JP2019042734A - 水処理方法および水処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
[1]逆浸透膜を用いて、無機塩類を含む供給水を脱塩処理し、脱塩水を得る脱塩処理工程と、前記脱塩水のpHおよび遊離炭酸濃度を調整し、調整水を得る第1調整工程と、前記調整水と、炭酸塩粒子とを接触させ、処理水を得る接触処理工程と、を有する水処理方法。
[2]前記脱塩処理工程に先立って、原水のpHおよび遊離炭酸濃度を調整し、前記供給水を得る第2調整工程を有する[1]に記載の水処理方法。
[3]前記第2調整工程において、酸性条件下で前記原水を曝気し、脱炭酸処理する[2]に記載の水処理方法。
[4]前記接触処理工程の後に、前記処理水のpHおよび遊離炭酸濃度を調整する第3調整工程を有する[1]〜[3]のいずれか1項に記載の水処理方法。
[5]前記第3調整工程において、硫酸、硫酸塩、亜硫酸塩および重亜硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種と前記処理水とを混合する[4]に記載の水処理方法。
[6]前記第1調整工程において、硫酸、硫酸塩、亜硫酸塩および重亜硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種と前記脱塩水とを混合する[1]〜[5]のいずれか1項に記載の水処理方法。
[7]前記炭酸塩粒子として、炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも一種を用いる[1]〜[6]のいずれか1項に記載の水処理方法。
[8]前記炭酸塩粒子は、複数の粒子からなり、粒径が0.1mm以上10mm以下の前記粒子の個数が前記炭酸塩粒子の総数に対して90%以上である[1]〜[7]のいずれか1項に記載の水処理方法。
[9]前記接触処理工程において、空間速度5hr−1以上30hr−1以下にて前記脱塩水を前記炭酸塩粒子に接触させる[1]〜[8]のいずれか1項に記載の水処理方法。
[10]前記第1調整工程において、前記脱塩水に二酸化炭素または炭酸水素ナトリウムと硫酸との混合物を添加する[1]〜[9]のいずれか1項に記載の水処理方法。
[11]逆浸透膜を有する脱塩処理部と、前記脱塩処理部で得られた水と、炭酸塩粒子とを接触させる接触処理部と、前記脱塩処理部と前記接触処理部との間に配置され、前記水のpHおよび遊離炭酸濃度を調整する調整部と、を有する水処理システム。
以下、本発明の第1実施形態における水処理方法および水処理システムについて、図面に基づき説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
以下、本実施形態の水処理方法に用いる水処理システムについて説明する。図1は、第1実施形態の水処理システム1の概略構成を示す図である。
本実施形態の第2調整部60は、水処理システム1に供給される原水W1のpHおよび遊離炭酸濃度を調整し、供給水W2を得る。本実施形態の第2調整部60は、前処理槽61と、pH調整手段35と、曝気装置36と、を備えている。
本実施形態の脱塩処理部20では、無機塩類を含む供給水W2を脱塩処理する(脱塩処理工程)。
本実施形態の第1調整部160は、脱塩水W3のpHおよび遊離炭酸濃度を調整し、調整水W4を得る。本実施形態の第1調整部160は、調整槽16と、pH調整手段31と、曝気装置32と、二酸化炭素供給手段38と、を備えている。
上述の亜硫酸塩としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸マグネシウム、亜硫酸カリウムなどが挙げられる。
上述の重亜硫酸塩としては、例えば重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸マグネシウム、重亜硫酸カリウムなどが挙げられる。
上述の酸化剤としては、例えば次亜塩素酸ナトリウム、オゾン、過酸化水素などが挙げられる。
本実施形態の接触処理部10では、脱塩水W3のpHおよび遊離炭酸濃度を調整した調整水W4を、炭酸塩粒子に接触させる(接触処理工程)。
反応槽11には、炭酸塩粒子が充填されている。用いる炭酸塩粒子としては、炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。図1に示す反応槽11には、上述の第3の流路12と、第4の流路13とが接続されている。
