JP2021102191A - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
逆浸透膜装置(以下、RO膜装置ともいう)を組み込んだ純水製造システムでは、RO膜装置の透過水の水質向上のため、RO膜装置を複数段に配することが行われている。例えば、1段目RO膜装置の透過水を2段目RO膜装置にて処理し、RO膜装置全体として、透過水の水質向上が図られている。この場合、2段目RO膜装置の濃縮水は、1段目RO膜装置の供給水と比較して純度が十分に高いことが多い。したがって、2段目RO膜装置の濃縮水を被処理水(原水)に戻すことによって原水を希釈することができ、また回収率を高めることができる(例えば特許文献1参照)。
純水製造用途のRO膜装置としては、超低圧型〜低圧型逆浸透膜が使用されることが多いが、昨今の水質要求の高まりを受けて、海水淡水化用途で用いられるような高圧型逆浸透膜装置の純水製造システムへの導入も試みられている(例えば特許文献2、3参照)。
一方、原水の水質変動に応じて、2段RO膜装置を有する水処理システムにおいて2段目のRO膜装置をバイパスさせる方法が開示されている(例えば特許文献4、5参照)。
また、上記特許文献4、5に記載されるように、被処理水の水質変動に応じて、2段RO膜装置のうち2段目RO膜装置をバイパスさせる方法を採用しても、被処理水の水質を指標にしている以上、RO膜のファウリングや膜劣化による透過水の水質変動は考慮されず、結果として水質の低下につながりやすい。
[1]
第1の逆浸透膜装置と、第1の逆浸透膜装置の透過水側に配された第2の逆浸透膜装置とを有する逆浸透膜システムと、
第2の逆浸透膜装置の透過水側に配された水質測定手段と、
前記水質測定手段の測定値に応じて、第1の逆浸透膜装置に通水し、第1の逆浸透膜装置の透過水を第2の逆浸透膜装置に通水して透過水を得るラインと、第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方への通水をバイパスラインにバイパスすることにより当該少なくとも一方の逆浸透膜装置への通水を遮断するライン、又は、第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方における濃縮水と透過水とを合流するラインと、を変更する、ライン変更手段と、
を有する水処理システム。
[2]
前記ライン変更手段が、第1の逆浸透膜装置の濃縮水側と透過水側とを繋ぐ第1合流ライン及び第2の逆浸透膜装置の濃縮水側と透過水側とを繋ぐ第2合流ラインの少なくとも一方を有し、
前記水質測定手段の測定値に応じて、第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方について、供給水圧を通常運転圧の50%以下、かつ、回収率を20%以下とし、当該少なくとも一方の逆浸透膜装置に対応する第1合流ライン及び第2合流ラインの少なくとも一方に通水させる、[1]に記載の水処理システム。
[3]
第1の逆浸透膜装置が低圧型逆浸透膜装置であり、第2の逆浸透膜装置が高圧型逆浸透膜装置である、[1]又は[2]に記載の水処理システム。
[4]
第1の逆浸透膜装置の濃縮水及び第2の逆浸透膜装置の濃縮水の少なくとも一方を処理する第3の逆浸透膜装置を有し、第3の逆浸透膜装置の透過水を前記逆浸透膜システムに供給する、[1]〜[3]のいずれかに記載の水処理システム。
[5]
前記水質測定手段によって測定される成分がホウ素を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の水処理システム。
[6]
第2の逆浸透膜装置の透過水を処理する第1のイオン交換装置を有する、[1]〜[5]のいずれかに記載の水処理システム。
[7]
第1のイオン交換装置の処理水を処理する第2のイオン交換装置を有し、前記水質測定手段が、第1のイオン交換装置よりも下流側に設置される、[6]に記載の水処理システム。
[8]
前記水質測定手段の前段に、カチオン交換装置及び脱気装置のいずれか一つ以上を備える、[1]〜[7]のいずれかに記載の水処理システム。
[9]
第1の逆浸透膜装置と、第1の逆浸透膜装置の透過水側に配された、第2の逆浸透膜装置とを有する逆浸透膜システムへ被処理水を供給するに当たり、該逆浸透膜システムの透過水の水質に応じて下記(a)及び(b)の通水ラインを切り替えることを含む、水処理方法:
(a)被処理水を第1の逆浸透膜装置に供給し、第1の逆浸透膜装置の透過水を第2の逆浸透膜装置に供給して透過水を得る通水ライン、
(b)第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方への通水をバイパスラインにバイパスすることにより当該少なくとも一方の逆浸透膜装置への通水を遮断する通水ライン(b−1)、又は、第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方における濃縮水と透過水とを合流する通水ライン(b−2)。
[10]
第1の逆浸透膜装置が低圧型逆浸透膜装置であり、第2の逆浸透膜装置が高圧型逆浸透膜装置であり、
前記水質測定手段によって測定される成分がホウ素を含む、[9]に記載の水処理方法。
