JP2019076827A - 水処理設備及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、硬度の高い被処理水からホウ素を除去することができる水処理設備を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の一態様に係る水処理設備は、カルシウム硬度が１００以上である被処理水からホウ素を除去する水処理設備であって、上記被処理水に酸を加える酸供給部と、上記酸を加えた被処理水を第１逆浸透膜により濾過する第１濾過装置と、上記第１濾過装置を透過した被処理水にアルカリ剤を加えるアルカリ供給部と、上記アルカリ剤を加えた被処理水を第２逆浸透膜により濾過する第２濾過装置とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、水処理設備及び水処理方法に関する。

例えば半導体等の電子産業の工場では、部品の洗浄等のために超純水が必要とされる。このような超純水の原料としては、ホウ素の含有量が小さい水が求められる。具体的には、半導体工場では、ホウ素含有量が０．１ｐｐｍ以下の水が要求される場合がある。

例えば特開平１１−１３８１６５号公報には、ホウ素含有水のｐＨを９．２以上に調整すると共にスケール防止剤を供給して逆浸透膜に通水する方法が開示されている。ホウ素は、ホウ酸（Ｂ（ＯＨ）_３）となって水に融解しているが、このホウ酸は、非常に小さいため、逆浸透膜も透過してしまう。そこで、ホウ素含有水のｐＨを上昇させることにより、ホウ素を析出させて逆浸透膜による分離を可能とすることができる。

ホウ素含有水のｐＨを上昇させると、ホウ素含有水に溶存しているカルシウム、マグネシウム等の成分（特にカルシウム）も析出し、逆浸透膜に付着してスケールとなり、逆浸透膜を閉塞させるという問題が生じる。上記公報に記載の方法では、スケール防止剤を供給することで、逆浸透膜へのカルシウムスケールの付着を抑制し、透過水量を長時間維持することを企図している。

特開平１１−１３８１６５号公報

しかしながら、硬度の高い被処理水からホウ素を除去する場合、上記公報に記載の方法のように、スケール防止剤を供給するだけでは、逆浸透膜のカルシウムスケールによる閉塞を十分に抑制することはできない。

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、硬度の高い被処理水からホウ素を除去することができる水処理設備及び水処理方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る水処理設備は、カルシウム硬度が１００以上である被処理水からホウ素を除去する水処理設備であって、上記被処理水に酸を加える酸供給部と、上記酸を加えた被処理水を第１逆浸透膜により濾過する第１濾過装置と、上記第１濾過装置を透過した被処理水にアルカリ剤を加えるアルカリ供給部と、上記アルカリ剤を加えた被処理水を第２逆浸透膜により濾過する第２濾過装置とを備える。

また、本発明の別の態様に係る水処理方法は、カルシウム硬度が１００以上である被処理水からホウ素を除去する水処理方法であって、上記被処理水に酸を加える酸供給工程と、上記酸を加えた被処理水を第１逆浸透膜により濾過する第１濾過工程と、上記第１逆浸透膜により濾過した被処理水にアルカリ剤を加えるアルカリ供給工程と、上記アルカリ剤を加えた被処理水を第２逆浸透膜により濾過する第２濾過工程とを備える。

本発明の一態様に係る水処理設備及び水処理方法は、硬度の高い被処理水からホウ素を除去することができる。

図１は、本発明の一実施形態の水処理設備を示すプロセスフローチャートである。

［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る水処理設備は、カルシウム硬度が１００以上である被処理水からホウ素を除去する水処理設備であって、上記被処理水に酸を加える酸供給部と、上記酸を加えた被処理水を第１逆浸透膜により濾過する第１濾過装置と、上記第１濾過装置を透過した被処理水にアルカリ剤を加えるアルカリ供給部と、上記アルカリ剤を加えた被処理水を第２逆浸透膜により濾過する第２濾過装置とを備える。

当該水処理設備は、先ず、上記酸供給部により酸を加えて被処理水中のホウ素及び硬度成分を安定したイオンとして上記第１濾過装置で濾過することにより、第１逆浸透膜に硬度成分がスケーリングすることを防止しながら、硬度成分のイオンを除去すると共にサイズが小さいホウ素のイオンを透過する。続いて、当該水処理設備は、上記アルカリ供給部により上記第１濾過装置の透過水にアルカリ剤を加えて被処理水中のホウ素を析出させて上記第２濾過装置で濾過することにより、ホウ素を確実に除去することができる。このとき、上記第１濾過装置で被処理水中の硬度成分が除去されているので、第２逆浸透膜に硬度成分がスケーリングすることがなく、上記第２濾過装置において継続して高い透過率が得られる。

