JP2016013529A - 純水製造装置及び純水製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】第１のＲＯ膜装置の濃縮水を第２のＲＯ膜装置で処理して透過水を回収するようにした純水製造プロセスにおいて、系内の無機炭酸の濃縮を防止するための脱炭酸装置を小型で省スペースなものとした、コストメリットの高い純水製造装置及び純水製造方法を提供する。【解決手段】被処理水をＲＯ膜処理する第１のＲＯ膜装置３と、第１のＲＯ膜装置３に被処理水を導入する導入ライン１３と、該第１のＲＯ膜装置３の透過水を流出させる流出ライン１４と、第１のＲＯ膜装置３の濃縮水をＲＯ膜処理する第２のＲＯ膜装置５と、第２のＲＯ膜装置５の透過水を導入ライン１３に戻す返送ライン１９，２０とを備える純水製造装置。返送ラインに第２のＲＯ膜装置５の透過水を脱炭酸処理する脱炭酸装置（膜脱気装置６）を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、第１の逆浸透膜装置と、その濃縮水を処理する第２の逆浸透膜装置を備える水処理プロセスで被処理水を処理して純水を製造する純水製造装置及び純水製造方法に関する。
純水製造装置は、通常、前処理除濁装置、脱炭酸装置、逆浸透膜（ＲＯ膜）装置、電気脱イオン装置などで構成されている。
ＲＯ膜装置は、有機物、イオン類を除去できるが、二酸化炭素、酸素などの溶存気体はほとんど除去することはできない。二酸化炭素は水中で重炭酸イオンに変化し、電気脱イオン装置の負荷となるため、ＲＯ膜装置の前段に脱炭酸装置を設置して除去することが一般的である。
ＲＯ膜装置は、有機物、イオン類を除去できるが、二酸化炭素、酸素などの溶存気体はほとんど除去することはできない。二酸化炭素は水中で重炭酸イオンに変化し、電気脱イオン装置の負荷となるため、ＲＯ膜装置の前段に脱炭酸装置を設置して除去することが一般的である。
ＲＯ膜装置は、通常、水回収率６０〜８０％程度で運転されることから、プロセス全体の水回収率を高めるために、第２のＲＯ膜装置を設け、ＲＯ膜装置（第１のＲＯ膜装置）の濃縮水を第２のＲＯ膜装置でＲＯ膜処理して透過水を回収することが行われている。
しかし、この場合には、次のような問題がある。
ＲＯ膜装置の濃縮水はスケール成分を高濃度で含有するため、その析出を防止するために、第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを下げることが一般的であるが、第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを下げると、重炭酸イオンが炭酸に変化（ＨＣＯ３ −＋Ｈ＋→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ）してＲＯ膜を透過してしまうため、装置系内で炭酸、重炭酸イオンなどの無機炭酸が濃縮される結果、得られる純水の水質低下、スケール析出の問題が起こる。
しかし、この場合には、次のような問題がある。
ＲＯ膜装置の濃縮水はスケール成分を高濃度で含有するため、その析出を防止するために、第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを下げることが一般的であるが、第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを下げると、重炭酸イオンが炭酸に変化（ＨＣＯ３ −＋Ｈ＋→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ）してＲＯ膜を透過してしまうため、装置系内で炭酸、重炭酸イオンなどの無機炭酸が濃縮される結果、得られる純水の水質低下、スケール析出の問題が起こる。
特許文献１では、第１のＲＯ膜装置の前段に設けられた脱炭酸装置の導入側に第２のＲＯ膜装置の透過水を戻して脱炭酸処理しているため、無機炭酸の濃縮は防止されるが、第１のＲＯ膜装置の前段に設けられた脱炭酸装置には、第２のＲＯ膜装置の透過水と被処理水の全量が導入されるため、脱炭酸装置の負荷が大きい。このため、脱炭酸装置が大型化し、経済性も悪化する。脱炭酸装置を第１のＲＯ膜装置の後段に設けた場合には、処理水の水質の低下は防止されるが、第１のＲＯ膜装置、第２のＲＯ膜装置における無機炭酸の濃縮を防止し得ず、スケール析出の問題は解決されない。
なお、特許文献２には、原水貯槽内の被処理水をポンプによってＲＯ膜装置に送り、ＲＯ膜によって被処理水を透過水と濃縮水とに分離し、濃縮水を戻し管を通じて原水貯槽内に戻すようにした脱塩水製造装置において、濃縮水の戻し管の管路中にエゼクタを付設し、戻し管を流れる濃縮水の流速を利用して当該エゼクタより空気を吸引し、気液接触により濃縮水中の遊離二酸化炭素を除去するようにした脱塩水製造装置が提案されている。