本実施形態の第3調整部340は、処理水W5のpHおよび遊離炭酸濃度を調整する。本実施形態の第3調整部340は、硫酸イオン混合手段34を備えている。本実施形態の硫酸イオン混合手段34は、処理水W5に硫酸、硫酸塩、亜硫酸塩および重亜硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を混合することが可能な手段である。なかでも、硫酸イオン混合手段34は、処理水W5に硫酸塩を混合することが好ましい。硫酸イオン混合手段34で添加させる化合物は、pH調整手段31と同様である。なお、pH調整手段31と硫酸イオン混合手段34とで混合(添加)させる化合物の種類は同一であっても、異なっていてもよい。硫酸イオン混合手段34における酸またはアルカリの混合方法としては、処理水W5に酸またはアルカリを添加することが好ましい。
本実施形態の制御部40は、測定装置24から脱塩水W3のpH、遊離炭酸濃度および硫酸イオン濃度からなる群から選ばれる少なくとも一種のデータを取得すると共に、測定装置17から調整水W4のpH、遊離炭酸濃度および硫酸イオン濃度からなる群から選ばれる少なくとも一種のデータを取得する。
(a)pHが4.0以上7.0未満
(b)遊離炭酸の濃度が0mg/L超25mg/L以下
本実施形態の貯留槽51は、処理水W5を貯留する。貯留槽51に貯留された処理水W5は、例えば、飲料水などに用いられる。
逆浸透膜を用いて、地下水を飲料化する際に、目標水(処理水)の水質を以下のように調整することが好ましい。
処理水の遊離炭酸濃度は5mg/L未満であることが好ましく、3mg/L未満であることがより好ましい。
処理水のpH値は、6.0以上であることが好ましく、8.6以下であることが好ましく、8.2以下であることがより好ましい。
処理水の腐食性(ランゲリア指数:LSI)は、−1.3以上であることが好ましく、−1.2以上であることがより好ましく、−1以上であることがさらに好ましい。
処理水の遊離炭酸濃度(二酸化炭素として)は、5未満であることが好ましく、3未満であることがより好ましい。
以下、上述の水処理システム1を用いた水処理方法について、図3に基づき説明する。図3は、第1実施形態の水処理方法の各工程を示すフローチャートである。なお、本実施形態の水処理方法で得られる処理水W5は、飲料水として用いられるものとする。
炭酸塩粒子に接触させる速度SVは、40(1/hr)以下であることが好ましく、30(1/hr)以下であることがより好ましく、20(1/hr)以下であることがさらに好ましい。SVが高すぎると、調整水W4と炭酸塩粒子に接触する時間が短いため、調整水W4と炭酸塩粒子との間の平衡反応(式(1))が不十分であり、処理水の遊離炭酸濃度が高く、腐蝕性が高くなる。
また、SVは、3(1/hr)以上であることが好ましく、5(1/hr)以上であることがより好ましく、10(1/hr)以上であることがさらに好ましい。SVが低すぎると、調整水W4と炭酸塩粒子に接触する時間が長いため、調整水W4と炭酸塩粒子との間の平衡反応(式(1))で生成された重炭酸(HCO3 −)が多く、腐蝕性も高くなる。
SVが10(1/hr)未満である場合:遊離炭酸の濃度が5mg/L超25mg/L以下、かつ、pHが4.0以上7.0未満。
SVが10以上30(1/hr)未満である場合:遊離炭酸の濃度が5mg/L超20mg/L未満、かつ、pHが5.5以上7.0以下。
SVが30以上40(1/hr)以下である場合:遊離炭酸の濃度が5mg/L超15mg/L以下、かつ、pHが6.0以上7.5未満。
以下、本発明の第2実施形態における水処理方法および水処理システムについて、図面に基づき説明する。
図1に示す水処理装置1を用いて、調製水W4を接触処理部と接触する際の接触速度をSV=5(1/hr)として設定したうえ、調製水W4の遊離炭酸濃度を14.70mg/L(ただし、炭酸カルシウムとして。)、pHを6.50として、調製水W4を接触処理部と接触させて処理した。
調製水W4の接触処理により得られた処理水W5の水質を表1に示す。
調製水W4の遊離炭酸濃度、およびpHを、表1に示すように調整したほかは、実施例A1と同様に調製水W4を接触処理した。
調製水W4の接触処理により得られた処理水W5の水質を表1に示す。
調製水W4を接触処理部と接触する際の接触速度をSV=10(1/hr)とし、調製水W4の遊離炭酸濃度、およびpHを、表2に示すように調整したほかは、実施例A1と同様に調製水W4を接触処理した。
