JP3270133B2

JP3270133B2 - 純水化方法

Info

Publication number: JP3270133B2
Application number: JP23117292A
Authority: JP
Inventors: 淳一大内田
Original assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Current assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 2002-04-02
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JPH0671256A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は純水化方法に係り、特に
合成複合膜を備えた逆浸透装置の劣化や目詰まりなどを
低減させ効率よく処理水の水質向上を図り得る純水化方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる逆浸透装置が具備・内蔵する逆
浸透膜としては、従来酢酸セルローズ膜が用いられてい
るが、近年、低圧合成複合膜が多く使用されるようにな
って来た。この合成複合膜は、低圧で省エネ運転が可能
なばかりでなく、バクテリアにアタックされても資化さ
れないという特徴があるが、一方ではコロイダル物質、
バクテリアおよび官能基を有する有機物質などにより目
詰り、あるいは遊離塩素による劣化が生じるという欠点
がある。したがって、水道水や工業用水を濾過して使用
する場合、前処理として凝集沈殿、濾過処理を十分行う
と同時に、一方ではバクテリアが濾過水貯槽などにて繁
殖しないように、殺菌剤として次亜塩素酸ソーダを添加
している。このため、前記合成複合膜を備えた逆浸透装
置で被処理水を処理する場合は、被処理水に亜硫酸ソー
ダを添加し、還元処理して残留している遊離塩素を除去
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の合成複合膜を備えた逆浸透装置を用いる純水化方法に
おいては、実用上次のような問題がある。すなわち、前
記被処理水への亜硫酸ソーダの添加量が不足したり、あ
るいは亜硫酸ソーダの添加が成されなかった場合は、直
ぐに、前記合成複合膜の劣化を招来して、処理水の水質
が低下する。さらに、前記合成複合膜は、膜表面のスキ
ン層が官能基、すなわちアニオン基およびカチオン基を
有しているため、被処理水中に官能基を有する有機物、
たとえば界面活性剤などが混入している場合は、合成複
合膜に有機物がイオン吸着し、急速に目詰りが起こり透
過水量が低減する。このような合成複合膜の目詰り対策
として、逆浸透装置においては、合成複合膜のエレメン
トの本数を所定の本数よりも30〜50％多く使用してい
る。しかし、この場合、目詰りを起こす前（初期状
態）、には、透過水量が多く流れ過ぎるので、加圧ポン
プの出口弁を絞り、ポンプ圧力を下げて運転することに
なって、処理水の水質低下を回避し得ないという欠点が
ある。前記処理水の水質低下を回避（防止）する手段と
して、前記逆浸透装置において、前記余裕分の30〜50％
に相当する分だけ合成複合膜を有しないダミーのエレメ
ントを使い、目詰りが進むごとに合成複合膜のエレメン
トと交換する方法も知られているが、装置の運転を停止
しての着脱交換が煩雑で、実用性に欠ける。本発明は
このような事情に対処してなされたもので、煩雑な操作
を要せずに、確実に量産的な純水化が可能な純水化方法
の提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る純水化方法
は、官能基を持つスキン層をコンポジットした合成複合
膜を備えた逆浸透装置に被処理水を加圧ポンプを介して
供給し、被処理水中の溶解無機塩類および有機系不純物
などを除去低減する工程を含む純水化方法において、前
記逆浸透装置に被処理水を供給する直前で、被処理水を
チタン合金製の光触媒を内蔵した紫外線装置に通水して
被処理水中に残存している塩素を分解除去して、前記逆
浸透装置が具備する合成複合膜の劣化を防止する一方、
処理水の一部を被処理水側に戻し流量バランスをとって
加圧ポンプの圧力を初め高く設定して処理水の水質向上
を図るとともに、前記処理水の一部を被処理水側に戻し
て希釈することによって逆浸透装置の通過を容易にし、
被処理水の純水化を行うことを特徴とする。

【０００５】本発明方法において、前記被処理水を合成
複合膜を備えた逆浸透装置に供給するための加圧は、始
め（最初）から少なくとも15 kg ／cm²以上と設定し、
上記逆浸透装置の透過水の余剰分（一部）を被処理水側
に戻し、被処理水と混合する。そして、運転・処理の進
行に伴い、逆浸透装置が具備する合成複合膜の目詰りも
進行するので、この目詰りに比例して被処理水側に戻す
処理水の量を自動的に低減・調整することにより、純水
化の製造能力を低下させないようにバランスを採ること
が必要である。