このような構成を採用することにより、脱炭酸塔や膜脱気装置のような脱炭酸装置が不要となり、省スペース化が可能となる。この装置では、濃縮水の戻し管の管路中にエゼクタを付設してあるので、ＲＯ膜を透過しなかった比較的高圧の濃縮水がエゼクタを通過するときに当該エゼクタによって空気が吸引され、戻し管を流れる濃縮水の中に吸引空気が混合される。気液接触により濃縮水中の遊離二酸化炭素が濃縮水中より分離され、分離された遊離二酸化炭素は、濃縮水が戻し管の先端から原水貯槽内に戻された時に、炭酸ガスとして原水貯槽の上部に設けてある排気管を通じて外部に排出される。
このような構成を採用することにより、脱炭酸塔や膜脱気装置のような脱炭酸装置が不要となり、省スペース化が可能となる。この装置では、濃縮水の戻し管の管路中にエゼクタを付設してあるので、ＲＯ膜を透過しなかった比較的高圧の濃縮水がエゼクタを通過するときに当該エゼクタによって空気が吸引され、戻し管を流れる濃縮水の中に吸引空気が混合される。気液接触により濃縮水中の遊離二酸化炭素が濃縮水中より分離され、分離された遊離二酸化炭素は、濃縮水が戻し管の先端から原水貯槽内に戻された時に、炭酸ガスとして原水貯槽の上部に設けてある排気管を通じて外部に排出される。
本発明は、第１のＲＯ膜装置の濃縮水を第２のＲＯ膜装置で処理して透過水を回収するようにした純水製造プロセスにおいて、系内の無機炭酸の濃縮を防止するための脱炭酸装置を小型で省スペースなものとした、コストメリットの高い純水製造装置及び純水製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、脱炭酸装置を、第１のＲＯ膜装置への被処理水の導入ラインではなく、第２のＲＯ膜装置の透過水をこの導入ラインに戻す返送ラインに設けることで、第１のＲＯ膜装置で濃縮された無機炭酸をこの脱炭酸装置で除去して系内の無機炭酸の濃縮を防止することができ、しかも、この脱炭酸装置は、第１のＲＯ膜装置及び第２のＲＯ膜装置で水回収することにより、被処理水よりも大幅に水量が低減された第２のＲＯ膜装置の透過水のみを処理するものであるため、脱炭酸装置の負荷は大幅に低減され、その小型、省スペース化を図ることができることを見出した。
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
［１］ 被処理水を逆浸透膜処理する第１の逆浸透膜装置と、該第１の逆浸透膜装置に被処理水を導入する導入ラインと、該第１の逆浸透膜装置の透過水を流出させる流出ラインと、該第１の逆浸透膜装置の濃縮水を逆浸透膜処理する第２の逆浸透膜装置と、該第２の逆浸透膜装置の透過水を前記導入ラインに戻す返送ラインとを備える純水製造装置において、該返送ラインに前記第２の逆浸透膜装置の透過水を脱炭酸処理する脱炭酸装置を備えることを特徴とする純水製造装置。
［２］ ［１］に記載の純水製造装置において、前記脱炭酸装置が膜脱気装置であることを特徴とする純水製造装置。
［３］ ［１］又は［２］に記載の純水製造装置において、前記第１の逆浸透膜装置の透過水を脱イオン処理する電気脱イオン装置を有することを特徴とする純水製造装置。
［４］ ［１］ないし［３］のいずれかに記載の純水製造装置において、前記被処理水を除濁処理する除濁装置を有し、該除濁装置の処理水が前記第１の逆浸透膜装置に導入されることを特徴とする純水製造装置。
［５］ ［１］ないし［４］のいずれかに記載の純水製造装置において、前記第１の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．３以上に調整するｐＨ調整手段を有することを特徴とする純水製造装置。
［６］ ［１］ないし［５］のいずれかに記載の純水製造装置において、前記第２の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．０未満に調整するｐＨ調整手段を有することを特徴とする純水製造装置。
［７］ 被処理水を逆浸透膜処理する第１の逆浸透膜装置と、該第１の逆浸透膜装置に被処理水を導入する導入ラインと、該第１の逆浸透膜装置の透過水を流出させる流出ラインと、該第１の逆浸透膜装置の濃縮水を逆浸透膜処理する第２の逆浸透膜装置と、該第２の逆浸透膜装置の透過水を前記導入ラインに戻す返送ラインとを備える純水製造装置で純水を製造する方法において、前記第２の逆浸透膜装置の透過水を脱炭酸処理した後、前記導入ラインに戻すことを特徴とする純水製造方法。
［８］ ［７］に記載の純水製造方法において、前記第２の逆浸透膜装置の透過水を膜脱気装置で脱炭酸処理することを特徴とする純水製造方法。
［９］ ［７］又は［８］に記載の純水製造方法において、前記第１の逆浸透膜装置の透過水を電気脱イオン装置で処理することを特徴とする純水製造方法。
