JP6967466B2 - Dissolved aluminum removal method and equipment - Google Patents

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Description

本発明は、シリカ(二酸化ケイ素:SiO2)を含む被処理水から溶存性アルミニウムを除去する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for removing dissolved aluminum from water to be treated containing silica (silicon dioxide: SiO 2).

シリカを含む水では、シリカの濃度が水におけるその溶解度以下であっても、微量のアルミニウム(Al)の共存により、シリカを含む成分が容易に析出する。この析出は、シリカが例えば数十mg/Lで含まれている場合、アルミニウム濃度が数十μg/L程度であっても起こり得るものである。 In water containing silica, even if the concentration of silica is lower than its solubility in water, the coexistence of a trace amount of aluminum (Al) easily precipitates the component containing silica. This precipitation can occur even if the aluminum concentration is about several tens of μg / L when silica is contained at, for example, several tens of mg / L.

シリカを含む水からのシリカ成分の析出は、例えば、逆浸透膜装置において問題となり得る。シリカを含む水を供給水として逆浸透膜装置に供給した場合、供給水中に共存するアルミニウムによって逆浸透膜表面にシリカ成分が析出し、逆浸透膜が閉塞する。その結果、逆浸透膜の透過水量の減少の原因となる。逆浸透膜装置に供給される供給水におけるアルミニウム濃度を減少させることが必要である。 Precipitation of silica components from water containing silica can be a problem, for example, in reverse osmosis membrane devices. When water containing silica is supplied to the reverse osmosis membrane apparatus as feed water, the silica component is deposited on the surface of the reverse osmosis membrane by the aluminum coexisting in the feed water, and the reverse osmosis membrane is closed. As a result, it causes a decrease in the amount of water permeated by the reverse osmosis membrane. It is necessary to reduce the aluminum concentration in the feed water supplied to the reverse osmosis membrane device.

ところで、アルミニウムは、河川水や湖沼水、井水などの天然水中にもともと存在している場合もあるし、懸濁物質を含む水から懸濁物質を取り除いて水道水や飲料水などの清澄水を生成するときの処理に用いられるポリ塩化アルミニウム(PAC)などのアルミニウム系の凝集剤に由来する場合もある。懸濁物質を凝集除去するために添加されたアルミニウム系凝集剤のほとんどは懸濁物質とともに沈殿やろ過によって取り除かれるが、一部は、懸濁物質が取り除かれたのちも清澄水中に未反応のまま残存する。河川水や湖沼水、井水、あるいは懸濁物質を除去したのちの清澄水は、逆浸透膜装置の供給水として利用される可能性のあるものであるから、これらの水からアルミニウムを除去する技術が望まれている。 By the way, aluminum may originally exist in natural water such as river water, lake water, and well water, and clear water such as tap water and drinking water by removing suspended solids from water containing suspended solids. It may also be derived from an aluminum-based flocculant such as polyaluminum chloride (PAC) used in the process of producing. Most of the aluminum-based flocculants added to coagulate and remove suspended solids are removed by precipitation and filtration together with suspended solids, but some are unreacted in clear water even after the suspended solids have been removed. It remains as it is. Since river water, lake water, well water, or clear water after removing suspended solids may be used as supply water for reverse osmosis membrane devices, aluminum is removed from these waters. Technology is desired.

軟化や脱イオンのためのイオン交換樹脂設備を用いて水中のアルミニウムを除去することが考えられる。イオン交換樹脂を用いて被処理水中のアルミニウムを除去する技術として、例えば特許文献1は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩形強酸性カチオン交換樹脂と塩素(Cl)形強塩基性アニオン交換樹脂とを混床で用いることにより、重炭酸イオン(HCO3 -)を含む被処理水中のアルミニウムをアニオン交換樹脂に吸着させ、水中のアルミニウム量を低減する技術を開示している。しかしながら、特許文献1に記載の方法は、使用できるイオン交換樹脂に制約があるため、イオン形の調整を行なう必要があり、そのための薬品を必要とする。また、イオン交換樹脂の再生を行なう必要があって再生用の薬品を必要とする。さらに、軟化や脱イオンのためのイオン交換樹脂設備では除去できない形態の非イオン性のアルミニウムが存在する。 It is conceivable to remove aluminum in water using ion exchange resin equipment for softening and deionization. As a technique for removing aluminum in the water to be treated using an ion exchange resin, for example, Patent Document 1 describes a salt-type strong acid cation exchange resin of an alkali metal or an alkaline earth metal and a chlorine (Cl) type strong basic anion exchange resin. by using preparative mixed bed, bicarbonate ions (HCO 3 -) is adsorbed to an anion exchange resin of aluminum in the for-treatment water containing, discloses a technique for reducing the amount of aluminum in water. However, the method described in Patent Document 1 has restrictions on the ion exchange resin that can be used, so that it is necessary to adjust the ion form, and a chemical for that purpose is required. In addition, it is necessary to regenerate the ion exchange resin, which requires a chemical for regeneration. In addition, there are forms of nonionic aluminum that cannot be removed by ion exchange resin equipment for softening and deionization.

本発明に関連するものとして、アルミニウムの除去についてのものではないが、特許文献2は、シリカを含む被処理水からシリカを除去する技術として、被処理水のpHを所定範囲に調整した上でアルミン酸塩を加え、シリカとアルミン酸との化合物を析出させて分離除去する方法を開示している。 Although not related to the removal of aluminum as related to the present invention, Patent Document 2 is a technique for removing silica from water to be treated containing silica after adjusting the pH of the water to be treated to a predetermined range. Disclosed is a method of adding aluminate to precipitate a compound of silica and aluminate for separation and removal.

特開2012−223700号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-223700 特開2015−223539号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-223539

逆浸透膜装置への供給水などの用途として、被処理水中の溶存性アルミニウムを確実に除去できることが求められているが、軟化や脱イオンのためのイオン交換樹脂装置を用いた場合には、イオン交換樹脂の再生処理が必要となって再生用の薬品を必要とする。また、イオン交換樹脂装置では除去できない形態の非イオン性のアルミニウムが存在する。 For applications such as water supply to reverse osmosis membrane devices, it is required to be able to reliably remove dissolved aluminum in the water to be treated, but when an ion exchange resin device for softening or deionization is used, Regeneration treatment of ion exchange resin is required, and chemicals for regeneration are required. In addition, there is a form of nonionic aluminum that cannot be removed by an ion exchange resin device.

本発明の目的は、シリカとアルミニウムを含む被処理水に含まれるアルミニウムを除去する方法及び装置であって、イオン交換樹脂の薬品再生を必要とせず、かつ、アルミニウム濃度を確実に低減できる方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is a method and an apparatus for removing aluminum contained in water to be treated containing silica and aluminum, which does not require chemical regeneration of an ion exchange resin and can surely reduce the aluminum concentration. To provide the equipment.

本発明の除去方法は、シリカとアルミニウムを含む被処理水からアルミニウムを除去する方法であって、少なくともアニオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂層に被処理水を通水してアルミニウムが低減された水を得る通水工程を有し、通水工程において、アニオン交換樹脂のイオン交換容量を超えて被処理水を通水する。 The removal method of the present invention is a method for removing aluminum from water to be treated containing silica and aluminum, in which water to be treated is passed through at least an ion exchange resin layer containing an anion exchange resin to reduce aluminum. Has a water flow step, and in the water flow step, the water to be treated is passed in excess of the ion exchange capacity of the anion exchange resin.