【０００６】

【作用】合成複合膜はバクテリアで資化されないが、バ
クテリアが膜内で繁殖すると膜の詰りが生じる。したが
って、膜内でのバクテリア繁殖を防止することが重要で
あり、本発明の純水化方法においては、逆浸透装置に被
処理水を供給するに先立って、光触媒を内蔵した紫外線
装置に通水して被処理水中のバクテリアを殺菌し、その
再生能力を極端に低下させることによって、膜内での繁
殖を防止すると同時に被処理水中に溶存する遊離塩素
を、前記光触媒の助けによって短時間に分解し、合成複
合膜の劣化も防止される。つまり、光触媒を内蔵しない
紫外線装置の場合は、遊離塩素の分解が途中で止まり、
合成複合膜が劣化するのに対して、本発明の場合は、前
記のように合成複合膜の劣化が回避される。

【０００７】さらに、多量の被処理水が逆浸透装置に供
給され、この逆浸透装置を通過した多量の処理水の一部
が、被処理水側に戻されるため、被処理水中の溶解無機
塩類、コロイド物質および有機物などの相対的な濃度も
低下し、逆浸透膜の目詰りが防止されるとともに、量産
的に被処理水の純水化を達成し得る。つまり、合成複合
膜を備えた逆浸透装置における被処理水の純水化は、被
処理水の水質に依存（比例）し、たとえば不純物量 200
ppmの被処理水からは不純物量 6 ppmの処理水が、不純
物量 10 ppm の被処理水からは不純物量 3 ppmの処理水
がが得られる。

【０００８】そして、本発明においては、前記のように
一次的に純水化された処理水の一部を、被処理水側に戻
し被処理水を希釈し、不純物量を低減した形で純水化処
理が行われるので、容易に所要の高純水化を得ることが
可能となる。このように、本発明の合成複合膜を備えた
逆浸透装置による純水化方法によれば合成複合膜の欠点
である劣化および目詰りについても十分に対応でき、純
水の製造、供給能力の低減や純水水質の低下の問題を完
全に解消することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下図１〜図４を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００１０】図１は本発明に係る純水化方法の実施手段
を模式的に示すフローチャートであり、１は原水（被処
理水）タンク、２は前記原水タンク１中の被処理水を下
記の加圧ポンプまで供給する供給水ポンプ、３は前記供
給水ポンプ２を介して供給される被処理水中の遊離塩素
の除去およびバクテリアの殺菌に寄与する光触媒を備え
た紫外線装置、４は純水化手段側に供給する少なくとも
15 kg ／cm²の加圧が可能な加圧（高圧）ポンプ、５は
前記紫外線装置３で処理された被処理水中の有機物や塩
類などの除去に寄与する低圧合成複合膜を備えた逆浸透
装置である。また、６は前記紫外線装置３で処理された
被処理水のpH調整用薬剤、たとえば苛性ソーダとスケー
ル防止剤混入物を注入するpH調整薬剤タンクであり、こ
こで被処理水のpHを高く調整すると逆浸透装置の合成複
合逆浸透膜の炭酸イオンの除去作用が効果的になる。な
お、７は前記逆浸透装置５を経た処理水の一部を、原水
タンク１に戻す処理水の復帰路である。

【００１１】次に上記フローチャートに従っての純水化
方法について具体的に示す。

【００１２】先ず、原水タンク１に供給・貯槽された被
処理水を供給する供給水ポンプ２の駆動により、紫外線
装置３に供給する。ここで、被処理水中の残留塩素の除
去とバクテリヤの殺菌が行われる。この紫外線装置３か
らの被処理水へpH調整薬剤タンク６から被処理水にpH調
整用薬剤、たとえば苛性ソーダとスケール防止剤混入物
を注入して、処理水のpHをたとえば 8.5程度に調整す
る。このようにしてpH調整した被処理水は、その後、次
工程としての、低圧合成複合膜（複合逆浸透膜）を備え
た逆浸透装置５に、少なくとも15kg／cm²の加圧可能な
加圧ポンプ４の駆動により供給され、被処理水中に残存
する有機物，シリカ，溶存塩類などが除去されて、一部
は通常の通り次の処理工程ないし手段、たとえばイオン
交換樹脂充填の非再生型ポリッシャー装置、および限外
濾過膜などへと順次供給される。すなわち、この純水化
方法においては、被処理水が加圧ポンプ４によって、少
なくとも15 kg ／cm²と高く加圧され、したがって比較
的多量の被処理水が紫外線装置３に供給され、さらに逆
浸透装置５に供給される一方、対応して多量の処理水が
排出・送出されることになる。こうして排出・送出され
る多量の処理水のうち、一部を通常の通り次の純水化手
段に供給し、他の一部を原水タンク１側に処理水の復帰
路７によって戻される。なお、本発明者の実験による
と、処理水の一部を原水に戻さず、逆浸透装置５の運転
圧力を10kg／cm²にした場合の処理水の平均電導度は
9.8μs/cm25℃となったが、逆浸透装置５の運転圧力を1
5kg／cm²にした場合の処理水の平均電導度は 5.8μs/c
m25℃となったことを確認した。