［１０］ ［７］ないし［９］のいずれかに記載の純水製造方法において、前記被処理水を除濁処理した後、前記第１の逆浸透膜装置に導入することを特徴とする純水製造方法。
［１１］ ［７］ないし［１０］のいずれかに記載の純水製造方法において、前記第１の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．３以上とすることを特徴とする純水製造方法。
［１２］ ［７］ないし［１１］のいずれかに記載の純水製造方法において、前記第２の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．０未満とすることを特徴とする純水製造方法。
本発明によれば、第１のＲＯ膜装置の濃縮水を第２のＲＯ膜装置でＲＯ膜処理して透過水を回収する純水製造プロセスにおいて、第２のＲＯ膜装置の透過水を脱炭酸処理することにより、系内での無機炭酸の濃縮を防止して、処理の安定化、得られる処理水の高純度化が可能となる。しかも、第２のＲＯ膜装置の透過水の返送ラインに設けた脱炭酸装置で第２のＲＯ膜装置の透過水のみを脱炭酸処理するため、脱炭酸装置の小型化、省スペース化が可能となり、経済性に優れた処理が可能となる。
第１のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．３以上とすることで、水中の無機炭酸のうちの重炭酸イオンの比率を高くすることができ、第１のＲＯ膜装置でこれを効率的に除去して、処理水中に含まれる無機炭酸の量を低減し、電気脱イオン装置等の後段装置の負荷を低減することができ、処理水質を向上させることができる。
また、第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０未満とすることにより、第２のＲＯ膜装置の水回収率を高めた上で、スケールの析出を防止することができる。
第１のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．３以上とすることで、水中の無機炭酸のうちの重炭酸イオンの比率を高くすることができ、第１のＲＯ膜装置でこれを効率的に除去して、処理水中に含まれる無機炭酸の量を低減し、電気脱イオン装置等の後段装置の負荷を低減することができ、処理水質を向上させることができる。
また、第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０未満とすることにより、第２のＲＯ膜装置の水回収率を高めた上で、スケールの析出を防止することができる。
以下に本発明の実施の形態を図１を参照して詳細に説明するが、図１は本発明の純水製造装置の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は何ら図示のものに限定されない。
図１の純水製造装置では、市水、井水、工水、回収水等の被処理水は、配管１１より精密濾過（ＭＦ膜）装置１で除濁処理された後、配管１２、水槽２、配管１３を経て第１のＲＯ膜装置３に導入されてＲＯ膜処理される。
第１のＲＯ膜装置３の透過水は、配管１４より電気脱イオン装置４に導入されて脱イオン処理され、処理水（純水）が配管１５より取り出される。電気脱イオン装置４の濃縮水は、水回収のために配管１６より水槽２に返送される。
第１のＲＯ膜装置３の透過水は、配管１４より電気脱イオン装置４に導入されて脱イオン処理され、処理水（純水）が配管１５より取り出される。電気脱イオン装置４の濃縮水は、水回収のために配管１６より水槽２に返送される。
第１のＲＯ膜装置３の濃縮水は配管１７より第２のＲＯ膜装置５に導入されてＲＯ膜処理される。第２のＲＯ膜装置５の濃縮水は、配管１８より系外へ排出され、透過水は配管１９より膜脱気装置６に導入されて脱炭酸処理され、脱炭酸処理水は配管２０より水槽２に返送される。
このように、本発明においては、膜脱気装置６等の脱炭酸装置は、第２のＲＯ膜装置５の透過水を第１のＲＯ膜装置３の導入側に返送する返送ラインに設けられる。
このように、本発明においては、膜脱気装置６等の脱炭酸装置は、第２のＲＯ膜装置５の透過水を第１のＲＯ膜装置３の導入側に返送する返送ラインに設けられる。
第１のＲＯ膜装置３で濃縮水中に重炭酸イオンが濃縮除去されるが、第２のＲＯ膜装置５でｐＨを下げることにより、重炭酸イオンが炭酸（二酸化炭素）に変化し、第２のＲＯ膜装置５の透過水側に透過するため、第２のＲＯ膜装置５の透過水中には高濃度の二酸化炭素が存在する。第１のＲＯ膜装置３で濃縮され、さらに第２のＲＯ膜装置５で処理された透過水は、水量としては第１のＲＯ膜装置３の給水３の１／５〜１／１０程度になっており、脱炭酸装置を小型化できる。また、第２のＲＯ膜装置５の透過水中には、炭酸成分が高濃度で存在するため、処理効率が高いという利点もある。