図1に示すように、水処理システム1(1A)は、被処理水を処理する第1の逆浸透膜装置10と、第1の逆浸透膜装置10の透過水側Atに配された、第1の逆浸透膜装置10とは阻止率の異なる第2の逆浸透膜装置20とを有する逆浸透膜システムを備える。以下、逆浸透膜をRO膜とも称して説明する。例えば、第1のRO膜装置10を阻止率の高いRO膜装置とし、第2のRO膜装置20を阻止率の低いRO膜装置とする。ここでいう阻止率の高い、低いは、相対的な阻止率の高さを意味する。
第2のRO膜装置20の透過水側Btには、水質測定手段30を有する。水質測定手段30の測定項目は、シリカ、TOC、ホウ素、尿素、等が挙げられ、それらのうちの1種以上であることが好ましい。以下、一例として、水質測定項目をホウ素として説明する。したがって、阻止率についてもホウ素阻止率として説明する。
水処理システム1Aは、水質測定手段30の測定値に応じて、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20の少なくとも一方のラインを変更するライン変更手段を有する。本発明における「ライン」とは水が通る流路を意味する。
したがって、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20の少なくとも一方への通水をバイパスさせることができる。ここでいうバイパスラインとは、RO膜装置の供給側に供給される供給水をRO膜装置の内部を通さず透過水側に流すラインを意味する。
このようにして、水質測定手段30の測定値に応じて、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20のいずれか一方への通水を第1バイパスライン15又は第2バイパスライン25にバイパスする。又は第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20への通水を第1バイパスライン15及び第2バイパスライン25にバイパスする。このようにバイパスすることで、水処理を継続しながら当該いずれか一方のRO膜装置への通水を遮断することができる。したがって、水処理は、通水を遮断していないRO膜装置によってなされる。
本発明において「ライン変更手段」という場合、通水ラインの変更に係る流路、弁、ポンプをすべて含む意味である。このライン変更手段は通常、弁やポンプを自動ないし手動で制御する制御部を有する。具体的には、水処理システム1Aの場合、供給ライン41、接続ライン42、処理水ライン43、第1バイパスライン15、第2バイパスライン25、仕切弁V1〜V5等を含む意味であり、仕切弁V1〜V5を制御する制御部を有する。
上記ホウ素濃度の基準上限値、下限値は、上記値に制限されることはなく、求める水質に応じて、適宜設定することができる。
例えば、ホウ素濃度が基準下限値の0.02ppbを下回ると、まず第1のRO膜装置10よりもホウ素阻止率の低い第2のRO膜装置20をバイパス運転する。すなわち、第2のRO膜装置20の運転を停止する。それでもさらにホウ素濃度が0.02ppbを下回るようであれば、第2のRO膜装置20を再起動した後、第1のRO膜装置10をバイパス運転する。すなわち、高いホウ素阻止率を有するために大きな運転動力を必要とする第1のRO膜装置10の運転を、ホウ素阻止率の低い第2のRO膜装置20の運転へと切り替える。このとき、第1のRO膜装置10の運転は停止する。
このようにして、目的の水処理を継続しつつ、水処理システム1の運転コストが削減できる。
なお、第1のRO膜装置10と第2のRO膜装置20とは、必ずしも阻止率が異なるものである必要はなく、阻止率が同じものでも良い。この場合、1段目の第1のRO膜装置10及び2段目の第2のRO膜装置20がともに運転されている時は、1段目の第1のRO膜装置10及び2段目の第2のRO膜装置20のいずれか一方を適宜選択してバイパス運転をすることができる。
また、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20のいずれか一方をバイパスする場合に限らず、被処理水の水質によっては、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20の両方をバイパスするようにしても良い。例えば、被処理水の水質がRO膜処理を必要としないホウ素濃度が基準値以下の水質の場合には、第1、第2のRO膜装置10、20の両方をバイパスすることができる。
水処理システム1Bは、水質測定手段30の測定値に応じて、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20の少なくとも一方における濃縮水と透過水とを合流するライン変更手段を有する。
第1ライン変更手段は、供給ライン41、該供給ライン41に配された第1ポンプP1、第1ポンプP1の回転数を制御する第1ポンプインバータINV1を有する。また濃縮水ライン44を有し、該濃縮水ライン44から分岐して第1のRO膜装置10の透過水側Atに接続する第1合流ライン46が配されることが好ましい。この第1合流ライン46は、図示したように、濃縮水ライン44から分岐しても、濃縮水側Acに直接接続(図示せず)してもよい。さらに第1合流ライン46には仕切弁V6が配されることが好ましい。
