JP2690233B2 - 水処理設備 - Google Patents
水処理設備Info
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- JP2690233B2 JP2690233B2 JP4010120A JP1012092A JP2690233B2 JP 2690233 B2 JP2690233 B2 JP 2690233B2 JP 4010120 A JP4010120 A JP 4010120A JP 1012092 A JP1012092 A JP 1012092A JP 2690233 B2 JP2690233 B2 JP 2690233B2
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原水を処理して必要な水
質の処理水を得るための水処理設備（造水設備）に係
り、特に、原水のｐＨの調整が容易な水処理設備に関す
る。
質の処理水を得るための水処理設備（造水設備）に係
り、特に、原水のｐＨの調整が容易な水処理設備に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｐａｐｅｒ ９０１２０８に示される様な、宇宙空間に
おける排水の浄化に膜蒸留法による水処理装置を用いた
場合、原水中にアンモニアが含まれていると処理水（生
成水）の中にもアンモニアが混入することが知られてい
る。膜蒸留法の原理は、疎水性多孔質膜を介して高温の
原水と低温の冷却水とを膜に接しながら流すと、膜自身
が気体は通すが液としての水は通さない性質を有するこ
とから、原水より発生した水蒸気のみが膜を通って拡散
移動し、蒸留水（生成水）として冷却水表面で吸収され
るというものである。したがって、原水中の不揮発性の
不純物が生成水に混入することは完全に防止できるが、
揮発性の不純物が生成水に混入することは防止できな
い。アンモニアは揮発性なので、それが原水中に含まれ
ていると生成水にも混入することになる。これを防ぐた
めには、原水のｐＨを低くする（酸性にする）ことによ
って、原水中に含まれるアンモニアをアンモニウムイオ
ンとし、水蒸気とともに揮発しないようにすることが必
要である。
Ｐａｐｅｒ ９０１２０８に示される様な、宇宙空間に
おける排水の浄化に膜蒸留法による水処理装置を用いた
場合、原水中にアンモニアが含まれていると処理水（生
成水）の中にもアンモニアが混入することが知られてい
る。膜蒸留法の原理は、疎水性多孔質膜を介して高温の
原水と低温の冷却水とを膜に接しながら流すと、膜自身
が気体は通すが液としての水は通さない性質を有するこ
とから、原水より発生した水蒸気のみが膜を通って拡散
移動し、蒸留水（生成水）として冷却水表面で吸収され
るというものである。したがって、原水中の不揮発性の
不純物が生成水に混入することは完全に防止できるが、
揮発性の不純物が生成水に混入することは防止できな
い。アンモニアは揮発性なので、それが原水中に含まれ
ていると生成水にも混入することになる。これを防ぐた
めには、原水のｐＨを低くする（酸性にする）ことによ
って、原水中に含まれるアンモニアをアンモニウムイオ
ンとし、水蒸気とともに揮発しないようにすることが必
要である。
【０００３】この例に限らず、水処理装置においては、
原水のｐＨの調整が必要な場合がある。
原水のｐＨの調整が必要な場合がある。
【０００４】従来、水処理装置においてｐＨを調整する
方法としては、酸もしくはアルカリ水溶液をタンクに貯
蔵しておき、そこから所定量の水溶液を原水ラインに注
入し、原水のｐＨを調整していた（例えば「用水・廃水
便覧」改訂２版、丸善、ｐ．３８５）。
方法としては、酸もしくはアルカリ水溶液をタンクに貯
蔵しておき、そこから所定量の水溶液を原水ラインに注
入し、原水のｐＨを調整していた（例えば「用水・廃水