【００１３】前記純水化方法において、たとえば遊離塩
素含有量0.8ppmの原水（被処理水）を流速 0.1 m／h
（紫外線装置での滞留時間）で、光触媒を内蔵した紫外
線装置３に供給し、処理したところ遊離塩素含有量0.05
ppm以下に低減した被処理水が得られた。さらに、上記
の工程，手段を含む逆浸透装置５による純水化実験運転
を１ケ月以上続行した結果、合成複合膜（逆浸透膜）を
洗浄せずとも、所定の処理水量および水質を確保し得る
ことを確認した。

【００１４】また、上記純水化方法において、原水（被
処理水）として、(a) 有機物含有量0.8mg／l の市水、
(b) シリカの含有量12〜18 ppmの市水、(c) Naの含有量
12 ppmの市水、(d) 重炭酸の含有量48〜52 ppmの市水を
それぞれ用意し、水温17〜20℃，pH 8.5の条件で、加圧
ポンプ４による加圧を変化させて純水化を行って、含有
有機物の除去率 (%)，含有シリカの除去率 (%)，含有Na
の除去率 (%)，含有重炭酸の除去率 (%)をそれぞれ測定
したところ、図２（市水(a) の場合），図３（市水(b)
の場合），図４（市水(c) の場合）にそれぞれ示すごと
くであった。なお、これらの市水(a),(b),(c),(d) にお
いて、有機物含有量，シリカの含有量，Naの含有量，重
炭酸の含有量などがそれぞれ異なる場合も同様の結果が
得られた。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明および実施例から明らかなよ
うに、本発明の純水化方法によれば、多量の被処理水が
逆浸透装置(RO)に供給され、この逆浸透装置を通過した
多量の処理水の一部が、被処理水側に戻され被処理水を
希釈し、不純物量を低減した形で純水化処理が行われる
ので、逆浸透膜の目詰まりなども防止されるとともに、
量産的に被処理水の純水化を達成し得る。また、被処理
水中の残留塩素，バクテリアなども紫外線装置にて分
解，殺菌されので、容易に所要の高純度水を得ることが
可能となる。しかも、常時多量の被処理水が逆浸透装置
に供給され、多量の処理水が逆浸透装置から送出される
ため、一連の超純水化システムとして、超純水の製造・
供給能力の低減・低下の問題もないし、たとえば亜硫酸
ソーダなどの還元剤の使用も必要としないため、逆浸透
装置の逆浸透膜の損傷の問題も解消される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超純水化方法の主要部を示すフロ
ーチャート図。

【図２】本発明に係る超純水化方法における被処理水の
供給加圧と含有有機物の除去率の関係例を示す曲線図。

【図３】本発明に係る超純水化方法における被処理水の
供給加圧と含有シリカ微粒子の除去率の関係例を示す曲
線図。

【図４】本発明に係る超純水化方法における被処理水の
供給加圧と含有Naの除去率の関係例を示す曲線図。

【符号の説明】

１…原水タンク２…供給水ポンプ３…紫外線装
置４…加圧（高圧）ポンプ５…逆浸透装置
６…pH調整薬剤タンク７…処理水の復帰路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 1/58 Ｃ０２Ｆ 1/58 Ｌ 9/00 ５０２ 9/00 ５０２Ｎ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】官能基を持つスキン層をコンポジットし
た合成複合膜を備えた逆浸透装置に被処理水を加圧ポン
プを介して供給し、被処理水中の溶解無機塩類および有
機系不純物などを除去低減する工程を含む純水化方法に
おいて、前記逆浸透装置に被処理水を供給する直前で、被処理水
をチタン合金製の光触媒を内蔵した紫外線装置に通水し
て被処理水中に残存している塩素を分解除去して、前記
逆浸透装置が具備する合成複合膜の劣化を防止する一
方、処理水の一部を被処理水側に戻し流量バランスをと
って加圧ポンプの圧力を初め高く設定して処理水の水質
向上を図るとともに、前記処理水の一部を被処理水側に
戻して希釈することによって逆浸透装置の通過を容易に
し、被処理水の純水化を行うことを特徴とする純水化方
法。