また、上記第1ライン変更手段は、通常、弁やポンプを自動ないし手動で制御する制御部を有する。具体的には、第1ライン変更手段は、供給ライン41、接続ライン42、濃縮水ライン44、第1合流ライン46、第1ポンプP1、第1ポンプインバータINV1、仕切弁V6等を含む意味であり、第1ポンプインバータINV1、第1ポンプP1、仕切弁V6等を制御する制御部を有する。この制御部は、水質測定手段30の測定値に基づいて上記の制御を行う。
また、上記第2ライン変更手段は、通常、弁やポンプを自動ないし手動で制御する制御部を有する。具体的には、第2ライン変更手段は、接続ライン42、濃縮水ライン45、第2合流ライン47、処理水ライン43、第2ポンプP2、第2ポンプインバータINV2、仕切弁V7等を含む意味であり、第2ポンプインバータINV2、第2ポンプP2、仕切弁V7等を制御する制御部を有する。この制御部は、水質測定手段30の測定値に基づいて上記の制御を行う。
このようにして、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20の濃縮水を透過水側に合流させるラインの形成が可能な状態となっている。
回収率はフラッシング運転するRO膜装置の供給水の透過水側への回収率であり、回収率(流量%)=[透過水量(流量)/RO膜装置の供給水量(流量)]×100(%)である。以下、回収率の「%」は「流量%」を示す。被処理水の回収率を高めることによって、より効率的な運転が可能になる。
回収率は、ポンプインバータの出力調整を実施することによって調整することができる。例えばポンプインバータによってポンプの出力を制御することにより、RO透過水、RO濃縮水の流量を制御して回収率を調整することができる。
上記運転圧は、エネルギーコスト削減という観点から、上限値が通常運転圧の50%以下であり、好ましくは20%以下であり、さらに好ましくは10%以下である。そして後段装置への送液を確実に実施するという観点から、運転圧の下限値は、通常運転圧の2%以上であり、好ましくは5%以上であり、さらに好ましくは7%以上である。
また、低圧フラッシング運転するRO膜装置の供給水の透過水側への回収率は、エネルギーコスト削減という観点から、上限値が20%以下であり、好ましくは10%以下であり、さらに好ましくは5%以下である。そして回収率の下限値は、細菌等の繁殖を防ぐという観点から、0.05%以上であり、好ましくは0.1%以上である。
そして、低圧フラッシング運転している第1のRO膜装置10又は第2のRO膜装置20は、第1合流ライン46又は第2合流ライン47によって、透過水および濃縮水を合流したのちに、後段の装置に送液する。
そしてホウ素濃度が上昇して基準上限値よりも高くなった場合には、再び、背圧弁Vb2を開け、仕切弁V7を閉じて、被処理水を第1、第2のRO膜装置10、20の両方によって処理する。このように第2のRO膜装置20も運転することによって、処理水のホウ素濃度を低減し、水質を向上させて基準値内に収めることができる。
そして、合流ライン46によって、第1のRO膜装置10の濃縮水と透過水とを合流させて、後段の第2のRO膜装置20に供給し、RO膜処理を行う。これによって、第1ポンプP1の運転が抑制されて、コストの削減になる。
また、第1ライン変更手段及び第2ライン変更手段のいずれか一方に通水する場合に限らず、被処理水の水質によっては、第1ライン変更手段及び第2ライン変更手段の両方に通水するようにしても良い。例えば、被処理水の水質がRO膜処理を必要としないホウ素濃度が基準値以下の水質の場合には、第1、第2ライン変更手段の両方に通水することができる。
さらに、上記水処理システム1Bでは、第1、第2のRO膜装置10、20が常時運転されているため、ポンプ出力を高めた時の立ち上がりが良くなる。また、濃縮水が第1、第2合流ライン46,47のいずれかに流されている間であっても、第1、第2のRO膜装置10、20の各RO膜を通して透過水側にも少ないながら水が流れる。そのため、各RO膜装置内で水が滞留することがないため、各RO膜装置内において細菌等の繁殖を抑えることができる。
なお説明の便宜上、図3では「第1のイオン交換装置」との表現を用いているが、図3の実施形態において、備えられたイオン交換装置は「第1のイオン交換装置」1台だけでもよい。すなわち、本発明において「第1のイオン交換装置」という場合、別のイオン交換装置(例えば、第2のイオン交換装置)を有してもよいし、有していなくてもよい。
また、第2のRO膜装置20の透過水を必ずしも第1のイオン交換装置51に流す必要はない。例えば、第1のイオン交換装置51をバイパスするバイパスラインを設け、水質測定手段30の測定値に応じて、第1のイオン交換装置51をバイパスするようにしても良い。
カチオン交換装置52及び脱炭素装置53は、上記水処理システム1Bについても、上記と同様に適用することができる。
