JP6968682B2 - Manufacturing method of permeated water, water treatment device and operation method of the water treatment device - Google Patents

Manufacturing method of permeated water, water treatment device and operation method of the water treatment device Download PDF

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Description

本発明は、地下水を、逆浸透膜を用いて処理する水処理方法に関する。 The present invention relates to a water treatment method for treating groundwater using a reverse osmosis membrane.

逆浸透膜は、エネルギー消費量が少ない水処理膜として知られており、様々な分野で使用され、排水、海水、地下水などの処理にも使用されている。
また、従来より、地下水に含まれる溶存鉄、溶存マンガン、炭酸塩、アンモニア性窒素を除去する水処理システムが知られている。
例えば特許文献1には、地下水を化学的手段又は物理的手段により還元状態に調整する還元処理装置と、還元状態に調整された地下水をナノろ過膜又は逆浸透膜により処理し、透過水を製造する膜分離装置とを備えた水処理システムが開示されている。
Reverse osmosis membranes are known as water treatment membranes that consume less energy, are used in various fields, and are also used to treat wastewater, seawater, groundwater, and the like.
Further, conventionally, a water treatment system for removing dissolved iron, dissolved manganese, carbonate, and ammoniacal nitrogen contained in groundwater has been known.
For example, Patent Document 1 describes a reduction treatment device that adjusts groundwater to a reduced state by chemical means or physical means, and treatment of groundwater adjusted to a reduced state with a nanofiltration membrane or a reverse osmosis membrane to produce permeated water. A water treatment system including a membrane separation device is disclosed.

特開2011−189242号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-189242

逆浸透膜を用いる場合、逆浸透膜に導入する被処理水については、被処理水中の不純物等の総量を一定量以下とすることが推奨されている。そのため、逆浸透膜に導入する被処理水は、予め前処理を実施することが通常である。特許文献1では、逆浸透膜へ被処理水を導入する前に、サンドセパレータ、カチオン交換体、紫外線照射、フィルター濾過などの前処理を行っている。 When a reverse osmosis membrane is used, it is recommended that the total amount of impurities and the like in the water to be treated be a certain amount or less for the water to be treated to be introduced into the reverse osmosis membrane. Therefore, the water to be treated to be introduced into the reverse osmosis membrane is usually pretreated in advance. In Patent Document 1, before introducing water to be treated into the reverse osmosis membrane, pretreatment such as sand separator, cation exchanger, ultraviolet irradiation, and filter filtration is performed.

本発明者らが、地下水を処理するに際し、上記特許文献で行われているような前処理を実施せず、地下水を直接逆浸透膜へ導入することを検討したところ、炭酸ガス、アンモニアガス、酸化鉄、酸化マンガン成分の除去が不十分であり、以下の問題が生じることが判明した。
第一に、地下水を化学的手段によりpH7.0以下に調整し、逆浸透膜の被処理水とした場合、被処理水中の遊離炭酸が増加し、これを逆浸透膜で処理すると、炭酸ガスを多く含む透過水が製造される。炭酸ガスを多く含む透過水は、腐食性が高く、逆浸透膜以降の装置等にダメージを与える。
第二に、地下水を物理的手段により還元状態に調整し、逆浸透膜の被処理水とした場合、被処理水中の溶存酸素が除去されるとともに、遊離炭酸も除去されるが、脱炭酸の効果により被処理水のpHがアルカリサイドにシフトし、pH7.0より高くなるに従い、被処理水中のアンモニアガスの割合が、アンモニウムイオンの割合より高い状態となり、これを逆浸透膜で処理すると、アンモニアガスを多く含む透過水が製造される。アンモニアガスを多く含む透過水は、これを飲料水として使用するために添加される次亜塩素酸ソーダの注入量の増加を招く。
第三に、被処理水が逆浸透膜で処理され、炭酸ガスが透過水側に透過することで、濃縮水のpHがアルカリサイドにシフトし、pH7.0より高くなった場合、溶存鉄及び溶存マンガン成分が酸化析出し、逆浸透膜への膜ファウリングを招く。
本発明は、前処理を実施せず、地下水を逆浸透膜へ導入する透過水の製造方法における上記課題を解決する。
When the present inventors examined the introduction of groundwater directly into a reverse osmosis membrane without performing the pretreatment as performed in the above patent document when treating the groundwater, carbon dioxide gas, ammonia gas, It was found that the removal of iron oxide and manganese oxide components was insufficient, and the following problems occurred.
First, when the groundwater is adjusted to pH 7.0 or less by chemical means and used as the water to be treated by the reverse osmosis membrane, the free carbon dioxide in the water to be treated increases, and when this is treated by the reverse osmosis membrane, carbon dioxide gas is produced. Permeated water containing a large amount of water is produced. Permeated water containing a large amount of carbon dioxide is highly corrosive and damages the equipment after the reverse osmosis membrane.
Second, when the ground water is adjusted to a reduced state by physical means and used as the water to be treated by the reverse osmosis membrane, the dissolved oxygen in the water to be treated is removed and the free carbon dioxide is also removed, but the decarbonation Due to the effect, the pH of the water to be treated shifts to the alkaline side, and as the pH becomes higher than 7.0, the proportion of ammonia gas in the water to be treated becomes higher than the proportion of ammonium ions, and when this is treated with a reverse osmosis membrane, Permeated water containing a large amount of ammonia gas is produced. Permeated water containing a large amount of ammonia gas causes an increase in the injection amount of sodium hypochlorite added for use as drinking water.
Third, when the water to be treated is treated with a reverse osmosis membrane and carbon dioxide gas permeates to the permeated water side, the pH of the concentrated water shifts to the alkaline side and becomes higher than pH 7.0, the dissolved iron and Dissolved manganese components are oxidized and precipitated, leading to membrane fouling on the reverse osmosis membrane.
The present invention solves the above problems in a method for producing permeated water in which groundwater is introduced into a reverse osmosis membrane without performing pretreatment.