なお、第１のＲＯ膜装置３の濃縮水には、被処理水の汚れ成分や有機物が濃縮されているため、この濃縮水を脱炭酸処理する場合、膜脱気装置の脱気膜がファウリングを起こし易い。また、特許文献２の脱炭酸装置を採用する場合には、エゼクタやスプレーノズルなどが閉塞を起こす問題があるが、第２のＲＯ膜装置の透過水側に脱炭酸装置を設置する場合には、第１のＲＯ膜装置の濃縮水中に濃縮された汚れ成分も除去されており、膜汚染や上記閉塞等の問題も低減される。
ＲＯ膜装置３，５のＲＯ膜の種類としては、特に制限はない。材質としてはポリアミド複合膜、酢酸セルロース膜などいずれの材質の膜も使用が可能である。ＲＯ膜の形状についても特に制限はなく、中空糸型、スパイラル型など、いずれの形状のものも使用可能である。
第１のＲＯ膜装置３の給水のｐＨは、水中の重炭酸イオンの比率が５０％を超える６．３以上であることが好ましい。従って、第１のＲＯ膜装置３の給水のｐＨが６．３未満の場合には、ＮａＯＨ、ＫＯＨ等のアルカリを添加して、ｐＨ６．３以上、例えばｐＨ６．５〜７．５程度にｐＨ調整することが好ましい。
一方、第２のＲＯ膜装置５の給水のｐＨは、スケール防止の観点から６．０未満とすることが好ましい。このため、第１のＲＯ膜装置３の濃縮水のｐＨが６．０以上の場合には、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４等の酸を添加して、ｐＨ６．０未満、例えばｐＨ５．０〜５．５程度にｐＨ調整することが好ましい。また、このようなｐＨ条件であれば、第２のＲＯ膜装置５の透過水中の炭酸成分を脱炭酸装置で効率的に脱炭酸することができる。
一方、第２のＲＯ膜装置５の給水のｐＨは、スケール防止の観点から６．０未満とすることが好ましい。このため、第１のＲＯ膜装置３の濃縮水のｐＨが６．０以上の場合には、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４等の酸を添加して、ｐＨ６．０未満、例えばｐＨ５．０〜５．５程度にｐＨ調整することが好ましい。また、このようなｐＨ条件であれば、第２のＲＯ膜装置５の透過水中の炭酸成分を脱炭酸装置で効率的に脱炭酸することができる。
第１のＲＯ膜装置３は、通常、水回収率５０〜８０％程度で運転される。一方、第２のＲＯ膜装置５は、第２のＲＯ膜装置５の給水のｐＨや給水中のスケール成分の濃度によっても異なるが、給水のｐＨが十分に低く、また、スケール成分濃度もさほど高くなく、スケール析出傾向が低い場合には、水回収率５０〜７０％程度で運転し、給水のｐＨがさほど低くなく、また、スケール成分濃度が高く、スケール析出傾向が比較的高い場合には、水回収率３０〜５０％程度で運転することが好ましい。
図１の純水製造装置によれば、第２のＲＯ膜装置５を膜脱気装置６で脱炭酸処理した後、第１のＲＯ膜装置３の給水側に返送することにより、系内の無機炭酸の濃縮を防止して、処理を安定化させると共に、高純度の処理水を得ることができる。
図１の純水製造装置では、脱炭酸装置として膜脱気装置を設けているが、脱炭酸装置は膜脱気装置に限らず、脱炭酸塔、真空脱気塔や、前掲の特許文献２に記載された脱炭酸装置などを使用することもでき、これらの脱炭酸装置の２以上を組み合わせて用いることもできる。ただし、経済性の面からは、膜脱気装置が好適に使用される。
特許文献２に記載の脱炭酸装置を利用する場合、図２に示すように、第２のＲＯ膜装置５の透過水の返送ラインである配管１９，２０の間にエゼクタ７を設け、水槽２内の水面上に挿入された配管２０の先端にスプレーノズル８を取り付けると共に、水槽２に排気管２１を設ける。ポンプ（図示はされていないが、通常第１のＲＯ膜装置と第２のＲＯ膜装置の間に設けられる。）により付勢された配管１９からの透過水がエゼクタ７を通過するときに、エゼクタ７内に外部の空気が吸引され、吸引空気は、配管１９，２０を流れる透過水中に激しく撹拌状態で混合され、気液接触状態でスプレーノズル８より噴霧状あるいは微細な水滴状となって散布され、水槽２内に戻される。この際、透過水から二酸化炭素が炭酸ガスとして分離され、分離された炭酸ガスは水槽２の上部に設けられた排気管２１を経て外部に排気される。水槽２内に戻された透過水はスプレーノズル８によって細かく分散されるため、水面に到達するまでの間においても気液接触が行われ、炭酸ガスの除去効率がより一層高められる。
第１のＲＯ膜装置３の後段の電気脱イオン装置４には特に制限はない。充填するイオン交換樹脂としては、強イオン交換樹脂、弱イオン交換樹脂、いずれも使用することができるが、強イオン交換樹脂を用いることが好ましい。イオン交換樹脂の充填方法やセル構造等にも制約はなく、いずれの形式も使用可能であるが、炭酸カルシウムの析出を防止する観点から、強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂を混合して充填することが好ましい。充填比率としては樹脂容量として強酸性カチオン交換樹脂：強塩基性アニオン交換樹脂＝３０〜７０：７０〜３０が好適である。