当該水処理設備は、上記被処理水を粒子層により濾過する粒子濾過装置と、上記粒子濾過装置を透過した被処理水を精密濾過膜又は限外濾過膜により濾過する予備濾過装置と、上記第１濾過装置から排出される濃縮水により上記粒子濾過装置を逆洗浄する第１逆洗浄部と、上記第２濾過装置から排出される濃縮水により上記予備濾過装置を逆洗浄する第２逆洗浄部とをさらに備え、上記酸供給部が上記予備濾過装置を透過した被処理水に酸を加えるよう構成されてもよい。この構成によれば、当該水処理設備は、上記第１逆洗浄部が上記第１濾過装置から排出される濃縮水により上記粒子濾過装置を逆洗浄するので、上記第１濾過装置から排出される濃縮水を有効利用することができる。また、当該水処理設備は、第２逆洗浄部が上記第２濾過装置から排出される硬度成分の含有量が小さい濃縮水により上記予備濾過装置を逆洗浄するので、上記精密濾過膜又は限外濾過膜の洗浄間隔を延ばして稼働率を向上することができる。

当該水処理設備において、上記第２濾過装置の運転圧力が上記第１濾過装置の運転圧力よりも大きくてもよい。この構成によれば、第２濾過装置のホウ素除去率を大きくすることができるので、よりホウ素含有率が小さい浄水を得ることができる。

当該水処理設備において、上記第２濾過装置の濾過面積が上記第１濾過装置の濾過面積よりも大きくてもよい。この構成によれば、第２濾過装置の洗浄間隔を延ばして稼働率を向上することができる。

本発明の一態様に係る水処理方法は、カルシウム硬度が１００以上である被処理水からホウ素を除去する水処理方法であって、上記被処理水に酸を加える酸供給工程と、上記酸を加えた被処理水を第１逆浸透膜により濾過する第１濾過工程と、上記第１逆浸透膜により濾過した被処理水にアルカリ剤を加えるアルカリ供給工程と、上記アルカリ剤を加えた被処理水を第２逆浸透膜により濾過する第２濾過工程とを備える。

当該水処理方法は、先ず、上記酸供給工程において酸を加えて被処理水中のホウ素及び硬度成分を安定したイオンとしてから、上記第１濾過工程で上記第１逆浸透膜で濾過することにより、第１逆浸透膜に硬度成分がスケーリングすることを防止しながら、硬度成分のイオンを除去すると共にサイズが小さいホウ素のイオンを透過する。続いて、当該水処理方法は、上記アルカリ供給工程において、上記第１逆浸透膜の透過水にアルカリ剤を加えて被処理水中のホウ素を析出させて上記第２逆浸透膜で濾過することにより、ホウ素を確実に除去することができる。このとき、上記第１逆浸透膜で被処理水中の硬度成分が除去されているので、第２逆浸透膜に硬度成分がスケーリングすることがなく、上記第２濾過工程において継続して高い透過率が得られる。

ここで、「カルシウム硬度」とはＪＩＳ−Ｋ０１０１（１９９８）に準拠して測定される値である。また、「精密濾過膜」とは空孔の平均径が０．１μｍ超１０μｍ以下である濾過膜を意味し、「限外濾過膜」とは空孔の平均径が０．００２μｍ超０．１μｍ以下である濾過膜を意味し、「逆浸透膜」とは空孔の平均径が２ｎｍ以下である濾過膜を意味する。なお、空孔の平均径は、濾過膜の表面における空孔の平均径を意味し、細孔直径分布測定装置（例えばＰｏｕｒｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製 多孔質材料自動細孔径分布測定システム）により測定することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る水処理設備及び水処理方法の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。

図１に、本発明の一実施形態に係る水処理設備の構成を示す。当該水処理設備は、カルシウム硬度が１００以上である被処理水からホウ素を除去するための設備である。

当該水処理設備によって処理される被処理水（原水）としては、例えば川水、地下水、排水処理設備の放流水等を挙げることができ、典型的には生活排水を活性汚泥法によって処理した後の放流水が例示される。

