JP3802261B2 - 液体分離装置および液体分離方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆浸透膜を用いてかん水脱塩、純水生成、飲料水生成等を行う液体分離装置および液体分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、逆浸透膜モジュールを用いて河川水、井戸水、湖沼水、水道水、工業用水等のかん水を脱塩して純水や飲料水を得る液体分離が行われている。
【０００３】
図４は複数段の逆浸透膜モジュールを用いた従来の液体分離装置の一例を示す模式図である。
【０００４】
図４において、原水は前処理装置１０に供給される。前処理装置１０では、原水に凝集沈殿（浮上）砂濾過や凝集濾過、活性炭濾過、膜分離等の前処理を行う。前処理装置１０で前処理された水は、高圧ポンプ２により１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される。あるいは、前処理装置１０で前処理された水は、一旦透過水タンク７Ａに貯留された後、高圧ポンプ２により１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される場合もある。
【０００５】
第１段目の逆浸透膜モジュール３ａの濃縮水出口から排出される濃縮水は、第２段目の逆浸透膜モジュール３ｂの濃縮水入口（供給水入口）に供給される。第２段目の逆浸透膜モジュール３ｂの濃縮水出口から排出される濃縮水は、第３段目の逆浸透膜モジュール３ｃの濃縮水入口（供給水入口）に供給される。
【０００６】
第３段目の逆浸透膜モジュール３ｃの濃縮水出口から排出される濃縮水は、濃縮水配管３１を通して系外に排出される。また、第１段目、第２段目および第３段目の逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの透過水出口から流出する透過水は、それぞれ透過水配管３０ａ，３０ｂ，３０ｃを通してタンク７Ｂに供給されて貯留される。タンク７Ｂに貯留された透過水は、必要に応じて使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような複数段の逆浸透膜モジュールを用いたかん水脱塩においては、他のかん水脱塩処理技術であるイオン交換法と比べ、塩分以外の有機物や微粒子も同時に除去することができ、さらに、再生用の薬品が不要である等の利点がある。
【０００８】
しかしながら、逆浸透膜モジュールを用いたかん水脱塩処理では、回収率（透過水量と供給水量との比率）を高くすると、濃縮水中の硬度成分やシリカが濃縮されてスケール成分として逆浸透膜の膜面に析出し、逆浸透膜の性能が急激に低下する。そのため、回収率をイオン交換法に比べてかなり低く抑える必要がある。その結果、逆浸透膜モジュールを用いたかん水脱塩処理においては、回収率が、イオン交換法の９０％に比べて最高でも８０％と小さくなる。
【０００９】
回収率が小さくなると、廃棄する濃縮水量が多くなるため、必要な透過水量に対する供給水量の割合が大きくなる。その結果、透過水量に占める原水費用の割合が大きくなるとともに、前処理設備が大きくなり、設備コストおよび運転コストがイオン交換法に比べて高くなってしまう。
【００１０】
そこで、逆浸透膜モジュールの前処理の段階で硬度成分やシリカを低減することにより、もしくはスケールの生成を防止する薬品の注入を行うことにより、回収率を上げた場合のスケールの発生を防止する方法が提案されている。
【００１１】
図５は回収率を上げた場合のスケールの発生を防止する従来の液体分離装置の一例を示す模式図である。
【００１２】
図５において、前処理装置１０で前処理された水は、スケール成分を除去もしくは防止するためのスケール防止処理装置８に供給される。スケール防止処理装置８では、供給水に例えばスケール防止剤もしくは酸を注入することにより、シリカや硬度成分の析出を減少させる。スケール防止処理装置８により処理された水は、高圧ポンプ２により第１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される。以後の処理は、図４の液体分離装置における処理と同様である。
【００１３】
スケールのうち炭酸カルシウムや硫酸カルシウム等の硬度成分は、ｐＨ調整や分散剤の注入により容易に抑制することができる。しかし、かん水中にシリカが１０〜５０ｍｇ／Ｌ（リットル）程度含有している場合、例えば回収率を９０％に上げた場合、濃縮水中のシリカは１００〜５００ｍｇ／Ｌとなる。なお、シリカの溶解度は、２５℃で１００ｍｇ／Ｌである。この場合、分散剤の注入によっても、逆浸透膜モジュールの膜面に析出するシリカスケールを抑制することは容易ではない。
【００１４】
また、シリカスケールの発生は、原水の状態の変化（原水の温度変化や原水中の鉄、マンガン、アルミニウム等のコロイド粒子や懸濁物質の量の変化）の影響を受けやすいため、安定したスケール抑制のためには分散剤を多量に注入する必要がある。
【００１５】
なお、逆浸透膜モジュールの膜面に鉄、マンガン、アルミニウム等のコロイド粒子や懸濁物質、さらには炭酸カルシウム等の他のスケールが付着している場合に、それらの付着がない場合に比べて、それらが起点（核）となってシリカスケールが発生しやすくなり、スケール防止剤を注入した場合でも、シリカスケールの発生を安定して抑制できないことが見い出されている。
【００１６】
そこで、コロイド粒子や懸濁物質等の汚染物質を精密濾過膜や限外濾過膜で除去してから原水を逆浸透膜に供給する方法（特開平３−６６０３５号公報）が提案されている。
【００１７】
しかしながら、この方法によっても、汚染物質が安定して除去されず、一部が精密濾過膜や限外濾過膜を通過して逆浸透膜モジュールに供給され、逆浸透膜の膜面に付着する。精密濾過膜や限外濾過膜を通過する汚染物質は、その量が微量であっても経時的に蓄積し、それらが起点（核）となってシリカスケールが発生してしまう。
【００１８】
また、原水のｐＨを６以下にして運転し、数カ月に１回ｐＨ９以上で逆浸透膜を洗浄する方法（特開平９−１１４１号公報）等が提案されている。しかしながら、この方法でも、シリカの析出防止効果が不安定であり、実際にはシリカスケールが発生してしまい、高回収率で運転できない場合も生じる。
【００１９】
シリカスケールは一度析出すると、その除去は極めて困難である。特開平１−４２７２６号公報には、フッ化水素酸アンモニウムを用いた洗浄によりシリカスケールを溶解できることが示されている。しかし、フッ化水素酸アンモニウムの溶液は非常に毒性が強いため、実際の使用は困難である。このように、化学洗浄によるシリカスケールの除去はほとんど不可能に近い。したがって、シリカスケールの発生を防止するためには、供給水中のシリカを予め除去しておく必要がある。
【００２０】