上記水処理システム1Eは、第1、第2のイオン交換装置51、54の間の処理水ライン43を流れる水のホウ素濃度を、水質測定手段30によって測定することができる。第2のイオン交換装置54によって水質測定手段30に供給される水からイオン等を除去することができるため、水質測定手段30に供給される水の比抵抗を高めることができ、ホウ素濃度を精度よく測定することが可能になる。また、そのホウ素濃度の測定値が高くても、後段の第1のイオン交換装置51によって、第2のイオン交換装置54の処理水に含まれるホウ素を除去する処理を行うことができる。これによって、第1のイオン交換装置51から出る処理水のホウ素濃度を十分に低減できる。したがって、第2のイオン交換装置54の処理水のホウ素濃度が多少増減しても、第1のイオン交換装置51にから出る処理水のホウ素濃度を基準値以下に抑えることができる。
第1、第2のイオン交換装置51、54は、上記水処理システム1Bについても、上記と同様に適用することができる。
上記水処理システム1Fは、1段目の第1のRO膜装置10に低圧RO膜を用い、2段目の第2のRO膜装置20に高圧RO膜を用いることによって、膜閉塞を起こすことなく、フラックス(単位膜面積・単位時間当たりの膜ろ過水量)を上げることができる。よって、ホウ素阻止率を向上させることができる。
上記のように第1のRO膜装置10のRO膜をBWROとし、第2のRO膜装置20のRO膜をSWROとすることは、上記水処理システム1Bについても、上記同様に適用することができる。
平均操作圧=(運転圧力+濃縮水出口圧力)/2
有効圧力1MPaあたりの透過流束は、膜メーカーのカタログに記載の情報、例えば、透過水量、膜面積、評価時の回収率、NaCl濃度等から計算することができる。また、1つ又は複数の圧力容器に同一の透過流束であるRO膜が複数本装填されている場合、圧力容器の平均操作圧/2次側圧力、被処理水水質、透過水量、膜本数等の情報より、装填された膜の透過流束を計算することができる。
凝集処理は、正電荷を持つ凝集剤によって負に帯電している水中の微粒子の帯電を中和して凝集させて基礎フロックを生成し、ポリマー等の凝集助剤によって基礎フロックを吸着させて粗大フロックを生成して沈殿しやすくする処理である。凝集剤には、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、等が挙げられる。
砂ろ過は、堆積した砂をろ材に用い、その堆積した砂内に水を通すことによってろ過する処理である。
膜ろ過は、ろ過膜を通すことによって水をろ過する処理である。ろ過膜には、ろ過対象物質の大きさと、ろ過の駆動力によって、精密ろ過(MF)膜、限外ろ過(UF)膜、イオン交換膜、RO膜、等が挙げられる。
脱炭酸は、脱炭酸塔を用いて爆気することによって水中の炭酸を減らしてpHを調整する処理である。
軟化は、水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオン等をカチオン交換樹脂によってナトリウムイオンに交換して軟水化する処理である。
紫外線照射は、紫外線を水に照射して、水中の微生物を紫外線によって殺菌、不活性化する処理である。また、水中の有機物を分解する処理でもある。
脱気は、水中の溶存ガス(例えば酸素、窒素、二酸化炭素、等)を除去する処理である。
水のpHを調整する、酸としては、塩酸、硫酸、等が挙げられ、アルカリとしては、水酸化ナトリウム、等が挙げられる。
スケール分散剤としては、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)、水酸化カルシウム(消石灰)、等が挙げられる。
スライムコントロール剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、等が挙げられる。
酸化剤としては、オゾン、過酸化水素、等が挙げられ、還元剤としては、過硫酸塩、次亜塩素酸塩、等が挙げられる。
上記第3のRO膜装置60は、上記水処理システム1Bについても、上記同様に適用することができる。
第3のRO膜装置60は、低圧型または高圧型のいずれであってもよいが、高圧型のものが好ましい。第3のRO膜装置60を高圧型RO膜装置にすることで、第3のRO膜装置60からの透過水23の水質が向上し、被処理水の希釈効果を高めることができる。結果として、EDI処理水の向上につながることとなる。
第1、第2のRO膜装置10、20に被処理水を供給する際の供給圧力を上昇させる場合には、急激な圧力上昇を避けるために流量制御装置として機能する第1ポンプインバータINV1を介して、第1ポンプP1を動作させることが好ましい。その際、急激な圧力変化が生じないように、第1ポンプインバータINV1によって、第1ポンプP1を駆動する電動機(図示せず)の出力(例えば、回転数)を制御して被処理水の流量を調節する。この流量調節によって、水圧変動を抑えることができる。第2ポンプP2についても、第1ポンプP1と同様に急激な圧力変動を避けるために、第2ポンプインバータINV2によって制御することが好ましい。
上記第1、第2、第3のRO膜装置10、20、60は1段構成であっても、多段構成であってもよい。多段構成の場合、RO膜を直列に多段に配することが好ましい。