本発明のアルミニウム除去装置は、シリカとアルミニウムを含む被処理水からアルミニウムを除去するアルミニウム除去装置であって、少なくともアニオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂層を備え被処理水が通水されてアルミニウムが低減された水を排出するイオン交換装置と、イオン交換装置に接続して洗浄液によってイオン交換樹脂層を洗浄する洗浄機構と、を備え、アニオン交換樹脂のイオン交換容量を超えて被処理水をイオン交換樹脂層に通水することによってイオン交換樹脂層内に生成した懸濁物質が、洗浄液による洗浄によって除去される。 The aluminum removing device of the present invention is an aluminum removing device that removes aluminum from water to be treated containing silica and aluminum, and is provided with an ion exchange resin layer containing at least an anion exchange resin, and the water to be treated is passed through the aluminum to be treated. It is equipped with an ion exchange device that discharges reduced water and a cleaning mechanism that is connected to the ion exchange device to clean the ion exchange resin layer with a cleaning liquid, and ionizes the water to be treated in excess of the ion exchange capacity of the anion exchange resin. Suspended substances generated in the ion exchange resin layer by passing water through the exchange resin layer are removed by washing with a washing liquid.

アルミニウムは両性金属であり、その溶存態は、pH6.5付近を境にして、アルカリ側ではアニオン、酸性側ではカチオンの比率がそれぞれ高くなるとされている。また水中でのアルミニウムは、イオンの形態であるほか、共存イオンと錯体を形成している場合もあり、これらは、カチオン交換樹脂あるいはアニオン交換樹脂に吸着する。非イオン性の溶存性アルミニウムも存在し、これはイオン交換樹脂には吸着されない。 Aluminum is an amphoteric metal, and its dissolved state is said to have a high ratio of anions on the alkaline side and cations on the acidic side with a pH of around 6.5 as a boundary. In addition to being in the form of ions, aluminum in water may form a complex with coexisting ions, which are adsorbed on the cation exchange resin or the anion exchange resin. There is also nonionic soluble aluminum, which is not adsorbed on the ion exchange resin.

一方、シリカ(二酸化ケイ素)は、アニオン交換樹脂に吸着する。シリカのアニオン交換樹脂への吸着はイオン交換反応によるものではなくて静電的なものと考えられ、その分、シリカはアニオン交換樹脂に対してゆるく結合しているものと考えられる。アニオン交換樹脂がOH形でありかつ塩基度が高ければシリカはアニオン交換樹脂に比較的よく吸着するが、通常のイオン交換反応の場合とは異なり、イオン交換容量から計算される通水量の半分以下の通水量でシリカのリークが始まる。 On the other hand, silica (silicon dioxide) is adsorbed on the anion exchange resin. The adsorption of silica on the anion exchange resin is considered to be electrostatic rather than due to the ion exchange reaction, and it is considered that silica is loosely bonded to the anion exchange resin by that amount. If the anion exchange resin is OH type and has a high basicity, silica is relatively well adsorbed to the anion exchange resin, but unlike the case of a normal ion exchange reaction, it is less than half of the water flow amount calculated from the ion exchange capacity. Leakage of silica begins with the amount of water flowing through.

以上のアルミニウム及びシリカのイオン交換樹脂への吸着についての説明は、被処理水中にアルミニウム及びシリカが単独で存在する場合のものである。本発明では、シリカとアルミニウムを含む被処理水を、少なくともアニオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂層に通水する。被処理水中のシリカはアニオン交換樹脂にゆるく吸着する。このとき、被処理水中に、イオン性であるか非イオン性を問わずにアルミニウムが含まれていると、このアルミニウムは、アニオン交換樹脂の吸着しているシリカと反応し、一般式がxAl23・ySiO2・zH2Oで表される不溶性の化合物(アルミノケイ酸の一種)が析出する。アルミニウムが供給される限り、この析出物にアルミニウムとシリカが吸着されてこの析出物は成長し、イオン交換樹脂層に含まれる懸濁物質となる。懸濁物質はイオン交換樹脂層を構成するイオン交換樹脂の粒子の相互間の空間に蓄積されることになる。 The above description of the adsorption of aluminum and silica on the ion exchange resin is based on the case where aluminum and silica are present alone in the water to be treated. In the present invention, water to be treated containing silica and aluminum is passed through an ion exchange resin layer containing at least an anion exchange resin. Silica in the water to be treated is loosely adsorbed on the anion exchange resin. At this time, if the water to be treated contains aluminum regardless of whether it is ionic or nonionic, this aluminum reacts with the silica adsorbed by the anion exchange resin, and the general formula is xAl 2. O 3 · ySiO 2 · zH insoluble compound represented by the 2 O (a type of aluminosilicate) is precipitated. As long as aluminum is supplied, aluminum and silica are adsorbed on this precipitate, and this precipitate grows and becomes a suspended solid contained in the ion exchange resin layer. Suspended solids will be accumulated in the space between the particles of the ion exchange resin constituting the ion exchange resin layer.

またイオン性のアルミニウムも被処理水のpHに応じてアニオン交換樹脂あるいはカチオン交換樹脂に吸着する。イオン交換樹脂にアルミニウムが吸着すると、被処理水中のシリカがその周囲に析出し、その後はその析出物にシリカとアルミニウムが吸着して上述と同様の懸濁物質を形成する。結局、少なくともアニオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂層に、シリカとアルミニウムを含む被処理水を通水することによって、シリカとアルミニウムを含む不溶性の析出物が懸濁物質として生成してイオン交換樹脂層に蓄積することとなり、被処理水中のアルミニウム濃度が低下することになる。 Ionic aluminum is also adsorbed on the anion exchange resin or the cation exchange resin depending on the pH of the water to be treated. When aluminum is adsorbed on the ion exchange resin, silica in the water to be treated precipitates around it, and then silica and aluminum are adsorbed on the precipitate to form a suspended solid similar to the above. After all, by passing water to be treated containing silica and aluminum through the ion exchange resin layer containing at least the anion exchange resin, an insoluble precipitate containing silica and aluminum is generated as a suspended substance and the ion exchange resin layer is formed. The aluminum concentration in the water to be treated will decrease.

アルミニウムがこのように消費されることによって、イオン交換樹脂層を通過した水におけるアルミニウム濃度及びシリカ濃度が低減し、アルミニウムの除去が行われたことになる。シリカについては、通水初期にアニオン交換樹脂への吸着が進行するが、シリカ濃度がアルミニウム濃度よりも著しく高い状況においては、その後は、アルミニウムほどは吸着されないようになる。その結果、アルミニウムがイオン交換樹脂層内に捕捉され続けている段階においても、イオン交換樹脂層への通水の前後でシリカの濃度はほとんど変化しないようになる。なお、イオン交換樹脂層への通水のごく初期においては、カチオン交換樹脂へのシリカの吸着が十分でないため、アルミニウムの一部がイオン交換樹脂層を透過する、すなわちリークするが、その量は微量である。 By consuming aluminum in this way, the aluminum concentration and the silica concentration in the water passing through the ion exchange resin layer are reduced, and the aluminum is removed. With respect to silica, adsorption to the anion exchange resin proceeds at the initial stage of water flow, but in a situation where the silica concentration is significantly higher than the aluminum concentration, the silica is not adsorbed as much as aluminum thereafter. As a result, even at the stage where aluminum continues to be trapped in the ion exchange resin layer, the concentration of silica hardly changes before and after water is passed through the ion exchange resin layer. At the very early stage of water flow to the ion exchange resin layer, the adsorption of silica to the cation exchange resin is not sufficient, so that a part of aluminum permeates the ion exchange resin layer, that is, leaks, but the amount is It is a very small amount.