本発明者らは、地下水を直接逆浸透膜へ導入する場合における上記課題を解決すべく、
炭酸ガス、アンモニアガス、酸化鉄および酸化マンガン成分の除去について更に検討し、逆浸透膜の濃縮水のpH値が7.0以下になるように水処理を行うことで、課題を解決できることを見出した。
本発明は、以下のものを含む。
[1]地下水を直接逆浸透膜に供給し、逆浸透膜の濃縮水のpHが7.0以下となるように水処理をして得る、透過水の製造方法。
[2]地下水に酸成分を添加することで、前記濃縮水のpHを7.0以下とする、[1]に記載の透過水の製造方法。
[3]脱炭酸処理工程を更に有する、[1]または[2]に記載の透過水の製造方法。
[4]前記脱炭酸処理工程は、曝気による脱炭酸及び/又は脱気膜による脱炭酸である、[3]に記載の透過水の製造方法。
[5]地下水を直接逆浸透膜で処理するための水処理装置であって、地下水に酸成分を添加する酸添加手段と、逆浸透膜と、地下水の少なくとも一部を排水し得る排水手段と、を有する、水処理装置。
[6]前記水処理装置は、地下水を移送する配管の少なくとも一部が、塩化ビニル管である、[5]に記載の水処理装置。
[7][5]または[6]に記載の水処理装置の運転方法であって、水処理装置を一時停止させた後再稼働する際、地下水を逆浸透膜に移送する配管中に滞留した滞留水を排水するように運転する、水処理装置の運転方法。
[8]FI値が3以上、鉄イオン濃度が0.01ppm以上、マンガンイオン濃度が0.01ppm以上、アンモニア性窒素濃度が0.5ppm以上および有機物濃度が10ppm以上である被処理水を逆浸透膜に供給し、逆浸透膜の濃縮水のpHが7.0以下となるように水処理を行う、透過水の製造方法。
The present inventors have solved the above-mentioned problems in the case of directly introducing groundwater into a reverse osmosis membrane.
Further studies on the removal of carbon dioxide gas, ammonia gas, iron oxide and manganese oxide components, and found that the problem can be solved by performing water treatment so that the pH value of the concentrated water in the reverse osmosis membrane is 7.0 or less. rice field.
The present invention includes:
[1] A method for producing permeated water, which is obtained by directly supplying groundwater to a reverse osmosis membrane and treating it with water so that the pH of the concentrated water in the reverse osmosis membrane is 7.0 or less.
[2] The method for producing permeated water according to [1], wherein the pH of the concentrated water is set to 7.0 or less by adding an acid component to groundwater.
[3] The method for producing permeated water according to [1] or [2], further comprising a decarboxylation treatment step.
[4] The method for producing permeated water according to [3], wherein the decarboxylation treatment step is decarboxylation by aeration and / or decarboxylation by a decarboxylation membrane.
[5] A water treatment device for directly treating groundwater with a reverse osmosis membrane, which includes an acid addition means for adding an acid component to the groundwater, a reverse osmosis membrane, and a drainage means capable of draining at least a part of the groundwater. , A water treatment device.
[6] The water treatment device according to [5], wherein at least a part of the pipe for transferring groundwater is a vinyl chloride pipe.
[7] According to the method of operating the water treatment device according to [5] or [6], when the water treatment device is temporarily stopped and then restarted, it stays in the pipe for transferring the groundwater to the reverse osmosis membrane. An operation method of a water treatment device that operates so as to drain accumulated water.
[8] Reverse osmosis of treated water having an FI value of 3 or more, an iron ion concentration of 0.01 ppm or more, a manganese ion concentration of 0.01 ppm or more, an ammoniacal nitrogen concentration of 0.5 ppm or more, and an organic substance concentration of 10 ppm or more. A method for producing permeated water, which is supplied to a membrane and treated with water so that the pH of the concentrated water in the reverse osmosis membrane is 7.0 or less.