第1、第2、第3のRO膜装置10、20、60に使用されるRO膜は、使用用途や被処理水水質、求められる透過水水質、回収率によって同一銘柄に限らずそれぞれ最適な膜を選定することができる。たとえば、第1のRO膜装置10に低圧型逆浸透膜を使用し、第2のRO膜装置20には第1のRO膜装置10のRO膜よりも高圧で用いる高圧型逆浸透膜を使用することも好ましい。
上記のRO膜装置は特に制限されず、極超低圧型、超低圧型、低圧型、中圧型、高圧型のいずれのRO膜装置であってもよい。
低圧〜超低圧型RO膜として、例えば、日東電工社製ESシリーズ(ES15−D8、ES20−U8)(商品名)、HYDRANAUTICS社製ESPAシリーズ(ESPAB、ESPA2、ESPA2−LD−MAX)(商品名)、CPAシリーズ(CPA5−MAX、CPA7−LD)(商品名)、東レ社製TMGシリーズ(TMG20−400、TMG20D−440)(商品名)、TM700シリーズ(TM720−440、TM720D−440)(商品名)、ダウケミカル社製BWシリーズ(BW30HR、BW30XFR−400/34i)、SGシリーズ(SG30LE−440、SG30−400)、FORTILIFE(登録商標)CR100などが挙げられる。
高圧型RO膜としては、例えば、HYDRANAUTICS社製SWCシリーズ(SWC4、SWC5、SWC6)(商品名)、東レ社製TM800シリーズ(TM820V、TM820M)(商品名)、ダウケミカル社製SWシリーズ(SW30HRLE、SW30ULE)(商品名)などを挙げることができる。
本発明の水処理方法では、第1のRO膜装置10と、第1のRO膜装置10の透過水側Atに配された、第1のRO膜装置10とは阻止率が異なる第2のRO膜装置20とを有する逆浸透膜システムへ被処理水を供給する。本発明の水処理方法は、この被処理水の供給に当たって、該逆浸透膜システムの透過水の水質に応じて下記(a)及び(b)の通水ラインを切り替えることを含む。
(a)被処理水を第1のRO膜装置10に供給し、第1のRO膜装置10の透過水を第2のRO膜装置20に供給して透過水を得る通水ライン。
(b)第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20のいずれか一方への通水を第1バイパスライン15又は第2バイパスライン25によってバイパスすることにより当該いずれか一方のRO膜装置への通水を遮断する通水ライン(b−1)、又は、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20のいずれか一方における濃縮水と透過水とを合流する第1合流ライン46又は第2合流ライン47に通水する通水ライン(b−2)。
本発明の水処理方法は、本発明で規定すること以外は特に制限されず、例えば、上述した本発明の水処理システムを用いて実施することができる。本発明の水処理方法は、好ましくは、上記の第1〜第7実施形態に係る水処理システムを用いて実施することができる。
実施例1は、前述の図6によって説明した水処理システム1Gを用いた。被処理水には、ナトリウム濃度8ppm、カルシウム濃度10ppm、炭酸水素イオン濃度1ppm、イオン状シリカ10ppm、ホウ素濃度10〜100ppbの被処理水を用いた。炭酸水素イオン濃度は炭酸カルシウム(CaCO3)換算とした。第1のRO膜装置10の逆浸透膜には、BWRO(日東電工社製、製品名:CPA5−LD)を用い、第1のRO膜装置10の回収率を80%とした。第2のRO膜装置の逆浸透膜には、SWRO(日東電工社製、製品名:SWC5−MAX)を用い、第2のRO膜装置の逆浸透膜の回収率を90%とした。第3の(ブライン)RO膜装置60の逆浸透膜には、SWRO(日東電工社製、製品名:SWC5−MAX)を用い、第3のRO膜装置60の回収率を50%をとした。
第3のRO膜装置60の透過水(処理水)ライン49は合流点B1よりも上流側の被処理水を供給する供給ライン41に合流させた(1段目RO膜装置の単独運転)。第1、第2のイオン交換装置(EDI:電気式再生式純水装置)51、54にはオルガノ社製、製品名:EDI―XPを用い、その回収率は90%とした。
第1のイオン交換装置51の処理水を処理水ライン43から測定用ライン31によって分岐し、水質測定手段30でホウ素濃度を測定して監視した。水質測定手段30には、オンラインホウ素モニター(SUEZ社製、製品名:Sieversオンライン・ホウ素計)を用いた。
また、1段目の第1のRO膜装置10の供給側および2段目の第2のRO膜装置20の供給側の加圧用ポンプ(図示せず)として、多段渦巻ポンプ(グルンドフォス社製、製品名:CR10)を用いた。加圧用ポンプの運転圧は1段目の第1のRO膜装置10の供給側で0.8MPa、2段目の第2のRO膜装置20の供給側で1.4MPaに設定した。
仕切弁V1、V4、V5を開け、仕切弁V2、V3を閉じて、被処理水を第1のRO膜装置10及び第1、第2のイオン交換装置51、54で処理をした。
第1のイオン交換装置51の処理水の基準上限値を、ホウ素濃度0.05ppbとし、ホウ素濃度測定値が0.05ppbを上回った時に、仕切弁V3を開けて、仕切弁V4、V5を閉じた。そして第1のRO膜装置10の透過水を供給水とする第2のRO膜装置20を起動した。第2のRO膜装置20の透過水を第1のイオン交換装置51の処理水とした。第2のRO膜装置20の濃縮水は第1のRO膜装置10の濃縮水と合流し、第3のRO膜装置60の供給水とした(RO膜装置の2段運転)。上記運転を約2400h(時間)実施した。2400h後のEDI処理水のホウ素濃度および、運転に要したエネルギーコスト比を求めた。エネルギーコスト比は、実施例1において2400hの運転で消費した電力消費量を1とした。