通水を続けていくと、イオン交換樹脂層内の上述した懸濁物質の量が増え、イオン交換樹脂層に被処理水を通水する際の通水差圧も大きくなり、アルミニウムが除去された水を実用的な流量で得ることができなくなる。イオン交換樹脂層を構成するイオン交換樹脂の種類や粒径にも依存するが、本発明者らの実験によれば、イオン交換樹脂層に捕捉されるアルミニウムの量が1Lのイオン交換樹脂の全量あたり2gに達すると(すなわち2gAl/L−Rに達すると)、イオン交換樹脂の粒子間に存在する懸濁物質の影響により、通水差圧の上昇が始まる。これは、イオン交換樹脂層に蓄積した懸濁物質が水の流れを阻害するからである。イオン交換樹脂層に捕捉されるアルミニウムの量がイオン交換樹脂の全量に対して3gAl/L−Rに達するとそれ以上のアルミニウムの捕捉が難しくなり、アルミニウムのリークが開始する。アルミニウムのリークが開始するのは、懸濁物質はイオン交換樹脂の粒子間に蓄積するところ、粒子間が飽和することによってアルミニウムを含む懸濁物質が押し出されるためと考えられる。 As water flow continues, the amount of suspended solids in the ion exchange resin layer increases, the water flow differential pressure when the water to be treated passes through the ion exchange resin layer also increases, and aluminum is removed. It will not be possible to obtain water at a practical flow rate. Although it depends on the type and particle size of the ion exchange resin constituting the ion exchange resin layer, according to the experiments by the present inventors, the total amount of aluminum trapped in the ion exchange resin layer is 1 L. When it reaches 2 g per unit (that is, when it reaches 2 g Al / L-R), the pressure difference in water flow begins to increase due to the influence of the suspended substance existing between the particles of the ion exchange resin. This is because the suspended solids accumulated in the ion exchange resin layer obstruct the flow of water. When the amount of aluminum trapped in the ion exchange resin layer reaches 3 gAl / L-R with respect to the total amount of the ion exchange resin, it becomes difficult to trap more aluminum and aluminum leakage starts. It is considered that the aluminum leak starts because the suspended solids accumulate between the particles of the ion exchange resin, and the suspended solids containing aluminum are pushed out by the saturation between the particles.

懸濁物質はイオン交換樹脂に対してイオン交換によって吸着されているわけではないので、イオン交換樹脂層を単に洗浄することにより、イオン交換樹脂層から懸濁物質を除去することができる。洗浄工程においてイオン交換樹脂に対する薬品再生を行なう必要はなく、洗浄に例えば純水を使用することができる。イオン交換樹脂の再生のための薬品類(例えば、水酸化ナトリウムや塩酸)を使用する必要はない。そこで本発明では、イオン交換樹脂層の通水差圧が所定の値に達したら、あるいは、イオン交換樹脂層の捕捉されたアルミニウムの量が所定の値に達したら、イオン交換樹脂層への被処理水の通水を停止し、その代わりにイオン交換樹脂層に純水などの洗浄液を導入してイオン交換樹脂層の洗浄を行なうことが好ましい。イオン交換樹脂層の洗浄は逆洗であることが好ましい。この場合、被処理水を重力方向で上から下へ流してイオン交換樹脂層を通過させ、逆洗時には純水などの洗浄液を下から上へ流せばよい。逆洗時にイオン交換樹脂層の流動性が悪くなっている場合には、バブリングなどによってイオン交換樹脂層をほぐしてから逆洗を行なえばよい。逆洗ではなくスクラビングによってイオン交換樹脂層を洗浄してもよい。 Since the suspended substance is not adsorbed to the ion exchange resin by ion exchange, the suspended substance can be removed from the ion exchange resin layer by simply washing the ion exchange resin layer. It is not necessary to regenerate the ion exchange resin in the cleaning step, and pure water can be used for cleaning, for example. It is not necessary to use chemicals (for example, sodium hydroxide or hydrochloric acid) for regenerating the ion exchange resin. Therefore, in the present invention, when the water flow differential pressure of the ion exchange resin layer reaches a predetermined value, or when the amount of trapped aluminum in the ion exchange resin layer reaches a predetermined value, the ion exchange resin layer is covered. It is preferable to stop the passage of the treated water and instead introduce a cleaning liquid such as pure water into the ion exchange resin layer to clean the ion exchange resin layer. The cleaning of the ion exchange resin layer is preferably backwashing. In this case, the water to be treated may be flowed from top to bottom in the direction of gravity to pass through the ion exchange resin layer, and a cleaning liquid such as pure water may be flowed from bottom to top during backwashing. If the fluidity of the ion exchange resin layer is poor during backwashing, the ion exchange resin layer may be loosened by bubbling or the like before backwashing. The ion exchange resin layer may be washed by scrubbing instead of backwashing.

洗浄によって懸濁物質がイオン交換樹脂層から排出されれば、再びイオン交換樹脂層に被処理水を通水して、被処理水中の溶存性アルミニウムの除去を行うことができる。したがって、本発明では、少なくともアニオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂層に被処理水を通水してアルミニウムが低減された水を得る通水工程と、通水工程ののち、イオン交換樹脂層を洗浄する洗浄工程と、を繰り返し実行することにより、シリカを含む被処理水から溶存性アルミニウムを継続して除去することができる。どの時点で通水工程を打ち切るかについて、積算流量に基づいてイオン交換樹脂層中のアルミニウム蓄積量を推算し、この蓄積量が例えばイオン交換樹脂の全量に対して3gAl/L−Rとなった時点で通水工程を打ち切ってもよい。あるいは、懸濁物質の蓄積により通水差圧が上昇し処理水量が低下するので、イオン交換樹脂層の通水差圧や処理水量を監視し、通水差圧が一定値以上となった場合あるいは処理水量が一定量以下となった場合に通水工程を打ち切ってもよい。 When the suspended solid is discharged from the ion exchange resin layer by washing, the water to be treated can be passed through the ion exchange resin layer again to remove the dissolved aluminum in the water to be treated. Therefore, in the present invention, the ion exchange resin layer is washed after the water passing step and the water passing step of passing water to be treated through the ion exchange resin layer containing at least the anion exchange resin to obtain water having reduced aluminum. By repeatedly performing the cleaning step, the soluble aluminum can be continuously removed from the water to be treated containing silica. Regarding when to stop the water flow process, the amount of aluminum accumulated in the ion exchange resin layer was estimated based on the integrated flow rate, and this accumulated amount was, for example, 3 gAl / L-R with respect to the total amount of the ion exchange resin. The water flow process may be terminated at that point. Alternatively, when the differential pressure of water flow increases and the amount of treated water decreases due to the accumulation of suspended solids, the differential pressure of water flow and the amount of treated water of the ion exchange resin layer are monitored, and the differential pressure of water flow exceeds a certain value. Alternatively, the water flow process may be terminated when the amount of treated water falls below a certain amount.

要するに本発明は、イオン交換樹脂のイオン交換基にアルミニウムを捕捉するのではなく、イオン区間樹脂の粒間にシリカとともに溶解度の低い化合物、例えばケイ酸アルミニウムを析出させ、体積ろ過によりアルミニウムを除去するものである。被処理水は、シリカとアルミニウムのほかに一般的なアニオン及びカチオン、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、塩化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオンなどを含んでいてもよいが、アルミニウムの除去のためにイオン交換を利用していないことから、アルミニウムの除去のためには、イオン交換樹脂層のイオン交換能力を超えて被処理水を通水することができる。 In short, the present invention does not capture aluminum in the ion exchange group of the ion exchange resin, but precipitates a compound having low solubility, for example, aluminum silicate, together with silica between the particles of the ion section resin, and removes the aluminum by volume filtration. It is a thing. The water to be treated may contain general anions and cations such as sodium ion, potassium ion, calcium ion, chloride ion, carbonate ion, sulfate ion and the like in addition to silica and aluminum, but removal of aluminum. Because of the fact that ion exchange is not used, the water to be treated can pass through beyond the ion exchange capacity of the ion exchange resin layer for the removal of aluminum.

