JP6210011B2 - 水処理方法および装置 - Google Patents
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Description
精密膜ろ過のほか、限外膜ろ過、砂ろ過等のろ過処理が用いることができる。限外膜ろ過の材質は精密膜ろ過と同様のものが用いられる。
正浸透工程は、ろ過処理した被処理水と、温度感応性薬剤を水に溶解した高浸透圧の誘引溶液を半透膜を介して接触させ、前記被処理水中の水を前記半透膜を通して前記誘引溶液に移動させ、水で希釈された希釈誘引溶液と膜濃縮水を得る工程である。
正浸透工程で被処理水から水が移動して希釈された希釈誘引溶液を下限臨界温度以上の温度まで加温して、温度感応性薬剤の少なくとも一部を凝集させる。この凝集は、温度感応性薬剤の濃厚溶液が相分離したものである。
前記加温工程で相分離した温度感応性薬剤を主体とする濃厚溶液層と水を主体とし少量の温度感応性薬剤を含有する希薄溶液層に重力分離する。この重力分離は下限臨界温度以上の液温で重力分離槽内で静置することによって行うことができる。その際、前記加温工程で凝集した温度感応性薬剤の濃厚溶液は、凝集用固体粒子があるとそれを核とした微細な液滴の状態になる。そして、この状態で重力分離槽に投入されると、温度感応性薬剤の比重が水より重い場合は、濃厚溶液の微細液滴は速やかに沈降し、液滴同士が合一して下に濃厚溶液層が形成される。凝集用固体粒子のほとんどは濃厚溶液層に集まるか、極く一部は上の希薄溶液層に残る。この凝集用固体粒子は温度感応性薬剤の凝集を促進させる作用があり、上層の薬剤濃度の低減(例えば2〜6%⇒0.5〜1.5%)や下層の薬剤濃度の増加(例えば60〜70%⇒80〜85%)といった効果が得られる。さらに分離時間の短縮(例えば30分⇒15分)の効果も得られる。一方、温度感応性薬剤の比重が水より軽い場合、例えば、ブチルグリコールやヘキシルグリコールを温度感応性薬剤に用いた場合は、濃厚溶液層が上層になり希薄溶液層が下層になる。
例えば、希薄溶液層が上層に、濃厚溶液層が下層に分離される場合で、希薄溶液層と濃厚溶液層との界面の高さ、濃厚溶液層中の水分、希薄溶液層中の温度感応性薬剤濃度のいずれかが、予め設定された設定値よりも高い場合、または濃厚溶液層中の温度感応性薬剤濃度、希薄溶液層中の水分濃度のいずれかが、予め設定された設定値よりも低い場合には、加温工程での希釈誘引溶液の加温温度を高く調整し、逆の場合には、加温工程での希釈誘引溶液の加温温度を低く調整する。
この設定値は、運転当初、例えば、運転開始後1日経過したときの界面高さを基準とし、その上下2%を許容幅として、それを越えたときに加温温度を調整するのである。この加温温度の調整は界面高さが設定値の範囲内に戻るように行われ、これは加温工程の希釈誘引溶液の一部を取り出して実験室において試行試験を行いその結果に基づき定めることができる。界面高さは例えば光式・超音波式の界面計で測定でき、液面計からの電気信号で管理することができる。
前記重力分離工程で分離された濃厚溶液は、これを前記誘引溶液の下限臨界温度より低い温度に冷却することで水に溶解させて誘引溶液に再生する。この温度は広い範囲で採用可能であるが、経済性を考慮すると常温かそれより高い温度が好ましい。この冷却熱源としては、被処理水あるいは正浸透工程において得られた希釈誘引溶液を用いることがエネルギーの効率利用の点で好ましい。この冷却が不充分な場合には、正浸透工程で被処理水から移動してくる水によって濃度が下がるので下限臨界温度を発現して相分離し、浸透圧が失われてしまう。
一方、前記重力分離工程で分離された希薄溶液は、ナノろ過膜や逆浸透膜などで膜ろ過して、そこに残存している温度感応性薬剤や凝集用固体粒子を除去する。膜ろ過水は淡水であり、飲料水などに利用できる。膜ろ過されないで残った膜濃縮水は、温度感応性薬剤や凝集用固体粒子が含まれているので、重力分離工程に循環するのがよい。あるいは、濃縮して誘引溶液として正浸透工程に直接返送することもできる。
2 膜濃縮水
3 半透膜
4 誘引溶液
5 希釈誘引溶液
6 希薄溶液
7 濃厚溶液
8 膜ろ過水
9 膜濃縮水
10 正浸透膜装置
11 重力分離槽
111 界面計
112 演算装置
12 膜ろ過装置
13 後処理装置
14 加熱器
15 冷却器
16 熱交換器
Claims (6)
- 被処理水と、疎水性化した温度感応性薬剤が析出して白濁が起こる温度である下限臨界温度を有する温度感応性薬剤を水に溶解した誘引溶液とを半透膜を介して接触させ、前記被処理水中の水を前記半透膜を通して前記誘引溶液に移動させ、水で希釈された希釈誘引溶液と膜濃縮水を得る正浸透工程と、前記希釈誘引溶液を前記誘引溶液の前記下限臨界温度以上の温度まで加温する加温工程と、前記加温工程で相分離した温度感応性薬剤を主体とする濃厚溶液層と、水を主体とし少量の温度感応性薬剤を含有する希薄溶液層とに重力分離する重力分離工程と、前記重力分離工程で分離された濃厚溶液を前記誘引溶液の前記下限臨界温度以下の温度まで冷却した後、前記正浸透工程へ循環し、誘引溶液として再使用する冷却・循環工程と、前記重力分離工程で分離された希薄溶液を膜処理し、膜ろ過水を得る膜処理工程を有し、前記重力分離工程において、前記希薄溶液層と濃厚溶液層との界面の高さ、前記濃厚溶液層中の水分又は温度感応性薬剤濃度、前記希薄溶液層中の水分又は温度感応性薬剤濃度のうちの少なくともひとつを測定し、その測定値に応じて前記加温工程での希釈誘引溶液の加温温度を調整する水処理方法であって、前記重力分離工程で希薄溶液層が上層に、濃厚溶液層が下層に分離される場合には、
