JP2017104787A - Method of using concentrated water as circulating cooling water - Google Patents

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和隆 大崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of using a concentrated water in which the concentrated water in RO unit is used as a circulating cooling water.SOLUTION: The method of using a RO concentrated water as a circulating cooling water is a method of using RO concentrated water in which a RO concentrated water produced by processing an ionic state silica-containing water through a reverse osmosis membrane unit 20 is used as a circulating cooling water for, for example, a cooling tower or the like, and the method includes a chemical feeding step for feeding a colloidal silica by a chemical feeding unit 40 to a water containing an ionic state silica and/or water containing a concentrated water.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、イオン状シリカを含む水を逆浸透膜装置により処理して生成される濃縮水を、循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法に関する。   The present invention relates to a method for using concentrated water, in which concentrated water produced by treating water containing ionic silica with a reverse osmosis membrane device is used as circulating cooling water.

従来より、イオン状シリカを含有する水道水や工業用水をボイラ給水等として用いる場合において、シリカのスケーリングによる装置の機能低下を防止する逆浸透膜装置(以下、「RO装置」という)を用いた技術が知られている。RO装置は、逆浸透膜(以下、「RO膜」という)により溶存塩類及びイオン状シリカ等の夾雑成分が含有する水(供給水)をイオン状シリカ等が除去された透過水とイオン状シリカ等が濃縮された濃縮水とに分離する装置であり、イオン状シリカ等が除去された透過水を用いることでシリカのスケーリングが抑制される。   Conventionally, in the case of using tap water or industrial water containing ionic silica as boiler feed water or the like, a reverse osmosis membrane device (hereinafter referred to as “RO device”) that prevents deterioration of the device due to silica scaling has been used. Technology is known. The RO device uses permeated water and ionic silica from which ionic silica and the like are removed from water (supply water) containing dissolved salts and ionic silica and the like by a reverse osmosis membrane (hereinafter referred to as “RO membrane”). Etc. are separated into concentrated water, and scaling of silica is suppressed by using permeated water from which ionic silica or the like has been removed.

イオン状シリカ等が濃縮された濃縮水は、一般的には廃棄されることが多いが、濃縮水を再利用することが可能であれば、経済面からも環境負荷抑制の面からも望ましい。しかし、例えばクーリングタワー等の循環冷却水として濃縮水を用いた場合、循環冷却水は冷却塔において水分が蒸発し、さらにイオン状シリカや塩化物イオン、又は硫酸イオン等の腐食性イオンが濃縮されるため、循環経路に用いられる配管等にスケールや腐食が発生しやすい問題がある。   Concentrated water enriched with ionic silica or the like is generally often discarded. However, if the concentrated water can be reused, it is desirable from the viewpoint of economy and environmental load suppression. However, for example, when concentrated water is used as circulating cooling water for a cooling tower or the like, water is evaporated in the cooling tower, and corrosive ions such as ionic silica, chloride ions, or sulfate ions are concentrated. Therefore, there is a problem that scale and corrosion are likely to occur in the piping used for the circulation path.

イオン状シリカ濃度が高い循環冷却水からイオン状シリカを除去する手段としては、例えば、カラム等に充填したシリカゲル等のシードと循環冷却水を接触させ、イオン状シリカをシードに吸着させる脱シリカ装置を循環経路内に設けることで循環冷却水中からイオン状シリカを除去する、開放循環式冷却設備を用いた方法が提案されている(例えば、後述の特許文献1参照)。   As a means for removing ionic silica from circulating cooling water having a high concentration of ionic silica, for example, a silica removal device that makes the circulating cooling water come into contact with a seed such as silica gel packed in a column etc. and adsorbs the ionic silica to the seed. There has been proposed a method using an open circulation type cooling facility in which ionic silica is removed from the circulating cooling water by providing in the circulation path (see, for example, Patent Document 1 described later).

特開2001−324296号公報JP 2001-324296 A

しかし、特許文献1に記載された開放循環式冷却設備は、循環経路の一部でのみイオン状シリカの除去を行うものであるため、例えば冷却塔等、循環経路内において局所的にイオン状シリカ濃度が高い箇所でスケールが発生する可能性がある。また、濃縮水のようなイオン状シリカの過飽和度が高い用水を循環冷却水として用いる事を前提としたものではないため、濃縮水を循環冷却水として用いた場合、脱シリカ装置におけるシリカの析出量が過大となりシードの膨潤等の問題が発生する。その結果、脱シリカ装置の交換頻度が高くなるため、手間、コストがかかり現実的ではない。
よって濃縮水のようなイオン状シリカ濃度が高い水を循環冷却水として用いる方法については、未だ検討がなされていないのが現状である。
However, since the open circulation type cooling facility described in Patent Document 1 removes ionic silica only in a part of the circulation path, for example, the ionic silica locally in the circulation path such as a cooling tower. Scale may occur at high concentrations. In addition, since it is not premised on the use of water with high supersaturation of ionic silica such as concentrated water as the circulating cooling water, when concentrated water is used as the circulating cooling water, silica precipitation in the desilicaizer The amount becomes excessive, and problems such as seed swelling occur. As a result, since the replacement frequency of the desilicaization device becomes high, it takes time and cost and is not realistic.
Therefore, the method of using water having high ionic silica concentration such as concentrated water as the circulating cooling water has not yet been studied.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、RO装置における濃縮水を循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法を提供する事を目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, and it aims at providing the utilization method of the concentrated water which uses the concentrated water in RO apparatus as circulating cooling water.

本発明は、イオン状シリカを含む水を逆浸透膜装置により処理して生成される濃縮水を循環冷却水として使用する濃縮水の利用方法であって、前記イオン状シリカを含む水及び/又は前記濃縮水を含む水にコロイダルシリカを薬注する薬注ステップを備える、循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法に関する。   The present invention relates to a method for using concentrated water, in which concentrated water produced by treating water containing ionic silica with a reverse osmosis membrane device is used as circulating cooling water, the water containing ionic silica and / or The present invention relates to a method of using concentrated water used as circulating cooling water, which includes a chemical injection step of pouring colloidal silica into water containing the concentrated water.

また、本発明においては、前記薬注ステップに加えて、さらに腐食性イオンを除去する腐食性イオン除去ステップを備えることが好ましい。   Moreover, in this invention, it is preferable to provide the corrosive ion removal step which removes a corrosive ion further in addition to the said chemical injection step.

また、前記薬注ステップにおいて、前記循環冷却水におけるコロイダルシリカ濃度が150ppm以上となるようにコロイダルシリカが薬注されることが好ましい。   Moreover, in the said chemical injection step, it is preferable that colloidal silica is inject | poured so that the colloidal silica density | concentration in the said circulating cooling water may be 150 ppm or more.

また、前記腐食性イオン除去ステップは、前記薬注ステップの一次側に設けられ、前記腐食性イオン除去ステップでは、イオン状シリカが透過可能かつ、腐食性イオンの透過を抑制するナノろ過膜により腐食性イオンが除去されることが好ましい。   The corrosive ion removal step is provided on the primary side of the chemical injection step, and the corrosive ion removal step corrodes with a nanofiltration membrane that is permeable to ionic silica and suppresses the passage of corrosive ions. It is preferred that the neutral ions are removed.

また、本発明において、前記コロイダルシリカの平均粒径が30nm未満であることが好ましい。   Moreover, in this invention, it is preferable that the average particle diameter of the said colloidal silica is less than 30 nm.

本発明によれば、RO装置における濃縮水を循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the utilization method of the concentrated water which uses the concentrated water in RO apparatus as circulating cooling water can be provided.

本発明に係る濃縮水の利用方法が適用可能な水処理装置の全体概略図である。1 is an overall schematic view of a water treatment apparatus to which a method for using concentrated water according to the present invention is applicable. 実験例1の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of Experimental Example 1. 実験例2の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Experimental Example 2. 実験例3の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Experimental Example 3.

以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
イオン状シリカを含有する水道水や工業用水をボイラ給水等として用いる場合に用いられ、水道水や工業用水からイオン状シリカ等の夾雑成分を除去するRO装置においては、RO装置からイオン状シリカ等が濃縮されたRO濃縮水が排出される。
本実施形態に係る濃縮水の利用方法は、かかるRO濃縮水をクーリングタワー等の循環冷却水として利用することを目的とする。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
Used in the case of using tap water or industrial water containing ionic silica as boiler feed water, etc., in the RO device for removing impurities such as ionic silica from tap water or industrial water, ionic silica etc. from the RO device The concentrated RO water is discharged.
The method of using concentrated water according to the present embodiment aims to use such RO concentrated water as circulating cooling water for a cooling tower or the like.