本発明では、上述したように、イオン交換樹脂層の洗浄を行なうことによって被処理水からのアルミニウムの除去を繰り返し行うことができる。洗浄排水にはアルミニウムとシリカとを含む上述した懸濁物質が含まれる。懸濁物質を含む洗浄排水は、静置すれば、懸濁物質を含む沈殿物と上澄み液とに分離する。上澄み液を被処理水に戻して再利用することができる。 In the present invention, as described above, aluminum can be repeatedly removed from the water to be treated by cleaning the ion exchange resin layer. The wash effluent contains the suspended solids described above, including aluminum and silica. If the washing wastewater containing suspended solids is allowed to stand, it separates into a precipitate containing suspended solids and a supernatant liquid. The supernatant liquid can be returned to the water to be treated and reused.

洗浄排水中の懸濁物質は排水設備等に沈殿する可能性があるが、この沈殿によって何らかの不具合が生じることが懸念される場合には、イオン交換樹脂層自体を使い捨てとすることが考えられる。特に、フッ素(F)が存在する場合に、より溶解度の低い沈殿物が生成する可能性がある。イオン交換樹脂層を使い捨てとする場合には、固体濃縮したイオン交換樹脂として処分することができる。また、下向流で被処理水をイオン交換樹脂層に通水するとして、イオン交換樹脂層の例えば上部の30〜60%の部分のみを交換することもできる。使い捨てとする場合、イオン交換樹脂を焼却することによって、廃棄物のさらなる減容を図ることもできる。 Suspended solids in the washing wastewater may settle in the drainage facility, etc., but if there is a concern that this precipitation may cause some problems, it is conceivable to dispose of the ion exchange resin layer itself. In particular, the presence of fluorine (F) can result in the formation of less soluble precipitates. When the ion exchange resin layer is disposable, it can be disposed of as a solid-concentrated ion exchange resin. Further, assuming that the water to be treated is passed through the ion exchange resin layer by a downward flow, for example, only the upper 30 to 60% portion of the ion exchange resin layer can be exchanged. When disposable, the volume of waste can be further reduced by incinerating the ion exchange resin.

本発明では、被処理水中の各種のアニオン(例えば塩化物イオンや炭酸イオン)によってイオン交換樹脂層は早期に破過してよいので、アニオン交換樹脂のイオン形はどのようなものであってもよい。水道水を被処理水とするときは、OH形のアニオン交換樹脂を使用したとしても、水道水に添加されている塩素の影響により、時間が経過するにつれてアニオン交換樹脂のイオン形はCl形となる。OH形のものに比べてCl形のアニオン交換樹脂に対してはシリカは吸着しにくいが、アルミニウムのイオン交換樹脂への吸着も作用してイオン交換樹脂層内で析出物が生成し、この析出物に対してアルミニウムやシリカが吸着することによって、被処理水中のアルミニウムの除去が達成される。 In the present invention, the ion exchange resin layer may be broken at an early stage by various anions (for example, chloride ions and carbonate ions) in the water to be treated, so that any ion form of the anion exchange resin can be used. good. When tap water is used as water to be treated, even if an OH type anion exchange resin is used, the ion type of the anion exchange resin becomes Cl type over time due to the influence of chlorine added to the tap water. Become. Silica is less likely to be adsorbed on the Cl-type anion exchange resin than in the OH-type, but the adsorption of aluminum on the ion exchange resin also acts to form a precipitate in the ion exchange resin layer, and this precipitation occurs. By adsorbing aluminum or silica to the object, removal of aluminum in the water to be treated is achieved.

本発明においてイオン交換樹脂層は、アニオン交換樹脂の単床で構成されていてもよいし、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混床で構成されていてもよい。本発明で用いるアニオン交換樹脂は強塩基性アニオン交換樹脂であることが好ましく、混床とする場合のカチオン交換樹脂は強酸性カチオン交換樹脂であることが好ましい。本発明においてシリカを含む被処理水は、そのpHが4以上11以下であることが好ましく、全カチオン濃度が500mgCaCO3/L当量以下であることが好ましく、全アニオン濃度が500mgCaCO3/L当量以下であることが好ましい。また被処理水に含まれるシリカの濃度は10mg/L以上200mg/L以下であることが好ましい。本発明によれば、例えば溶存性アルミニウムを0.01mg/L以上0.1mg/L以下含む被処理水を処理することによって、アルミニウム濃度を0.01mg/L未満とすることができる。 In the present invention, the ion exchange resin layer may be composed of a single bed of anion exchange resin or a mixed bed of anion exchange resin and cation exchange resin. The anion exchange resin used in the present invention is preferably a strong basic anion exchange resin, and the cation exchange resin in the case of a mixed bed is preferably a strong acid cation exchange resin. In the present invention, the pH of the water to be treated containing silica is preferably 4 or more and 11 or less, the total cation concentration is preferably 500 mgCaCO 3 / L equivalent or less, and the total anion concentration is 500 mgCaCO 3 / L equivalent or less. Is preferable. The concentration of silica contained in the water to be treated is preferably 10 mg / L or more and 200 mg / L or less. According to the present invention, the aluminum concentration can be made less than 0.01 mg / L by treating the water to be treated containing, for example, 0.01 mg / L or more and 0.1 mg / L or less of dissolved aluminum.

本発明によれば、イオン交換樹脂の薬品再生を必要とせずに、シリカとアルミニウムを含む被処理水中のアルミニウム濃度を確実に低減できるようになる。 According to the present invention, the concentration of aluminum in the water to be treated containing silica and aluminum can be reliably reduced without the need for chemical regeneration of the ion exchange resin.

本発明の実施の一形態のアルミニウム除去装置を含む水処理システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the water treatment system which includes the aluminum removal apparatus of one Embodiment of this invention. 実施例で用いた装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the apparatus used in an Example.

次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、膜ろ過装置の前段に本発明の実施の一形態のアルミニウム除去装置を配置した水処理システムを示している。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a water treatment system in which an aluminum removing device according to an embodiment of the present invention is arranged in front of a membrane filtration device.

まず、図1に示す水処理システムにおける膜ろ過装置10について説明する。膜ろ過装置10は、供給水に含まれる不純物を除去するものであって、供給水を、不純物を含む濃縮水と、不純物が除去された透過水とに分離するろ過ユニット11を備えている。ろ過ユニット11は、逆浸透膜(RO膜)またはナノろ過膜(NF膜)を備えている。この膜ろ過装置10は、ろ過ユニット11に設けられる膜がRO膜であれば逆浸透膜装置ということになり、NF膜であればルーズ逆浸透膜装置ということになる。さらにこの膜ろ過装置10は、透過水の水量を一定とするための機構を備えている。 First, the membrane filtration device 10 in the water treatment system shown in FIG. 1 will be described. The membrane filtration device 10 removes impurities contained in the supply water, and includes a filtration unit 11 that separates the supply water into concentrated water containing impurities and permeated water from which impurities have been removed. The filtration unit 11 includes a reverse osmosis membrane (RO membrane) or a nanofiltration membrane (NF membrane). If the membrane provided in the filtration unit 11 is an RO membrane, the membrane filtration device 10 is a reverse osmosis membrane device, and if it is an NF membrane, it is a loose reverse osmosis membrane device. Further, the membrane filtration device 10 is provided with a mechanism for keeping the amount of permeated water constant.