通常、電気脱イオン装置４は水回収率８０〜９５％程度で運転される。水回収率向上の観点からは、電気脱イオン装置４の濃縮水は、図１のように、第１のＲＯ膜装置３の前段に戻すことが好ましいが、電気脱イオン装置４の濃縮水は、膜脱気装置６等の脱炭酸装置の前段に送給し、第２のＲＯ膜装置５の濃縮水と共に脱炭酸処理した後第１のＲＯ膜装置３の前段に戻すようにしてもよい。
このようにすることにより、電気脱イオン装置４の濃縮水に起因する無機炭酸の濃縮を防止することができる。この場合であっても、電気脱イオン装置の濃縮水量は、被処理水量に比べて極く少量であるため、脱炭酸装置の小型化、省スペース化を図る本発明の効果が大きく損なわれることはない。
このようにすることにより、電気脱イオン装置４の濃縮水に起因する無機炭酸の濃縮を防止することができる。この場合であっても、電気脱イオン装置の濃縮水量は、被処理水量に比べて極く少量であるため、脱炭酸装置の小型化、省スペース化を図る本発明の効果が大きく損なわれることはない。
図１は本発明の純水製造装置の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は何ら図示の純水製造装置に限定されるものではない。
例えば、前処理装置は、ＲＯ膜装置の膜汚染の原因となる水中の濁質やコロイダル成分を除去するためのものであり、ＭＦ膜装置に限らず、凝集、加圧浮上、濾過器、限外濾過膜（ＵＦ膜）装置などを、被処理水の水質や負荷に応じて適宜単一あるいは２以上を組み合わせて用いることができる。前処理装置としては、特にＭＦ膜装置、ＵＦ膜装置を好適に使用することができる。ＭＦ膜装置、ＵＦ膜装置の場合、その膜型式に特に制限はなく、中空糸型、スパイラル型等の膜濾過装置を採用することができる。また、濾過方式にも制限はなく、内圧濾過、外圧濾過、クロスフロー濾過、全量濾過のいずれの方式も適用可能である。
また、図１では、脱炭酸装置である膜脱気装置６を第２のＲＯ膜装置５の透過水の返送ラインの１箇所のみに設けているが、脱炭酸装置は、その他、以下の１又は２箇所以上に設けてもよい。
(1) 第１のＲＯ膜装置３と電気脱イオン装置４との間の配管１４に設けて、第１のＲＯ膜装置３の透過水を脱炭酸処理した後電気脱イオン装置４に送給する。
(2) 電気脱イオン装置４の濃縮水の返送ラインである配管１６に設け、電気脱イオン装置４の濃縮水を脱炭酸処理した後水槽２に返送する。
(3) 第１のＲＯ膜装置３の被処理水導入ラインである配管１２に設けて被処理水を脱炭酸処理した後第１のＲＯ膜装置３に送給する。
特に、上記(1)、(2)の態様を採用することにより、系内の２箇所で脱炭酸処理を行うことができ、炭酸成分の除去量を高め、水質の向上を図ることができる。
(1) 第１のＲＯ膜装置３と電気脱イオン装置４との間の配管１４に設けて、第１のＲＯ膜装置３の透過水を脱炭酸処理した後電気脱イオン装置４に送給する。
(2) 電気脱イオン装置４の濃縮水の返送ラインである配管１６に設け、電気脱イオン装置４の濃縮水を脱炭酸処理した後水槽２に返送する。
(3) 第１のＲＯ膜装置３の被処理水導入ラインである配管１２に設けて被処理水を脱炭酸処理した後第１のＲＯ膜装置３に送給する。
特に、上記(1)、(2)の態様を採用することにより、系内の２箇所で脱炭酸処理を行うことができ、炭酸成分の除去量を高め、水質の向上を図ることができる。
更に、図１に示す装置以外の装置、例えば、後掲の実施例における活性炭装置などを適宜付加してもよく、また、電気脱イオン装置の代りに第３のＲＯ膜装置を設けてもよい。
以下に実施例、比較例及び参考例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
［実施例１］
図１に示す純水製造装置で純水の製造を行った。ただし、ＭＦ膜装置１の後段に活性炭装置を設けた。
水道水（Ｍアルカリ濃度：５０ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、シリカ濃度：３０ｍｇ／Ｌ）を、ＭＦ膜装置（クラレ社製、中空糸型ＰＶＤＦ膜、孔径０．０２μｍ）で除濁し、活性炭装置で遊離塩素を除去した後、第１のＲＯ膜装置（日東電工社製、ＥＳ２０）に通水した。第１のＲＯ膜装置の透過水は、電気脱イオン装置（栗田工業社製、ＫＣＤＩ−ＴＣ）に通水して純水を得た。第１のＲＯ膜装置の濃縮水は、第２のＲＯ膜装置（日東電工社製、ＥＳ２０）に通水し、第２のＲＯ膜装置で得られた透過水を、第２のＲＯ膜装置の返送ラインに設けた膜脱気装置（セルガード社製 リキセルＧ５２１Ｒ Ｘ−５０）を用いて脱炭酸処理した後、第１のＲＯ膜装置の前段（活性炭装置の後段）に戻して処理を行った。
また、水回収率の観点から電気脱イオン装置の濃縮水も第１のＲＯ膜装置の前段（活性炭装置の後段）に戻した。
