JP2015223539A - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[Al(OH)4]− ・・・式(1)
この構成により、アルミニウム系の凝集剤を用いずに溶解性シリカを除去できるので、処理水中のアルミニウム濃度を低減することが可能となる。
[Al(OH)4]− ・・・式(1)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る水処理装置1の概略図である。図1に示すように、本実施の形態に係る水処理装置1は、溶解性シリカを含有する被処理水W1にpH調整剤11aを添加して被処理水W1のpHを所定範囲とするpH調整剤添加部11と被処理水W1に下記一般式(1)で表されるアルミン酸イオン添加剤を添加して被処理水W1のアルミン酸イオンの濃度を所定範囲とするアルミン酸イオン添加部12と、pHが所定範囲でありアルミン酸イオンの濃度が所定範囲である被処理水W1から溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部13と、被処理水W1と被処理水W1から析出させた溶解性シリカとを固液分離して処理水W2を得る固液分離部14と、固液分離部14で溶解性シリカが分離された被処理水W1を濾過して処理水W2及び濃縮水W3とする逆浸透膜濾過部30とを備える。pH調整剤添加部11からのpH調整剤11aの添加量及びアルミン酸イオン添加部12からのアルミン酸イオン添加剤12aの添加量は、制御装置21により制御される。
[Al(OH)4]− ・・・式(1)
Al → Al3++3e− ・・・(2)
2H2O+2e− → H2+2OH− ・・・(3)
Al3++4OH−→[Al(OH)4]− ・・・(4)
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る水処理装置2の概略図である。図7に示すように、本実施の形態に係る水処理装置2は、固液分離装置14の後段に設けられ、被処理水W1のアルミニウムイオンを処理するAl処理部33と、このAl処理部33の後段に設けられ、被処理水W1にpH調整剤32aを添加して被処理水W1のpHを調整するpH調整剤添加部32を備える。その他の構成については図1に示した水処理装置1と同様のため説明を省略する。
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2O ・・・(5)
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2⇒Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O ・・・(6)
CaCl2+Na2CO3⇒2NaCl+CaCO3↓ ・・・(7)
図8は、本発明の第3の実施の形態に係る水処理装置3の概略図である。図8に示すように、本実施の形態に係る水処理装置3は、上述した水処理装置2のAl処理部33が溶解性シリカ析出部13と固液分離部14との間に設けられている。その他の構成については上述した水処理装置2と同一であるので、説明を省略する。
図10は、適用例1に係る水処理装置100の概略図である。図10に示すように、この水処理装置100は、半導体製造用高純度水精製逆浸透プラントの供給水の前処理装置である。水処理装置100は、被処理水W1中の溶解性シリカを除去する溶解性シリカ除去部10と、弱酸カチオン交換樹脂により処理水W2中を処理して重炭酸塩及びアルミニウムイオンを除去する被処理水精製装置としてのカチオン交換装置101と、重炭酸塩及びアルミニウムイオンを除去した処理水W2中の炭酸ガスを除去する脱炭酸部102と、脱炭酸した処理水W2を逆浸透膜103aにより濾過して透過水W100及び濃縮水W101を得る逆浸透膜濾過部103とを備える。
図11は、適用例2に係る水処理装置200の概略図である。図11に示すように、この水処理装置200は、高濃度有機物及びシリカなどの懸濁/溶解固体分を含む排水の処理装置である。この水処理装置200は、溶解性シリカ除去部10Aは、溶解性シリカ析出部13の後段に更に被処理水W1中の溶解性シリカを凝集させる凝集槽201を備える。この凝集槽201では、被処理水W1中に塩化鉄などの凝集剤と共に、アルミン酸イオン添加部12からアルミン酸イオンが添加された被処理水W1中の溶解性シリカを析出する。そして、固液分離部14で析出した溶解性シリカを分離して処理水W2及び析出物15を得た後、マルチメディアフィルタで構成される第1フィルタ202で濾過した後、処理水W2に含まれるアルミニウムイオンを被処理水精製部としてのイオン交換樹脂203で除去する。そして、カートリッジフィルタで構成される第2フィルタ204で濾過した後、逆浸透膜205aを備えた逆浸透膜濾過部205で透過水W200及び濃縮水W201を分離する。このように、本実施の形態においては、溶解性シリカ除去部10で処理した処理水W2を、イオン交換樹脂203などを経て更に生成して使用することも可能である。
