理水１１が脱塩処理される。逆浸透膜１３ａを通過した水は第１淡水１２Ａとして回収される。被処理水１１に含まれるイオン及びスケール防止剤２６ａは、逆浸透膜１３ａを透過することができない。従って、逆浸透膜１３ａの非透過側はイオン濃度が高い第１濃縮水１４Ａとなる。

第１脱塩工程により、シリカは被処理水中に溶解した状態で、第１濃縮水１４Ａ中に含まれる。第１濃縮水１４Ａ中の石膏及び炭酸カルシウムは飽和濃度以上に濃縮されている場合でも、スケール防止剤２６ａとしてカルシウムスケール防止剤によりスケール発生が抑制されている。
被処理水１１に例えばＭｇ^２＋が含まれている場合、第１脱塩工程により第１濃縮水１４Ａ中に含まれるＭｇ^２＋濃度が増加する。しかし、スケール防止剤２６ａとしてマグネシウムスケール防止剤により水酸化マグネシウムスケールの発生が抑制されている。第１濃縮水１４Ａは、晶析槽６１に向かって送給される。

第１逆浸透膜装置１３Ａから排出された第１濃縮水１４Ａが、晶析槽６１に貯留される。種結晶供給部６２から石膏の種結晶６０ａを晶析槽６１内の第１濃縮水１４Ａに添加する。
第１逆浸透膜装置１３Ａからの第１濃縮水１４ＡはｐＨ１０以上であるため、カルシウムスケール防止剤存在下で石膏６０は溶解状態である。しかし、種結晶６０ａが十分に存在すると、スケール防止剤が存在していても種結晶６０ａを核として石膏６０が晶析する。
よって、種結晶６０ａが添加されて成長した大径（例えば粒径が１０μｍ以上）の石膏６０が晶析槽６１底部に沈殿する。沈殿した石膏６０は晶析槽６１底部から排出される。

石膏６０を分離した第１濃縮水１４Ａは、下流側の第２逆浸透膜装置１３Ｂに送給される。下流側の第２逆浸透膜装置１３Ｂを通過した水は、第２淡水１２Ｂとして回収される。第２逆浸透膜装置１３ｂの第２濃縮水１４Ｂは系外に排出される。

第２逆浸透膜装置１３Ｂが設置されると、第１逆浸透膜装置１３Ａで処理された後、石膏６０を除去した第１濃縮水１４Ａから更に第２淡水１２Ｂを回収することができるので、第１淡水１２Ａと第２淡水１２Ｂとの合算量となり淡水の水回収率が向上する。なお、スケールの付着防止のためにスケール防止剤２６ａを第２スケール防止剤供給部５１Ｂから供給し、その際のｐＨの調整は第２ｐＨ調整部５４Ｂにより制御し、制御方法は、第１スケール防止剤供給部５１Ａ及び第１ｐＨ調整部５４Ａと同様に操作される。

本実施例の冷却塔排出水の再生処理システム１００Ａでは、第１逆浸透膜装置１３Ａでイオンが濃縮されているが、晶析槽６１で石膏６０が除去されている。このため、下流側の第２逆浸透膜装置１３Ｂに流入する第１濃縮水１４Ａは処理前よりもイオン濃度が低減されている。このため、下流に位置する第２逆浸透膜装置１３Ｂでの浸透圧が低くなり、必要な動力が低減される。

また、本実施例では、石膏６０が分離された第１濃縮水１４Ａにスケール防止剤２６ａを供給する第２スケール防止剤供給部５１Ｂと、スケール防止剤２６ａが供給された第１濃縮水１４ＡのｐＨをｐＨ調整剤５３により調整する第２ｐＨ調整部５４Ｂと、ｐＨ調整部５４Ｂの下流側に設置され、第１濃縮水１４Ａ中の塩分を更に除去し、第２淡水１２Ｂと第２濃縮水１４Ｂとに分離する第２逆浸透膜装置１３Ａとを備えている。

このような、システムにおいて、第１逆浸透膜装置１３Ａの第１濃縮水１４Ａの分離ラインＬ_13Aから分岐する分岐ラインＬ_14Aを設け、検知膜１５ａを備えた第１スケール検知部１５Ａと、第２逆浸透膜装置１３Ｂの第２濃縮水１４Ｂの分離ラインＬ_13Bから分岐する分岐ラインＬ_14Bを設け、検知膜１５ｂを備えた第２スケール検知部１５Ｂとを各々設置して、第１逆浸透膜装置１３Ａ及び第２逆浸透膜装置１３Ｂのスケール成分の付着を事前に検知するようにし、常に安定した水再生処理を行うようにしている。

第１スケール検知部１５Ａでは、検知膜１５ａにより、第１検知用淡水１６Ａと、第１検知用濃縮水１７Ａとに分離しており、第１濃縮水１４Ａ中のスケール成分の析出の有無を検知するようにしている。同様に、第２スケール検知部１５Ｂでは、検知膜１５ｂにより、第２検知用淡水１６Ｂと、第２検知用濃縮水１７Ｂとに分離しており、第２濃縮水１４Ｂ中のスケール成分の析出の有無を検知するようにしている。
第１スケール検知部１５Ａ、第２スケール検知部１５Ｂは、前述した実施例１乃至５のような態様を用いて、第１逆浸透膜装置１３Ａの逆浸透膜１３ａ、第２逆浸透膜装置１３Ｂの逆浸透膜１３ｂへの結晶析出を事前に把握することで、各々の第１逆浸透膜１３ａ及び第２逆浸透膜１３ｂへの結晶析出を事前に把握することができる。

