JP5910675B2 - 純水製造装置及び純水製造方法 - Google Patents
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Description
RO膜装置は、有機物、イオン類を除去できるが、二酸化炭素、酸素などの溶存気体はほとんど除去することはできない。二酸化炭素は水中で重炭酸イオンに変化し、電気脱イオン装置の負荷となるため、RO膜装置の前段に脱炭酸装置を設置して除去することが一般的である。
しかし、この場合には、次のような問題がある。
RO膜装置の濃縮水はスケール成分を高濃度で含有するため、その析出を防止するために、第2のRO膜装置の給水のpHを下げることが一般的であるが、第2のRO膜装置の給水のpHを下げると、重炭酸イオンが炭酸に変化(HCO3 −+H+→CO2+H2O)してRO膜を透過してしまうため、装置系内で炭酸、重炭酸イオンなどの無機炭酸が濃縮される結果、得られる純水の水質低下、スケール析出の問題が起こる。
このような構成を採用することにより、脱炭酸塔や膜脱気装置のような脱炭酸装置が不要となり、省スペース化が可能となる。この装置では、濃縮水の戻し管の管路中にエゼクタを付設してあるので、RO膜を透過しなかった比較的高圧の濃縮水がエゼクタを通過するときに当該エゼクタによって空気が吸引され、戻し管を流れる濃縮水の中に吸引空気が混合される。気液接触により濃縮水中の遊離二酸化炭素が濃縮水中より分離され、分離された遊離二酸化炭素は、濃縮水が戻し管の先端から原水貯槽内に戻された時に、炭酸ガスとして原水貯槽の上部に設けてある排気管を通じて外部に排出される。
[2] [1]に記載の純水製造装置において、前記第1の逆浸透膜装置の給水のpHを6.3以上に調整するpH調整手段と、前記第2の逆浸透膜装置の給水のpHを6.0未満に調整するpH調整手段とを有することを特徴とする純水製造装置。
第1のRO膜装置の給水のpHを6.3以上とすることで、水中の無機炭酸のうちの重炭酸イオンの比率を高くすることができ、第1のRO膜装置でこれを効率的に除去して、処理水中に含まれる無機炭酸の量を低減し、電気脱イオン装置等の後段装置の負荷を低減することができ、処理水質を向上させることができる。
また、第2のRO膜装置の給水のpHを6.0未満とすることにより、第2のRO膜装置の水回収率を高めた上で、スケールの析出を防止することができる。
第1のRO膜装置3の透過水は、配管14より電気脱イオン装置4に導入されて脱イオン処理され、処理水(純水)が配管15より取り出される。電気脱イオン装置4の濃縮水は、水回収のために配管16より水槽2に返送される。
このように、本発明においては、膜脱気装置6等の脱炭酸装置は、第2のRO膜装置5の透過水を第1のRO膜装置3の導入側に返送する返送ラインに設けられる。
一方、第2のRO膜装置5の給水のpHは、スケール防止の観点から6.0未満とすることが好ましい。このため、第1のRO膜装置3の濃縮水のpHが6.0以上の場合には、HCl、H2SO4等の酸を添加して、pH6.0未満、例えばpH5.0〜5.5程度にpH調整することが好ましい。また、このようなpH条件であれば、第2のRO膜装置5の透過水中の炭酸成分を脱炭酸装置で効率的に脱炭酸することができる。
このようにすることにより、電気脱イオン装置4の濃縮水に起因する無機炭酸の濃縮を防止することができる。この場合であっても、電気脱イオン装置の濃縮水量は、被処理水量に比べて極く少量であるため、脱炭酸装置の小型化、省スペース化を図る本発明の効果が大きく損なわれることはない。
(1) 第1のRO膜装置3と電気脱イオン装置4との間の配管14に設けて、第1のRO膜装置3の透過水を脱炭酸処理した後電気脱イオン装置4に送給する。
(2) 電気脱イオン装置4の濃縮水の返送ラインである配管16に設け、電気脱イオン装置4の濃縮水を脱炭酸処理した後水槽2に返送する。
(3) 第1のRO膜装置3の被処理水導入ラインである配管12に設けて被処理水を脱炭酸処理した後第1のRO膜装置3に送給する。
特に、上記(1)、(2)の態様を採用することにより、系内の2箇所で脱炭酸処理を行うことができ、炭酸成分の除去量を高め、水質の向上を図ることができる。
図1に示す純水製造装置で純水の製造を行った。ただし、MF膜装置1の後段に活性炭装置を設けた。
水道水(Mアルカリ濃度:50mgCaCO3/L、シリカ濃度:30mg/L)を、MF膜装置(クラレ社製、中空糸型PVDF膜、孔径0.02μm)で除濁し、活性炭装置で遊離塩素を除去した後、第1のRO膜装置(日東電工社製、ES20)に通水した。第1のRO膜装置の透過水は、電気脱イオン装置(栗田工業社製、KCDI−TC)に通水して純水を得た。第1のRO膜装置の濃縮水は、第2のRO膜装置(日東電工社製、ES20)に通水し、第2のRO膜装置で得られた透過水を、第2のRO膜装置の返送ラインに設けた膜脱気装置(セルガード社製 リキセルG521R X−50)を用いて脱炭酸処理した後、第1のRO膜装置の前段(活性炭装置の後段)に戻して処理を行った。
また、水回収率の観点から電気脱イオン装置の濃縮水も第1のRO膜装置の前段(活性炭装置の後段)に戻した。
この処理における電気脱イオン装置の給水の炭酸濃度と、電気脱イオン装置の処理水(純水)の比抵抗を調べ、結果を表1に示した。