本発明により、透過水への炭酸ガスの透過を抑制するため、逆浸透膜以降の装置等の腐食を抑制できる。また、透過水へのアンモニアガスの透過を抑制するため、後処理で使用する次亜塩素酸ソーダ量を低減することができ、かつ、透過水の品質を維持できる。さらに、濃縮水からの溶存鉄および溶存マンガン成分の酸化析出を抑制するため、逆浸透膜への膜ファウリングが抑制できる。また、水処理装置の一時停止後再稼働する際、装置中に滞留した滞留水を排水するように運転することでも、溶存鉄および溶存マンガン成分の酸化析出を抑制するため、逆浸透膜への膜ファウリングが抑制できる。逆浸透膜への膜ファウリングを抑制することで、装置を長期間運転することが可能となる。これらに加え、地下水を直接逆浸透膜へ導入する場合においては、前処理装置が不要となるため、水処理装置を簡素化できる。 According to the present invention, since the permeation of carbon dioxide gas into the permeated water is suppressed, the corrosion of the device and the like after the reverse osmosis membrane can be suppressed. Further, since the permeation of ammonia gas into the permeated water is suppressed, the amount of sodium hypochlorite used in the post-treatment can be reduced, and the quality of the permeated water can be maintained. Furthermore, since the oxidative precipitation of dissolved iron and dissolved manganese components from concentrated water is suppressed, membrane fouling to the reverse osmosis membrane can be suppressed. In addition, when the water treatment equipment is temporarily stopped and then restarted, the operation is performed so as to drain the accumulated water accumulated in the equipment, in order to suppress the oxidative precipitation of dissolved iron and dissolved manganese components, so that the reverse osmosis membrane can be used. Membrane fouling can be suppressed. By suppressing membrane fouling to the reverse osmosis membrane, the device can be operated for a long period of time. In addition to these, when groundwater is directly introduced into the reverse osmosis membrane, a pretreatment device is not required, so that the water treatment device can be simplified.

本発明の一実施形態を示す、処理フロー図である。It is a processing flow diagram which shows one Embodiment of this invention. 実験1の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Experiment 1. 実験2の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Experiment 2.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these contents as long as the gist thereof is not exceeded.

図1は、本発明の一実施形態を示す、処理フロー図である。当該処理フローが適用される水処理装置100の一形態では、酸添加手段1、スプレーノズル2、原水槽3、曝気ブロワ4、循環ポンプ5A、供給ポンプ5B、pH計6、切替弁7、逆浸透膜8、脱気膜9を含む。これら以外の手段や計測器を含んでもよい。その他の手段としては、透過水を水
道水として使用する場合に必要なアンモニア除去及び/又は滅菌のための次亜塩素酸添加装置などがあげられる。
FIG. 1 is a processing flow diagram showing an embodiment of the present invention. In one form of the water treatment apparatus 100 to which the treatment flow is applied, the acid addition means 1, the spray nozzle 2, the raw water tank 3, the aeration blower 4, the circulation pump 5A, the supply pump 5B, the pH meter 6, the switching valve 7, and the reverse osmosis Includes osmosis membrane 8 and degassing membrane 9. Means and measuring instruments other than these may be included. Other means include a hypochlorous acid addition device for removing and / or sterilizing ammonia required when permeated water is used as tap water.

水処理装置100は、汲み上げられた地下水10が、直接逆浸透膜8に供給され得る。
地下水は、地中に存在する水であって、地層中の間隙を満たして存在している水であり、地域により水質が若干異なるものの、地域によって又は国によって特段限定されるものではない。
In the water treatment apparatus 100, the pumped groundwater 10 can be directly supplied to the reverse osmosis membrane 8.
Groundwater is water that exists in the ground and fills the gaps in the stratum, and although the water quality differs slightly depending on the region, it is not particularly limited depending on the region or country.