便覧」改訂２版、丸善、ｐ．３８５）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のように連続
的に酸もしくはアルカリ水溶液の注入によりｐＨ調整を
行うとすれば、宇宙空間での水処理装置の場合には、宇
宙空間に酸やアルカリの水溶液を相当量持って行き、保
管する必要がある。しかしながら、宇宙ステーション中
に酸やアルカリの水溶液のタンクを設置することは安全
上問題である。本発明は、酸やアルカリの水溶液を用意
する必要なしに原水のｐＨ調整の可能な水処理設備の提
供を目的とする。
的に酸もしくはアルカリ水溶液の注入によりｐＨ調整を
行うとすれば、宇宙空間での水処理装置の場合には、宇
宙空間に酸やアルカリの水溶液を相当量持って行き、保
管する必要がある。しかしながら、宇宙ステーション中
に酸やアルカリの水溶液のタンクを設置することは安全
上問題である。本発明は、酸やアルカリの水溶液を用意
する必要なしに原水のｐＨ調整の可能な水処理設備の提
供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の水処理設備は特
許請求の範囲の各請求項に記載の構成を有する。
許請求の範囲の各請求項に記載の構成を有する。
【０００７】
【作用】本発明の設備によれば、酸・アルカリ水溶液を
別に用いないで、又は、中性塩水溶液のみを用いて、水
処理装置への原水のｐＨを調整することが可能となるこ
とから、設備内に酸・アルカリ水溶液タンクを保有する
必要がなくなる。特に、宇宙や潜水艦等の閉鎖空間系に
おいては、安全上、酸やアルカリ等の薬品タンクは極力
省きたいという要請があることから、酸やアルカリのタ
ンクの不要化もしくは中性塩水溶液のタンクのみの設置
のみで足ることは大きい利点となる。
別に用いないで、又は、中性塩水溶液のみを用いて、水
処理装置への原水のｐＨを調整することが可能となるこ
とから、設備内に酸・アルカリ水溶液タンクを保有する
必要がなくなる。特に、宇宙や潜水艦等の閉鎖空間系に
おいては、安全上、酸やアルカリ等の薬品タンクは極力
省きたいという要請があることから、酸やアルカリのタ
ンクの不要化もしくは中性塩水溶液のタンクのみの設置
のみで足ることは大きい利点となる。
【０００８】
【実施例】図１に本発明に係る造水設備としての水処理
設備の一実施例を示す。本水処理設備は電気透析を用い
たｐＨ調整部１０１と水処理部１０８とそれらを結ぶ配
管とから構成される。ｐＨ調整部１０１は電極１０５、
１０６を有する室をイオン交換膜１０２で仕切った構成
のものである。水処理部１０８は例えば膜蒸留による純
水製造装置またはボイラー等による蒸留装置であり、原
水１０７を供給され、これを膜蒸留または蒸留して得た
純水もしくは蒸留水を生成水（処理水）１１０として取
り出し、また、上記膜蒸留または蒸留の結果として、原
水１０７よりも不純物が濃縮された濃縮水１０９を排出
するものである。
設備の一実施例を示す。本水処理設備は電気透析を用い
たｐＨ調整部１０１と水処理部１０８とそれらを結ぶ配
管とから構成される。ｐＨ調整部１０１は電極１０５、
１０６を有する室をイオン交換膜１０２で仕切った構成
のものである。水処理部１０８は例えば膜蒸留による純
水製造装置またはボイラー等による蒸留装置であり、原
水１０７を供給され、これを膜蒸留または蒸留して得た
純水もしくは蒸留水を生成水（処理水）１１０として取
り出し、また、上記膜蒸留または蒸留の結果として、原
水１０７よりも不純物が濃縮された濃縮水１０９を排出
するものである。
【０００９】ｐＨ調整部１０１の室を仕切るイオン交換
膜１０２はアニオン交換膜（選択的に陰イオンのみを通
過させる膜）から成り、電極１０５は陽極、電極１０６
は陰極とし、電極１０５側の室に原水１０３を流入さ
せ、そこから出た原水１０７を水処理部１０８に供給
し、他方、電極１０６側の室には水処理部１０８から排
出された濃縮水１０９を流し、そこから最終的な濃縮水
１０４が排出される。原水１０３には、通常、イオンが