当該水処理設備は、被処理水を粒子層により濾過する粒子濾過装置１と、粒子濾過装置１を透過した被処理水を精密濾過膜又は限外濾過膜により濾過する予備濾過装置２と、予備濾過装置２を透過した被処理水に酸を加える酸供給部３と、酸を加えた被処理水を第１逆浸透膜により濾過する第１濾過装置４と、第１濾過装置４を透過した被処理水にアルカリ剤を加えるアルカリ供給部５と、アルカリ剤を加えた被処理水を第２逆浸透膜により濾過する第２濾過装置６と、第１濾過装置から排出される濃縮水により粒子濾過装置１を逆洗浄する第１逆洗浄部７と、第２濾過装置６から排出される濃縮水により予備濾過装置２を逆洗浄する第２逆洗浄部８とを備える。

より詳しくは、当該水処理設備は、原水を貯留する原水槽９と、この原水槽９に貯留する原水を粒子濾過装置１に供給する原水ポンプ１０と、粒子濾過装置１の透過水を貯留する粒子濾過水槽１１と、この粒子濾過水槽１１に貯留する透過水（被処理水）を予備濾過装置２に供給する粒子濾過水ポンプ１２と、予備濾過装置２の透過水を貯留する予備濾過水槽１３と、この予備濾過水槽１３に貯留する透過水（被処理水）を第１濾過装置４に供給する予備濾過水ポンプ１４と、第１濾過装置４の透過水（被処理水）を加圧して第２濾過装置６に供給する加圧ポンプ１５とを備える。

＜粒子濾過装置＞
粒子濾過装置１は、原水中の油分や懸濁物質を除去する。粒子濾過装置１における油分や懸濁物質を促進するために、原水槽９において、原水に凝集剤を供給することが好ましい。この凝集剤としては、公知のものを使用することができる。

粒子濾過装置１の粒子層を形成する濾過粒子としては、公知の濾過処理用の粒子を用いることができ、例えば天然砂、無機物粒子、セラミックス、ポリマー（高分子化合物）、天然有機素材等を主成分とする粒子を用いることができ、中でも比較的安価な天然砂が好適に用いられる。

上記天然砂としては、例えばアンスラサイト、ガーネット、マンガン砂、珪砂等を挙げることができる。中でも、比較的安価あり、かつ形状が比較的稜角に富んでいることから粒子層の空隙率及び比表面積が比較的大きくなることで濾過能力に優れるアンスラサイトが特に好適に用いられる。また、アンスラサイトは比較的比重が小さいため、逆洗浄時の撹拌効率に優れるため、逆洗浄が比較的容易であるという利点も有する。また、これらの天然砂は、１種で又は２種以上混合して用いることができる。

上記無機物粒子としては、粒径及び比重が揃ったものを比較的容易に入手できる点でガラスビーズが好ましい。特に好ましいガラスビーズとしては、例えばアルミナを含有する球状ガラスビーズを挙げることができる。

上記セラミックスとしては、例えばシリカ、アルミナ、ガラス等を主成分とするセラミックス粒子を用いることができる。上記天然有機素材としては、天然の有機物を篩い分けして粒子サイズを整えたものを使用することができ、例えばクルミの殻、おがくず、麻などの天然繊維等を挙げることができる。

上記ポリマーの主成分としては、例えばフッ素樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、メラミン樹脂、ポリカーボネート等を挙げることができる。これらの中でも吸着性に優れるポリオレフィンが好ましい。また、ポリオレフィンの中では、吸着能力に優れるポリプロピレンが特に好ましい。

上記濾過粒子の有効径の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、０．７ｍｍがより好ましい。一方、上記濾過粒子の有効径の上限としては、２ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましい。上記濾過粒子の有効径が上記下限に満たない場合、粒子層が閉塞しやすくなることで頻繁な逆洗浄が必要となるおそれがある。一方、上記濾過粒子の有効径が上記上限を超える場合、原水中の油分や懸濁物質を十分に除去できないおそれがある。なお、「有効径」とは、ＪＩＳ−Ｚ８８０１−１（２００６）に規定される篩を用い、目開きの大きい篩から順に篩い分けて目開きを通過する粒子の質量割合を測定し、篩の公称目開きを粒径として作成される粒径分布において積算質量が１０％となる粒径を意味する。

