JP2019188313A

JP2019188313A - 電気脱イオン装置の運転方法

Info

Publication number: JP2019188313A
Application number: JP2018083158A
Authority: JP
Inventors: 堀田　等; Hitoshi Hotta; 等堀田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2019-10-31

Abstract

【課題】水質に応じた電気式脱イオン装置の節電運転が可能となり経済的な運転が可能となる電気脱イオン装置の運転方法を提供する。【解決手段】電気脱イオン装置９の流入水のホウ素濃度をホウ素モニター１５で測定し、この測定値に基づいて電気脱イオン装置９，１１に通電する電流を制御する電気脱イオン装置の運転方法において、流入水のホウ素濃度が基準値を超えた場合、前記電流を増加させ、基準値よりも低いときには前記電流を減少させることを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。電気脱イオン装置１１からの処理水中のホウ素濃度をホウ素モニター１６で監視する。【選択図】図１

Description

本発明は電気脱イオン装置の運転方法に係り、特にホウ素濃度を管理するようにした電気脱イオン装置の運転方法に関する。

電気脱イオン装置の流入水の水質が変動しても一定水質以上の処理水を安定して得ることができる電気脱イオン装置の運転方法として、特許文献１には、電気脱イオン装置流入水のホウ素濃度を測定すると共に、電気脱イオン装置処理水（脱塩水）のホウ素濃度を測定し、目標水質に近づくように電気脱イオン装置の電流を制御することが記載されている。

なお、特許文献１には、電気脱イオン装置の流入水及び処理水の導電率、比抵抗、シリカ濃度、ＴＯＣ濃度、又はＣＯ_２濃度などの水質値を測定し、それらが目標値に近づくように電流を制御することも記載されている。

水中の低濃度のホウ素濃度を高精度で測定する方法としては、非特許文献１，２に記載の方法が知られている。

特開２０００−５１８６５号公報

クロモトロープ酸を用いる高感度蛍光検出／フローインジェクション分析法による超純水中の極微量ホウ素の定量 BUNSEKI KAGAKU Vol53，No4，PP345-PP351（2004） ThermoFisherScietific社技術資料 IONPAC TBC-1 BORATE CONCENTRATOR COLUMN AND IONPAC ICE-BORATE COLUMN

本発明は、水質に応じた電気式脱イオン装置の節電運転が可能となり経済的な運転が可能となる電気脱イオン装置の運転方法を提供することを目的とする。

本発明の電気脱イオン装置の運転方法は、電気脱イオン装置の流入水のホウ素濃度を測定し、この測定値に基づいて電気脱イオン装置に通電する電流を制御する電気脱イオン装置の運転方法において、流入水のホウ素濃度が基準値を超えた場合、前記電流を増加させ、基準値よりも低いときには前記電流を減少させることを特徴とする。

本発明の一態様では、前記電気脱イオン装置が直列に多段に設置されており、第１段目の電気脱イオン装置の流入水の基準値が０．５〜３５ｐｐｂの間から選択された値である。

本発明の一態様では、前記第１段目の電気脱イオン装置への流入水のホウ素濃度が基準値を超えた場合、第１段目及び第２段目の電気脱イオン装置への通電電流を増加させ、基準値よりも低いときには前記電流を減少させ、第２段目の電気脱イオン装置からの処理水中のホウ素濃度を監視する。

本発明の電気脱イオン装置の運転方法によると、水質に応じて電気式脱イオン装置への通電電流が制御されるので、経済的な運転が可能となる。また、電流値を最適にすることにより、負荷が低くなり、電気式脱イオン装置の寿命の延命にもなる。

実施の形態に関わる純水製造装置のブロック図である。実施の形態に関わる純水製造装置のブロック図である。ＦＩＡ方式のホウ素モニターの構成図である。イオンクロマト方式のホウ素モニターの構成図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。なお、本発明は湖沼水などホウ素濃度が季節等に応じて変動する原水を処理するのに好適である。湖沼水、河川水、井水のホウ素濃度の範囲は、通常０．１〜５，０００ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）程度である。

図１は本発明の第一の実施の形態に係る純水製造装置を示すものであり、原水は前処理装置１で処理された後、配管２を介して逆浸透膜装置３へ供給される。前処理装置としては、凝集沈殿、砂濾過、活性炭濾過、生物活性炭濾過（ＢＡＣ）、加圧浮上膜式前処理などの１または２以上の処理が挙げられる。原水の水質によっては、この前処理は省略されてもよい。

