JP7168739B2 - Water treatment device and water treatment method - Google Patents

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Description

本発明は、水処理装置および水処理方法に関する。 The present invention relates to a water treatment device and a water treatment method.

近年、工場などからの排水量を減容させる技術が提案されている。具体的に、逆浸透膜(RO膜)などを用いて排水を濃縮して透過水を回収し、排水を減容化する方法などが提案されている。排水を減容する方法として、RO膜により濃縮された濃縮水をさらに蒸留または晶析させる方法によって、固形分以外の廃棄物を極力発生させないゼロ排水プロセス(ZLD:Zero Liquid Discharge)が知られている。 In recent years, techniques for reducing the volume of wastewater discharged from factories and the like have been proposed. Specifically, a method of concentrating wastewater using a reverse osmosis membrane (RO membrane) or the like to collect permeated water and reducing the volume of wastewater has been proposed. As a method for reducing the volume of wastewater, there is known a Zero Liquid Discharge (ZLD) process that minimizes the generation of waste other than solid content by further distilling or crystallizing concentrated water that has been concentrated by an RO membrane. there is

ところで、RO膜などの膜を用いて水処理を行う過程における濃縮に伴って、膜の内部で溶解度を超えてしまうと、塩類が析出する、いわゆるスケーリングが生じ、膜の閉塞の原因になる。スケーリングは溶解度の低い塩類が原因であって、スケーリングが発生すると、膜の水透過性の低下や原水の供給側における圧力損失の上昇を引き起こし、水処理装置の運転の継続が困難になる。スケーリングを発生させる塩類は溶解度の低い成分である。 By the way, if the solubility inside the membrane is exceeded due to concentration in the process of water treatment using a membrane such as an RO membrane, so-called scaling, in which salts are precipitated, will occur, causing clogging of the membrane. Scaling is caused by salts with low solubility, and when scaling occurs, it causes a decrease in the water permeability of the membrane and an increase in pressure loss on the raw water supply side, making it difficult to continue the operation of the water treatment apparatus. Salts that cause scaling are poorly soluble components.

非特許文献1には、凝集沈殿によってカルシウムをある程度除去した後に軟水器によってカルシウムを完全に除去し、さらにRO膜によって被処理水をアルカリ性にした環境で運転することによって、シリカのスケーリングを抑制する方法が開示されている。非特許文献1に記載の技術は、Ca系のスケールやシリカのスケールを抑制する水処理装置として用いられている。 In Non-Patent Document 1, after removing calcium to some extent by coagulation sedimentation, calcium is completely removed by a water softener, and the water to be treated is operated in an environment where the water to be treated is made alkaline by an RO membrane, thereby suppressing silica scaling. A method is disclosed. The technique described in Non-Patent Document 1 is used as a water treatment apparatus that suppresses Ca-based scale and silica scale.

米国特許出願公開第2014/151295号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2014/151295 国際公開第2015/002309号WO2015/002309 特開2020-018992号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-018992 特開2020-058963号公報JP 2020-058963 A

"California Utility chooses HERO(TM)/Crystallizer for ZLD,Project Profile #35"、[online]、[令和2年6月9日検索]、インターネット<URL:https://www.aquatech.com/wp-content/uploads/35.Magnolia-HERO.pdf>"California Utility chooses HERO(TM)/Crystallizer for ZLD, Project Profile #35", [online], [searched on June 9, 2020], Internet <URL: https://www.aquatech.com/wp -content/uploads/35.Magnolia-HERO.pdf>

上述した特許文献1および非特許文献1に開示された従来技術による水処理方法においては、スケールの発生をある程度抑制することが可能になるが、特にZLDにおいては、従来に比して大幅に高い濃縮を実現して水の回収率の向上が望まれていた。この要請は、ZLD以外の濃縮排水が生じる排水プロセスにおいても同様に求められ、スケールの発生を抑制しつつ濃縮排水をさらに濃縮させて、被処理水から回収する水の回収率を向上させる技術が求められていた。 In the water treatment methods according to the prior art disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 described above, it is possible to suppress the generation of scale to some extent. It has been desired to improve the recovery rate of water by realizing concentration. This demand is similarly sought in wastewater processes other than ZLD where concentrated wastewater is generated, and there is a technology to further concentrate the concentrated wastewater while suppressing scale generation and improve the recovery rate of water recovered from the water to be treated. was wanted.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、不純物を含む被処理水から水を抽出する場合に、スケールの発生を抑制しつつ水の回収率を向上できる水処理装置および水処理方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a water treatment apparatus capable of improving the recovery rate of water while suppressing the generation of scale when extracting water from water to be treated containing impurities. and to provide a water treatment method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る水処理装置は、シリカを含有した不純物を含む被処理水から水を抽出する水処理装置であって、前記被処理水から前記不純物の少なくとも一部を凝集させて除去する複数の凝集沈殿部と、溶媒として水を含む含水溶液から水を抽出可能な正浸透膜および逆浸透膜の少なくとも一方を有して前記被処理水から透過水を抽出するとともに、前記被処理水から前記透過水が抽出されて得られた濃縮水を排出する複数の水抽出部と、を備え、前記被処理水の流れ方向に沿って、前記複数の凝集沈殿部のうちの一部である第1凝集沈殿部の後段に前記複数の水抽出部のうちの一部である第1水抽出部と、前記第1水抽出部の後段に前記複数の凝集沈殿部のうちの他部である第2凝集沈殿部と、前記第2凝集沈殿部の後段に前記複数の水抽出部のうちの他部である第2水抽出部とが設けられ、前記第2水抽出部は、前記正浸透膜および前記逆浸透膜の少なくとも一方を有し、前記第1水抽出部が排出した濃縮水から透過水を抽出するとともに、前記第1水抽出部が排出した濃縮水をさらに濃縮した高濃縮水を排出し、前記第1凝集沈殿部および前記第2凝集沈殿部において前記シリカの少なくとも一部を凝集して除去することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a water treatment apparatus according to one aspect of the present invention is a water treatment apparatus for extracting water from water to be treated containing impurities containing silica, a plurality of coagulation/sedimentation units for coagulating and removing at least part of the impurities from the treated water; a plurality of water extraction units for extracting permeated water from the water to be treated and discharging concentrated water obtained by extracting the permeated water from the water to be treated, along the flow direction of the water to be treated a first water extracting part, which is a part of the plurality of water extracting parts, and a first water extracting part, which is a part of the plurality of water extracting parts, after the first coagulating sedimentation part, which is a part of the plurality of A second coagulation-sedimentation part, which is the other part of the plurality of coagulation-sedimentation parts, in a subsequent stage, and a second water extraction part, which is the other part of the plurality of water-extraction parts, in a subsequent stage of the second coagulation-sedimentation part. is provided, the second water extraction unit has at least one of the forward osmosis membrane and the reverse osmosis membrane, extracts permeated water from the concentrated water discharged by the first water extraction unit, and extracts permeate water from the concentrated water discharged by the first water extraction unit. Highly concentrated water obtained by further concentrating the concentrated water discharged by the water extraction unit is discharged, and at least a part of the silica is aggregated and removed in the first coagulation-sedimentation unit and the second coagulation-sedimentation unit. .

本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記被処理水または前記濃縮水のろ過を行うろ過部が複数設けられ、前記被処理水の流れ方向に沿って、前記第1凝集沈殿部の後段かつ前記第1水抽出部の前段に、前記複数のろ過部の一部である第1ろ過部が設けられ、前記第2凝集沈殿部の後段かつ前記第2水抽出部の前段に、前記複数のろ過部の他部である第2ろ過部が設けられていることを特徴とする。 A water treatment apparatus according to an aspect of the present invention, in the above invention, is provided with a plurality of filtration units for filtering the water to be treated or the concentrated water, and along the flow direction of the water to be treated, the first A first filtration section that is a part of the plurality of filtration sections is provided downstream of the coagulation-sedimentation section and before the first water extraction section, and is downstream of the second coagulation-sedimentation section and the second water extraction section. A second filtering section, which is the other section of the plurality of filtering sections, is provided in the preceding stage.

本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記第1水抽出部が、低圧逆浸透膜を有する低圧逆浸透部からなるとともに、前記第2水抽出部が、高圧逆浸透膜を有する高圧逆浸透部または前記正浸透膜を有する正浸透部からなることを特徴とする。 A water treatment apparatus according to an aspect of the present invention is a water treatment apparatus according to the above invention, wherein the first water extraction unit includes a low pressure reverse osmosis unit having a low pressure reverse osmosis membrane, and the second water extraction unit includes a high pressure reverse osmosis membrane. It is characterized by comprising a high-pressure reverse osmosis section having a membrane or a forward osmosis section having the forward osmosis membrane.

本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記第2水抽出部の後段に、前記高濃縮水に対して蒸留処理および/または晶析処理を行って精製水を排出する蒸留晶析部が設けられていることを特徴とする。 A water treatment apparatus according to an aspect of the present invention, in the above invention, performs distillation and/or crystallization on the highly concentrated water after the second water extraction unit, and discharges purified water. A distillation crystallization unit is provided.

本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記不純物がカルシウムを含み、前記被処理水の流れ方向に沿って、前記第1凝集沈殿部の後段かつ前記第1水抽出部の前段と、前記第2凝集沈殿部の後段かつ前記第2水抽出部の前段との少なくとも一方に、前記カルシウムを除去可能なカルシウム除去部が設けられていることを特徴とする。 In the water treatment apparatus according to one aspect of the present invention, in the above invention, the impurities include calcium, and along the flow direction of the water to be treated, and at least one of the stage before the second coagulating sedimentation part and the stage before the second water extraction part is provided with a calcium removing part capable of removing the calcium.

本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記不純物がカルシウムを含み、前記被処理水の流れ方向に沿った前記第1水抽出部の前段における前記被処理水にカルシウム分散剤を添加可能に構成されていることを特徴とする。 In the water treatment apparatus according to one aspect of the present invention, in the above invention, the impurities include calcium, and calcium is dispersed in the water to be treated in a stage prior to the first water extraction unit along the flow direction of the water to be treated. It is characterized by being configured so that an agent can be added.

本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記凝集沈殿部において前記シリカを凝集させる凝集剤が、前記凝集沈殿部に沈殿された凝集沈殿汚泥を含むことを特徴とする。 A water treatment apparatus according to an aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the flocculant for flocculating the silica in the flocculation-sedimentation section contains flocculation-sedimentation sludge precipitated in the flocculation-sedimentation section.

本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記不純物がマグネシウムを含むことを特徴とする。 A water treatment apparatus according to an aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the impurity contains magnesium.

本発明の一態様に係る水処理方法は、シリカを含有した不純物を含む被処理水から水を抽出する水処理方法であって、前記被処理水に対して、前記不純物に含まれる前記シリカの少なくとも一部を凝集させて除去する第1凝集沈殿工程と、前記第1凝集沈殿工程の後に、前記正浸透膜および前記逆浸透膜の少なくとも一方によって前記被処理水から透過水を抽出するとともに、前記被処理水から前記透過水を抽出して得られた前記濃縮水を排出する第1水抽出工程と、前記第1水抽出工程の後に、前記濃縮水に対して前記不純物に含まれる前記シリカの少なくとも一部を凝集させて除去する第2凝集沈殿工程と、前記第2凝集沈殿工程の後に、前記正浸透膜および前記逆浸透膜の少なくとも一方によって前記濃縮水から透過水を抽出するとともに、前記濃縮水をさらに濃縮した高濃縮水を排出する第2水抽出工程と、を含むことを特徴とする。 A water treatment method according to an aspect of the present invention is a water treatment method for extracting water from water to be treated containing impurities containing silica, wherein the silica contained in the impurities is added to the water to be treated. A first coagulation-sedimentation step of flocculating and removing at least a portion, and after the first coagulation-sedimentation step, at least one of the forward osmosis membrane and the reverse osmosis membrane extracts permeated water from the water to be treated, a first water extraction step of discharging the concentrated water obtained by extracting the permeated water from the water to be treated; and after the first water extraction step, the silica contained in the impurities with respect to the concentrated water After the second coagulation-sedimentation step of flocculating and removing at least part of the second coagulation-sedimentation step, at least one of the forward osmosis membrane and the reverse osmosis membrane extracts permeated water from the concentrated water, and a second water extraction step of discharging highly concentrated water obtained by further concentrating the concentrated water.

本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記第1凝集沈殿工程および前記第2凝集沈殿工程において、前記被処理水のpHを、8以上12以下に調整することを特徴とする。 In the water treatment method according to one aspect of the present invention, in the above invention, the pH of the water to be treated is adjusted to 8 or more and 12 or less in the first coagulation-sedimentation step and the second coagulation-sedimentation step. and

本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記第1凝集沈殿工程の後かつ前記第1水抽出工程の前に、前記被処理水をろ過する第1ろ過工程と、前記第2凝集沈殿工程の後かつ前記第2水抽出工程の前に、前記濃縮水をろ過する第2ろ過工程と、を含むことを特徴とする。 A water treatment method according to an aspect of the present invention is a water treatment method according to the above invention, wherein a first filtration step of filtering the water to be treated after the first coagulation sedimentation step and before the first water extraction step; and a second filtration step of filtering the concentrated water after the second coagulation sedimentation step and before the second water extraction step.

本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記第1水抽出工程が、低圧逆浸透膜によって前記透過水を抽出する低圧逆浸透工程を含むとともに、前記第2水抽出工程が、高圧逆浸透膜によって前記透過水を抽出する高圧逆浸透工程、または前記正浸透膜によって前記透過水を抽出する正浸透工程を含むことを特徴とする。 In the water treatment method according to one aspect of the present invention, in the above invention, the first water extraction step includes a low-pressure reverse osmosis step of extracting the permeated water with a low-pressure reverse osmosis membrane, and the second water extraction step is characterized by including a high pressure reverse osmosis step of extracting the permeated water by a high pressure reverse osmosis membrane or a forward osmosis step of extracting the permeated water by the forward osmosis membrane.

本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記第2水抽出工程の後に、前記高濃縮水に対して蒸留処理および/または晶析処理を行って精製水を排出する蒸留晶析工程を含むことを特徴とする。 A water treatment method according to an aspect of the present invention is a distillation method in which, after the second water extraction step, the highly concentrated water is subjected to a distillation treatment and/or a crystallization treatment, and purified water is discharged. It is characterized by including a crystallization step.

本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、 前記不純物がカルシウムを含み、前記第1凝集沈殿工程の後かつ前記第1水抽出工程の前と、前記第2凝集沈殿工程の後かつ前記第2水抽出工程の前との少なくとも一方において、前記カルシウムを除去するカルシウム除去工程を含むことを特徴とする。 A water treatment method according to an aspect of the present invention is the above invention, wherein the impurity contains calcium, after the first coagulation-sedimentation step and before the first water extraction step, and after the second coagulation-sedimentation step. At least one of after and before the second water extraction step includes a calcium removal step of removing the calcium.

本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記不純物がカルシウムを含み、前記第1水抽出工程の前に、前記被処理水にカルシウム分散剤を添加するカルシウム分散工程を含むことを特徴とする。 A water treatment method according to an aspect of the present invention, in the above invention, includes a calcium dispersing step of adding a calcium dispersant to the water to be treated before the first water extraction step, wherein the impurities contain calcium. It is characterized by

本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記凝集沈殿工程において前記シリカを凝集させる凝集剤が、前記凝集沈殿工程において凝集沈殿された凝集沈殿汚泥を含むことを特徴とする。 In the water treatment method according to one aspect of the present invention, in the above invention, the flocculant for flocculating the silica in the coagulation-sedimentation step contains coagulated sedimentation sludge that has been coagulated and sedimented in the coagulation-sedimentation step. .

本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記不純物がマグネシウムを含むことを特徴とする。 A water treatment method according to an aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the impurity contains magnesium.

本発明に係る水処理装置および水処理方法によれば、不純物を含む被処理水から水を抽出する場合に、スケールの発生を抑制しつつ水の回収率を向上することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the water treatment apparatus and water treatment method of this invention, when extracting water from the to-be-processed water containing an impurity, it becomes possible to improve the recovery rate of water, suppressing scale generation.

図1は、本発明の第1の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a first embodiment of the invention. 図2は、本発明の第1の実施形態の第1変形例による水処理装置を模式的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a first modification of the first embodiment of the invention. 図3は、比較例としての従来技術による水処理装置を模式的に示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram schematically showing a conventional water treatment apparatus as a comparative example. 図4は、本発明の第2の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a second embodiment of the invention. 図5は、本発明の第2の実施形態の第2変形例による水処理装置を模式的に示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a second modification of the second embodiment of the invention. 図6は、本発明の第3の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a third embodiment of the invention. 図7は、本発明の第3の実施形態の第3変形例による水処理装置を模式的に示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a third modified example of the third embodiment of the invention. 図8は、本発明の第4の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a fourth embodiment of the invention. 図9は、本発明の第4の実施形態の第4変形例による水処理装置を模式的に示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a fourth modified example of the fourth embodiment of the invention. 図10は、本発明の実施形態による凝集沈殿部およびろ過部の第1構成例を模式的に示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram schematically showing a first configuration example of the coagulation sedimentation section and the filtration section according to the embodiment of the present invention. 図11は、本発明の実施形態による凝集沈殿部およびろ過部の第2構成例を模式的に示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram schematically showing a second configuration example of the coagulating sedimentation section and the filtering section according to the embodiment of the present invention. 図12は、本発明の実施形態による凝集沈殿部およびろ過部の第3構成例を模式的に示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram schematically showing a third configuration example of the coagulating sedimentation section and the filtering section according to the embodiment of the present invention. 図13は、本発明の実施形態による凝集沈殿部およびろ過部の第4構成例を模式的に示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram schematically showing a fourth configuration example of the coagulation-sedimentation section and the filtration section according to the embodiment of the present invention. 図14は、本発明の実施形態による正浸透装置の第1装置例を模式的に示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram schematically showing a first device example of the forward osmosis device according to the embodiment of the present invention. 図15は、本発明の実施形態による正浸透装置の第2装置例を模式的に示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram schematically showing a second device example of the forward osmosis device according to the embodiment of the present invention. 図16は、本発明の実施形態による正浸透装置の第3装置例を模式的に示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram schematically showing a third device example of the forward osmosis device according to the embodiment of the present invention. 図17は、本発明の実施形態による正浸透装置の第4装置例を模式的に示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram schematically showing a fourth device example of the forward osmosis device according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in all the drawings of the following embodiments, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts. Moreover, the present invention is not limited to the embodiments described below.

本発明は、被処理水としてブローダウン水、海水、河川水、工業排水などの含水溶液を処理して淡水を得る水処理において、カルシウム塩やシリカなどに起因するスケーリングを抑制しつつ、淡水の回収率を向上する技術に関する。 The present invention provides water treatment to obtain fresh water by treating blowdown water, sea water, river water, industrial wastewater, and other water-containing solutions as water to be treated, while suppressing scaling caused by calcium salts, silica, etc. It relates to a technique for improving recovery rate.

まず、本発明の理解を容易にするために、本発明者が行った鋭意検討について以下に説明する。上述したように、逆浸透(RO:Reverse Osmosis)膜などの膜を用いて水処理を行う過程における濃縮に伴って膜の内部で溶解度を超えてしまうと、スケーリングが生じ、膜の閉塞の原因になる。スケーリングが発生すると、膜の水透過性の低下や原水の供給側における圧力損失の上昇を引き起こし、水処理装置の運転の継続が困難になる。 First, in order to facilitate understanding of the present invention, intensive studies conducted by the inventors will be described below. As described above, when the solubility inside the membrane is exceeded due to concentration in the process of water treatment using a membrane such as a reverse osmosis (RO) membrane, scaling occurs, which causes clogging of the membrane. become. When scaling occurs, it causes a decrease in the water permeability of the membrane and an increase in pressure loss on the raw water supply side, making it difficult to continue the operation of the water treatment apparatus.

スケーリングを発生させる塩類は溶解度の低い成分である。具体的に、スケーリングを発生させる原因物質は、主として難溶性の塩であって、例えば、シリカ(SiO2、二酸化ケイ素)、炭酸カルシウム(CaCO3)、硫酸カルシウム(CaSO4)、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、硫酸バリウム(BaSO4)、およびフッ化カルシウム(CaF2)などが挙げられる。以下に、CaSO4およびシリカを例にスケーリングの抑制について説明する。 Salts that cause scaling are poorly soluble components. Specifically, the causative substances that cause scaling are mainly sparingly soluble salts, such as silica (SiO 2 , silicon dioxide), calcium carbonate (CaCO 3 ), calcium sulfate (CaSO 4 ), magnesium hydroxide ( Mg(OH) 2 ), barium sulfate (BaSO 4 ), and calcium fluoride (CaF 2 ). Suppression of scaling is described below using CaSO 4 and silica as examples.

まず、CaSO4は難溶性の塩であって、酸やアルカリに溶解しないことから、一度析出すると除去が困難である。そこで、膜を用いて濃縮する被処理水にCaSO4が含まれている場合、CaSO4を析出させない方法として、膜の前段に凝集沈殿部を設けたりカチオン交換樹脂を用いた軟水器を設置したりすることによって、カルシウム(Ca)を除去する方法や、膜の前段においてスケール分散剤などの薬剤を添加してCaSO4の生成を抑制する方法などが知られている。 First, CaSO 4 is a sparingly soluble salt and does not dissolve in acids or alkalis, so once precipitated, it is difficult to remove. Therefore, when CaSO 4 is contained in the water to be treated that is to be concentrated using a membrane, as a method to prevent CaSO 4 from precipitating, a coagulating sedimentation unit is installed in front of the membrane, or a water softener using a cation exchange resin is installed. For example, a method of removing calcium (Ca) by rinsing the membrane or a method of adding a chemical agent such as a scale dispersant in the front stage of the membrane to suppress the formation of CaSO 4 are known.

本発明者は種々検討を行い、シリカも難溶性の塩であることから、膜の前段に凝集沈殿部を設けてシリカを除去する方法を案出した。なお、本明細書において、シリカとは、二酸化ケイ素、またはSiO2によって構成される物質の総称である。ここで、シリカはアルカリ性においては溶解度が大幅に上昇する。そのため、水酸化ナトリウム(NaOH)などのpH調整剤を凝集沈殿部に添加して、被処理水をアルカリ性にすることによって、シリカからなるスケールの発生を抑制できるが、膜がアルカリに対して耐性を有する必要がある。また、シリカは酸性において溶解度の変化が微小であるものの、結晶化の速度が低下するため、pH調整剤として塩酸(HCl)や硫酸(H2SO4)などの酸を添加することによって、シリカからなるスケールの発生を抑制できる場合がある。また、シリカを除去するために、CaSO4の場合と同様に、膜の前段にスケール分散剤などの薬剤を添加する場合もある。 The present inventor conducted various studies and devised a method of removing silica by providing a flocculation/sedimentation section in the front stage of the membrane, since silica is also a sparingly soluble salt. In this specification, silica is a general term for substances composed of silicon dioxide or SiO 2 . Here, the solubility of silica greatly increases in alkalinity. Therefore, by adding a pH adjuster such as sodium hydroxide (NaOH) to the coagulating sedimentation part to make the water to be treated alkaline, the generation of scale made of silica can be suppressed, but the membrane is resistant to alkali. must have In addition, although the change in solubility of silica is very small in an acidic environment, the rate of crystallization is lowered. It may be possible to suppress the generation of scale consisting of. Also, in order to remove silica, a chemical such as a scale dispersant may be added to the front stage of the film, as in the case of CaSO 4 .

また、本発明者はさらに検討を進め、RO膜などによる膜を用いて得られた濃縮水に対してさらに凝集沈殿処理を行うことにより、Caやシリカを除去した上で、正浸透装置や高圧逆浸透膜などによって濃縮水をさらに濃縮させる方法を案出した。以下に説明する実施形態は、以上の本発明者の鋭意検討に基づいて、案出されたものである。 In addition, the present inventors have further studied, and by further performing coagulation sedimentation treatment on concentrated water obtained using a membrane such as an RO membrane, after removing Ca and silica, forward osmosis equipment and high pressure We devised a method of further concentrating the concentrated water using a reverse osmosis membrane. The embodiments described below have been devised based on the above earnest studies of the inventors.

(第1の実施形態)
(水処理装置)
まず、本発明の第1の実施形態による水処理装置について説明する。以下に説明する第1の実施形態による水処理装置1は、例えば、冷却塔などから排出されたブローダウン水を被処理水として、再利用可能な再生水および廃棄物となる高濃縮塩水または固体の塩を得る装置である。図1は、第1の実施形態による水処理装置1を模式的に示すブロック図である。図1に示すように、第1の実施形態による水処理装置1は、第1凝集沈殿部10、第1ろ過部20、軟水器30、低圧逆浸透部40、第2凝集沈殿部50、第2ろ過部60、正浸透装置70、および蒸留晶析部80を備えて構成される。
(First embodiment)
(water treatment equipment)
First, a water treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described. The water treatment apparatus 1 according to the first embodiment described below uses, for example, blowdown water discharged from a cooling tower or the like as water to be treated, reusable reclaimed water, and highly concentrated salt water or solid waste. Equipment for obtaining salt. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a water treatment device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the water treatment apparatus 1 according to the first embodiment includes a first coagulating sedimentation unit 10, a first filtering unit 20, a water softener 30, a low pressure reverse osmosis unit 40, a second coagulating sedimentation unit 50, a second 2 filter section 60 , forward osmosis device 70 , and distillation crystallization section 80 .

複数の凝集沈殿部の一部としての第1凝集沈殿部10は、シリカやカルシウムなどのスケール成分を含む被処理水に対して凝集剤を添加することにより、スケール成分をスラッジとして凝集沈殿させる処理部である。第1凝集沈殿部10においては、スケール成分として、CaCO3およびシリカを除去する。第1凝集沈殿部10には、例えばNaOHまたは水酸化カルシウム(Ca(OH)2)などのアルカリと、炭酸ナトリウム(Na2CO3)と、ポリ塩化アルミニウム(PAC:AlCl3)とを添加する。なお、ポリ塩化アルミニウムの代わりに、塩化アルミニウム(AlCl3)を用いても良い。 The first coagulation/sedimentation unit 10, which is part of a plurality of coagulation/sedimentation units, adds a coagulant to the water to be treated that contains scale components such as silica and calcium, thereby coagulating and sedimenting the scale components as sludge. Department. In the first coagulating sedimentation section 10, CaCO 3 and silica are removed as scale components. Alkali such as NaOH or calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), and polyaluminum chloride (PAC: AlCl 3 ) are added to the first coagulating sedimentation unit 10 . . Aluminum chloride (AlCl 3 ) may be used instead of polyaluminum chloride.

ここで、第1凝集沈殿部10において、凝集沈殿を生じさせる反応槽(図1中、図示せず)のpHは、8以上12以下の例えば10.5に調整することが好ましい。また、Na2CO3の濃度はCaに対して当量とし、PACの濃度はSiO2に対して2倍当量とすることが好ましいが、必ずしも限定されない。 Here, in the first coagulation-sedimentation unit 10, the pH of the reaction tank (not shown in FIG. 1) that causes coagulation-sedimentation is preferably adjusted to 8 or more and 12 or less, for example 10.5. Also, the concentration of Na 2 CO 3 is preferably equivalent to Ca, and the concentration of PAC is preferably two equivalents to SiO 2 , but they are not necessarily limited.

第1凝集沈殿部10において例えば30分間以上静置された被処理水は、pHが4以上8以下の例えば6.5程度に調整された後、第1ろ過部20に供給される。被処理水のpHが6.5程度に調整されることにより、被処理水に含まれるPACに起因するアルミニウム(Al)が不溶性になる。 The water to be treated that has been allowed to stand still in the first coagulating sedimentation unit 10 for, for example, 30 minutes or more is supplied to the first filtering unit 20 after the pH is adjusted to about 6.5, for example, between 4 and 8 inclusive. By adjusting the pH of the water to be treated to about 6.5, aluminum (Al) resulting from PAC contained in the water to be treated becomes insoluble.