＜予備濾過装置＞
予備濾過装置２は、粒子濾過装置１を透過した被処理水中に残存する微細な懸濁物質を除去する。また、予備濾過装置２が限外濾過膜を用いる場合には、懸濁物質に加えて比較的大きい溶質を除去することができる。

予備濾過装置２の形式（精密濾過膜又は限外濾過膜の形状）としては、例えば中空糸型、シート型、スパイラル型、チューブラー型等が挙げられるが、予備濾過装置２の容積当たりの膜面積を比較的大きくできることから中空糸型が特に好適に用いられる。

精密濾過膜又は限外濾過膜として中空糸膜を用いる場合、一方向に引き揃えられる複数の中空糸膜と、この複数の中空糸膜の両端を保持し、各中空糸膜の内腔と連通する流路を有する一対の保持部材とを備える濾過モジュールを使用するとよい。

中空糸膜を用いる濾過方式としては、例えば中空糸膜の外側に加圧した高硬度排水を供給して中空糸膜の内腔に透過させる外圧式、加圧しない高硬度排水中に中空糸膜を浸漬して浸透圧又は内腔側の負圧により中空糸膜の内腔に透過させる浸漬式、中空糸膜の内腔に加圧した高硬度排水を供給して中空糸膜の外側に透過させる内圧式等を適用することができる。

＜酸供給部＞
酸供給部３は、被処理水のｐＨを低下させることにより、被処理水中に溶存している硬度成分が第１濾過装置４において析出しないようにする。

酸供給部３は、予備濾過水ポンプ１４が予備濾過水槽１３から被処理水を抜き出す配管に酸を供給するよう構成することができる。また、酸供給部３は、酸を貯留する酸タンク１６と、酸タンク１６に貯留する酸を被処理水に注入する酸供給ポンプ１７とを有する構成とすることができる。

酸供給部３が供給する酸としては、特に限定されないが、第１濾過装置４の濃縮水の最終的な排水処理が容易となる塩酸が好適に利用される。

酸供給部３は、第１濾過装置４に供給される被処理水のｐＨを一定の値に保つよう構成されることが好ましい、具体例として、酸供給部３は、予備濾過水ポンプ１４から第１濾過装置４への供給配管における被処理水のｐＨを測定して、酸の供給量を調節するよう制御されてもよい。

第１濾過装置４に供給される被処理水のｐＨの下限としては、４．５が好ましく、５．０がより好ましい。一方、第１濾過装置４に供給される被処理水のｐＨの上限としては、６．５が好ましく、６．０がより好ましい。第１濾過装置４に供給される被処理水のｐＨが上記下限に満たない場合、酸の消費量が不必要に増大するおそれや、第１濾過装置４の濃縮水の最終的な排水処理のコストが不必要に増大するおそれがある。一方、第１濾過装置４に供給される被処理水のｐＨが上記上限を超える場合、第１濾過装置４において硬度成分が析出して第１逆浸透膜を閉塞させるおそれがある。

＜第１濾過装置＞
第１濾過装置４は、硬度成分のイオン及び供給した酸を初めとする被処理水中の各種イオンを分離するが、例えばＢ（ＯＨ）_４ ⁻、Ｂ_３Ｏ_３（ＯＨ）_４ ⁻等の形態で溶存するホウ素を十分に分離することはできない。従って、第１濾過装置４は、被処理水をホウ素を含有する透過水と、硬度成分等を濃縮した濃縮水とに分離する。

第１濾過装置４の第１逆浸透膜として、例えばナノフィルトレーション膜、超低圧逆浸透膜、低圧逆浸透膜等を用いることができる。なお、「ナノフィルトレーション膜」とは逆浸透膜の中で空孔の平均径が１ｎｍより大きいものを意味し、一般に運転圧力（常用可能な圧力）が１．０ＭＰａ以下である。また、「超低圧逆浸透膜」とは逆浸透膜の中で運転圧力が１．０ＭＰａ以下のものを意味し、「低圧逆浸透膜」とは逆浸透膜の中で運転圧力が１．０ＭＰａ超１．５ＭＰａ以下のものを意味する。

逆浸透膜の材質としては、例えばポリアミド系高分子、ポリスルホン系高分子、セルロース系高分子等を挙げることができる。

第１濾過装置４の第１逆浸透膜の形状としては、例えば中空糸型、スパイラル型が挙げられるが、第１濾過装置４の容積当たりの膜面積を比較的大きくできることからスパイラル型が特に好適に用いられる。