含まれており、たとえば硫酸ナトリウムが含まれてい
る。ここで、水処理部１０８からの濃縮水１０９は原水
１０３よりも硫酸ナトリウム濃度が高いから、電極１０
５、１０６に直流電圧をかけて電流を流すと、アニオン
交換膜１０２を介して、濃縮水１０９から原水１０３に
向かって陰イオン（硫酸イオン）が移動する。その結
果、電極１０５側の室内の原水中に硫酸が生成され、該
原水のｐＨは低下する。ｐＨの低下した原水は水処理部
１０８に低ｐＨ原水１０７として供給される。水処理部
１０８にて濃縮された濃縮水１０９は硫酸ナトリウムば
かりでなく硫酸も濃縮されており、そのｐＨは低ｐＨ原
水１０７よりも低くなっている。この濃縮水１０９はｐ
Ｈ調整部１０１における電気透析により、濃縮水中の硫
酸イオン、すなわち硫酸が除去されるので最終的な濃縮
水１０４はｐＨが元の値に回復し、中性の濃縮水として
排出される。この中性の最終濃縮水１０４は捨てるか又
は宇宙ステーションならばタンク中に溜める。
膜１０２はアニオン交換膜（選択的に陰イオンのみを通
過させる膜）から成り、電極１０５は陽極、電極１０６
は陰極とし、電極１０５側の室に原水１０３を流入さ
せ、そこから出た原水１０７を水処理部１０８に供給
し、他方、電極１０６側の室には水処理部１０８から排
出された濃縮水１０９を流し、そこから最終的な濃縮水
１０４が排出される。原水１０３には、通常、イオンが
含まれており、たとえば硫酸ナトリウムが含まれてい
る。ここで、水処理部１０８からの濃縮水１０９は原水
１０３よりも硫酸ナトリウム濃度が高いから、電極１０
５、１０６に直流電圧をかけて電流を流すと、アニオン
交換膜１０２を介して、濃縮水１０９から原水１０３に
向かって陰イオン（硫酸イオン）が移動する。その結
果、電極１０５側の室内の原水中に硫酸が生成され、該
原水のｐＨは低下する。ｐＨの低下した原水は水処理部
１０８に低ｐＨ原水１０７として供給される。水処理部
１０８にて濃縮された濃縮水１０９は硫酸ナトリウムば
かりでなく硫酸も濃縮されており、そのｐＨは低ｐＨ原
水１０７よりも低くなっている。この濃縮水１０９はｐ
Ｈ調整部１０１における電気透析により、濃縮水中の硫
酸イオン、すなわち硫酸が除去されるので最終的な濃縮
水１０４はｐＨが元の値に回復し、中性の濃縮水として
排出される。この中性の最終濃縮水１０４は捨てるか又
は宇宙ステーションならばタンク中に溜める。
【００１０】本実施例では、アニオン交換膜を用いて原
水を酸性にする場合を説明したが、カチオン交換膜（選
択的に陽イオンのみを通過させる膜）を用いれば原水を
アルカリ性にすることも実施可能である。
水を酸性にする場合を説明したが、カチオン交換膜（選
択的に陽イオンのみを通過させる膜）を用いれば原水を
アルカリ性にすることも実施可能である。
【００１１】本実施例では、酸やアルカリの水溶液をタ
ンクに貯蔵することなく原水のｐＨの調整が可能となる
から、安全上、効果的であるとともに設備全体の小形化
に寄与する。
ンクに貯蔵することなく原水のｐＨの調整が可能となる
から、安全上、効果的であるとともに設備全体の小形化
に寄与する。
【００１２】図２に膜蒸留法を用いた本発明に係る造水
設備系統の一例を示す。図２は図１において、水処理部
１０８の詳細を示したものに相当する。本設備は閉鎖空
間系における造水システムであり、ｐＨ調整部２０１と
水処理部たる膜蒸留部とから成る。膜蒸留部は膜蒸留セ
ル２０２、原水加熱器２０３、冷却水冷却器２０４、熱
交換器２０５、原水循環ポンプ２０６、冷却水循環ポン
プ２０７から構成されている。ｐＨ調整部２０１は電極
２０９、２１０、イオン交換膜２０８を有しており、イ
オン交換膜２０８はアニオン交換膜から成り、電極２０
９は陰極、電極２１０は陽極とし、原水２１１はたとえ
ば硫酸ナトリウムを含んでいるとする。原水２１１は先
ずｐＨ調整部２０１の陽極側に入り、陰極側を流れる膜
蒸留部からの濃縮水２１８からイオン交換膜２０８を介
