JP5463928B2 - 水処理システム - Google Patents
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Description
E1[V]=−0.059×pH値
E2[V]=0.7−0.059×pH値
前記逆浸透膜は、溶存シリカの除去率が90%以上、かつ、塩化物イオンの除去率及び硫酸イオンの除去率が90%以上であることが好ましい。
以下に、本発明の第1実施形態について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態の水処理システム1を示す構成図である。
図1に示すように、水処理システム1は、ボイラ7に供給する地下水W1を前処理するものである。この地下水W1は、例えば、通常の水質を有する井戸水等の地下水である。具体的には、地下水W1は、そのpH値が5から9の範囲にあり、かつ、酸化還元電位(ORP値)が次式(1)及び(2)で求められるE1からE2の範囲にある。
E1[V]=−0.059×pH値 … (1)
E2[V]=0.7−0.059×pH値 … (2)
なお、本明細書でいう「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
ここで、「空気と実質的に接触させることなく」とは、「嫌気状態をほぼ保ったまま」の趣旨である。この趣旨は、後述する第2流通ラインL2、処理水貯留タンク6及び第3流通ラインL3についても同様である。
陽イオン交換装置2は、このコントロールバルブを作動させ、再生剤溶液を地下水W1によって希釈可能に構成されている。具体的には、陽イオン交換装置2は、地下水W1及び再生剤溶液(後述)をコントロールバルブ内に導入して混合するように構成されている。これにより、再生剤溶液は、コントロールバルブ内において、空気と実質的に接触することなく、地下水W1によって希釈される。
また、第2流通ラインL2には、硬度監視装置9が設けられている。硬度監視装置9は、第2流通ラインL2における測定点J1において、処理水W2の硬度を監視(測定)する。
そのため、この地下水W1を、嫌気状態(還元状態)をほぼ保ったままイオン交換処理することにより、溶存鉄、溶存マンガン、硬度成分等のスケールやスラッジの原因となる陽イオンを除去し、同時に硝酸性窒素も除去して処理水W2を製造することができる。また、この処理水W2のpH値及び酸化還元電位を上記範囲内に維持することができる。
そのため、処理水W2のpH値及び酸化還元電位を上記範囲内に維持しながら、ボイラ7に供給することができる。従って、各種配管やボイラ7の腐食抑制のために、脱酸素剤等の薬剤を添加する必要がない。
この還元剤添加装置5は、地下水W1の水質が前記所定の場合に限り、例外的かつ最小限度に使用される。
第1実施形態の水処理システム1においては、地下水W1を空気と実質的に接触させることなく流通させる第1流通ラインL1と、地下水W1を陽イオン交換体3に導入して処理水W2を製造する陽イオン交換装置2と、処理水W2を空気と実質的に接触させることなく流通させる第2流通ラインL2と、処理水W2を空気と実質的に接触させることなく貯留する処理水貯留タンク6と、処理水W2を空気と実質的に接触させることなくボイラ7に流通させる第3流通ラインL3と、を備える。
従って、第1実施形態の水処理システム1によれば、除鉄・除マンガン処理のために従来必要とされていた次亜塩素酸ナトリウム等の添加処理や、防食のための脱酸素処理を不要にすることができ、ランニングコストを低減することができると共に、水処理システム1を簡素化することができる。
なお、後述する第2実施形態及び第3実施形態のシステムにおいては、次亜塩素酸ナトリウムの添加処理が不要となることにより、ナノ濾過膜や逆浸透膜の酸化劣化防止のために必要とされていた還元剤(例えば、重亜硫酸ナトリウム等)の添加処理も不要となる。
そのため、汎用的な陽イオン交換体3によって、地下水W1中の溶存鉄、溶存マンガン、硬度成分及びアンモニア性窒素等の陽イオンを、ナトリウムイオンで置換することができ、容易に処理水W2(軟化水)を製造することができる。
そのため、再生剤供給装置4による再生剤溶液の供給によって、陽イオン交換体3を容易に再生することができる。また、還元剤添加装置5による還元剤溶液の供給によって、陽イオン交換体3を効率的に再生することができる。
本発明の第2実施形態について図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の第2実施形態の水処理システム1Aを示す構成図である。
図2に示すように、第2実施形態の水処理システム1Aは、前記第1実施形態における水処理システム1の第2流通ラインL2に、膜分離装置15を更に備えたものである。