なお、2400h経過時の被処理水のホウ素濃度は85ppbであった。
実施例2は、前述の図6によって説明した水処理システム1Gを用いた。ホウ素濃度の基準上限値を0.05ppb、基準下限値を0.02ppbとした。加圧用ポンプの運転圧は実施例1と同様に設定した。
仕切弁V1、V4、V5を開けて、仕切弁V2、V3を閉じ、第1のRO膜装置10の単独運転を行った。
この単独運転中に第1のイオン交換装置51の処理水(以下、EDI処理水という)のホウ素濃度が0.05ppbを上回った時に、仕切弁V1、V5を閉じて、仕切弁V2、V3は開けた。これにより仕切弁V2、V3、V4が開いた状態になり、仕切弁V1、V5が閉じた状態になった。こうして、第1のRO膜装置10の運転を停止し、それとともに、第1バイパスライン15によってバイパスされた被処理水を第2のRO膜装置20に供給し、第2のRO膜装置の単独運転に切り替えた。この切り替えによりEDI処理水のホウ素濃度は0.05ppbを下回った。
RO膜装置の切り替え後、EDI処理水のホウ素濃度が再び0.05ppbを上回っていた時に、仕切弁V1を開けて、仕切弁V2、V4は閉じた。これにより仕切弁V1、V3が開いた状態になり、仕切弁V2、V4、V5が閉じた状態になった。このようにして、第1のRO膜装置10と第2のRO膜装置20とを運転する2段RO膜装置の運転に切り替えた。
この切り替えによりEDI処理水のホウ素濃度は低下し、EDI処理水のホウ素濃度が基準下限値の0.02ppbを下回っていた時に、仕切弁V1を閉じて、仕切弁V2、V4を開けた。これにより仕切弁V2、V3、V4が開いた状態になり、仕切弁V1、V5が閉じた状態になった。こうして、第1のRO膜装置10の運転を停止し、第1バイパスライン15を用いて被処理水を直接第2のRO膜装置20の供給側Bsに供給した。このようにして、第2のRO膜装置20の単独運転に切り替えた。
その後、EDI処理水のホウ素濃度が0.02ppbを下回っていたため、仕切弁V1、V5を開けて、仕切弁V2、V3は閉じた。これにより仕切弁V1、V4、V5が開いた状態になり、仕切弁V2、V3が閉じた状態になった。こうして、被処理水を第1のRO膜装置10に供給して第1のRO膜装置10の単独運転に切り替えた。この切り替えにより、第2のRO膜装置20の運転は停止し、第1のRO膜装置10の透過水は第2バイパスライン25を通して処理水ライン43に供給された。このようにして、EDI処理水のホウ素濃度が基準上限値と基準下限値との範囲内になるように制御して水処理を行った。
上記運転を約2400h実施した。2400h後のEDI処理水のホウ素濃度、および運転に要したエネルギーコスト比を求めた。以下、エネルギーコスト比は、実施例1における2400hの運転で消費した電力消費量を1.0としたときの比とした。
比較例1は、ホウ素濃度の測定を被処理水で実施した以外は、前述の図6によって説明した水処理システム1を用いた。加圧用ポンプの運転圧は実施例1と同様に設定した。
先ず、仕切弁V1、V3は開けて、仕切弁V2、V4、V5は閉じて、被処理水の処理を第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20の両方を用いて実施した(RO膜装置の2段運転)。そして被処理水のホウ素濃度の基準値を50ppbとし、被処理水のホウ素濃度が50ppbを下回った場合に、仕切弁V3を閉じ、仕切弁V4、V5を開けた。こうして、第2のRO膜装置20を停止させ、第2バイパスライン25を用いて第1のRO膜装置10の透過水を処理水ライン43にバイパスした。すなわち、第1のRO膜装置10の単独運転を実施した。その後、被処理水のホウ素濃度が50ppbを上回った場合、再び、仕切弁V3は開けて、仕切弁V4、V5は閉じた。そして、第2のRO膜装置20を運転に切り替え、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20の両方を運転した。このようにして、基準値を基準にして、第1のRO膜装置10の単独運転と、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20の2段運転とを切替えることによって、被処理水のホウ素濃度の変化に対応した。
上記運転を約2400h実施した。2400h後のEDI処理水のホウ素濃度および、運転に要したエネルギーコスト比を求めた。
比較例2は、前述の図6によって説明した水処理システム1Gを用いた。加圧用ポンプの運転圧は実施例1と同様に設定した。
処理水のホウ素濃度にかかわらず、仕切弁V1、V3は開け、仕切弁V2、V4、V5は閉じて、第1のRO膜装置10及び第2のRO膜装置20を常時運転(RO膜装置の2段運転)した。
上記運転を約2400h実施した。2400h後のEDI処理水のホウ素濃度および、運転に要したエネルギーコスト比を求めた。
