JP2557346B2

JP2557346B2 - 水処理装置

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Publication number: JP2557346B2
Application number: JP61114762A
Authority: JP
Inventors: 光男金田
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JPS62273095A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明はたとえば電子工業、製薬工業、各種の研究施
設等における超純水製造用の逆浸透膜装置を含む水処理
装置に関するものであり、逆浸透膜装置と撥水性膜を装
着した脱気装置とを組み合わせ、逆浸透膜装置の濃縮水
の残圧を用いてエゼクタを駆動させ、当該エゼクタの吸
引力を用いて逆浸透膜装置の透過水に含まれている遊離
炭酸や酸素等の気体を前記脱気装置の撥水性膜を介して
除去する水処理装置に関するものである。

＜従来の技術＞逆浸透膜装置は原水中に塩類の大半を除去すると同時
に、原水中に含まれている微粒子、全有機炭素等も除去
することができ、したがって前述したごとくたとえば電
子工業、製薬工業、各種の研究施設等の超純水を必要と
する分野においては欠くことのできぬ装置である。

しかしながら逆浸透膜装置は原水中に含まれる遊離炭
酸や酸素等の気体を除去することができず、これらの気
体が混入すると好ましくない場合は、逆浸透膜装置の前
段にたとえば真空脱気装置を設置して原水中の気体をあ
らかじめ除去したり、あるいは逆浸透膜装置の後段に真
空脱気装置を設置して逆浸透膜装置を透過水中の気体を
除去する必要がある。また逆浸透膜装置の後段に強酸性
カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂を用いる
混床式純水製造装置を設置して、逆浸透膜装置の透過水
を当該混床式純水製造装置で処理して純水を得る場合、
当該強塩基性アニオン交換樹脂の負荷を低減させるため
に、原水に酸を添加して原水中の炭酸イオン、炭酸水素
イオン等の炭酸塩アルカリ成分を遊離炭酸に分解し、当
該遊離炭酸を脱気除去した後、逆浸透膜装置で処理した
り、あるいは当該原水を脱気処理することなく逆浸透膜
装置で除去した後、その透過水中の遊離炭酸を脱気除去
することも行われている。

なおこの場合に用いられる脱気装置としては、通常は
空気吹き込み型のいわゆる脱炭酸塔が用いられることが
多いが、当該脱炭酸塔は水を空気に曝して過溶解してい
る遊離炭酸を除去するものであるから、水中の溶存酸素
までは除去することができず、また水中に空気中の微粒
子、菌類等が混入することとなり、したがって遊離炭酸
を除去するとともに酸素も除去したい場合、あるいは水
を空気に曝したくない場合等は圧炭酸塔に変えて真空脱
気装置が用いられる。

このように逆浸透膜装置の前段あるいは後段に真空脱
気装置を設置し、逆浸透膜装置の供給水あるいは透過水
に含まれる気体を除去することが必要となる分野におい
て、従来から用いられている真空脱気装置は種々の問題
がある。

たとえば従来の真空脱気装置は、ラシヒリングなどを
充填した脱気筒の底から高さ約10.3mの水柱を形成する
テールパイプを垂下させて下部の貯槽に至る脱気塔を構
築し、前記脱気筒の上部から真空ポンプにより空気を抜
き、前記貯槽から排出ポンプで水を抜いて水中から脱気
を行うものである。

しかし、かかる装置は水中だけでバランスをとるた
め、前記のようにＨ＝10.3m以上の高さをもつ脱気塔と
して構築しなければならないという構造上の難点をもっ
ており、このような脱気塔の高さは、該装置を工業な設
備に適用する場合には問題となることは比較的少ないの
であるが、しかし小型の装置を必要とする場合には大き
な制約となっている。たとえばかかる装置を試験、実験
等の設備に用いる用途の場合に、小型の装置が利用でき
ないことのデメリットが近時において問題となってきて
いる。

また前記装置の塔高が高いという難点を軽減したもの
として、脱気筒の上部から真空ポンプにより空気を抜く
とともに、脱気筒の下部からブースタポンプによって水
を強制的に吸引排水することにより前述の真空脱気装置
におけるテールパイプおよび貯槽を省略した真空脱気装
置がある。