図1は、本発明の一実施形態に係る濃縮水の利用方法が適用可能な水処理装置1の全体概略図である。
図1に示すように、本実施形態に係る水処理装置1は、RO装置20と、ナノろ過装置(以下、「NF装置」という)30と、薬注装置40と、貯水タンク50と、を備える。
FIG. 1 is an overall schematic diagram of a water treatment apparatus 1 to which a method for using concentrated water according to an embodiment of the present invention is applicable.
As shown in FIG. 1, the water treatment device 1 according to the present embodiment includes an RO device 20, a nanofiltration device (hereinafter referred to as “NF device”) 30, a chemical injection device 40, and a water storage tank 50. Prepare.

また、図1に示すように、水処理装置1は、流体の流通が可能な送水経路10と、RO処理水路220と、RO排水路230と、NF処理水路320と、NF排水路330と、循環経路331と、を備える。   As shown in FIG. 1, the water treatment apparatus 1 includes a water supply path 10 through which fluid can flow, an RO treatment water path 220, an RO drainage path 230, an NF treatment water path 320, an NF drainage path 330, A circulation path 331.

送水経路10は、供給水が流通する経路であり、水処理装置1に供給される供給水の供給源(図示せず)と、RO装置20とを繋ぐ経路である。送水経路10の上流側の端部は供給水の供給源(図示せず)に接続され、下流側の端部はRO装置20に接続されている。また、送水経路10には後述の循環経路331が接続されている。
送水経路10を流通する供給水は、イオン状シリカを含有する。イオン状シリカの含有量は、供給水の取水源等によって異なる。また供給水は、軟化処理や活性炭処理等の前処理を施されたものであってもよい。前処理によって供給水中の多価の陽イオンや夾雑物が低減されている場合、後述するコロイダルシリカの分散性が高まり、スケール抑制効果が向上する。
The water supply path 10 is a path through which the supply water circulates, and is a path that connects a supply source (not shown) of supply water supplied to the water treatment apparatus 1 and the RO apparatus 20. The upstream end of the water supply path 10 is connected to a supply source (not shown) of the supply water, and the downstream end is connected to the RO device 20. In addition, a circulation path 331 described later is connected to the water supply path 10.
The feed water flowing through the water supply path 10 contains ionic silica. The content of ionic silica varies depending on the intake source of the supply water. The supplied water may have been subjected to pretreatment such as softening treatment or activated carbon treatment. When polyvalent cations and contaminants in the feed water are reduced by the pretreatment, the dispersibility of colloidal silica described later increases and the scale suppression effect is improved.

RO装置20は、RO装置20に供給される供給水中に含まれる溶存塩類及びイオン状シリカ等の夾雑成分を、RO膜によりイオン状シリカ等が除去されたRO透過水とイオン状シリカ等が濃縮されたRO濃縮水とに分離する装置である。RO装置20の上流側は送水経路10に接続され、下流側はRO透過水が流通するRO処理水路220及びRO濃縮水が流通するRO排水路230に接続されている。RO装置20は、逆浸透膜モジュール(以下、「RO膜モジュール」という)211と、ポンプ212と、を備える。   The RO device 20 concentrates dissolved components such as dissolved salts and ionic silica contained in the supply water supplied to the RO device 20, and RO permeated water from which the ionic silica has been removed by the RO membrane, ionic silica, and the like are concentrated. It is an apparatus which isolate | separates into made RO concentrated water. The upstream side of the RO device 20 is connected to the water supply path 10, and the downstream side is connected to the RO treatment water path 220 through which RO permeate flows and the RO drainage path 230 through which RO concentrated water flows. The RO device 20 includes a reverse osmosis membrane module (hereinafter referred to as “RO membrane module”) 211 and a pump 212.

RO膜モジュール211は、単一又は複数の逆浸透膜エレメント(図示せず)を備える。逆浸透膜エレメントを形成するRO膜としては、例えば架橋芳香族ポリアミド系複合膜等が挙げられる。RO膜は通常、孔径0.5nm程度の微孔を全面に有し、分子量が数十程度の物質を濾別可能である。即ち、RO膜は供給水に含まれるイオン状シリカ等の夾雑成分がRO膜を透過することを阻止する。   The RO membrane module 211 includes a single or a plurality of reverse osmosis membrane elements (not shown). Examples of the RO membrane forming the reverse osmosis membrane element include a cross-linked aromatic polyamide composite membrane. The RO membrane usually has micropores with a pore diameter of about 0.5 nm on the entire surface, and can filter out substances having a molecular weight of about several tens. That is, the RO membrane prevents contaminant components such as ionic silica contained in the supply water from passing through the RO membrane.

ポンプ212は、送水経路10から供給される供給水を加圧してRO膜モジュール211に供給する。ポンプ212の上流側は送水経路10に接続され、下流側はRO膜モジュール211に接続されている。送水経路10から供給される供給水は、ポンプ212によりRO膜における浸透圧以上に加圧されてRO膜モジュール211に供給される。   The pump 212 pressurizes the supply water supplied from the water supply path 10 and supplies it to the RO membrane module 211. The upstream side of the pump 212 is connected to the water supply path 10, and the downstream side is connected to the RO membrane module 211. The supply water supplied from the water supply path 10 is pressurized to a pressure higher than the osmotic pressure in the RO membrane by the pump 212 and supplied to the RO membrane module 211.

RO処理水路220は、RO装置20により分離されたRO透過水が流通する水路である。処理水路220の上流側端部はRO装置20に接続されており、下流側端部はRO透過水の供給部(図示せず)に接続されている。   The RO treatment water channel 220 is a water channel through which RO permeated water separated by the RO device 20 flows. The upstream end of the treatment water channel 220 is connected to the RO device 20, and the downstream end is connected to a RO permeated water supply unit (not shown).

RO排水路230は、RO処理装置20により分離されたRO濃縮水が流通する水路である。RO排水路230の上流側端部はRO装置20に接続されており、下流側端部は後述のNF装置30に接続されている。さらに、RO排水路230には調整弁231が設けられている。   The RO drainage channel 230 is a channel through which the RO concentrated water separated by the RO treatment device 20 flows. The upstream end of the RO drainage channel 230 is connected to the RO device 20, and the downstream end is connected to the NF device 30 described later. Further, the RO drainage channel 230 is provided with a regulating valve 231.

NF装置30は、RO膜モジュール211により分離されたRO濃縮水を、塩化物イオン(Cl)や硫酸イオン(SO 2−)等の腐食性イオンが除去されたNF透過水と、これらの腐食性イオンを含むNF濃縮水とに分離する装置である。NF装置30の上流側はRO排水路230に接続され、下流側はNF透過水が流通するNF処理水路320及びNF濃縮水が流通するNF排水路330に接続されている。NF装置30は、ナノろ過モジュール(以下、「NFモジュール」という)311を備える。 The NF device 30 uses the RO concentrated water separated by the RO membrane module 211, NF permeated water from which corrosive ions such as chloride ions (Cl ) and sulfate ions (SO 4 2− ) have been removed, and these It is an apparatus that separates into NF concentrated water containing corrosive ions. The upstream side of the NF device 30 is connected to the RO drainage channel 230, and the downstream side is connected to the NF treatment channel 320 through which NF permeated water flows and the NF drainage channel 330 through which NF concentrated water flows. The NF device 30 includes a nanofiltration module (hereinafter referred to as “NF module”) 311.

NFモジュール311は、単一又は複数のナノろ過膜(以下「NF膜」という)を備える。NF膜としては、例えばポリアミド系、ポリエーテル系等の合成高分子膜が挙げられる。NF膜は、分子量が数十程度の物質を濾別可能なRO膜と分子量が1000〜300000程度の物質を濾別可能な限外ろ過膜との中間に位置する機能を有する。即ち、NF膜はイオン状シリカが透過可能であるが、塩化物イオンや硫酸イオン等の腐食性イオンが透過することを阻止する。   The NF module 311 includes a single or a plurality of nanofiltration membranes (hereinafter referred to as “NF membrane”). Examples of the NF film include polyamide-based, polyether-based synthetic polymer films. The NF membrane has a function located between an RO membrane capable of filtering a substance having a molecular weight of about several tens and an ultrafiltration membrane capable of filtering a substance having a molecular weight of about 1,000 to 300,000. That is, the NF membrane can transmit ionic silica, but prevents corrosive ions such as chloride ions and sulfate ions from passing therethrough.