シリカ除去処理技術として、石灰軟化法およびイオン交換法がある。しかし、石灰軟化法によるシリカ除去率は個々の水質によって異なるため、原水のシリカ濃度を必要な濃度まで下げることができない場合が生じる。さらに、水酸化マグネシウムの沈殿を起こす点までｐＨを上げた後、逆浸透膜モジュールの入口で再びｐＨを下げる必要がある。一方、イオン交換法は、再生周期およびコスト面から低濃度シリカの除去処理向けであり、数十ｍｇ／Ｌのシリカ除去処理には向かない。
【００２１】
このように、逆浸透膜モジュールを用いた液体分離装置は、多くの利点を有しているにもかかわらず、シリカスケールの安定した抑制方法がないために、回収率を８０％程度にまでしか上げられなかった。逆浸透膜モジュールを用いた流体分離装置は、処理コスト等の理由により回収率が８５％以上、好ましくは９０％以上得られないと実用的ではない。
【００２２】
それゆえ、逆浸透膜モジュールを用いた、経済性を有し実用的な液体分離装置の実現が望まれていた。
【００２３】
本発明の目的は、シリカスケールによる膜性能の低下を防止しつつ高い回収率を実現することができる液体分離装置を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明に係る液体分離装置は、一段または複数段の逆浸透膜モジュールにより液体の分離を行う液体分離装置において、逆浸透膜モジュールの上流側に、液体中のシリカを吸収してシリカ塊を生成する吸着剤と吸着剤により生成されたシリカ塊を捕捉する濾過材とを備えた凝集型濾過装置を設け、吸着剤はマグネシウム、カリウム、ホウ酸アルミニウム、ガラスウールおよびセルローズの少なくとも１つを主成分とする顆粒状または粉末状の物質であるものである。
【００２５】
本発明に係る液体分離装置において、凝集型濾過装置に供給された液体に含まれるシリカは、吸着剤により凝集されてシリカ塊となり、シリカ塊は濾過材により捕捉される。それにより、凝集型濾過装置から排出される処理液のシリカ濃度が低くなる。したがって、逆浸透膜モジュールにおいて凝集型濾過装置から供給された処理液が高回収率で分離されても、逆浸透膜モジュールの膜面でのシリカスケールの析出が抑制される。これにより、逆浸透膜モジュールの膜性能が低下せず、高い回収率を確保することができる。
【００２６】
濾過材は、精密濾過膜、限外濾過膜またはフィルターであってもよい。この場合、フィルターは、分離膜以外の糸巻き、濾布または金網等を用いたフィルターをいう。この場合、吸着剤により凝集されたシリカ塊は、精密濾過膜、限外濾過膜またはフィルターにより捕捉される。これにより、凝集型濾過装置から排出される処理液のシリカ濃度が低くなる。
【００２７】
凝集型濾過装置と逆浸透膜モジュールとの間に逆浸透膜モジュールの濃縮液中のスケール成分の析出防止処理を行う処理手段を設けることが好ましい。この場合、凝集型濾過装置において除去されずに排出されたスケール成分に、処理手段により析出防止処理が施される。これにより、逆浸透膜モジュールにおいて処理液の分離が高回収率で行われても、スケール成分の析出が防止される。
【００２８】
スケール成分の析出防止処理は、カルシウムスケールの析出を防止または低減するカルシウムスケール防止剤の注入を含んでもよい。この場合、凝集型濾過装置においてシリカスケールの析出が抑制されているので、シリカスケールの析出の抑制に加えて逆浸透膜モジュールにおけるカルシウムスケールの析出が防止または低減される。
【００２９】
スケール成分の析出防止処理は、シリカスケールの析出を防止または低減するシリカスケール防止剤の注入を含んでもよい。この場合、凝集型濾過装置においてシリカスケールの析出が抑制されているので、逆浸透膜モジュールにおけるシリカスケールの析出がより効果的に防止または低減される。
【００３０】
凝集型濾過装置の上流側に、前処理用装置を設けることが好ましい。この場合、シリカスケール発生の起点（核）となる鉄、マンガン、アルミニウム等のコロイド粒子や懸濁物質が前処理用濾過膜装置により確実に除去される。それにより、逆浸透膜モジュールの膜面に付着するシリカスケール発生の起点（核）となる汚染物質の量が少ないかほとんどなくなり、凝集型濾過装置においてスケール発生の抑制効果が発現しやすく、しかもその効果が安定する。その結果、長期にわたって逆浸透膜モジュールの逆浸透膜の膜面を清浄に保つことができ、スケール成分の析出がほとんど発生することなく、高回収率で安定して運転することが可能となる。
【００３１】
前処理用濾過膜装置は、限外濾過膜装置であってもよい。この場合、限外濾過膜装置により、シリカスケールの起点（核）となる汚染物質が除去される。
【００３２】
前処理用濾過膜装置は、精密濾過膜装置であってもよい。この場合、精密濾過膜装置によりシリカスケールの起点（核）となる汚染物質が除去される。
【００３３】
凝集型濾過膜装置の上流側に、脱炭酸装置を設けてもよい。これにより、シリカスケールの起点となる炭酸カルシウムのスケールを防止できる。この場合、脱炭酸装置は、前処理用濾過膜装置の上流側または前処理用濾過膜装置と凝集型濾過装置との間に設けられる。
【００３４】
逆浸透膜モジュールは、ｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原水として温度２５℃および操作圧力７．５ｋｇｆ／ｃｍ2 での食塩阻止率が９５％以上および透過水量が０．７ｍ3 ／ｍ2 ・日以上となる性能を有することが好ましい。それにより、シリカスケールが発生することなく高回収率で安定して運転することが可能となる。
【００３５】
逆浸透膜モジュールへの供給水量ａと、逆浸透膜モジュールからの透過水量ｂとの比率が、ｂ／ａ＞０．８とする。これにより、回収率が８０％よりも高くなり、経済的でかつ実用的な液体の分離が実現される。
【００３６】
本発明に係る液体分離方法は、一段または複数段の逆浸透膜モジュールにより液体中の分離を行う液体分離方法において、前記逆浸透膜モジュールの上流側で吸着剤によりシリカを凝集してシリカ塊を生成し、生成された濾過材で捕捉し、前記吸着剤として、マグネシウム、カリウム、ホウ酸アルミニウム、ガラスウールおよびセルローズの少なくとも１つを主成分とする顆粒状または粉末状の物質を用いるものである。
【００３７】
本発明に係る液体分離方法において、吸着剤に供給された液体に含まれるシリカは、吸着剤により凝集されてシリカ塊となり、シリカ塊は濾過材により捕捉される。それにより、濾過材から排出される処理液のシリカ濃度が低くなる。したがって、逆浸透膜モジュールにおいて、濾過材から供給された処理液が高回収率で分離されても、逆浸透膜モジュールの膜面でのシリカスケールの析出が抑制される。これにより、逆浸透膜モジュールの膜性能が低下せず高い回収率を確保することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る液体分離装置の第１の例を示す模式図である。