図１に示す純水製造装置で純水の製造を行った。ただし、ＭＦ膜装置１の後段に活性炭装置を設けた。
水道水（Ｍアルカリ濃度：５０ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、シリカ濃度：３０ｍｇ／Ｌ）を、ＭＦ膜装置（クラレ社製、中空糸型ＰＶＤＦ膜、孔径０．０２μｍ）で除濁し、活性炭装置で遊離塩素を除去した後、第１のＲＯ膜装置（日東電工社製、ＥＳ２０）に通水した。第１のＲＯ膜装置の透過水は、電気脱イオン装置（栗田工業社製、ＫＣＤＩ−ＴＣ）に通水して純水を得た。第１のＲＯ膜装置の濃縮水は、第２のＲＯ膜装置（日東電工社製、ＥＳ２０）に通水し、第２のＲＯ膜装置で得られた透過水を、第２のＲＯ膜装置の返送ラインに設けた膜脱気装置（セルガード社製 リキセルＧ５２１Ｒ Ｘ−５０）を用いて脱炭酸処理した後、第１のＲＯ膜装置の前段（活性炭装置の後段）に戻して処理を行った。
また、水回収率の観点から電気脱イオン装置の濃縮水も第１のＲＯ膜装置の前段（活性炭装置の後段）に戻した。
ＮａＯＨ又はＨＣｌの添加で、第１のＲＯ膜装置の給水ｐＨは６．５、第２のＲＯ膜装置の給水ｐＨは５．５とし、また、第１のＲＯ膜装置の水回収率は７０％、第２のＲＯ膜装置の水回収率は６０％、電気脱イオン装置の水回収率は８０％とした。
この処理における電気脱イオン装置の給水の炭酸濃度と、電気脱イオン装置の処理水（純水）の比抵抗を調べ、結果を表１に示した。
なお、炭酸濃度はＧＥ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ−９００により測定し、比抵抗は栗田工業社製 ＭＸ−４により測定した。
この処理における電気脱イオン装置の給水の炭酸濃度と、電気脱イオン装置の処理水（純水）の比抵抗を調べ、結果を表１に示した。
なお、炭酸濃度はＧＥ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ−９００により測定し、比抵抗は栗田工業社製 ＭＸ−４により測定した。
［比較例１］
膜脱気装置を省略し、第２のＲＯ膜装置の透過水を脱炭酸処理することなく第１のＲＯ膜装置の前段に戻したこと以外は実施例１と同様に処理を行い、結果を表１に示した。
膜脱気装置を省略し、第２のＲＯ膜装置の透過水を脱炭酸処理することなく第１のＲＯ膜装置の前段に戻したこと以外は実施例１と同様に処理を行い、結果を表１に示した。
［実施例２］
第１のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０とした以外は実施例１と同様に処理を行い、結果を表１に示した。
第１のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０とした以外は実施例１と同様に処理を行い、結果を表１に示した。
［実施例３］
第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０とし、シリカスケールの析出を防止するために、水回収率を３０％とした以外は実施例１と同様に処理を行い、結果を表１に示した。
第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０とし、シリカスケールの析出を防止するために、水回収率を３０％とした以外は実施例１と同様に処理を行い、結果を表１に示した。
［参考例１］
膜脱気装置としてリキセルＧ５２１Ｒ Ｘ−５０を２本用い、膜脱気装置を第２のＲＯ膜装置の濃縮水の返送ラインに設ける代りに、被処理水の導入ラインに設け、水道水をＭＦ膜装置、活性炭装置、膜脱気装置の順で処理した後、第１のＲＯ膜装置に導入し、第２のＲＯ膜装置の透過水と電気脱イオン装置の濃縮水は、膜脱気装置の入口側に返送した。それ以外は実施例１と同様の条件で処理を行い、結果を表１に示した。
膜脱気装置としてリキセルＧ５２１Ｒ Ｘ−５０を２本用い、膜脱気装置を第２のＲＯ膜装置の濃縮水の返送ラインに設ける代りに、被処理水の導入ラインに設け、水道水をＭＦ膜装置、活性炭装置、膜脱気装置の順で処理した後、第１のＲＯ膜装置に導入し、第２のＲＯ膜装置の透過水と電気脱イオン装置の濃縮水は、膜脱気装置の入口側に返送した。それ以外は実施例１と同様の条件で処理を行い、結果を表１に示した。
表１より明らかなように、本発明によれば、第２のＲＯ膜装置の透過水を脱炭酸処理して第１のＲＯ膜装置に戻すことにより、水回収率を高くした上で、系内の炭酸濃度の濃縮を防止することができ、処理水水質を高く維持することができる。
これに対して比較例１では、第２のＲＯ膜装置の透過水を脱炭酸処理することなく第１のＲＯ膜装置に戻すため、電気脱イオン装置の給水の炭酸濃度が高く、処理水の水質も劣るものとなる。
