JP6807250B2 - 水処理装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明の第1の実施形態に係る水処理装置の概略構成を示している。水処理装置1は直列に接続された複数の電気式脱イオン水製造装置(以下、EDI)2を有している。直列に接続されたEDIの間にタンクやポンプが設置されていてもよい。複数のEDIを総称してEDIセット3という。EDIの数は限定されず、2以上の任意の数のEDIを直列に接続することができる。以下の説明は、便宜上最終段とその一つ前段のEDIを対象としており、一つ前段のEDIを第1のEDI2a、最終段のEDI、すなわち第1のEDI2aの下流側で第1のEDI2aに直列に接続されたEDIを第2のEDI2bという。しかし、第1のEDI2aと第2のEDI2bは直列に接続された複数のEDIから任意に選択することができ、最終段を除く任意のEDIを第1のEDI2a、これより後段の任意のEDIを第2のEDI2bとすることができる。
第2の実施形態は第2のEDI2bの脱塩室6の構成だけが異なり、その他は第1の実施形態と同じである。具体的には、図4に示すように、第2のEDI2bの陽極側小脱塩室61(第2の陽極側小脱塩室61b)にはアニオン交換体Aが単床で充填されており、陰極側小脱塩室62(第2の陰極側小脱塩室62b)にはカチオン交換体Kが単床で充填されている。第2の陽極側小脱塩室61bと第2の陰極側小脱塩室62bは直列に接続されており、第2の陰極側小脱塩室62bが第2の陽極側小脱塩室61bの上流側にある。このようなEDI2をK−Aタイプと呼ぶことがある。被処理水は第2の陰極側小脱塩室62bのカチオン交換体K、第2の陽極側小脱塩室61bのアニオン交換体Aの順で通過する。本実施形態でも、第1のEDI2aに供給される被処理水は第1の脱塩室6aと第1の濃縮室7aと第1の電極室8aとに供給され、第1の濃縮室7aと第1の電極室8aの出口水は系外に放出され、第1の脱塩室6aの出口水は第2のEDI2bの第2の脱塩室6bと第2の濃縮室7bと第2の電極室8bとに供給される。第2のEDI2bの第2の脱塩室6bの出口水は処理水となり、第2の濃縮室7bの出口水は第1のEDI2aの上流側に戻され、第2の電極室8bの出口水は系外に放出される。本実施形態でも、第2の陽極側小脱塩室61bにアニオン交換体Aが単床で充填され、かつ被処理水の流れる方向に沿った最下流側にアニオン交換体Aが単床で充填されている。また、最下流のアニオン交換体Aに通水される被処理水の向きと、隣接する濃縮室7の濃縮水の通水の向きを互いに逆向きにしている。このため第1の実施形態と同様の効果が得られる。
図5に第3の実施形態の水処理装置101の概略構成を示す。第3の実施形態の水処理装置101は、第1のEDI2aの第1の濃縮室7aの出口水を処理し、第1のEDI2aの上流側に戻す脱塩装置11を有している点を除き、第1及び第2の実施形態と同じである。脱塩装置11としては、EDI、イオン交換樹脂塔やカートリッジ型のイオン交換樹脂装置などを用いることができる。第1のEDI2aの第1の濃縮室7aの出口水が再利用されるため、水処理装置全体の処理水の回収率がさらに改善される。脱塩装置11で処理した出口水の戻り位置は、第2の濃縮室7bの出口水の戻り位置と同じでもいいし、第2の濃縮室7bの出口水の戻り位置の上流側または下流側であってもよい。また、第2のEDI2bの構成は前述したA−KAタイプとK−Aタイプのいずれでもよい。
実施例1では第1の実施形態の水処理装置1に被処理水を供給した。EDIの総数は2つであり、脱塩室は第1のEDI2a、第2のEDI2bとも図2に示すA−KAタイプとした。2段RO透過水の導電率は3μS/cm,炭酸濃度は3mg/L、ほう素濃度は25μg/Lであり、EDIの運転電流は第1のEDI2a、第2のEDI2bとも2.5Aとした。脱塩室と濃縮室と電極室のセルのイオン交換樹脂が充填される部分の形状はいずれも280mm×160mm×8mmとした。表1に結果を示す。表中の点A〜Gは図1に示されている。表中の水回収率は、第1のEDI2aに供給される被処理水の流量をRin、第2のEDI2bの第2の脱塩室6bの出口水の流量をRout、一対の第2の濃縮室7bから第1のEDI2aの上流側に戻される出口水の流量をRretとするとき、Rout/(Rin−Rret)で求められる(点A,E,Fの流量をそれぞれFA,FE,FFとするとFE/(FA−FF)である)。第1のEDI2aの濃縮室出口水(C点)のほう素濃度は約300μg/L、第2のEDI2bの濃縮室出口水(F点)のほう素濃度は約3μg/Lであった。水処理装置全体のほう素除去率は99.97%であり、水回収率は89%以上であった。
2 電気式脱イオン水製造装置(EDI)
2a 第1のEDI
2b 第2のEDI
3 EDIセット
4a,4b逆浸透膜装置
5 脱炭酸用薬注設備
6 脱塩室
6a 第1の脱塩室
6b 第2の脱塩室
61 陽極側小脱塩室
62 陰極側小脱塩室
7 濃縮室
7a 第1の濃縮室
7b 第2の濃縮室
8 電極室
8a 第1の電極室
8b 第2の電極室
9 陽極室
10 陰極室
a アニオン交換膜
k カチオン交換膜
m 中間膜
A アニオン交換体
K カチオン交換体
Claims (10)