NF処理水路320は、NF装置30により分離されたNF透過水が流通する水路である。NF処理水路320の上流側端部はNF装置30に接続されており、下流側端部は後述の貯水タンク50に接続されている。   The NF treatment water channel 320 is a water channel through which the NF permeated water separated by the NF device 30 flows. The upstream end of the NF treatment water channel 320 is connected to the NF device 30, and the downstream end is connected to a water storage tank 50 described later.

NF排水路330は、NF装置30により分離されたNF濃縮水が流通する水路である。NF排水路330の上流側端部はNF装置30に接続されており、下流側端部はNF濃縮水の排出部(図示せず)に接続されている。また、NF排水路330には後述の循環経路331が接続されている。さらに、NF排水路330には排水制御弁332が設けられている。   The NF drainage channel 330 is a channel through which NF concentrated water separated by the NF device 30 flows. The upstream end of the NF drainage channel 330 is connected to the NF device 30, and the downstream end is connected to a discharge unit (not shown) of NF concentrated water. In addition, a circulation path 331 described later is connected to the NF drainage channel 330. Further, a drainage control valve 332 is provided in the NF drainage channel 330.

循環経路331は、NF装置30により分離されたNF濃縮水の一部を送水経路10に返送する経路である。循環経路331の上流側の端部は、NF排水路330に接続され、下流側の端部は送水経路10に接続されている。また、循環経路331には調整弁333が設けられている。   The circulation path 331 is a path for returning a part of the NF concentrated water separated by the NF device 30 to the water supply path 10. The upstream end of the circulation path 331 is connected to the NF drainage channel 330, and the downstream end is connected to the water supply path 10. In addition, an adjustment valve 333 is provided in the circulation path 331.

上記調整弁231及び排水制御弁332及び調整弁333の開度を制御することで、RO排水路230を流通するRO濃縮水及び排水路330を通じて廃棄されるNF濃縮水及び循環経路331を流通するNF濃縮水の流量が調節されると共に、ROモジュール211及びNFモジュール311内の圧力が調節される。   By controlling the opening of the regulating valve 231, the drainage control valve 332 and the regulating valve 333, the RO concentrated water flowing through the RO drainage channel 230 and the NF concentrated water discarded through the drainage channel 330 and the circulation channel 331 are circulated. The flow rate of the NF concentrated water is adjusted, and the pressure in the RO module 211 and the NF module 311 is adjusted.

薬注装置40は、NF装置30により分離されたNF透過水にコロイダルシリカを薬注する装置である。
コロイダルシリカは、シリカ(SiO)粒子を水中に分散状態で含む分散液であり、本実施形態においては濃縮水中で過飽和となったイオン状シリカを重合反応により吸着して、濃縮水のイオン状シリカの過飽和状態を抑制する機能を有する。コロイダルシリカはその平均粒径がイオン状シリカより十分大きく、流水中でせん断力を受けやすいことからスケールの原因物質となりにくい。
The chemical injection device 40 is a device that injects colloidal silica into the NF permeated water separated by the NF device 30.
Colloidal silica is a dispersion containing silica (SiO 2 ) particles in a dispersed state in water. In this embodiment, ionic silica that is supersaturated in concentrated water is adsorbed by a polymerization reaction, and the ionic state of concentrated water is obtained. It has a function of suppressing the supersaturated state of silica. Colloidal silica has an average particle size sufficiently larger than that of ionic silica and is susceptible to shearing force in running water, making it difficult to cause a scale.

コロイダルシリカの平均粒径は、イオン状シリカの吸着効率が増大することから30nm未満であることが好ましく、15nm未満であることがより好ましく、4〜6nmであることがさらに好ましい。コロイダルシリカの粒径を小さくするほどイオン状シリカの吸着効率が増大する理由としては、比表面積の増大によりイオン状シリカの吸着量が増大することが考えられる。なお、ここでいう「平均粒径」とは、原則としてBET法又はNaOH滴定方法により測定した数値をいう。但し、平均粒径10nm以下の数値に関しては、測定精度の点からシアーズ法による測定値を参照することが好ましい。
また、水分散液中のコロイダルシリカの含有量は特に限定されないが、シリカ含有量が5〜50重量%程度のものが好ましく用いられる。
The average particle size of the colloidal silica is preferably less than 30 nm, more preferably less than 15 nm, and even more preferably 4 to 6 nm because the adsorption efficiency of ionic silica increases. The reason why the adsorption efficiency of the ionic silica increases as the particle size of the colloidal silica is reduced may be that the adsorption amount of the ionic silica increases due to the increase in the specific surface area. In addition, "average particle diameter" here means a numerical value measured by the BET method or NaOH titration method in principle. However, for numerical values with an average particle size of 10 nm or less, it is preferable to refer to the measured values by the Sears method from the viewpoint of measurement accuracy.
Moreover, the content of colloidal silica in the aqueous dispersion is not particularly limited, but those having a silica content of about 5 to 50% by weight are preferably used.

コロイダルシリカとしては、特に制限されず、市販のものを使用できる。例えば、平均粒径4〜6nmの「スノーテックスST−XS」(日産化学工業株式会社製、シアーズ法により平均粒径を測定)、平均粒径4〜6nmの「カタロイドSI―550」(日揮触媒化成株式会社製、NaOH法により平均粒径を測定)、平均粒径10〜15nmの「スノーテックスST−30」(日産化学工業株式会社製、BET法により平均粒径を測定)、平均粒径10〜14nmの「カタロイドSI−30」(日揮触媒化成株式会社製、NaOH法により平均粒径を測定)、平均一次粒径15nmの「クォートロンPL−1」(扶桑化学工業株式会社製、BET法により平均粒径を測定)等を使用できる。なお、コロイダルシリカの平均粒径が範囲を有するのは、測定値が当該範囲内であることを意味する。   The colloidal silica is not particularly limited, and commercially available products can be used. For example, “Snowtex ST-XS” having an average particle size of 4 to 6 nm (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., measuring the average particle size by the Sears method), “Cataloid SI-550” having an average particle size of 4 to 6 nm (JGC Catalyst) “Snowtex ST-30” (manufactured by Kasei Co., Ltd., measured by NaOH method), “Snowtex ST-30” (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., measured by BET method), average particle size “Cataloid SI-30” of 10 to 14 nm (manufactured by JGC Catalysts & Chemicals Co., Ltd., average particle diameter measured by NaOH method), “Quatron PL-1” of 15 nm average primary particle diameter (manufactured by Fuso Chemical Industries, BET method) Can be used. In addition, that the average particle diameter of colloidal silica has a range means that a measured value is in the said range.

また、薬注装置40で薬注される薬剤としては、コロイダルシリカ以外のものが含まれていてもよい。例えば、硬度成分によるスケールの抑制のためのスケール抑制剤や、菌類の繁殖抑制又はスライムの生成抑制のための殺菌剤等が含まれていてもよい。これらの薬剤はコロイダルシリカと同時に薬注されてもよいし、個別に薬注されてもよい。   Moreover, as a chemical | medical agent poured with the chemical injection apparatus 40, things other than colloidal silica may be contained. For example, a scale inhibitor for inhibiting scale by a hardness component, a fungicide for inhibiting fungal growth or slime production, and the like may be included. These drugs may be administered simultaneously with colloidal silica or individually.

貯水タンク50は、NF処理装置30により分離されたNF透過水を貯水する。貯水タンク50の上流側はNF処理水路320に接続されており、下流側はクーリングタワー等の循環冷却水の供給部(図示せず)に接続されている。   The water storage tank 50 stores the NF permeated water separated by the NF processing device 30. The upstream side of the water storage tank 50 is connected to the NF treatment water channel 320, and the downstream side is connected to a circulating cooling water supply unit (not shown) such as a cooling tower.