膜ろ過装置10は、ろ過ユニット11にそれぞれ接続された複数のライン、すなわち、ろ過ユニット11に供給水を供給する供給ライン1と、ろ過ユニット11からの透過水を流通させる透過水ライン2と、ろ過ユニット11からの濃縮水を流通させる濃縮水ライン3とを有している。加えて膜ろ過装置10は、濃縮水ライン3から分岐した2つのライン、すなわち、濃縮水ライン3を流れる濃縮水の一部を排水として外部へ排出する排水ライン4と、濃縮水の残りを環流水として供給ライン1に還流させる還流水ライン5とを有している。還流水ライン5は、濃縮水ライン3から分岐した後、後述する加圧ポンプ21の上流側で供給ライン1に接続されている。ここで濃縮水の一部を環流水として供給水に合流させるのは、供給水のうちの透過水として得られる部分の割合、すなわち回収率を向上させ、節水を図るためである。ある程度長い時間での平均で考えると、回収率は、透過水の流量と排水の流量との和に対する透過水の流量の割合と一致する。 The membrane filtration device 10 includes a plurality of lines connected to the filtration unit 11, that is, a supply line 1 for supplying supply water to the filtration unit 11, a permeation water line 2 for circulating the permeated water from the filtration unit 11. It has a concentrated water line 3 for circulating concentrated water from the filtration unit 11. In addition, the membrane filtration device 10 rings two lines branched from the concentrated water line 3, that is, a drainage line 4 that discharges a part of the concentrated water flowing through the concentrated water line 3 to the outside as drainage, and the rest of the concentrated water. It has a reflux water line 5 that is returned to the supply line 1 as running water. The recirculated water line 5 is connected to the supply line 1 on the upstream side of the pressurizing pump 21, which will be described later, after branching from the concentrated water line 3. Here, the reason why a part of the concentrated water is merged with the supply water as recirculation water is to improve the ratio of the portion obtained as the permeated water in the supply water, that is, the recovery rate, and to save water. On average over a rather long period of time, the recovery rate is consistent with the ratio of the permeated water flow rate to the sum of the permeated water flow rate and the drainage flow rate.

ろ過ユニット11では、送水圧力が一定であるときに水温が変化して供給水の粘性が変化すると、透過水の流量が変化する。そこで膜ろ過装置10は、透過水流量を一定とするために、透過水ライン2を流れる透過水の流量を検出する第1の流量計12と、透過水流量を設定流量に調整する第1の制御機構20を有している。第1の制御機構20は、供給ライン1に設けられ、供給ライン1を流れる供給水の圧力を調整する加圧ポンプ21と、第1の流量計12による透過水の検出流量に基づいて加圧ポンプ21を制御する第1の流量制御部22と、を有している。このように透過水流量が一定であるように制御を行なった場合、濃縮水流量も変化する。濃縮水流量の変動を避けるために、濃縮水ライン3には定流量弁13が設けられている。 In the filtration unit 11, when the water temperature changes and the viscosity of the supply water changes while the water supply pressure is constant, the flow rate of the permeated water changes. Therefore, the membrane filtration device 10 has a first flow meter 12 that detects the flow rate of the permeated water flowing through the permeated water line 2 and a first that adjusts the permeated water flow rate to a set flow rate in order to keep the permeated water flow rate constant. It has a control mechanism 20. The first control mechanism 20 is provided in the supply line 1 and pressurizes based on the pressure pump 21 for adjusting the pressure of the supply water flowing through the supply line 1 and the permeated water detected flow rate by the first flow meter 12. It has a first flow rate control unit 22 that controls the pump 21. When the permeated water flow rate is controlled to be constant in this way, the concentrated water flow rate also changes. In order to avoid fluctuations in the flow rate of concentrated water, the concentrated water line 3 is provided with a constant flow rate valve 13.

さらに膜ろ過装置10は、排水の流量あるいは回収率を制御するために、排水ライン4を流れる濃縮水すなわち排水の流量を検出する第2の流量計14と、排水の流量を設定流量の調整する第2の制御機構30とを有している。第2の制御機構30は、排水ライン4に設けられた流量調整弁31と、第2の流量計14による排水の検出流量に基づいて、流量調整弁31の開度を調整する第2の制御部32とを有している。第2の制御機構30による排水の流量制御は、第1の制御機構による透過水の流量制御とは独立して実行される。ただし、装置内でのスケールの発生を抑制するために、排水の設定流量は、第1の流量計12で測定される透過水流量に基づいて設定されることが好ましい。さらに、排水ライン4および還流水ライン5を流れる濃縮水の圧力バランスを調整するために、還流ライン5には圧力調整弁15が設けられている。 Further, the membrane filtration device 10 adjusts a second flow meter 14 for detecting the flow rate of concentrated water flowing through the drainage line 4, that is, the flow rate of the wastewater, and a set flow rate of the drainage in order to control the flow rate or the recovery rate of the wastewater. It has a second control mechanism 30. The second control mechanism 30 adjusts the opening degree of the flow rate adjusting valve 31 based on the flow rate adjusting valve 31 provided in the drainage line 4 and the flow rate detected by the second flow meter 14. It has a part 32 and the like. The flow rate control of the drainage by the second control mechanism 30 is executed independently of the flow rate control of the permeated water by the first control mechanism. However, in order to suppress the generation of scale in the apparatus, it is preferable that the set flow rate of the drainage is set based on the permeated water flow rate measured by the first flow meter 12. Further, in order to adjust the pressure balance of the concentrated water flowing through the drainage line 4 and the recirculation water line 5, the recirculation line 5 is provided with a pressure adjusting valve 15.

図1に示した膜ろ過装置10では、回収率を高め節水を実現するために、ろ過ユニット11からの濃縮水の一部を環流水として供給水に混合し、再びろ過ユニット11に供給している。アルミニウムやシリカはろ過ユニット11を通過しにくいから、膜ろ過装置10の運転を継続しているうちに、濃縮水、還流水及び供給水としてろ過ユニット11を循環する水におけるアルミニウム濃度が高くなり、その結果、本明細書の背景技術の欄でも述べたように、シリカとアルミニウムとを含む化合物がRO膜あるいはNF膜の表面に析出するようになる。この析出を防ぐためには、膜ろ過装置10への供給水における溶存性アルミニウムの濃度を例えば0.01mg/Lよりも小さくする必要がある。そこで、図1に示す水処理システムでは、本発明に基づくアルミニウム除去装置を膜ろ過装置10の前段に設けている。 In the membrane filtration device 10 shown in FIG. 1, in order to improve the recovery rate and realize water saving, a part of the concentrated water from the filtration unit 11 is mixed with the supplied water as circulating water and supplied to the filtration unit 11 again. There is. Since aluminum and silica do not easily pass through the filtration unit 11, the concentration of aluminum in the concentrated water, the reflux water, and the water circulating in the filtration unit 11 as supply water increases while the membrane filtration device 10 continues to operate. As a result, as described in the background technology section of the present specification, the compound containing silica and aluminum will be deposited on the surface of the RO membrane or the NF membrane. In order to prevent this precipitation, it is necessary to make the concentration of the soluble aluminum in the water supplied to the membrane filtration device 10 smaller than, for example, 0.01 mg / L. Therefore, in the water treatment system shown in FIG. 1, an aluminum removing device based on the present invention is provided in front of the membrane filtration device 10.