第１のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０とした実施例２では、第１のＲＯ膜装置での重炭酸イオンの阻止率が劣る結果、電気脱イオン装置の給水の炭酸濃度が若干高く、また、処理水水質も若干劣る。
第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０とした実施例３では、スケール析出を防止するために水回収率を低くする必要がある。
これに対して比較例１では、第２のＲＯ膜装置の透過水を脱炭酸処理することなく第１のＲＯ膜装置に戻すため、電気脱イオン装置の給水の炭酸濃度が高く、処理水の水質も劣るものとなる。
第１のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０とした実施例２では、第１のＲＯ膜装置での重炭酸イオンの阻止率が劣る結果、電気脱イオン装置の給水の炭酸濃度が若干高く、また、処理水水質も若干劣る。
第２のＲＯ膜装置の給水のｐＨを６．０とした実施例３では、スケール析出を防止するために水回収率を低くする必要がある。
参考例１は、実施例１と同様に系内の無機炭酸の濃縮を防止して、良好な水質の処理水を得ることができるが、膜脱気装置を被処理水の導入ラインに設けた参考例１に比べて膜脱気装置を第２のＲＯ膜装置の透過水の返送ラインに設けた実施例１によれば、膜脱気装置を格段に小型化することができる。
即ち、実施例１及び参考例１では、第１のＲＯ膜装置を水回収率７０％で運転するため、第２のＲＯ膜装置に第１のＲＯ膜装置の給水（被処理水）の３０％が導入される。第２のＲＯ膜装置は水回収率６０％で運転するため、第２のＲＯ膜装置の透過水は、第１のＲＯ膜装置の給水の１８％であり、参考例１のように、第１のＲＯ膜装置の前段に膜脱気装置を設ける場合に比べて、第２のＲＯ膜装置の透過水の返送ラインに膜脱気装置を設けた場合には、膜脱気装置の負荷は１／５以下となり、装置を格段に小型化することができる。
即ち、実施例１及び参考例１では、第１のＲＯ膜装置を水回収率７０％で運転するため、第２のＲＯ膜装置に第１のＲＯ膜装置の給水（被処理水）の３０％が導入される。第２のＲＯ膜装置は水回収率６０％で運転するため、第２のＲＯ膜装置の透過水は、第１のＲＯ膜装置の給水の１８％であり、参考例１のように、第１のＲＯ膜装置の前段に膜脱気装置を設ける場合に比べて、第２のＲＯ膜装置の透過水の返送ラインに膜脱気装置を設けた場合には、膜脱気装置の負荷は１／５以下となり、装置を格段に小型化することができる。
１ ＭＦ膜装置
２ 水槽
３ 第１のＲＯ膜装置
４ 電気脱イオン装置
５ 第２のＲＯ膜装置
６ 膜脱気装置
７ エゼクタ
８ スプレーノズル
２ 水槽
３ 第１のＲＯ膜装置
４ 電気脱イオン装置
５ 第２のＲＯ膜装置
６ 膜脱気装置
７ エゼクタ
８ スプレーノズル
［１］ 被処理水を逆浸透膜処理する第１の逆浸透膜装置と、該第１の逆浸透膜装置に被処理水を導入する導入ラインと、該第１の逆浸透膜装置の透過水を流出させる流出ラインと、該第１の逆浸透膜装置の濃縮水を逆浸透膜処理する第２の逆浸透膜装置と、該第２の逆浸透膜装置の透過水を前記導入ラインに戻す返送ラインとを備える純水製造装置において、該返送ラインに前記第２の逆浸透膜装置の透過水を脱炭酸処理する脱炭酸装置を備える純水製造装置であって、前記第１の逆浸透膜装置の給水のｐＨが６．３以上であり、前記第２の逆浸透膜装置の給水のｐＨが６．０未満であり、前記被処理水は脱気処理されることなく前記第１の逆浸透膜装置で逆浸透膜処理されることを特徴とする純水製造装置。
［２］ ［１］に記載の純水製造装置において、前記第１の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．３以上に調整するｐＨ調整手段と、前記第２の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．０未満に調整するｐＨ調整手段とを有することを特徴とする純水製造装置。
［２］ ［１］に記載の純水製造装置において、前記第１の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．３以上に調整するｐＨ調整手段と、前記第２の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．０未満に調整するｐＨ調整手段とを有することを特徴とする純水製造装置。
［３］ ［１］又は［２］に記載の純水製造装置において、前記脱炭酸装置が膜脱気装置であることを特徴とする純水製造装置。
［４］ ［１］ないし［３］のいずれかに記載の純水製造装置において、前記第１の逆浸透膜装置の透過水を脱イオン処理する電気脱イオン装置を有することを特徴とする純水製造装置。
［５］ ［１］ないし［４］のいずれかに記載の純水製造装置において、前記被処理水を除濁処理する除濁装置を有し、該除濁装置の処理水が前記第１の逆浸透膜装置に導入されることを特徴とする純水製造装置。