- 第1の電気式脱イオン水製造装置と、前記第1の電気式脱イオン水製造装置の下流側で前記第1の電気式脱イオン水製造装置に直列に接続された第2の電気式脱イオン水製造装置と、を有し、
前記第1の電気式脱イオン水製造装置は、第1の陽極室と、第1の陰極室と、前記第1の陽極室と前記第1の陰極室との間に位置する第1の脱塩室と、前記第1の脱塩室の両側に位置する一対の第1の濃縮室と、を有し、前記第1の脱塩室は第1の中間膜によって、アニオン交換体が単床で充填された第1の陽極側小脱塩室と、前記第1の陽極側小脱塩室と直列に接続された第1の陰極側小脱塩室とに区画され、
前記第2の電気式脱イオン水製造装置は、第2の陽極室と、第2の陰極室と、前記第2の陽極室と前記第2の陰極室との間に位置する第2の脱塩室と、前記第2の脱塩室の両側に位置する一対の第2の濃縮室と、を有し、前記第2の脱塩室は第2の中間膜によって、アニオン交換体が単床で充填された第2の陽極側小脱塩室と、前記第2の陽極側小脱塩室と直列に接続された第2の陰極側小脱塩室とに区画され、
前記第1の陰極側小脱塩室は一部にカチオン交換体が単床で充填され、残りにアニオン交換体が単床で充填され、前記第2の陰極側小脱塩室は一部にカチオン交換体が単床で充填され、残りにアニオン交換体が単床で充填され、
前記第1の脱塩室の出口水が前記第2の脱塩室と前記一対の第2の濃縮室とに供給され、前記一対の第2の濃縮室の出口水が前記第1の電気式脱イオン水製造装置の上流側に戻される、水処理装置。 - 第1の電気式脱イオン水製造装置と、前記第1の電気式脱イオン水製造装置の下流側で前記第1の電気式脱イオン水製造装置に直列に接続された第2の電気式脱イオン水製造装置と、を有し、
前記第1の電気式脱イオン水製造装置は、第1の陽極室と、第1の陰極室と、前記第1の陽極室と前記第1の陰極室との間に位置する第1の脱塩室と、前記第1の脱塩室の両側に位置する一対の第1の濃縮室と、を有し、前記第1の脱塩室は第1の中間膜によって、アニオン交換体が単床で充填された第1の陽極側小脱塩室と、前記第1の陽極側小脱塩室と直列に接続された第1の陰極側小脱塩室とに区画され、
前記第2の電気式脱イオン水製造装置は、第2の陽極室と、第2の陰極室と、前記第2の陽極室と前記第2の陰極室との間に位置する第2の脱塩室と、前記第2の脱塩室の両側に位置する一対の第2の濃縮室と、を有し、前記第2の脱塩室は第2の中間膜によって、アニオン交換体が単床で充填された第2の陽極側小脱塩室と、前記第2の陽極側小脱塩室と直列に接続された第2の陰極側小脱塩室とに区画され、
前記第1の陰極側小脱塩室は一部にカチオン交換体が単床で充填され、残りにアニオン交換体が単床で充填され、前記第2の陰極側小脱塩室はカチオン交換体が単床で充填され、
前記第1の脱塩室の出口水が前記第2の脱塩室と前記一対の第2の濃縮室とに供給され、前記一対の第2の濃縮室の出口水が前記第1の電気式脱イオン水製造装置の上流側に戻される、水処理装置。 - 前記一対の第2の濃縮室の出口水のほう素濃度が、前記一対の第2の濃縮室の出口水の戻り位置における被処理水のほう素濃度より低い、請求項1または2に記載の水処理装置。
- 前記第1の脱塩室と前記第2の脱塩室はそれぞれ、被処理水の流れる方向に関し最下流側にアニオン交換体が単床で充填されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記第1の脱塩室の前記最下流側に単床で充填されたアニオン交換体を流れる被処理水の通水方向と、当該アニオン交換体と隣接する前記第1の濃縮室の濃縮水の通水向きが逆方向であり、前記第2の脱塩室の前記最下流側に単床で充填されたアニオン交換体を流れる被処理水の通水方向と、当該アニオン交換体と隣接する前記第2の濃縮室の濃縮水の通水向きが逆方向である、請求項4に記載の水処理装置
- 前記第1の電気式脱イオン水製造装置の上流側に位置し、直列に接続された2つの逆浸透膜装置を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記2つの逆浸透膜装置の間に位置する脱炭酸用薬注設備、または前記2つの逆浸透膜装置の間、上流側もしくは下流側に位置する脱炭酸膜もしくは脱炭酸塔を有する、請求項6に記載の水処理装置。
- 前記第1の電気式脱イオン水製造装置に供給される被処理水の流量をRin、前記第2の電気式脱イオン水製造装置の前記第2の脱塩室の出口水の流量をRout、前記一対の第2の濃縮室から前記第1の電気式脱イオン水製造装置の上流側に戻される出口水の流量をRretとするとき、Rout/(Rin−Rret)で求められる水回収率が85%以上、95%以下である、請求項1から7のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記第2の電気式脱イオン水製造装置の消費電力が前記第1の電気式脱イオン水製造装置の消費電力より小さい、請求項1から8のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記一対の第1の濃縮室の出口水を処理し、前記第1の電気式脱イオン水製造装置の上流側に戻す脱塩装置を有する、請求項1から9のいずれか1項に記載の水処理装置。
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