アルミニウム除去装置は、少なくともアニオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂層61を備えるイオン交換装置60によって構成されている。市水などの原水を一時的に貯える原水槽50が設けられており、原水槽50内の原水は、アルミニウム除去装置における被処理水として、原水ポンプ51及び原水供給弁52を介してイオン交換装置60に供給されるようになっている。原水は、例えば、数十mg/L程度の濃度でシリカを含んでいる。イオン交換装置60によってアルミニウムが除去された水は、膜ろ過装置10への供給水として、出口弁62を介して膜ろ過装置10の供給ライン1に向けて供給される。被処理水である原水は、イオン交換装置60内を上方から下方に流れるようになっている。さらに、イオン交換装置60内のイオン交換樹脂層61を逆洗するために、イオン交換装置60の底部に対し、逆洗弁72を介して逆洗ポンプ71が接続している。逆洗ポンプ71は、逆洗に用いる洗浄液をイオン交換装置60に供給する。逆洗時に発生する逆洗排水をイオン交換装置60の外部に排出するために、イオン交換装置60の上部には排出弁73が設けられている。洗浄液としては純水を用いてもよいし、被処理水(すなわち原水)を用いてもよいし、アルミニウム除去装置60によって処理された水を用いてもよい。 The aluminum removing device is composed of an ion exchange device 60 including an ion exchange resin layer 61 containing at least an anion exchange resin. A raw water tank 50 for temporarily storing raw water such as city water is provided, and the raw water in the raw water tank 50 is used as treated water in the aluminum removing device through an ion exchange device via a raw water pump 51 and a raw water supply valve 52. It is designed to be supplied to 60. The raw water contains silica at a concentration of, for example, about several tens of mg / L. The water from which aluminum has been removed by the ion exchange device 60 is supplied to the supply line 1 of the membrane filtration device 10 via the outlet valve 62 as water to be supplied to the membrane filtration device 10. The raw water, which is the water to be treated, flows from above to below in the ion exchange device 60. Further, in order to backwash the ion exchange resin layer 61 in the ion exchange device 60, a backwash pump 71 is connected to the bottom of the ion exchange device 60 via a backwash valve 72. The backwash pump 71 supplies the cleaning liquid used for backwashing to the ion exchange device 60. A discharge valve 73 is provided on the upper part of the ion exchange device 60 in order to discharge the backwash drainage generated during the backwash to the outside of the ion exchange device 60. As the cleaning liquid, pure water may be used, water to be treated (that is, raw water) may be used, or water treated by the aluminum removing device 60 may be used.

膜ろ過装置10により透過水を生成するときは、原水供給弁52及び出口弁62を開け、逆洗弁72及び排出弁73を閉じ、アルミニウム除去装置における被処理水として原水ポンプ51から原水をイオン交換装置60に供給する。その結果、上述したように、シリカとアルミニウムを含む懸濁物質がイオン交換樹脂層61内で生成して蓄積し、アルミニウムが除去された水がイオン交換装置60から排出されることになる。このアルミニウムが除去された水を出口弁62を介して供給水として膜ろ過装置10に供給する。 When the permeated water is generated by the membrane filtration device 10, the raw water supply valve 52 and the outlet valve 62 are opened, the check valve 72 and the discharge valve 73 are closed, and the raw water is ionized from the raw water pump 51 as the water to be treated in the aluminum removal device. It is supplied to the switching device 60. As a result, as described above, suspended solids containing silica and aluminum are generated and accumulated in the ion exchange resin layer 61, and water from which aluminum has been removed is discharged from the ion exchange device 60. The water from which the aluminum has been removed is supplied to the membrane filtration device 10 as supply water via the outlet valve 62.

膜ろ過装置10への供給水の供給を続けていくと、イオン交換樹脂層61内での懸濁物質の蓄積が進行する。イオン交換樹脂層61に捕捉されたと推定されるアルミニウムの量が一定値に達したら、あるいは、イオン交換装置60の通水差圧が上昇して一定値に達したら、膜ろ過装置10の運転を停止し、原水ポンプ51を停止してイオン交換装置60への原水の供給を停止する。また原水供給弁52及び出口弁62を閉じる。原水の水質にも依存するが、この時点でイオン交換樹脂層61への通水量は、通常の場合、イオン交換樹脂層61のイオン交換容量に相当する量を大きく超過している。 As the supply of water supplied to the membrane filtration device 10 is continued, the accumulation of suspended solids in the ion exchange resin layer 61 progresses. When the amount of aluminum estimated to be trapped in the ion exchange resin layer 61 reaches a certain value, or when the water flow differential pressure of the ion exchange device 60 rises and reaches a certain value, the membrane filtration device 10 is operated. The raw water pump 51 is stopped, and the supply of raw water to the ion exchange device 60 is stopped. Further, the raw water supply valve 52 and the outlet valve 62 are closed. Although it depends on the quality of the raw water, at this point, the amount of water flowing through the ion exchange resin layer 61 usually greatly exceeds the amount corresponding to the ion exchange capacity of the ion exchange resin layer 61.

次に、逆洗弁72及び排出弁73を開け、逆洗ポンプ71を起動して、イオン交換装置60の底部からイオン交換装置60内に純水を供給して、イオン交換樹脂層61の逆洗を行なう。逆洗を行なうことにより、さきにイオン交換樹脂層61内に蓄積していた懸濁物質は、逆洗排水としてイオン交換装置60の外部に排出される。逆洗が終了すれば、逆洗ポンプ71を停止し、逆洗弁72及び排出弁73を閉じる。こののち、再び原水供給弁52及び出口弁62を開け、原水ポンプ51を起動することにより、アルミニウムが除去された供給水を膜ろ過装置10に対して供給できるようになる。 Next, the backwash valve 72 and the discharge valve 73 are opened, the backwash pump 71 is started, pure water is supplied from the bottom of the ion exchange device 60 into the ion exchange device 60, and the reverse of the ion exchange resin layer 61 is performed. Wash. By performing the backwash, the suspended solids previously accumulated in the ion exchange resin layer 61 are discharged to the outside of the ion exchange device 60 as the backwash drainage. When the backwash is completed, the backwash pump 71 is stopped, and the backwash valve 72 and the discharge valve 73 are closed. After that, by opening the raw water supply valve 52 and the outlet valve 62 again and starting the raw water pump 51, the supply water from which the aluminum has been removed can be supplied to the membrane filtration device 10.

次に、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。 Next, the present invention will be described in more detail by way of examples.

[実施例1]
図2に示す装置を組み立てた。図2に示す装置は、ポンプ81と、イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂カラム82と、イオン交換樹脂カラム82の入口と出口との間の差圧を測定する差圧計83とを備えている。ポンプ81は市水をイオン交換樹脂カラム82の入口に供給し、イオン交換樹脂カラム82の出口から処理水が得られる。
[Example 1]
The device shown in FIG. 2 was assembled. The apparatus shown in FIG. 2 includes a pump 81, an ion exchange resin column 82 filled with an ion exchange resin, and a differential pressure gauge 83 for measuring the differential pressure between the inlet and outlet of the ion exchange resin column 82. There is. The pump 81 supplies city water to the inlet of the ion exchange resin column 82, and the treated water is obtained from the outlet of the ion exchange resin column 82.

H形強酸性カチオン交換樹脂(商品名「アンバーライト(登録商標)IR120B」、ダウ・ケミカル社製)24mLとCl形強塩基性アニオン交換樹脂(商品名「アンバーライト(登録商標)IRA−400 Cl」、(ダウ・ケミカル社製)118mLとを混合して混床としたものを樹脂カラム(内径19mm、長さ500mm)に充填することによって、イオン交換樹脂カラム82を構成した。このようなイオン交換樹脂カラム82に対し、溶存性アルミニウム濃度が0.03mg/L、シリカ濃度が42mgSiO2/LであるA市水道水(pH7.4、電気伝導率250μS/cm)を流量2.1L/hの条件で通水した。この通水は、イオン交換樹脂カラム82に供給されるアルミニウムの積算値が3.5g/L−Rとなるまで行なった。この通水条件は、1時間当たり樹脂の体積の15倍の量の被処理水を通水すること、すなわちSV=15h-1に相当する。なお、A市水道水の全アニオン濃度は85mgCaCO3/L当量であり、全カチオン濃度は85mgCaCO3/L当量であった。 H-type strong acid cation exchange resin (trade name "Amberlite (registered trademark) IR120B", manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) 24 mL and Cl-type strong basic anion exchange resin (trade name "Amberlite (registered trademark) IRA-400 Cl" An ion exchange resin column 82 was formed by filling a resin column (inner diameter 19 mm, length 500 mm) with 118 mL (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) to form a mixed bed. City A tap water (pH 7.4, electrical conductivity 250 μS / cm) having a dissolved aluminum concentration of 0.03 mg / L and a silica concentration of 42 mgSiO 2 / L was flown to the exchange resin column 82 at a flow rate of 2.1 L / h. This water flow was carried out until the integrated value of the aluminum supplied to the ion exchange resin column 82 became 3.5 g / L-R. This water flow condition was that of the resin per hour. Passing 15 times the volume of water to be treated, that is , corresponding to SV = 15h -1 , the total anion concentration of city A tap water is 85 mgCaCO 3 / L equivalent, and the total cation concentration is 85 mgCaCO. It was 3 / L equivalent.