このような第１逆浸透膜の具体例としては、例えばＨｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ社の「ＰＲＯＣ２０」、ＬＧ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社の「ＬＧ−ＢＷ４００ＥＳ」及び「ＬＧ−ＢＷ４００Ｒ」、「ＬＧ−ＢＷ４００ＡＦＲ」、ＤＯＷ社の「ＢＷ３０−４００／３４ｉ等が挙げられる。つまり、第１濾過装置４としては、業界標準サイズの逆浸透膜モジュールを使用することができる。

第１濾過装置４として用いられる逆浸透膜モジュール１台あたりの第１逆浸透膜の濾過面積としては、４００ｆｔ^２（３７．１ｍ^２）が標準的である。

＜アルカリ供給部＞
アルカリ供給部５は、被処理水のｐＨを上昇させることにより、被処理水中に溶存しているホウ素を析出させて第２濾過装置６において分離可能とする。

アルカリ供給部５は、加圧ポンプ１５の上流側の配管において、第１濾過装置４の透過水にアルカリ剤を供給するよう構成することができる。また、アルカリ供給部５は、アルカリ剤を貯留するアルカリタンク１８と、アルカリタンク１８に貯留するアルカリ剤を被処理水に注入するアルカリポンプ１９とを有する構成とすることができる。

アルカリ供給部５が供給するアルカリとしては、特に限定されないが、第２濾過装置６の濃縮水の最終的な排水処理が容易となる水酸化ナトリウム水溶液が好適に利用される。

アルカリ供給部５は、第２濾過装置６に供給される被処理水のｐＨを一定の値に保つよう構成されることが好ましい、具体例として、アルカリ供給部５は、加圧ポンプ１５から第２濾過装置６への供給配管における被処理水のｐＨを測定して、アルカリ剤の供給量を調節するよう制御されてもよい。

第２濾過装置６に供給される被処理水のｐＨの下限としては、９．０が好ましく、９．５がより好ましい。一方、第２濾過装置６に供給される被処理水のｐＨの上限としては、１１．０が好ましく、１０．５がより好ましい。第２濾過装置６に供給される被処理水のｐＨが上記下限に満たない場合、被処理水中のホウ素を十分に析出させられないおそれがある。一方、第２濾過装置６に供給される被処理水のｐＨが上記上限を超える場合、アルカリ剤の消費量が不必要に増大するおそれや、第２濾過装置６の濃縮水の最終的な排水処理のコストが不必要に増大するおそれがある。

＜第２濾過装置＞
第２濾過装置６は、アルカリ剤の供給によって析出したホウ素（及び尿素等の低分子量の有機物）を除去する。つまり、第２濾過装置６は、被処理水をホウ素等を除去した透過水とホウ素等が濃縮された濃縮水とに分離する。

第２濾過装置６に供給される被処理水は第１濾過装置４においてホウ素等を除く殆どの溶存物質が除去されており、第２逆浸透膜により分離すべき物質が比較的少量であるため、第２濾過装置６の運転圧力は、第１濾過装置４の運転圧力よりも大きくてもよい。これにより、第２逆浸透膜として阻止率が大きい逆浸透膜を用いてホウ素除去率をより大きくすることができる。

第２濾過装置６の第２逆浸透膜として、例えば超低圧逆浸透膜、低圧逆浸透膜、高圧逆浸透膜等を用いることができる。なお、「高圧逆浸透膜」とは逆浸透膜の中で運転圧力が１．５ＭＰａ超８．３ＭＰａ以下のものを意味する。

また、第２濾過装置６は、第１濾過装置４よりも容積当たりの濾過面積が大きくてもよい。つまり、分離すべき物質が比較的少量である第２濾過装置６では、濃縮水の流路断面積を小さくして、逆浸透膜をより高密度に配置することができる。これにより、第２濾過装置６の洗浄間隔を大きくして稼働率を向上することができる。なお、第２濾過装置６の運転圧力が第１濾過装置４の運転圧力よりも大きい場合、第２逆浸透膜の膜厚が第１逆浸透膜の膜厚よりも大きくなる可能性があるが、第２濾過装置６は、第１濾過装置４に対する膜厚の増大以上に流路断面積を小さくして濾過面積を大きくすることができる。