この実施の形態では、ＲＯ装置が直列に２段に設置されており、第１段目のＲＯ装置３の透過水が配管４を介して第２段目のＲＯ装置５に供給される。ＲＯ装置３，５の濃縮水の少なくとも一部は前処理装置１に返送されるのが好ましい。

ＲＯ装置５の透過水は、配管６を介して脱炭酸塔７に供給され、スケール成分となる炭酸が除去される。なお、この脱炭酸塔７は流入水の水質（ＣＯ_２濃度）によっては省略されてもよい。

この実施の形態では、電気脱イオン装置は直列に２段に設置されており、脱炭酸塔７の処理水は、配管８を介して第１段目の電気式脱イオン装置９に通水され、その処理水（第一処理水）は配管１０を介して第２段目の電気式脱イオン装置１１に通水され、処理水（第二処理水）が配管１２を介して取り出される。なお、この第二処理水はさらにサブシステムに通水処理して高水質の純水とされてもよい。

前記配管８，１２からそれぞれサンプリング配管１３，１４が分岐しており、各配管８，１２から分取された水がホウ素モニター１５，１６に供給され、ホウ素濃度が分析される。

ホウ素モニター１５及び１６の検出信号が加電流制御装置２５に入力され、該制御装置２５によって電気式脱イオン装置９，１１に通電する電流を制御する。この実施の形態ではホウ素モニター１５によって測定される第１段目電気脱イオン装置９への流入水中のホウ素濃度が基準値よりも高いときは、電気式脱イオン装置９，１１への通電電流を増加させ、基準値よりも低いときには前記電流を減少させて該脱イオン装置１１の処理水のホウ素濃度を基準値に維持する。第１段目電気脱イオン装置９への流入水中のホウ素濃度が第１基準値よりも高いときは、電気式脱イオン装置９，１１への通電電流を増加させ、第２基準値（第１基準値よりも低い値。）よりも低いときには前記電流を減少させて、該脱イオン装置１１の処理水のホウ素濃度を第１基準値と第２基準値との間に維持するようにしてもよい。

本発明の制御方法においては、電気脱イオン装置１１からの第二処理水中のホウ素濃度をホウ素モニター１６で測定して同様に電気式脱イオン装置９，１１の電流を制御しても良いが、この第二処理水中のホウ素濃度が低い場合、例えば、１ｐｐｔ未満のときは、ホウ素モニター１６で精度良く検出するのが困難であるか、又は測定に時間がかかる場合があるので、電気脱イオン装置１１からの第二処理水中のホウ素濃度と、電気脱イオン装置９に流入する流入水中のホウ素濃度との関係を調べておき、該流入水中のホウ素濃度を測定して電流を制御し、第二処理水のホウ素モニター１６は監視のみとするのが好ましい。

上記基準値としては０．５〜３５ｐｐｂ、特に０．５〜１０ｐｐｂ、更に０．５〜２．５ｐｐｂの間から選択された値が好ましい。前処理装置１を設置しない場合も、基準値は上記範囲から選択された値であることが好ましい。給水中のホウ素濃度が過度に高いと、ホウ素が電気式脱イオン装置内のイオン交換樹脂に蓄積し、電気抵抗を増大させ、運転電圧が高くなる。

一般に、電気式脱イオン装置のホウ素の除去率は、電流値が一定であれば、ほぼ一定である。すなわち、電気脱イオン装置の電流値が一定である場合、給水のホウ素濃度との比と出口のホウ素濃度は一定の関係にあり、両者の濃度の一方が判れば計算によってもう一方の濃度も推定できる。

従って、電気脱イオン装置９，１１のホウ素除去率が例えば９８％の場合、二段目の電気式脱イオン装置１１の処理水のホウ素を１ｐｐｔ以下にするには、二段目の電気式脱イオン装置１１の給水のホウ素を５０ｐｐｔ以下とする必要がある。そして一段目の処理水中のホウ素濃度を５０ｐｐｔ以下にするには、一段目の電気脱イオン装置９への給水中のホウ素濃度を２．５ｐｐｂ以下とする必要がある。