して硫酸イオン（もしくは硫酸）をもらってｐＨが酸性
側に移行する。このようにして低ｐＨ原水２１７となっ
た原水は、膜蒸留部の原水ポンプ２０６を含む原水循環
系２１２に入る。この原水は熱交換器２０５により予熱
された後、原水加熱器２０３によって加熱され、膜蒸留
セル２０２に送られる。膜蒸留セル２０２内では、疎水
性多孔質膜２１５を介してその１方の側には高温の原水
が、また他方の側には冷却水が流れる。この冷却水は熱
交換器２０５と冷却水ポンプ２０７と冷却水冷却器２０
４とによって構成される冷却水循環系２１４を流れる。
疎水性多孔質膜は２１５は疎水性高分子から成る膜で、
気体は通すが液体の水は通さないという特徴を有してい
る。したがって、原水から発生した水蒸気は膜２１５を
透過し、冷却水に吸収され、結果として蒸留水が冷却水
から得られる。この蒸留水は生成水（処理水）２１６と
して冷却水循環系２１４より取り出される。他方、膜蒸
留セル２０２から出た原水２１３は一部は濃縮水２１８
としてｐＨ調整部２０１の陰極側に送られ、残部は再度
原水ポンプ２０６により原水循環系２１２に戻る。ｐＨ
調整部２１０の陰極側へ送られた濃縮水２１８は、それ
に含まれている濃縮された硫酸イオン（もしくは硫酸）
をイオン交換膜２０８を介して原水２１１に供給してｐ
Ｈが元に戻った後に、本システムの最終の濃縮水２１９
として系外へ放出される。この最終の濃縮水２１８は宇
宙ステーションなどではタンク中に溜める。
設備系統の一例を示す。図２は図１において、水処理部
１０８の詳細を示したものに相当する。本設備は閉鎖空
間系における造水システムであり、ｐＨ調整部２０１と
水処理部たる膜蒸留部とから成る。膜蒸留部は膜蒸留セ
ル２０２、原水加熱器２０３、冷却水冷却器２０４、熱
交換器２０５、原水循環ポンプ２０６、冷却水循環ポン
プ２０７から構成されている。ｐＨ調整部２０１は電極
２０９、２１０、イオン交換膜２０８を有しており、イ
オン交換膜２０８はアニオン交換膜から成り、電極２０
９は陰極、電極２１０は陽極とし、原水２１１はたとえ
ば硫酸ナトリウムを含んでいるとする。原水２１１は先
ずｐＨ調整部２０１の陽極側に入り、陰極側を流れる膜
蒸留部からの濃縮水２１８からイオン交換膜２０８を介
して硫酸イオン（もしくは硫酸）をもらってｐＨが酸性
側に移行する。このようにして低ｐＨ原水２１７となっ
た原水は、膜蒸留部の原水ポンプ２０６を含む原水循環
系２１２に入る。この原水は熱交換器２０５により予熱
された後、原水加熱器２０３によって加熱され、膜蒸留
セル２０２に送られる。膜蒸留セル２０２内では、疎水
性多孔質膜２１５を介してその１方の側には高温の原水
が、また他方の側には冷却水が流れる。この冷却水は熱
交換器２０５と冷却水ポンプ２０７と冷却水冷却器２０
４とによって構成される冷却水循環系２１４を流れる。
疎水性多孔質膜は２１５は疎水性高分子から成る膜で、
気体は通すが液体の水は通さないという特徴を有してい
る。したがって、原水から発生した水蒸気は膜２１５を
透過し、冷却水に吸収され、結果として蒸留水が冷却水
から得られる。この蒸留水は生成水（処理水）２１６と
して冷却水循環系２１４より取り出される。他方、膜蒸
留セル２０２から出た原水２１３は一部は濃縮水２１８
としてｐＨ調整部２０１の陰極側に送られ、残部は再度
原水ポンプ２０６により原水循環系２１２に戻る。ｐＨ
調整部２１０の陰極側へ送られた濃縮水２１８は、それ
に含まれている濃縮された硫酸イオン（もしくは硫酸）
をイオン交換膜２０８を介して原水２１１に供給してｐ
Ｈが元に戻った後に、本システムの最終の濃縮水２１９
として系外へ放出される。この最終の濃縮水２１８は宇
宙ステーションなどではタンク中に溜める。
【００１３】本実施例では、アニオン交換膜を用いて、
水処理部に入る原水２１７を酸性にする場合を説明した
が、カチオン交換膜を用いて陽イオンを原水２１１から