複数のろ過部の一部としての第1ろ過部20は、例えば砂ろ過器などから構成される。第1ろ過部20は、精密ろ過膜(MF膜)や限外ろ過膜(UF膜)などの所定の膜を用いた膜ろ過装置から構成しても良い。第1ろ過部20においては、供給されたPACを含む被処理水が例えば30分間以上静置される。これにより、第1ろ過部20において、未反応のPACが除去される。PACが除去された被処理水は、軟水器30に供給される。上述した第1凝集沈殿部10およびろ過部20の詳細については、後述する。 The first filtering section 20 as part of the plurality of filtering sections is composed of, for example, a sand filter. The first filtration unit 20 may be configured from a membrane filtration device using a predetermined membrane such as a microfiltration membrane (MF membrane) or an ultrafiltration membrane (UF membrane). In the first filtration unit 20, the supplied water to be treated containing PAC is left to stand for, for example, 30 minutes or longer. Thereby, unreacted PAC is removed in the first filtering section 20 . The water to be treated from which the PAC has been removed is supplied to the water softener 30 . Details of the first coagulating sedimentation unit 10 and the filtering unit 20 will be described later.

カルシウム除去部としての軟水器30は、被処理水に含まれるCaイオンやマグネシウム(Mg)イオンなどの陽イオンを、陽イオン交換樹脂(カチオン交換樹脂)によって、ナトリウム(Na)イオンに置換する装置である。被処理水において、HCO3やSO4などの濃度が高い状態であって、Caを含むスケール成分のスケールリスクが高い場合、第1凝集沈殿部10による凝集沈殿で低減されたCa濃度では不十分な場合がある。このような場合に、軟水器30を用いてCaを除去することが好ましい。 The water softener 30 as a calcium removing unit replaces cations such as Ca ions and magnesium (Mg) ions contained in the water to be treated with sodium (Na) ions using a cation exchange resin (cation exchange resin). is. When the water to be treated has a high concentration of HCO 3 or SO 4 and the scale risk of scale components containing Ca is high, the Ca concentration reduced by coagulation and sedimentation by the first coagulation and sedimentation unit 10 is insufficient. There are cases. In such a case, it is preferable to use the water softener 30 to remove Ca.

第1の実施形態において軟水器30は、低圧逆浸透部40の前段に設けられているが、必ずしも限定されない。軟水器30は、第1凝集沈殿部10や第2凝集沈殿部50と、スケーリングが発生しやすい装置との間に設けることが好ましい。また、軟水器30を設けることによって、Mgを除去できるので、後段に設けられた低圧逆浸透部40などをアルカリ性の条件下で運転する場合に、Mg(OH)2のスケールリスクを効率良く低減することができる。 In the first embodiment, the water softener 30 is provided upstream of the low-pressure reverse osmosis section 40, but this is not necessarily the case. The water softener 30 is preferably provided between the first coagulating-sedimentation unit 10 or the second coagulating-sedimentation unit 50 and a device that tends to cause scaling. In addition, since Mg can be removed by providing the water softener 30, the scale risk of Mg(OH) 2 can be efficiently reduced when the low-pressure reverse osmosis unit 40 or the like provided in the latter stage is operated under alkaline conditions. can do.

ここで、軟水器30の再生には、塩化ナトリウム(NaCl)水溶液が用いられる。また、ゼロ排水プロセス(ZLD)の場合、再生廃液は、蒸留晶析部80において処理できる。また、RO膜をアルカリ性の条件下で使用する場合、Mg(OH)2のスケールリスクが高いが、軟水器30によってMgを除去できるので、低圧逆浸透膜や高圧逆浸透膜におけるスケールリスクを低減できる。さらに、軟水器30から微量のCaがリークして、CaCO3からなるスケールが生じる可能性がある場合には、軟水器30の後段に脱炭酸塔や脱炭酸膜(いずれも図示せず)を設置することによって、CaCO3からなるスケールの発生を抑制することが好ましい。 Here, a sodium chloride (NaCl) aqueous solution is used to regenerate the water softener 30 . Also, in the case of a zero waste water process (ZLD), the regeneration waste liquid can be treated in the distillation and crystallization unit 80 . In addition, when the RO membrane is used under alkaline conditions, the risk of scaling of Mg(OH) 2 is high, but since Mg can be removed by the water softener 30, the risk of scaling in low-pressure reverse osmosis membranes and high-pressure reverse osmosis membranes is reduced. can. Furthermore, if there is a possibility that a trace amount of Ca may leak from the water softener 30 and cause scale made of CaCO 3 , a decarbonation tower or a decarbonation membrane (neither of which is shown) may be installed after the water softener 30. It is preferable to suppress the generation of scales made of CaCO 3 by installing them.

複数の水抽出部の一部または第1水抽出部としての低圧逆浸透部40は、低圧逆浸透膜(低圧RO膜)を有して構成される。低圧RO膜としては、例えば商品名が「ESPA2-LD」、「ESPA2 MAX」、または「ESPA1」(いずれもHydranautics社製)や、商品名が「TMG20-400」、「TMG20-440C」、または「TLF-400DG」(いずれも東レ社製)などが用いられる。低圧逆浸透部40は、例えば4MPa程度の低圧力を作用させた逆浸透によって被処理水から不純物濃度が低下された透過水を得るとともに、不純物が濃縮された濃縮水を排出する。得られた透過水は再生水として回収される。一方、排出された濃縮水は第2凝集沈殿部50に供給される。 The low-pressure reverse osmosis section 40 as part of the plurality of water extraction sections or as the first water extraction section is configured with a low-pressure reverse osmosis membrane (low-pressure RO membrane). Examples of low-pressure RO membranes include those with trade names of "ESPA2-LD", "ESPA2 MAX", or "ESPA1" (all manufactured by Hydranautics), or with trade names of "TMG20-400", "TMG20-440C", or "TLF-400DG" (both manufactured by Toray Industries, Inc.) or the like is used. The low-pressure reverse osmosis unit 40 obtains permeated water in which the concentration of impurities has been lowered from the water to be treated by reverse osmosis with a low pressure of about 4 MPa, for example, and discharges concentrated water in which impurities are concentrated. The obtained permeated water is collected as reclaimed water. On the other hand, the discharged concentrated water is supplied to the second coagulating sedimentation section 50 .

複数の凝集沈殿部の他部としての第2凝集沈殿部50は、被処理水である濃縮水に含まれるスケール成分をスラッジとして凝集沈殿させる点については、第1凝集沈殿部10と同様である。第2凝集沈殿部50においては、スケール成分としてSiO2を除去する。そのため、第1凝集沈殿部10と異なり、第2凝集沈殿部50の被処理水としての濃縮水には、凝集剤としてPACが添加される。これにより、濃縮水に含まれるSiO2がスラッジとして凝集沈殿されて、除去される。 The second coagulation/sedimentation unit 50, which is the other part of the plurality of coagulation/sedimentation units, is similar to the first coagulation/sedimentation unit 10 in that the scale components contained in the concentrated water, which is the water to be treated, is coagulated and sedimented as sludge. . In the second aggregation/sedimentation section 50, SiO 2 is removed as a scale component. Therefore, unlike the first coagulation-sedimentation unit 10 , PAC is added as a coagulant to the concentrated water as the water to be treated in the second coagulation-sedimentation unit 50 . As a result, SiO 2 contained in the concentrated water is aggregated and precipitated as sludge and removed.

第2凝集沈殿部50において例えば30分間以上静置された濃縮水は、pHが4以上8以下の例えば6.5程度に調整された後、第2ろ過部60に供給される。濃縮水のpHが6.5程度に調整されることにより、濃縮水に含まれるPACに起因するAlが不溶性になる。なお、濃縮水のpHを5程度に調整することも可能である。 The concentrated water left to stand still in the second coagulating sedimentation section 50 for, for example, 30 minutes or more is supplied to the second filtering section 60 after the pH is adjusted to about 6.5, for example, between 4 and 8. By adjusting the pH of the concentrated water to about 6.5, Al caused by PAC contained in the concentrated water becomes insoluble. In addition, it is also possible to adjust the pH of the concentrated water to about 5.

複数のろ過部の他部としての第2ろ過部60は、第1ろ過部20と同様に構成される。第2ろ過部60においては、供給された濃縮水を例えば30分間以上静置させることによって、未反応のPACが除去される。PACが除去された濃縮水は、第2ろ過部60から正浸透装置70に供給される。 The second filtering section 60 as another part of the plurality of filtering sections is configured in the same manner as the first filtering section 20 . In the second filtering section 60, the unreacted PAC is removed by allowing the supplied concentrated water to stand, for example, for 30 minutes or longer. The concentrated water from which the PAC has been removed is supplied from the second filtering section 60 to the forward osmosis device 70 .

複数の水抽出部の他部または正浸透部としての正浸透装置70においては、例えば温度感応性吸水剤を用いた正浸透処理が実行され、濃縮水から透過水が得られるとともに、濃縮水がさらに濃縮されて高濃度濃縮水(以下、高濃縮水)とされる。換言すると、高濃縮水は濃縮水に対する濃縮水である。得られた透過水は再生水として、低圧逆浸透部40から排出される透過水に合流される。一方、高濃縮水は、蒸留晶析部80に供給される。 In the forward osmosis device 70 as the other part of the plurality of water extraction parts or the forward osmosis part, for example, forward osmosis processing using a temperature-sensitive water absorbing agent is performed to obtain permeated water from the concentrated water, and the concentrated water is obtained. It is further concentrated to give high-concentration concentrated water (hereinafter referred to as high-concentrated water). In other words, highly concentrated water is concentrated water to concentrated water. The obtained permeated water is combined with the permeated water discharged from the low-pressure reverse osmosis unit 40 as reclaimed water. On the other hand, highly concentrated water is supplied to the distillation and crystallization section 80 .

なお、正浸透装置70に設けられる正浸透(FO:Forward Osmosis)膜(図1中、図示せず)の材質が酢酸セルロースの場合、酢酸セルロースはアルカリに弱く、シリカの溶解度を上げることができるアルカリ性の条件下では、正浸透装置70の運転が困難になる。そのため、上述したように、正浸透装置70の前段の第2凝集沈殿部50によってシリカを除去することにより、正浸透装置70における被処理水を中性に調整できるので、酢酸セルロースからなるFO膜を用いた運転を維持できる。さらに、シリカのスケールを抑制するためには、正浸透装置70における原水側の出口のpHを5.5程度になるように調整することが望ましい。 When the forward osmosis (FO: Forward Osmosis) membrane (not shown in FIG. 1) provided in the forward osmosis device 70 is made of cellulose acetate, cellulose acetate is weak against alkali and can increase the solubility of silica. Under alkaline conditions, forward osmosis apparatus 70 becomes difficult to operate. Therefore, as described above, the water to be treated in the forward osmosis device 70 can be adjusted to be neutral by removing the silica by the second coagulation-sedimentation unit 50 in the front stage of the forward osmosis device 70. Therefore, the FO membrane made of cellulose acetate can maintain driving using Furthermore, in order to suppress silica scale, it is desirable to adjust the pH of the raw water side outlet of the forward osmosis device 70 to about 5.5.

蒸留晶析部80においては、所定のエネルギー、具体的にはスチーム(蒸気)や、電力を供給することによって、高濃縮水に対して従来公知の蒸留処理や晶析処理などの精製処理を行う。蒸留晶析部80において精製された精製水は、低圧逆浸透部40から排出される透過水に合流されて再生水として回収される。精製水から分離された固形成分としての塩は、外部に廃棄される。これにより、固形分以外の廃棄物を極力発生させないゼロ排水プロセス(ZLD)を達成することができる。 In the distillation and crystallization unit 80, predetermined energy, specifically steam or electric power, is supplied to perform conventionally known purification processes such as distillation and crystallization on the highly concentrated water. . Purified water refined in the distillation and crystallization section 80 is combined with permeated water discharged from the low-pressure reverse osmosis section 40 and recovered as reclaimed water. The salt as a solid component separated from the purified water is discarded outside. This makes it possible to achieve a zero waste water process (ZLD) that minimizes the generation of waste other than solid content.

(第1実施例)
(水処理方法)
次に、以上のように構成された第1の実施形態による水処理装置1を用いた水処理方法の第1実施例について説明する。なお、第1実施例においては、冷却塔などから排出されたブローダウン水を被処理水とし、単位時間当たり、1000L(1000L/h)の被処理水から996L(996L/h)の再生水を得るとともに、4L(4L/h)分に相当する塩を排出する場合を例に説明する。
(First embodiment)
(Water treatment method)
Next, a first example of a water treatment method using the water treatment apparatus 1 according to the first embodiment configured as described above will be described. In the first embodiment, blowdown water discharged from a cooling tower or the like is used as the water to be treated, and 996 L (996 L/h) of reclaimed water is obtained from 1000 L (1000 L/h) of the water to be treated per unit time. In addition, a case of discharging salt equivalent to 4 L (4 L/h) will be described as an example.

まず、水処理装置1に導入される被処理水の流量および各成分は以下のようになる。
流量;1000L/h、TDS(総溶解固形分:Total Dissolved Solids):4022mg/L、Ca:266mg/L、SiO2:126mg/L
First, the flow rate and each component of the water to be treated introduced into the water treatment apparatus 1 are as follows.
Flow rate; 1000 L/h, TDS (Total Dissolved Solids): 4022 mg/L, Ca: 266 mg/L, SiO 2 : 126 mg/L

(第1凝集沈殿工程)
被処理水が水処理装置1に導入されると第1凝集沈殿部10に供給されて、第1凝集沈殿工程が行われる。第1凝集沈殿部10の被処理水に添加されるpH調整剤は、例えばNaOHおよびCa(OH)2の少なくとも一方、すなわちアルカリである。なお、アルカリとしては、これらに限定されない。これにより、被処理水のpHは10.5程度に調整される。
(First coagulation sedimentation step)
When the water to be treated is introduced into the water treatment apparatus 1, it is supplied to the first coagulation-sedimentation section 10, and the first coagulation-sedimentation step is performed. The pH adjuster added to the water to be treated in the first coagulating sedimentation unit 10 is, for example, at least one of NaOH and Ca(OH) 2 , that is, alkali. In addition, as an alkali, it is not limited to these. Thereby, the pH of the water to be treated is adjusted to about 10.5.

第1凝集沈殿部10の被処理水に添加される凝集剤は、例えばNa2CO3およびPACである。ここで添加するNa2CO3はCaに対して当量、PACはSiO2に対して2倍当量加えることが好ましいが限定されない。第1凝集沈殿部10においては、この状態で30分程度静置される。第1凝集沈殿部10においては、被処理水からスケール成分として、CaCO3およびシリカの少なくとも一部が凝集されて除去される。第1凝集沈殿部10から排出される被処理水の各成分は以下のようになる。
TDS:4005mg/L、Ca:50mg/L、SiO2:10mg/L
すなわち、第1凝集沈殿部10において、Caが(266-50=)216mg/L、SiO2が(126-10=)116mg/Lだけ、除去される。
The coagulants added to the water to be treated in the first coagulating sedimentation unit 10 are Na 2 CO 3 and PAC, for example. Na 2 CO 3 to be added here is preferably added in an equivalent amount to Ca, and PAC is preferably added in an amount twice the equivalent amount to SiO 2 , but they are not limited. In the first coagulation-sedimentation section 10, this state is left at rest for about 30 minutes. In the first coagulation-sedimentation section 10, CaCO 3 and at least part of silica are coagulated and removed as scale components from the water to be treated. Each component of the water to be treated discharged from the first coagulating sedimentation unit 10 is as follows.
TDS: 4005 mg/L, Ca: 50 mg/L, SiO2 : 10 mg/L
That is, in the first coagulation-sedimentation section 10, (266-50=) 216 mg/L of Ca and (126-10=) 116 mg/L of SiO 2 are removed.

(第1ろ過工程)
第1凝集沈殿部10においてスケール成分が凝集沈殿されて得られた上澄み水は、被処理水として第1ろ過部20に供給されて、第1ろ過工程が行われる。第1ろ過部20においては、硫酸(H2SO4)またはHClなどの酸を添加することにより、pHが6.5程度に調整される。第1ろ過部20においては、被処理水が30分間以上静置されて、未反応のPACが除去される。
(First filtration step)
The supernatant water obtained by coagulating and sedimenting the scale components in the first coagulating and sedimentation section 10 is supplied as the water to be treated to the first filtering section 20, and the first filtering step is performed. In the first filtering section 20, the pH is adjusted to approximately 6.5 by adding an acid such as sulfuric acid ( H2SO4) or HCl. In the first filtering section 20, the water to be treated is allowed to stand for 30 minutes or longer to remove unreacted PAC.

(カルシウム除去工程)
第1ろ過部20においてPACが除去された被処理水は、軟水器30に供給されてカルシウム除去工程が行われる。軟水器30においては、例えば、カチオン交換樹脂などによって被処理水からCaが除去される。なお、カルシウム除去工程は、第1凝集沈殿工程や後述する第2凝集沈殿工程の後であって、カルシウム塩などのスケーリングが発生しやすい工程の前に行うことが好ましい。軟水器30から排出される被処理水の各成分は以下のようになる。
TDS:4030mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:10mg/L
すなわち、軟水器30において、Caが略(50-0=)50mg/L(全量)除去される。
(Calcium removal step)
The water to be treated from which the PAC has been removed in the first filtering section 20 is supplied to the water softener 30 and undergoes a calcium removal step. In the water softener 30, Ca is removed from the water to be treated by, for example, a cation exchange resin. Note that the calcium removal step is preferably performed after the first coagulation-sedimentation step and the second coagulation-sedimentation step described later and before a step in which scaling such as calcium salts is likely to occur. Each component of the water to be treated discharged from the water softener 30 is as follows.
TDS: 4030 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 10 mg/L
That is, in the water softener 30, approximately (50-0=)50 mg/L (total amount) of Ca is removed.

(低圧逆浸透工程)
軟水器30においてCaが除去された被処理水は、低圧逆浸透部40に供給されて水抽出工程または第1水抽出工程としての低圧逆浸透工程が行われる。低圧逆浸透部40においては、TDSに依存する所定の圧力、ここでは例えば4.0MPaの圧力を作用させたRO膜によって被処理水から90%の再生水を回収する一方、10%の濃縮水が排出される。ここで、第1凝集沈殿部10においてシリカが除去されていることにより、低圧逆浸透部40による再生水の回収率を90%まで向上させることができる。
(Low pressure reverse osmosis process)
The water to be treated from which Ca has been removed in the water softener 30 is supplied to the low-pressure reverse osmosis unit 40 and subjected to a water extraction process or a low-pressure reverse osmosis process as a first water extraction process. In the low-pressure reverse osmosis unit 40, 90% of the reclaimed water is recovered from the water to be treated by the RO membrane to which a predetermined pressure dependent on the TDS, here a pressure of 4.0 MPa is applied, while 10% of the concentrated water is recovered. Ejected. Here, since silica is removed in the first coagulation-sedimentation section 10, the recovery rate of reclaimed water by the low-pressure reverse osmosis section 40 can be improved to 90%.

第1実施例においては、低圧逆浸透部40から(1000L/h×90%=)900L/hの流量で被処理水が排出されて再生水として回収される。再生水の各成分は以下のようになる。
TDS:40mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:1mg/L
すなわち、低圧逆浸透部40において、TDSが(40/4030≒)0.01倍、SiO2が(1/10≒)0.1倍まで低減される。
In the first embodiment, the water to be treated is discharged from the low-pressure reverse osmosis unit 40 at a flow rate of (1000 L/h×90%=) 900 L/h and recovered as reclaimed water. Each component of the reclaimed water is as follows.
TDS: 40 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 1 mg/L
That is, in the low pressure reverse osmosis section 40, the TDS is reduced to (40/4030≈)0.01 times and the SiO 2 is reduced to (1/10≈)0.1 times.

また、低圧逆浸透部40から(1000L/h×10%=)100L/hの流量で濃縮水が排出される。濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:39940mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:91mg/L
すなわち、被処理水は低圧逆浸透部40において、TDSが(39940/4030≒)9.9倍、SiO2が(91/10=)9.1倍に濃縮される。
Also, the concentrated water is discharged from the low-pressure reverse osmosis unit 40 at a flow rate of (1000 L/h×10%=) 100 L/h. Each component of the concentrated water is as follows.
TDS: 39940 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 91 mg/L
That is, in the low-pressure reverse osmosis unit 40, the water to be treated is concentrated in TDS by (39940/4030≈) 9.9 times and in SiO 2 by (91/10=) by 9.1 times.

(第2凝集沈殿工程)
低圧逆浸透部40において濃縮された濃縮水は、第2凝集沈殿部50に供給されて第2凝集沈殿工程が行われる。なお、第1実施例においては、軟水器30によって被処理水からCaが除去されているため、第2凝集沈殿部50の濃縮水に添加される凝集剤は、SiO2を凝集させる例えばPACである。ここで添加するPACはSiO2に対して2倍当量加えることが好ましい。第1凝集沈殿部10においては、この状態で30分程度静置される。第1凝集沈殿部10においては、被処理水からスケール成分として、シリカの少なくとも一部が凝集されて除去される。
(Second coagulation sedimentation step)
The concentrated water concentrated in the low-pressure reverse osmosis section 40 is supplied to the second coagulation-sedimentation section 50 to undergo the second coagulation-sedimentation step. In the first embodiment, since Ca is removed from the water to be treated by the water softener 30, the flocculant added to the concentrated water of the second coagulation-sedimentation unit 50 is, for example, PAC that aggregates SiO2 . be. It is preferable to add PAC in an amount twice the equivalent of SiO 2 . In the first coagulation-sedimentation section 10, this state is left at rest for about 30 minutes. In the first coagulation-sedimentation section 10, at least part of silica is coagulated and removed as a scale component from the water to be treated.

(第2ろ過工程)
第2凝集沈殿部50においてスケール成分としてシリカが凝集沈殿されて得られた濃縮水は、第2ろ過部60に供給されて、第2ろ過工程が行われる。第2ろ過部60においては、H2SO4またはHClなどの酸を添加することにより、pHが5~6.5程度に調整される。第2ろ過部60においては、濃縮水が30分間以上静置されて、未反応のPACが除去される。
第2ろ過部60から排出される濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:40350mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:10mg/L
すなわち、第2凝集沈殿部50および第2ろ過部60によって、SiO2が(91-10=)81mg/L除去される。
(Second filtration step)
Concentrated water obtained by coagulating and sedimenting silica as a scale component in the second coagulating and sedimentation section 50 is supplied to the second filtering section 60, and the second filtering step is performed. In the second filtering section 60, the pH is adjusted to approximately 5 to 6.5 by adding an acid such as H 2 SO 4 or HCl. In the second filtering section 60, the concentrated water is allowed to stand for 30 minutes or longer to remove unreacted PAC.
Each component of the concentrated water discharged from the second filtering section 60 is as follows.
TDS: 40350 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 10 mg/L
That is, the second coagulating sedimentation section 50 and the second filtering section 60 remove 81 mg/L of SiO 2 (91−10=).

(正浸透処理工程)
次に、第2ろ過部60から排出された濃縮水は、正浸透装置70に供給されて正浸透処理工程が行われる。正浸透装置70においては、濃縮水から再生水が得られるとともにさらに濃縮された高濃縮水が排出される。具体的に、正浸透装置70においては、FO膜によって濃縮水から(2/3≒)67%の再生水を回収する一方、(1/3≒)33%の高濃縮水が排出される。
(Forward osmosis treatment process)
Next, the concentrated water discharged from the second filtration unit 60 is supplied to the forward osmosis device 70 and subjected to a forward osmosis treatment process. In the forward osmosis device 70, regenerated water is obtained from the concentrated water, and highly concentrated water that is further concentrated is discharged. Specifically, in the forward osmosis device 70, (2/3≈) 67% regenerated water is recovered from the concentrated water by the FO membrane, while (1/3≈) 33% highly concentrated water is discharged.

第1実施例においては、正浸透装置70から(100L/h×67%=)67L/hの流量で再生水として排出されて回収される。一方、正浸透装置70から(100L/h×33%=)33L/hの流量で高濃縮水が排出される。高濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:121050mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:30mg/L
すなわち、濃縮水は、正浸透装置70において、TDSが(1211050/40350=)3倍、SiO2が(30/10=)3倍に濃縮される。すなわち、第1実施例において、流量が1000L/hの被処理水は、流量が33L/hの高濃縮水として排出できることになる。一方、従来技術においては、流量が1000L/hの被処理水に対して、排出される濃縮水の流量が250L/hである。すなわち、第1実施例による水処理装置1によれば、従来に比して被処理水をさらに7.6倍程度濃縮して排出でき、再生水の回収率を大幅に向上できる。
In the first embodiment, the reclaimed water is discharged from the forward osmosis device 70 at a flow rate of (100 L/h×67%=) 67 L/h and collected. On the other hand, highly concentrated water is discharged from the forward osmosis device 70 at a flow rate of (100 L/h×33%=) 33 L/h. Each component of highly concentrated water is as follows.
TDS: 121050 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 30 mg/L
That is, in the forward osmosis device 70, the concentrated water is concentrated three times (1211050/40350=) in TDS and three times (30/10=) in SiO 2 . That is, in the first embodiment, the water to be treated with a flow rate of 1000 L/h can be discharged as highly concentrated water with a flow rate of 33 L/h. On the other hand, in the prior art, the flow rate of the discharged concentrated water is 250 L/h for the water to be treated having a flow rate of 1000 L/h. That is, according to the water treatment apparatus 1 according to the first embodiment, the water to be treated can be concentrated about 7.6 times more than the conventional one before being discharged, and the recovery rate of the reclaimed water can be greatly improved.

(蒸留晶析工程)
正浸透装置70において濃縮された高濃縮水は、蒸留晶析部80に供給されて蒸留晶析工程が行われる。蒸留晶析部80においては、スチームや電力が供給されて、例えば120℃程度の温度で高濃縮水に対して従来公知の蒸留処理や晶析処理などの精製処理が行われる。なお、精製処理は、蒸留処理や晶析処理に限定されるものではなく、蒸発固化技術であれば種々の処理を採用できる。蒸留晶析部80によって精製された精製水は再生水として回収される。精製水から分離された固形成分としての塩は、外部に廃棄される。第1実施例においては、流量が33L/hの高濃縮水から、4L/h分の固形成分が除去されて、流量が29L/hの精製水が再生水として回収される。
(Distillation crystallization step)
The highly concentrated water concentrated in the forward osmosis device 70 is supplied to the distillation and crystallization section 80 to undergo the distillation and crystallization process. Steam and electric power are supplied to the distillation and crystallization unit 80, and the highly concentrated water is subjected to conventionally known purification treatments such as distillation and crystallization at a temperature of, for example, about 120.degree. Note that the purification treatment is not limited to distillation treatment or crystallization treatment, and various treatments can be employed as long as they are evaporation solidification techniques. Purified water purified by the distillation and crystallization unit 80 is recovered as reclaimed water. The salt as a solid component separated from the purified water is discarded outside. In the first embodiment, 4 L/h of solid components are removed from highly concentrated water with a flow rate of 33 L/h, and purified water with a flow rate of 29 L/h is recovered as reclaimed water.

以上の低圧逆浸透部40から得られる透過水に、正浸透装置70から得られる透過水および蒸留晶析部80から得られる精製水が供給されて回収される。これにより、第1の実施形態による水処理装置1によって、流量が1000L/hの被処理水から、流量が(900+67+29=)996L/hの再生水が回収されるとともに、4L/h分の固形成分が除去される。再生水の各成分は以下のようになる。
TDS:36mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:1mg/L
The permeated water obtained from the low-pressure reverse osmosis unit 40 is supplied with the permeated water obtained from the forward osmosis device 70 and the purified water obtained from the distillation and crystallization unit 80 and recovered. As a result, the water treatment apparatus 1 according to the first embodiment recovers reclaimed water with a flow rate of (900 + 67 + 29 =) 996 L / h from the water to be treated with a flow rate of 1000 L / h, and solid components for 4 L / h is removed. Each component of the reclaimed water is as follows.
TDS: 36 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 1 mg/L

(第1変形例)
次に、上述した第1の実施形態による水処理装置の第1変形例について説明する。図2は、第1の実施形態の第1変形例による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図2に示すように、第1変形例による水処理装置2は、水処理装置1の正浸透装置70の代わりに高圧逆浸透部90が設けられる。
(First modification)
Next, the 1st modification of the water treatment apparatus by 1st Embodiment mentioned above is demonstrated. FIG. 2 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a first modified example of the first embodiment. As shown in FIG. 2, the water treatment apparatus 2 according to the first modified example is provided with a high-pressure reverse osmosis section 90 instead of the forward osmosis apparatus 70 of the water treatment apparatus 1 .