前記測定値のうち、希薄溶液層と濃厚溶液層との界面の高さ、濃厚溶液層中の水分、希薄溶液層中の温度感応性薬剤濃度のいずれかが、予め設定された設定値よりも高いとき、または濃厚溶液層中の温度感応性薬剤濃度、希薄溶液層中の水分濃度のいずれかが、予め設定された設定値よりも低いときには、前記加温工程での希釈誘引溶液の加温温度を高く調整し、逆のときには、前記加温工程での希釈誘引溶液の加温温度を低く調整し、
前記重力分離工程で希薄溶液層が下層に、濃厚溶液層が上層に分離される場合には、
前記測定値のうち、希薄溶液層と濃厚溶液層との界面の高さ、濃厚溶液層中の温度感応性薬剤濃度、希薄溶液層中の水分のいずれかが、予め設定された設定値よりも低いとき、または濃厚溶液層中の水分、希薄溶液層中の温度感応性薬剤濃度のいずれかが、予め設定された設定値よりも高いときには、前記加温工程での希釈誘引溶液の加温温度を高く調整し、逆のときには、前記加温工程での希釈誘引溶液の加温温度を低く調整することを特徴とする水処理方法。 - 前記膜処理工程で得られる膜濃縮水を前記重力分離工程へ循環することを特徴とする請求項1に記載の水処理方法。
- 誘引溶液の下限臨界温度が30℃〜80℃の範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載の水処理方法。
- 重力分離工程において分離された濃厚溶液の顕熱を加温工程における熱源として使用することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 正浸透工程において得られた希釈誘引溶液を冷却・循環工程における冷熱源として使用することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 被処理水と、疎水性化した温度感応性薬剤が析出して白濁が起こる温度である下限臨界温度を有する温度感応性薬剤を水に溶解した誘引溶液とを半透膜を介して接触させ、前記被処理水中の水を前記半透膜を通して前記誘引溶液に移動させ、水で希釈された希釈誘引溶液と膜濃縮水を得る正浸透膜処理装置と、前記希釈誘引溶液を前記誘引溶液の前記下限臨界温度以上の温度まで加温する加温手段と、前記加温手段で加温された相分離した温度感応性薬剤を主体とする濃厚溶液層と、水を主体とし少量の温度感応性薬剤を含有する希薄溶液層とに重力分離する重力分離手段と、前記重力分離手段で分離された濃厚溶液を前記誘引溶液の前記下限臨界温度以下の温度まで冷却した後、前記正浸透工程へ循環し、誘引溶液として再使用する冷却・循環手段と、前記重力分離工程で分離された希薄溶液を膜処理し、膜ろ過水を得る膜処理装置を有し、前記重力分離手段に、前記希薄溶液層と濃厚溶液層との界面の高さ、前記濃厚溶液層中の水分又は温度感応性薬剤濃度、前記希薄溶液層中の水分又は温度感応性薬剤濃度のうちの少なくともひとつの測定手段を設けるとともに、該測定手段による測定値に応じて前記加温手段の加温温度を調整する温度制御装置を設けた水処理装置であって、前記重力分離手段で希薄溶液層が上層に、濃厚溶液層が下層に分離される場合には、
前記測定値のうち、希薄溶液層と濃厚溶液層との界面の高さ、濃厚溶液層中の水分、希薄溶液層中の温度感応性薬剤濃度のいずれかが、予め設定された設定値よりも高いとき、または濃厚溶液層中の温度感応性薬剤濃度、希薄溶液層中の水分濃度のいずれかが、予め設定された設定値よりも低いときには、前記加温手段での希釈誘引溶液の加温温度を高く調整し、逆のときには、前記加温手段での希釈誘引溶液の加温温度を低く調整し、
前記重力分離手段で希薄溶液層が下層に、濃厚溶液層が上層に分離される場合には、
前記測定値のうち、希薄溶液層と濃厚溶液層との界面の高さ、濃厚溶液層中の温度感応性薬剤濃度、希薄溶液層中の水分のいずれかが、予め設定された設定値よりも低いとき、または濃厚溶液層中の水分、希薄溶液層中の温度感応性薬剤濃度のいずれかが、予め設定された設定値よりも高いときには、前記加温手段での希釈誘引溶液の加温温度を高く調整し、逆のときには、前記加温手段での希釈誘引溶液の加温温度を低く調整する手段を設けたことを特徴とする水処理装置。
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JP2014068703A JP6210011B2 (ja) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | 水処理方法および装置 |
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