次に、上記水処理装置1の動作について図1を参照しながら説明する。水処理装置1が動作を開始すると、供給水が送水経路10を通じてRO装置20に供給される。RO装置20に供給された供給水は、ポンプ212によりRO膜の浸透圧以上に加圧されてRO膜モジュール211に到達する。RO膜モジュール211に到達した供給水は、RO膜を透過し、イオン状シリカ等の夾雑成分が除去されたRO透過水と、イオン状シリカ等が濃縮されたRO濃縮水と、に分離される。RO透過水はRO処理通路220を通じてボイラ給水やクーリングタワーの循環冷却水等として供給される。RO濃縮水はRO排水路230を通じてNF装置30に供給される。NF装置30に供給されたRO濃縮水は、ポンプ212により加圧された状態であるため、新たなポンプ等を要することなくNF膜モジュール311に到達し、NF膜を透過する。こうしてRO濃縮水は、塩化物イオンや硫酸イオン等の腐食性イオンが除去されたNF透過水と、これらの腐食性イオンを含むNF濃縮水と、に分離される。NF透過水には薬注装置40によりコロイダルシリカが添加され、貯水タンク50に貯水される。   Next, the operation of the water treatment apparatus 1 will be described with reference to FIG. When the water treatment apparatus 1 starts operation, the supply water is supplied to the RO apparatus 20 through the water supply path 10. The supply water supplied to the RO device 20 is pressurized to the RO membrane osmotic pressure or higher by the pump 212 and reaches the RO membrane module 211. The supply water that has reached the RO membrane module 211 is separated into RO permeated water from which contaminant components such as ionic silica are removed and RO concentrated water in which ionic silica is concentrated. . The RO permeated water is supplied through the RO treatment passage 220 as boiler feed water, cooling tower circulating cooling water, or the like. The RO concentrated water is supplied to the NF device 30 through the RO drainage channel 230. Since the RO concentrated water supplied to the NF device 30 is in a state of being pressurized by the pump 212, it reaches the NF membrane module 311 without requiring a new pump or the like, and permeates the NF membrane. Thus, the RO concentrated water is separated into NF permeated water from which corrosive ions such as chloride ions and sulfate ions have been removed, and NF concentrated water containing these corrosive ions. Colloidal silica is added to the NF permeated water by the chemical injection device 40 and stored in the water storage tank 50.

NF濃縮水は、供給水に加えられた圧力により、一部がNF排水路330を通じて系外に排出され、一部が循環経路331を通じて送水経路10に返送される。返送されたNF濃縮水によりRO装置20を流通する供給水の流量が増加し、スケーリングやファウリングが抑制される。
RO排水路230を流通するRO濃縮水及び排水路330を通じて廃棄されるNF濃縮水及び循環経路331を流通するNF濃縮水の流量は、調整弁231及び排水制御弁332及び調整弁333の開度を制御することで調節される。また、ROモジュール211内の圧力及びNFモジュール311内の圧力も同様に調整弁231及び排水制御弁332及び調整弁333の開度を制御することで調節される。
A part of the NF concentrated water is discharged out of the system through the NF drainage channel 330 due to the pressure applied to the supply water, and a part thereof is returned to the water supply channel 10 through the circulation channel 331. The flow rate of the supply water that circulates through the RO device 20 is increased by the returned NF concentrated water, and scaling and fouling are suppressed.
The flow rates of the RO concentrated water flowing through the RO drainage channel 230, the NF concentrated water discarded through the drainage channel 330, and the NF concentrated water flowing through the circulation channel 331 are the opening amounts of the regulating valve 231, the drainage control valve 332, and the regulating valve 333. It is adjusted by controlling. Similarly, the pressure in the RO module 211 and the pressure in the NF module 311 are adjusted by controlling the opening degree of the regulating valve 231, the drainage control valve 332 and the regulating valve 333.

このような水処理装置1の動作による、水処理装置1に供給される供給水に対するRO透過水の割合を回収率という。本実施形態において、回収率は供給水の水量(F)に対するRO透過水の水量(F)の割合(%)(即ち、F/F×100)で表される。回収率は排水制御弁332の開度により調整可能である。即ち、排水制御弁332の開度が大きい場合には、濃縮水の排出される流量が多くなるため、回収率は低くなる。排水制御弁332の開度が小さい場合には、濃縮水の排出される流量が少なくなるため、回収率は高くなる。 The ratio of the RO permeate to the supply water supplied to the water treatment device 1 by the operation of the water treatment device 1 is referred to as a recovery rate. In the present embodiment, the recovery rate is expressed as a ratio (%) of the amount of RO permeated water (F 2 ) to the amount of supplied water (F 1 ) (ie, F 2 / F 1 × 100). The recovery rate can be adjusted by the opening degree of the drainage control valve 332. That is, when the opening degree of the drainage control valve 332 is large, the flow rate of concentrated water is increased, so that the recovery rate is lowered. When the opening degree of the drainage control valve 332 is small, the flow rate of the concentrated water is reduced, so that the recovery rate is high.

回収率を高めると、供給水の利用効率を高めることができるが、同時に濃縮水中のイオン状シリカの濃度が上昇し、過飽和状態になり得る。濃縮水が過飽和状態になると、RO膜面のスケーリングやファウリングが発生してRO透過水量が低下する。従って、高回収率を維持しながら濃縮水の過飽和状態を抑制することが要求される。   Increasing the recovery rate can increase the use efficiency of the feed water, but at the same time the concentration of ionic silica in the concentrated water can be increased, resulting in a supersaturated state. When the concentrated water becomes supersaturated, scaling and fouling of the RO membrane surface occurs, and the RO permeate amount decreases. Therefore, it is required to suppress the supersaturated state of the concentrated water while maintaining a high recovery rate.

RO透過水の水量(F)に対するRO濃縮水(F)の水量の割合を循環比という。また、本実施形態のようにRO装置に加えNF装置を設けた場合、循環比はRO透過水量とNF透過水量の合計水量に対するNF濃縮水量の割合として算出される。
また、RO装置20の外部に排出されるRO濃縮水の水量(F)に対する、水処理装置1に供給される供給水の水量(F)の割合(F/F)を所定濃縮倍率という。
The ratio of the amount of RO concentrated water (F 3 ) to the amount of RO permeated water (F 2 ) is called the circulation ratio. Further, when the NF device is provided in addition to the RO device as in the present embodiment, the circulation ratio is calculated as a ratio of the NF concentrated water amount to the total water amount of the RO permeated water amount and the NF permeated water amount.
Further, the ratio (F 1 / F 3 ) of the amount (F 1 ) of the supplied water supplied to the water treatment device 1 to the amount (F 3 ) of the RO concentrated water discharged to the outside of the RO device 20 is predeterminedly concentrated. It is called magnification.

次に、上記水処理装置1に適用される、本実施形態の循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法について説明する。
本実施形態における濃縮水の利用方法は、イオン状シリカを含む水及び/又は濃縮水を含む水にコロイダルシリカを薬注する薬注ステップを備える。
Next, the utilization method of the concentrated water used as the circulating cooling water of this embodiment applied to the said water treatment apparatus 1 is demonstrated.
The method of using concentrated water in the present embodiment includes a chemical injection step of injecting colloidal silica into water containing ionic silica and / or water containing concentrated water.

薬注ステップにおいては、薬注装置40によりイオン状シリカを含む水及び/又は濃縮水にコロイダルシリカが薬注される。本実施形態では、薬注ステップは、NF装置30の後段に設けられる。
薬注ステップにおけるコロイダルシリカの薬注量は特に制限されないが、循環冷却水におけるコロイダルシリカ濃度が150ppm以上となるように薬注されることが好ましい。また、コロイダルシリカの分散性が確保される範囲内で薬注量を増大させる限りは、薬注量が多いほどコロイダルシリカとイオン状シリカとの反応速度が高まり、より確実なスケール抑制効果が得られるためより好ましいが、コスト的な観点から3000ppm未満に抑える事が好ましい。
なお、150ppmよりも薬注量を少なく設定した場合であっても、循環冷却水として用いられる濃縮水中のイオン状シリカ濃度が十分高い場合、イオン状シリカとコロイダルシリカの重合反応は進行し得るため、一定のスケール抑制効果が得られる。
In the chemical injection step, colloidal silica is injected into water containing ionic silica and / or concentrated water by the chemical injection device 40. In the present embodiment, the chemical injection step is provided at the subsequent stage of the NF device 30.
The amount of colloidal silica used in the chemical injection step is not particularly limited. However, it is preferable that the colloidal silica is added so that the concentration of colloidal silica in the circulating cooling water is 150 ppm or more. In addition, as long as the dosage is increased within a range where the dispersibility of the colloidal silica is ensured, the reaction rate between the colloidal silica and the ionic silica increases as the dosage increases, resulting in a more reliable scale suppression effect. However, it is preferable to suppress it to less than 3000 ppm from the viewpoint of cost.
Even when the dosage is set to be less than 150 ppm, the polymerization reaction of ionic silica and colloidal silica can proceed when the concentration of ionic silica in the concentrated water used as circulating cooling water is sufficiently high. A certain scale suppression effect can be obtained.

また、本実施形態における循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法は、さらに腐食性イオンを除去する腐食性イオン除去ステップを備える。   Moreover, the utilization method of the concentrated water used as the circulating cooling water in the present embodiment further includes a corrosive ion removing step for removing corrosive ions.