複数の水抽出部の他部または第2水抽出部としての高圧逆浸透部90は、高圧逆浸透膜(高圧RO膜)を有して構成される。高圧RO膜としては例えば、商品名が「SWC5-LD」または「SWC5 MAX」(いずれもHydranautics社製)や、商品名が「TM820M-440」、「TM820R-440」、または「TM820V-440」(いずれも東レ社製)などが用いられる。高圧逆浸透部90においては、例えば8MPa程度の高圧力を作用させた逆浸透によって濃縮水から不純物濃度が低下された透過水を排出するとともに、濃縮水がさらに濃縮された高濃縮水を排出する。排出された透過水は再生水として、低圧逆浸透部40から排出される透過水に合流される。一方、排出された高濃縮水は、蒸留晶析部80に供給される。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。 The high-pressure reverse osmosis unit 90 as the other portion of the plurality of water extraction units or the second water extraction unit is configured with a high-pressure reverse osmosis membrane (high-pressure RO membrane). Examples of high-pressure RO membranes include "SWC5-LD" or "SWC5 MAX" (both manufactured by Hydranautics), and "TM820M-440", "TM820R-440", or "TM820V-440". (both manufactured by Toray Industries, Inc.) and the like are used. In the high-pressure reverse osmosis unit 90, permeated water with reduced impurity concentration is discharged from the concentrated water by reverse osmosis with a high pressure of about 8 MPa, for example, and highly concentrated water in which the concentrated water is further concentrated is discharged. . The discharged permeated water joins the permeated water discharged from the low-pressure reverse osmosis section 40 as reclaimed water. On the other hand, the discharged highly concentrated water is supplied to the distillation and crystallization section 80 . Other configurations are the same as those of the first embodiment.

また、高圧RO膜にポリアミド系素材を用いる場合、アルカリ性の条件下での運転が可能になる。そのため、第2凝集沈殿部50においてシリカの除去率が低い場合に、高圧逆浸透部90をアルカリ性の条件下で運転することにより、高圧RO膜へのスケーリングを抑制することができる。この場合、上述した正浸透装置70と同様に、透過水の排出側においてpHを5.5程度になるように調整できる。 Moreover, when a polyamide-based material is used for the high-pressure RO membrane, operation under alkaline conditions becomes possible. Therefore, when the removal rate of silica in the second coagulating sedimentation section 50 is low, scaling to the high pressure RO membrane can be suppressed by operating the high pressure reverse osmosis section 90 under alkaline conditions. In this case, similarly to the forward osmosis apparatus 70 described above, the pH can be adjusted to about 5.5 on the permeate discharge side.

(第2実施例)
(水処理方法)
次に、以上のように構成された第1の変形例による水処理装置2を用いた水処理方法の第2実施例について説明する。なお、第2実施例における被処理水の条件については、第1実施例における被処理水と同様である。まず、第2実施例による水処理方法においては、第1凝集沈殿工程、第1ろ過工程、カルシウム除去工程、逆浸透工程、第2凝集沈殿工程、および第2ろ過工程については、第1実施例と同様である。
(Second embodiment)
(Water treatment method)
Next, a second embodiment of the water treatment method using the water treatment apparatus 2 according to the first modified example configured as described above will be described. The conditions for the water to be treated in the second embodiment are the same as those for the water to be treated in the first embodiment. First, in the water treatment method according to the second embodiment, the first coagulation-sedimentation step, the first filtration step, the calcium removal step, the reverse osmosis step, the second coagulation-sedimentation step, and the second filtration step are the same as in the first embodiment. is similar to

(高圧逆浸透工程)
次に、第2ろ過工程に続いて、第2ろ過部60から排出された濃縮水は、高圧逆浸透部90に供給されて第2水抽出工程としての高圧逆浸透工程が行われる。高圧逆浸透部90においては、濃縮水から透過水が得られるとともにさらに濃縮された高濃縮水が排出される。具体的に、高圧逆浸透部90においては、高圧逆浸透膜(高圧RO膜)によって濃縮水から(1/2=)50%の再生水を回収される一方、(1/2=)50%の高濃縮水が排出される。
(High pressure reverse osmosis process)
Next, following the second filtration process, the concentrated water discharged from the second filtration section 60 is supplied to the high pressure reverse osmosis section 90 and subjected to the high pressure reverse osmosis process as the second water extraction process. In the high-pressure reverse osmosis section 90, permeated water is obtained from the concentrated water, and highly concentrated water that is further concentrated is discharged. Specifically, in the high-pressure reverse osmosis unit 90, (1/2=) 50% regenerated water is recovered from the concentrated water by the high-pressure reverse osmosis membrane (high-pressure RO membrane), while (1/2=) 50% Highly concentrated water is discharged.

第1実施例においては、高圧逆浸透部90から(100L/h×50%=)50L/hの流量で透過水が排出されて再生水として回収される。一方、高圧逆浸透部90から(100L/h×50%=)50L/hの流量で高濃縮水が排出される。高濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:80700mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:20mg/L
In the first embodiment, permeated water is discharged from the high-pressure reverse osmosis unit 90 at a flow rate of (100 L/h×50%=) 50 L/h and recovered as reclaimed water. On the other hand, highly concentrated water is discharged from the high-pressure reverse osmosis unit 90 at a flow rate of (100 L/h×50%=) 50 L/h. Each component of highly concentrated water is as follows.
TDS: 80700 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 20 mg/L

すなわち、濃縮水は、高圧逆浸透部90によって、TDSが(80700/40350=)2倍、SiO2が(20/10=)2倍に濃縮される。これにより、第2実施例において、流量が1000L/hの被処理水から、流量が50L/hの高濃縮水が排出されることになる。一方、従来技術においては、流量が1000L/hの被処理水に対して、排出される濃縮水の流量が250L/hである。すなわち、第2実施例による水処理装置2によれば、従来に比して被処理水をさらに5倍程度濃縮して排出でき、再生水の回収率を大幅に向上できる。 That is, the high-pressure reverse osmosis unit 90 concentrates the concentrated water twice (80700/40350=) in TDS and twice (20/10=) in SiO 2 . As a result, in the second embodiment, highly concentrated water with a flow rate of 50 L/h is discharged from the water to be treated with a flow rate of 1000 L/h. On the other hand, in the prior art, the flow rate of the discharged concentrated water is 250 L/h for the water to be treated having a flow rate of 1000 L/h. That is, according to the water treatment apparatus 2 of the second embodiment, the water to be treated can be concentrated about five times more than the conventional one before being discharged, and the recovery rate of reclaimed water can be greatly improved.

(蒸留晶析工程)
高圧逆浸透部90において濃縮された高濃縮水は、蒸留晶析部80に供給されて蒸留晶析工程が行われる。蒸留晶析部80においては、高濃縮水に対して、例えば120℃程度の温度で精製処理が行われ、精製された精製水は再生水として回収される。精製水から分離された固形成分としての塩は、外部に廃棄される。第2実施例においては、流量が50L/hの高濃縮水から、4L/h分の固形成分が除去されて、流量が46L/hの精製水が再生水として回収される。
(Distillation crystallization step)
The highly concentrated water concentrated in the high-pressure reverse osmosis section 90 is supplied to the distillation and crystallization section 80 to undergo the distillation and crystallization process. In the distillation and crystallization unit 80, the highly concentrated water is subjected to purification treatment at a temperature of about 120° C., for example, and the purified purified water is recovered as reclaimed water. The salt as a solid component separated from the purified water is discarded outside. In the second embodiment, 4 L/h of solid components are removed from highly concentrated water with a flow rate of 50 L/h, and purified water with a flow rate of 46 L/h is recovered as reclaimed water.

以上の低圧逆浸透部40から得られる透過水に、高圧逆浸透部90から得られる透過水および蒸留晶析部80から得られる精製水が供給されて回収される。これにより、第1変形例による水処理装置2によって、流量が1000L/hの被処理水から、流量が(900+50+46=)996L/hの再生水が回収されるとともに、4L/h分の固形成分が除去される。再生水の各成分は以下のようになる。
TDS:36mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:1mg/L
The permeated water obtained from the low-pressure reverse osmosis section 40 is supplied with the permeated water obtained from the high-pressure reverse osmosis section 90 and the purified water obtained from the distillation and crystallization section 80 and recovered. As a result, the water treatment device 2 according to the first modification recovers reclaimed water with a flow rate of (900 + 50 + 46 =) 996 L / h from the water to be treated with a flow rate of 1000 L / h, and 4 L / h of solid components. removed. Each component of the reclaimed water is as follows.
TDS: 36 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 1 mg/L

(従来技術による水処理装置)
次に、以上説明した水処理装置1,2による効果を説明するために、従来技術による水処理装置について説明する。図3は、非特許文献1に記載された比較例としての従来技術による水処理装置を模式的に示すブロック図である。
(Water treatment equipment according to prior art)
Next, in order to explain the effects of the water treatment apparatuses 1 and 2 described above, a conventional water treatment apparatus will be described. FIG. 3 is a block diagram schematically showing a conventional water treatment apparatus as a comparative example described in Non-Patent Document 1. As shown in FIG.

図3に示すように、従来技術による水処理装置100は、凝集沈殿部110、ろ過部120、軟水器130、低圧逆浸透部140、および蒸留晶析部180を有して構成される。凝集沈殿部110は、従来公知の凝集沈殿槽を有して構成される。ろ過部120は、従来公知の砂ろ過装置から構成される。軟水器130、低圧逆浸透部140、および蒸留晶析部180はそれぞれ、第1の実施形態による軟水器30、低圧逆浸透部40、および蒸留晶析部80と同様の構成を有する。 As shown in FIG. 3 , the prior art water treatment apparatus 100 comprises a coagulating sedimentation section 110 , a filtration section 120 , a water softener 130 , a low pressure reverse osmosis section 140 and a distillation and crystallization section 180 . The coagulation-sedimentation unit 110 is configured with a conventionally known coagulation-sedimentation tank. The filtering unit 120 is configured from a conventionally known sand filtering device. The water softener 130, the low-pressure reverse osmosis section 140, and the distillation crystallization section 180 have the same configurations as the water softener 30, the low-pressure reverse osmosis section 40, and the distillation crystallization section 80 according to the first embodiment, respectively.

(水処理方法)
(比較例)
次に、比較例として、従来技術による水処理装置100を用いた水処理方法について説明する。なお、比較例における被処理水の条件は、第1および第2実施例における被処理水と同様であり、水処理装置100に導入される被処理水の流量および各成分は以下のようになる。
流量;1000L/h、TDS:4022mg/L、Ca:266mg/L、SiO2:126mg/L
(Water treatment method)
(Comparative example)
Next, as a comparative example, a water treatment method using the conventional water treatment apparatus 100 will be described. The conditions of the water to be treated in the comparative example are the same as those of the water to be treated in the first and second embodiments, and the flow rate and components of the water to be treated introduced into the water treatment apparatus 100 are as follows. .
Flow rate; 1000 L/h, TDS: 4022 mg/L, Ca: 266 mg/L, SiO2 : 126 mg/L

(凝集沈殿工程)
被処理水が水処理装置100に導入されると凝集沈殿部110に供給されて、凝集沈殿工程が行われる。凝集沈殿部110の被処理水に添加されるpH調整剤は、NaOHおよびCa(OH)2の少なくとも一方である。これにより被処理水のpHは、10~10.5程度に調整される。また、凝集沈殿部110の被処理水には、Caを凝集沈殿させるNa2CO3であり、Na2CO3はCaに対して当量だけ加えられる。凝集沈殿部110においては、被処理水からCaCO3が凝集されて除去される。凝集沈殿部110から排出される被処理水の各成分は以下のようになる。
TDS:4027mg/L、Ca:50mg/L、SiO2:126mg/L
すなわち、凝集沈殿部110においては、第1実施例と同様に、Caが(266-50=)216mg/Lだけ、除去される。
(Coagulation sedimentation process)
When the water to be treated is introduced into the water treatment apparatus 100, it is supplied to the coagulation-sedimentation section 110, where the coagulation-sedimentation step is performed. The pH adjuster added to the water to be treated in the coagulating sedimentation section 110 is at least one of NaOH and Ca(OH) 2 . Thereby, the pH of the water to be treated is adjusted to about 10 to 10.5. The water to be treated in the coagulating-sedimentation unit 110 contains Na 2 CO 3 for coagulating and sedimenting Ca, and Na 2 CO 3 is added in an amount equivalent to Ca. In the coagulating sedimentation section 110, CaCO 3 is coagulated and removed from the water to be treated. Each component of the water to be treated discharged from the coagulating sedimentation unit 110 is as follows.
TDS: 4027 mg/L, Ca: 50 mg/L, SiO2 : 126 mg/L
That is, in the coagulating sedimentation section 110, Ca is removed by (266-50=) 216 mg/L as in the first embodiment.

(ろ過工程)
凝集沈殿部110においてCaCO3が凝集沈殿されて得られた上澄み水は、被処理水としてろ過部120に供給されて、ろ過工程が行われる。
(Filtration process)
The supernatant water obtained by coagulating and sedimenting CaCO 3 in the coagulating-sedimenting section 110 is supplied to the filtering section 120 as water to be treated, and undergoes a filtering process.

(カルシウム除去工程)
ろ過部120から得られた被処理水は、軟水器130に供給されてカルシウム除去工程が行われる。軟水器130においては被処理水からCaが除去される。軟水器130から排出される被処理水の各成分は以下のようになる。
TDS:4134mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:126mg/L
(Calcium removal step)
The water to be treated obtained from the filtering unit 120 is supplied to the water softener 130 and undergoes a calcium removing process. Ca is removed from the water to be treated in the water softener 130 . Each component of the water to be treated discharged from the water softener 130 is as follows.
TDS: 4134 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 126 mg/L

(低圧逆浸透工程)
軟水器130においてCaが除去された被処理水は、低圧逆浸透部140に供給されて低圧逆浸透工程が行われる。低圧逆浸透部40においては、4.0MPa程度の圧力を作用させたRO膜によって被処理水から75%の再生水を回収する一方、25%の濃縮水が排出される。なお、本発明者の知見によれば、低圧逆浸透部140に供給される被処理水にはシリカが含有されていることにより、再生水の回収率は高々75%である。
(Low pressure reverse osmosis process)
The water from which Ca has been removed in the water softener 130 is supplied to the low-pressure reverse osmosis unit 140 to undergo the low-pressure reverse osmosis process. In the low-pressure reverse osmosis section 40, 75% of reclaimed water is recovered from the water to be treated by an RO membrane applied with a pressure of about 4.0 MPa, while 25% of concentrated water is discharged. According to the knowledge of the present inventor, the recovery rate of reclaimed water is at most 75% because the water to be treated supplied to the low-pressure reverse osmosis unit 140 contains silica.

比較例においては、低圧逆浸透部140から(1000L/h×75%=)750L/hの流量で被処理水が排出されて再生水として回収される。再生水の各成分は以下のようになる。
TDS:40mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:3mg/L
すなわち、低圧逆浸透部140において、TDSが(40/4134≒)0.01倍、SiO2が(3/126≒)0.02倍まで低減される。
In the comparative example, the water to be treated is discharged from the low-pressure reverse osmosis unit 140 at a flow rate of (1000 L/h×75%=) 750 L/h and recovered as reclaimed water. Each component of the reclaimed water is as follows.
TDS: 40 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 3 mg/L
That is, in the low-pressure reverse osmosis section 140, TDS is reduced to (40/4134≈)0.01 times and SiO 2 is reduced to (3/126≈)0.02 times.

一方、低圧逆浸透部140から(1000L/h×25%=)250L/hの流量で濃縮水が排出される。濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:16420mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:495mg/L
すなわち、被処理水は低圧逆浸透部140において、TDSが(16420/4134≒)3.9倍、SiO2が(495/126≒)3.9倍に濃縮される。
On the other hand, concentrated water is discharged from the low-pressure reverse osmosis unit 140 at a flow rate of (1000 L/h×25%=) 250 L/h. Each component of the concentrated water is as follows.
TDS: 16420 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 495 mg/L
That is, in the low-pressure reverse osmosis unit 140, the water to be treated is concentrated to TDS (16420/4134≈) 3.9 times and SiO 2 to (495/126≈) 3.9 times.

すなわち、従来技術による水処理装置100においては、凝集沈殿部110によってCaの一部を除去し、軟水器130によってCaを完全に除去している。その上で、水処理装置100においては、Caが除去された被処理水に対して、低圧逆浸透部140をpHが10~10.5程度のアルカリ性の条件下で運転させることによって、シリカのスケーリングを抑制している(非特許文献1参照、HEROプロセス)。しかしながら、本発明者の知見によれば、低圧逆浸透部140をpHが10~10.5程度のアルカリ性の条件下で運転させても、シリカ濃度の析出限界は高々400mg/L程度であって、低圧RO膜による濃縮倍率は、高々3~4倍程度である。 That is, in the conventional water treatment apparatus 100, the coagulating sedimentation section 110 removes a portion of Ca, and the water softener 130 completely removes Ca. In addition, in the water treatment apparatus 100, the low-pressure reverse osmosis unit 140 is operated under alkaline conditions with a pH of about 10 to 10.5 for the water to be treated from which Ca has been removed, thereby removing silica. Scaling is suppressed (see Non-Patent Document 1, HERO process). However, according to the findings of the present inventor, even if the low-pressure reverse osmosis unit 140 is operated under alkaline conditions with a pH of about 10 to 10.5, the silica concentration precipitation limit is at most about 400 mg/L. , the concentration ratio by the low-pressure RO membrane is at most about 3 to 4 times.

(蒸留晶析工程)
低圧逆浸透部140によって得られた濃縮水は、蒸留晶析部180に供給されて蒸留晶析工程が行われる。蒸留晶析部180においては、スチームや電力が供給されて、120℃程度の温度で濃縮水に対して従来公知の蒸留処理や晶析処理などの精製処理が行われる。蒸留晶析部80によって精製された精製水は再生水として回収される。精製水から分離された固形成分としての塩は、外部に廃棄される。比較例においては、流量が250L/hの濃縮水から、4L/h分の固形成分が除去されて、流量が246L/hの精製水が再生水として回収される。
(Distillation crystallization step)
The concentrated water obtained by the low-pressure reverse osmosis unit 140 is supplied to the distillation crystallization unit 180 and subjected to a distillation crystallization process. In the distillation and crystallization unit 180, steam and electric power are supplied, and conventionally known purification processes such as distillation and crystallization are performed on the concentrated water at a temperature of about 120.degree. Purified water purified by the distillation and crystallization unit 80 is recovered as reclaimed water. The salt as a solid component separated from the purified water is discarded outside. In the comparative example, 4 L/h of solid components are removed from concentrated water with a flow rate of 250 L/h, and purified water with a flow rate of 246 L/h is recovered as reclaimed water.

以上により従来技術による水処理装置100においては、流量が1000L/hの被処理水から、流量が(750+246=)996L/hの再生水が回収されるとともに、4L/h分の固形成分が除去される。再生水の各成分は以下のようになる。
TDS:30mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:2mg/L
As described above, in the conventional water treatment apparatus 100, reclaimed water with a flow rate of (750 + 246 =) 996 L / h is recovered from the water to be treated with a flow rate of 1000 L / h, and 4 L / h of solid components are removed. be. Each component of the reclaimed water is as follows.
TDS: 30 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 2 mg/L

ここで、比較例で採用した水処理装置100における電力、蒸気、およびコストをそれぞれ基準「100」とした場合の、第1実施例および第2実施例でそれぞれ採用した水処理装置1,2における電力、蒸気、およびコストの比率を表1に示す。また、比較例、第1実施例、および第2実施例で採用した水処理装置100,1,2における、単位排水量あたりの電力の使用量および蒸気の使用量を表2に示す。 Here, when the power, steam, and cost in the water treatment device 100 adopted in the comparative example are each set to the standard “100”, the water treatment devices 1 and 2 respectively adopted in the first embodiment and the second embodiment The power, steam and cost ratios are shown in Table 1. Table 2 shows the amount of electric power used and the amount of steam used per unit amount of waste water in the water treatment apparatuses 100, 1, and 2 employed in the comparative example, the first embodiment, and the second embodiment.

Figure 0007168739000001
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Figure 0007168739000002
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表1および表2から、第1実施例および第2実施例で使用した水処理装置1,2における電力がそれぞれ、比較例に比して2.3倍および2.0倍であることが分かる。これは、水処理装置1,2においては、水処理装置100と比較して、正浸透装置70や高圧逆浸透部90が増加していることに起因している。一方、表1および表2から、水処理装置1,2においては、水処理装置100と比較して、使用される蒸気の使用量がそれぞれ、比較例に比して0.23倍および0.15倍と大幅に低減されていることが分かる。これは、水処理装置1,2においては、低圧逆浸透部40において、水処理装置100の低圧逆浸透部140よりも被処理水が高濃度に濃縮されていることに起因すると考えられる。 From Tables 1 and 2, it can be seen that the electric power in the water treatment devices 1 and 2 used in the first and second examples is 2.3 times and 2.0 times that of the comparative example, respectively. . This is because the water treatment devices 1 and 2 have more forward osmosis devices 70 and high-pressure reverse osmosis units 90 than the water treatment device 100 . On the other hand, from Tables 1 and 2, in the water treatment apparatuses 1 and 2, the amount of steam used is 0.23 times and 0.23 times that of the comparative example compared to the water treatment apparatus 100, respectively. It can be seen that it is greatly reduced by 15 times. This is probably because in the water treatment apparatuses 1 and 2 , the water to be treated is concentrated in the low pressure reverse osmosis section 40 to a higher concentration than in the low pressure reverse osmosis section 140 of the water treatment apparatus 100 .

蒸留処理や晶析処理は、蒸気や電力の消費量が大きい上に設備に要する費用も高コスト化しやすいため、蒸留晶析部80は小型化することが望ましい。また、蒸気の生成にはエネルギーを要することから、蒸気の使用量を大幅に低減することによって、水処理装置1,2の運転に要する総エネルギーを水処理装置100の運転に要する総エネルギーに比して大幅に低くできる。その結果、表1に示すように、第1の実施形態による水処理装置1,2によれば、設備や運転に要するコストを35~40%低減することが可能となる。 Since the distillation process and the crystallization process consume a large amount of steam and electric power, and the equipment costs tend to increase, it is desirable to reduce the size of the distillation and crystallization unit 80 . In addition, since energy is required to generate steam, by significantly reducing the amount of steam used, the total energy required to operate the water treatment devices 1 and 2 can be compared to the total energy required to operate the water treatment device 100. can be significantly reduced. As a result, as shown in Table 1, according to the water treatment apparatuses 1 and 2 according to the first embodiment, it is possible to reduce the cost required for equipment and operation by 35 to 40%.

すなわち、従来技術による水処理方法においては、スケールの発生をある程度抑制することが可能になるが、特にZLDにおいては、従来に比して大幅に高い濃縮を実現する必要があった。上述した従来技術(非特許文献1参照)においては、水処理装置の最終段に蒸留や晶析を行う処理部を設けることによって、ZLDを実現しているが、必要となるエネルギーが大きくなるという問題があった。この問題は、ZLD以外の濃縮排水が生じる排水プロセスにおいても同様に存在する問題であり、必要となるエネルギーの低減が求められていた。これに対し、第1の実施形態によれば、不純物を含む被処理水から水を抽出する場合に、スケールの発生を抑制しつつ必要となるエネルギーを低減できる水処理装置1,2および水処理方法を提供するができる。 That is, in the conventional water treatment method, it is possible to suppress the generation of scale to some extent, but in ZLD in particular, it is necessary to achieve a much higher concentration than in the past. In the above-mentioned conventional technology (see Non-Patent Document 1), ZLD is realized by providing a processing unit that performs distillation and crystallization in the final stage of the water treatment device, but the required energy is said to increase. I had a problem. This problem also exists in waste water processes other than ZLD where concentrated waste water is produced, and there has been a demand for a reduction in the energy required. In contrast, according to the first embodiment, when extracting water from water to be treated containing impurities, the water treatment devices 1 and 2 and the water treatment can reduce the energy required while suppressing the generation of scale. can provide a method.

以上説明した第1の実施形態によれば、低圧逆浸透部40の前段の第1凝集沈殿部10において、Caに加えてシリカを除去していることにより、低圧逆浸透部40における低圧RO膜に生じるシリカの析出を抑制して、スケーリングの発生を抑制できる。これにより、低圧逆浸透部40における濃縮倍率を向上できる。 According to the first embodiment described above, silica is removed in addition to Ca in the first coagulation-sedimentation unit 10 preceding the low-pressure reverse osmosis unit 40, so that the low-pressure RO membrane in the low-pressure reverse osmosis unit 40 Scaling can be suppressed by suppressing the precipitation of silica that occurs in the As a result, the concentration ratio in the low-pressure reverse osmosis section 40 can be improved.

また、第1の実施形態によれば、低圧逆浸透部40と正浸透装置70や高圧逆浸透部90との間に第2凝集沈殿部50を設け、被処理水が濃縮された濃縮水からシリカを除去していることにより、正浸透装置70や高圧逆浸透部90におけるスケーリングの発生を抑制でき、濃縮倍率をさらに向上できる。また、低圧逆浸透部40の前段に軟水器30を設け、第1凝集沈殿部10においてCaが一部除去された被処理水からさらにCaを除去していることにより、低圧逆浸透部40におけるCaに起因するスケーリングの発生を抑制できる。 Further, according to the first embodiment, the second coagulation/sedimentation unit 50 is provided between the low-pressure reverse osmosis unit 40 and the forward osmosis device 70 or the high-pressure reverse osmosis unit 90, and the concentrated water obtained by concentrating the water to be treated By removing silica, the occurrence of scaling in the forward osmosis device 70 and the high-pressure reverse osmosis section 90 can be suppressed, and the concentration ratio can be further improved. In addition, a water softener 30 is provided in the front stage of the low-pressure reverse osmosis unit 40, and Ca is further removed from the water to be treated from which Ca has been partially removed in the first coagulation-sedimentation unit 10. Scaling caused by Ca can be suppressed.

また、従来の水処理装置100においては、例えば流量が250L/hの濃縮水を蒸留処理や晶析処理する必要があったのに対し、第1の実施形態およびその第1変形例による水処理装置1,2においては、流量が33~50L/hの高濃縮水を蒸留処理や晶析処理すれば良いので、総エネルギーの低減およびコストの低減が可能になる。 In addition, in the conventional water treatment apparatus 100, for example, the concentrated water with a flow rate of 250 L / h was required to be subjected to distillation treatment or crystallization treatment, whereas the water treatment according to the first embodiment and its first modification In the apparatuses 1 and 2, the highly concentrated water with a flow rate of 33 to 50 L/h can be distilled or crystallized, so that the total energy consumption and cost can be reduced.

さらに、例えば特許文献2に記載の従来技術においては、2段階で凝集沈殿を行っているが、1段目においては分散剤を用いており、シリカを除去していないため、本発明に比して分散剤のコストが嵩む上、スケールの発生を抑制する能力が低く、高濃縮が困難であるという問題を有している。すなわち、特許文献2に記載の技術においては、シリカに起因したスケールの抑制のために分散剤を用いているが、分散剤は高コスト化しやすい問題点を有し、スケールの発生を抑制する効果が限定的であるという問題がある。 Furthermore, for example, in the prior art described in Patent Document 2, coagulation sedimentation is performed in two stages, but in the first stage, a dispersant is used and silica is not removed, so compared to the present invention. Therefore, the cost of the dispersant increases, the ability to suppress the generation of scale is low, and high concentration is difficult. That is, in the technique described in Patent Document 2, a dispersant is used to suppress scale caused by silica. is limited.