地下水10には、様々な物質が含まれる。本実施形態の透過水の製造方法、水処理装置および水処理装置の運転方法は、溶存鉄、溶存マンガン、炭酸塩、アンモニア性窒素および有機物を含有する地下水に好適に使用できる。
溶存鉄を含有する場合には、その濃度が50ppm以下であることが好ましく、20ppm以下であることがより好ましく、10ppm以下であることが更に好ましい。下限は特段限定されず、例えば0.01ppm以上であってよく、0.1ppm以上であってよく、1ppm以上であってよい。
溶存鉄を上記範囲で含有する場合、本実施形態中に含まれる逆浸透膜8による溶存鉄成分の除去が好適に行われる。
溶存マンガンを含有する場合には、その濃度が50ppm以下であることが好ましく、20ppm以下であることがより好ましく、10ppm以下であることが更に好ましい。下限は特段限定されず、例えば0.01ppm以上であってよく、0.1ppm以上であってよく、1ppm以上であってよい。
溶存マンガンを上記範囲で含有する場合、本実施形態中に含まれる逆浸透膜8による溶存マンガン成分の除去が好適に行われる。
炭酸塩を含有する場合には、その濃度が500ppm以下であることが好ましく、200ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることが更に好ましい。下限は特段限定されず、例えば1ppm以上であってよく、10ppm以上であってよく、50ppm以上であってよい。
炭酸塩を上記範囲で含有する場合、本実施形態中に含まれる脱炭酸処理工程により遊離炭酸の除去が好適に行われる。
アンモニア性窒素を含有する場合には、その濃度が50ppm以下であることが好ましく、20ppm以下であることがより好ましく、10ppm以下であることが更に好ましい。下限は特段限定されず、例えば0.5ppm以上であってよく、1ppm以上であってよく、2ppm以上であってよい。
アンモニア性窒素を上記範囲で含有する場合、本実施形態中に含まれる逆浸透膜8によりアンモニアガスの除去が好適に行われる。
有機物を含有する場合には、その濃度が200ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましく、50ppm以下であることが更に好ましい。下限は特段限定されず、例えば0.3ppm以上であってよく、1ppm以上であってよく、3ppm以上であってよく、10ppm以上であってよい。
有機物を上記範囲で含有する場合、本実施形態中に含まれる逆浸透膜8により有機物の除去が好適に行われる。
その他、地下水は鉱物などに由来する各種ミネラル、例えばカルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオン、硫酸イオン、シリカなどを含んでいてもよい。
また、地下水は、FI値が6.5以下であることが好ましく、6以下であることが更に好ましく、0以上であることが好ましく、3以上であることが更に好ましい。なお、FI値とは、逆浸透法において,モジュールへの供給水中の微量な懸濁物質を定量化する指標の値である。
Groundwater 10 contains various substances. The method for producing permeated water, the method for operating the water treatment device and the water treatment device according to the present embodiment can be suitably used for groundwater containing dissolved iron, dissolved manganese, carbonate, ammoniacal nitrogen and organic substances.
When the dissolved iron is contained, its concentration is preferably 50 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and further preferably 10 ppm or less. The lower limit is not particularly limited, and may be, for example, 0.01 ppm or more, 0.1 ppm or more, or 1 ppm or more.
When the dissolved iron is contained in the above range, the dissolved iron component is preferably removed by the reverse osmosis membrane 8 contained in the present embodiment.
When the dissolved manganese is contained, its concentration is preferably 50 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and further preferably 10 ppm or less. The lower limit is not particularly limited, and may be, for example, 0.01 ppm or more, 0.1 ppm or more, or 1 ppm or more.
When the dissolved manganese is contained in the above range, the dissolved manganese component is preferably removed by the reverse osmosis membrane 8 contained in the present embodiment.
When a carbonate is contained, its concentration is preferably 500 ppm or less, more preferably 200 ppm or less, and further preferably 100 ppm or less. The lower limit is not particularly limited, and may be, for example, 1 ppm or more, 10 ppm or more, or 50 ppm or more.
When the carbonate is contained in the above range, the free carbonic acid is preferably removed by the decarboxylation treatment step contained in the present embodiment.
When it contains ammoniacal nitrogen, its concentration is preferably 50 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and even more preferably 10 ppm or less. The lower limit is not particularly limited, and may be, for example, 0.5 ppm or more, 1 ppm or more, or 2 ppm or more.
When ammoniacal nitrogen is contained in the above range, the ammonia gas is preferably removed by the reverse osmosis membrane 8 contained in the present embodiment.
When an organic substance is contained, its concentration is preferably 200 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and further preferably 50 ppm or less. The lower limit is not particularly limited, and may be, for example, 0.3 ppm or more, 1 ppm or more, 3 ppm or more, or 10 ppm or more.
When the organic substance is contained in the above range, the organic substance is preferably removed by the reverse osmosis membrane 8 contained in the present embodiment.
In addition, the groundwater may contain various minerals derived from minerals and the like, for example, calcium ion, sodium ion, potassium ion, magnesium ion, chloride ion, sulfate ion, silica and the like.
Further, the groundwater has a FI value of 6.5 or less, more preferably 6 or less, more preferably 0 or more, still more preferably 3 or more. The FI value is an index value for quantifying a trace amount of suspended solids in the water supplied to the module in the reverse osmosis method.