腐食性イオン除去ステップにおいては、NF装置30によりRO濃縮水中に含まれる塩化物イオンや硫酸イオン等の腐食性イオンが除去されることが好ましい。
RO装置20により、イオン状シリカだけでなく塩化物イオンや硫酸イオン等の腐食性イオンも除去されるため、RO濃縮水中ではこれらの腐食性イオンが濃縮された状態となっている。RO濃縮水の循環冷却水としての利用を考慮すると、配管等の腐食防止のため、これらの腐食性イオンは可能な限り除去されることが好ましい。従って、これらの腐食性イオンをNF装置30により除去することで、RO濃縮水を循環冷却水として好ましく利用できる。
NF装置による腐食性イオンの除去率は、例えば塩化物イオン除去率が80%、硫酸イオン除去率が95%程度である。また、RO濃縮水中に含まれるイオン状シリカはNF膜を透過可能である。なお、「除去率」とは、濃縮水中の各成分濃度に対する透過水中の各成分濃度を示す。
In the corrosive ion removal step, corrosive ions such as chloride ions and sulfate ions contained in the RO concentrated water are preferably removed by the NF device 30.
Since the RO apparatus 20 removes not only ionic silica but also corrosive ions such as chloride ions and sulfate ions, these corrosive ions are concentrated in the RO concentrated water. Considering the use of RO concentrated water as circulating cooling water, it is preferable to remove these corrosive ions as much as possible in order to prevent corrosion of piping and the like. Therefore, by removing these corrosive ions by the NF device 30, the RO concentrated water can be preferably used as the circulating cooling water.
The removal rate of corrosive ions by the NF apparatus is, for example, a chloride ion removal rate of 80% and a sulfate ion removal rate of about 95%. Moreover, the ionic silica contained in RO concentrated water can permeate | transmit NF membrane. The “removal rate” indicates the concentration of each component in the permeated water with respect to the concentration of each component in the concentrated water.

ここで、表1は、NF装置を設けない場合のRO濃縮水の利用方法において、各水処理段階における水中の成分濃度及び水量を示し、表2は、本実施形態に係るNF装置30を設けた場合のRO濃縮水の利用方法において、各水処理段階における水中の成分濃度及び水量を示したものである。
表1及び表2に係る濃縮水の利用方法いずれも、供給水中にはイオン状シリカが30mg/L、塩化物イオンが15mg/L、硫酸イオンが15mg/Lの濃度でそれぞれ含有されており、RO装置の回収率は75%、RO装置の除去率はイオン状シリカ除去率が99.0%、塩化物イオン除去率が99.0%、硫酸イオン除去率が99.5%である。また、循環比はいずれも5.0であり、循環冷却水中の各成分濃度は、循環冷却水中で4倍濃縮されることを想定した数値となっている。
また、表2に係る濃縮水の利用方法におけるNF装置の除去率はイオン状シリカ除去率が0%、塩化物イオン除去率が80.0%、硫酸イオン除去率が95.0%である。
Here, Table 1 shows the component concentration and amount of water in each water treatment stage in the method of using RO concentrated water when no NF device is provided, and Table 2 shows the NF device 30 according to the present embodiment. In the method of using RO concentrated water in the case of the water, the component concentration in water and the amount of water in each water treatment stage are shown.
Both of the methods for using concentrated water according to Table 1 and Table 2 contain ionic silica at a concentration of 30 mg / L, chloride ions at 15 mg / L, and sulfate ions at a concentration of 15 mg / L, respectively. The RO device recovery rate is 75%, the RO device removal rate is 99.0% for ionic silica removal rate, 99.0% for chloride ion removal rate, and 99.5% for sulfate ion removal rate. In addition, the circulation ratio is 5.0, and the concentration of each component in the circulating cooling water is a numerical value assuming that the concentration is 4 times in the circulating cooling water.
Moreover, the removal rate of the NF apparatus in the utilization method of the concentrated water which concerns on Table 2 is 0% for ionic silica removal rate, 80.0% for chloride ion removal rate, and 95.0% for sulfate ion removal rate.

表1及び表2における「供給水」とは、水処理装置に供給される水、即ち原水を示し、「循環水」とは、RO装置若しくはNF装置の濃縮水の一部が循環経路を通じて返送された水を示す。「RO供給水」とは、RO装置に供給される水を示し、上記供給水及び循環水が混合された水である。
表1におけるNF装置を設けない濃縮水の利用方法は、RO濃縮水の一部である排水を循環冷却水として利用するものであるが、排水が循環冷却水中で4倍濃縮された結果、塩化物イオン濃度が233.01mg/L、硫酸イオン濃度が236.45mg/Lとなり、日本冷凍空調工業会(JRA)標準規格である、200mg/Lをどちらも上回っている。
これに対し、表2におけるNF装置30を設けた本実施形態に係る濃縮水の利用方法は、RO濃縮水からNF装置30により腐食性イオンを除去した、NF透過水を循環冷却水として利用するものである。NF透過水が循環冷却水中で4倍濃縮された結果、塩化物イオン濃度が178.51mg/L、硫酸イオン濃度が107.29mg/Lとなり、JRA標準規格である、200mg/Lをどちらも下回っている。また、イオン状シリカ濃度は466.02mg/Lであり、pH8、30℃におけるイオン状シリカの溶解度である150mg/Lを上回るものの、上記薬注ステップによるコロイダルシリカの薬注により過飽和状態が抑制されるため、スケールの析出等を抑制できる。
“Supply water” in Tables 1 and 2 refers to water supplied to the water treatment device, that is, raw water, and “circulation water” refers to a part of the concentrated water of the RO device or NF device being returned through the circulation path. Shown water. “RO supply water” refers to water supplied to the RO device, and is water in which the supply water and circulating water are mixed.
The method of using concentrated water without an NF device in Table 1 uses wastewater that is part of RO concentrated water as circulating cooling water. However, as a result of wastewater being concentrated four times in circulating cooling water, The product ion concentration was 233.01 mg / L and the sulfate ion concentration was 236.45 mg / L, both exceeding the 200 mg / L standard of the Japan Refrigeration and Air Conditioning Industry Association (JRA).
On the other hand, the method of using concentrated water according to the present embodiment provided with the NF device 30 in Table 2 uses NF permeated water obtained by removing corrosive ions from the RO concentrated water by the NF device 30 as circulating cooling water. Is. As a result of NF permeating water being concentrated four times in circulating cooling water, the chloride ion concentration was 178.51 mg / L and the sulfate ion concentration was 107.29 mg / L, both below the JRA standard of 200 mg / L. ing. The ionic silica concentration is 466.02 mg / L, which exceeds 150 mg / L, which is the solubility of ionic silica at pH 8 and 30 ° C., but the supersaturated state is suppressed by the chemical injection of colloidal silica by the chemical injection step. Therefore, it is possible to suppress scale deposition and the like.

Figure 2017104787
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Figure 2017104787
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腐食性イオン除去ステップを設ける箇所については特に制限されないが、薬注ステップの一次側に設けることが好ましい。   The location where the corrosive ion removing step is provided is not particularly limited, but it is preferably provided on the primary side of the chemical injection step.

本実施形態における循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法において、水処理装置1に供給される供給水に対し軟化処理や活性炭処理等の前処理を行ってもよい。軟化処理や活性炭処理等の前処理によって、RO装置への供給水又は循環冷却水として用いられる濃縮水中の夾雑物やカルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン、マンガンイオン、アルミニウムイオン等の多価の陽イオンが低減されることで、コロイダルシリカの分散性が高まるので、より高いスケール抑制効果が得られる。   In the method of using concentrated water used as the circulating cooling water in the present embodiment, pretreatment such as softening treatment or activated carbon treatment may be performed on the supply water supplied to the water treatment apparatus 1. By pretreatment such as softening treatment or activated carbon treatment, impurities in the concentrated water used as supply water or circulating cooling water to the RO device or multivalent positive ions such as calcium ions, magnesium ions, iron ions, manganese ions, aluminum ions, etc. Since the dispersibility of colloidal silica increases by reducing ions, a higher scale suppression effect can be obtained.