第2実施形態の水処理システム1Aにおいては、前記第1実施形態の水処理システム1の構成に加え、第2流通ラインL2に、ナノ濾過膜を有した膜分離装置15を備える。このナノ濾過膜は、溶存シリカの除去率が1から10%、かつ、塩化物イオンの除去率及び硫酸イオンの除去率が40から60%である。
本発明の第3実施形態について図3を参照しながら説明する。図3は、本発明の第3実施形態の水処理システム1Bを示す構成図である。
図3に示すように、第3実施形態の水処理システム1Bは、前記第1実施形態における水処理システム1の第2流通ラインL2に、膜分離装置20を更に備える。第3実施形態の水処理システム1Bは、前記第1実施形態におけるボイラ7を備えておらず、いわゆる純水製造システムとして構成されている。
第3実施形態の水処理システム1Bにおいては、前記第1実施形態の水処理システム1の構成に加え、第2流通ラインL2に、逆浸透膜装置を有した膜分離装置20を備える。この逆浸透膜は、溶存シリカの除去率が90%以上、かつ、塩化物イオンの除去率及び硫酸イオンの除去率が90%以上である。
例えば、前記第1実施形態から前記第3実施形態においては、陽イオン交換体3は、ナトリウム型の陽イオン交換体であるとして説明したが、カリウム型又は水素イオン型の陽イオン交換体であってもよい。陽イオン交換体3をカリウム型の陽イオン交換体とする場合は、再生剤供給装置4の再生剤として、塩化カリウムを使用するとよい。また、陽イオン交換体3を水素イオン型の陽イオン交換体とする場合は、再生剤供給装置4の再生剤として、塩酸を使用するとよい。
2 陽イオン交換装置
3 陽イオン交換体
4 再生剤供給装置
5 還元剤添加装置
6 処理水貯留タンク
7 ボイラ(被供給装置)
10 還元剤添加装置
15,20 膜分離装置
L1 第1流通ライン
L2 第2流通ライン
L3 第3流通ライン
W1 地下水
W2,W4 処理水
W3 透過水(処理水)
Claims (6)
- 地下水を前処理し、前処理された地下水を被供給装置に供給する水処理システムであって、
地下水を空気と実質的に接触させることなく下流側に流通させる第1流通ラインと、
前記第1流通ラインの下流側の端部に接続され、該第1流通ラインを流通する地下水を陽イオン交換体に導入してイオン交換処理することにより処理水を製造するイオン交換装置と、
上流側の端部が前記イオン交換装置に接続され、処理水を空気と実質的に接触させることなく下流側に流通させる第2流通ラインと、
前記第2流通ラインの下流側の端部に接続され、処理水の水面に浮遊体を密集して浮かべることにより、処理水を空気と実質的に接触させることなく貯留する処理水貯留タンクと、
前記処理水貯留タンクに貯留された処理水を空気と実質的に接触させることなく前記被供給装置に流通させる第3流通ラインと、
を備え、
前記第1流通ラインを流通する地下水、前記第2流通ラインを流通する処理水、前記処理水貯留タンクに貯留される処理水及び前記第3流通ラインを流通する処理水について、pH値が5から9の範囲にある場合に、及び、酸化還元電位が次式で求められるE1からE2の範囲にある場合に、pH値を5から9の範囲、かつ、酸化還元電位を次式で求められるE1からE2の範囲に維持する水処理システム。
E1[V]=−0.059×pH値
E2[V]=0.7−0.059×pH値 - 前記陽イオン交換体は、強酸性陽イオン交換樹脂からなる請求項1に記載の水処理システム。
- 前記陽イオン交換体は、ゼオライトからなる請求項1に記載の水処理システム。
- 前記イオン交換装置は、
地下水又は処理水によって希釈可能な再生剤溶液を前記陽イオン交換体に供給する再生剤供給装置と、
前記第1流通ラインを流通する地下水、前記第2流通ラインを流通する処理水、前記処理水貯留タンクに貯留される処理水及び前記第3流通ラインを流通する処理水について、pH値が5から9の範囲にない場合に、及び/又は、酸化還元電位が次式で求められるE1からE2の範囲にない場合に、前記再生剤溶液を希釈する地下水若しくは処理水に還元剤を添加し、又は前記再生剤溶液に還元剤を添加する還元剤添加装置と、
を備える請求項1から3のいずれか一つに記載の水処理システム。 - 前記第2流通ラインに、処理水をナノ濾過膜により膜分離する膜分離装置を備え、
前記ナノ濾過膜は、溶存シリカの除去率が1から10%、かつ、塩化物イオンの除去率及び硫酸イオンの除去率が40から60%である請求項1から4のいずれか一つに記載の水処理システム。 - 前記第2流通ラインに、処理水を逆浸透膜により膜分離する膜分離装置を備え、
前記逆浸透膜は、溶存シリカの除去率が90%以上、かつ、塩化物イオンの除去率及び硫酸イオンの除去率が90%以上である請求項1から4のいずれか一つに記載の水処理システム。
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