しかしこの装置においても、上部の真空ポンプと下部
のブースタポンプの二つのポンプが必要であるため、両
ポンプの駆動制御をレベルスイッチ等を利用して行うこ
とを要するなど制御が煩雑となる問題がある。

そしてこれらのいずれの装置にあっても、一般的な工
作物の構築に際し現状において一つの装置制限となって
いる高さ基準（建築基準法による8m以上の場合の制限）
を必ずしもクリヤできていないため、さらに一層の塔高
低減化を実現できる装置提供の要求が高まってきてい
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞本発明は以上のような現状に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、逆浸透膜装置と撥水性膜を装
着した脱気装置とを巧みに組み合わせて、小型の装置、
特に充分に高さが低減された脱気脱塩水を得ることので
きる水処理装置を提供するところにある。

また本発明の他の目的は、脱気装置に必要とする真空
ポンプを省略し、装置の設置コストおよび運転コストを
低減し、しかも運転制御も極めて容易な脱気脱塩水を得
ることのできる水処理装置を提供するところにある。

＜問題点を解決するための手段＞かかる目的の実現のためになされた本発明は、逆浸透
膜装置の透過水流出管に撥水性膜を装着した脱気装置を
接続し、さらに逆浸透膜装置の濃縮水流出管にエゼクタ
の駆動水側を接続するとともに、脱気装置の吸引配管に
エゼクタの吸引側を接続し、逆浸透膜装置の濃縮水の残
圧を用いて当該エゼクタを駆動させることにより、逆浸
透膜装置の透過水に含まれている気体を前記脱気装置の
撥水性膜を介して除去することを特徴とする水処理装置
である。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の実施態様の一例を示すフローの説明
図であり、逆浸透膜１を装着した逆浸透膜装置２の透過
水流出管３に撥水性膜４を装着した脱気装置５を接続
し、逆浸透膜装置２の濃縮水流出管６にエゼクタ７の駆
動水側を接続するとともに、脱気装置５の吸引配管８に
エゼクタ７の吸引側を接続したものである。なお第１図
中９は供給水槽、10は高圧ポンプ、11はブロー管、12は
処理水管を示す。

＜作用＞本発明は以上の構成からなり、脱気脱塩水である処理
水を得る場合には、高圧ポンプ10を駆動して供給水槽９
内で供給水を逆浸透膜装置２に圧入し、逆浸透膜１で仕
切られた一方の室に流通させる。当該圧入により供給水
中の塩類が逆浸透膜１により除去され、塩類が濃縮され
た濃縮水が前記一方の室に連通する濃縮水流出管６より
得られ、また塩類が減少した透過水が逆浸透膜１で仕切
られた他方の室に連通する透過水流出管３より得られ
る。

次いで透過水流出管３より得られる透過水を、脱気装
置５の撥水性膜４で仕切られた一方の室に通流させる。

一方逆浸透膜装置２の濃縮水流出管６から得られる濃
縮水の残圧を用いてエゼクタ７を駆動し、当該エゼクタ
７より発生する吸引力を脱気装置５の吸引配管８に作用
させる。

したがって当該吸引配管８は連通する撥水性膜４で仕
切られた他方の室は減圧状態となり、当該撥水性膜４を
介して一方の室に通流する透過水中の気体のみが他方の
室に吸引され、遊離炭酸あるいは酸素等の溶存気体が脱
気された脱気脱塩水が処理水管12から得られる。

なおこのようにして除去された気体が混入している気
液混合水をブロー管11から排出する。

第１図に示した実施態様は濃縮水の全量をエゼクタ７
に通流しているが、場合によってはエゼクタ７の手前に
循環配管（図示せず）を分岐し、濃縮水の一部を供給水
槽９あるいは高圧ポンプ10のサクション側に循環して回
収しても差し支えない。