濃縮水２１９に移動させることにより、水処理部に入る
原水２１７をアルカリ性にすることも実施可能である。
またｐＨ値の調整方法としては、原水もしくは原水循環
系内のｐＨを測定し、その結果を基に、ｐＨ調整部２０
１での電気透析における電流もしくは電圧を変化させ、
ｐＨを調整することが可能である。
水処理部に入る原水２１７を酸性にする場合を説明した
が、カチオン交換膜を用いて陽イオンを原水２１１から
濃縮水２１９に移動させることにより、水処理部に入る
原水２１７をアルカリ性にすることも実施可能である。
またｐＨ値の調整方法としては、原水もしくは原水循環
系内のｐＨを測定し、その結果を基に、ｐＨ調整部２０
１での電気透析における電流もしくは電圧を変化させ、
ｐＨを調整することが可能である。
【００１４】図３は、ＮＨ4+濃度５０ｐｐｍの原水のｐ
Ｈを変化させた場合、膜蒸留部で疎水性多孔質膜を透過
した水蒸気によって得られる透過水（生成水）に混入す
るＮＨ4+濃度（ｐｐｍ）と原水のｐＨとの関係を示す。
膜蒸留部に供給する原水のｐＨを６以下に調整すると原
水中のアンモニアの揮発が抑えられ、生成水中にはアン
モニアが混入しないことがわかる。本結果から、原水の
適切なｐＨの調整領域は、配管材料の耐久性等を考慮す
ると、ｐＨ４〜６となる。
Ｈを変化させた場合、膜蒸留部で疎水性多孔質膜を透過
した水蒸気によって得られる透過水（生成水）に混入す
るＮＨ4+濃度（ｐｐｍ）と原水のｐＨとの関係を示す。
膜蒸留部に供給する原水のｐＨを６以下に調整すると原
水中のアンモニアの揮発が抑えられ、生成水中にはアン
モニアが混入しないことがわかる。本結果から、原水の
適切なｐＨの調整領域は、配管材料の耐久性等を考慮す
ると、ｐＨ４〜６となる。
【００１５】図４は本発明に係るｐＨ調整部である電気
透析部（図１、図２の１０１，２０１に相当する）のイ
オン交換膜の配置の一例を示す。前記の実施例１および
２において説明した電気透析法によるｐＨ調整部では、
硫酸ナトリウム水溶液を透析することで、硫酸と水酸化
ナトリウムとしての酸およびアルカリの生成が可能であ
ったが、原水が元々塩素イオンを含んでいる場合は、電
極反応にて塩素が発生し、酸の生成ができない場合があ
る。そこで、アニオンおよびカチオン交換膜とさらに複
合膜（水素イオンと水酸イオンのみを通過させる膜）を
用いることにより、より完全に酸およびアルカリを生成
する組み合わせが望ましい。図４にその一例を示す。本
配置は単位セル当たり６室構造を有しており、図の左よ
り第１〜第６室と命名すると、第１と第２室の間、第４
と第５室の間にはカチオン交換膜４０１、４０４を、ま
た第２と第３室の間、第５と第６室の間にはアニオン交
換膜４０２、４０５を、また第３と第４室の間には複合
膜４０３を配した構造になっている。このセルの第２、
第３、第５、第６室に水処理部からの濃縮水４０６（図
１の１０９、図２の２１８に相当する）を流し、第１、
４室に水処理部へ供給するための原水４０７（図１の１
０３、図２の２１１に相当する）を流し、電極４０８を
陽極とし、電極４０９を陰極として電圧をかけると、第
１室では濃縮水中の陰イオンが、第３室では陽イオンと
水酸イオンが、第４室では陰イオンと水素イオンが、第
６室では陽イオンが、濃縮されてくる。ここで、第１室
と第４室では酸が生成されることから、この流路に原水
４０７を流せば原水のｐＨを下げることができ、低ｐＨ
原水４１０（図１の１０７、図２の２１７に相当する）
として水処理部へ供給できる。また、濃縮水４０６は第
３、第６室においてアルカリが生成されることから、水
処理部において濃縮された酸を中和して廃水４１１（図
１の１０４、図２の２１９に相当する）として系外へ放
出できる。
透析部（図１、図２の１０１，２０１に相当する）のイ
オン交換膜の配置の一例を示す。前記の実施例１および
２において説明した電気透析法によるｐＨ調整部では、
硫酸ナトリウム水溶液を透析することで、硫酸と水酸化