逆浸透膜の材質としては、例えばポリアミド系高分子、ポリスルホン系高分子、セルロース系高分子等を挙げることができる。

第２濾過装置６の第２逆浸透膜の形状としては、例えば中空糸型、スパイラル型が挙げられるが、第２濾過装置６の容積当たりの膜面積を比較的大きくできることからスパイラル型が特に好適に用いられる。第２濾過装置６がスパイラル型のモジュールである場合、第２逆浸透膜をスパイラル状に保持するスペーサーの厚さを小さくすることにより、第２濾過装置６の濾過面積を第１濾過装置４の濾過面積よりも大きくすることができる。

このような第２逆浸透膜の具体例としては、例えばＬＧ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社の「ＬＧ−ＢＷ４４０ＥＳ」及び「ＬＧ−ＢＷ４４０Ｒ」、日東電工社の「ＥＳＰＡ２ ＭＡＸ 」及び「ＥＳＰＡＢ ＭＡＸ」、Ｄｏｗ社「ＦＩＬＭＴＥＣ ＢＷ３０ＨＲ−４４０ＤＯＷ」、「ＦＩＬＭＴＥＣ ＸＬＥ−４４０」、「ＦＩＬＭＴＥＣ ＢＷ３０ＨＲＬＥ−４４０」等が挙げられる。

第２濾過装置６として用いられる逆浸透膜モジュール１台あたりの第２逆浸透膜の濾過面積としては、例えば４４０ｆｔ^２（４０．８ｍ^２）とすることができる。

＜第１逆洗浄部＞
第１逆洗浄部７は、第１濾過装置４から排出される濃縮水を貯留する第１濃縮水タンク２０と、第１濃縮水タンク２０に貯留する濃縮水を粒子濾過装置１に供給する第１洗浄ポンプ２１とを有する構成とすることができる。

第１濾過装置４から排出される濃縮水は、予備濾過装置２によって懸濁物質を除去した被処理水中の硬度成分等のイオンを濃縮したものであるため、粒子濾過装置１の濾過粒子に付着した懸濁物質を洗い落とすための洗浄水としては懸濁物質を含まない高品質な水である。従って、第１濾過装置４から排出される濃縮水で粒子濾過装置１を逆洗浄することによって、粒子濾過装置１の濾過粒子をより清浄化できるので、粒子濾過装置１の洗浄間隔を大きくして稼働率を向上することができる。

また、当該水処理設備は、第１濾過装置４から排出される濃縮水で粒子濾過装置１を逆洗浄するので、第１濾過装置４及び粒子濾過装置１から排出される排水の合計量が比較的小さい。このため、当該水処理設備は、排水処理の費用を低減することができる。

また、排水処理費用を低減する方法として、濃縮水を原水槽９又は粒子濾過水槽１１に環流させる方法もあるが、このような方法を採用すると、系内で硬度成分が濃縮されるため、第１濾過装置４の負荷が上昇し、最終的に第２濾過装置６におけるホウ素の除去に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、第１濾過装置４から排出される濃縮水で粒子濾過装置１を逆洗浄することは、最終的なホウ素の除去率向上に寄与する。

第１逆洗浄部７は、例えば一定時間間隔、粒子濾過装置１の差圧が一定の値に達したとき等に、第１濾過装置４から排出され、第１濃縮水タンク２０に貯留されている濃縮水により粒子濾過装置１を逆洗浄するよう構成することができる。また、第１逆洗浄部７は、オペレーターの指示操作があったときに、粒子濾過装置１の逆洗浄を行うよう構成してもよい。

＜第２逆洗浄部＞
第２逆洗浄部８は、第２濾過装置６から排出される濃縮水を貯留する第２濃縮水タンク２２と、第２濃縮水タンク２２に貯留する濃縮水を予備濾過装置２に供給する第２洗浄ポンプ２３とを有する構成とすることができる。

第２濾過装置６から排出される濃縮水は、第１濾過装置４によって大半のイオンを除去した被処理水中に残留するホウ素等の微量な溶存物質を濃縮したものであるため、予備濾過装置２の濾過粒子に付着した懸濁物質を洗い落とすための洗浄水としては高品質な水である。従って、第２濾過装置６から排出される濃縮水で予備濾過装置２を逆洗浄することによって、予備濾過装置２の濾過粒子をより清浄化できるので、予備濾過装置２の洗浄間隔を大きくして稼働率を向上することができる。