以上説明したごとく本発明は逆浸透膜装置２から流出
する濃縮水が、かなり高い残圧を有していることに注目
し、当該残圧を用いてエゼクタを駆動させ、当該エゼク
タの吸引力を撥水性膜で仕切った他方の室に作用させ、
撥水性膜で仕切った一方の室に通流する水中の気体を除
去するところに最大の特徴を有する。

第２図は本発明のさらに他の実施態様を示すフローの
説明図であり、第１図に示したフローにおいて、脱気装
置５に至る透過水流出管３の途中にＨ形のカチオン交換
樹脂を充填したカチオン交換樹脂塔14を設置したもので
ある。なお他の部分については第１図と全く同様である
ので逆浸透膜装置２における脱塩および脱気装置５にお
ける脱気については説明を省略し、当該カチオン交換樹
脂塔14の作用についてのみ説明する。

一般に逆浸透膜１は供給水中のアニオン成分の内、塩
化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン等はよく除去する
が、炭酸イオン、炭酸水素イオン等の炭酸塩アルカリ成
分の除去率が低いので、透過水流出管３から得られる透
過水をカチオン交換樹脂塔14に通水し、透過水中に含ま
れている当該炭酸塩アルカリ成分を遊離炭酸に分解し、
このようにして生じた遊離炭酸および供給水に元々存在
する遊離炭酸および酸素等の気体を脱気装置５によって
除去する。

第２図に示した本発明のフローは供給水中に含まれる
炭酸塩アルカリ成分を効果的に除去することができるの
で、処理水流出管12から得られる脱気脱塩水を続いて混
床式純水製造装置に通水して純水を得る場合、当該混床
式純水製造装置の強塩基性アニオン交換樹脂の樹脂量を
減少させることができる。また第２図に示したフローに
よって脱気脱塩水中の炭酸塩アルカリ成分を除去するこ
とにより、当該脱気脱塩水がその使用先によってたとえ
pHが低下したとしても遊離炭酸に起因する気泡が発生す
ることがない。したがって当該脱気脱塩水をたとえばセ
ル中に光を透過させる光学分析等に用いる水として用い
ても安全である。

なお第３図に示したカチオン交換樹脂塔14に充填する
カチオン交換樹脂としては、Ｈ形の強酸性カチオン交換
樹脂あるいはＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂のいずれも
用いることができるが、透過水中の炭酸塩アルカリ成分
に起因するカチオン、たとえばCa（HCO₃）_２、Mg（HC
O₃）_２、NaHCO₃、Na₂CO₃等のCa、Mg、Naに選択的に反応
するＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂を用いることが好ま
しい。

なお第１図に示したフローにおいて、逆浸透膜装置２
に用いる逆浸透膜１として耐酸性のものを用いる場合
は、逆浸透膜装置２の供給水にあらかじめ酸を添加した
り、あるいは供給水をたとえばＨ形のカチオン交換樹脂
を充填したカチオン交換樹脂塔に通水し、供給水中に含
有する炭酸塩アルカリ成分を遊離炭酸に分解し、その後
に逆浸透膜装置２および脱気装置５で処理することもで
きる。

本発明における逆浸透膜装置に用いる逆浸透膜は公知
のものを使用することができ、酢酸セルローズ膜、ポリ
アミド膜、ポリビニルアルコール膜、もしくはポリアミ
ドまたはポリビニルアルコールとポリスルホンの複合膜
等の材質から適当なものを選定し、またその形状もスパ
イラル状、中空糸状、管膜状、平膜状から適当なものを
選定するとよい。

また本発明における脱気装置に用いる撥水性膜は、撥
水性材質、たとえば四弗化エチレン製、ポリプロピレン
製、ポリエチレン製等の膜に孔径として0.02μｍ〜10μ
ｍの孔（撥水性膜のカタログに記載されている孔径を指
す）を多数有した公知のものを使用することができ、ま
たその形状も中空糸状、スパイラル状、管膜状、平膜状
等を用いることができる。