【００３９】
図１において、原水は吸着剤１１および濾過材１２を有する凝集型濾過装置１３に供給される。吸着剤１１は、原水中に含まれる０．１〜１μｍの微粒子や油を３００μｍ程度に凝集する作用を有する。吸着剤１１としては、例えば、マグネシウム、カリウム、ホウ酸アルミニウム、ガラスウール、セルローズの少なくともいずれか１つを主成分とする顆粒状もしくは粉末状の物質等を用いる。また、濾過材１２は、吸着剤１１により凝集されたシリカ塊を捕捉する。濾過材１２としては、例えば、精密濾過膜、限外濾過膜等の分離膜、または分離膜以外の糸巻き、濾布、金網等のフィルターを用いる。原水は、凝集型濾過装置１３の吸着剤１１側の原水入口から供給され、濾過材１２側の処理水出口より排出される。
【００４０】
凝集型濾過装置１３により処理された原水は、スケール成分を除去または防止するためのスケール防止処理装置８に供給される。スケール防止処理装置８では、供給水に例えばスケール防止剤、酸等の薬品を注入することにより、カルシウム、シリカや硬度成分の析出を減少させる。この薬品は、例えば塩酸、硫酸、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ＦＭＣ社製の商品名Ｆｌｏｃｏｎ１００、アルゴサイエンティフィック（ＡＲＧＯ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ）製の商品名ＨＹＰＥＲＳＰＥＲＳＥ−ＳＩ３００等である。
【００４１】
スケール防止処理装置８により処理された水は、高圧ポンプ２により１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される。あるいは、スケール防止処理装置８により処理された水は、一旦透過水タンク７Ａに貯留された後、高圧ポンプ２により１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される場合もある。
【００４２】
第１段目の逆浸透膜モジュール３ａの濃縮水出口から排出される濃縮水は、第２段目の逆浸透膜モジュール３ｂの濃縮水入口（供給水入口）に供給される。第２段目の逆浸透膜モジュール３ｂの濃縮水出口から排出される濃縮水は、第３段目の逆浸透膜モジュール３ｃの濃縮水入口（供給水入口）に供給される。
【００４３】
第３段目の逆浸透膜モジュール３ｃの濃縮水出口から排出される濃縮水は、濃縮水配管３１を通して系外に排出される。また、第１段目、第２段目および第３段目の逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの透過水出口から流出する透過水は、それぞれ透過水配管３０ａ，３０ｂ，３０ｃを通してタンク７Ｂに供給されて貯留される。タンク７Ｂに貯留された透過水は、必要に応じて使用される。
【００４４】
このようにして、逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃにおける回収率が８５％以上、好ましくは９０％以上になるまで原水が濃縮されつつ透過水がタンク７Ｂに貯留され、濃縮水は系外に排出される。
【００４５】
第１段目、第２段目および第３段目の逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃとしては、ｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原水として温度２５℃および操作圧力７．５ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で食塩阻止率が９９．５％以上および透過水量が０．８０ｍ3 ／ｍ2 ・日以上となる性能を有する逆浸透膜モジュールを用いる。
【００４６】
この液体分離装置の凝集型濾過装置１３において、原水中のシリカが凝集されてシリカ塊となって捕捉されるため、濃縮水におけるシリカ濃度が高くならない。これにより、逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの膜面でのシリカスケールの析出が抑制されるので、逆浸透膜浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの膜性能が低下しない。それにより、逆浸透膜モジュールを用いた、経済性を有し実用的な液体分離が実現される。
【００４７】
図２は本発明に係る液体分離装置の第２の例を示す模式図である。
図２において、原水は限外濾過膜装置または精密濾過膜装置からなる前処理用濾過膜装置１４に供給される。前処理用濾過膜装置１４では、シリカスケールの発生の起点（核）となる汚染物質（鉄、マンガン、アルミニウム等のコロイド粒子や懸濁物質等）が除去される。前処理用濾過膜装置１４で前処理された原水は、凝集型濾過装置１３に供給される。以後の処理は、図１の液体分離装置における処理と同様である。
【００４８】
この液体分離装置においては、原水中のシリカスケールの発生の起点となる汚染物質が前処理用濾過膜装置１４で除去されるので、回収率が９５％程度まで高くなり濃縮水のシリカ濃度が高くなった場合でも、スケール防止処理装置８におけるスケール防止剤の効果が安定して発現される。それにより、回収率の高いかん水の脱塩が実現される。
【００４９】
図３は本発明に係る液体分離装置の第３の例を示す模式図である。
図３において、原水は脱炭酸装置１５に供給される。脱炭酸装置１５で処理された原水は、前処理用濾過膜装置１４に供給される。以後の処理は、図２の液体分離装置における処理と同様である。
【００５０】
本例の液体分離装置では、脱炭酸装置１５を用いているので、原水中のシリカスケールの発生の起点となる炭酸カルシウムスケールが発生しないので、回収率が９５％程度まで高くなり濃縮水のシリカ濃度が高くなった場合でも、スケール防止処理装置８におけるスケール防止の効果が安定して発現される。それにより、回収率の高いかん水の脱塩が実現される。
【００５１】
また、本例では、脱炭酸装置１５を前処理用濾過膜装置１４の上流側に設けたが、脱炭酸装置１５は前処理用濾過膜装置１４の下流側に設けることも可能である。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００５３】
［実施例１］
図１に示した液体分離装置を用いて井戸水の脱塩処理を行った。第１段目、第２段目および第３段目の逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃとしては、４インチサイズのスパイラル型逆浸透膜エレメントを２４本用い、４本ずつ６本の圧力容器に入れ、６本の圧力容器を１段目に３本、２段目に２本および３段目に１本配列した。このスパイラル型逆浸透膜エレメントは、ｐＨ６．５に調整した食塩濃度０．０５％の水溶液を原水として温度２５℃および操作圧力７．５ｋｇｆ／ｃｍ2 での食塩阻止率が９９．５％以上および透過水量が０．８０ｍ3 ／ｍ2 ・日以上となる性能を有する。