これにより、被処理水１１中に異常な濃度のスケール成分である石膏が含まれる場合にも、本設ラインの第１逆浸透膜装置１３Ａ及び第２逆浸透膜装置１３Ｂの第１及び第２逆浸透膜１３ａ、１３ｂのスケール析出の予兆がある場合、事前にフラッシング洗浄を行うことができ、本設ラインの逆浸透膜へのスケール付着によるトラブルを回避することができる。

また、図１１に示す冷却塔排出水の再生処理システム１００Ｂのように、石膏分離手段として、晶析槽６１の下流側に液体サイクロン７１を備え、該液体サイクロン７１で石膏６０と上澄み水とを分離し、分離された石膏６０は、脱水装置７２により分離液７３を除去して脱水するようにし、石膏６０の分離を確実に行うようにしても良い。

１１被処理水
１２淡水
１３ａ逆浸透膜
１３逆浸透膜装置
１４濃縮水
１５ａ検知膜
１５スケール検知部
１６検知用淡水
１７検知用濃縮水

Claims

少なくとも石膏を含む被処理水から塩分を濃縮し、淡水を得るろ過膜を有する濃縮装置と、
塩分が濃縮された濃縮水を排出する濃縮水ラインから分岐した分岐ラインに設けられ、前記濃縮水から更に塩分を濃縮し、検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜を有するスケール検知部と、
を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
請求項１において、
前記スケール検知部の検知膜に供給する濃縮水の水圧を上昇する昇圧ポンプを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
請求項１又は２において、
前記検知膜で分離される検知用濃縮水の分離水量を低下するバルブを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記検知膜で分離される前記検知用濃縮水を再度検知膜の入口側に戻す循環ラインを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記スケール検知部へ供給する濃縮水を熱交換させる熱交換器を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記濃縮装置に導入する以前に、スケール防止剤を供給して濃縮装置のろ過膜のスケールの付着を防止する場合、
前記濃縮装置からの濃縮水に酸を供給し、スケール防止剤を無効化することを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記スケール成分が石膏であり、前記検知膜が逆浸透膜であることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
前記被処理水は、鉱山廃水、発電プラント冷却塔のブローダウン水、オイル・ガス拙作時の随伴水、かん水、工場廃水のいずれか一つであることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
少なくとも石膏を含む被処理水からろ過膜により塩分を濃縮し、淡水と濃縮水とに分離する塩分濃縮工程と、
分離した塩分が濃縮された濃縮水の一部から更に塩分を濃縮し、検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知するスケール検知工程と、を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
請求項９において、
前記スケール検知部の検知膜に供給する濃縮水の水圧を上昇させ、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
請求項９又は１０において、
前記検知膜で分離される前記検知用濃縮水の分離水量を低下させ、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
請求項９乃至１１のいずれか一つにおいて、
前記検知膜で分離される前記検知用濃縮水を再度検知膜の入口側に戻し、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
請求項９乃至１２のいずれか一つにおいて、
前記スケール検知部へ供給する濃縮水を熱交換させ、スケール析出量を増大させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
請求項９乃至１３のいずれか一つにおいて、
前記濃縮装置に導入する以前に、スケール防止剤を供給して濃縮装置のろ過膜のスケールの付着を防止する場合、
前記濃縮装置からの濃縮水に酸を供給し、スケール防止剤を無効化することを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
石膏成分を有する被処理水にスケール防止剤を供給する第１スケール防止剤供給部と、
前記スケール防止剤が供給された排出水のｐＨをｐＨ調整剤により調整する第１ｐＨ調整部と、
前記第１ｐＨ調整部の下流側に設置され、前記被処理水中の塩分を濃縮し、第１淡水と第２濃縮水とに分離する第１濃縮装置と、
前記第１濃縮装置の下流側に設けられ、前記第１濃縮水から石膏を晶析させる晶析槽と、
前記第１濃縮装置の塩分が濃縮された前記第１濃縮水を排出する第１濃縮水ラインから分岐した第１分岐ラインに設けられ、前記第１濃縮水から更に塩分を濃縮し、第１検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する第１検知膜を有する第１スケール検知部と、を備えることを特徴とする水の再生処理システム。
請求項１５において、
さらに、前記石膏を分離した第１濃縮水中にスケール防止剤を供給する第２のスケール防止剤供給部と、
前記スケール防止剤が供給された第１濃縮水のｐＨを調整する第２ｐＨ調整部と、
前記第２ｐＨ調整部の下流側に設置され、前記第１濃縮水中の塩分を濃縮し、第２淡水と第２濃縮水とに分離する第２濃縮装置と、
前記第２濃縮装置の塩分が濃縮された前記第２濃縮水を排出する第２濃縮水ラインから分岐した第２分岐ラインに設けられ、前第２記濃縮水から更に塩分を濃縮し、第２検知用淡水を得ると共に、前記第２濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する第２検知膜を有する第２スケール検知部と、を備えることを特徴とする水の再生処理システム。