本実施形態では、地下水が直接逆浸透膜に供給される。ここでいう「直接」とは、通常
地下水を逆浸透膜に導入する際に行う前処理、例えば金属除去、有機物除去、滅菌などを目的として行われる処理をすることなく、地下水を逆浸透膜に導入することを意味する。
逆浸透膜を用いる場合、逆浸透膜に導入する被処理水を、被処理水中の不純物等の総量を一定量以下としてから逆浸透膜に導入することが推奨されている。これは、不純物等の総量が低減されないまま逆浸透膜に導入されることで、逆浸透膜に詰まりが生じて透過能が減少する、透過能を維持するため圧力差を大きくすることで逆浸透膜が破損する、などの恐れがあるためである。しかしながら本発明者らは、逆浸透膜の濃縮水のpHを一定の値以下に制御し、地下水を連続的に直接逆浸透膜に供給し処理できる結論に至った。
In this embodiment, groundwater is directly supplied to the reverse osmosis membrane. The term "directly" as used herein means that the groundwater is transferred to the reverse osmosis membrane without any pretreatment that is usually performed when the groundwater is introduced into the reverse osmosis membrane, for example, treatments that are performed for the purpose of removing metals, removing organic substances, sterilizing, and the like. Means to introduce.
When a reverse osmosis membrane is used, it is recommended that the water to be treated to be introduced into the reverse osmosis membrane be introduced into the reverse osmosis membrane after the total amount of impurities and the like in the water to be treated is set to a certain amount or less. This is because the reverse osmosis membrane is introduced into the reverse osmosis membrane without reducing the total amount of impurities, etc., so that the reverse osmosis membrane is clogged and the permeability is reduced. This is because there is a risk that the membrane will be damaged. However, the present inventors have come to the conclusion that the pH of the concentrated water of the reverse osmosis membrane can be controlled to a certain value or less, and the groundwater can be continuously supplied directly to the reverse osmosis membrane for treatment.

本実施形態における透過水の製造方法は、地下水10を直接逆浸透膜8に供給し、逆浸透膜の濃縮水12のpHが7.0以下となるように水処理をして得る、透過水11の製造方法である。
逆浸透膜8は特段限定されず、市販のものを用いることができる。また、通常逆浸透膜と称される膜よりも孔径が若干大きいナノろ過膜(NF膜ともいう)も、本実施形態において逆浸透膜に含まれる。
The method for producing permeated water in the present embodiment is obtained by directly supplying groundwater 10 to the reverse osmosis membrane 8 and treating the concentrated water 12 of the reverse osmosis membrane with water so that the pH is 7.0 or less. 11 is the manufacturing method.
The reverse osmosis membrane 8 is not particularly limited, and a commercially available one can be used. Further, a nanofiltration membrane (also referred to as an NF membrane) having a slightly larger pore diameter than a membrane usually called a reverse osmosis membrane is also included in the reverse osmosis membrane in the present embodiment.

地下水10は、逆浸透膜の濃縮水12のpHが7.0以下となるよう、酸添加手段1により酸成分を添加されてもよい。酸添加手段1は、後述する逆浸透膜8における透過水への、遊離炭酸の透過抑制、および、アンモニアガスの透過抑制、ならびに、逆浸透膜への酸化鉄および酸化マンガンの膜ファウリング抑制の観点から、地下水10が逆浸透膜8に供給される前段に備えられることが好ましく、地下水10がスプレーノズル2により原水槽3にスプレー噴霧される前段及び/又は後段に備えられることが好ましい。 The groundwater 10 may be added with an acid component by the acid adding means 1 so that the pH of the concentrated water 12 of the reverse osmosis membrane is 7.0 or less. The acid addition means 1 suppresses the permeation of free carbon dioxide into the permeated water in the reverse osmosis membrane 8 described later, suppresses the permeation of ammonia gas, and suppresses the membrane fouling of iron oxide and manganese oxide into the reverse osmosis membrane. From the viewpoint, it is preferable that the ground water 10 is provided in the pre-stage where the reverse osmosis membrane 8 is supplied, and it is preferable that the ground water 10 is provided in the pre-stage and / or the post-stage in which the raw water tank 3 is spray-sprayed by the spray nozzle 2.

酸添加手段1により添加される酸成分としては、地下水10および濃縮水12のpHを低下させるものであれば特に制限されないが、例えば硫酸、塩酸、硝酸、炭酸等の無機酸、有機酸があげられるが、無機酸が好ましく、硫酸がより好ましい。酸の添加量は地下水10および濃縮水12のpHの数値により適宜設定することから、pH計6に示されるpHの値を確認しながら酸を添加し、地下水10および濃縮水12のpHを7.0以下とすることが好ましく、6.5以下とすることがより好ましく、6.0以下とすることがさらに好ましく、5.5以下とすることが最も好ましい。 The acid component added by the acid adding means 1 is not particularly limited as long as it lowers the pH of the ground water 10 and the concentrated water 12, but examples thereof include inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitrate and carbon dioxide, and organic acids. However, inorganic acids are preferred, and sulfuric acid is more preferred. Since the amount of acid added is appropriately set according to the pH values of the groundwater 10 and the concentrated water 12, the acid is added while checking the pH value shown in the pH meter 6, and the pH of the groundwater 10 and the concentrated water 12 is changed to 7. It is preferably 0.0 or less, more preferably 6.5 or less, further preferably 6.0 or less, and most preferably 5.5 or less.