図12は、適用例3に係る水処理装置300の概略図である。図12に示すように、この水処理装置300は、溶解性シリカ除去部10の後段に設けられた被処理水精製部としての第1脱塩塔301と、脱塩塔の後段に設けられた脱ガス塔302と、脱ガス塔302の後段に設けられた第2脱塩塔304とを備える。第1脱塩塔301に導入された処理水W2は、第1イオン交換樹脂301a及び第2イオン交換樹脂301bを介してイオン交換された後、塔底部で塩酸が供給されて脱ガス塔302に供給される。脱ガス塔302に供給された処理水W2は、洗浄部302aで洗浄されて塔底部302bに貯留される。脱ガス塔302の塔底部302bに貯留された処理水W2は、ポンプ303を介して第2脱塩塔304に導入されて第1イオン交換樹脂304a及び第2イオン交換樹脂304bを介してイオン交換された後、塔底部で水酸化ナトリウム水溶液が供給されて所定のpHに調整されて処理水W300とされる。このように処理することにより、イオン交換樹脂の消耗率を低減することが可能となる。なお、溶解性シリカ除去部10は、第2脱塩塔304の第2イオン交換樹脂304bの上流側であれば配置構成は適宜変更可能である。このように、本適用例3においては、溶解性シリカ除去部10で処理した処理水W2を、アニオン交換樹脂などを経て更に生成して使用することも可能である。
図13は、適用例4に係る水処理装置400の概略図である。図13に示すように、この水処理装置400は、有機物及び無機塩を含む水を処理し、蒸発操作時の水垢付着を低減する水処理装置である。この水処理装置400は、溶解性シリカ除去部10の後段に設けられたイオン交換装置401と、イオン交換装置401でイオン交換された処理水W2に酸を供給する酸供給部402と、イオン交換装置401の後段に設けられた脱ガス部403と、脱ガス部403で脱ガスされた処理水W2にアルカリを添加するアルカリ添加部404と、アルカリ添加部404の後段に設けられた被処理水精製部としての蒸発器405とを備える。
図1に示した水処理装置を用いて被処理水にアルミン酸ナトリウムを添加して溶解性シリカを除去して精製処理水を製造した。被処理水のpHは10とし、温度は25℃とし、被処理水中の溶解性シリカ濃度は40mg/Lとし、アルミン酸イオンの濃度は157mg/Lとし、マグネシウムイオン濃度は120mg/Lとした。その結果、図14に示すように、被処理水中の溶解性シリカが析出し、処理水中の溶解性シリカの濃度が大幅に低減した(被処理水:40mg/L→処理水0.8mg/L)。また、析出物を蛍光X線分析により組成分析した結果、Mg、Al、Siが析出物中に共存していた。
アルミン酸ナトリウムに代えて硫酸アルミニウムを用いたこと以外は実施例と同様にして被処理水を処理した。その結果、図14に示すように、被処理水中の溶解性シリカは析出せず、処理水中の溶解性シリカの濃度は低下しなかった(被処理水:32mg/L→処理水31mg/L)。この結果は、硫酸アルミニウムを用いた場合には、被処理水中にアルミン酸イオンが発生しなかった結果、アルミン酸イオンと溶解性シリカとの化合物が被処理水中に析出しなかったためと考えられる。
10 溶解性シリカ除去部
11 pH調整剤添加部
11a pH調整剤
12 アルミン酸イオン添加部
12a アルミン酸イオン添加剤添加剤
13 溶解性シリカ析出部
14 固液分離部
15 析出物
16 種物質添加部
16a 種物質
17 マグネシウムイオン添加部
17a マグネシウムイオン添加剤
18 電解部
18a 陽極
18b 陰極
18c 直流電源
21 制御装置
22 pH計
30,103,205 逆浸透膜濾過部
30a,103a,205a 逆浸透膜
31 Al濃度計
32 pH調整剤添加部
32a pH調整剤
33 Al処理部
34 アルミニウム
101 カチオン交換装置
102 脱炭酸部
201 凝集槽
202 第1フィルタ
203 イオン交換樹脂
204 第2フィルタ
301 第1脱塩塔
301a,304a 第1イオン交換樹脂
301b,304b 第2イオン交換樹脂
302 脱炭酸塔
302a 洗浄部
302b 塔底部
303 ポンプ
304 第2脱塩塔
401 イオン交換装置
402 酸供給部
403 脱ガス部
404 アルカリ添加部
405 蒸発器
406 晶析器
407 固液分離部
407a 濃縮液
408 固体
Claims (20)
- 下記一般式(1)で表されるアルミン酸イオン濃度及びpHがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存した溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部と、
前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去された被処理水を得る固液分離部と、
前記固液分離部で溶解性シリカが除去された前記被処理水を逆浸透膜で濾過する逆浸透膜濾過部とを備えたことを特徴とする、水処理装置。
[Al(OH)4]− ・・・式(1) - 前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加するアルミン酸イオン添加部を備えた請求項1に記載の水処理装置。