特許文献3に記載の従来技術においては、凝集沈殿を1段階で行っており、アルカリを用いてスケールの生成を抑制した後に凝集沈殿によってシリカを除去している。すなわち、特許文献3には、シリカにより発生するスケールを抑制するためにアルカリを用いる技術が開示されている。しかしながら、高アルカリ性の環境下においては、RO膜やFO膜の劣化が促進されやすいことから、スケールの発生を抑制するためにアルカリを用いることはRO膜やFO膜にとっては好ましくない。また、後段に蒸発器が設けられている場合には、蒸発器において多量のシリカが固化する可能性が高く、蒸発缶にシリカが付着しやすくなって、蒸発器の負荷が高くなるという問題が生じる。 In the prior art described in Patent Document 3, coagulation sedimentation is performed in one step, and silica is removed by coagulation sedimentation after suppressing scale formation using alkali. That is, Patent Literature 3 discloses a technique using an alkali to suppress scale generated by silica. However, in a highly alkaline environment, deterioration of RO membranes and FO membranes is likely to be accelerated, so it is not preferable for RO membranes and FO membranes to use alkali to suppress the generation of scale. In addition, when an evaporator is provided in the latter stage, there is a high possibility that a large amount of silica will solidify in the evaporator, and the silica will easily adhere to the evaporator, increasing the load on the evaporator. occur.

特許文献4に記載の従来技術においては、凝集沈殿を1段階で行っており、凝集沈殿によってシリカを除去し、処理水をRO膜に通水した後にFO膜に通水させているため、FO膜におけるシリカスケールのリスクがあり,濃縮の向上には限界がある。これに対し、本発明においては、凝集沈殿をRO膜の前段とFO膜の前段との2段階で行い、いずれの凝集沈殿においてもシリカを除去していることにより、脱塩膜におけるスケールの発生を大幅に抑制でき、高濃縮を実現することが可能になる。 In the prior art described in Patent Document 4, coagulation-sedimentation is performed in one step, silica is removed by coagulation-sedimentation, and the treated water is passed through the RO membrane and then through the FO membrane. There is a risk of silica scale in the membrane, limiting the improvement in concentration. In contrast, in the present invention, the coagulation sedimentation is performed in two stages, the stage before the RO membrane and the stage before the FO membrane, and silica is removed in both stages of coagulation sedimentation. can be greatly suppressed, and high concentration can be realized.

さらに、濃縮を行っていく過程で濃縮水量が極端に少なくなる場合には、高圧RO膜やFO膜に最低濃縮水量を流すことが困難になる。濃縮流量を確保するために循環系を設けることがあるが、必要とするエネルギーが増加してしまうという問題が生じる。さらに、最低濃縮水量以下で運用しようとすると、飽和溶解度以下であっても、濃度分極の影響によってスケールの発生する可能性が高くなる。この点からも、上述した第1の実施形態による水処理装置1による2段階の凝集沈殿によってシリカを除去することが好ましい。 Furthermore, when the amount of concentrated water becomes extremely small during the process of concentration, it becomes difficult to flow the minimum amount of concentrated water through the high-pressure RO membrane and the FO membrane. Although a circulation system may be provided to secure the concentration flow rate, there arises a problem that the required energy increases. Furthermore, if you try to operate below the minimum concentrated water amount, even if it is below the saturation solubility, there is a high possibility that scale will be generated due to the influence of concentration polarization. From this point of view as well, it is preferable to remove silica by two-stage coagulation sedimentation using the water treatment apparatus 1 according to the first embodiment described above.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態による水処理装置について説明する。図4は、第2の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図4に示すように、第2の実施形態による水処理装置3は、第1の実施形態による水処理装置1と異なり、軟水器30が設けられておらず、第1ろ過部20から排出された被処理水に対してカルシウム分散剤が添加される機構(図示せず)が設けられる。その他の構成は、第1の実施形態による水処理装置1と同様である。
(Second embodiment)
Next, a water treatment device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram schematically showing the water treatment device according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, unlike the water treatment apparatus 1 according to the first embodiment, the water treatment apparatus 3 according to the second embodiment is not provided with the water softener 30, and the water discharged from the first filtration unit 20 A mechanism (not shown) is provided for adding a calcium dispersant to the water to be treated. Other configurations are the same as those of the water treatment device 1 according to the first embodiment.

(水処理方法)
(第3実施例)
次に、以上のように構成された第2の実施形態による水処理装置3を用いた水処理方法の第3実施例について説明する。なお、第3実施例において水処理装置3に導入される被処理水については、第1,第2実施例における被処理水と同様である。また、第3実施例による水処理方法においては、第1凝集沈殿工程および第1ろ過工程については、第1実施例と同様である。
第1ろ過工程後の被処理水の各成分は第1実施例と同様に以下のようになる。
TDS:4005mg/L、Ca:50mg/L、SiO2:10mg/L
(Water treatment method)
(Third embodiment)
Next, a third example of a water treatment method using the water treatment apparatus 3 according to the second embodiment configured as described above will be described. The water to be treated introduced into the water treatment apparatus 3 in the third embodiment is the same as the water to be treated in the first and second embodiments. In addition, in the water treatment method according to the third embodiment, the first coagulation sedimentation step and the first filtration step are the same as in the first embodiment.
Each component of the water to be treated after the first filtration step is as follows, similarly to the first embodiment.
TDS: 4005 mg/L, Ca: 50 mg/L, SiO2 : 10 mg/L

(カルシウム分散工程)
第1ろ過部20においてPACが除去された被処理水に対して、カルシウム分散剤を添加することによって、CaSO4の生成を抑制するカルシウム分散工程が行われる。カルシウム分散剤の添加量は、分散剤の種類に依存するが、1mg/L以上100mg/L以下が好ましい。なお、カルシウム分散剤以外にも、第1ろ過部20において被処理水のpHを6.5から5.0に調整するH2SO4またはHClを添加する。なお、酸性溶液であれば、必ずしもこれらに限定されない。なお、カルシウム分散工程は、第1凝集沈殿工程の後であって、カルシウム塩などのスケーリングが発生しやすい工程の前に行うことが好ましい。
(Calcium dispersion step)
By adding a calcium dispersant to the water to be treated from which PAC has been removed in the first filtration unit 20, a calcium dispersing step for suppressing the generation of CaSO 4 is performed. The amount of calcium dispersant added depends on the type of dispersant, but is preferably 1 mg/L or more and 100 mg/L or less. In addition to the calcium dispersant, H 2 SO 4 or HCl is added to adjust the pH of the water to be treated from 6.5 to 5.0 in the first filtration section 20 . In addition, as long as it is an acidic solution, it is not necessarily limited to these. The calcium dispersing step is preferably performed after the first coagulating sedimentation step and before a step in which scaling such as calcium salts is likely to occur.

(低圧逆浸透工程)
カルシウム分散剤の添加によってCaSO4の生成が抑制された被処理水は、低圧逆浸透部40に供給されて低圧逆浸透工程が行われる。低圧逆浸透部40においては、TDSに依存する所定の圧力、ここでは例えば4.0MPaの圧力を作用させた低圧RO膜によって被処理水から90%の再生水が回収される一方、10%の濃縮水が排出される。
(Low pressure reverse osmosis process)
The water to be treated whose generation of CaSO 4 has been suppressed by the addition of the calcium dispersant is supplied to the low pressure reverse osmosis unit 40 and subjected to the low pressure reverse osmosis process. In the low-pressure reverse osmosis unit 40, 90% of the reclaimed water is recovered from the water to be treated by a low-pressure RO membrane applied with a predetermined pressure dependent on the TDS, here, for example, a pressure of 4.0 MPa, while 10% concentration water is discharged.

第3実施例においては、低圧逆浸透部40から(1000L/h×90%=)900L/hの流量で透過水が排出されて再生水として回収される。透過水の各成分は以下のようになる。
TDS:40mg/L、Ca:1mg/L未満、SiO2:1mg/L
すなわち、低圧逆浸透部40において、TDSが(40/4005≒)0.01倍、SiO2が(1/10≒)0.1倍まで低減される。
In the third embodiment, permeated water is discharged from the low-pressure reverse osmosis unit 40 at a flow rate of (1000 L/h×90%=) 900 L/h and recovered as reclaimed water. Each component of the permeated water is as follows.
TDS: 40 mg/L, Ca: less than 1 mg/L, SiO2 : 1 mg/L
That is, in the low-pressure reverse osmosis section 40, TDS is reduced to (40/4005≈)0.01 times and SiO 2 is reduced to (1/10≈)0.1 times.

また、低圧逆浸透部40から(1000L/h×10%=)100L/hの流量で濃縮水が排出される。濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:40050mg/L、Ca:500mg/L、SiO2:100mg/L
すなわち、被処理水は低圧逆浸透部40において、TDSが(40050/4005=)10倍、Caが(500/50=)10倍、SiO2が(100/10=)10倍に濃縮される。
Also, the concentrated water is discharged from the low-pressure reverse osmosis unit 40 at a flow rate of (1000 L/h×10%=) 100 L/h. Each component of the concentrated water is as follows.
TDS: 40050 mg/L, Ca: 500 mg/L, SiO2 : 100 mg/L
That is, in the low-pressure reverse osmosis unit 40, the water to be treated is concentrated to TDS (40050/4005=) 10 times, Ca to (500/50=) 10 times, and SiO 2 to (100/10=) 10 times. .

(第2凝集沈殿工程)
低圧逆浸透部40において濃縮された濃縮水は、第2凝集沈殿部50に供給されて第2凝集沈殿工程が行われる。なお、第3実施例においては、被処理水にカルシウム分散剤が添加されてCaが残存していることから、第2凝集沈殿部50の濃縮水には、pH調整剤および凝集剤が添加される。添加されるpH調整剤は第1凝集沈殿部10に添加されたpH調整剤と同様に、NaOHまたはCa(OH)2であるが、必ずしも限定されない。添加される凝集剤は、Caおよびシリカを凝集させるために例えば、Na2CO3およびPACである。また、Na2CO3の濃度はCaに対して当量とし、PACの濃度はSiO2に対して2倍当量とすることが好ましいが、必ずしも限定されない。第2凝集沈殿部50においては、この状態で30分程度静置される。第2凝集沈殿部50においては、被処理水からスケール成分として、CaCO3およびシリカの一部が凝集されて除去される。
(Second coagulation sedimentation step)
The concentrated water concentrated in the low-pressure reverse osmosis section 40 is supplied to the second coagulation-sedimentation section 50 to undergo the second coagulation-sedimentation step. In the third embodiment, a calcium dispersant is added to the water to be treated and Ca remains. Therefore, a pH adjuster and a flocculant are added to the concentrated water of the second coagulating sedimentation unit 50. be. The pH adjuster to be added is NaOH or Ca(OH) 2 like the pH adjuster added to the first coagulating sedimentation part 10, but is not necessarily limited. Flocculants added are eg Na 2 CO 3 and PAC to flocculate Ca and silica. Also, the concentration of Na 2 CO 3 is preferably equivalent to Ca, and the concentration of PAC is preferably two equivalents to SiO 2 , but they are not necessarily limited. In the second aggregation-sedimentation section 50, this state is left at rest for about 30 minutes. In the second coagulation-sedimentation section 50, CaCO 3 and part of silica are coagulated and removed as scale components from the water to be treated.

(第2ろ過工程)
第2凝集沈殿部50においてスケール成分としてCaCO3およびシリカが凝集沈殿されて得られた濃縮水は、第2ろ過部60に供給されて、第2ろ過工程が行われる。第2ろ過部60においては、H2SO4またはHClなどの酸が添加されて、pHが5~6.5程度に調整される。第2ろ過部60においては、濃縮水が30分間以上静置されて、未反応のPACが除去される。
第2ろ過部60から排出される濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:40000mg/L、Ca:50mg/L、SiO2:10mg/L
すなわち、第2凝集沈殿部50および第2ろ過部60によって、Caが(500-50=)450mg/L、SiO2が(100-10=)90mg/L除去される。
(Second filtration step)
Concentrated water obtained by coagulating and sedimenting CaCO 3 and silica as scale components in the second coagulating and sedimentation section 50 is supplied to the second filtering section 60 and subjected to the second filtering step. In the second filtering section 60, an acid such as H 2 SO 4 or HCl is added to adjust the pH to about 5-6.5. In the second filtering section 60, the concentrated water is allowed to stand for 30 minutes or longer to remove unreacted PAC.
Each component of the concentrated water discharged from the second filtering section 60 is as follows.
TDS: 40000 mg/L, Ca: 50 mg/L, SiO2 : 10 mg/L
That is, the second coagulating sedimentation section 50 and the second filtering section 60 remove (500-50=) 450 mg/L of Ca and (100-10=) 90 mg/L of SiO 2 .

(正浸透処理工程)
次に、第2ろ過部60から排出された濃縮水は、正浸透装置70に供給されて正浸透処理工程が行われ、濃縮水から再生水が得られるとともにさらに濃縮された高濃縮水が排出される。具体的に、正浸透装置70においては、FO膜によって濃縮水から(2/3≒)67%の再生水を回収する一方、(1/3≒)33%の高濃縮水が排出される。
(Forward osmosis treatment process)
Next, the concentrated water discharged from the second filtration unit 60 is supplied to the forward osmosis device 70 and subjected to a forward osmosis treatment process, whereby regenerated water is obtained from the concentrated water and highly concentrated water that is further concentrated is discharged. be. Specifically, in the forward osmosis device 70, (2/3≈) 67% regenerated water is recovered from the concentrated water by the FO membrane, while (1/3≈) 33% highly concentrated water is discharged.

第3実施例においては、正浸透装置70から(100L/h×67%=)67L/hの流量で透過水が排出されて再生水として回収される。一方、正浸透装置70から(100L/h×33%=)33L/hの流量で高濃縮水が排出される。高濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:120000mg/L、Ca:150mg/L、SiO2:30mg/L
すなわち、濃縮水は、正浸透装置70において、TDSが(120000/40000=)3倍、Caが(150/50=)3倍、SiO2が(30/10=)3倍に濃縮される。また、第3実施例において、流量が1000L/hの被処理水からは、流量が33L/hの高濃縮水が排出できることになるので、第3実施例において採用した水処理装置3によれば、従来技術に比して被処理水をさらに7.6倍程度濃縮して排出でき、再生水の回収率を大幅に向上できる。
In the third embodiment, permeated water is discharged from the forward osmosis device 70 at a flow rate of (100 L/h×67%=) 67 L/h and recovered as reclaimed water. On the other hand, highly concentrated water is discharged from the forward osmosis device 70 at a flow rate of (100 L/h×33%=) 33 L/h. Each component of highly concentrated water is as follows.
TDS: 120000 mg/L, Ca: 150 mg/L, SiO2 : 30 mg/L
That is, in the forward osmosis device 70, the concentrated water is concentrated three times (120000/40000=) in TDS, three times (150/50=) in Ca, and three times (30/10=) in SiO 2 . In addition, in the third embodiment, highly concentrated water with a flow rate of 33 L/h can be discharged from the water to be treated with a flow rate of 1000 L/h. , the water to be treated can be concentrated about 7.6 times more than the conventional technology before being discharged, and the recovery rate of reclaimed water can be greatly improved.

(蒸留晶析工程)
正浸透装置70において濃縮された高濃縮水は、第1実施例と同様に蒸留晶析部80に供給されて蒸留晶析工程が行われる。蒸留晶析部80によって精製された精製水は再生水として回収される。精製水から分離された固形成分としての塩は、外部に廃棄される。第3実施例においては、流量が33L/hの高濃縮水から、4L/h分の固形成分が除去されて、流量が29L/hの精製水が再生水として回収される。
(Distillation crystallization step)
The highly concentrated water concentrated in the forward osmosis device 70 is supplied to the distillation and crystallization section 80 in the same manner as in the first embodiment, where the distillation and crystallization process is performed. Purified water purified by the distillation and crystallization unit 80 is recovered as reclaimed water. The salt as a solid component separated from the purified water is discarded outside. In the third embodiment, 4 L/h of solid components are removed from highly concentrated water with a flow rate of 33 L/h, and purified water with a flow rate of 29 L/h is recovered as reclaimed water.

以上の低圧逆浸透部40から得られる透過水に、正浸透装置70から得られる透過水および蒸留晶析部80から得られる精製水が供給されて回収される。これにより、第3実施例においては、第2の実施形態による水処理装置3によって、流量が1000L/hの被処理水から、流量が(900+67+29=)996L/hの再生水が回収されるとともに、4L/h分の固形成分が除去される。再生水の各成分は以下のようになる。
TDS:36mg/L、Ca:1mg/L未満、SiO2:1mg/L
The permeated water obtained from the low-pressure reverse osmosis unit 40 is supplied with the permeated water obtained from the forward osmosis device 70 and the purified water obtained from the distillation and crystallization unit 80 and recovered. Thus, in the third embodiment, the water treatment apparatus 3 according to the second embodiment recovers reclaimed water with a flow rate of (900 + 67 + 29 =) 996 L / h from the water to be treated with a flow rate of 1000 L / h, 4 L/h of solids are removed. Each component of the reclaimed water is as follows.
TDS: 36 mg/L, Ca: less than 1 mg/L, SiO2 : 1 mg/L

(第2変形例)
次に、上述した第2の実施形態による水処理装置の第2変形例について説明する。図5は、第2変形例による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図5に示すように、第2変形例による水処理装置4は、水処理装置3の正浸透装置70の代わりに第1変形例と同様の高圧逆浸透部90が設けられる。
(Second modification)
Next, the 2nd modification of the water treatment apparatus by 2nd Embodiment mentioned above is demonstrated. FIG. 5 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a second modified example. As shown in FIG. 5, the water treatment apparatus 4 according to the second modified example is provided with a high-pressure reverse osmosis section 90 similar to that of the first modified example instead of the forward osmosis device 70 of the water treatment apparatus 3 .

高圧逆浸透部90においては、例えば8MPa程度の高圧力を作用させた逆浸透によって濃縮水から不純物濃度が低下された透過水を排出するとともに、濃縮水がさらに濃縮された高濃縮水を排出する。排出された透過水は再生水として、低圧逆浸透部40から排出される透過水に合流される。一方、排出された高濃縮水は、蒸留晶析部80に供給される。その他の構成は、第2の実施形態と同様である。 In the high-pressure reverse osmosis unit 90, permeated water with reduced impurity concentration is discharged from the concentrated water by reverse osmosis with a high pressure of about 8 MPa, for example, and highly concentrated water in which the concentrated water is further concentrated is discharged. . The discharged permeated water joins the permeated water discharged from the low-pressure reverse osmosis section 40 as reclaimed water. On the other hand, the discharged highly concentrated water is supplied to the distillation and crystallization section 80 . Other configurations are the same as those of the second embodiment.

(水処理方法)
(第4実施例)
次に、以上のように構成された第2変形例による水処理装置4を用いた水処理方法の第4実施例について説明する。なお、第4実施例における被処理水は、第1~第3実施例における被処理水と同様である。まず、第4実施例による水処理方法においては、第1凝集沈殿工程、第1ろ過工程、カルシウム分散工程、低圧逆浸透工程、第2凝集沈殿工程、および第2ろ過工程については、第3実施例と同様である。
(Water treatment method)
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the water treatment method using the water treatment apparatus 4 according to the second modified example configured as described above will be described. The water to be treated in the fourth embodiment is the same as the water to be treated in the first to third embodiments. First, in the water treatment method according to the fourth embodiment, the first coagulation-sedimentation step, the first filtration step, the calcium dispersion step, the low-pressure reverse osmosis step, the second coagulation-sedimentation step, and the second filtration step are performed in the third embodiment. Same as example.

(高圧逆浸透工程)
次に、第2ろ過工程に続いて、第2ろ過部60から排出された濃縮水は、高圧逆浸透部90に供給されて高圧逆浸透工程が行われる。高圧逆浸透部90においては、濃縮水から透過水が得られるとともにさらに濃縮された高濃縮水が排出される。
(High pressure reverse osmosis process)
Next, following the second filtration process, the concentrated water discharged from the second filtration section 60 is supplied to the high pressure reverse osmosis section 90 and subjected to the high pressure reverse osmosis process. In the high-pressure reverse osmosis section 90, permeated water is obtained from the concentrated water, and highly concentrated water that is further concentrated is discharged.

具体的に、高圧逆浸透部90においては、高圧逆浸透膜(高圧RO膜)によって濃縮水から(1/2=)50%の透過水が再生水として回収される一方、(1/2=)50%の高濃縮水が排出される。第4実施例においては、高圧逆浸透部90から(100L/h×50%=)50L/hの流量で透過水が排出されて再生水として回収される。一方、高圧逆浸透部90から(100L/h×50%=)50L/hの流量で高濃縮水が排出される。高濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:80000mg/L、Ca:100mg/L、SiO2:20mg/L
Specifically, in the high-pressure reverse osmosis unit 90, (1/2=) 50% of the permeated water is recovered as reclaimed water from the concentrated water by the high-pressure reverse osmosis membrane (high-pressure RO membrane), while (1/2=) 50% highly concentrated water is discharged. In the fourth embodiment, permeated water is discharged from the high-pressure reverse osmosis unit 90 at a flow rate of (100 L/h×50%=) 50 L/h and recovered as reclaimed water. On the other hand, highly concentrated water is discharged from the high-pressure reverse osmosis unit 90 at a flow rate of (100 L/h×50%=) 50 L/h. Each component of highly concentrated water is as follows.
TDS: 80000 mg/L, Ca: 100 mg/L, SiO2 : 20 mg/L

すなわち、濃縮水は、高圧逆浸透部90によって、TDSが(80000/40000=)2倍、Caが(100/50=)2倍、SiO2が(20/10=)2倍に濃縮される。これにより、第4実施例において、流量が1000L/hの被処理水から、流量が50L/hの高濃縮水が排出されることになる。一方、従来技術においては、流量が1000L/hの被処理水に対して、排出される濃縮水の流量が250L/hである。すなわち、第2実施例による水処理装置2によれば、従来に比して被処理水をさらに5倍程度濃縮して排出でき、再生水の回収率を大幅に向上できる。 That is, the concentrated water is concentrated twice (80000/40000=) in TDS, twice (100/50=) in Ca, and twice (20/10=) in SiO 2 by the high-pressure reverse osmosis unit 90. . As a result, in the fourth embodiment, highly concentrated water with a flow rate of 50 L/h is discharged from the water to be treated with a flow rate of 1000 L/h. On the other hand, in the prior art, the flow rate of the discharged concentrated water is 250 L/h for the water to be treated having a flow rate of 1000 L/h. That is, according to the water treatment apparatus 2 of the second embodiment, the water to be treated can be concentrated about five times more than the conventional one before being discharged, and the recovery rate of reclaimed water can be greatly improved.

(蒸留晶析工程)
高圧逆浸透部90において濃縮された高濃縮水は、蒸留晶析部80に供給されて蒸留晶析工程が行われる。蒸留晶析部80においては、高濃縮水に対して、例えば120℃程度の温度で精製処理が行われ、精製された精製水は再生水として回収される。精製水から分離された固形成分としての塩は、外部に廃棄される。第2実施例においては、流量が50L/hの高濃縮水から、4L/h分の固形成分が除去されて、流量が46L/hの精製水が再生水として回収される。
(Distillation crystallization step)
The highly concentrated water concentrated in the high-pressure reverse osmosis section 90 is supplied to the distillation and crystallization section 80 to undergo the distillation and crystallization process. In the distillation and crystallization unit 80, the highly concentrated water is subjected to purification treatment at a temperature of about 120° C., for example, and the purified purified water is recovered as reclaimed water. The salt as a solid component separated from the purified water is discarded outside. In the second embodiment, 4 L/h of solid components are removed from highly concentrated water with a flow rate of 50 L/h, and purified water with a flow rate of 46 L/h is recovered as reclaimed water.

以上の低圧逆浸透部40から得られる透過水に、高圧逆浸透部90から得られる透過水および蒸留晶析部80から得られる精製水が供給されて回収される。これにより、第4実施例においては、第2変形例による水処理装置4によって、流量が1000L/hの被処理水から、流量が(900+50+46=)996L/hの再生水が回収されるとともに、4L/h分の固形成分が除去される。再生水の各成分は第2の実施形態と同様に、以下のようになる。
TDS:36mg/L、Ca:1mg/L未満、SiO2:1mg/L
The permeated water obtained from the low-pressure reverse osmosis section 40 is supplied with the permeated water obtained from the high-pressure reverse osmosis section 90 and the purified water obtained from the distillation and crystallization section 80 and recovered. Thus, in the fourth embodiment, the water treatment device 4 according to the second modification recovers reclaimed water with a flow rate of (900 + 50 + 46 =) 996 L / h from the water to be treated with a flow rate of 1000 L / h, and 4 L /h of solids are removed. Each component of the reclaimed water is as follows, similarly to the second embodiment.
TDS: 36 mg/L, Ca: less than 1 mg/L, SiO2 : 1 mg/L

以上説明した第2の実施形態によれば、低圧逆浸透部40の前段の第1凝集沈殿部10において、Caに加えてシリカを除去し、低圧逆浸透部40と正浸透装置70や高圧逆浸透部90との間に第2凝集沈殿部50を設け、被処理水が濃縮された濃縮水からシリカを除去していることにより、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the second embodiment described above, silica is removed in addition to Ca in the first coagulation-sedimentation unit 10 preceding the low-pressure reverse osmosis unit 40, and the low-pressure reverse osmosis unit 40, the forward osmosis device 70, and the high-pressure reverse osmosis unit 40 are removed. By providing the second coagulation/sedimentation section 50 between the permeation section 90 and removing silica from the concentrated water in which the water to be treated is concentrated, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態による水処理装置について説明する。図6は、第3の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図3に示すように、第3の実施形態による水処理装置3は、第2の実施形態による水処理装置3と異なり、蒸留晶析部80が設けられておらず、正浸透装置から排出される高濃縮水は、濃縮排水として廃棄される。その他の構成は、第2の実施形態による水処理装置3と同様である。
(Third embodiment)
Next, a water treatment device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram schematically showing the water treatment device according to the third embodiment. As shown in FIG. 3, unlike the water treatment apparatus 3 according to the second embodiment, the water treatment apparatus 3 according to the third embodiment is not provided with the distillation and crystallization unit 80, and the water discharged from the forward osmosis apparatus is discharged from the forward osmosis apparatus. The highly concentrated water is discarded as concentrated waste water. Other configurations are the same as those of the water treatment device 3 according to the second embodiment.

(第5実施例)
(水処理方法)
次に、以上のように構成された第3の実施形態による水処理装置5を用いた水処理方法の第5実施例について説明する。なお、第5実施例において水処理装置5に導入される被処理水については、第1~第4実施例における被処理水と同様である。また、第5実施例による水処理方法においては、第1凝集沈殿工程、第1ろ過工程、カルシウム分散工程、低圧逆浸透工程、第2凝集沈殿工程、第2ろ過工程、および正浸透処理工程については、第3実施例と同様である一方、蒸留晶析工程が行われない。
(Fifth embodiment)
(Water treatment method)
Next, a fifth example of a water treatment method using the water treatment apparatus 5 according to the third embodiment configured as described above will be described. The water to be treated introduced into the water treatment apparatus 5 in the fifth embodiment is the same as the water to be treated in the first to fourth embodiments. Further, in the water treatment method according to the fifth embodiment, the first coagulation-sedimentation step, the first filtration step, the calcium dispersion step, the low-pressure reverse osmosis step, the second coagulation-sedimentation step, the second filtration step, and the forward osmosis treatment step is similar to Example 3, while the distillation crystallization step is not performed.