このように本実施形態の濃縮水の利用方法により処理されたRO濃縮水は、循環冷却水として好ましく用いられるが、特にクーリングタワーの循環冷却水として用いられることが好ましい。
クーリングタワーは、熱交換機等の負荷装置を冷却するための装置であり、クーリングタワーに用いられる循環冷却水は、クーリングタワーで循環冷却水の蒸発により冷却され、供給ラインを通じて負荷装置に供給される。負荷装置を冷却することで加温された循環冷却水は、回収ラインを通じてクーリングタワーに回収される。即ち、循環冷却水はクーリングタワーと負荷装置との間を循環する。
As described above, the RO concentrated water treated by the method of using the concentrated water according to the present embodiment is preferably used as the circulating cooling water, and particularly preferably used as the circulating cooling water for the cooling tower.
The cooling tower is a device for cooling a load device such as a heat exchanger, and the circulating cooling water used in the cooling tower is cooled by evaporation of the circulating cooling water in the cooling tower and supplied to the load device through a supply line. The circulating cooling water heated by cooling the load device is recovered to the cooling tower through the recovery line. That is, the circulating cooling water circulates between the cooling tower and the load device.

クーリングタワーに用いられる循環冷却水は滞留時間が長いため、コロイダルシリカとイオン状シリカとの反応時間を十分に確保できる。また、循環冷却水は冷却塔において水分が蒸発し濃縮されるため、循環冷却水中のイオン状シリカ及びコロイダルシリカの濃度が上昇し、pHが上昇する。このような条件下においても、イオン状シリカの濃度上昇に伴いコロイダルシリカとイオン状シリカとの反応性が向上し、また高pH条件下ではコロイダルシリカとイオン状シリカとの反応性が向上すると共にコロイダルシリカの分散安定性が向上するため、好ましいスケール抑制効果が得られる。   Since the circulating cooling water used in the cooling tower has a long residence time, a sufficient reaction time between the colloidal silica and the ionic silica can be secured. Moreover, since water is evaporated and concentrated in the circulating cooling water in the circulating cooling water, the concentrations of ionic silica and colloidal silica in the circulating cooling water increase, and the pH increases. Even under such conditions, the reactivity between colloidal silica and ionic silica is improved as the concentration of ionic silica increases, and the reactivity between colloidal silica and ionic silica is improved under high pH conditions. Since the dispersion stability of colloidal silica is improved, a preferable scale suppression effect is obtained.

上述した本実施形態の循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法によれば、例えば、以下のような効果が奏される。   According to the method of using concentrated water used as the circulating cooling water of the present embodiment described above, for example, the following effects are exhibited.

本実施形態の濃縮水の利用方法は、イオン状シリカを含む水及び/又は濃縮水を含む水に、薬注装置40によりコロイダルシリカを薬注する薬注ステップを備える。
これにより、濃縮水中に含まれるイオン状シリカはコロイダルシリカと重合反応し吸着される。コロイダルシリカに吸着されたイオン状シリカはスケーリングの原因物質となりにくい。従って、このようなコロイダルシリカが薬注された濃縮水を循環冷却水として用いた場合、濃縮水中のイオン状シリカ濃度を低減でき、スケーリングが抑制されるため濃縮水を循環冷却水として利用できる。
また、コロイダルシリカとイオン状シリカとの重合反応の速度はこれらの物質の濃度等によって変化するため、このようなコロイダルシリカが薬注された濃縮水の用途によっては十分なスケール抑制効果が得られない場合がある。しかし、循環冷却水としての用途であれば、コロイダルシリカとイオン状シリカの反応時間を確保できるため、十分なスケール抑制効果が得られる。
The method for using concentrated water according to the present embodiment includes a chemical injection step of injecting colloidal silica into water containing ionic silica and / or water containing concentrated water using the chemical injection device 40.
Thereby, the ionic silica contained in the concentrated water is polymerized and adsorbed with the colloidal silica. Ionic silica adsorbed on colloidal silica is unlikely to cause scaling. Therefore, when the concentrated water into which such colloidal silica is poured is used as the circulating cooling water, the concentration of ionic silica in the concentrated water can be reduced and scaling is suppressed, so that the concentrated water can be used as the circulating cooling water.
In addition, since the rate of polymerization reaction between colloidal silica and ionic silica varies depending on the concentration of these substances, a sufficient scale-inhibiting effect can be obtained depending on the use of concentrated water into which such colloidal silica is poured. There may not be. However, if it is a use as circulating cooling water, since the reaction time of colloidal silica and ionic silica can be ensured, the sufficient scale suppression effect is acquired.

本実施形態の濃縮水の利用方法における薬注ステップにおいては、循環冷却水におけるコロイダルシリカ濃度が150ppm以上となるように薬注される。
これにより、濃縮水中におけるコロイダルシリカとイオン状シリカの好ましい反応速度が得られるため、濃縮水を循環冷却水として利用した場合において、より確実なスケール抑制効果が得られる。
In the chemical injection step in the method of using concentrated water of the present embodiment, chemical injection is performed so that the colloidal silica concentration in the circulating cooling water is 150 ppm or more.
Thereby, since the preferable reaction rate of colloidal silica and ionic silica in concentrated water is obtained, when a concentrated water is utilized as circulating cooling water, a more reliable scale suppression effect is obtained.

本実施形態の濃縮水の利用方法における薬注ステップにおいて薬注されるコロイダルシリカの粒径は30nm未満である。
これにより、コロイダルシリカによるイオン状シリカの吸着効率が増大するため、より好ましいスケール抑制効果が得られる。
The particle size of colloidal silica to be injected in the chemical injection step in the method of using concentrated water of the present embodiment is less than 30 nm.
Thereby, since the adsorption efficiency of the ionic silica by colloidal silica increases, a more preferable scale suppression effect is obtained.

本実施形態の濃縮水の利用方法は、さらに腐食性イオンを除去する腐食性イオン除去ステップを備える。
RO膜を塩化物イオンや硫酸イオン等の腐食性イオンは透過しないため、RO濃縮水中において腐食性イオン濃度は非常に高いものとなる恐れがある。そのため、これらの腐食性イオンに対し何ら処理を行わずにRO濃縮水を循環冷却水として用いた場合、循環経路に用いられる配管等の腐食が生じる恐れがある。しかし、本実施形態における腐食性イオン除去ステップにより腐食性イオンが除去されるため、RO濃縮水を循環冷却水として用いた場合における循環経路等の腐食を防止できる。
The method for using concentrated water of the present embodiment further includes a corrosive ion removing step for removing corrosive ions.
Since corrosive ions such as chloride ions and sulfate ions do not permeate through the RO membrane, the corrosive ion concentration in RO concentrated water may be very high. Therefore, when RO concentrated water is used as circulating cooling water without performing any treatment on these corrosive ions, there is a risk of corrosion of piping or the like used in the circulation path. However, since corrosive ions are removed by the corrosive ion removal step in the present embodiment, corrosion of the circulation path and the like when RO concentrated water is used as the circulating cooling water can be prevented.

本実施形態の濃縮水の利用方法において、腐食性イオン除去ステップは薬注ステップの一次側に設けられ、腐食性イオン除去ステップにおいて、イオン状シリカが透過可能かつ、腐食性イオンの透過を抑制するNF膜により腐食性イオンが除去される。
腐食性イオン除去ステップにおいて、NF膜により腐食性イオンを除去することで十分な腐食性イオンの除去効果が得られる。NF膜をイオン状シリカは透過可能であるため、濃縮水をNF膜に透過させてもNF膜にイオン状シリカが捕捉され、NF膜が閉塞することはない。また、薬注ステップにおいて薬注されるコロイダルシリカの粒径がNF膜の孔径より大きい場合、腐食性イオン除去ステップを薬注ステップの二次側に設けると、コロイダルシリカはNF膜を透過できず、コロイダルシリカが添加された濃縮水を得ることができない。しかし、本実施形態においては腐食性イオン除去ステップを薬注ステップの一次側に設けているため、かかる問題を回避できる。
In the method of using concentrated water of the present embodiment, the corrosive ion removal step is provided on the primary side of the chemical injection step, and in the corrosive ion removal step, the ionic silica can be transmitted and the permeation of corrosive ions is suppressed. Corrosive ions are removed by the NF film.
In the corrosive ion removal step, a sufficient corrosive ion removal effect can be obtained by removing the corrosive ions with the NF film. Since ionic silica can permeate through the NF membrane, ionic silica is not captured by the NF membrane and the NF membrane is not clogged even if concentrated water is permeated through the NF membrane. Further, when the particle size of colloidal silica to be injected in the chemical injection step is larger than the pore size of the NF membrane, if the corrosive ion removal step is provided on the secondary side of the chemical injection step, the colloidal silica cannot permeate the NF membrane. Concentrated water to which colloidal silica is added cannot be obtained. However, in this embodiment, since the corrosive ion removal step is provided on the primary side of the chemical injection step, such a problem can be avoided.