【００５４】
凝集型濾過装置１３としては、［リキッドコンサンド株式会社製ＳＡフィルター］を用いた。
【００５５】
シリカ濃度が３５ｍｇ／Ｌ、ｐＨが７．２、電気伝導度が１５０μＳ／ｃｍで水温が１８℃の井戸水５ｍ3 ／ｈを凝集型濾過装置１３で処理し、その処理水を一旦透過水タンク７Ａに貯留した。その処理水のシリカ濃度は１０ｍｇ／Ｌ、ｐＨは１０であった。
【００５６】
透過水タンク７Ａの透過水に炭酸カルシウムスケール防止剤としてＦＭＣ社製の商品名Ｆｌｏｃｏｎ１００を３ｍｇ／Ｌ注入して逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃへ供給し、回収率が９０％になるように操作圧力を調整し処理した。
【００５７】
ＳＡフィルターを３ケ月に１回交換した。また、原水に殺菌目的で１日１回１０分間次亜塩素酸ナトリウムを１ｍｇ／Ｌ注入した。
【００５８】
その結果、シリカスケールが発生することなく１年間安定した性能で運転が可能であった。
【００５９】
［実施例２］
図２に示した液体分離装置を用いて井戸水の脱塩処理を行った。逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃおよび井戸水は実施例１と同じものを使用した。
【００６０】
前処理用濾過膜装置１４としては、限外濾過膜モジュール［日東電工株式会社製ＲＳ３０］を用いた。また、凝集濾過装置１３としては、実施例１と同様に、［リキッドコンサンド株式会社製ＳＡフィルター］を用いた。
【００６１】
井戸水５ｍ3 ／ｈを前処理用濾過膜装置１４および凝集型濾過装置１３で処理し、その処理水を一旦透過水タンク７Ａに貯留した。その処理水のシリカ濃度は１０ｍｇ／Ｌ、ｐＨは１０であった。
【００６２】
実施例１と同様に、透過水タンク７Ａの透過水に炭酸カルシウムスケール防止剤としてＦＭＣ社製の商品名Ｆｌｏｃｏｎ１００を３ｍｇ／Ｌ注入して逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃへ供給し、回収率が９５％になるように操作圧力を調整し処理した。
【００６３】
ＳＡフィルターを６ケ月に１回交換した。また、原水に殺菌目的で１日１回１０間次亜塩素酸ナトリウムを１ｍｇ／Ｌ注入した。
【００６４】
その結果、シリカスケールが発生することなく、１年間安定した性能で運転が可能であった。
【００６５】
［比較例］
図４に示した流体分離装置を用いて井戸水の脱塩処理を行った。逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃおよび井戸水は実施例１，２と同じものを使用した。また、前処理装置１０としては、活性炭濾過装置を用いた。
【００６６】
井戸水５ｍ3 ／ｈを前処理装置１０により処理して一旦透過水タンク７Ａに貯留した。その処理水のｐＨ値は７．０であった。
【００６７】
実施例１，２と同様に、透過水タンク７Ａの透過水に炭酸カルシウムスケール防止剤としてＦＭＣ社製の商品名Ｆｌｏｃｏｎ１００を３ｍｇ／Ｌ注入して逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃへ供給し、回収率が９０％になるように操作圧力を調整し処理した。
【００６８】
その結果、１５日目で透過水量が初期の５０％にまで低下したため、逆浸透膜エレメントを分解し膜面を分析したところ、膜面にはシリカスケールが発生していた。
【００６９】
実施例１，２と比較例との比較から、凝集型濾過装置１３を使用することにより、逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの膜面にシリカスケールが発生することなく、長期間にわたって高回収率で運転することが可能になることがわかる。
【００７０】
また、実施例１と実施例２との比較から、前処理用膜モジュール１４を用いることにより、回収率が向上するとともに凝集型濾過装置１３の使用期間が延長されることがわかる。
【００７１】
したがって、実施例１，２の液体分離装置を用いたかん水脱塩処理は、他のかん水脱塩処理技術であるイオン交換法の回収率９０％以上と比べて同等以上であり、かつ経済性を有し、実用的である。しかも、塩分以外に有機物や微粒子も同時に除去することができ、さらに、再生用の薬品が不要である等、イオン交換法に比べ利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体分離装置の第１の例のを示す模式図である。
【図２】本発明に係る液体分離装置の第２の例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る液体分離装置の第３の例を示す模式図である。
【図４】従来の液体分離装置の一例を示す模式図である。
【図５】従来の液体分離装置の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
３ａ，３ｂ，３ｃ 逆浸透膜モジュール
８ スケール防止処理装置
１１ 吸着剤
１２ 濾過材
１３ 凝集型濾過装置
１４ 前処理用濾過膜装置
１５ 脱炭酸装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆浸透膜を用いてかん水脱塩、純水生成、飲料水生成等を行う液体分離装置および液体分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、逆浸透膜モジュールを用いて河川水、井戸水、湖沼水、水道水、工業用水等のかん水を脱塩して純水や飲料水を得る液体分離が行われている。
【０００３】
図４は複数段の逆浸透膜モジュールを用いた従来の液体分離装置の一例を示す模式図である。
【０００４】
図４において、原水は前処理装置１０に供給される。前処理装置１０では、原水に凝集沈殿（浮上）砂濾過や凝集濾過、活性炭濾過、膜分離等の前処理を行う。前処理装置１０で前処理された水は、高圧ポンプ２により１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される。あるいは、前処理装置１０で前処理された水は、一旦透過水タンク７Ａに貯留された後、高圧ポンプ２により１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される場合もある。
【０００５】
第１段目の逆浸透膜モジュール３ａの濃縮水出口から排出される濃縮水は、第２段目の逆浸透膜モジュール３ｂの濃縮水入口（供給水入口）に供給される。第２段目の逆浸透膜モジュール３ｂの濃縮水出口から排出される濃縮水は、第３段目の逆浸透膜モジュール３ｃの濃縮水入口（供給水入口）に供給される。