ナトリウムとしての酸およびアルカリの生成が可能であ
ったが、原水が元々塩素イオンを含んでいる場合は、電
極反応にて塩素が発生し、酸の生成ができない場合があ
る。そこで、アニオンおよびカチオン交換膜とさらに複
合膜（水素イオンと水酸イオンのみを通過させる膜）を
用いることにより、より完全に酸およびアルカリを生成
する組み合わせが望ましい。図４にその一例を示す。本
配置は単位セル当たり６室構造を有しており、図の左よ
り第１〜第６室と命名すると、第１と第２室の間、第４
と第５室の間にはカチオン交換膜４０１、４０４を、ま
た第２と第３室の間、第５と第６室の間にはアニオン交
換膜４０２、４０５を、また第３と第４室の間には複合
膜４０３を配した構造になっている。このセルの第２、
第３、第５、第６室に水処理部からの濃縮水４０６（図
１の１０９、図２の２１８に相当する）を流し、第１、
４室に水処理部へ供給するための原水４０７（図１の１
０３、図２の２１１に相当する）を流し、電極４０８を
陽極とし、電極４０９を陰極として電圧をかけると、第
１室では濃縮水中の陰イオンが、第３室では陽イオンと
水酸イオンが、第４室では陰イオンと水素イオンが、第
６室では陽イオンが、濃縮されてくる。ここで、第１室
と第４室では酸が生成されることから、この流路に原水
４０７を流せば原水のｐＨを下げることができ、低ｐＨ
原水４１０（図１の１０７、図２の２１７に相当する）
として水処理部へ供給できる。また、濃縮水４０６は第
３、第６室においてアルカリが生成されることから、水
処理部において濃縮された酸を中和して廃水４１１（図
１の１０４、図２の２１９に相当する）として系外へ放
出できる。
【００１６】図５に本発明に係る造水設備の他の一実施
例を示す。本設備は透析を用いたｐＨ調整部５０１、原
液タンク５０２および水処理部５０３から構成される。
ｐＨ調整部５０１は電極５０４、５０５およびこれを隔
てるイオン交換膜５０６から構成されており、また水処
理部５０３は膜蒸留装置、純水製造装置またはボイラー
等を用いた蒸留装置からなる。ここで、イオン交換膜５
０６はアニオン交換膜から成り、電極５０４は陽極、電
極５０５は陰極とする。原液タンク５０２には例えば硫
酸ナトリウム水溶液が貯蔵されている。水処理部５０３
は原水入口５０７、生成水出口５０８、濃縮水出口５０
９を有する。原液タンク５０２に貯蔵されている硫酸ナ
トリウム水溶液をｐＨ調整部５０１のイオン交換膜５０
６で仕切られた電極５０４、５０５を夫々有する室に流
入させる。その結果、イオン交換膜５０６を介して陽極
５０４側には硫酸イオンが移動して硫酸が生成し、陰極
５０５側では硫酸イオンが除去されて水酸化ナトリウム
が生成する。よって、陽極５０４側において生成した硫
酸を水処理部５０３の原水流入口５０７に注入すること
で原水のｐＨを低下させることが可能である。水処理部
５０３において処理された後の濃縮水は注入された酸が
濃縮されていることから、廃棄するには中和の必要があ
るが、中和のためのアルカリとして、陰極５０５側にて
生成した水酸化ナトリウムを水処理部５０３の濃縮水出
口５０９に注入することが可能である。本実施例では、
水処理装置の原水のｐＨ調整および濃縮水のｐＨ回復用
に酸およびアルカリ水溶液を貯蔵するのでなくて中性塩
の水溶液を貯蔵するだけで足りることから、安全面にて
効果が高い。
例を示す。本設備は透析を用いたｐＨ調整部５０１、原
液タンク５０２および水処理部５０３から構成される。
ｐＨ調整部５０１は電極５０４、５０５およびこれを隔
てるイオン交換膜５０６から構成されており、また水処
理部５０３は膜蒸留装置、純水製造装置またはボイラー
等を用いた蒸留装置からなる。ここで、イオン交換膜５
０６はアニオン交換膜から成り、電極５０４は陽極、電
極５０５は陰極とする。原液タンク５０２には例えば硫
酸ナトリウム水溶液が貯蔵されている。水処理部５０３
は原水入口５０７、生成水出口５０８、濃縮水出口５０