また、当該水処理設備は、第２濾過装置６から排出される濃縮水で予備濾過装置２を逆洗浄するので、第２濾過装置６及び予備濾過装置２から排出される排水の合計量が比較的小さい。このため、当該水処理設備は、排水処理の費用を低減することができる。

また、排水量を低減するために第２濾過装置６の濃縮水を原水槽９、粒子濾過水槽１１、又は予備濾過水槽１３に環流させるよう構成すると、系内でホウ素が濃縮されるため、第２濾過装置６の透過水中のホウ素濃度が上昇する。これに対して、当該水処理設備では、第２濾過装置６から排出される濃縮水で予備濾過装置２を逆洗浄するので、系内のホウ素の含有量を増大することなく排水量を低減するので、最終的に得られる浄水のホウ素含有率を低減することができる。

第２逆洗浄部８は、例えば一定時間間隔、予備濾過装置２の差圧が一定の値に達したとき等に、第２濾過装置６から排出され、第２濃縮水タンク２２に貯留されている濃縮水により予備濾過装置２を逆洗浄するよう構成することができる。また、第２逆洗浄部８は、オペレーターの指示操作があったときに、予備濾過装置２の逆洗浄を行うよう構成してもよい。

＜水処理方法＞
図１の水処理装置は、本発明の一実施形態に係る水処理方法を行うものと考えることができる。当該水処理方法は、被処理水に酸を加える酸供給工程と、酸を加えた被処理水を第１逆浸透膜により濾過する第１濾過工程と、第１逆浸透膜により濾過した被処理水にアルカリ剤を加えるアルカリ供給工程と、アルカリ剤を加えた被処理水を第２逆浸透膜により濾過する第２濾過工程とを備える。

つまり、図１の水処理装置は、酸供給部３によって上記酸供給工程を行い、第１濾過装置４によって上記第１濾過工程を行い、アルカリ供給部５によって上記アルカリ供給工程を行い、第２濾過装置６によって上記第２濾過工程を行うよう構成されている。

さらに、図１の水処理装置は、粒子濾過装置１によって、被処理水を粒子層により濾過する粒子濾過工程と、予備濾過装置２によって、粒子濾過装置１を透過した被処理水を精密濾過膜又は限外濾過膜により濾過する予備濾過工程と、第１逆洗浄部７によって、第１濾過装置４から排出される濃縮水により粒子濾過装置１の粒子層を逆洗浄する第１逆洗浄工程と、第２逆洗浄部８によって、第２濾過装置６から排出される濃縮水により予備濾過装置２の精密濾過膜又は限外濾過膜を逆洗浄する第２逆洗浄工程とを行うことができる。

＜利点＞
当該水処理設備及び当該水処理方法は、酸供給部３により、粒子濾過装置１及び予備濾過装置２により懸濁物質を除去した被処理水に酸を加えて被処理水を酸性にすることで、被処理水中のホウ素及び硬度成分を安定したイオンとする。そして、この被処理水を第１濾過装置４で濾過することにより、第１濾過装置４の第１逆浸透膜に硬度成分がスケーリングすることを防止しながら、硬度成分のイオンを除去してホウ素のイオンを含む透過水（浄水）を得ることができる。

さらに、当該水処理設備及び当該水処理方法は、アルカリ供給部５により第１濾過装置４の透過水にアルカリ剤を加えて被処理水中のホウ素を析出させてから第２濾過装置６で濾過することによりホウ素を硬度に除去した例えばホウ素含有量０．１ｐｐｍ以下の浄水を得ることができる。また、当該水処理設備及び当該水処理方法は、第２濾過装置６で低分子量の有機物も除去することができるので、最終的に得られる浄水の全有機炭素（ＴＯＣ）を０．１ｐｐｍ以下の極めて低いレベルにすることができる。

また、第２濾過装置６により被処理水を濾過する第２濾過工程では、被処理水中の硬度成分が先の第１濾過工程において第１濾過装置４により除去されているので、第２濾過装置６の第２逆浸透膜に硬度成分がスケーリングすることがなく、第２濾過装置６の透過率の低下が小さい。

また、当該水処理設備及び当該水処理方法は、第１逆洗浄部７によって、第１濾過装置４から排出される濃縮水により粒子濾過装置１を逆洗浄するので、第１濾過装置４から排出される濃縮水を有効利用することができる。