【０００６】
第３段目の逆浸透膜モジュール３ｃの濃縮水出口から排出される濃縮水は、濃縮水配管３１を通して系外に排出される。また、第１段目、第２段目および第３段目の逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの透過水出口から流出する透過水は、それぞれ透過水配管３０ａ，３０ｂ，３０ｃを通してタンク７Ｂに供給されて貯留される。タンク７Ｂに貯留された透過水は、必要に応じて使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような複数段の逆浸透膜モジュールを用いたかん水脱塩においては、他のかん水脱塩処理技術であるイオン交換法と比べ、塩分以外の有機物や微粒子も同時に除去することができ、さらに、再生用の薬品が不要である等の利点がある。
【０００８】
しかしながら、逆浸透膜モジュールを用いたかん水脱塩処理では、回収率（透過水量と供給水量との比率）を高くすると、濃縮水中の硬度成分やシリカが濃縮されてスケール成分として逆浸透膜の膜面に析出し、逆浸透膜の性能が急激に低下する。そのため、回収率をイオン交換法に比べてかなり低く抑える必要がある。その結果、逆浸透膜モジュールを用いたかん水脱塩処理においては、回収率が、イオン交換法の９０％に比べて最高でも８０％と小さくなる。
【０００９】
回収率が小さくなると、廃棄する濃縮水量が多くなるため、必要な透過水量に対する供給水量の割合が大きくなる。その結果、透過水量に占める原水費用の割合が大きくなるとともに、前処理設備が大きくなり、設備コストおよび運転コストがイオン交換法に比べて高くなってしまう。
【００１０】
そこで、逆浸透膜モジュールの前処理の段階で硬度成分やシリカを低減することにより、もしくはスケールの生成を防止する薬品の注入を行うことにより、回収率を上げた場合のスケールの発生を防止する方法が提案されている。
【００１１】
図５は回収率を上げた場合のスケールの発生を防止する従来の液体分離装置の一例を示す模式図である。
【００１２】
図５において、前処理装置１０で前処理された水は、スケール成分を除去もしくは防止するためのスケール防止処理装置８に供給される。スケール防止処理装置８では、供給水に例えばスケール防止剤もしくは酸を注入することにより、シリカや硬度成分の析出を減少させる。スケール防止処理装置８により処理された水は、高圧ポンプ２により第１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される。以後の処理は、図４の液体分離装置における処理と同様である。
【００１３】
スケールのうち炭酸カルシウムや硫酸カルシウム等の硬度成分は、ｐＨ調整や分散剤の注入により容易に抑制することができる。しかし、かん水中にシリカが１０〜５０ｍｇ／Ｌ（リットル）程度含有している場合、例えば回収率を９０％に上げた場合、濃縮水中のシリカは１００〜５００ｍｇ／Ｌとなる。なお、シリカの溶解度は、２５℃で１００ｍｇ／Ｌである。この場合、分散剤の注入によっても、逆浸透膜モジュールの膜面に析出するシリカスケールを抑制することは容易ではない。
【００１４】
また、シリカスケールの発生は、原水の状態の変化（原水の温度変化や原水中の鉄、マンガン、アルミニウム等のコロイド粒子や懸濁物質の量の変化）の影響を受けやすいため、安定したスケール抑制のためには分散剤を多量に注入する必要がある。
【００１５】
なお、逆浸透膜モジュールの膜面に鉄、マンガン、アルミニウム等のコロイド粒子や懸濁物質、さらには炭酸カルシウム等の他のスケールが付着している場合に、それらの付着がない場合に比べて、それらが起点（核）となってシリカスケールが発生しやすくなり、スケール防止剤を注入した場合でも、シリカスケールの発生を安定して抑制できないことが見い出されている。
【００１６】
そこで、コロイド粒子や懸濁物質等の汚染物質を精密濾過膜や限外濾過膜で除去してから原水を逆浸透膜に供給する方法（特開平３−６６０３５号公報）が提案されている。
【００１７】
しかしながら、この方法によっても、汚染物質が安定して除去されず、一部が精密濾過膜や限外濾過膜を通過して逆浸透膜モジュールに供給され、逆浸透膜の膜面に付着する。精密濾過膜や限外濾過膜を通過する汚染物質は、その量が微量であっても経時的に蓄積し、それらが起点（核）となってシリカスケールが発生してしまう。
【００１８】
また、原水のｐＨを６以下にして運転し、数カ月に１回ｐＨ９以上で逆浸透膜を洗浄する方法（特開平９−１１４１号公報）等が提案されている。しかしながら、この方法でも、シリカの析出防止効果が不安定であり、実際にはシリカスケールが発生してしまい、高回収率で運転できない場合も生じる。
【００１９】
シリカスケールは一度析出すると、その除去は極めて困難である。特開平１−４２７２６号公報には、フッ化水素酸アンモニウムを用いた洗浄によりシリカスケールを溶解できることが示されている。しかし、フッ化水素酸アンモニウムの溶液は非常に毒性が強いため、実際の使用は困難である。このように、化学洗浄によるシリカスケールの除去はほとんど不可能に近い。したがって、シリカスケールの発生を防止するためには、供給水中のシリカを予め除去しておく必要がある。
【００２０】
シリカ除去処理技術として、石灰軟化法およびイオン交換法がある。しかし、石灰軟化法によるシリカ除去率は個々の水質によって異なるため、原水のシリカ濃度を必要な濃度まで下げることができない場合が生じる。さらに、水酸化マグネシウムの沈殿を起こす点までｐＨを上げた後、逆浸透膜モジュールの入口で再びｐＨを下げる必要がある。一方、イオン交換法は、再生周期およびコスト面から低濃度シリカの除去処理向けであり、数十ｍｇ／Ｌのシリカ除去処理には向かない。
【００２１】
このように、逆浸透膜モジュールを用いた液体分離装置は、多くの利点を有しているにもかかわらず、シリカスケールの安定した抑制方法がないために、回収率を８０％程度にまでしか上げられなかった。逆浸透膜モジュールを用いた流体分離装置は、処理コスト等の理由により回収率が８５％以上、好ましくは９０％以上得られないと実用的ではない。
【００２２】
それゆえ、逆浸透膜モジュールを用いた、経済性を有し実用的な液体分離装置の実現が望まれていた。
【００２３】
本発明の目的は、シリカスケールによる膜性能の低下を防止しつつ高い回収率を実現することができる液体分離装置を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明に係る液体分離装置は、一段または複数段の逆浸透膜モジュールにより液体の分離を行う液体分離装置において、逆浸透膜モジュールの上流側に、液体中のシリカを吸収してシリカ塊を生成する吸着剤と吸着剤により生成されたシリカ塊を捕捉する濾過材とを備えた凝集型濾過装置を設け、吸着剤はマグネシウム、カリウム、ホウ酸アルミニウム、ガラスウールおよびセルローズの少なくとも１つを主成分とする顆粒状または粉末状の物質であるものである。