９を有する。原液タンク５０２に貯蔵されている硫酸ナ
トリウム水溶液をｐＨ調整部５０１のイオン交換膜５０
６で仕切られた電極５０４、５０５を夫々有する室に流
入させる。その結果、イオン交換膜５０６を介して陽極
５０４側には硫酸イオンが移動して硫酸が生成し、陰極
５０５側では硫酸イオンが除去されて水酸化ナトリウム
が生成する。よって、陽極５０４側において生成した硫
酸を水処理部５０３の原水流入口５０７に注入すること
で原水のｐＨを低下させることが可能である。水処理部
５０３において処理された後の濃縮水は注入された酸が
濃縮されていることから、廃棄するには中和の必要があ
るが、中和のためのアルカリとして、陰極５０５側にて
生成した水酸化ナトリウムを水処理部５０３の濃縮水出
口５０９に注入することが可能である。本実施例では、
水処理装置の原水のｐＨ調整および濃縮水のｐＨ回復用
に酸およびアルカリ水溶液を貯蔵するのでなくて中性塩
の水溶液を貯蔵するだけで足りることから、安全面にて
効果が高い。
【００１７】
【発明の効果】本発明によると、水処理部への原水のｐ
Ｈを調整するための酸やアルカリを水溶液状態で保有す
る必要がないことから、設備の小型化が可能であるとと
もに、安全性も向上でき、特に宇宙や潜水艦等の閉鎖空
間系において、アンモニアを含む排水から膜蒸留法等で
高純度の生成水を作る場合に、原水のｐＨ調整により、
生成水中へのアンモニアの混入を防止することができ、
しかも安全に実施することが可能となる。さらに、酸の
生成とともにアルカリも同時に生成されることから、水
処理部から出た最終的な濃縮水の中和も容易に可能とな
る。
Ｈを調整するための酸やアルカリを水溶液状態で保有す
る必要がないことから、設備の小型化が可能であるとと
もに、安全性も向上でき、特に宇宙や潜水艦等の閉鎖空
間系において、アンモニアを含む排水から膜蒸留法等で
高純度の生成水を作る場合に、原水のｐＨ調整により、
生成水中へのアンモニアの混入を防止することができ、
しかも安全に実施することが可能となる。さらに、酸の
生成とともにアルカリも同時に生成されることから、水
処理部から出た最終的な濃縮水の中和も容易に可能とな
る。
【図１】本発明の水処理設備の一実施例の系統図、
【図２】本発明の水処理設備を特にその水処理部につい
て詳細に示した実施例の系統図、
て詳細に示した実施例の系統図、
【図３】膜蒸留における原水のｐＨと透過水（生成水）
中のＮＨ4+濃度との関係を示す図、
中のＮＨ4+濃度との関係を示す図、
【図４】本発明の水処理設備における電気透析を用いた
原水ｐＨ調整部の実施例を示した図、
原水ｐＨ調整部の実施例を示した図、
【図５】本発明の水処理設備の他の実施例を示す系統
図。
図。
１０１，２０１，５０１…ｐＨ調整部 １０２，２０８，５０６…イオン交換膜 １０５，１０６，２０９，２１０，４０８，４０９，５
０４，５０５…電極 １０８，５０３…水処理部
０４，５０５…電極 １０８，５０３…水処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｌ ５０３Ｆ ５０３ ５０４Ｂ ５０４ ５０４Ｅ 1/46 １０３
Claims (5)
- 【請求項１】 原水を供給され該原水から高純度の水を
生成すると共に不純物濃度の濃縮された濃縮水を排出す
る水処理部と；イオン交換膜を介して該イオン交換膜の
１方の側に前記水処理部へ供給される原水を流すと共
に、該イオン交換膜の他方の側に前記水処理部から排出
された濃縮水を流し、且つ該イオン交換膜を横切って直
流電圧を印加することにより該原水と濃縮水との間で該
イオン交換膜を介してイオンを移動させる様に構成した
電気透析装置を成す原水ｐＨ調整部と；からなることを
特徴とする水処理設備。 - 【請求項２】 原水を供給され該原水から高純度の水を
生成すると共に不純物濃度の濃縮された濃縮水を排出す
る水処理部と；イオン交換膜を介して該イオン交換膜の