調製水W4の接触処理により得られた処理水W5の水質を表2に示す。
調製水W4を接触処理部と接触する際の接触速度をSV=30(1/hr)とし、調製水W4の遊離炭酸濃度、およびpHを、表3に示すように調整したほかは、実施例A1と同様に調製水W4を接触処理した。
調製水W4の接触処理により得られた処理水W5の水質を表3に示す。
調製水W4の接触処理により得られた処理水W5のpHを常法に従って測定した。
処理水W5におけるアルカリ度は、以下の方法で測定した。
処理水W5を、0.01mol/Lの硫酸溶液でpH4.8になるまで滴定し、以下の式に基づいて、M−アルカリを算出した。
M−アルカリ(単位:mg/L、CaCO3として)=
A1×(1000/S)×V ・・・(2)
なお、式(2)における記号は以下の意味を示す。
A1:終点までの0.01mol/Lの硫酸溶液の滴定量(mL)。
1000:単位換算係数(mL/L)。
S:試料採取量(mL)。
V:0.01mol/Lの硫酸溶液1mLの炭酸カルシウム相当量(mg)。
本発明においては、処理水W5のpHを7.0未満として調整するため、この領域においてM−アルカリ度は、重炭酸濃度と等しい。
処理水W5における遊離炭酸濃度を、二酸化炭素の量として常法に従って測定した。
処理水W5に含まれるカルシウムイオン濃度を、イオンクロマトグラフ陽イオン一斉分析法に従って測定した。
処理水W5を加熱し、水を含む揮発成分を蒸発させた後に残る蒸発乾固残渣の量を、処理水W5の1L当たりの量で表したものである。
処理水W5の水質の各指標を測定した際の水温を示す。
Claims (11)
- 逆浸透膜を用いて、無機塩類を含む供給水を脱塩処理し、脱塩水を得る脱塩処理工程と、
前記脱塩水のpHおよび遊離炭酸濃度を調整し、調整水を得る第1調整工程と、
前記調整水と、炭酸塩粒子とを接触させ、処理水を得る接触処理工程と、を有する水処理方法。 - 前記脱塩処理工程に先立って、原水のpHおよび遊離炭酸濃度を調整し、前記供給水を得る第2調整工程を有する請求項1に記載の水処理方法。
- 前記第2調整工程において、酸性条件下で前記原水を曝気し、脱炭酸処理する請求項2に記載の水処理方法。
- 前記接触処理工程の後に、前記処理水のpHおよび遊離炭酸濃度を調整する第3調整工程を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記第3調整工程において、硫酸、硫酸塩、亜硫酸塩および重亜硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種と前記処理水とを混合する請求項4に記載の水処理方法。
- 前記第1調整工程において、硫酸、硫酸塩、亜硫酸塩および重亜硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種と前記脱塩水とを混合する請求項1〜5のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記炭酸塩粒子として、炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも一種を用いる請求項1〜6のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記炭酸塩粒子は、複数の粒子からなり、粒径が0.1mm以上10mm以下の前記粒子の個数が前記炭酸塩粒子の総数に対して90%以上である請求項1〜7のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記接触処理工程において、空間速度5hr−1以上30hr−1以下にて前記脱塩水を前記炭酸塩粒子に接触させる請求項1〜8のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記第1調整工程において、前記脱塩水に二酸化炭素または炭酸水素ナトリウムと硫酸との混合物を添加する請求項1〜9のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 逆浸透膜を有する脱塩処理部と、
前記脱塩処理部で得られた水と、炭酸塩粒子とを接触させる接触処理部と、
前記脱塩処理部と前記接触処理部との間に配置され、前記水のpHおよび遊離炭酸濃度を調整する調整部と、を有する水処理システム。
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