JP5489982B2 - 被処理水の逆浸透膜による分離のための前処理方法 - Google Patents
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Description
なお、本発明において、膜ろ過流束を6m3/m2/日以上に高めた場合であっても、従来の有機膜が実現している逆浸透膜への前処理水の水質(SDI=3.0)を達成することは可能である。なお、SDIは“Silt Density Index”の頭文字であり、水中に分散している微細粒子量を表す指標である。因みに、SDIは、ASTM(Standard Test Method for Silt Density Index of Water D4189−95)に従い測定することができる。具体的には、以下の計算式を用いてSDIを算出することができる。
SDI15=(1−T0 /T15)×100/15
T0 :孔径0.45μm、直径47mmのメンブレンフィルターを用いて圧力206kPaで試料をろ過した際に初期の試料500mlをろ過するのに要する時間(秒)
T15:ろ過を15分継続した後、更に試料500mlをろ過するのに要する時間(秒)
ここで、一般に、SDIの大きい被処理水はろ過抵抗が大きくなる傾向を示し、精密ろ過膜等の閉塞をより早期にもたらすことが知られている。なお、海水や下水などを前処理した後に逆浸透膜へ供給する場合、逆浸透膜への供給水のSDI値は4以下であることが好ましいとされている。
本発明にかかる被処理水の逆浸透膜分離のための前処理方法の一例は、図1に示すように、アルカリ凝集装置1を用いるアルカリ凝集工程と、凝集混和槽2を用いる凝集工程と、耐アルカリ性および耐酸性を有するろ過体(セラミック膜)3を用いる膜ろ過工程とからなる。
Ca(HCO3)2+NaOH→CaCO3↓+NaHCO3+H2O
このようにして炭酸カルシウムが結晶化するのは、pHが上昇したことにより炭酸カルシウムの溶解度が低下し、過飽和となって海水中の溶存態カルシウムの一部が非溶解化するためである。なお、本発明では、被処理水に対して、このような反応を起こさせるための処理操作をアルカリ凝集操作と称している。ここで、アルカリ凝集装置1における被処理水とアルカリ剤との混合方式としては、上記上向流式以外にも、多段の迂流壁を設けた水流撹拌方式や、装置内に撹拌羽根などの撹拌手段を設ける機械撹拌方式を用いても良い。
図2に示す前処理装置を用いてpH8前後の海水を処理した。具体的には、図2の凝集分離装置10に海水を線速度10m/hr以上の上向流で流すと共に、海水にアルカリ剤としてNaOHを添加した。そして、アルカリ剤添加後の海水のpHが9.0以上となる条件でアルカリ凝集を行った。その後、アルカリ凝集槽11を経て凝集沈降槽12に導入された海水(全溶解成分(TDS)濃度3.5%)に、凝集剤として塩化第二鉄を1〜6mg/L(鉄の換算値として)の割合で添加した。更に、凝集剤を添加した海水を膜孔径が0.1μmのセラミック製モノリス膜3(精密ろ過セラミック膜)でろ過した。その際のろ過流束は6〜8m3/m2/日であり、2000時間後も100KPaを超える差圧の上昇はみられなかった。なお、TDSは、試料(海水)を110℃で熱して水分を取り除いた際の残留物の重量を計測することにより求めることができる。
図3に示す装置を用い、アルカリ凝集操作後のpHを変化させて海水を処理した。具体的には、海水を膜ろ過流束7m3/m2/日で処理するにあたり、アルカリ凝集後のpHを7.8にした場合と、9.5にした場合について膜間差圧の変化を測定した。なお、凝集剤には実施例1と同様のものを用いた。また、膜間差圧は膜の一次側と二次側の操作圧力を圧力計で測定し、その差を算出することにより求めた。結果を図4に示す。
Claims (4)
- 被処理水に、被処理水より比重の大きいアルカリ剤を添加してpHを9.0以上に調整することにより、前記被処理水に溶解しておりスケールを形成する可能性のある成分を非溶解性物質として析出させ、そのアルカリ凝集操作によって生じた析出物の一部を沈降分離した後に、pH9.0以上の環境を維持したまま凝集剤を添加して残存する析出物を凝集核とするフロックを形成させたうえ、耐アルカリ性かつ耐酸性のろ過体を用いてろ過を行い、スケールを形成する可能性のある成分、浮遊性物質及び有機物を除去し、
前記アルカリ凝集操作を上向流式のアルカリ凝集装置を用いて行い、且つ、前記被処理水の導入を前記アルカリ凝集装置の下部で行い、前記アルカリ剤の注入を前記アルカリ凝集装置の上部で行うことを特徴とする被処理水の逆浸透膜による分離のための前処理方法。 - 前記耐アルカリ性かつ耐酸性のろ過体が、セラミック製ろ過体であって、6m3/m2/日以上の流束でろ過することを特徴とする請求項1記載の被処理水の逆浸透膜による分離のための前処理方法。
- 前記耐アルカリ性かつ耐酸性のろ過体の膜差圧上昇を伴ったファウリングに対して、pH2以下の酸で前記ろ過体の酸洗浄を行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載の被処理水の逆浸透膜による分離のための前処理方法。
- 前記凝集剤として塩化第二鉄を用いることを特徴とする請求項1または請求項2記載の被処理水の逆浸透膜による分離のための前処理方法。
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