なお、炭酸濃度はGE社製 Sievers−900により測定し、比抵抗は栗田工業社製 MX−4により測定した。
膜脱気装置を省略し、第2のRO膜装置の透過水を脱炭酸処理することなく第1のRO膜装置の前段に戻したこと以外は実施例1と同様に処理を行い、結果を表1に示した。
第1のRO膜装置の給水のpHを6.0とした以外は実施例1と同様に処理を行い、結果を表1に示した。
第2のRO膜装置の給水のpHを6.0とし、シリカスケールの析出を防止するために、水回収率を30%とした以外は実施例1と同様に処理を行い、結果を表1に示した。
膜脱気装置としてリキセルG521R X−50を2本用い、膜脱気装置を第2のRO膜装置の濃縮水の返送ラインに設ける代りに、被処理水の導入ラインに設け、水道水をMF膜装置、活性炭装置、膜脱気装置の順で処理した後、第1のRO膜装置に導入し、第2のRO膜装置の透過水と電気脱イオン装置の濃縮水は、膜脱気装置の入口側に返送した。それ以外は実施例1と同様の条件で処理を行い、結果を表1に示した。
これに対して比較例1では、第2のRO膜装置の透過水を脱炭酸処理することなく第1のRO膜装置に戻すため、電気脱イオン装置の給水の炭酸濃度が高く、処理水の水質も劣るものとなる。
第1のRO膜装置の給水のpHを6.0とした実施例2では、第1のRO膜装置での重炭酸イオンの阻止率が劣る結果、電気脱イオン装置の給水の炭酸濃度が若干高く、また、処理水水質も若干劣る。
第2のRO膜装置の給水のpHを6.0とした実施例3では、スケール析出を防止するために水回収率を低くする必要がある。
即ち、実施例1及び参考例1では、第1のRO膜装置を水回収率70%で運転するため、第2のRO膜装置に第1のRO膜装置の給水(被処理水)の30%が導入される。第2のRO膜装置は水回収率60%で運転するため、第2のRO膜装置の透過水は、第1のRO膜装置の給水の18%であり、参考例1のように、第1のRO膜装置の前段に膜脱気装置を設ける場合に比べて、第2のRO膜装置の透過水の返送ラインに膜脱気装置を設けた場合には、膜脱気装置の負荷は1/5以下となり、装置を格段に小型化することができる。
2 水槽
3 第1のRO膜装置
4 電気脱イオン装置
5 第2のRO膜装置
6 膜脱気装置
7 エゼクタ
8 スプレーノズル
Claims (9)
- 被処理水を逆浸透膜処理する第1の逆浸透膜装置と、該第1の逆浸透膜装置に被処理水を導入する導入ラインと、該第1の逆浸透膜装置の透過水を流出させる流出ラインと、該第1の逆浸透膜装置の濃縮水を逆浸透膜処理する第2の逆浸透膜装置と、該第2の逆浸透膜装置の透過水を前記導入ラインに戻す返送ラインとを備える純水製造装置において、該返送ラインに前記第2の逆浸透膜装置の透過水を脱炭酸処理する脱炭酸装置を備える純水製造装置であって、
前記第1の逆浸透膜装置の給水のpHが6.3以上であり、前記第2の逆浸透膜装置の給水のpHが6.0未満であり、
前記被処理水は脱気処理されることなく前記第1の逆浸透膜装置で逆浸透膜処理されることを特徴とする純水製造装置。 - 請求項1に記載の純水製造装置において、前記第1の逆浸透膜装置の給水のpHを6.3以上に調整するpH調整手段と、前記第2の逆浸透膜装置の給水のpHを6.0未満に調整するpH調整手段とを有することを特徴とする純水製造装置。
- 請求項1又は2に記載の純水製造装置において、前記脱炭酸装置が膜脱気装置であることを特徴とする純水製造装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の純水製造装置において、前記第1の逆浸透膜装置の透過水を脱イオン処理する電気脱イオン装置を有することを特徴とする純水製造装置。
- 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の純水製造装置において、前記被処理水を除濁処理する除濁装置を有し、該除濁装置の処理水が前記第1の逆浸透膜装置に導入されることを特徴とする純水製造装置。
- 被処理水を逆浸透膜処理する第1の逆浸透膜装置と、該第1の逆浸透膜装置に被処理水を導入する導入ラインと、該第1の逆浸透膜装置の透過水を流出させる流出ラインと、該第1の逆浸透膜装置の濃縮水を逆浸透膜処理する第2の逆浸透膜装置と、該第2の逆浸透膜装置の透過水を前記導入ラインに戻す返送ラインとを備える純水製造装置で純水を製造する方法において、前記第2の逆浸透膜装置の透過水を脱炭酸処理した後、前記導入ラインに戻す純水製造方法であって、
前記被処理水を脱気処理することなく、前記第1の逆浸透膜装置で逆浸透膜処理し、
前記第1の逆浸透膜装置の給水のpHが6.3以上であり、前記第2の逆浸透膜装置の給水のpHが6.0未満であることを特徴とする純水製造方法。 - 請求項6に記載の純水製造方法において、前記第2の逆浸透膜装置の透過水を膜脱気装置で脱炭酸処理することを特徴とする純水製造方法。
- 請求項6又は7に記載の純水製造方法において、前記第1の逆浸透膜装置の透過水を電気脱イオン装置で処理することを特徴とする純水製造方法。
- 請求項6ないし8のいずれか1項に記載の純水製造方法において、前記被処理水を除濁処理した後、前記第1の逆浸透膜装置に導入することを特徴とする純水製造方法。
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