イオン交換樹脂カラム82から流出する処理水における溶存性アルミニウム濃度を調べた。溶存性アルミニウム濃度の測定にはICP(誘導結合プラズマ)発光分光分析法を用いた。また、イオン交換樹脂カラム82における通水差圧を差圧計83によって測定した。処理水における溶存性アルミニウム濃度(Al濃度)と通水差圧の推移とを表1に示す。なお、通水開始直後の通水差圧は0.010MPaであった。表1では、通水したアルミニウムの積算量(すなわちAl通水量)によって、被処理水の通水量を示している。 The concentration of dissolved aluminum in the treated water flowing out from the ion exchange resin column 82 was investigated. ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopy was used to measure the concentration of dissolved aluminum. Further, the water flow differential pressure in the ion exchange resin column 82 was measured by the differential pressure gauge 83. Table 1 shows the transition of the dissolved aluminum concentration (Al concentration) and the water flow differential pressure in the treated water. The water flow differential pressure immediately after the start of water flow was 0.010 MPa. In Table 1, the amount of water to be treated is shown by the integrated amount of aluminum that has passed (that is, the amount of Al water flow).

Figure 0006967466
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イオン交換樹脂の通常の使用方法では、イオンが漏洩しだすより前に薬品によってイオン交換樹脂を再生し、そのイオン形をH形(カチオン交換樹脂の場合)及びOH形(アニオン交換樹脂の場合)として繰り替えし使用する。本実施例で用いたA市水道水の全アニオン濃度及び全カチオン濃度で計算すると、使用した混床のイオン交換樹脂のうち、カチオン交換樹脂については通水量が0.2gAl/L−R付近に達するとそのイオン交換容量を超えるカチオンが供給されたことになり、アニオン交換樹脂については通水量が0.6gAl/L−R付近に達するとそのイオン交換容量を超えるアニオンが供給されたことになる。実際にはこれらの通水量に達する前に徐々にイオンは漏洩し始める。イオン交換容量に達したら、樹脂層の入口と出口におけるイオン濃度は同等になる。イオン交換容量に達した時点の近傍では、イオン交換樹脂カラム82の出口からの処理水中のアルミニウム濃度は入口における濃度とほぼ同じであり、通水差圧も通水開始直後の値から変化しなかった。本実施例では、イオン交換樹脂のイオン交換容量を超えてイオンが供給されてイオン交換樹脂がイオン交換能を失ったのちも通水を継続することにより、通水差圧が徐々に上昇するとともに、処理水中のアルミニウム濃度は0.01mg/L未満となった。このことはアルミニウムとシリカとを含む析出物がイオン交換樹脂層内に生成し、この懸濁物質に対してアルミニウムがさらに吸着することによってアルミニウムの除去が行なわれることを示している。すなわち、本発明によれば、通水差圧の上昇が所定の範囲内であれば、イオン交換容量を超えて被処理水が供給され、イオン交換樹脂が原水組成とほぼ同じ塩形に変換したのちにもアルミニウムの除去を行なえることがわかった。 In the usual method of using an ion exchange resin, the ion exchange resin is regenerated with a chemical before the ions start to leak, and the ion form is changed to H type (in the case of cation exchange resin) and OH type (in the case of anion exchange resin). Use repeatedly. When calculated from the total anion concentration and total cation concentration of the city A tap water used in this example, among the ion exchange resins of the mixed bed used, the cation exchange resin has a water flow rate of around 0.2 gAl / L-R. When it reaches, the cation exceeding the ion exchange capacity is supplied, and for the anion exchange resin, when the water flow reaches around 0.6 gAl / L-R, the cation exceeding the ion exchange capacity is supplied. .. In reality, ions gradually begin to leak before reaching these water volumes. When the ion exchange capacity is reached, the ion concentrations at the inlet and outlet of the resin layer become equal. In the vicinity of the time when the ion exchange capacity was reached, the aluminum concentration in the treated water from the outlet of the ion exchange resin column 82 was almost the same as the concentration at the inlet, and the water flow differential pressure did not change from the value immediately after the start of water flow. rice field. In this embodiment, even after ions are supplied in excess of the ion exchange capacity of the ion exchange resin and the ion exchange resin loses its ion exchange ability, water flow continues, so that the water flow differential pressure gradually increases. The aluminum concentration in the treated water was less than 0.01 mg / L. This indicates that a precipitate containing aluminum and silica is formed in the ion exchange resin layer, and the aluminum is further adsorbed on the suspended solid to remove the aluminum. That is, according to the present invention, if the increase in the water flow differential pressure is within a predetermined range, the water to be treated exceeds the ion exchange capacity, and the ion exchange resin is converted into a salt form having almost the same composition as the raw water. It was later found that aluminum could be removed.

被処理水のpHが7程度である場合には、混床のイオン交換樹脂を用いることにより、例えば0.04mg/Lである溶存性アルミニウムを0.01mg/L未満まで低減できる。 When the pH of the water to be treated is about 7, the use of a mixed bed ion exchange resin can reduce the amount of soluble aluminum, which is, for example, 0.04 mg / L, to less than 0.01 mg / L.

[実施例2]
実施例1と同じ装置であるが、イオン交換樹脂カラム82の構成が異なる装置を組み立てた。Cl形強塩基性アニオン交換樹脂(商品名「アンバーライト(登録商標)IRA−400 Cl」、(ダウ・ケミカル社製)100mLを樹脂カラム(内径19mm、長さ1000mm)に充填し、その後、水酸化ナトリウムで処理してアニオン交換樹脂のイオン形をOH形としたものをイオン交換樹脂カラム82とした。すなわち実施例2では、イオン交換樹脂層として、単床のアニオン交換樹脂からなるものを使用した。そして実施例1と同じA市水道水を被処理水として流量2.0L/hの条件で通水した。この通水条件は、SV=20h-1に相当する。実施例1と同様に、イオン交換樹脂カラム82から流出する処理水における溶存性アルミニウム濃度と、イオン交換樹脂カラム82における通水差圧を調べた。結果を表2に示す。表2において「通水量」の欄は、アニオン交換樹脂の体積基準の通水量である。
[Example 2]
An apparatus was assembled which was the same as the first embodiment but had a different configuration of the ion exchange resin column 82. A Cl-type strong basic anion exchange resin (trade name "Amberlite (registered trademark) IRA-400 Cl", manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) is filled in a resin column (inner diameter 19 mm, length 1000 mm) with water. The ion exchange resin column 82 was treated with sodium oxide to change the ion form of the anion exchange resin to the OH type. That is, in Example 2, a single-bed anion exchange resin was used as the ion exchange resin layer. Then, the same city A tap water as in Example 1 was passed as treated water under the condition of a flow rate of 2.0 L / h. This water flow condition corresponds to SV = 20h -1 . Same as Example 1. The dissolved aluminum concentration in the treated water flowing out from the ion exchange resin column 82 and the water flow differential pressure in the ion exchange resin column 82 were investigated. The results are shown in Table 2. In Table 2, the column of "water flow rate" is , The amount of water flow based on the volume of the ion exchange resin.