エネルギーコスト比は、実施例1における2400hの運転で消費した電力消費量を1とした場合の電力消費量の比として求めた。すなわち、エネルギーコスト比=[2400h運転における電力消費量]/[2400h運転における実施例1の電力消費量]によって求めた。上記電力消費量は、ポンプの電力消費量である。
10 第1の逆浸透膜装置(第1のRO膜装置)
15 第1バイパスライン
20 第2の逆浸透膜装置(第2のRO膜装置)
25 第2バイパスライン
30 水質測定手段
31 測定用ライン
41 供給ライン
42 接続ライン
43 処理水ライン
44、45 濃縮水ライン
46 第1合流ライン
47 第2合流ライン
48 濃縮ライン
49 透過水ライン
51 第1のイオン交換装置(IER)
52 カチオン交換装置
53 脱炭素装置
54 第2のイオン交換装置
60 第3の逆浸透膜装置(第3のRO膜装置)
As、Bs、Cs 供給側
Ac、Bc、Cc 濃縮水側
At、Bt、Ct 透過水側
B1〜B2 分岐点
C1 合流点
INV1 第1ポンプインバータ
INV2 第2ポンプインバータ
P1 第1ポンプ
P2 第2ポンプ
V1〜V7 仕切弁
Vb1、Vb2 背圧弁
[1]
第1の逆浸透膜装置と、第1の逆浸透膜装置の透過水側に配された第2の逆浸透膜装置とを有する逆浸透膜システムと、
第2の逆浸透膜装置の透過水側に配した水質測定手段と、
ライン変更手段とを有し、
前記逆浸透膜システムは、下記ライン(I)、(II)、(III)及び(IV)を有し:
(I)第1の逆浸透膜装置に通水し、第1の逆浸透膜装置の透過水を第2の逆浸透膜装置に通水して透過水を得るライン、
(II)第1の逆浸透膜装置への通水を第1バイパスラインにバイパスすることにより当該第1の逆浸透膜装置への通水を遮断し、第1バイパスラインを通過した水を第2の逆浸透膜装置に通水して透過水を得るライン、
(III)第1の逆浸透膜装置に通水し、第1の逆浸透膜装置の透過水の第2の逆浸透膜装置への通水を第2バイパスラインにバイパスすることにより第2の逆浸透膜装置への通水を遮断し、第2バイパスラインを通過した第1の逆浸透膜装置の透過水を得るライン、
(IV)第1の逆浸透膜装置への通水を第1バイパスラインにバイパスすることにより当該第1の逆浸透膜装置への通水を遮断し、第1バイパスラインを通過した水の第2の逆浸透膜装置への通水を第2バイパスラインにバイパスすることにより第2の逆浸透膜装置への通水を遮断し、第2バイパスラインを通過した水を得るライン;
前記ライン変更手段は、前記水質測定手段の測定値に応じて、前記ライン(I)、(II)、(III)及び(IV)のうち、いずれか1つのラインから別の1つのラインへと変更する、水処理システム。
[2]
第1の逆浸透膜装置と、第1の逆浸透膜装置の透過水側に配された第2の逆浸透膜装置とを有する逆浸透膜システムと、
第2の逆浸透膜装置の透過水側に配した水質測定手段と、
ライン変更手段とを有し、
前記逆浸透膜システムは、下記ライン(I)、(V)、(VI)及び(VII)を有し:
(I)第1の逆浸透膜装置に通水し、第1の逆浸透膜装置の透過水を第2の逆浸透膜装置に通水して透過水を得るライン、
(V)第1の逆浸透膜装置に通水し、第1の逆浸透膜装置における濃縮水と透過水とを合流し、この合流水を第2の逆浸透膜装置に通水して透過水を得るライン、
(VI)第1の逆浸透膜装置に通水し、第1の逆浸透膜装置の透過水を第2の逆浸透膜装置に通水し、第2の逆浸透膜装置における濃縮水と透過水とを合流した合流液を得るライン、
(VII)第1の逆浸透膜装置に通水し、第1の逆浸透膜装置における濃縮水と透過水とを合流し、この合流水を第2の逆浸透膜装置に通水し、第2の逆浸透膜装置における濃縮水と透過水とを合流した合流液を得るライン;
前記ライン変更手段は、前記水質測定手段の測定値に応じて、前記ライン(I)、(V)、(VI)及び(VII)のうち、いずれか1つのラインから別の1つのラインへと変更する、水処理システム。
[3]
前記ライン(V)における第1の逆浸透膜装置、前記ライン(VI)における第2の逆浸透膜装置、前記ライン(VII)における第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置について、供給水圧を通常運転圧の50%以下、かつ、回収率を20%以下とする、[2]に記載の水処理システム。
[4]
第1の逆浸透膜装置が低圧型逆浸透膜装置であり、第2の逆浸透膜装置が高圧型逆浸透膜装置である、[1]〜[3]のいずれかに記載の水処理システム。
[5]
第1の逆浸透膜装置の濃縮水及び第2の逆浸透膜装置の濃縮水の少なくとも一方を処理する第3の逆浸透膜装置を有し、第3の逆浸透膜装置の透過水を前記逆浸透膜システムに供給する、[1]〜[4]のいずれかに記載の水処理システム。
[6]
前記水質測定手段によって測定される成分がホウ素を含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の水処理システム。
[7]
第2の逆浸透膜装置の透過水を処理する第1のイオン交換装置を有する、[1]〜[6]のいずれかに記載の水処理システム。
[8]