【００２５】
本発明に係る液体分離装置において、凝集型濾過装置に供給された液体に含まれるシリカは、吸着剤により凝集されてシリカ塊となり、シリカ塊は濾過材により捕捉される。それにより、凝集型濾過装置から排出される処理液のシリカ濃度が低くなる。したがって、逆浸透膜モジュールにおいて凝集型濾過装置から供給された処理液が高回収率で分離されても、逆浸透膜モジュールの膜面でのシリカスケールの析出が抑制される。これにより、逆浸透膜モジュールの膜性能が低下せず、高い回収率を確保することができる。
【００２６】
濾過材は、精密濾過膜、限外濾過膜またはフィルターであってもよい。この場合、フィルターは、分離膜以外の糸巻き、濾布または金網等を用いたフィルターをいう。この場合、吸着剤により凝集されたシリカ塊は、精密濾過膜、限外濾過膜またはフィルターにより捕捉される。これにより、凝集型濾過装置から排出される処理液のシリカ濃度が低くなる。
【００２７】
凝集型濾過装置と逆浸透膜モジュールとの間に逆浸透膜モジュールの濃縮液中のスケール成分の析出防止処理を行う処理手段を設けることが好ましい。この場合、凝集型濾過装置において除去されずに排出されたスケール成分に、処理手段により析出防止処理が施される。これにより、逆浸透膜モジュールにおいて処理液の分離が高回収率で行われても、スケール成分の析出が防止される。
【００２８】
スケール成分の析出防止処理は、カルシウムスケールの析出を防止または低減するカルシウムスケール防止剤の注入を含んでもよい。この場合、凝集型濾過装置においてシリカスケールの析出が抑制されているので、シリカスケールの析出の抑制に加えて逆浸透膜モジュールにおけるカルシウムスケールの析出が防止または低減される。
【００２９】
スケール成分の析出防止処理は、シリカスケールの析出を防止または低減するシリカスケール防止剤の注入を含んでもよい。この場合、凝集型濾過装置においてシリカスケールの析出が抑制されているので、逆浸透膜モジュールにおけるシリカスケールの析出がより効果的に防止または低減される。
【００３０】
凝集型濾過装置の上流側に、前処理用装置を設けることが好ましい。この場合、シリカスケール発生の起点（核）となる鉄、マンガン、アルミニウム等のコロイド粒子や懸濁物質が前処理用濾過膜装置により確実に除去される。それにより、逆浸透膜モジュールの膜面に付着するシリカスケール発生の起点（核）となる汚染物質の量が少ないかほとんどなくなり、凝集型濾過装置においてスケール発生の抑制効果が発現しやすく、しかもその効果が安定する。その結果、長期にわたって逆浸透膜モジュールの逆浸透膜の膜面を清浄に保つことができ、スケール成分の析出がほとんど発生することなく、高回収率で安定して運転することが可能となる。
【００３１】
前処理用濾過膜装置は、限外濾過膜装置であってもよい。この場合、限外濾過膜装置により、シリカスケールの起点（核）となる汚染物質が除去される。
【００３２】
前処理用濾過膜装置は、精密濾過膜装置であってもよい。この場合、精密濾過膜装置によりシリカスケールの起点（核）となる汚染物質が除去される。
【００３３】
凝集型濾過膜装置の上流側に、脱炭酸装置を設けてもよい。これにより、シリカスケールの起点となる炭酸カルシウムのスケールを防止できる。この場合、脱炭酸装置は、前処理用濾過膜装置の上流側または前処理用濾過膜装置と凝集型濾過装置との間に設けられる。
【００３４】
逆浸透膜モジュールは、ｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原水として温度２５℃および操作圧力７．５ｋｇｆ／ｃｍ2 での食塩阻止率が９５％以上および透過水量が０．７ｍ3 ／ｍ2 ・日以上となる性能を有することが好ましい。それにより、シリカスケールが発生することなく高回収率で安定して運転することが可能となる。
【００３５】
逆浸透膜モジュールへの供給水量ａと、逆浸透膜モジュールからの透過水量ｂとの比率が、ｂ／ａ＞０．８とする。これにより、回収率が８０％よりも高くなり、経済的でかつ実用的な液体の分離が実現される。
【００３６】
本発明に係る液体分離方法は、一段または複数段の逆浸透膜モジュールにより液体中の分離を行う液体分離方法において、前記逆浸透膜モジュールの上流側で吸着剤によりシリカを凝集してシリカ塊を生成し、生成された濾過材で捕捉し、前記吸着剤として、マグネシウム、カリウム、ホウ酸アルミニウム、ガラスウールおよびセルローズの少なくとも１つを主成分とする顆粒状または粉末状の物質を用いるものである。
【００３７】
本発明に係る液体分離方法において、吸着剤に供給された液体に含まれるシリカは、吸着剤により凝集されてシリカ塊となり、シリカ塊は濾過材により捕捉される。それにより、濾過材から排出される処理液のシリカ濃度が低くなる。したがって、逆浸透膜モジュールにおいて、濾過材から供給された処理液が高回収率で分離されても、逆浸透膜モジュールの膜面でのシリカスケールの析出が抑制される。これにより、逆浸透膜モジュールの膜性能が低下せず高い回収率を確保することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る液体分離装置の第１の例を示す模式図である。
【００３９】
図１において、原水は吸着剤１１および濾過材１２を有する凝集型濾過装置１３に供給される。吸着剤１１は、原水中に含まれる０．１〜１μｍの微粒子や油を３００μｍ程度に凝集する作用を有する。吸着剤１１としては、例えば、マグネシウム、カリウム、ホウ酸アルミニウム、ガラスウール、セルローズの少なくともいずれか１つを主成分とする顆粒状もしくは粉末状の物質等を用いる。また、濾過材１２は、吸着剤１１により凝集されたシリカ塊を捕捉する。濾過材１２としては、例えば、精密濾過膜、限外濾過膜等の分離膜、または分離膜以外の糸巻き、濾布、金網等のフィルターを用いる。原水は、凝集型濾過装置１３の吸着剤１１側の原水入口から供給され、濾過材１２側の処理水出口より排出される。
【００４０】
凝集型濾過装置１３により処理された原水は、スケール成分を除去または防止するためのスケール防止処理装置８に供給される。スケール防止処理装置８では、供給水に例えばスケール防止剤、酸等の薬品を注入することにより、カルシウム、シリカや硬度成分の析出を減少させる。この薬品は、例えば塩酸、硫酸、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ＦＭＣ社製の商品名Ｆｌｏｃｏｎ１００、アルゴサイエンティフィック（ＡＲＧＯ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ）製の商品名ＨＹＰＥＲＳＰＥＲＳＥ−ＳＩ３００等である。
【００４１】