以上、本発明の循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法が適用される好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment to which the utilization method of the concentrated water used as circulating cooling water of this invention was applied was described, this invention is not restrict | limited to the above-mentioned embodiment, It can change suitably.

図1における水処理装置1では、薬注装置40はNF処理水路320を流通するNF処理水に対して薬注を行うものとなっているが、これに限定されず、イオン状シリカを含む水又は濃縮水を含む水、あるいはこれらの両方に薬注を行うものであってもよい。
即ち、図1における水処理装置1はNF装置30を備えた構成となっているが、これに限定されず、NF装置を設けなくともよい。かかる場合、送水経路10を流通する供給水に対して薬注を行うものであってもよいし、送水経路10を通じてRO装置20に供給する供給水の貯水槽を設け、該貯水槽にコロイダルシリカの薬注を行ってもよい。即ち、最終的に循環冷却水として用いられる濃縮水にコロイダルシリカが含まれるように薬注されるものであればよい。
また、循環経路331内に薬注装置40を設け、あるいはRO排水路230中に薬注装置40を設けることで、濃縮水に薬注を行うものであってもよい。この場合、薬注されたコロイダルシリカは循環経路331を通じて送水経路10からRO装置20に供給される供給水に混入し、それによって最終的に循環冷却水に添加される。
その他、クーリングタワー等を流通する循環冷却水に対し、直接コロイダルシリカの薬注を行ってもよい。
In the water treatment device 1 in FIG. 1, the chemical injection device 40 performs chemical injection on the NF treated water flowing through the NF treated water channel 320, but is not limited thereto, and water containing ionic silica is used. Or you may perform a chemical injection to the water containing concentrated water, or both of these.
That is, although the water treatment apparatus 1 in FIG. 1 is configured to include the NF apparatus 30, the present invention is not limited to this, and the NF apparatus may not be provided. In such a case, chemical injection may be performed on the supply water that circulates in the water supply path 10, or a storage tank for supply water to be supplied to the RO device 20 through the water supply path 10 is provided, and colloidal silica is provided in the storage tank. You may do the medicine. That is, what is necessary is just to be poured so that the concentrated water finally used as circulating cooling water contains colloidal silica.
Alternatively, the drug injection device 40 may be provided in the circulation path 331 or the drug injection device 40 may be provided in the RO drainage channel 230 to perform drug injection to the concentrated water. In this case, the injected colloidal silica is mixed into the supply water supplied from the water supply path 10 to the RO device 20 through the circulation path 331, and finally added to the circulating cooling water.
In addition, the colloidal silica may be directly poured into the circulating cooling water flowing through the cooling tower or the like.

水処理装置1から循環冷却水として濃縮水を供給する際、上記発明の効果を阻害しない範囲内で上水やその他の処理水、その他の排水等をブレンドし、循環冷却水として供給するものであってもよい。この場合、ブレンドされる水に対しコロイダルシリカの薬注を行ってもよい。   When supplying concentrated water from the water treatment device 1 as circulating cooling water, it is blended with clean water, other treated water, other waste water, etc. within a range that does not impede the effects of the invention, and is supplied as circulating cooling water. There may be. In this case, the colloidal silica may be injected into the water to be blended.

また、図1における水処理装置1では、循環経路331を設けて構成しているが、これに限定されず、循環経路331を設けずに水処理装置を構成してもよい。即ち、NF濃縮水を送水経路10に返送せずに排水するものであってもよい。   Moreover, in the water treatment apparatus 1 in FIG. 1, the circulation path 331 is provided, but is not limited thereto, and the water treatment apparatus may be configured without the circulation path 331. That is, the NF concentrated water may be drained without being returned to the water supply path 10.

[実験例]
次に、本発明の循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法の効果を検証する実験例について説明する。本実験は、所定条件下において、イオン状シリカ含有水にコロイダルシリカを添加した場合におけるイオン状シリカの過飽和状態の抑制効果を検証するものである。なお、本発明は、以下の実験例に限定されるものではない。
[Experimental example]
Next, an experimental example for verifying the effect of the method of using concentrated water used as the circulating cooling water of the present invention will be described. This experiment verifies the effect of suppressing the supersaturated state of ionic silica when colloidal silica is added to ionic silica-containing water under predetermined conditions. Note that the present invention is not limited to the following experimental examples.

<実験例1>
メタ珪酸ナトリウム九水和物532.9mgと、緩衝成分としての炭酸水素ナトリウム420mgとをイオン交換水250mLに添加して完全に溶解し、イオン状シリカ濃度が450mgSiO/Lの水溶液(イオン状シリカの過飽和水溶液)を調製した。そして、この水溶液60mLをポリプロピレン製の容器に量り取ってスターラーで撹拌し、最終pHが約8.3となるように10%塩酸0.35mLを添加した。10%塩酸の添加完了後、平均粒径(シアーズ法)が4〜6nmのコロイダルシリカ(20重量%水溶液:「スノーテックスST−XS」,日産化学工業株式会社製)をそれぞれ167mgSiO/L、333mgSiO/L、1,667mgSiO/L、3,333mgSiO/L即座に添加した水溶液、及び添加しなかった水溶液について、水溶液中のイオン状シリカ濃度をJIS K 0101(1998)「工業用試験方法」に規定されたモリブデン黄吸光光度法に従って測定した。なお、水溶液の温度を25℃に維持して測定を行った。結果を図2に示す。図2において、グラフの縦軸はイオン状シリカ濃度(mgSiO/L)を示し、横軸は反応時間(分)を示す。反応時間(分)は、調製した水溶液に対して10%塩酸の添加が完了した時点を0とした。
<Experimental example 1>
Sodium metasilicate nonahydrate 532.9 mg and sodium bicarbonate 420 mg as a buffer component are added to 250 mL of ion-exchanged water and completely dissolved, and an ionic silica concentration of 450 mg SiO 2 / L aqueous solution (ionic silica Of a supersaturated aqueous solution). Then, 60 mL of this aqueous solution was weighed into a polypropylene container and stirred with a stirrer, and 0.35 mL of 10% hydrochloric acid was added so that the final pH was about 8.3. After completion of the addition of 10% hydrochloric acid, colloidal silica (20 wt% aqueous solution: “Snowtex ST-XS”, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) having an average particle size (Sears method) of 4 to 6 nm was 167 mg SiO 2 / L, 333 mg SiO 2 / L, 1,667 mg SiO 2 / L, 3,333 mg SiO 2 / L For aqueous solutions immediately added and not added, the concentration of ionic silica in the aqueous solution was measured according to JIS K 0101 (1998) “Industrial test. It was measured according to the molybdenum yellow spectrophotometry specified in “Method”. In addition, it measured by maintaining the temperature of aqueous solution at 25 degreeC. The results are shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis of the graph represents the ionic silica concentration (mgSiO 2 / L), and the horizontal axis represents the reaction time (minutes). The reaction time (minutes) was set to 0 when the addition of 10% hydrochloric acid was completed with respect to the prepared aqueous solution.

<実験例2>
メタ珪酸ナトリウム九水和物592.1mgと、緩衝成分としての炭酸水素ナトリウム840.1mgとをイオン交換水500mLに添加して完全に溶解し、イオン状シリカ濃度が250mgSiO/Lの水溶液(イオン状シリカの過飽和水溶液)を調製した。そして、この水溶液60mLをポリプロピレン製の容器に量り取ってスターラーで撹拌し、最終pHが約8.3となるように10%塩酸0.20mLを添加した。10%塩酸の添加完了後、実験例1と同様のコロイダルシリカをそれぞれSiO換算で333mg/L、1,667mg/L、3,333mg/L即座に添加した水溶液、及び添加しなかった水溶液について、実験例1と同様の条件で水溶液中のイオン状シリカ濃度を測定した。結果を図3に示す。図3において、グラフの縦軸はイオン状シリカ濃度(mgSiO2/L)を示し、横軸は反応時間(分)を示す。反応時間(分)は、調製した水溶液に対して10%塩酸の添加が完了した時点を0とした。
<Experimental example 2>
Sodium metasilicate nonahydrate 592.1 mg and sodium hydrogen carbonate 840.1 mg as a buffer component are added to 500 mL of ion-exchanged water and completely dissolved, and an ionic silica concentration of 250 mg SiO 2 / L aqueous solution (ion A supersaturated aqueous solution of glassy silica) was prepared. Then, 60 mL of this aqueous solution was weighed into a polypropylene container and stirred with a stirrer, and 0.20 mL of 10% hydrochloric acid was added so that the final pH was about 8.3. After the completion of the addition of 10% hydrochloric acid, an aqueous solution in which colloidal silica similar to Experimental Example 1 was added immediately at 333 mg / L, 1,667 mg / L, 3,333 mg / L in terms of SiO 2 , and an aqueous solution not added The ionic silica concentration in the aqueous solution was measured under the same conditions as in Experimental Example 1. The results are shown in FIG. In FIG. 3, the vertical axis of the graph represents the ionic silica concentration (mgSiO2 / L), and the horizontal axis represents the reaction time (minutes). The reaction time (minutes) was set to 0 when the addition of 10% hydrochloric acid was completed with respect to the prepared aqueous solution.