第5実施例においては、正浸透処理工程において正浸透装置70から排出される被処理水の流量は33L/hであり、各成分は以下のようになる。
TDS:120000mg/L、Ca:150mg/L、SiO2:30mg/L
In the fifth embodiment, the flow rate of the water to be treated discharged from the forward osmosis device 70 in the forward osmosis treatment process is 33 L/h, and each component is as follows.
TDS: 120000 mg/L, Ca: 150 mg/L, SiO2 : 30 mg/L

第5実施例においては、正浸透装置70から(100L/h×67%=)67L/hの流量で透過水が排出されて再生水として回収される。一方、正浸透装置70から(100L/h×33%=)33L/hの流量で高濃縮水が排出される。高濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:120000mg/L、Ca:150mg/L、SiO2:30mg/L
すなわち、濃縮水は、正浸透装置70において、TDSが(120000/40000=)3倍、Caが(150/50=)3倍、SiO2が(30/10=)3倍に濃縮される。また、第5実施例において、流量が1000L/hの被処理水からは、流量が33L/hの高濃縮水が排出できることになるので、第5実施例において採用した水処理装置5によれば、従来技術に比して被処理水をさらに7.6倍程度濃縮して排出でき、再生水の回収率を大幅に向上できる。
In the fifth embodiment, permeated water is discharged from the forward osmosis device 70 at a flow rate of (100 L/h×67%=) 67 L/h and recovered as reclaimed water. On the other hand, highly concentrated water is discharged from the forward osmosis device 70 at a flow rate of (100 L/h×33%=) 33 L/h. Each component of highly concentrated water is as follows.
TDS: 120000 mg/L, Ca: 150 mg/L, SiO2 : 30 mg/L
That is, in the forward osmosis device 70, the concentrated water is concentrated three times (120000/40000=) in TDS, three times (150/50=) in Ca, and three times (30/10=) in SiO 2 . In addition, in the fifth embodiment, highly concentrated water with a flow rate of 33 L/h can be discharged from the water to be treated with a flow rate of 1000 L/h. , the water to be treated can be concentrated about 7.6 times more than the conventional technology before being discharged, and the recovery rate of reclaimed water can be greatly improved.

また、第5実施例においては、正浸透装置70から排出された高濃縮水は廃棄され、低圧逆浸透部40から得られる透過水に、正浸透装置70から得られる透過水が供給されて回収される。これにより、第5実施例においては、第3の実施形態による水処理装置5によって、流量が1000L/hの被処理水から、流量が(900+67=)967L/hの再生水が回収されるとともに、33L/hの高濃縮水が廃棄される。再生水の各成分は以下のようになる。
TDS:37mg/L、Ca:1mg/L未満、SiO2:1mg/L
Further, in the fifth embodiment, the highly concentrated water discharged from the forward osmosis device 70 is discarded, and the permeated water obtained from the forward osmosis device 70 is supplied to the permeated water obtained from the low-pressure reverse osmosis unit 40 and recovered. be done. Thus, in the fifth embodiment, the water treatment apparatus 5 according to the third embodiment recovers reclaimed water with a flow rate of (900 + 67 =) 967 L / h from the water to be treated with a flow rate of 1000 L / h, 33 L/h of highly concentrated water is discarded. Each component of the reclaimed water is as follows.
TDS: 37 mg/L, Ca: less than 1 mg/L, SiO2 : 1 mg/L

(第3変形例)
次に、上述した第3の実施形態による水処理装置の第3変形例について説明する。図7は、第3変形例による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図7に示すように、第3変形例による水処理装置6は、水処理装置3の正浸透装置70の代わりに第1,第2変形例と同様の高圧逆浸透部90が設けられる。高圧逆浸透部90においては、例えば8MPa程度の高圧力を作用させた逆浸透によって濃縮水から不純物濃度が低下された透過水を排出して再生水として回収されるとともに、濃縮水がさらに濃縮された高濃縮水は濃縮排水として廃棄される。その他の構成は、第3の実施形態と同様である。
(Third modification)
Next, the 3rd modification of the water treatment apparatus by 3rd Embodiment mentioned above is demonstrated. FIG. 7 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a third modified example. As shown in FIG. 7, the water treatment device 6 according to the third modified example is provided with a high-pressure reverse osmosis section 90 similar to the first and second modified examples instead of the forward osmosis device 70 of the water treatment device 3 . In the high-pressure reverse osmosis unit 90, the permeated water in which the concentration of impurities has been lowered is discharged from the concentrated water by reverse osmosis with a high pressure of about 8 MPa, for example, and recovered as reclaimed water, and the concentrated water is further concentrated. Highly concentrated water is discarded as concentrated waste water. Other configurations are the same as those of the third embodiment.

(水処理方法)
(第6実施例)
次に、以上のように構成された第3変形例による水処理装置6を用いた水処理方法の第6実施例について説明する。なお、第6実施例における被処理水は、第1~第5実施例における被処理水と同様である。まず、第6実施例による水処理方法においては、第1凝集沈殿工程、第1ろ過工程、カルシウム分散工程、低圧逆浸透工程、第2凝集沈殿工程、および第2ろ過工程については、第3の実施形態と同様である。また、第6実施例による水処理方法においては、高圧逆浸透工程については、第1,第2変形例と同様である。
(Water treatment method)
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the water treatment method using the water treatment apparatus 6 according to the third modification constructed as described above will be described. The water to be treated in the sixth embodiment is the same as the water to be treated in the first to fifth embodiments. First, in the water treatment method according to the sixth embodiment, the first coagulation-sedimentation step, the first filtration step, the calcium dispersion step, the low-pressure reverse osmosis step, the second coagulation-sedimentation step, and the second filtration step are performed in the third It is similar to the embodiment. Also, in the water treatment method according to the sixth embodiment, the high-pressure reverse osmosis step is the same as in the first and second modifications.

第6実施例においては、流量が1000L/hの被処理水から、流量が50L/hの高濃縮水が排出される。一方、従来技術においては、流量が1000L/hの被処理水に対して、排出される濃縮水の流量が250L/hである。すなわち、第6実施例による水処理装置6によれば、従来に比して被処理水を5倍程度濃縮して排出でき、再生水の回収率を大幅に向上できる。 In the sixth embodiment, highly concentrated water with a flow rate of 50 L/h is discharged from the water to be treated with a flow rate of 1000 L/h. On the other hand, in the prior art, the flow rate of the discharged concentrated water is 250 L/h for the water to be treated having a flow rate of 1000 L/h. That is, according to the water treatment apparatus 6 according to the sixth embodiment, the water to be treated can be concentrated about five times as much as the conventional one before being discharged, and the recovery rate of the reclaimed water can be greatly improved.

以上の低圧逆浸透部40から得られる透過水に、高圧逆浸透部90から得られる透過水が供給されて回収される。これにより、第6実施例においては、第3変形例による水処理装置6によって、流量が1000L/hの被処理水から、流量が(900+50=)950L/hの再生水が回収されるとともに、50L/hの濃縮排水が廃棄される。高圧逆浸透部90から回収される透過水の流量が、正浸透装置70から回収される透過水の流量より低いことにより、TDSは第3の実施形態に比して大きくなる。そのため、再生水の各成分は以下のようになる。
TDS:38mg/L、Ca:1mg/L未満、SiO2:1mg/L
The permeated water obtained from the high-pressure reverse osmosis section 90 is supplied to the permeated water obtained from the low-pressure reverse osmosis section 40 and recovered. Thus, in the sixth embodiment, the water treatment apparatus 6 according to the third modification recovers reclaimed water with a flow rate of (900 + 50 =) 950 L / h from the water to be treated with a flow rate of 1000 L / h, and 50 L /h of concentrated waste water is discarded. Since the flow rate of the permeate collected from the high-pressure reverse osmosis unit 90 is lower than the flow rate of the permeated water collected from the forward osmosis device 70, the TDS is greater than in the third embodiment. Therefore, each component of the reclaimed water is as follows.
TDS: 38 mg/L, Ca: less than 1 mg/L, SiO2 : 1 mg/L

以上説明した第3の実施形態によれば、低圧逆浸透部40の前段に第1凝集沈殿部10を設け、低圧逆浸透部40と正浸透装置70や高圧逆浸透部90との間に第2凝集沈殿部50を設けていることにより、第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the third embodiment described above, the first coagulation-sedimentation unit 10 is provided upstream of the low-pressure reverse osmosis unit 40 , and the first By providing the second coagulation-sedimentation part 50, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態による水処理装置について説明する。図8は、第4の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図8に示すように、第4の実施形態による水処理装置3は、第1の実施形態による水処理装置1と異なり、軟水器30が、低圧逆浸透部40の前段に設けられておらず、正浸透装置70の前段に設けられている。なお、第4の実施形態において軟水器30はさらに、第2ろ過部60の後段に設けられている。その他の構成は、第1の実施形態による水処理装置1と同様である。
(Fourth embodiment)
Next, a water treatment device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram schematically showing the water treatment device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 8, unlike the water treatment apparatus 1 according to the first embodiment, the water treatment apparatus 3 according to the fourth embodiment does not include the water softener 30 before the low-pressure reverse osmosis section 40. , is provided in front of the forward osmosis device 70 . In addition, in the fourth embodiment, the water softener 30 is further provided after the second filtering section 60 . Other configurations are the same as those of the water treatment device 1 according to the first embodiment.

(水処理方法)
(第7実施例)
次に、以上のように構成された第4の実施形態による水処理装置7を用いた水処理方法の第7実施例について説明する。なお、第7実施例において水処理装置7に導入される被処理水については、第1~第6実施例における被処理水と同様である。また、第7実施例による水処理方法においては、第1凝集沈殿工程および第1ろ過工程については、第1実施例と同様である。
第1ろ過工程後の被処理水の各成分は第1実施例と同様に以下のようになる。
TDS:4005mg/L、Ca:50mg/L、SiO2:10mg/L
(Water treatment method)
(Seventh embodiment)
Next, a seventh example of a water treatment method using the water treatment apparatus 7 according to the fourth embodiment configured as described above will be described. The water to be treated introduced into the water treatment apparatus 7 in the seventh embodiment is the same as the water to be treated in the first to sixth embodiments. In addition, in the water treatment method according to the seventh embodiment, the first coagulating sedimentation step and the first filtration step are the same as in the first embodiment.
Each component of the water to be treated after the first filtration step is as follows, similarly to the first embodiment.
TDS: 4005 mg/L, Ca: 50 mg/L, SiO2 : 10 mg/L

(低圧逆浸透工程)
第1ろ過部20においてPACが除去された被処理水は、低圧逆浸透部40に供給されて低圧逆浸透工程が行われる。低圧逆浸透部40においては、TDSに依存する所定の圧力、例えば4.0MPaの圧力を作用させた低圧RO膜によって被処理水から90%の再生水が回収される一方、10%の濃縮水が排出される。ここで、第1凝集沈殿部10においてシリカが除去されていることにより、低圧逆浸透部40による再生水の回収率を90%まで向上させることができる。
(Low pressure reverse osmosis process)
The water to be treated from which the PAC has been removed in the first filtering section 20 is supplied to the low-pressure reverse osmosis section 40 to undergo the low-pressure reverse osmosis process. In the low-pressure reverse osmosis unit 40, 90% of the reclaimed water is recovered from the water to be treated by the low-pressure RO membrane applied with a predetermined pressure dependent on the TDS, for example, a pressure of 4.0 MPa, while 10% of the concentrated water is recovered. Ejected. Here, since silica is removed in the first coagulation-sedimentation section 10, the recovery rate of reclaimed water by the low-pressure reverse osmosis section 40 can be improved to 90%.

第7実施例においては、低圧逆浸透部40から(1000L/h×90%=)900L/hの流量で透過水が排出されて再生水として回収される。透過水の各成分は以下のようになる。
TDS:40mg/L、Ca:1mg/L未満、SiO2:1mg/L
すなわち、低圧逆浸透部40によって、TDSが(40/4005≒)0.01倍、Caが(1/50=)0.02倍、SiO2が(1/10≒)0.1倍まで低減される。
In the seventh embodiment, permeated water is discharged from the low-pressure reverse osmosis unit 40 at a flow rate of (1000 L/h×90%=) 900 L/h and recovered as reclaimed water. Each component of the permeated water is as follows.
TDS: 40 mg/L, Ca: less than 1 mg/L, SiO2 : 1 mg/L
That is, the low-pressure reverse osmosis unit 40 reduces TDS to (40/4005≈) 0.01 times, Ca to (1/50=) 0.02 times, and SiO 2 to (1/10≈) 0.1 times be done.

また、低圧逆浸透部40から(1000L/h×10%=)100L/hの流量で濃縮水が排出される。濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:40050mg/L、Ca:500mg/L、SiO2:100mg/L
すなわち、被処理水は低圧逆浸透部40において、TDSが(40050/4005=)10倍、Caが(500/50=)10倍、SiO2が(100/10=)10倍に濃縮される。
Also, the concentrated water is discharged from the low-pressure reverse osmosis unit 40 at a flow rate of (1000 L/h×10%=) 100 L/h. Each component of the concentrated water is as follows.
TDS: 40050 mg/L, Ca: 500 mg/L, SiO2 : 100 mg/L
That is, in the low-pressure reverse osmosis unit 40, the water to be treated is concentrated to TDS (40050/4005=) 10 times, Ca to (500/50=) 10 times, and SiO 2 to (100/10=) 10 times. .

(第2凝集沈殿工程)
低圧逆浸透部40において濃縮された濃縮水は、第2凝集沈殿部50に供給されて第2凝集沈殿工程が行われる。なお、第7実施例においては、被処理水にCaが残存していることから、第2凝集沈殿部50の濃縮水には、pH調整剤および凝集剤が添加される。添加されるpH調整剤は第1凝集沈殿部10に添加されたpH調整剤と同様に、例えばNaOHまたはCa(OH)2であるが、必ずしも限定されない。添加される凝集剤は、Caおよびシリカを凝集させるために、例えばNa2CO3およびPACである。Na2CO3の濃度はCaに対して当量とし、PACの濃度はSiO2に対して2倍当量とすることが好ましいが、必ずしも限定されない。第2凝集沈殿部50においては、この状態で30分程度静置される。第2凝集沈殿部50においては、被処理水からスケール成分として、CaCO3およびシリカの一部が凝集されて除去される。
(Second coagulation sedimentation step)
The concentrated water concentrated in the low-pressure reverse osmosis section 40 is supplied to the second coagulation-sedimentation section 50 to undergo the second coagulation-sedimentation step. In the seventh embodiment, since Ca remains in the water to be treated, a pH adjuster and a flocculant are added to the concentrated water of the second coagulation-sedimentation unit 50 . The pH adjuster to be added is, for example, NaOH or Ca(OH) 2 like the pH adjuster added to the first aggregation-sedimentation part 10, but is not necessarily limited. Flocculants added are eg Na 2 CO 3 and PAC to flocculate Ca and silica. The concentration of Na 2 CO 3 is preferably equivalent to Ca, and the concentration of PAC is preferably twice equivalent to SiO 2 , but they are not necessarily limited. In the second aggregation-sedimentation section 50, this state is left at rest for about 30 minutes. In the second coagulation-sedimentation section 50, CaCO 3 and part of silica are coagulated and removed as scale components from the water to be treated.

(第2ろ過工程)
第2凝集沈殿部50においてスケール成分としてCaCO3およびシリカが凝集沈殿されて得られた濃縮水は、第2ろ過部60に供給されて、第2ろ過工程が行われる。第2ろ過部60においては、H2SO4またはHClなどの酸が添加されて、pHが5~6.5程度に調整される。第2ろ過部60においては、濃縮水が30分間以上静置されて、未反応のPACが除去される。
第2ろ過部60から排出される濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:40000mg/L、Ca:50mg/L、SiO2:10mg/L
すなわち、第2凝集沈殿部50および第2ろ過部60によって、Caが(500-50=)450mg/L、SiO2が(100-10=)90mg/L除去される。
(Second filtration step)
Concentrated water obtained by coagulating and sedimenting CaCO 3 and silica as scale components in the second coagulating and sedimentation section 50 is supplied to the second filtering section 60 and subjected to the second filtering step. In the second filtering section 60, an acid such as H 2 SO 4 or HCl is added to adjust the pH to about 5-6.5. In the second filtering section 60, the concentrated water is allowed to stand for 30 minutes or longer to remove unreacted PAC.
Each component of the concentrated water discharged from the second filtering section 60 is as follows.
TDS: 40000 mg/L, Ca: 50 mg/L, SiO2 : 10 mg/L
That is, the second coagulating sedimentation section 50 and the second filtering section 60 remove (500-50=) 450 mg/L of Ca and (100-10=) 90 mg/L of SiO 2 .

(カルシウム除去工程)
第2ろ過部60においてPACが除去された被処理水は、軟水器30に供給されてカルシウム除去工程が行われる。軟水器30においては、例えば、カチオン交換樹脂などによって被処理水からCaが除去される。軟水器30から排出される被処理水の各成分は以下のようになる。
TDS:40350mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:10mg/L
すなわち、軟水器30において、Caが(50-0=)50mg/L(全量)除去される。
(Calcium removal step)
The water to be treated from which the PAC has been removed in the second filtering section 60 is supplied to the water softener 30 and undergoes a calcium removing step. In the water softener 30, Ca is removed from the water to be treated by, for example, a cation exchange resin. Each component of the water to be treated discharged from the water softener 30 is as follows.
TDS: 40350 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 10 mg/L
That is, in the water softener 30, (50-0=) 50 mg/L (total amount) of Ca is removed.

(正浸透処理工程)
次に、軟水器30から排出された濃縮水は、正浸透装置70に供給されて正浸透処理工程が行われる。正浸透処理工程においては、濃縮水から再生水が得られるとともに、さらに濃縮された高濃縮水が排出される。
(Forward osmosis treatment process)
Next, the concentrated water discharged from the water softener 30 is supplied to the forward osmosis device 70 and subjected to a forward osmosis treatment process. In the forward osmosis treatment step, reclaimed water is obtained from the concentrated water, and highly concentrated water that is further concentrated is discharged.

具体的に、正浸透装置70においては、FO膜によって濃縮水から(2/3≒)67%の再生水が回収される一方、(1/3≒)33%の高濃縮水が排出される。第7実施例においては、正浸透装置70から(100L/h×67%=)67L/hの流量で透過水が排出されて再生水として回収される。一方、正浸透装置70から(100L/h×33%=)33L/hの流量で高濃縮水が排出される。高濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:121050mg/L、Ca:0mg/L、SiO2:30mg/L
Specifically, in the forward osmosis device 70, (2/3≈) 67% regenerated water is recovered from the concentrated water by the FO membrane, while (1/3≈) 33% highly concentrated water is discharged. In the seventh embodiment, permeated water is discharged from the forward osmosis device 70 at a flow rate of (100 L/h×67%=) 67 L/h and recovered as reclaimed water. On the other hand, highly concentrated water is discharged from the forward osmosis device 70 at a flow rate of (100 L/h×33%=) 33 L/h. Each component of highly concentrated water is as follows.
TDS: 121050 mg/L, Ca: 0 mg/L, SiO2 : 30 mg/L

すなわち、濃縮水は、正浸透装置70において、TDSが(12105/40000≒)約3倍、SiO2が(30/10=)3倍に濃縮される。また、第7実施例において、流量が1000L/hの被処理水からは、流量が33L/hの高濃縮水が排出できることになる。これにより、第7実施例において採用した水処理装置7によれば、第1実施例と同様に、従来技術に比して被処理水をさらに7.6倍程度濃縮して排出でき、再生水の回収率を大幅に向上できる。 That is, the concentrated water is concentrated about three times (12105/40000≈) in TDS and three times (30/10=) in SiO 2 in the forward osmosis device 70 . Further, in the seventh embodiment, highly concentrated water with a flow rate of 33 L/h can be discharged from the water to be treated with a flow rate of 1000 L/h. As a result, according to the water treatment device 7 adopted in the seventh embodiment, as in the first embodiment, the water to be treated can be concentrated about 7.6 times more than the conventional technology before being discharged. The recovery rate can be greatly improved.

(蒸留晶析工程)
正浸透処理工程後の蒸留晶析工程は、第1実施例と同様である。すなわち、第7実施例においては、流量が33L/hの高濃縮水から、4L/h分の固形成分が除去されて、流量が29L/hの精製水が再生水として回収される。
(Distillation crystallization step)
The distillation crystallization process after the forward osmosis treatment process is the same as in the first embodiment. That is, in the seventh embodiment, 4 L/h of solid components are removed from highly concentrated water with a flow rate of 33 L/h, and purified water with a flow rate of 29 L/h is recovered as reclaimed water.

以上の低圧逆浸透部40から得られる透過水に、正浸透装置70から得られる透過水および蒸留晶析部80から得られる精製水が供給されて回収される。これにより、第7実施例においては、第4の実施形態による水処理装置7によって、流量が1000L/hの被処理水から、流量が(900+67+29=)996L/hの再生水が回収されるとともに、4L/h分の固形成分が除去される。再生水の各成分は以下のようになる。
TDS:36mg/L、Ca:1mg/L未満、SiO2:1mg/L
The permeated water obtained from the low-pressure reverse osmosis unit 40 is supplied with the permeated water obtained from the forward osmosis device 70 and the purified water obtained from the distillation and crystallization unit 80 and recovered. Thus, in the seventh embodiment, the water treatment apparatus 7 according to the fourth embodiment recovers reclaimed water with a flow rate of (900 + 67 + 29 =) 996 L / h from the water to be treated with a flow rate of 1000 L / h, 4 L/h of solids are removed. Each component of the reclaimed water is as follows.
TDS: 36 mg/L, Ca: less than 1 mg/L, SiO2 : 1 mg/L

(第4変形例)
次に、上述した第4の実施形態による水処理装置の第4変形例について説明する。図9は、第4変形例による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図9に示すように、第4変形例による水処理装置8は、第4の実施形態による水処理装置7の正浸透装置70の代わりに第1変形例と同様の高圧逆浸透部90が設けられる。
(Fourth modification)
Next, a fourth modification of the water treatment device according to the fourth embodiment described above will be described. FIG. 9 is a block diagram schematically showing a water treatment device according to a fourth modification. As shown in FIG. 9, the water treatment apparatus 8 according to the fourth modification is provided with a high-pressure reverse osmosis unit 90 similar to that of the first modification instead of the forward osmosis apparatus 70 of the water treatment apparatus 7 according to the fourth embodiment. be done.

高圧逆浸透部90においては、濃縮水から不純物濃度が低下された透過水を排出するとともに、濃縮水がさらに濃縮された高濃縮水を排出する。排出された透過水は再生水として、低圧逆浸透部40から排出される透過水に合流される。一方、排出された高濃縮水は、蒸留晶析部80に供給される。その他の構成は、第4の実施形態と同様である。第4変形例においては、軟水器30を高圧逆浸透部90の前段に設けていることにより、高圧逆浸透部90をアルカリ性の条件下で運転する場合に、Mg(OH)2のスケールリスクを低減することができる。 In the high-pressure reverse osmosis unit 90, permeated water in which the concentration of impurities has been reduced is discharged from the concentrated water, and highly concentrated water in which the concentrated water is further concentrated is discharged. The discharged permeated water joins the permeated water discharged from the low-pressure reverse osmosis section 40 as reclaimed water. On the other hand, the discharged highly concentrated water is supplied to the distillation and crystallization section 80 . Other configurations are the same as those of the fourth embodiment. In the fourth modification, the water softener 30 is provided in the preceding stage of the high-pressure reverse osmosis unit 90, so that the scale risk of Mg(OH) 2 is reduced when the high-pressure reverse osmosis unit 90 is operated under alkaline conditions. can be reduced.

(水処理方法)
(第8実施例)
次に、以上のように構成された第4変形例による水処理装置8を用いた水処理方法の第8実施例について説明する。なお、第8実施例における被処理水は、第1~第7実施例における被処理水と同様である。まず、第8実施例による水処理方法においては、第1凝集沈殿工程、第1ろ過工程、低圧逆浸透工程、第2凝集沈殿工程、第2ろ過工程、およびカルシウム除去工程については、第7実施例と同様である。
(Water treatment method)
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the water treatment method using the water treatment apparatus 8 according to the fourth modification constructed as described above will be described. The water to be treated in the eighth embodiment is the same as the water to be treated in the first to seventh embodiments. First, in the water treatment method according to the eighth embodiment, the first coagulation-sedimentation step, the first filtration step, the low-pressure reverse osmosis step, the second coagulation-sedimentation step, the second filtration step, and the calcium removal step are performed in the seventh embodiment. Same as example.

(高圧逆浸透工程)
次に、カルシウム除去工程に続いて、軟水器30から排出された濃縮水は、高圧逆浸透部90に供給されて高圧逆浸透工程が行われる。高圧逆浸透部90においては、濃縮水から透過水が得られるとともにさらに濃縮された高濃縮水が排出される。
(High pressure reverse osmosis process)
Next, following the calcium removal process, the concentrated water discharged from the water softener 30 is supplied to the high pressure reverse osmosis unit 90 and subjected to the high pressure reverse osmosis process. In the high-pressure reverse osmosis section 90, permeated water is obtained from the concentrated water, and highly concentrated water that is further concentrated is discharged.

具体的に、高圧逆浸透部90においては、高圧RO膜によって濃縮水から(1/2=)50%の透過水が再生水として回収される一方、(1/2=)50%の高濃縮水が排出される。第8実施例においては、高圧逆浸透部90から(100L/h×50%=)50L/hの流量で透過水が排出されて再生水として回収され、(100L/h×50%=)50L/hの流量で高濃縮水が排出される。高濃縮水の各成分は以下のようになる。
TDS:80700mg/L、Ca:100mg/L、SiO2:20mg/L
Specifically, in the high-pressure reverse osmosis unit 90, (1/2=) 50% permeated water is recovered as reclaimed water from the concentrated water by the high-pressure RO membrane, while (1/2=) 50% highly concentrated water is discharged. In the eighth embodiment, the permeated water is discharged from the high-pressure reverse osmosis unit 90 at a flow rate of (100 L/h × 50% =) 50 L / h and recovered as reclaimed water, and (100 L / h × 50% =) 50 L / Highly concentrated water is discharged at a flow rate of h. Each component of highly concentrated water is as follows.
TDS: 80700 mg/L, Ca: 100 mg/L, SiO2 : 20 mg/L

すなわち、濃縮水は、高圧逆浸透部90によって、TDSが(80700/40350=)2倍、SiO2が(20/10=)2倍に濃縮される。これにより、第8実施例において、流量が1000L/hの被処理水から、流量が50L/hの高濃縮水が排出されることになり、第8実施例で採用された水処理装置8によれば、従来に比して被処理水をさらに5倍程度濃縮して排出でき、再生水の生成効率を大幅に向上できる。 That is, the high-pressure reverse osmosis unit 90 concentrates the concentrated water twice (80700/40350=) in TDS and twice (20/10=) in SiO 2 . As a result, in the eighth embodiment, highly concentrated water with a flow rate of 50 L/h is discharged from the water to be treated with a flow rate of 1000 L/h. According to this method, the water to be treated can be concentrated about five times more than the conventional method before being discharged, and the efficiency of generating reclaimed water can be greatly improved.

(蒸留晶析工程)
高圧逆浸透部90において濃縮された高濃縮水は、蒸留晶析部80に供給されて蒸留晶析工程が行われる。蒸留晶析部80においては、高濃縮水に対して、例えば120℃程度の温度で精製処理が行われ、精製された精製水は再生水として回収される。精製水から分離された固形成分としての塩は、外部に廃棄される。第2実施例においては、流量が50L/hの高濃縮水から、4L/h分の固形成分が除去されて、流量が46L/hの精製水が再生水として回収される。
(Distillation crystallization step)
The highly concentrated water concentrated in the high-pressure reverse osmosis section 90 is supplied to the distillation and crystallization section 80 to undergo the distillation and crystallization process. In the distillation and crystallization unit 80, the highly concentrated water is subjected to purification treatment at a temperature of about 120° C., for example, and the purified purified water is recovered as reclaimed water. The salt as a solid component separated from the purified water is discarded outside. In the second embodiment, 4 L/h of solid components are removed from highly concentrated water with a flow rate of 50 L/h, and purified water with a flow rate of 46 L/h is recovered as reclaimed water.