- 前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムである、請求項2に記載の水処理装置。
- 前記被処理水にpH調整剤を添加して前記被処理水をpH5.5以上にするpH調整剤添加部を備えた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 予め析出させた前記被処理水に含まれる溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加する種物質添加部を備えた、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加するマグネシウムイオン添加部を備えた、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記被処理水に前記アルミン酸イオン添加剤として添加する電解装置を備えた、請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記逆浸透膜濾過部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンを除去するアルミニウムイオン処理部を備えた、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記アルミニウムイオン処理部内に設けられたイオン交換樹脂により前記アルミニウムイオンを除去する、請求項8に記載の水処理装置。
- 前記アルミニウムイオン処理部内の前記被処理水にキレート剤を添加して前記アルミニウムイオンを除去する、請求項8又は請求項9に記載の水処理装置。
- 前記逆浸透膜濾過部に導入する被処理水のアルミニウムイオン濃度を測定するアルミニウムイオン濃度測定装置と、
前記アルミニウムイオン濃度測定装置によって測定されたアルミニウムイオン濃度に基づいて前記アルミン酸イオンの濃度、前記被処理水のpH、前記アルミニウムイオン処理部内に添加する前記キレート剤の添加量、及び前記イオン交換樹脂の処理の少なくとも一つを制御する制御装置とを備えた、請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の水処理装置。 - 下記一般式(1)で表されるアルミン酸イオン濃度及びpHがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存した溶解性シリカを析出させる析出工程と、
前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを固液分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去された被処理水を得る固液分離工程と、
前記固液分離により溶解性シリカが除去された前記被処理水を逆浸透膜濾過部で濾過する濾過工程とを含むことを特徴とする、水処理方法。
[Al(OH)4]− ・・・式(1) - 前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加する、請求項12に記載の水処理方法。
- 前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムである、請求項13に記載の水処理方法。
- 前記被処理水にpH調整剤を添加して前記被処理水をpH5.5以上にする、請求項12から請求項14のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 予め析出させた前記被処理水に含まれる溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加する、請求項12から請求項15のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加する、請求項12から請求項16のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記被処理水に前記アルミン酸イオン添加剤として添加する、請求項12から請求項17のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記逆浸透膜濾過部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンをアルミニウムイオン処理部で除去する、請求項12から請求項18のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記被処理水精製部に導入する被処理水のアルミニウムイオン濃度を測定し、測定したアルミニウムイオン濃度に基づいて前記アルミン酸イオンの濃度、前記被処理水のpH、前記アルミニウムイオン処理部内に添加するキレート剤の添加量、及びイオン交換樹脂の処理の少なくとも一つを制御する、請求項12から請求項19のいずれか1項に記載の水処理方法。
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