地下水10および濃縮水12のpHが7.0以下になると、地下水10および濃縮水12中の溶存鉄、溶存マンガン、炭酸塩およびアンモニア性窒素に対し、以下の効果が得られる。
溶存鉄と溶存マンガンは、それぞれ酸化鉄と酸化マンガンとして酸化析出することが抑制され、逆浸透膜8への膜ファウリングが抑制される。また、炭酸塩は、遊離炭酸、重炭酸イオン、炭酸イオンのうち、遊離炭酸の割合が多い状態となり、後述する脱炭酸処理工程により遊離炭酸が効率的に除去される。さらに、アンモニア性窒素は、アンモニウムイオンとアンモニアガスのうち、アンモニウムイオンの割合が多い状態となり、逆浸透膜8を透過して得られる透過水11へのアンモニウムイオンの透過が抑制される。
When the pH of the groundwater 10 and the concentrated water 12 becomes 7.0 or less, the following effects can be obtained on the dissolved iron, the dissolved manganese, the carbonate and the ammoniacal nitrogen in the groundwater 10 and the concentrated water 12.
Dissolved iron and dissolved manganese are suppressed from oxidative precipitation as iron oxide and manganese oxide, respectively, and membrane fouling to the reverse osmosis membrane 8 is suppressed. Further, the carbonate has a large proportion of free carbonic acid among the free carbonic acid, bicarbonate ion, and carbonate ion, and the free carbonic acid is efficiently removed by the decarbonation treatment step described later. Further, the ammoniacal nitrogen has a large proportion of ammonium ions in the ammonium ions and the ammonia gas, and the permeation of the ammonium ions into the permeated water 11 obtained by permeating through the reverse osmosis membrane 8 is suppressed.

本実施形態における透過水11の製造方法は、更に脱炭酸処理工程を有してもよい。
脱炭酸処理工程のおける脱炭酸手段は、地下水10、透過水11および濃縮水12中の遊離炭酸を除去することができれば特に制限されないが、例えば、曝気による脱炭酸、減圧による脱炭酸、脱気膜による脱炭酸、またはこれら脱炭酸手段の組み合わせなどがあげられる。
The method for producing the permeated water 11 in the present embodiment may further include a decarboxylation treatment step.
The decarboxylation means in the decarboxylation treatment step is not particularly limited as long as it can remove free carbonic acid in the groundwater 10, the permeated water 11, and the concentrated water 12, and is, for example, decarboxylation by exposure, decarboxylation by decompression, and decarboxylation. Decarboxylation with a membrane or a combination of these decarboxylation means can be mentioned.

本実施形態の脱炭酸処理工程は、曝気による脱炭酸及び/又は脱気膜による脱炭酸であってもよい。
曝気による脱炭酸は、曝気ブロワ4により、地下水10に気体を吹き込むことで行われ
る。吹き込まれる気体は、遊離炭酸を地下水10から除去することができるものであれば特に制限されないが、例えば窒素ガス等の不活性ガスや空気などがあげられる。また、曝気による脱炭酸は、逆浸透膜8の前段に行われるのが好ましく、地下水10に酸成分が添加された後段に行われるのが好ましい。
一方、脱気膜による脱炭酸は、地下水10及び/又は透過水12を移送する配管に設置された脱気膜9により行われる。脱気膜9は、遊離炭酸を地下水10および透過水12から除去することができるものであれば特に制限されず、典型的には、中空糸膜が用いられるが、これに限定されない。また、脱気膜による脱炭酸は、逆浸透膜8の前段で行われてもよく、逆浸透膜8の後段で行われてもよく、逆浸透膜8の前段および後段の双方で行われてもよく、地下水10に酸成分が添加された後段に行われるのが好ましい。
The decarboxylation treatment step of the present embodiment may be decarboxylation by aeration and / or decarboxylation by a decarboxylation membrane.
Decarboxylation by aeration is performed by blowing a gas into the groundwater 10 by the aeration blower 4. The gas to be blown is not particularly limited as long as it can remove free carbonic acid from the groundwater 10, and examples thereof include an inert gas such as nitrogen gas and air. Further, decarboxylation by aeration is preferably performed before the reverse osmosis membrane 8, and preferably after the acid component is added to the groundwater 10.
On the other hand, decarboxylation by the degassing membrane is performed by the degassing membrane 9 installed in the pipe for transferring the groundwater 10 and / or the permeated water 12. The degassing membrane 9 is not particularly limited as long as it can remove free carbonic acid from the groundwater 10 and the permeated water 12, and a hollow fiber membrane is typically used, but the degassing membrane 9 is not limited thereto. Further, decarbonization by the degassing membrane may be performed in the front stage of the reverse osmosis membrane 8, may be performed in the rear stage of the reverse osmosis membrane 8, and may be performed in both the front stage and the rear stage of the reverse osmosis membrane 8. It is also preferable that the procedure is carried out after the acid component is added to the ground water 10.