以上の低圧逆浸透部40から得られる透過水に、高圧逆浸透部90から得られる透過水および蒸留晶析部80から得られる精製水が供給されて回収される。これにより、第8実施例においては、第2変形例による水処理装置4によって、流量が1000L/hの被処理水から、流量が(900+50+46=)996L/hの再生水が回収されるとともに、4L/h分の固形成分が除去される。再生水の各成分は第4の実施形態と同様に、以下のようになる。
TDS:36mg/L、Ca:1mg/L未満、SiO2:1mg/L
The permeated water obtained from the low-pressure reverse osmosis section 40 is supplied with the permeated water obtained from the high-pressure reverse osmosis section 90 and the purified water obtained from the distillation and crystallization section 80 and recovered. Thus, in the eighth embodiment, the water treatment apparatus 4 according to the second modification recovers reclaimed water with a flow rate of (900 + 50 + 46 =) 996 L / h from the water to be treated with a flow rate of 1000 L / h, and 4 L /h of solids are removed. Each component of the reclaimed water is as follows, as in the fourth embodiment.
TDS: 36 mg/L, Ca: less than 1 mg/L, SiO2 : 1 mg/L

以上説明した第4の実施形態によれば、低圧逆浸透部40の前段の第1凝集沈殿部10において、Caに加えてシリカを除去し、低圧逆浸透部40と正浸透装置70や高圧逆浸透部90との間に第2凝集沈殿部50を設け、被処理水が濃縮された濃縮水からシリカを除去していることにより、第1~第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、正浸透装置70や高圧逆浸透部90の前段に軟水器30を設けていることにより、FO膜やRO膜に生じやすいCaのスケーリングを抑制できるので、水処理装置7,8による被処理水の濃縮率を、従来の水処理装置に比して向上できる。 According to the fourth embodiment described above, in the first coagulation-sedimentation unit 10 preceding the low-pressure reverse osmosis unit 40, silica is removed in addition to Ca, and the low-pressure reverse osmosis unit 40, the forward osmosis device 70, and the high-pressure reverse osmosis unit 40 are removed. By providing the second coagulation sedimentation unit 50 between the permeation unit 90 and removing silica from the concentrated water in which the water to be treated is concentrated, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained. can be done. Furthermore, by providing the water softener 30 in the front stage of the forward osmosis device 70 and the high-pressure reverse osmosis unit 90, it is possible to suppress the scaling of Ca that tends to occur in the FO membrane and the RO membrane. The water concentration rate can be improved compared to conventional water treatment equipment.

(凝集沈殿部およびろ過部)
次に、第1~第4の実施形態による水処理装置1~8に採用される凝集沈殿部およびろ過部の構成について説明する。なお、凝集沈殿部およびろ過部は、第1凝集沈殿部10および第1ろ過部20と、第2凝集沈殿部50および第2ろ過部60との少なくとも一方を示す。
(Coagulation sedimentation section and filtration section)
Next, configurations of the coagulating sedimentation section and the filtration section employed in the water treatment apparatuses 1 to 8 according to the first to fourth embodiments will be described. The coagulation-sedimentation section and the filtration section refer to at least one of the first coagulation-sedimentation section 10 and the first filtration section 20 and the second coagulation-sedimentation section 50 and the second filtration section 60 .

従来、特にシリカの原因物質であるケイ酸イオン(SiO4 4-)は水中において種々の形態をとることが知られており、塩を含有する水からの除去が極めて困難なスケーリングの原因物質の1つである。ケイ酸イオン(SiO4 4-)を除去するためには、主として樹脂や吸着剤を利用した除去方法と、薬剤投与による共沈または凝集沈殿による除去方法との2つの方法が検討されている。 Silicate ions (SiO 4 4− ), which are the causative substances of silica in particular, have been known to take various forms in water. is one. In order to remove silicate ions (SiO 4 4− ), two methods have been investigated: a removal method using resins or adsorbents, and a removal method by coprecipitation or coagulation sedimentation by administration of a drug.

これらのうちの樹脂や吸着剤を利用したシリカの除去方法として、純水製造プロセスにおいてはイオン交換樹脂を利用したシリカの除去方法が知られている。ところが、高濃度のシリカ含有排水や、シリカ以外の陰イオンが多く存在する陰イオンリッチな高塩濃度の排水においては、イオン交換樹脂の再生頻度が増加することになるため、水処理が高コスト化するため好ましくない。また、イオン交換樹脂の交換容量の近傍においては、吸着していたシリカが溶出して、シリカ濃度が急激に上昇するという問題も生じる。この場合、不可逆的なシリカによるスケールが突然発生することになるため、半透膜を用いた水処理プロセスにおいて大きな問題になる。そこで、凝集剤を投与することによってシリカを除去する方法を採用すると、凝集剤の高コスト化が問題になることから、被処理水を処理する際の凝集剤の使用量の低減が求められていた。 Among these methods, a silica removal method using an ion exchange resin is known in the pure water production process as a method for removing silica using a resin or an adsorbent. However, in wastewater containing high concentrations of silica and in wastewater with high anion-rich salt concentration in which many anions other than silica are present, the frequency of regeneration of the ion-exchange resin increases, making water treatment costly. It is not preferable because it becomes In addition, in the vicinity of the exchange capacity of the ion exchange resin, the adsorbed silica is eluted, resulting in a rapid increase in silica concentration. In this case, scale due to irreversible silica suddenly occurs, which poses a serious problem in water treatment processes using semipermeable membranes. Therefore, if a method of removing silica by administering a flocculant is used, the cost of the flocculant will increase, so there is a need to reduce the amount of flocculant used when treating the water to be treated. rice field.

上述した問題を解決するために、以下に説明する凝集沈殿部およびろ過部(以下、まとめて凝集沈殿部と称する)の第1構成例、第2構成例、第3構成例、および第4構成例は、被処理水を処理する際に、添加する凝集剤の使用量を低減できる凝集沈殿部である。 In order to solve the above-described problems, the first configuration example, the second configuration example, the third configuration example, and the fourth configuration of the coagulation-sedimentation unit and the filtration unit (hereinafter collectively referred to as the coagulation-sedimentation unit) described below An example is a coagulating/sedimenting part that can reduce the amount of coagulant to be added when treating water to be treated.

(凝集沈殿部)
(第1構成例)
まず、本発明の実施形態による水処理装置1~8の凝集沈殿部の第1構成例について説明する。図10は、第1構成例による凝集沈殿部を模式的に示すブロック図である。図10に示すように、第1構成例による凝集沈殿部10A,50Aは、受入槽11、反応槽12、pH調整槽13、ポンプ14、脱水機15、シリカ濃度計16,17、およびろ過部20,60を備える。
(agglomeration sedimentation part)
(First configuration example)
First, a first structural example of the coagulating sedimentation section of the water treatment apparatuses 1 to 8 according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a block diagram schematically showing the coagulation-sedimentation unit according to the first configuration example. As shown in FIG. 10, the coagulating sedimentation units 10A and 50A according to the first configuration example include a receiving tank 11, a reaction tank 12, a pH adjusting tank 13, a pump 14, a dehydrator 15, silica concentration meters 16 and 17, and a filtering unit. 20 and 60.

受入槽11は、例えば冷却塔(図示せず)などから排出される排水などの被処理水が流入される槽である。受入槽11におけるシリカ濃度(SiO2濃度)はシリカ濃度計51により計測される。シリカを含む被処理水は、受入槽11に貯留された後に反応槽12に供給される。反応槽12には、シリカを凝集沈殿させる例えばPAC、およびCaを凝集沈殿させる例えばNa2CO3などの凝集剤が添加される。これとともに反応槽12においては、pHが8以上12以下の例えば10.5程度に調整されて、被処理水からCaやシリカなどのスケール成分が除去される。なお、反応槽12は、並列して被処理水を流入可能な2槽や3槽などの複数の槽から構成して、処理水の流れを複数系列として構成することが可能である。 The receiving tank 11 is a tank into which water to be treated such as waste water discharged from a cooling tower (not shown) or the like flows. A silica concentration (SiO 2 concentration) in the receiving tank 11 is measured by a silica concentration meter 51 . Water to be treated containing silica is supplied to the reaction tank 12 after being stored in the receiving tank 11 . In the reaction tank 12, a flocculating agent such as PAC for flocculating and precipitating silica and Na 2 CO 3 for flocculating and precipitating Ca is added. Along with this, in the reaction tank 12, the pH is adjusted to about 8 or more and 12 or less, for example about 10.5, and scale components such as Ca and silica are removed from the water to be treated. The reaction tank 12 can be composed of a plurality of tanks such as two tanks or three tanks in which the water to be treated can flow in parallel, so that the flow of the treated water can be configured as a plurality of lines.

反応槽12において得られた上澄み水は、pH調整槽13に供給されてpHが4以上8以下の例えば6.5程度に調整される。これにより、上澄み水のAlが不溶性になる。pH調整槽13におけるシリカ濃度は、シリカ濃度計52により計測される。pH調整槽13においてpHが調整された調整水であるAl含有水は、ろ過部20,60に供給される。ろ過部20,60は砂ろ過または所定の膜を有して構成される。ろ過部20,60においては、調整水からAlを除去するろ過処理が行われ、処理水が得られる。 The supernatant water obtained in the reaction tank 12 is supplied to the pH adjustment tank 13 and adjusted to pH 4 or more and 8 or less, for example about 6.5. This makes Al in the supernatant water insoluble. The silica concentration in the pH adjustment tank 13 is measured by a silica concentration meter 52 . Al-containing water, which is regulated water whose pH has been adjusted in the pH adjustment tank 13 , is supplied to the filtration units 20 and 60 . Filtration units 20 and 60 are configured with sand filters or predetermined membranes. In the filtration units 20 and 60, a filtration process for removing Al from the conditioned water is performed to obtain treated water.

上述したように凝集沈殿部10A,50Aにおける反応槽12においては、Caおよびシリカを含むスケール成分が除去される。すなわち、例えば冷却塔などから排出された被処理水はCaおよびシリカを含む被処理水として受入槽11に一時的に貯留された後、反応槽12に供給される。反応槽12の初期状態としては、すでに複数回の凝集沈殿処理が行われた後における、凝集汚泥としてのスラッジSの一部が残留した状態とする。反応槽12のpHは、塩基性を示すpHに調整される。 As described above, scale components containing Ca and silica are removed in the reaction tank 12 in the coagulating sedimentation sections 10A and 50A. That is, for example, water to be treated discharged from a cooling tower or the like is temporarily stored in the receiving tank 11 as water to be treated containing Ca and silica, and then supplied to the reaction tank 12 . The initial state of the reaction tank 12 is a state in which a part of the sludge S as coagulated sludge remains after the coagulating sedimentation treatment has already been performed a plurality of times. The pH of the reaction tank 12 is adjusted to a basic pH.

次に、反応槽12において、例えばスケール成分を除去するために、PACや例えばNa2CO3などの薬剤を注入しながら、攪拌部(図示せず)によって撹拌が実行される。第1構成例においては、攪拌されたスラッジSが凝集剤として機能して、被処理水に含有されたシリカと混合して、シリカの一部が沈殿する。なお、スケール成分としては、主としてSiO2を含むシリカ、および例えばCaCO3、CaSO4、およびCaF2などのCaの化合物が含まれる。 Next, in the reaction tank 12, stirring is performed by a stirring unit (not shown) while injecting PAC or a chemical such as Na 2 CO 3 in order to remove, for example, scale components. In the first configuration example, the stirred sludge S functions as a flocculant and mixes with the silica contained in the water to be treated, and part of the silica precipitates. Note that scale components mainly include silica containing SiO 2 and compounds of Ca such as CaCO 3 , CaSO 4 and CaF 2 .

スラッジが沈降した反応槽12から、ポンプ14によってスラッジSの一部を排出させて、脱水機15に供給する。スラッジSの排出量としては、初期状態におけるスラッジSの量に対して、増加したスラッジSの増加量分とすることが好ましい。排出されたスラッジSは、脱水機15によって脱水されて脱水ケーキとなって、廃棄または所定の用途に再利用される。 A part of the sludge S is discharged by the pump 14 from the reaction tank 12 in which the sludge has settled and is supplied to the dehydrator 15 . It is preferable that the discharge amount of the sludge S is the increased amount of the sludge S that is increased with respect to the amount of the sludge S in the initial state. The discharged sludge S is dehydrated by the dehydrator 15 to become a dehydrated cake, which is discarded or reused for a predetermined purpose.

次に、反応槽12において、pH調整手段としての薬剤注入装置(図示せず)によってpH調整剤を添加する一方、攪拌手段としての攪拌部(図示せず)によって攪拌を行う。これにより、スラッジSが再度攪拌されて懸濁状態となる。第1構成例においては、懸濁状態となったスラッジSが凝集剤として機能して、被処理水からシリカの一部がスラッジSに吸着され、沈殿することによって除去される。なお、上述した反応槽12において計測されたシリカ濃度に応じて、PACをさらに添加しても良い。スラッジSが沈殿した後、上澄み水は、後段のpH調整槽13に供給される。また、水処理は、流入・薬剤注入に復帰する。 Next, in the reaction tank 12, a pH adjusting agent is added by a chemical injection device (not shown) as pH adjusting means, while stirring is performed by a stirring section (not shown) as stirring means. As a result, the sludge S is stirred again and becomes suspended. In the first configuration example, the suspended sludge S functions as a flocculant, and part of the silica is adsorbed to the sludge S from the water to be treated and is removed by precipitation. Further, PAC may be added according to the silica concentration measured in the reaction tank 12 described above. After the sludge S is precipitated, the supernatant water is supplied to the downstream pH adjustment tank 13 . Also, the water treatment reverts to inflow/chemical injection.

(凝集沈殿汚泥)
次に、凝集剤として機能する凝集沈殿汚泥であるスラッジSについて説明する。まず、反応槽12に流入される例えば冷却塔からの排水などの被処理水に含まれるシリカについて、本発明者が行った鋭意検討について説明する。
(coagulated sedimentation sludge)
Next, the sludge S, which is coagulated sedimentation sludge that functions as a coagulant, will be described. First, the present inventor's intensive study on silica contained in the water to be treated, such as the waste water from the cooling tower, which flows into the reaction tank 12 will be described.

すなわち、本発明者の知見によれば、シリカは、排水中で溶解性シリカと非溶解性のコロイド状シリカに分類される。本発明者の実験および実験に伴う鋭意検討によれば、溶解性シリカおよびコロイド状シリカに対して、アルミニウム塩の投与によって発生する凝集汚泥フロックは、次のような効果を示すと考えられる。 That is, according to the findings of the present inventors, silica is classified into soluble silica and insoluble colloidal silica in waste water. According to the inventor's experiments and extensive investigations associated with the experiments, it is believed that the flocculated sludge generated by the administration of aluminum salt has the following effects on soluble silica and colloidal silica.

まず、主としてケイ酸イオンを含む溶解性シリカは、pHが8以上12以下の塩基性条件下において負の電荷を帯びている。一般に、塩基性条件下における溶解性シリカは、重合して不溶性のシリカとなる反応速度が速いことが知られている。一方、アルミニウム塩を含んだ凝集汚泥フロックは、アルミニウムイオンに由来する正の電荷を帯びた部位が局在している。そこで、本発明者が、凝集沈殿汚泥を再使用する実験を行ったところ、凝集汚泥フロックは、アルミニウムイオンの価数およびモル数から導出されるイオン強度よりも、多くの溶解性シリカを捕捉していることが判明した。 First, soluble silica mainly containing silicate ions is negatively charged under basic conditions of pH 8 or more and 12 or less. Generally, soluble silica under basic conditions is known to polymerize into insoluble silica at a high reaction rate. On the other hand, flocculated sludge flocs containing aluminum salts have localized positively charged sites derived from aluminum ions. Therefore, when the present inventor conducted an experiment to reuse the coagulated sediment sludge, the coagulated sludge floc captured more soluble silica than the ionic strength derived from the valence and molar number of aluminum ions. It turned out that

そこで、溶解性シリカの凝集汚泥フロックに対する反応機構は、次の通りに考えられる。すなわち、負に帯電した溶解性シリカは、凝集汚泥フロック中におけるアルミニウムイオンのような正に帯電した部分(吸着活性点)に静電気的に引き寄せられて吸着する。塩基性条件下においては、ケイ酸イオンの重合速度が大きいことから、溶解性シリカは、ケイ酸イオンが吸着したサイトの近傍に接近した他の溶解性シリカと重合して凝集汚泥フロックに吸着される。このため、吸着可能なシリカの量は、アルミニウムの価数から導き出される量より大きくなる。攪拌を行うことにより、溶解性シリカと凝集汚泥フロック中の吸着活性点との接触確率が増加することから、シリカの除去率が向上する。さらに、スラッジSの使用回数、すなわちサイクル回数を多くすることによって、未活用の吸着活性点を低減することが可能となる。 Therefore, the mechanism of reaction of soluble silica to flocculated sludge is considered as follows. That is, the negatively charged soluble silica is electrostatically attracted to and adsorbed by positively charged portions (adsorption active sites) such as aluminum ions in flocculated sludge flocs. Under basic conditions, the rate of polymerization of silicate ions is high, so soluble silica polymerizes with other soluble silica that approaches the site where silicate ions are adsorbed, and is adsorbed to flocculated sludge flocs. be. Therefore, the amount of silica that can be adsorbed is greater than the amount derived from the valence of aluminum. Stirring increases the probability of contact between the soluble silica and the adsorptive active sites in the flocculated sludge flocs, thereby improving the removal rate of silica. Furthermore, by increasing the number of times the sludge S is used, that is, the number of cycles, it is possible to reduce unused adsorption active sites.

また、コロイド状シリカは、溶解性シリカが互いに重合して数10nm~数l00nmの大きさになったものである。コロイド状の場合、粒子径が小さいため沈降性が極めて低い。また、塩基性条件下におけるコロイド状シリカは、一部が溶解して溶解性シリカと同様の形態になり、上述した反応機構と同様の反応が生じる。溶解しなかったコロイド状シリカにおいても、表面が負の電荷を帯びていることから、アルミニウムイオンの正の電荷に静電気的に引き寄せられ、凝集および重合して沈降性が向上する。これにより、被処理水からシリカが除去される。 Colloidal silica is obtained by polymerizing soluble silica with each other to have a size of several tens of nanometers to several hundreds of nanometers. In the colloidal form, the sedimentation property is extremely low due to the small particle size. In addition, colloidal silica under basic conditions is partly dissolved into a form similar to that of soluble silica, and a reaction similar to the reaction mechanism described above occurs. Even undissolved colloidal silica has a negatively charged surface, and is electrostatically attracted to the positive charge of aluminum ions, and aggregates and polymerizes to improve sedimentation. Thereby, silica is removed from the water to be treated.

以上のようにして、被処理水に対してPACなどの凝集剤を添加することによって得られたスラッジSは、シリカ除去率は低下するものの、複数回再利用することが可能である。本発明者が反応槽12におけるpHに応じたシリカ除去率について実験を行ったところ、反応槽12内の被処理水のpHを8とした場合には、スラッジSのサイクル回数に伴って、シリカ除去率が47%程度から27%程度まで低減することが判明した。さらに、本発明者が反応槽12内の被処理水のpHを10.5とした場合には、シリカ除去率がスラッジSのサイクル回数に伴って、シリカ除去率が97%程度から70%程度まで低減することが判明した。すなわち、反応槽12内の被処理水のpHを8とした場合に比して、pHを10.5としてより塩基性を強くした場合には、シリカ除去率が2~2.6倍程度向上した。そのため、反応槽12内の被処理水に対するシリカの除去処理を行った場合に、被処理水のpH、およびPACを添加する場合にはPACの添加量を設定することによって、所望とするシリカ濃度を得ることが可能になる。 As described above, the sludge S obtained by adding a flocculating agent such as PAC to the water to be treated can be reused multiple times, although the silica removal rate is lowered. The present inventor conducted an experiment on the silica removal rate according to the pH in the reaction tank 12. When the pH of the water to be treated in the reaction tank 12 was set to 8, silica It was found that the removal rate was reduced from about 47% to about 27%. Furthermore, when the present inventor sets the pH of the water to be treated in the reaction tank 12 to 10.5, the silica removal rate increases from about 97% to about 70% with the number of cycles of the sludge S. was found to be reduced to That is, compared to the case where the pH of the water to be treated in the reaction tank 12 is 8, when the pH is 10.5 and the basicity is strengthened, the silica removal rate is improved by about 2 to 2.6 times. did. Therefore, when the silica removal treatment is performed on the water to be treated in the reaction tank 12, by setting the pH of the water to be treated and the amount of PAC added when adding PAC, the desired silica concentration can be obtained.

以上説明したように凝集沈殿部の第1構成例によれば、シリカの除去の際に発生した凝集沈殿汚泥であるスラッジSを、改めてシリカの吸着核、すなわち凝集剤として使用しているので、シリカの除去に要するPACなどの薬剤の添加量を低減できる。さらに、スラッジSを凝集剤として使用していることにより、排出する汚泥の量を低減できるので、排出されたスラッジSの後処理に要するコストを低減することが可能になる。 As described above, according to the first configuration example of the coagulation-sedimentation unit, the sludge S, which is the coagulation-sedimentation sludge generated when silica is removed, is used again as silica adsorption nuclei, that is, as a coagulant. It is possible to reduce the amount of chemicals such as PAC required for silica removal. Furthermore, since the amount of discharged sludge can be reduced by using the sludge S as a flocculant, the cost required for post-treatment of the discharged sludge S can be reduced.

(第2構成例)
次に、凝集沈殿部の第2構成例について説明する。図11は、第2構成例による凝集沈殿部を示すブロック図である。図11に示すように、第2構成例による凝集沈殿部10B,50Bは、受入槽11、反応槽12,pH調整槽13、ポンプ14、脱水機15、シリカ濃度計16,17、汚泥貯留槽18、およびろ過部20,60を備える。受入槽11、反応槽12,pH調整槽13、ポンプ14、脱水機15、シリカ濃度計16,17、およびろ過部20,60については、第1構成例と同様である。汚泥貯留槽18は、ポンプ14を用いて、反応槽12から排出させたスラッジSを一時的に貯留した後に反応槽12に戻すための槽である。
(Second configuration example)
Next, a second configuration example of the aggregation-sedimentation section will be described. FIG. 11 is a block diagram showing a coagulation-sedimentation unit according to the second configuration example. As shown in FIG. 11, the coagulating sedimentation units 10B and 50B according to the second configuration example include a receiving tank 11, a reaction tank 12, a pH adjusting tank 13, a pump 14, a dehydrator 15, silica concentration meters 16 and 17, and a sludge storage tank. 18, and filtration units 20 and 60. The receiving tank 11, the reaction tank 12, the pH adjusting tank 13, the pump 14, the dehydrator 15, the silica concentration meters 16 and 17, and the filtering units 20 and 60 are the same as in the first configuration example. The sludge storage tank 18 is a tank for temporarily storing the sludge S discharged from the reaction tank 12 using the pump 14 and then returning it to the reaction tank 12 .

凝集沈殿部10B,50Bにおける反応槽12においては、シリカを含むスケール成分が除去される。すなわち、被処理水は、受入槽11に一時的に貯留された後に、反応槽12に供給される。反応槽12の初期状態としては、すでに複数回の凝集沈殿処理が行われた後における、凝集汚泥としてのスラッジSの一部が残留した状態とする。反応槽12のpHは、塩基性を示すpHに調整され、例えば8以上12以下の10.5に調整される。 Scale components containing silica are removed in the reaction tank 12 in the coagulating sedimentation sections 10B and 50B. That is, the water to be treated is temporarily stored in the receiving tank 11 and then supplied to the reaction tank 12 . The initial state of the reaction tank 12 is a state in which a part of the sludge S as coagulated sludge remains after the coagulating sedimentation treatment has already been performed a plurality of times. The pH of the reaction tank 12 is adjusted to a basic pH, for example, 8 or more and 12 or less, 10.5.

次に、反応槽12において、スケール成分である例えばCaの化合物などを除去するための例えばNa2CO3などの薬剤を注入しながら、攪拌部(図示せず)によって撹拌が実行される。ここで、第2構成例においては、汚泥貯留槽18に貯留されたスラッジSの一部を脱水機15に供給して脱水を行う一方、スラッジSの残部の少なくとも一部を反応槽12に供給する。これにより、反応槽12内で攪拌されたスラッジSは凝集剤として機能して、被処理水におけるシリカと混合して、シリカの一部が沈殿する。 Next, in the reaction tank 12, stirring is performed by a stirring unit (not shown) while a chemical such as Na 2 CO 3 for removing scale components such as Ca compounds is injected. Here, in the second configuration example, part of the sludge S stored in the sludge storage tank 18 is supplied to the dehydrator 15 for dehydration, while at least part of the remaining sludge S is supplied to the reaction tank 12. do. As a result, the sludge S stirred in the reaction tank 12 functions as a flocculating agent, mixes with the silica in the water to be treated, and part of the silica precipitates.

スラッジSが沈降した反応槽12から、ポンプ14によってスラッジSの少なくとも一部、好適には全部を汚泥貯留槽18に供給する。ここで、汚泥貯留槽18に貯留されたスラッジSのうちの脱水機15に供給されるスラッジSの量は、初期状態におけるスラッジSの量に対して増加した増加量分とすることが好ましい。 At least part, preferably all of the sludge S is supplied to the sludge storage tank 18 by the pump 14 from the reaction tank 12 in which the sludge S has settled. Here, it is preferable that the amount of sludge S supplied to the dehydrator 15 out of the sludge S stored in the sludge storage tank 18 is an increased amount with respect to the amount of sludge S in the initial state.

次に、反応槽12において、pH調整剤を添加する一方、攪拌部(図示せず)によって攪拌を行う。これにより、スラッジSが再度攪拌されて懸濁状態となる。第2構成例においては、懸濁状態となったスラッジSが凝集剤として機能して、被処理水からシリカの一部がスラッジSに吸着され、沈殿することによって除去される。なお、上述したシリカ濃度計によって計測されたシリカ濃度に応じて、PACをさらに添加しても良い。PACを添加する場合、添加量はシリカ濃度の1当量以上2当量以下が好ましい。スラッジSが沈殿した後、上澄み水は、後段のpH調整槽13に供給される。その他の構成は、第1構成例と同様である。 Next, in the reaction tank 12, while adding a pH adjuster, stirring is performed by a stirring unit (not shown). As a result, the sludge S is stirred again and becomes suspended. In the second configuration example, the suspended sludge S functions as a flocculant, and part of silica is adsorbed by the sludge S and removed from the water to be treated by precipitation. PAC may be further added according to the silica concentration measured by the silica concentration meter described above. When PAC is added, the amount added is preferably 1 equivalent or more and 2 equivalents or less of the silica concentration. After the sludge S is precipitated, the supernatant water is supplied to the downstream pH adjustment tank 13 . Other configurations are the same as those of the first configuration example.

以上説明したように凝集沈殿部の第2構成例によれば、反応槽12における凝集沈殿処理によって得られた凝集沈殿汚泥であるスラッジSを、シリカの凝集剤として用いていることにより、第1構成例と同様の効果を得ることができる。さらに、反応槽12からスラッジSの少なくとも一部、好適には全部を排出させて汚泥貯留槽18に一時的に貯留していることにより、アルミニウム凝集剤とシリカ以外の夾雑物との反応を抑制することが可能になるので、使用する薬剤の量を低減でき、薬剤のコストが低減できる。 As described above, according to the second configuration example of the coagulation-sedimentation unit, the sludge S, which is the coagulation-sedimentation sludge obtained by the coagulation-sedimentation treatment in the reaction tank 12, is used as a silica flocculant, whereby the first Effects similar to those of the configuration example can be obtained. Furthermore, by discharging at least part, preferably all, of the sludge S from the reaction tank 12 and temporarily storing it in the sludge storage tank 18, the reaction between the aluminum flocculant and contaminants other than silica is suppressed. Therefore, the amount of medicine used can be reduced, and the cost of the medicine can be reduced.

(第3構成例)
次に、凝集沈殿部の第3構成例について説明する。図12は、第3構成例による凝集沈殿部を示すブロック図である。図12に示すように、第3構成例による凝集沈殿部10C,50Cは、受入槽11、薬注装置19が設けられた第1反応槽121、第2反応槽122、沈殿槽123、pH調整槽13、ポンプ14、脱水機15、シリカ濃度計16,17、およびろ過部20,60を備える。受入槽11、pH調整槽13、ポンプ14、脱水機15、シリカ濃度計16,17、およびろ過部20,60はそれぞれ、第1構成例と同様である。
(Third configuration example)
Next, a third configuration example of the aggregation-sedimentation section will be described. FIG. 12 is a block diagram showing a coagulation-sedimentation unit according to the third configuration example. As shown in FIG. 12, the coagulation sedimentation units 10C and 50C according to the third configuration example include a receiving tank 11, a first reaction tank 121 provided with a chemical injection device 19, a second reaction tank 122, a sedimentation tank 123, a pH adjustment A tank 13 , a pump 14 , a dehydrator 15 , silica concentration meters 16 and 17 , and filtration units 20 and 60 are provided. The receiving tank 11, the pH adjusting tank 13, the pump 14, the dehydrator 15, the silica concentration meters 16 and 17, and the filtering units 20 and 60 are the same as those in the first configuration example.