両側に別途用意された中性塩水溶液を流し、且つ該イオ
ン交換膜を横切って直流電圧を印加することにより該イ
オン交換膜の夫々の側に酸およびアルカリ水溶液を生成
させる電気透析装置を成し、これら生成した酸およびア
ルカリ水溶液の１方および他方を前記水処理部へ供給さ
れる原水および該水処理部から排出された濃縮水に注入
する様に構成した原水ｐＨ調整部と；からなることを特
徴とする水処理設備。 - 【請求項３】 前記水処理部は、疎水性多孔質膜で仕切
られた第１および第２の領域を有し、この第１の領域に
原水を流通せしめ、第２の領域に冷却水を流通せしめ、
前記第１の領域を流れる原水から発生する水蒸気を第２
の領域に流れる冷却水に吸収させることによって第１の
領域を流れる原水を蒸留する水処理装置よりなることを
特徴とする請求項１記載の水処理設備。 - 【請求項４】 原水のｐＨの測定値に応じて前記の原水
ｐＨ調整部に印加する直流電圧を調整することにより原
水のｐＨを制御する様にしたことを特徴とする請求項
１，２又は３記載の水処理設備。 - 【請求項５】 原水のｐＨを４〜６に調整することを特
徴とする請求項１，２，３又は４記載の水処理設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4010120A JP2690233B2 (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 水処理設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4010120A JP2690233B2 (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 水処理設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05200388A JPH05200388A (ja) | 1993-08-10 |
| JP2690233B2 true JP2690233B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=11741443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4010120A Expired - Lifetime JP2690233B2 (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 水処理設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2690233B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9255017B2 (en) | 2006-10-20 | 2016-02-09 | Oceansaver As | Liquid treatment methods and apparatus |
| JP2010119964A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 宇宙ステーション用の排水処理装置及び方法 |
| JP2012239927A (ja) * | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Omega:Kk | 排水処理方法 |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP4010120A patent/JP2690233B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05200388A (ja) | 1993-08-10 |
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