逆浸透膜8に供給される地下水10及び/又は逆浸透膜8を透過して得られる透過水12は、上記酸処理および上記脱炭酸工程により、遊離炭酸が効率的に除去されるため、腐食性の高い水になることが抑制される。 The groundwater 10 and / or the permeated water 12 obtained by permeating through the reverse osmosis membrane 8 supplied to the reverse osmosis membrane 8 is corroded because free carbonic acid is efficiently removed by the acid treatment and the decarbonation step. It is suppressed that the water becomes highly acidic.

本実施形態における水処理装置100は、地下水の少なくとも一部を排水し得る排水手段を更に有してもよい。
排水手段は、逆浸透膜8の前段に設置されたものであれば特に制限されないが、例えば地下水10を移送する配管中に設置された切替弁7などがあげられる。
排水手段を設置することで、水処理装置100を一時停止させた後再稼働する際、地下水10を原水槽3に移送する配管中に滞留した滞留水中の溶存鉄が酸化析出しても、滞留水を排水する運転方法が可能になるため、逆浸透膜8への膜ファウリングが抑制できる。
The water treatment device 100 in the present embodiment may further have a drainage means capable of draining at least a part of the groundwater.
The drainage means is not particularly limited as long as it is installed in front of the reverse osmosis membrane 8, and examples thereof include a switching valve 7 installed in a pipe for transferring groundwater 10.
By installing the drainage means, when the water treatment device 100 is temporarily stopped and then restarted, even if the dissolved iron in the accumulated water accumulated in the pipe for transferring the groundwater 10 to the raw water tank 3 is oxidized and precipitated, it is retained. Since the operation method of draining water becomes possible, membrane fouling to the reverse osmosis membrane 8 can be suppressed.

本実施形態における水処理装置100の地下水10を移送する配管の少なくとも一部は、塩化ビニル管であってもよい。
地下水10を移送する配管の少なくとも一部が塩化ビニル管にすることで、地下水10の遊離炭酸による配管の腐食を抑制することができる。
At least a part of the pipe for transferring the groundwater 10 of the water treatment apparatus 100 in this embodiment may be a vinyl chloride pipe.
By making at least a part of the pipe for transferring the groundwater 10 a vinyl chloride pipe, it is possible to suppress the corrosion of the pipe due to the free carbonic acid of the groundwater 10.

本実施形態における水処理装置100は、地下水10を循環させるための循環ポンプ5Aを有してもよい。循環ポンプ5Aは逆浸透膜8の前段に設置されていればよく、原水槽3に貯留された地下水10を循環できるように設置されていることが好ましい。
循環ポンプ5Aは本実施形態において必須の構成ではないが、逆浸透膜8に供給される地下水10中の遊離炭酸が多く脱炭酸が不十分な場合に、循環ポンプ5が稼働し、原水槽3の地下水10を循環させることで、地下水10に、酸添加手段1による酸処理および曝気ブロワ4による脱炭酸処理を追加的に行う運転方法が可能になるため、有することが好ましい。
The water treatment device 100 in the present embodiment may have a circulation pump 5A for circulating the groundwater 10. The circulation pump 5A may be installed in front of the reverse osmosis membrane 8, and is preferably installed so that the groundwater 10 stored in the raw water tank 3 can be circulated.
Although the circulation pump 5A is not an essential configuration in the present embodiment, when the groundwater 10 supplied to the reverse osmosis membrane 8 has a large amount of free carbonic acid and the decarbonation is insufficient, the circulation pump 5 operates and the raw water tank 3 is operated. By circulating the groundwater 10 in the above, it is preferable to have the groundwater 10 because it enables an operation method in which the acid treatment by the acid addition means 1 and the decarbonation treatment by the aeration blower 4 are additionally performed.

本実施形態における水処理装置100は、地下水10を逆浸透膜に供給するための供給ポンプ5Bを有してもよい。供給ポンプ5Bは逆浸透膜8の前段に設置されていればよく、原水槽3に貯留された地下水10を逆浸透膜に供給できるように設置されていることが好ましい。
供給ポンプ5Bは本実施形態において必須の構成ではないが、逆浸透膜8に供給される地下水10の流量や圧力を一定に保つ運転方法が可能になるため、有することが好ましい。
The water treatment device 100 in the present embodiment may have a supply pump 5B for supplying the groundwater 10 to the reverse osmosis membrane. The supply pump 5B may be installed in front of the reverse osmosis membrane 8, and is preferably installed so that the groundwater 10 stored in the raw water tank 3 can be supplied to the reverse osmosis membrane 8.
Although the supply pump 5B is not an essential configuration in the present embodiment, it is preferable to have the supply pump 5B because it enables an operation method for keeping the flow rate and pressure of the groundwater 10 supplied to the reverse osmosis membrane 8 constant.