(反応工程)
反応部を構成する反応槽としての第1反応槽121においては、シリカを含む被処理水を塩基性とするように、pH調整部(図示せず)によってpHが調整され、例えば8以上12以下、好適には10.5程度に調整される。第1反応槽121においては、主としてシリカ以外のスケール成分として、Caの難溶性塩などを除去するために、例えばNa2CO3などの凝集剤が注入される。第1反応槽121においては、攪拌部121aによって撹拌が実行され、被処理水は懸濁状態となる。被処理水は、第1反応槽121の上部から越流させて第2反応槽122の下部に供給される。
(Reaction step)
In the first reaction tank 121 as a reaction tank constituting the reaction part, the pH is adjusted by a pH adjustment part (not shown) so as to make the water to be treated containing silica basic. , preferably about 10.5. In the first reaction tank 121, a flocculating agent such as Na 2 CO 3 is injected in order to remove mainly scale components other than silica, such as sparingly soluble salts of Ca. In the first reaction tank 121, stirring is performed by the stirring unit 121a, and the water to be treated is suspended. The water to be treated is overflowed from the upper part of the first reaction tank 121 and supplied to the lower part of the second reaction tank 122 .

被処理水が第2反応槽122に供給されると、第2反応槽122には、凝集剤として、後段の沈殿槽123において採取された凝集沈殿汚泥であるスラッジSが添加される。他方、反応部を構成する反応槽としての第2反応槽122には、必要に応じて、第2反応槽122に設けられた凝集剤添加部(図示せず)によって、凝集剤として、例えばPACなどのアルミニウム塩が添加される。第2反応槽122に添加されるPACの添加量は、シリカ濃度計16,17により計測されたシリカ濃度の計測値に基づいて決定される。第2反応槽122においては、攪拌部122aによって撹拌が実行され、被処理水は懸濁状態となる。被処理水は、第2反応槽122から沈殿槽123に供給される。なお、後段のシリカ濃度計17により計測されたシリカ濃度が所定のシリカ濃度以下であれば、PACなどのアルミニウム塩を添加しなくても良い。 When the water to be treated is supplied to the second reaction tank 122, the second reaction tank 122 is added with sludge S, which is coagulated sedimentation sludge collected in the subsequent sedimentation tank 123, as a coagulant. On the other hand, in the second reaction tank 122 as a reaction tank constituting the reaction section, a flocculant such as PAC An aluminum salt such as is added. The amount of PAC to be added to the second reaction tank 122 is determined based on the silica concentration measured by the silica concentration meters 16 and 17 . In the second reaction tank 122, stirring is performed by the stirring part 122a, and the water to be treated is suspended. The water to be treated is supplied from the second reaction tank 122 to the sedimentation tank 123 . If the silica concentration measured by the downstream silica concentration meter 17 is equal to or less than a predetermined silica concentration, it is not necessary to add an aluminum salt such as PAC.

(沈殿工程)
沈殿槽123においては、被処理水が静置されることより、攪拌されたスラッジSが凝集剤として機能し、被処理水に含有されたシリカと混合してシリカを含むスラッジSが沈殿する。すなわち、第2反応槽122において、懸濁状態となったスラッジSが凝集剤として機能して、被処理水からシリカの一部がスラッジSに吸着され、沈殿槽123において沈殿することによって除去される。なお、沈殿槽123において、pH調整部(図示せず)によって、被処理水のpHを、8以上12以下、好適には10.5程度に調整しても良い。
(Precipitation process)
In the sedimentation tank 123, since the water to be treated is left still, the agitated sludge S functions as a flocculant and mixes with the silica contained in the water to be treated to precipitate the sludge S containing silica. That is, in the second reaction tank 122, the suspended sludge S functions as a flocculant, and part of the silica from the water to be treated is adsorbed by the sludge S and precipitated in the sedimentation tank 123 to be removed. be. In addition, in the sedimentation tank 123, the pH of the water to be treated may be adjusted to 8 or more and 12 or less, preferably about 10.5, by a pH adjuster (not shown).

(汚泥輸送工程)
沈殿槽123において沈殿したスラッジSの少なくとも一部は、汚泥輸送部としてのポンプ14によって引き抜かれる。ポンプ14によって引き抜くスラッジSの量は、沈殿槽123内におけるスラッジSの略全量としても良い。この場合、ポンプ14は、引き抜いたスラッジSの一部、例えばスラッジSの沈殿量の20%や、引き抜く周期の時間において沈殿した量の分を、例えばフィルタープレスなどの脱水機15に供給することができる。この場合、沈殿槽123に沈殿しているスラッジSの全沈殿量の80%分や、引き抜く周期の時間において沈殿した分と略同量の古いスラッジSを除いた残部が、第2反応槽122に投入される。
(Sludge transportation process)
At least part of the sludge S that has settled in the sedimentation tank 123 is withdrawn by the pump 14 as a sludge transporter. The amount of sludge S withdrawn by the pump 14 may be substantially the entire amount of sludge S in the sedimentation tank 123 . In this case, the pump 14 supplies a part of the drawn sludge S, for example, 20% of the sedimented amount of the sludge S, or the amount of the sedimented amount during the time of the drawing cycle, to the dehydrator 15 such as a filter press. can be done. In this case, 80% of the total sedimentation amount of the sludge S sedimented in the sedimentation tank 123 and the remainder excluding the old sludge S of approximately the same amount as the amount sedimented during the withdrawal cycle time is the second reaction tank 122 is put into

また、ポンプ14は、沈殿槽123内におけるスラッジSの一部だけ引き抜くようにしても良い。この場合、ポンプ14によって引き抜かれたスラッジSにおいて、被処理水との接触が累計で所定回数以上、例えば5回以上となったスラッジSを脱水機15に供給することも可能である。また、ポンプ14は、沈殿槽123においては、略一定量のスラッジSが残留するように引き抜き量を調整することも可能である。ここで、一定量は、スラッジSを引き抜く1周期分の時間において増加するスラッジSの量の5倍程度とすることができる。これにより、スラッジSにおいて凝集剤としての機能を確保できる。 Also, the pump 14 may be configured to draw out only part of the sludge S in the sedimentation tank 123 . In this case, it is also possible to supply the dehydrator 15 with the sludge S that has been in contact with the water to be treated a predetermined number of times or more, for example, 5 times or more. In addition, the pump 14 can also adjust the withdrawal amount so that a substantially constant amount of sludge S remains in the sedimentation tank 123 . Here, the fixed amount can be about five times the amount of sludge S that increases in the time of one cycle of pulling out the sludge S. As a result, the function of the sludge S as a flocculant can be ensured.

引き抜かれたスラッジSの一部は、ポンプ14によって第2反応槽122に供給される。引き抜かれたスラッジSの残部は、脱水機15に供給されて脱水され、脱水ケーキとなって廃棄または所定の用途に再利用される。 A part of the withdrawn sludge S is supplied to the second reaction vessel 122 by the pump 14 . The remainder of the drawn sludge S is supplied to the dehydrator 15 to be dehydrated, turned into a dehydrated cake, and discarded or reused for a predetermined purpose.

沈殿槽123の後段である被処理水の流出側で、pH調整槽13の前段である流入側に、シリカ濃度計17が設けられている。シリカ濃度計17によって、例えば6分~10分の間隔で継続して沈殿槽123の上澄み水のシリカ濃度が計測される。その後、シリカ濃度計16,17によって計測されたシリカ濃度に基づいたフィードバック制御によって、第2反応槽122におけるアルミニウム塩の添加量が決定される。具体的に、第2反応槽122にスラッジSが添加されて、懸濁状態のスラッジSが凝集剤として機能することにより、被処理水中のシリカが除去される。続いて、シリカ濃度計17によって計測されたシリカ濃度が、シリカ濃度計16によって計測されたシリカ濃度から所望とするシリカ濃度以下になるために必要なアルミニウム塩の量を、アルミニウム塩の添加量に決定する。アルミニウム塩としてPACを添加する場合、添加量は、計測されたシリカ濃度の1当量以上2当量以下が好ましい。これにより、従来に比して、アルミニウム塩の添加量を低減できる。 A silica concentration meter 17 is provided on the outflow side of the water to be treated, which is the rear stage of the sedimentation tank 123 , and on the inflow side, which is the front stage of the pH adjustment tank 13 . The silica concentration meter 17 continuously measures the silica concentration of the supernatant water of the sedimentation tank 123 at intervals of, for example, 6 to 10 minutes. After that, the addition amount of aluminum salt in the second reaction tank 122 is determined by feedback control based on the silica concentration measured by the silica concentration meters 16 and 17 . Specifically, sludge S is added to the second reaction tank 122, and the suspended sludge S functions as a flocculant, thereby removing silica in the water to be treated. Subsequently, the amount of aluminum salt required for the silica concentration measured by the silica concentration meter 17 to be less than or equal to the desired silica concentration from the silica concentration measured by the silica concentration meter 16 is added to the amount of aluminum salt added. decide. When PAC is added as an aluminum salt, the amount added is preferably 1 equivalent or more and 2 equivalents or less of the measured silica concentration. As a result, the amount of aluminum salt added can be reduced as compared with the conventional method.

なお、上述した凝集沈殿部10C,50Cにおいて、第1反応槽121、第2反応槽122、および沈殿槽123をそれぞれ複数設け、第1反応槽121、第2反応槽122、および沈殿槽123からなる水処理系列を複数並列させて、被処理水を処理可能な2系列や3系列などの複数系列から構成しても良い。 In addition, in the above-described coagulating sedimentation units 10C and 50C, a plurality of first reaction tanks 121, second reaction tanks 122, and settling tanks 123 are provided, and from the first reaction tank 121, second reaction tank 122, and settling tank 123, A plurality of water treatment lines may be arranged in parallel to form a plurality of lines such as two lines or three lines capable of treating the water to be treated.

また、上述した凝集沈殿部10C,50Cにおいて、被処理水の流れ方向に沿って第1反応槽121の上流側に、少なくとも1槽の他の反応槽を設けても良い。また、被処理水の流れ方向に沿った第1反応槽121と第2反応槽122の間に、さらに少なくとも1槽の他の反応槽を設けても良い。これらの場合、第2反応槽122を、反応部を構成する複数の反応槽のうちの、被処理水の流れ方向に沿った最下流の反応槽としても良い。また、被処理水の流れ方向に沿って第2反応槽122の下流側に、さらに少なくとも1槽の反応槽が設けられていても良い。この場合、第1反応槽121を、反応部を構成する複数の反応槽において、被処理水の流れ方向に沿った最上流の反応槽としても良い。さらに、これらの構成を組み合わせることも可能である。すなわち、反応部を3槽以上の複数の反応槽から構成し、これらの3槽以上の反応槽のうちの1つの反応槽を第1反応槽121とし、第1反応槽121より下流側の少なくとも1槽の反応槽のうちの1つの反応槽を第2反応槽122としても良い。 In addition, in the coagulating sedimentation units 10C and 50C described above, at least one other reaction tank may be provided on the upstream side of the first reaction tank 121 along the flow direction of the water to be treated. Further, at least one other reaction tank may be provided between the first reaction tank 121 and the second reaction tank 122 along the flow direction of the water to be treated. In these cases, the second reaction tank 122 may be the most downstream reaction tank along the flow direction of the water to be treated among the plurality of reaction tanks forming the reaction section. Further, at least one reaction tank may be provided downstream of the second reaction tank 122 along the flow direction of the water to be treated. In this case, the first reaction tank 121 may be the most upstream reaction tank along the flow direction of the water to be treated among the plurality of reaction tanks forming the reaction section. Furthermore, it is also possible to combine these configurations. That is, the reaction section is composed of a plurality of reaction tanks of three or more tanks, one reaction tank of these three or more reaction tanks is the first reaction tank 121, and at least the downstream side of the first reaction tank 121 One of the one reaction tanks may be used as the second reaction tank 122 .

また、第1反応槽121を複数の反応槽から構成しても良く、第2反応槽122を複数の反応槽から構成しても良い。同様に、沈殿部を構成する沈殿槽123を、被処理水が直列に輸送される複数の沈殿槽から構成しても良い。 Also, the first reaction vessel 121 may be composed of a plurality of reaction vessels, and the second reaction vessel 122 may be composed of a plurality of reaction vessels. Similarly, the sedimentation tank 123 constituting the sedimentation section may be composed of a plurality of sedimentation tanks in which the water to be treated is transported in series.

(アルミニウム除去工程)
沈殿槽123において得られた上澄み水は、pH調整槽13に供給されてpHが4以上8以下の例えば6.5程度に調整される。これにより、上澄み水のAlが不溶性になって除去される。pH調整槽13においてpHが調整された調整水であるAl含有水は、ろ過部20,60に供給される。なお、pH調整槽13においてpHが調整されたAl含有水の一部を第2反応槽122に戻すようにしても良い。
(Aluminum removal step)
The supernatant water obtained in the sedimentation tank 123 is supplied to the pH adjustment tank 13 and adjusted to pH 4 or more and 8 or less, for example about 6.5. As a result, the Al in the supernatant water becomes insoluble and is removed. Al-containing water, which is regulated water whose pH has been adjusted in the pH adjustment tank 13 , is supplied to the filtration units 20 and 60 . A portion of the Al-containing water whose pH has been adjusted in the pH adjustment tank 13 may be returned to the second reaction tank 122 .

ろ過部20,60においては、pH調整槽13から供給された調整水からAlを除去するろ過処理が行われる。これにより、処理水が得られる。 In the filtration units 20 and 60 , a filtration process is performed to remove Al from the adjusted water supplied from the pH adjustment tank 13 . Thereby, treated water is obtained.

上述したように、シリカの処理槽である第2反応槽122の前段に、シリカ以外の夾雑物を除去する第1反応槽121を設けていることにより、第2反応槽122において、アルミニウム塩がシリカ以外の物質によって消費されるのを抑制することが可能となる。 As described above, by providing the first reaction tank 121 for removing contaminants other than silica in the preceding stage of the second reaction tank 122 which is a silica treatment tank, in the second reaction tank 122, the aluminum salt is It is possible to suppress consumption by substances other than silica.

以上説明したように凝集沈殿部の第3構成例によれば、沈殿槽123において沈殿した凝集沈殿汚泥であるスラッジSを、沈殿槽123の前段の反応槽、具体的には第2反応槽122に再度投入して被処理水からシリカを除去している。すなわち、第3構成例においては、沈殿槽123において凝集沈殿したスラッジSを、第2反応槽122に投入して、改めてシリカの吸着核、すなわち凝集剤として使用しているので、シリカの除去に要するPACなどの薬剤の添加量を低減できる。さらに、スラッジSを凝集剤として使用していることにより、排出するスラッジSの量を低減できるので、排出されたスラッジSの後処理に要するコストを低減することが可能となる。 As described above, according to the third configuration example of the coagulation-sedimentation unit, the sludge S, which is the coagulation-sedimentation sludge precipitated in the sedimentation tank 123, is transferred to the preceding reaction tank of the sedimentation tank 123, specifically the second reaction tank 122. to remove silica from the water to be treated. That is, in the third configuration example, the sludge S coagulated and sedimented in the sedimentation tank 123 is put into the second reaction tank 122 and used again as adsorption nuclei of silica, that is, as a flocculant. It is possible to reduce the required amount of chemicals such as PAC. Furthermore, since the amount of sludge S to be discharged can be reduced by using the sludge S as a flocculant, the cost required for post-treatment of the discharged sludge S can be reduced.

(第4構成例)
次に、第4構成例による凝集沈殿部について説明する。図13は、第4構成例による凝集沈殿部を示すブロック図である。図13に示すように、第4構成例による凝集沈殿部10D,50Dは、第3構成例と同様に、受入槽11、第1反応槽121、第2反応槽122、沈殿槽123,pH調整槽13、ポンプ14、脱水機15、シリカ濃度計16,17、薬注装置19、およびろ過部20,60を備える。
(Fourth configuration example)
Next, the aggregation-sedimentation part according to the fourth configuration example will be described. FIG. 13 is a block diagram showing a coagulation-sedimentation unit according to the fourth configuration example. As shown in FIG. 13, the coagulation-sedimentation units 10D and 50D according to the fourth structural example include a receiving tank 11, a first reaction tank 121, a second reaction tank 122, a sedimentation tank 123, and a pH adjusting tank, as in the third structural example. A tank 13 , a pump 14 , a dehydrator 15 , silica concentration meters 16 and 17 , a chemical injection device 19 and filtration units 20 and 60 are provided.

第4構成例においては、沈殿槽123において、被処理水が静置されることより、攪拌されたスラッジSが凝集剤として機能し、被処理水に含有されたシリカと混合してシリカを含むスラッジSが沈殿する。沈殿したスラッジSの少なくとも一部は、ポンプ14によって引き抜かれる。引き抜くスラッジSの量は、沈殿槽123内におけるスラッジSの増加量分とすることが好ましいが限定されない。換言すると、沈殿槽123においては、略一定量のスラッジSが残留するように引き抜き量を調整することが好ましい。第4構成例においては、第3構成例と異なり、引き抜かれたスラッジSの一部は、ポンプ14によって第1反応槽121に供給される。これにより、第1反応槽121には、後段の沈殿槽123からスラッジSが輸送されて添加される。添加されたスラッジSによって第1反応槽121内のシリカの一部が除去される。 In the fourth configuration example, the water to be treated is allowed to stand still in the sedimentation tank 123, so that the stirred sludge S functions as a flocculant and is mixed with the silica contained in the water to be treated to contain silica. Sludge S settles. At least part of the settled sludge S is withdrawn by the pump 14 . The amount of sludge S to be drawn out is preferably the increased amount of sludge S in the sedimentation tank 123, but is not limited. In other words, in the sedimentation tank 123, it is preferable to adjust the withdrawal amount so that a substantially constant amount of sludge S remains. In the fourth configuration example, unlike the third configuration example, part of the drawn sludge S is supplied to the first reaction vessel 121 by the pump 14 . As a result, the sludge S is transported from the subsequent sedimentation tank 123 and added to the first reaction tank 121 . A part of the silica in the first reaction tank 121 is removed by the added sludge S.

一方、第1反応槽121においては、被処理水を塩基性とするようにpHが調整され、例えば8以上12以下、好適には10.5程度に調整される。また、第1反応槽121においては、主としてシリカ以外のスケール成分として、例えばCaの難溶性塩などを除去するために、例えばNa2CO3などのCaの凝集剤が注入される。第1反応槽121においては、攪拌部121aによって撹拌が実行され、被処理水は懸濁状態となる。これによって、第1反応槽121内においては、Caの凝集剤によってCaの難溶性塩などが除去されるとともに、スラッジSによってシリカの一部が除去される。 On the other hand, in the first reaction tank 121, the pH is adjusted so as to make the water to be treated basic, for example, 8 or more and 12 or less, preferably about 10.5. In addition, in the first reaction tank 121, a Ca flocculant such as Na 2 CO 3 is injected in order to remove mainly scale components other than silica, such as Ca salts, which are poorly soluble. In the first reaction tank 121, stirring is performed by the stirring unit 121a, and the water to be treated is suspended. As a result, in the first reaction tank 121, the Ca flocculant removes the poorly soluble Ca salt and the like, and the sludge S removes part of the silica.

懸濁状態の被処理水は、第1反応槽121の上部から越流させて第2反応槽122の下部に供給される。被処理水のシリカ濃度は、第1反応槽121の後段で第2反応槽122の前段に設けられたシリカ濃度計16により計測される。なお、第1反応槽121において被処理水のシリカ濃度を計測しても良い。 The water to be treated in a suspended state overflows from the top of the first reaction tank 121 and is supplied to the bottom of the second reaction tank 122 . The silica concentration of the water to be treated is measured by a silica concentration meter 16 provided downstream of the first reaction tank 121 and upstream of the second reaction tank 122 . In addition, the silica concentration of the water to be treated may be measured in the first reaction tank 121 .

第4構成例においては、第1反応槽121から流出された被処理水のシリカ濃度と、沈殿槽123から流出された被処理水のシリカ濃度とに基づいて、第2反応槽122内の被処理水に添加する、例えばPACなどのアルミニウム塩の添加量が決定される。すなわち、シリカ濃度計17によって、例えば6分~10分の間隔で継続して沈殿槽123の上澄み水のシリカ濃度が計測される。同様にして、シリカ濃度計16によって、例えば6分~10分の間隔で第1反応槽121から流出された被処理水のシリカ濃度が計測される。シリカ濃度計16,17によって計測されたシリカ濃度に基づいたフィードバック制御によって、第2反応槽122におけるアルミニウム塩の添加量が決定される。その他の構成は、第3構成例と同様である。 In the fourth configuration example, based on the silica concentration of the water to be treated flowing out from the first reaction tank 121 and the silica concentration of the water to be treated flowing out from the sedimentation tank 123, the The amount of aluminum salt, eg, PAC, to be added to the treated water is determined. That is, the silica concentration meter 17 continuously measures the silica concentration of the supernatant water of the sedimentation tank 123 at intervals of, for example, 6 to 10 minutes. Similarly, the silica concentration meter 16 measures the silica concentration of the water to be treated discharged from the first reaction tank 121 at intervals of 6 to 10 minutes, for example. Feedback control based on the silica concentrations measured by the silica concentration meters 16 and 17 determines the amount of aluminum salt to be added to the second reaction tank 122 . Other configurations are the same as those of the third configuration example.

以上説明したように凝集沈殿部の第4構成例によれば、第1反応槽121、第2反応槽122、および沈殿槽123における凝集沈殿処理によって得られた凝集沈殿汚泥であるスラッジSを、シリカの凝集剤として用いていることにより、第1~第3構成例と同様の効果を得ることができる。さらに、第4構成例によれば、第1反応槽121に凝集剤として機能するスラッジSを投入して、第1反応槽121の下流側においてシリカ濃度を計測していることにより、スラッジSに吸着するシリカの濃度をより正確に計測することができるので、第2反応槽122において添加するアルミニウム塩の添加量を最適化できる。また、受入槽11から第1反応槽121の下部に被処理水を注入し、第1反応槽121の上部から被処理水を越流させて第2反応槽122の下部に注入していることにより、スラッジSの侵入量を抑制できるので、新たに注入するPACなどのアルミニウム塩とスラッジSとの反応を抑制でき、第3構成例に比してシリカの除去率をさらに向上できる。 As described above, according to the fourth configuration example of the coagulation-sedimentation unit, the sludge S, which is the coagulation-sedimentation sludge obtained by the coagulation-sedimentation treatment in the first reaction tank 121, the second reaction tank 122, and the sedimentation tank 123, By using it as a flocculant for silica, it is possible to obtain the same effect as in the first to third configuration examples. Furthermore, according to the fourth configuration example, the sludge S that functions as a flocculant is put into the first reaction tank 121, and the silica concentration is measured on the downstream side of the first reaction tank 121, so that the sludge S Since the concentration of adsorbed silica can be measured more accurately, the amount of aluminum salt to be added in the second reaction tank 122 can be optimized. In addition, the water to be treated is injected from the receiving tank 11 into the lower part of the first reaction tank 121, and the water to be treated is overflowed from the upper part of the first reaction tank 121 and injected into the lower part of the second reaction tank 122. As a result, the amount of sludge S entering can be suppressed, so that the reaction between newly injected aluminum salt such as PAC and sludge S can be suppressed, and the silica removal rate can be further improved compared to the third configuration example.

上述した第1~第4構成例による凝集沈殿部およびろ過部については、第1凝集沈殿部10と第2凝集沈殿部50とを同様の構成としても良く、互いに異なる構成としても良い。 With respect to the coagulation/sedimentation unit and the filtration unit according to the first to fourth configuration examples described above, the first coagulation/sedimentation unit 10 and the second coagulation/sedimentation unit 50 may have the same configuration, or may have different configurations.

上述した第1~第4構成例において凝集剤として用いる薬剤は、被処理水に添加することによって凝集沈殿を生じさせる凝集剤と、この凝集剤によって凝集沈殿されたシリカと、を含み、被処理水に凝集剤を添加して凝集沈殿した凝集沈殿汚泥からなる薬剤である。ここで、被処理水に添加することによって凝集沈殿を生じさせる凝集剤とは、アルミニウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、およびポリマー系凝集剤から選ばれた少なくとも1種類の化合物から構成される。 The agent used as the flocculant in the above-described first to fourth configuration examples includes a flocculant that causes flocculation and sedimentation when added to the water to be treated, and silica flocculated and precipitated by this flocculant. It is a chemical agent consisting of coagulated sediment sludge obtained by adding a coagulant to water and coagulating and sedimenting it. Here, the flocculant that causes flocculation and sedimentation when added to the water to be treated is composed of at least one compound selected from aluminum salts, magnesium salts, iron salts, and polymer-based flocculants.

また、上述した第1~第4構成例において凝集剤として用いる薬剤は、被処理水に凝集剤を添加する工程と、被処理水に含まれるシリカを凝集沈殿させて凝集沈殿汚泥を生成する工程と、含む製造方法によって製造可能である。この際、被処理水のpHを8以上12以下に調整することが好ましい。 Further, the agent used as a flocculant in the first to fourth configuration examples described above includes a step of adding the flocculant to the water to be treated, and a step of coagulating and sedimenting silica contained in the water to be treated to generate coagulated sedimentation sludge. and can be manufactured by a manufacturing method including: At this time, it is preferable to adjust the pH of the water to be treated to 8 or more and 12 or less.

(正浸透装置)
次に、第1~第4の実施形態による水処理装置1~8に採用される正浸透装置の構成について説明する。
(forward osmosis device)
Next, the configuration of the forward osmosis apparatus employed in the water treatment apparatuses 1 to 8 according to the first to fourth embodiments will be described.

まず、従来の正浸透装置においては、水分離ドロー溶液を正浸透装置におけるドロー溶液として循環させて用いると、高温の再生ドロー溶液の冷却が不十分になるという問題があった。そこで、高温のドロー溶液を冷却するための冷却機構を設ける方法が考えられるが、冷却機構を新たに設けると水処理装置に要するエネルギーが増加してランニングコストが増加するという問題が生じる。そのため、正浸透装置において、配管構造を可能な限り簡素化しつつ、冷却や加熱に要する消費エネルギーを抑制して、エネルギーの収支を安定化できる技術が求められていた。以下に説明する正浸透装置の第1装置例、第2装置例、第3装置例、および第4装置例は、配管構造を簡素にしつつ、冷却や加熱に要する消費エネルギーを抑制して、エネルギーの収支を安定化できる正浸透装置である。 First, in the conventional forward osmosis apparatus, when the water-separated draw solution is circulated and used as the draw solution in the forward osmosis apparatus, there is a problem that the high temperature regenerated draw solution is insufficiently cooled. Therefore, a method of providing a cooling mechanism for cooling the high-temperature draw solution is conceivable, but if a cooling mechanism is newly provided, the energy required for the water treatment apparatus increases, resulting in a problem of increased running costs. Therefore, in the forward osmosis apparatus, there has been a demand for a technique that can stabilize the energy balance by suppressing the energy consumption required for cooling and heating while simplifying the piping structure as much as possible. The first device example, the second device example, the third device example, and the fourth device example of the forward osmosis device described below simplify the piping structure, suppress the energy consumption required for cooling and heating, and reduce the energy consumption. It is a forward osmosis device that can stabilize the balance of

(第1装置例による正浸透装置)
まず、本発明の実施形態による水処理装置1~8の正浸透装置70の第1装置例について説明する。図14は、第1装置例による正浸透装置を模式的に示すブロック図である。図14に示すように、第1装置例による正浸透装置71は、膜モジュール711、熱交換器712,713、加熱器714、分離槽715、および最終処理ユニット716を備えて構成される。
(Forward osmosis device according to the first device example)
First, a first device example of the forward osmosis device 70 of the water treatment devices 1 to 8 according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a block diagram schematically showing a forward osmosis device according to the first device example. As shown in FIG. 14 , the forward osmosis apparatus 71 according to the first apparatus example is configured with a membrane module 711 , heat exchangers 712 and 713 , a heater 714 , a separation tank 715 and a final treatment unit 716 .