スケール防止処理装置８により処理された水は、高圧ポンプ２により１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される。あるいは、スケール防止処理装置８により処理された水は、一旦透過水タンク７Ａに貯留された後、高圧ポンプ２により１段目の逆浸透膜モジュール３ａの供給水入口に供給される場合もある。
【００４２】
第１段目の逆浸透膜モジュール３ａの濃縮水出口から排出される濃縮水は、第２段目の逆浸透膜モジュール３ｂの濃縮水入口（供給水入口）に供給される。第２段目の逆浸透膜モジュール３ｂの濃縮水出口から排出される濃縮水は、第３段目の逆浸透膜モジュール３ｃの濃縮水入口（供給水入口）に供給される。
【００４３】
第３段目の逆浸透膜モジュール３ｃの濃縮水出口から排出される濃縮水は、濃縮水配管３１を通して系外に排出される。また、第１段目、第２段目および第３段目の逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの透過水出口から流出する透過水は、それぞれ透過水配管３０ａ，３０ｂ，３０ｃを通してタンク７Ｂに供給されて貯留される。タンク７Ｂに貯留された透過水は、必要に応じて使用される。
【００４４】
このようにして、逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃにおける回収率が８５％以上、好ましくは９０％以上になるまで原水が濃縮されつつ透過水がタンク７Ｂに貯留され、濃縮水は系外に排出される。
【００４５】
第１段目、第２段目および第３段目の逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃとしては、ｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原水として温度２５℃および操作圧力７．５ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で食塩阻止率が９９．５％以上および透過水量が０．８０ｍ3 ／ｍ2 ・日以上となる性能を有する逆浸透膜モジュールを用いる。
【００４６】
この液体分離装置の凝集型濾過装置１３において、原水中のシリカが凝集されてシリカ塊となって捕捉されるため、濃縮水におけるシリカ濃度が高くならない。これにより、逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの膜面でのシリカスケールの析出が抑制されるので、逆浸透膜浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの膜性能が低下しない。それにより、逆浸透膜モジュールを用いた、経済性を有し実用的な液体分離が実現される。
【００４７】
図２は本発明に係る液体分離装置の第２の例を示す模式図である。
図２において、原水は限外濾過膜装置または精密濾過膜装置からなる前処理用濾過膜装置１４に供給される。前処理用濾過膜装置１４では、シリカスケールの発生の起点（核）となる汚染物質（鉄、マンガン、アルミニウム等のコロイド粒子や懸濁物質等）が除去される。前処理用濾過膜装置１４で前処理された原水は、凝集型濾過装置１３に供給される。以後の処理は、図１の液体分離装置における処理と同様である。
【００４８】
この液体分離装置においては、原水中のシリカスケールの発生の起点となる汚染物質が前処理用濾過膜装置１４で除去されるので、回収率が９５％程度まで高くなり濃縮水のシリカ濃度が高くなった場合でも、スケール防止処理装置８におけるスケール防止剤の効果が安定して発現される。それにより、回収率の高いかん水の脱塩が実現される。
【００４９】
図３は本発明に係る液体分離装置の第３の例を示す模式図である。
図３において、原水は脱炭酸装置１５に供給される。脱炭酸装置１５で処理された原水は、前処理用濾過膜装置１４に供給される。以後の処理は、図２の液体分離装置における処理と同様である。
【００５０】
本例の液体分離装置では、脱炭酸装置１５を用いているので、原水中のシリカスケールの発生の起点となる炭酸カルシウムスケールが発生しないので、回収率が９５％程度まで高くなり濃縮水のシリカ濃度が高くなった場合でも、スケール防止処理装置８におけるスケール防止の効果が安定して発現される。それにより、回収率の高いかん水の脱塩が実現される。
【００５１】
また、本例では、脱炭酸装置１５を前処理用濾過膜装置１４の上流側に設けたが、脱炭酸装置１５は前処理用濾過膜装置１４の下流側に設けることも可能である。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００５３】
［実施例１］
図１に示した液体分離装置を用いて井戸水の脱塩処理を行った。第１段目、第２段目および第３段目の逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃとしては、４インチサイズのスパイラル型逆浸透膜エレメントを２４本用い、４本ずつ６本の圧力容器に入れ、６本の圧力容器を１段目に３本、２段目に２本および３段目に１本配列した。このスパイラル型逆浸透膜エレメントは、ｐＨ６．５に調整した食塩濃度０．０５％の水溶液を原水として温度２５℃および操作圧力７．５ｋｇｆ／ｃｍ2 での食塩阻止率が９９．５％以上および透過水量が０．８０ｍ3 ／ｍ2 ・日以上となる性能を有する。
【００５４】
凝集型濾過装置１３としては、［リキッドコンサンド株式会社製ＳＡフィルター］を用いた。
【００５５】
シリカ濃度が３５ｍｇ／Ｌ、ｐＨが７．２、電気伝導度が１５０μＳ／ｃｍで水温が１８℃の井戸水５ｍ3 ／ｈを凝集型濾過装置１３で処理し、その処理水を一旦透過水タンク７Ａに貯留した。その処理水のシリカ濃度は１０ｍｇ／Ｌ、ｐＨは１０であった。
【００５６】
透過水タンク７Ａの透過水に炭酸カルシウムスケール防止剤としてＦＭＣ社製の商品名Ｆｌｏｃｏｎ１００を３ｍｇ／Ｌ注入して逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃへ供給し、回収率が９０％になるように操作圧力を調整し処理した。
【００５７】
ＳＡフィルターを３ケ月に１回交換した。また、原水に殺菌目的で１日１回１０分間次亜塩素酸ナトリウムを１ｍｇ／Ｌ注入した。
【００５８】
その結果、シリカスケールが発生することなく１年間安定した性能で運転が可能であった。
【００５９】
［実施例２］
図２に示した液体分離装置を用いて井戸水の脱塩処理を行った。逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃおよび井戸水は実施例１と同じものを使用した。
【００６０】
前処理用濾過膜装置１４としては、限外濾過膜モジュール［日東電工株式会社製ＲＳ３０］を用いた。また、凝集濾過装置１３としては、実施例１と同様に、［リキッドコンサンド株式会社製ＳＡフィルター］を用いた。