実施例2では、Al通水量が3.5g/L−Rとなるまで通水すると、通水差圧が通水初期に比べて約3倍に上昇するとともにアルミニウムのリークが見られた。そこでAl通水量が3g/L−Rとなった時点で、通水を停止し、その代わり、イオン交換樹脂カラム82内のイオン交換樹脂層の下部より上向流で洗浄液を流して、イオン交換樹脂層を洗浄した。この洗浄により、アルミニウムとシリカとを含む濁質が除去された。洗浄液には処理水を使用した。洗浄排水を静置すると濁質が沈殿したので、上澄み液を被処理水に戻した。洗浄は、10m/hの流速で行なった。流速は、イオン交換樹脂が流失することなく濁質を排出できる速度であれば、任意の速度であってよい。また、洗浄の頻度は、通水差圧が装置の許容通水差圧以下であってかつ初期差圧の3倍を超えない程度となるようなものであれば、任意に設定することができる。 In Example 2, when water was passed until the Al water flow rate reached 3.5 g / L-R, the water flow differential pressure increased about 3 times as compared with the initial water flow rate, and aluminum leak was observed. Therefore, when the Al water flow rate reaches 3 g / L-R, the water flow is stopped, and instead, the cleaning liquid is flowed upward from the lower part of the ion exchange resin layer in the ion exchange resin column 82 to exchange ions. The resin layer was washed. This wash removed turbidity containing aluminum and silica. Treated water was used as the cleaning liquid. When the washing wastewater was allowed to stand, the turbidity settled, so the supernatant was returned to the water to be treated. The washing was performed at a flow rate of 10 m / h. The flow velocity may be any speed as long as the turbidity can be discharged without the ion exchange resin being washed away. Further, the frequency of cleaning can be arbitrarily set as long as the water flow differential pressure is equal to or less than the allowable water flow differential pressure of the device and does not exceed 3 times the initial differential pressure. ..

この洗浄を行なった後に再び被処理水をイオン交換樹脂カラム82に流し、Al通水量が0.5gAl/L−Rとなった時点での通水差圧とアルミニウム濃度とを調べた。この結果も表2に示す。表2の通水量は、洗浄前後での通水量を合算したものである。 After this washing, the water to be treated was flown through the ion exchange resin column 82 again, and the water flow differential pressure and the aluminum concentration at the time when the Al water flow rate became 0.5 gAl / L-R were examined. This result is also shown in Table 2. The amount of water flowed in Table 2 is the sum of the amount of water flowed before and after cleaning.

Figure 0006967466
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表2より、洗浄を行なうことによって通水差圧が元に戻ることと、洗浄を行なわなかった場合にはアルミニウムのリークが見られる合算の通水量であっても確実にアルミニウムを除去できることが分かる。すなわち、通水工程と洗浄工程とを繰り返すことによって、イオン交換樹脂の薬品による再生を行なうことなく、シリカを含む被処理水から永続的にアルミニウムを除去できることが分かる。 From Table 2, it can be seen that the differential pressure of water flow is restored by cleaning, and that aluminum can be reliably removed even with the total amount of water flow where aluminum leaks can be seen if cleaning is not performed. .. That is, it can be seen that by repeating the water passing step and the washing step, aluminum can be permanently removed from the water to be treated containing silica without regenerating the ion exchange resin with a chemical.

10 膜ろ過装置
11 ろ過ユニット
50 原水槽
51 原水ポンプ
60 イオン交換装置
61 イオン交換樹脂層
71 逆洗ポンプ
72 逆洗弁
82 イオン交換樹脂カラム
83 差圧計
10 Filtration device 11 Filtration unit 50 Raw water tank 51 Raw water pump 60 Ion exchange device 61 Ion exchange resin layer 71 Backwash pump 72 Backwash valve 82 Ion exchange resin column 83 Differential pressure gauge

Claims (8)

シリカとアルミニウムを含む被処理水からアルミニウムを除去する方法であって、
少なくともアニオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂層に前記被処理水を通水してアルミニウムが低減された水を得る通水工程を有し、
前記通水工程において、前記アニオン交換樹脂のイオン交換容量を超えて前記被処理水を通水する方法。
A method of removing aluminum from water to be treated containing silica and aluminum.
It has a water passing step of passing the water to be treated through an ion exchange resin layer containing at least an anion exchange resin to obtain water having reduced aluminum.
A method for passing water to be treated in excess of the ion exchange capacity of the anion exchange resin in the water flow step.
前記通水工程ののち、前記イオン交換樹脂層を洗浄する洗浄工程をさらに備え、
前記通水工程と前記洗浄工程とを繰り返す請求項1に記載の方法。
After the water passage step, a cleaning step of cleaning the ion exchange resin layer is further provided.
The method according to claim 1, wherein the water flow step and the cleaning step are repeated.
前記洗浄工程において、逆洗により前記イオン交換樹脂層を洗浄し、前記通水工程において前記イオン交換樹脂層内に蓄積した懸濁物質を除去する、請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein in the washing step, the ion exchange resin layer is washed by backwashing, and suspended solids accumulated in the ion exchange resin layer are removed in the water passing step. 前記イオン交換樹脂層の薬品再生を行なうことなく前記通水工程と前記洗浄工程とを繰り返す、請求項2または3に記載の方法。 The method according to claim 2 or 3, wherein the water flow step and the cleaning step are repeated without regenerating the chemicals of the ion exchange resin layer. 前記通水工程において、前記イオン交換樹脂層へのアルミニウム捕捉量が第1のしきい値を超えた場合、及び、前記イオン交換樹脂層への通水差圧が第2のしきい値を超えた場合の少なくとも一方の場合に、前記通水工程を終了する、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。 In the water flow step, when the amount of aluminum trapped in the ion exchange resin layer exceeds the first threshold value, and the water flow differential pressure to the ion exchange resin layer exceeds the second threshold value. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the water flow step is terminated in at least one of the cases. シリカとアルミニウムを含む被処理水からアルミニウムを除去するアルミニウム除去装置であって、
少なくともアニオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂層を備え前記被処理水が通水されてアルミニウムが低減された水を排出するイオン交換装置と、
前記イオン交換装置に接続し、前記アニオン交換樹脂のイオン交換容量を超えて前記被処理水が前記イオン交換樹脂層に通水されたときに、洗浄液によって前記イオン交換樹脂層を洗浄して、前記被処理水を前記イオン交換樹脂層に通水することによって前記イオン交換樹脂層内に形成された懸濁物質を除去する洗浄機構と、
を備えるアルミニウム除去装置。
An aluminum removing device that removes aluminum from water to be treated containing silica and aluminum.
An ion exchange device provided with an ion exchange resin layer containing at least an anion exchange resin and through which the water to be treated is passed to discharge water with reduced aluminum.
When connected to the ion exchange device and the water to be treated exceeds the ion exchange capacity of the anion exchange resin and is passed through the ion exchange resin layer, the ion exchange resin layer is washed with a cleaning liquid to obtain the above. A cleaning mechanism that removes suspended substances formed in the ion exchange resin layer by passing water to be treated through the ion exchange resin layer, and a cleaning mechanism.
The Bei Elua aluminum removal device.
前記洗浄機構は逆洗により前記イオン交換樹脂層を洗浄する、請求項6に記載のアルミニウム除去装置。 The aluminum removing device according to claim 6, wherein the cleaning mechanism cleans the ion exchange resin layer by backwashing. 前記被処理水が通水される前記イオン交換装置の通水差圧を計測する差圧計を備え、前記差圧計での測定値が所定値を超えたときに、前記イオン交換装置への前記被処理水の通水が終了し前記洗浄機構前記イオン交換樹脂層の洗浄開始する、請求項6または7に記載のアルミニウム除去装置。 A differential pressure gauge for measuring the water flow differential pressure of the ion exchange device through which the water to be treated is passed is provided, and when the measured value by the differential pressure gauge exceeds a predetermined value, the subject to the ion exchange device is covered. the cleaning mechanism passing water treated water is completed to start the washing of the ion exchange resin layer, an aluminum removal apparatus according to claim 6 or 7.
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