なお通常は孔径0.5μｍ前後の孔を多数有する内径1mm
〜20mmの管膜状四弗化エチレン製膜を用い、当該チュー
ブの内側を前述した一方の室としてその一端からチュー
ブの内側に水を通過させ、当該チューブの外側を前述し
た他方の室としてエゼクタを介して減圧することにより
チューブの内側から外側に気体を排除し、脱気水を当該
チューブの他端から取り出すように構成する。また本発
明に用いるエゼクタも公知のものを使用することがで
き、10〜50TORRの真空度を発生できるものを用いると好
ましい。

＜効果＞たとえば第１図に用いたフローに準じて溶存酸素10pp
m as O、遊離炭酸4ppm as CO₂を含む全カチオン140ppm
as CaCO₃、温度10℃の供給水を脱塩率90％のスパイラル
状酢酸セルローズ膜からなる逆浸透膜を装着した逆浸透
膜装置に供給圧力14kg/cm²Gで供給した後、その透過水
を孔径0.4μｍの孔を多数有する内径8mmのチューブ状四
弗化エチレン製膜を装着した脱気装置に送給し、当該チ
ューブの一端からその内側に透過水を通流するととも
に、その外側を前記逆浸透膜装置の濃縮水残圧で駆動す
るエゼクタにより生ずる21TORRの真空度で吸引したとこ
ろ、当該チューブの他端から得られる脱気脱塩水の組成
は、全カチオンが、14ppm as CaCO₃、溶存酸素が0.5ppm
as O、遊離炭酸が0.3ppm as CO₂であった。

以上説明したごとく本発明は逆浸透膜装置と撥水性膜
を装着した脱気装置を巧みに組み合わせ、脱気装置に必
要とする真空を逆浸透膜装置の濃縮水の残圧で駆動する
エゼクタにより得るので、真空を生じさせるための真空
ポンプ等の特別な動力源を必要とせず、安価な運転コス
トて脱気脱塩水を得ることができる。

また本発明に用いる脱気装置は撥水性膜を用いるもの
であるから、従来の真空脱気装置のようなある程度の高
さを要する構築物とすることがないとともに、単に撥水
性膜で仕切った一方の室に水を通流させ、撥水性膜で仕
切った他方を減圧するだけでよいので、駆動制御機構も
一切必要とせず、したがって装置の設置コストを極めて
低減させることができ、しかも容易に小型化し得るとい
う利点を有している。また本発明に用いる脱気装置は、
脱気するにあたり水を空気に曝すことがないので、空気
中の微粒子、菌類を水中に混入させることがなく、した
がって、電子工業、製薬工業、研究施設等の超純水製造
用の用途として安心して用いることができる。

さらに本発明は逆浸透膜装置の後段に撥水性膜を装着
した脱気装置を設置し、逆浸透膜装置で処理した透過水
を脱気するものであるから、撥水製膜を汚染するよう
な、供給水中の微粒子をあらかじめ逆浸透膜装置で除去
することができ、よって撥水性膜が微粒子によって汚染
されることがなく、長期間に渡って安定して脱気処理す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を示すフローの説明図であ
り、第２図は本発明の他の実施態様を示すフローの説明
図である。１……逆浸透膜、２……逆浸透膜装置３……透過水流出管、４……撥水性膜５……脱気装置、６……濃縮水流出管７……エゼクタ、８……吸引配管９……供給水槽、10……高圧ポンプ 11……ブロー管、12……処理水管 14……カチオン交換樹脂塔

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】逆浸透膜装置の透過水流出管に撥水性膜を
装着した脱気装置を接続し、さらに逆浸透膜装置の濃縮
水流出管にエゼクタの駆動水側を接続するとともに、脱
気装置の吸引配管にエゼクタの吸引側を接続し、逆浸透
膜装置の濃縮水の残圧を用いて当該エゼクタを駆動させ
ることにより、逆浸透膜装置の透過水に含まれている気
体を前記脱気装置の撥水性膜を介して除去することを特
徴とする水処理装置。
【請求項２】脱気装置に至る当該透過水流出管の途中
に、透過水に含まれる炭酸塩アルカリ成分を遊離炭酸に
分解するためのカチオン交換樹脂塔を設置した特許請求
の範囲第１項記載の水処理装置。