【００６１】
井戸水５ｍ3 ／ｈを前処理用濾過膜装置１４および凝集型濾過装置１３で処理し、その処理水を一旦透過水タンク７Ａに貯留した。その処理水のシリカ濃度は１０ｍｇ／Ｌ、ｐＨは１０であった。
【００６２】
実施例１と同様に、透過水タンク７Ａの透過水に炭酸カルシウムスケール防止剤としてＦＭＣ社製の商品名Ｆｌｏｃｏｎ１００を３ｍｇ／Ｌ注入して逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃへ供給し、回収率が９５％になるように操作圧力を調整し処理した。
【００６３】
ＳＡフィルターを６ケ月に１回交換した。また、原水に殺菌目的で１日１回１０間次亜塩素酸ナトリウムを１ｍｇ／Ｌ注入した。
【００６４】
その結果、シリカスケールが発生することなく、１年間安定した性能で運転が可能であった。
【００６５】
［比較例］
図４に示した流体分離装置を用いて井戸水の脱塩処理を行った。逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃおよび井戸水は実施例１，２と同じものを使用した。また、前処理装置１０としては、活性炭濾過装置を用いた。
【００６６】
井戸水５ｍ3 ／ｈを前処理装置１０により処理して一旦透過水タンク７Ａに貯留した。その処理水のｐＨ値は７．０であった。
【００６７】
実施例１，２と同様に、透過水タンク７Ａの透過水に炭酸カルシウムスケール防止剤としてＦＭＣ社製の商品名Ｆｌｏｃｏｎ１００を３ｍｇ／Ｌ注入して逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃへ供給し、回収率が９０％になるように操作圧力を調整し処理した。
【００６８】
その結果、１５日目で透過水量が初期の５０％にまで低下したため、逆浸透膜エレメントを分解し膜面を分析したところ、膜面にはシリカスケールが発生していた。
【００６９】
実施例１，２と比較例との比較から、凝集型濾過装置１３を使用することにより、逆浸透膜モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの膜面にシリカスケールが発生することなく、長期間にわたって高回収率で運転することが可能になることがわかる。
【００７０】
また、実施例１と実施例２との比較から、前処理用膜モジュール１４を用いることにより、回収率が向上するとともに凝集型濾過装置１３の使用期間が延長されることがわかる。
【００７１】
したがって、実施例１，２の液体分離装置を用いたかん水脱塩処理は、他のかん水脱塩処理技術であるイオン交換法の回収率９０％以上と比べて同等以上であり、かつ経済性を有し、実用的である。しかも、塩分以外に有機物や微粒子も同時に除去することができ、さらに、再生用の薬品が不要である等、イオン交換法に比べ利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体分離装置の第１の例のを示す模式図である。
【図２】本発明に係る液体分離装置の第２の例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る液体分離装置の第３の例を示す模式図である。
【図４】従来の液体分離装置の一例を示す模式図である。
【図５】従来の液体分離装置の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
３ａ，３ｂ，３ｃ 逆浸透膜モジュール
８ スケール防止処理装置
１１ 吸着剤
１２ 濾過材
１３ 凝集型濾過装置
１４ 前処理用濾過膜装置
１５ 脱炭酸装置
Claims (12)
- 一段または複数段の逆浸透膜モジュールにより液体の分離を行う液体分離装置において、前記逆浸透膜モジュールの上流側に、液体中のシリカを凝集してシリカ塊を生成する吸着剤と前記吸着剤により生成されたシリカ塊を捕捉する濾過材とを備えた凝集型濾過装置を設け、
前記吸着剤はマグネシウム、カリウム、ホウ酸アルミニウム、ガラスウールおよびセルローズの少なくとも１つを主成分とする顆粒状または粉末状の物質であることを特徴とする液体分離装置。 - 前記濾過材は、精密濾過膜、限外濾過膜またはフィルターであることを特徴とする請求項１記載の液体分離装置。
- 前記凝集型濾過装置と前記逆浸透膜モジュールとの間に前記逆浸透膜モジュールの濃縮液中のスケール成分の析出防止処理を行う処理手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の液体分離装置。
- 前記スケール成分の析出防止処理は、カルシウムスケールの析出を防止または低減するカルシウムスケール防止剤の注入を含むことを特徴とする請求項３記載の液体分離装置。
- 前記スケール成分の析出防止処理は、シリカスケールの析出を防止または低減するシリカスケール防止剤の注入を含むことを特徴とする請求項３記載の液体分離装置。
- 前記凝集型濾過装置の上流側に、前処理用濾過膜装置を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体分離装置。
- 前記前処理用濾過膜装置は、限外濾過膜装置であることを特徴とする請求項６記載の液体分離装置。
- 前記前処理用濾過膜装置は、精密濾過膜装置であることを特徴とする請求項６記載の液体分離装置。
- 前記凝集型濾過装置の上流側に、脱炭酸装置を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体分離装置。
- 前記逆浸透膜モジュールは、ｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原水として温度２５℃および操作圧力７．５ｋｇｆ／ｃｍ2 での食塩阻止率が９５％以上および透過水量が０．７ｍ3 ／ｍ2 ・日以上となる性能を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液体分離装置。
- 前記逆浸透膜モジュールへの供給液量ａと、前記逆浸透膜モジュールからの透過液量ｂとの比率が、
ｂ／ａ＞０．８
であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の液体分離装置。 - 一段または複数段の逆浸透膜モジュールにより液体中の分離を行う液体分離方法において、前記逆浸透膜モジュールの上流側で吸着剤によりシリカを凝集してシリカ塊を生成し、生成されたシリカ塊を濾過材で捕捉し、前記吸着剤として、マグネシウム、カリウム、ホウ酸アルミニウム、ガラスウールおよびセルローズの少なくとも１つを主成分とする顆粒状または粉末状の物質を用いることを特徴とする液体分離方法。
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