<実験例3>
メタ珪酸ナトリウム九水和物1894.7mgと、緩衝成分としての炭酸水素ナトリウム1680.2mgとをイオン交換水1000mLに添加して完全に溶解し、イオン状シリカ濃度が400mgSiO/Lの水溶液(イオン状シリカの過飽和水溶液)を調製した。そして、この水溶液100mLをポリプロピレン製の容器に量り取ってスターラーで撹拌し、最終pHが約8.3となるように10%塩酸0.47mLを添加した。10%塩酸の添加完了後、平均粒径がそれぞれ4〜6nm、10〜15nm、40〜50nm、70〜100nmのコロイダルシリカ(20重量%水溶液:「ST−XS」、「ST−30」、「ST−20L」、「ST−ZL」,日産化学工業株式会社製)をそれぞれ500mgSiO/L即座に添加した及び添加しなかった水溶液について、実験例1と同様の条件で水溶液中のイオン状シリカ濃度を測定した。結果を図4に示す。
<Experimental example 3>
1894.7 mg of sodium metasilicate nonahydrate and 1680.2 mg of sodium hydrogen carbonate as a buffer component are added to 1000 mL of ion-exchanged water and completely dissolved, and an aqueous solution of ionic silica concentration of 400 mg SiO 2 / L (ion A supersaturated aqueous solution of glassy silica) was prepared. Then, 100 mL of this aqueous solution was weighed into a polypropylene container and stirred with a stirrer, and 0.47 mL of 10% hydrochloric acid was added so that the final pH was about 8.3. After completion of the addition of 10% hydrochloric acid, colloidal silica having an average particle size of 4 to 6 nm, 10 to 15 nm, 40 to 50 nm, and 70 to 100 nm (20 wt% aqueous solution: “ST-XS”, “ST-30”, “ ST-20L "," ST-ZL "(manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) were each added with 500 mg SiO 2 / L immediately, and ionic silica in the aqueous solution under the same conditions as in Experimental Example 1 Concentration was measured. The results are shown in FIG.

図2に示す実験例1の結果から、イオン状シリカの過飽和水溶液に添加するコロイダルシリカの添加量を、167mgSiO/L、333mgSiO/L、1,667mgSiO/L、3,333mgSiO/L、と増大させるにつれ、イオン状シリカ濃度の低減効果が高くなることが分かった。この結果から、イオン状シリカの濃縮水に添加するコロイダルシリカの添加量を150mgSiO/L以上に増大させることで、イオン状シリカの過飽和状態を抑制する効果が得られることが確認された。 From the results of Experimental Example 1 shown in FIG. 2, the amount of colloidal silica added to the supersaturated aqueous solution of ionic silica is 167 mgSiO 2 / L, 333 mgSiO 2 / L, 1,667 mgSiO 2 / L, 3,333 mgSiO 2 / L. It has been found that the effect of reducing the ionic silica concentration increases as the value increases. From this result, it was confirmed that the effect of suppressing the supersaturated state of the ionic silica can be obtained by increasing the amount of colloidal silica added to the concentrated water of the ionic silica to 150 mgSiO 2 / L or more.

図3に示す実験例2の結果から、イオン状シリカ濃度を実験例1よりも低下させ、比較的低い過飽和状態(250mgSiO/L)のイオン状シリカの過飽和水溶液に添加するコロイダルシリカの添加量を変化させた場合においても、添加量を333mgSiO/L、1,667mgSiO/L、3,333mgSiO/L、と添加量を増大させるにつれ、イオン状シリカの濃度の低減効果が高くなることが分かった。この結果から、比較的低い過飽和状態のイオン状シリカの過飽和水溶液にコロイダルシリカを添加した場合であっても、コロイダルシリカの添加量を増大させることで、イオン状シリカの過飽和状態を抑制する効果が得られることが確認された。 From the results of Experimental Example 2 shown in FIG. 3, the amount of colloidal silica added to the supersaturated aqueous solution of ionic silica in a relatively low supersaturated state (250 mg SiO 2 / L) with the ionic silica concentration lower than that of Experimental Example 1 Even when the amount is changed, as the added amount is increased to 333 mgSiO 2 / L, 1,667 mgSiO 2 / L, 3,333 mgSiO 2 / L, the effect of reducing the concentration of ionic silica becomes higher. I understood. From this result, even when colloidal silica is added to a supersaturated aqueous solution of ionic silica in a relatively low supersaturated state, the effect of suppressing the supersaturated state of ionic silica is increased by increasing the amount of colloidal silica added. It was confirmed that it was obtained.

図4に示す実験例3の結果から、イオン状シリカの過飽和水溶液に添加するコロイダルシリカの平均粒径を変化させた場合において、平均粒径を70〜100nm、40〜50nm、10〜15nm、4〜6nm、と小さくするに従って、イオン状シリカ濃度の低減効果が高くなることが分かった。この結果から、イオン状シリカの過飽和水に添加するコロイダルシリカの添加量が一定である場合、コロイダルシリカの平均粒径が小さいほど、イオン状シリカの過飽和状態を抑制する効果が高いことが確認された。   From the results of Experimental Example 3 shown in FIG. 4, when the average particle size of colloidal silica added to the supersaturated aqueous solution of ionic silica is changed, the average particle size is 70 to 100 nm, 40 to 50 nm, 10 to 15 nm, 4 It turned out that the reduction effect of ionic silica concentration becomes high as it is reduced to ˜6 nm. From this result, when the amount of colloidal silica added to the supersaturated water of ionic silica is constant, it is confirmed that the smaller the average particle size of colloidal silica, the higher the effect of suppressing the supersaturated state of ionic silica. It was.

20 逆浸透膜装置(RO装置)
30 ナノろ過膜装置(NF装置)
40 薬注装置
20 Reverse osmosis membrane device (RO device)
30 Nanofiltration membrane device (NF device)
40 Chemical injection device

Claims (5)

イオン状シリカを含む水を逆浸透膜装置により処理して生成される濃縮水を循環冷却水として使用する濃縮水の利用方法であって、
前記イオン状シリカを含む水及び/又は前記濃縮水を含む水にコロイダルシリカを薬注する薬注ステップを備える、循環冷却水として用いる濃縮水の利用方法。
Concentrated water utilization method using concentrated water produced by treating water containing ionic silica with a reverse osmosis membrane device as circulating cooling water,
A method of using concentrated water used as circulating cooling water, comprising a chemical injection step of pouring colloidal silica into water containing the ionic silica and / or water containing the concentrated water.
前記薬注ステップに加えて、さらに腐食性イオンを除去する腐食性イオン除去ステップを備える、請求項1に記載の濃縮水の利用方法。   The method for using concentrated water according to claim 1, further comprising a corrosive ion removing step for removing corrosive ions in addition to the chemical injection step. 前記薬注ステップにおいて、前記循環冷却水におけるコロイダルシリカ濃度が150ppm以上となるようにコロイダルシリカが薬注される、請求項1又は2に記載の濃縮水の利用方法。   The method of using concentrated water according to claim 1 or 2, wherein in the chemical injection step, colloidal silica is injected in a chemical manner so that the colloidal silica concentration in the circulating cooling water is 150 ppm or more. 前記腐食性イオン除去ステップは、前記薬注ステップの一次側に設けられ、
前記腐食性イオン除去ステップでは、イオン状シリカが透過可能かつ、腐食性イオンの透過を抑制するナノろ過膜により腐食性イオンが除去される、請求項2又は3に記載の濃縮水の利用方法。
The corrosive ion removal step is provided on the primary side of the chemical injection step,
The method of using concentrated water according to claim 2 or 3, wherein, in the corrosive ion removal step, corrosive ions are removed by a nanofiltration membrane that is permeable to ionic silica and suppresses permeation of corrosive ions.
前記コロイダルシリカの平均粒径が30nm未満である、請求項1〜4いずれかに記載の濃縮水の利用方法。   The usage method of the concentrated water in any one of Claims 1-4 whose average particle diameter of the said colloidal silica is less than 30 nm.
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