電気脱イオン装置のホウ素除去率を一定にするには、電流値が一定になるように印加電圧を制御する。

図１では、配管８，１２にそれぞれホウ素モニター１５，１６を設置しているが、図２のように、配管８，１２からのサンプリング配管２０，２１を切り替えバルブ２３を介して１台のホウ素モニター２４に接続し、該バルブ２３を切り替えることで各測定ポイントのホウ素濃度をモニターするようにしてもよい。この方式では、ホウ素モニターが１台で足り、経済的であるが、測定中は他のポイントのホウ素濃度を知ることができない。なお、サブシステムの処理水のホウ素濃度もこのホウ素モニターで測定するようにしてもよい。

ホウ素モニターの構成の一例を図３に示す。このモニターでは、ポンプを２台用い、送液は各流路の流量０．４ｍＬ／分で行う。検出器は蛍光検出器を用いて励起波長３１０〜３１５ｎｍ／測定波長３５５〜３６５ｎｍを用いる。注入量は１００〜３００μＬになるようインジェクターを制御する。得られた信号の高さまたは面積を測定できるデータ処理装置（ＰＣ）を付属させる。データ処理装置としては、濃度を段階的に変化させて検量線を作成し濃度を計算できるものを用いる。

ホウ素モニターの構成の別例を図４に示す。溶離液ポンプは０．５〜１.５ｍＬ／分、濃縮液用ポンプは２〜１０ｍＬ／分を送液できるものを用いる。濃縮カラムはホウ素が濃縮できるものを用いる。サーモフィッシャ−製のイオンパックＴＢＣ−１が好適であるがこれに限るものではない。分離カラムはホウ素を分離できるものを用いる。サーモフィッシャ−製のイオンパックＴＢＣ−１が好適であるがこれに限るものではない。サプレッサーはホウ素以外の導電率成分を分離できるものを用いる。サーモフィッシャ−製のＡＭＭＳ−ＩＣＥIIが好適であるがこれに限るものではない。導電率計は通常のイオンクロマトに用いるものでよい。濃縮機構は、ホウ素の濃縮時間を制御できるものを用いる。濃縮時間が過ぎるとバルブを切り替えて分離カラムに試料を注入してクロマトを測定する。得られた信号の高さまたは面積を測定できるデータ処理装置を付属させる。データ処理装置としては、濃度を段階的に変化させて検量線を作成し、濃度を計算できるものを用いる。

［実施例１］
野木町水を原水とし、この原水を、図１の通り、前処理及びＲＯ処理した後、電気式脱イオン装置９，１１に通水する運転を４月から３月まで１２カ月運転した。

前処理としては、活性炭通水処理を行った。電気式脱イオン装置としては栗田工業株式会社製ＫＣＤI−ＵＰｚ（登録商標）（定格処理水量１５ｍ^３／ｈ）を２段で用い、電流値は２台とも１５Ａ〜１８Ａの可変とし、ホウ素モニター１５の値によって制御した。結果を表１に示す。

表１の通り、原水のホウ素濃度が変動しても、第２段目電気脱イオン装置の処理水中のホウ素濃度は安定して１ｐｐｔ以下であった。

１前処理装置
３，５ＲＯ装置
７脱炭酸塔
９，１１電気脱イオン装置
１５，１６，２４ホウ素モニター
２３切り替えバルブ
２５加電流制御装置

Claims

電気脱イオン装置の流入水のホウ素濃度を測定し、この測定値に基づいて電気脱イオン装置に通電する電流を制御する電気脱イオン装置の運転方法において、
流入水のホウ素濃度が基準値を超えた場合、前記電流を増加させ、基準値よりも低いときには前記電流を減少させることを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
前記電気脱イオン装置が直列に多段に設置されており、第１段目の電気脱イオン装置の流入水の基準値が０．５〜３５ｐｐｂの間から選択された値であることを特徴とする請求項１の電気脱イオン装置の運転方法。
前記第１段目の電気脱イオン装置への流入水のホウ素濃度が基準値を超えた場合、第１段目及び第２段目の電気脱イオン装置への通電電流を増加させ、基準値よりも低いときには前記電流を減少させ、第２段目の電気脱イオン装置からの処理水中のホウ素濃度を監視することを特徴とする請求項１又は２の電気脱イオン装置の運転方法。