第1のイオン交換装置の処理水を処理する第2のイオン交換装置を有し、前記水質測定手段が、第1のイオン交換装置よりも下流側に設置される、[7]に記載の水処理システム。
[9]
前記水質測定手段の前段に、カチオン交換装置及び脱気装置のいずれか一つ以上を備える、[1]〜[8]のいずれかに記載の水処理システム。
[10]
請求項1記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、
前記逆浸透膜システムへ被処理水を供給するに当たり、該逆浸透膜システムの透過水の水質に応じて前記ライン(I)、(II)、(III)及び(IV)のうち、いずれか1つのラインから別の1つのラインへと切り替えることを含む、水処理方法。
[11]
請求項2記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、
前記逆浸透膜システムへ被処理水を供給するに当たり、該逆浸透膜システムの透過水の水質に応じて前記ライン(I)、(V)、(VI)及び(VII)のうち、いずれか1つのラインから別の1つのラインへと切り替えることを含む、水処理方法。
[12]
第1の逆浸透膜装置が低圧型逆浸透膜装置であり、第2の逆浸透膜装置が高圧型逆浸透膜装置であり、
前記水質測定手段によって測定される成分がホウ素を含む、[10]又は[11]に記載の水処理方法。
Claims (10)
- 第1の逆浸透膜装置と、第1の逆浸透膜装置の透過水側に配された第2の逆浸透膜装置とを有する逆浸透膜システムと、
第2の逆浸透膜装置の透過水側に配した水質測定手段と、
前記水質測定手段の測定値に応じて、第1の逆浸透膜装置に通水し、第1の逆浸透膜装置の透過水を第2の逆浸透膜装置に通水して透過水を得るラインと、第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方への通水をバイパスラインにバイパスすることにより当該少なくとも一方の逆浸透膜装置への通水を遮断するライン、又は、第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方における濃縮水と透過水とを合流するラインと、を変更するライン変更手段と、
を有する水処理システム。 - 前記ライン変更手段が、第1の逆浸透膜装置の濃縮水側と透過水側とを繋ぐ第1合流ライン及び第2の逆浸透膜装置の濃縮水側と透過水側とを繋ぐ第2合流ラインの少なくとも一方を有し、
前記水質測定手段の測定値に応じて、第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方について、供給水圧を通常運転圧の50%以下、かつ、回収率を20%以下とし、当該少なくとも一方の逆浸透膜装置に対応する第1合流ライン及び第2合流ラインの少なくとも一方に通水させる、請求項1に記載の水処理システム。 - 第1の逆浸透膜装置が低圧型逆浸透膜装置であり、第2の逆浸透膜装置が高圧型逆浸透膜装置である、請求項1又は2に記載の水処理システム。
- 第1の逆浸透膜装置の濃縮水及び第2の逆浸透膜装置の濃縮水の少なくとも一方を処理する第3の逆浸透膜装置を有し、第3の逆浸透膜装置の透過水を前記逆浸透膜システムに供給する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 前記水質測定手段によって測定される成分がホウ素を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 第2の逆浸透膜装置の透過水を処理する第1のイオン交換装置を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 第1のイオン交換装置の処理水を処理する第2のイオン交換装置を有し、前記水質測定手段が、第1のイオン交換装置よりも下流側に設置される、請求項6に記載の水処理システム。
- 前記水質測定手段の前段に、カチオン交換装置及び脱気装置のいずれか一つ以上を備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 第1の逆浸透膜装置と、第1の逆浸透膜装置の透過水側に配された、第2の逆浸透膜装置とを有する逆浸透膜システムへ被処理水を供給するに当たり、該逆浸透膜システムの透過水の水質に応じて下記(a)及び(b)の通水ラインを切り替えることを含む、水処理方法:
(a)被処理水を第1の逆浸透膜装置に供給し、第1の逆浸透膜装置の透過水を第2の逆浸透膜装置に供給して透過水を得る通水ライン、
(b)第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方への通水をバイパスラインにバイパスすることにより当該少なくとも一方の逆浸透膜装置への通水を遮断する通水ライン(b−1)、又は、第1の逆浸透膜装置及び第2の逆浸透膜装置の少なくとも一方における濃縮水と透過水とを合流する通水ライン(b−2)。 - 第1の逆浸透膜装置が低圧型逆浸透膜装置であり、第2の逆浸透膜装置が高圧型逆浸透膜装置であり、
前記水質測定手段によって測定される成分がホウ素を含む、請求項9に記載の水処理方法。
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