［６］ 被処理水を逆浸透膜処理する第１の逆浸透膜装置と、該第１の逆浸透膜装置に被処理水を導入する導入ラインと、該第１の逆浸透膜装置の透過水を流出させる流出ラインと、該第１の逆浸透膜装置の濃縮水を逆浸透膜処理する第２の逆浸透膜装置と、該第２の逆浸透膜装置の透過水を前記導入ラインに戻す返送ラインとを備える純水製造装置で純水を製造する方法において、前記第２の逆浸透膜装置の透過水を脱炭酸処理した後、前記導入ラインに戻す純水製造方法であって、前記被処理水を脱気処理することなく、前記第１の逆浸透膜装置で逆浸透膜処理し、前記第１の逆浸透膜装置の給水のｐＨが６．３以上であり、前記第２の逆浸透膜装置の給水のｐＨが６．０未満であることを特徴とする純水製造方法。
［７］ ［６］に記載の純水製造方法において、前記第２の逆浸透膜装置の透過水を膜脱気装置で脱炭酸処理することを特徴とする純水製造方法。
［８］ ［６］又は［７］に記載の純水製造方法において、前記第１の逆浸透膜装置の透過水を電気脱イオン装置で処理することを特徴とする純水製造方法。
［９］ ［６］ないし［８］のいずれかに記載の純水製造方法において、前記被処理水を除濁処理した後、前記第１の逆浸透膜装置に導入することを特徴とする純水製造方法。
Claims (12)
- 被処理水を逆浸透膜処理する第１の逆浸透膜装置と、該第１の逆浸透膜装置に被処理水を導入する導入ラインと、該第１の逆浸透膜装置の透過水を流出させる流出ラインと、該第１の逆浸透膜装置の濃縮水を逆浸透膜処理する第２の逆浸透膜装置と、該第２の逆浸透膜装置の透過水を前記導入ラインに戻す返送ラインとを備える純水製造装置において、該返送ラインに前記第２の逆浸透膜装置の透過水を脱炭酸処理する脱炭酸装置を備えることを特徴とする純水製造装置。
- 請求項１に記載の純水製造装置において、前記脱炭酸装置が膜脱気装置であることを特徴とする純水製造装置。
- 請求項１又は２に記載の純水製造装置において、前記第１の逆浸透膜装置の透過水を脱イオン処理する電気脱イオン装置を有することを特徴とする純水製造装置。
- 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の純水製造装置において、前記被処理水を除濁処理する除濁装置を有し、該除濁装置の処理水が前記第１の逆浸透膜装置に導入されることを特徴とする純水製造装置。
- 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の純水製造装置において、前記第１の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．３以上に調整するｐＨ調整手段を有することを特徴とする純水製造装置。
- 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の純水製造装置において、前記第２の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．０未満に調整するｐＨ調整手段を有することを特徴とする純水製造装置。
- 被処理水を逆浸透膜処理する第１の逆浸透膜装置と、該第１の逆浸透膜装置に被処理水を導入する導入ラインと、該第１の逆浸透膜装置の透過水を流出させる流出ラインと、該第１の逆浸透膜装置の濃縮水を逆浸透膜処理する第２の逆浸透膜装置と、該第２の逆浸透膜装置の透過水を前記導入ラインに戻す返送ラインとを備える純水製造装置で純水を製造する方法において、前記第２の逆浸透膜装置の透過水を脱炭酸処理した後、前記導入ラインに戻すことを特徴とする純水製造方法。
- 請求項７に記載の純水製造方法において、前記第２の逆浸透膜装置の透過水を膜脱気装置で脱炭酸処理することを特徴とする純水製造方法。
- 請求項７又は８に記載の純水製造方法において、前記第１の逆浸透膜装置の透過水を電気脱イオン装置で処理することを特徴とする純水製造方法。
- 請求項７ないし９のいずれか１項に記載の純水製造方法において、前記被処理水を除濁処理した後、前記第１の逆浸透膜装置に導入することを特徴とする純水製造方法。
- 請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の純水製造方法において、前記第１の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．３以上とすることを特徴とする純水製造方法。
- 請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の純水製造方法において、前記第２の逆浸透膜装置の給水のｐＨを６．０未満とすることを特徴とする純水製造方法。
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