また、当該水処理設備及び当該水処理方法は、第２逆洗浄部８によって、第２濾過装置６から排出される硬度成分の含有量が小さい濃縮水により予備濾過装置２を逆洗浄するので、予備濾過装置２の精密濾過膜又は限外濾過膜の洗浄間隔を大きくして稼働率を向上することができる。特に、予備濾過装置２は、精密濾過膜又は限外濾過膜に付着したスケールを除去するために薬液により洗浄することが必要となるが、第２濾過装置６の濃縮水により逆洗浄することで、薬液による洗浄の間隔を例えば１ヶ月から３ヶ月に３倍以上延長することができる。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

当該水処理設備は、粒子濾過装置、予備濾過装置、第１逆洗浄部及び第２逆洗浄部を備えていないものであってもよい。つまり当該水処理方法において、粒子濾過工程、予備濾過工程、第１逆洗浄工程、及び第２逆洗浄工程は必須ではない。

当該水処理設備において、酸供給部は、被処理水を貯留する水槽（上記実施形態における予備濾過水槽）に酸を投入するように構成されてもよい。

当該水処理設備は、第１濾過装置と第２濾過装置との間に、第１濾過装置の透過水を貯留するクッション水槽を備えてもよい。この場合、アルカリ供給部は、このクッション水槽にアルカリ剤を投入するように構成されてもよい。特に、クッション水槽にアルカリ剤を投入する場合には、アルカリ剤として粒状の水酸化ナトリウム等を用い、ポンプに換えて例えばスクリューフィーダー等によって被処理水に供給してもよい。

当該水処理設備において、第１濾過装置と第２濾過装置とは、同一仕様の濾過モジュールによって構成されてもよく、等しい圧力で運転されてもよい。

本発明に係る水処理設備及び水処理方法は、沿岸地域の電子部品工場において使用される超純水を製造するために好適に利用することができる。

１ 粒子濾過装置
２ 予備濾過装置
３ 酸供給部
４ 第１濾過装置
５ アルカリ供給部
６ 第２濾過装置
７ 第１逆洗浄部
８ 第２逆洗浄部
９ 原水槽
１０ 原水ポンプ
１１ 粒子濾過水槽
１２ 粒子濾過水ポンプ
１３ 予備濾過水槽
１４ 予備濾過水ポンプ
１５ 加圧ポンプ
１６ 酸タンク
１７ 酸供給ポンプ
１８ アルカリタンク
１９ アルカリ供給ポンプ
２０ 第１濃縮水タンク
２１ 第１洗浄ポンプ
２２ 第２濃縮水タンク
２３ 第２洗浄ポンプ

Claims (5)

1. カルシウム硬度が１００以上である被処理水からホウ素を除去する水処理設備であって、
   上記被処理水に酸を加える酸供給部と、
   上記酸を加えた被処理水を第１逆浸透膜により濾過する第１濾過装置と、
   上記第１濾過装置を透過した被処理水にアルカリ剤を加えるアルカリ供給部と、
   上記アルカリ剤を加えた被処理水を第２逆浸透膜により濾過する第２濾過装置と
   を備える水処理設備。
2. 上記被処理水を粒子層により濾過する粒子濾過装置と、
   上記粒子濾過装置を透過した被処理水を精密濾過膜又は限外濾過膜により濾過する予備濾過装置と、
   上記第１濾過装置から排出される濃縮水により上記粒子濾過装置を逆洗浄する第１逆洗浄部と、
   上記第２濾過装置から排出される濃縮水により上記予備濾過装置を逆洗浄する第２逆洗浄部と
   をさらに備え、
   上記酸供給部が上記予備濾過装置を透過した被処理水に酸を加えるよう構成される請求項１に記載の水処理設備。
3. 上記第２濾過装置の運転圧力が上記第１濾過装置の運転圧力よりも大きい請求項１又は請求項２に記載の水処理設備。
4. 上記第２濾過装置の濾過面積が上記第１濾過装置の濾過面積よりも大きい請求項１、請求項２又は請求項３に記載の水処理設備。
5. カルシウム硬度が１００以上である被処理水からホウ素を除去する水処理方法であって、
   上記被処理水に酸を加える酸供給工程と、
   上記酸を加えた被処理水を第１逆浸透膜により濾過する第１濾過工程と、
   上記第１逆浸透膜により濾過した被処理水にアルカリ剤を加えるアルカリ供給工程と、
   上記アルカリ剤を加えた被処理水を第２逆浸透膜により濾過する第２濾過工程と
   を備える水処理方法。

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