以下に、逆浸透膜を設けるに際し、諸条件を検討した実験結果を示す。
<実験1:脱炭酸処理前の地下水のpHとアルカリ度除去率の関係>
脱炭酸処理をする前の地下水のpHを変化させ、実験としてはプロセスのマージンを考慮し、pHが変動してもOH析出しないよう設定するため、地下水のpHが6.5になるまで曝気による脱炭酸処理を行い、地下水からのアルカリ度の除去率を測定した結果を
図2に示す。なお、アルカリ度とは水中に含まれる炭酸水素塩、炭酸塩又は水酸化物等のアルカリ分の量をこれに対応する炭酸カルシウム(CaCO)の濃度で表したものであり、地下水のような自然水の場合、炭酸塩又は炭酸水素塩が主体をなすことが知られている。
図2に示すとおり、アルカリ度の除去率は、脱炭酸処理を行う前の地下水のpHが5.5以下であるときに、75%以上となることが理解できる。したがって、脱炭酸処理前の地下水は、pHを5.5以下とし、地下水のpHが7.0になるまで脱炭酸処理を行うことが好ましい。
The following shows the experimental results that examined various conditions when the reverse osmosis membrane was provided.
<Experiment 1: Relationship between pH of groundwater before decarboxylation and removal rate of alkalinity>
In order to change the pH of the groundwater before decarbonation treatment and consider the process margin in the experiment and set it so that OH- precipitation does not occur even if the pH fluctuates, aeration is performed until the pH of the groundwater reaches 6.5. The result of measuring the removal rate of alkalinity from the groundwater by performing the decarbonation treatment by the above is shown in FIG. The alkalinity is the amount of alkali content such as bicarbonate, carbonate or hydroxide contained in water expressed by the corresponding concentration of calcium carbonate (CaCO 3 ), such as groundwater. In the case of natural water, it is known that carbonate or bicarbonate is the main component.
As shown in FIG. 2, it can be understood that the removal rate of alkalinity is 75% or more when the pH of the groundwater before the decarboxylation treatment is 5.5 or less. Therefore, it is preferable that the pH of the groundwater before the decarboxylation treatment is 5.5 or less and the decarboxylation treatment is performed until the pH of the groundwater reaches 7.0.

<実験2:逆浸透膜に供給する地下水のpHと透過水に含まれるアンモニア性窒素濃度の関係>
アンモニア性窒素濃度4.5mg/Lの地下水のpHを変化させ、回収率70%の条件で逆浸透膜(日東電工製 ESPA2)に供給し、透過水に含まれるアンモニア性窒素濃度を測定した結果を図3に示す。
図3に示すとおり、地下水のpHが高くなるにつれ、透過水に含まれるアンモニア性窒素濃度が高くなることが理解できる。したがって、アンモニア性窒素は、地下水のpHが7以下であると逆浸透膜による阻止率が上昇し、一方で地下水のpHが7.0より高くなるにつれ逆浸透膜による阻止率が低下する。
<Experiment 2: Relationship between the pH of groundwater supplied to the reverse osmosis membrane and the concentration of ammoniacal nitrogen contained in the permeated water>
Results of measuring the concentration of ammoniacal nitrogen contained in permeated water by changing the pH of groundwater with an ammoniacal nitrogen concentration of 4.5 mg / L and supplying it to a reverse osmosis membrane (ESPA2 manufactured by Nitto Denko) under the condition of a recovery rate of 70%. Is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, it can be understood that the concentration of ammoniacal nitrogen contained in the permeated water increases as the pH of the groundwater increases. Therefore, for ammoniacal nitrogen, the inhibition rate by the reverse osmosis membrane increases when the pH of the groundwater is 7 or less, while the inhibition rate by the reverse osmosis membrane decreases as the pH of the groundwater becomes higher than 7.0.

100 水処理装置
10 地下水
11 透過水
12 濃縮水
13 排水
1 酸添加手段
2 スプレーノズル
3 原水槽
4 曝気ブロワ
5A 循環ポンプ
5B 供給ポンプ
6 pH計
7 切替弁
8 逆浸透膜
9 脱気膜
100 Water treatment device 10 Groundwater 11 Permeated water 12 Concentrated water 13 Drainage 1 Acid addition means 2 Spray nozzle 3 Raw water tank 4 Aeration blower 5A Circulation pump 5B Supply pump 6 pH meter 7 Switching valve 8 Reverse osmosis membrane 9 Degassing membrane

Claims (1)

FI値が0以上6.5以下、鉄イオン濃度が0.01ppm以上、マンガンイオン濃度が0.01ppm以上、アンモニア性窒素濃度が0.5ppm以上および有機物濃度が0.3ppm以上200ppm以下である被処理水を逆浸透膜に供給し、逆浸透膜の濃縮水のpHが7.0以下となるように水処理を行う、透過水の製造方法。 The FI value is 0 or more and 6.5 or less , the iron ion concentration is 0.01 ppm or more, the manganese ion concentration is 0.01 ppm or more, the ammoniacal nitrogen concentration is 0.5 ppm or more, and the organic substance concentration is 0.3 ppm or more and 200 ppm or less. A method for producing permeated water, in which treated water is supplied to a reverse osmosis membrane and water treatment is performed so that the pH of the concentrated water in the reverse osmosis membrane is 7.0 or less.
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