膜モジュール711は、例えば円筒形または箱形の容器であって、内部に正浸透膜としての半透膜711aが設置されることによって、内部が半透膜711aによって2つの室に仕切られる。膜モジュール711の形態は、例えばスパイラルモジュール型、積層モジュール型、中空糸モジュール型などの種々の形態を挙げることができる。膜モジュール711としては、公知の半透膜装置を用いることができ、市販品を用いることもできる。 The membrane module 711 is, for example, a cylindrical or box-shaped container in which a semipermeable membrane 711a as a forward osmosis membrane is installed, thereby dividing the interior into two chambers by the semipermeable membrane 711a. The configuration of the membrane module 711 can include various configurations such as a spiral module type, a laminated module type, and a hollow fiber module type. As the membrane module 711, a known semipermeable membrane device can be used, and a commercially available product can also be used.

膜モジュール711に設けられた半透膜711aは、水を選択的に透過できるものが好ましく、FO膜が用いられるが、RO膜を用いても良い。半透膜711aの分離層の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、酢酸セルロース系、ポリアミド系、ポリエチレンイミン系、ポリスルホン系、またはポリベンゾイミダゾール系などの材質を挙げることができる。半透膜711aの構成は、分離層に用いられる材質を1種類(1層)のみから構成しても良く、分離層を物理的に支持して実質的に分離に寄与しない支持層を有する2層以上から構成しても良い。支持層としてはポリスルホン系、ポリケトン系、ポリエチレン系、ポリエチレンテレフタラート系、一般的な不織布などの材質を挙げることができる。なお、半透膜711aの形態についても限定されるものではなく、平膜、管状膜、または中空糸など種々の形態の膜を用いることができる。 The semipermeable membrane 711a provided in the membrane module 711 is preferably capable of selectively permeating water, and an FO membrane is used, but an RO membrane may be used. The material of the separation layer of the semipermeable membrane 711a is not particularly limited, and examples thereof include cellulose acetate-based, polyamide-based, polyethyleneimine-based, polysulfone-based, and polybenzimidazole-based materials. The semipermeable membrane 711a may be composed of only one material (one layer) used for the separation layer, and has a support layer that physically supports the separation layer and does not substantially contribute to separation. It may be composed of more than one layer. Materials such as polysulfone-based, polyketone-based, polyethylene-based, polyethylene terephthalate-based, and general non-woven fabrics can be used for the support layer. The form of the semipermeable membrane 711a is not limited either, and membranes of various forms such as a flat membrane, a tubular membrane, or a hollow fiber can be used.

膜モジュール711の内部において半透膜711aによって仕切られた一方の室に、含水溶液を流すことができ、他方の室に吸水溶液であるドロー溶液を流すことができる。ドロー溶液の膜モジュール711への導入圧力は、0.1MPa以上0.5MPa以下、第1装置例においては例えば0.2MPaである。含水溶液は、例えば濃縮水、海水、かん水、汽水、工業排水、随伴水、もしくは下水、または必要に応じてこれらの水に対してろ過処理を施した、溶媒として水を含む含水溶液である。 Inside the membrane module 711, a water-containing solution can be flowed into one chamber partitioned by the semipermeable membrane 711a, and a draw solution, which is an absorbent water, can be flowed into the other chamber. The introduction pressure of the draw solution to the membrane module 711 is 0.1 MPa or more and 0.5 MPa or less, for example 0.2 MPa in the first device example. The water-containing solution is, for example, concentrated water, seawater, brackish water, brackish water, industrial wastewater, produced water, or sewage, or a water-containing solution containing water as a solvent obtained by filtering these waters as necessary.

ドロー溶液としては、少なくとも1つの曇点を有する温度感応性吸水剤(ポリマー)を主体とする溶液が用いられる。温度感応性吸水剤とは、低温においては親水性で水に良く溶けて吸水量が多くなる一方、温度の上昇にしたがって吸水量が低下して、所定温度以上になると疎水性化し溶解度が低下する物質である。 As the draw solution, a solution mainly composed of a temperature-sensitive water absorbing agent (polymer) having at least one cloud point is used. A temperature-sensitive water-absorbing agent is hydrophilic at low temperatures, dissolves well in water, and absorbs a large amount of water. It is matter.

第1装置例においてポリマーは、少なくとも疎水部および親水部が含まれ、基本骨格にエチレンオキシド群とプロピレンオキシドおよびブチレンオキシドからなる少なくとも一方の群とを含む、ブロックまたはランダム共重合体が好ましい。基本骨格は例えば、グリセリン骨格や炭化水素骨格などが挙げられる。この一実施形態においてポリマーは、例えばエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの重合体を有する薬剤(GE1000-BBPP(A3)など)が用いられる。このようなポリマーにおいて、水溶性と水不溶性とが変化する温度は、曇点と呼ばれる。ドロー溶液の温度が曇点に達すると疎水性化した温度感応性吸水剤が凝集して白濁が生じる。温度感応性吸水剤は、各種界面活性剤、分散剤、または乳化剤などとして利用される。第1装置例において、ドロー溶液は、含水溶液から水を誘引する誘引物質として用いられる。膜モジュール711においては、含水溶液からドロー溶液に水が誘引されて、希釈されたドロー溶液(希釈ドロー溶液)が流出される。 In the first device example, the polymer is preferably a block or random copolymer containing at least a hydrophobic part and a hydrophilic part, and containing an ethylene oxide group and at least one group consisting of propylene oxide and butylene oxide in the basic skeleton. Examples of basic skeletons include glycerin skeletons and hydrocarbon skeletons. In one embodiment of this, the polymer is used, for example, an agent having polymers of ethylene oxide and propylene oxide (such as GE1000-BBPP (A3)). The temperature at which such polymers change between water solubility and water insolubility is called the cloud point. When the temperature of the draw solution reaches the cloud point, the hydrophobized temperature-sensitive water absorbing agent aggregates and becomes cloudy. Temperature-sensitive water absorbing agents are used as various surfactants, dispersants, emulsifiers, and the like. In a first device example, the draw solution is used as an attractant to attract water from a water-containing solution. In the membrane module 711, water is attracted from the water-containing solution to the draw solution, and a diluted draw solution (diluted draw solution) is discharged.

熱交換器712は、膜モジュール711に対して含水溶液の流れ方向に沿った上流側に設けられる。熱交換器712は、後述する分離槽715から流出される再利用されるドロー溶液(以下、再生ドロー溶液)の流れ方向に沿った下流側に設けられ、分離槽715から流出される再生ドロー溶液と外部から供給される含水溶液との間で熱交換を行う。熱交換器712に流入される含水溶液の流量は、膜モジュール711に供給される再生ドロー溶液の温度が所定温度になるように温度制御される。膜モジュール711に供給される再生ドロー溶液は、25℃以上50℃以下の、例えば40℃程度の所定温度に温度制御される。なお、再生ドロー溶液の温度を所望温度に維持しつつ、膜モジュール711に供給する含水溶液の流量を一定にする必要がある場合には、膜モジュール711と熱交換器712との間に、調整弁としてのブロー弁(図示せず)を設けることが望ましい。 The heat exchanger 712 is provided on the upstream side of the membrane module 711 along the flow direction of the water-containing solution. The heat exchanger 712 is provided downstream along the flow direction of the draw solution to be reused (hereinafter referred to as regenerated draw solution) flowing out from the separation tank 715 described later, and the regenerated draw solution flowing out from the separation tank 715 and a water-containing solution supplied from the outside. The flow rate of the water-containing solution flowing into the heat exchanger 712 is temperature-controlled so that the temperature of the regenerated draw solution supplied to the membrane module 711 reaches a predetermined temperature. The regenerated draw solution supplied to the membrane module 711 is temperature-controlled to a predetermined temperature of 25°C or higher and 50°C or lower, for example, about 40°C. In addition, when it is necessary to keep the flow rate of the water-containing solution supplied to the membrane module 711 constant while maintaining the temperature of the regenerated draw solution at a desired temperature, an adjustment It is desirable to provide a blow valve (not shown) as a valve.

熱交換器713は、膜モジュール711に対して、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った下流側に設けられている。また、熱交換器713は、後述する分離槽715から流出される水リッチ溶液の流れ方向に沿った下流側に設けられ、膜モジュール711から流出された希釈ドロー溶液と、分離槽715によって得られた水リッチ溶液との間で、熱交換を行う。 The heat exchanger 713 is provided downstream of the membrane module 711 along the flow direction of the diluted draw solution. In addition, the heat exchanger 713 is provided on the downstream side along the flow direction of the water-rich solution flowing out from the separation tank 715 described later, and the dilute draw solution flowing out from the membrane module 711 and the heat exchange with the water-rich solution.

ドロー溶液の加熱手段としての加熱器714は、ドロー溶液の流れ方向に沿って分離槽715の上流側に設けられる。加熱器714は、膜モジュール711から流出して熱交換器713によって熱交換された希釈ドロー溶液を、曇点の温度以上に加熱する。加熱器714によって曇点の温度以上に加熱された希釈ドロー溶液は、ポリマーと水とに分相される。 A heater 714 as a means for heating the draw solution is provided upstream of the separation tank 715 along the flow direction of the draw solution. The heater 714 heats the dilute draw solution that has flowed out of the membrane module 711 and has been heat-exchanged by the heat exchanger 713 above the cloud point temperature. The dilute draw solution heated above the cloud point temperature by heater 714 is phase separated into polymer and water.

水分離手段としての分離槽715においては、加熱器714によって分相された希釈ドロー溶液が、水を主体とする水リッチ溶液とポリマーを主体として水リッチ溶液より含水率が低いドロー溶液とに分離される。水リッチ溶液より含水率が低いドロー溶液は、再生ドロー溶液として、熱交換器712を介して膜モジュール711に供給される。 In a separation tank 715 as water separation means, the diluted draw solution phase-separated by the heater 714 is separated into a water-rich solution mainly composed of water and a draw solution mainly composed of polymer and having a lower water content than the water-rich solution. be done. The draw solution, which has a lower water content than the water-rich solution, is supplied to membrane module 711 via heat exchanger 712 as regenerated draw solution.

分離処理手段としての最終処理ユニット716は、例えばコアレッサー、活性炭吸着ユニット、UF膜ユニット、ナノろ過膜(NF膜)ユニット、またはRO膜ユニットから構成される。最終処理ユニット716は、分離槽715から流出した水リッチ溶液において、残存するポリマーを水リッチ溶液から分離させて、透過水としての淡水を生成する。最終処理ユニット716によって分離されたポリマーを含むポリマー溶液は、廃棄したり、加熱器714の少なくとも上流側において希釈ドロー溶液に導入したりしても良い。さらに、分離されたポリマー溶液の一部を廃棄し、残りのポリマー溶液をドロー溶液として、少なくとも加熱器714の上流側または熱交換器713の上流側における希釈ドロー溶液に導入することも可能である。ここで、ポリマー溶液を希釈ドロー溶液に導入する方法としては、希釈ドロー溶液が流れる配管に導入する方法のみならず、希釈ドロー溶液を一時的に貯留するタンク(図示せず)に導入する方法など、種々の方法を採用することが可能である。 The final treatment unit 716 as separation treatment means is composed of, for example, a coalescer, an activated carbon adsorption unit, a UF membrane unit, a nanofiltration membrane (NF membrane) unit, or an RO membrane unit. A final treatment unit 716 separates the remaining polymer from the water-rich solution discharged from the separation tank 715 to produce fresh water as permeate. The polymer solution containing polymer separated by the final processing unit 716 may be discarded or introduced into the diluted draw solution at least upstream of the heater 714 . Further, it is also possible to discard a portion of the separated polymer solution and introduce the remaining polymer solution as draw solution to at least the diluted draw solution upstream of heater 714 or upstream of heat exchanger 713. . Here, the method of introducing the polymer solution into the diluted draw solution includes not only a method of introducing the diluted draw solution into a pipe through which the diluted draw solution flows, but also a method of introducing into a tank (not shown) that temporarily stores the diluted draw solution. , various methods can be adopted.

(正浸透処理工程)
次に、第1装置例による正浸透装置71を用いた正浸透処理工程について説明する。
(Forward osmosis treatment process)
Next, the forward osmosis treatment process using the forward osmosis device 71 according to the first device example will be described.

(流入側熱交換工程)
流入側熱交換手段としての熱交換器712においては、流入側熱交換工程が行われる。すなわち、外部から水処理装置1に供給される含水溶液は、まず、熱交換器712に供給される。一方、熱交換器712には、分離槽715から流出された再生ドロー溶液が供給される。第1装置例においては、熱交換器712によって、再生ドロー溶液を所定温度、具体的に例えば40℃程度の温度に調整する。後述するように、分離槽715には、加熱された希釈ドロー溶液が流入されるため、分離槽715から流出する再生ドロー溶液の温度は含水溶液よりも高温である。そこで、熱交換器712によって、再生ドロー溶液を降温させる。再生ドロー溶液を所定温度に降温させるために、熱交換器712に流入される含水溶液の流量が調整される。すなわち、熱交換器712において、再生ドロー溶液は含水溶液によって冷却される一方、含水溶液は再生ドロー溶液によって加熱される。なお、膜モジュール711と熱交換器712との間に調整弁としてのブロー弁(図示せず)を設けて、再生ドロー溶液の温度を所望温度に維持しつつ、膜モジュール711に供給する含水溶液の流量を一定に調整することも可能である。熱交換が行われて降温された再生ドロー溶液は膜モジュール711の他方の室に供給されるとともに、熱交換が行われて昇温された含水溶液は、膜モジュール711における一方の室に供給される。
(Inflow side heat exchange process)
An inflow-side heat exchange process is performed in the heat exchanger 712 as the inflow-side heat exchange means. That is, the water-containing water supplied to the water treatment apparatus 1 from the outside is first supplied to the heat exchanger 712 . On the other hand, the heat exchanger 712 is supplied with the regeneration draw solution discharged from the separation tank 715 . In the first apparatus example, the heat exchanger 712 adjusts the regenerated draw solution to a predetermined temperature, specifically, a temperature of about 40°C. As will be described later, the heated dilute draw solution flows into the separation tank 715, so the temperature of the regenerated draw solution flowing out of the separation tank 715 is higher than that of the water-containing solution. Therefore, the heat exchanger 712 lowers the temperature of the regenerated draw solution. The flow rate of the wet water entering heat exchanger 712 is adjusted to cool the regenerated draw solution to a predetermined temperature. That is, in heat exchanger 712, the regenerated draw solution is cooled by the regenerated draw solution while the regenerated draw solution is heated by the regenerated draw solution. A blow valve (not shown) as a regulating valve is provided between the membrane module 711 and the heat exchanger 712 to maintain the temperature of the regenerated draw solution at a desired temperature while supplying the hydrated solution to the membrane module 711. It is also possible to adjust the flow rate of the constant. The regenerated draw solution whose temperature has been lowered by heat exchange is supplied to the other chamber of the membrane module 711, and the water-containing solution whose temperature has been raised by heat exchange is supplied to one chamber of the membrane module 711. be.

(正浸透工程)
正浸透手段としての膜モジュール711においては、第2水抽出工程としての正浸透工程が行われる。すなわち、膜モジュール711において、含水溶液と再生ドロー溶液とを半透膜711aを介して接触させることによって、浸透圧差により含水溶液中の水が半透膜711aを通過して再生ドロー溶液に移動する。含水溶液が供給される一方の室からは、水が移動して濃縮された濃縮含水溶液が流出する。再生ドロー溶液が供給される他方の室からは水が移動して希釈された希釈ドロー溶液が流出する。ここで、熱交換器712において、含水溶液と再生ドロー溶液との間で熱交換されていることにより、膜モジュール711の内部においては、互いに略同温度の含水溶液と再生ドロー溶液との間で、水が移動される。そのため、膜モジュール711から流出される希釈ドロー溶液の温度は、再生ドロー溶液の温度と略同程度の温度である。
(forward osmosis process)
In the membrane module 711 as forward osmosis means, a forward osmosis process is performed as a second water extraction process. That is, in the membrane module 711, the water-containing solution and the regenerated draw solution are brought into contact with each other through the semipermeable membrane 711a, whereby the water in the water-containing solution passes through the semipermeable membrane 711a due to the osmotic pressure difference and moves to the regenerated draw solution. . From one chamber to which the water-containing solution is supplied, a concentrated water-containing solution flows out of which the water is moved and concentrated. The other chamber, to which the regenerated draw solution is supplied, is displaced by water and outflows a diluted dilute draw solution. Here, in the heat exchanger 712, heat is exchanged between the water-containing solution and the regenerated draw solution. , the water is moved. Therefore, the temperature of the diluted draw solution flowing out of the membrane module 711 is approximately the same as the temperature of the regenerated draw solution.

(加熱工程)
加熱手段としての加熱器714においては、加熱工程が行われる。すなわち、正浸透工程によって含水溶液から水が移動して希釈された希釈ドロー溶液を、後述する流出側熱交換工程において昇温した後に、加熱器714によってさらに曇点以上の温度まで加熱することにより、ポリマーの少なくとも一部を凝集させて、相分離させる。加熱工程における加熱温度は、加熱器714を制御することによって調整可能である。なお、加熱温度は、100℃以下が好ましく、第1装置例において加熱温度は、曇点以上100℃以下の例えば88℃である。
(Heating process)
A heating process is performed in a heater 714 as a heating means. That is, the dilute draw solution diluted by the movement of water from the water-containing solution by the forward osmosis process is heated in the outflow side heat exchange process described later, and then heated to a temperature equal to or higher than the cloud point by the heater 714. , causing at least a portion of the polymer to aggregate and phase separate. The heating temperature in the heating process can be adjusted by controlling heater 714 . The heating temperature is preferably 100° C. or lower, and in the first device example, the heating temperature is higher than the cloud point and lower than 100° C., for example, 88° C.

(水分離工程)
分離槽715においては、水分離工程が行われる。すなわち、分離槽715において、希釈ドロー溶液は、水分を多く含有する水リッチ溶液と、ポリマーを高濃度に含む濃縮された再生ドロー溶液とに分離される。なお、分離槽715における圧力は大気圧である。水リッチ溶液と再生ドロー溶液との相分離は、曇点以上の液温で静置することによって行うことができる。第1装置例において液温は、曇点以上100℃以下の例えば88℃である。希釈ドロー溶液から分離されて濃縮されたドロー溶液は、再生ドロー溶液として膜モジュール711に供給される。再生ドロー溶液のドロー濃度は、例えば60~95%である。一方、希釈ドロー溶液から分離された水リッチ溶液は、熱交換器713を介して最終処理ユニット716に供給される。水リッチ溶液は例えば、水が99%、ドロー濃度が1%である。
(Water separation step)
A water separation process is performed in the separation tank 715 . That is, in the separation tank 715, the diluted draw solution is separated into a water-rich solution containing a large amount of water and a concentrated regenerated draw solution containing a high concentration of polymer. Note that the pressure in the separation tank 715 is the atmospheric pressure. Phase separation between the water-rich solution and the regenerated draw solution can be performed by standing at a liquid temperature equal to or higher than the cloud point. In the first device example, the liquid temperature is above the cloud point and below 100°C, for example 88°C. The concentrated draw solution separated from the diluted draw solution is supplied to the membrane module 711 as a regenerated draw solution. The draw concentration of the regenerated draw solution is, for example, 60-95%. Meanwhile, the water-rich solution separated from the diluted draw solution is fed to the final processing unit 716 via heat exchanger 713 . A water-rich solution is, for example, 99% water with a draw concentration of 1%.

(流出側熱交換工程)
流出側熱交換手段としての熱交換器713においては、流出側熱交換工程が行われる。すなわち、膜モジュール711から流出した希釈ドロー溶液は、まず、熱交換器713に供給される。一方、熱交換器713には、分離槽715において得られた水リッチ溶液が供給される。第1装置例においては、熱交換器713によって、水リッチ溶液を所定温度、具体的に例えば45℃程度の温度に調整する。上述したように、分離槽715においては液温が曇点以上100℃以下で水分離工程が行われる。そのため、分離槽715から流出する水リッチ溶液は、熱交換器712において降温された後に膜モジュール711から流出する希釈ドロー溶液よりも高温である。一方、後段の最終処理ユニット716における処理温度は、例えば20℃以上50℃以下、好適には35℃以上45℃以下、第1装置例においては、例えば45℃である。そこで、熱交換器713において、水リッチ溶液を所定温度まで降温させる温度調整が行われる。すなわち、熱交換器713において、水リッチ溶液は希釈ドロー溶液によって冷却される一方、希釈ドロー溶液は水リッチ溶液によって加熱される。
(Outflow side heat exchange process)
An outflow-side heat exchange process is performed in the heat exchanger 713 as an outflow-side heat exchange means. That is, the diluted draw solution that has flowed out of the membrane module 711 is first supplied to the heat exchanger 713 . On the other hand, the heat exchanger 713 is supplied with the water-rich solution obtained in the separation tank 715 . In the first device example, the heat exchanger 713 adjusts the water-rich solution to a predetermined temperature, specifically, a temperature of about 45.degree. As described above, in the separation tank 715, the water separation process is performed at a liquid temperature above the cloud point and below 100.degree. Therefore, the water-rich solution flowing out of the separation tank 715 has a higher temperature than the dilute draw solution flowing out of the membrane module 711 after being cooled in the heat exchanger 712 . On the other hand, the processing temperature in the latter final processing unit 716 is, for example, 20° C. or higher and 50° C. or lower, preferably 35° C. or higher and 45° C. or lower, for example 45° C. in the first apparatus example. Therefore, in the heat exchanger 713, temperature adjustment is performed to lower the temperature of the water-rich solution to a predetermined temperature. That is, in heat exchanger 713, the water-rich solution is cooled by the diluted draw solution, while the diluted draw solution is heated by the water-rich solution.

(最終処理工程)
最終処理ユニット716においては、分離処理工程としての最終処理工程が行われる。すなわち、分離槽715において分離された水リッチ溶液においては、ポリマーが残存している可能性がある。そこで、最終処理ユニット716において、水リッチ溶液から分離処理ドロー溶液となるポリマー溶液を分離することによって、淡水などの透過水が得られる。
(Final treatment process)
In the final processing unit 716, a final processing step as a separation processing step is performed. That is, the polymer may remain in the water-rich solution separated in the separation tank 715 . Thus, in the final treatment unit 716, permeate water, such as fresh water, is obtained by separating the polymer solution, which becomes the separation treatment draw solution, from the water-rich solution.

水リッチ溶液から分離された透過水は、含水溶液から得られた最終生成物として、外部の必要な用途に供給される。なお、最終処理ユニット716において、透過水と分離されたドロー溶液は、ドロー濃度が0.5~25%程度のポリマー溶液であり、外部に廃棄されるか、少なくとも加熱器714または熱交換器713の上流側における希釈ドロー溶液に導入される。また、透過水と分離されたポリマー溶液の一部を廃棄し、残りのポリマー溶液を少なくとも加熱器714の上流側または熱交換器713の上流側における希釈ドロー溶液に導入することも可能である。 The permeate separated from the water-rich solution is supplied to external required applications as a final product obtained from the water-containing solution. In the final treatment unit 716, the draw solution separated from the permeated water is a polymer solution with a draw concentration of about 0.5 to 25%, and is either discarded externally or at least in the heater 714 or the heat exchanger 713. is introduced into the diluted draw solution upstream of the It is also possible to discard a portion of the permeate and separated polymer solution and introduce the remaining polymer solution into the diluted draw solution at least upstream of the heater 714 or upstream of the heat exchanger 713 .

(第1装置実施例)
次に、以上のように構成された正浸透装置71の第1装置実施例について説明する。なお、第1装置実施例においては、正浸透装置71を用いて、流量が100L/hの含水溶液(濃縮水)から流量が67L/hの淡水(透過水)を生成する場合を例に説明する。
(First device embodiment)
Next, a first embodiment of the forward osmosis apparatus 71 configured as above will be described. In the first embodiment of the apparatus, the forward osmosis apparatus 71 is used to generate fresh water (permeated water) with a flow rate of 67 L/h from a water-containing solution (concentrated water) with a flow rate of 100 L/h. do.

第1装置実施例においては、正浸透装置71に外部から導入された濃縮水に対して熱交換器712によって熱交換を行い、40℃の温度の濃縮水を膜モジュール711に供給する。膜モジュール711によって濃縮された濃縮水は、33L/hの流量で膜モジュール711から排出される。すなわち、膜モジュール711において、67L/hの流量で水の移動が行われる。 In the first device embodiment, the heat exchanger 712 exchanges heat with the concentrated water introduced into the forward osmosis device 71 from the outside, and the concentrated water at a temperature of 40° C. is supplied to the membrane module 711 . The concentrated water concentrated by the membrane module 711 is discharged from the membrane module 711 at a flow rate of 33 L/h. That is, water is transferred in the membrane module 711 at a flow rate of 67 L/h.

一方、熱交換器712において濃縮水によって熱交換された40℃の温度の再生ドロー溶液は、膜モジュール711に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は100L/hである。膜モジュール711から流出される希釈ドロー溶液の温度は、40℃であり、流量は167L/hである。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器713において88℃の水リッチ溶液と熱交換されて加熱され、40℃から52℃の温度まで昇温された後、加熱器714に供給されてさらに加熱され、52℃から88℃の温度まで昇温される。希釈ドロー溶液は、分離槽715に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。 On the other hand, the regenerated draw solution at a temperature of 40° C. that has been heat-exchanged by the concentrated water in the heat exchanger 712 is supplied to the membrane module 711 and diluted, and flows out as a diluted draw solution. Here, the flow rate of the regeneration draw solution is 100 L/h. The temperature of the diluted draw solution discharged from the membrane module 711 is 40° C. and the flow rate is 167 L/h. After that, the diluted draw solution is heat-exchanged with the water-rich solution of 88° C. in the heat exchanger 713 to be heated, raised to a temperature of 40° C. to 52° C., and then supplied to the heater 714 to be further heated. , from 52°C to a temperature of 88°C. The diluted draw solution is fed to separation tank 715 to phase separate into a regenerated draw solution and a water-rich solution.

再生ドロー溶液は、温度が88℃、流量が100L/hである。水リッチ溶液は、温度が88℃、流量が67L/hである。再生ドロー溶液は、熱交換器712に供給されて低温の含水溶液と熱交換されて、88℃から40℃まで降温される。 The regeneration draw solution has a temperature of 88° C. and a flow rate of 100 L/h. The water-rich solution has a temperature of 88° C. and a flow rate of 67 L/h. The regenerated draw solution is supplied to a heat exchanger 712 to exchange heat with a cold water-containing solution to lower the temperature from 88°C to 40°C.

水リッチ溶液は、熱交換器713に供給されて40℃の希釈ドロー溶液と熱交換されて、88℃から45℃まで降温された後に、最終処理ユニット716に供給される。最終処理ユニット716においては、67L/hの流量で透過水が得られる。なお、最終処理ユニット716において、透過水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、100L/hの流量の濃縮水から、67L/hの流量の透過水が得られる。 The water-rich solution is supplied to the heat exchanger 713 to exchange heat with the 40° C. dilute draw solution to lower the temperature from 88° C. to 45° C. before being supplied to the final processing unit 716 . In the final treatment unit 716, permeate is obtained at a flow rate of 67 L/h. It should be noted that the draw solution separated from the permeate in the final treatment unit 716 is not considered due to its small amount. As described above, permeated water with a flow rate of 67 L/h is obtained from concentrated water with a flow rate of 100 L/h.

以上説明したように第1装置例によれば、外部から流入する濃縮水などの含水溶液を用いて、膜モジュール711に供給する再生ドロー溶液を所望の温度に調整している。これにより、膜モジュール711において含水溶液およびドロー溶液の温度を近い温度にできるので、膜モジュール711における処理を安定させることができる。また、分離槽715から流出した高温の水リッチ溶液を用いて、膜モジュール711から流出した希釈ドロー溶液を昇温させた後に、加熱器714によって分離槽715に供給する希釈ドロー溶液を曇点以上100℃以下の温度に加熱している。これにより、加熱器714によって希釈ドロー溶液を加熱する際に昇温させる温度幅を小さくできるので、加熱器714による加熱に必要なエネルギーを低減でき、正浸透装置71において、加熱に消費するエネルギーを低減できる。さらに、希釈ドロー溶液を2つの流路に分岐させることなく、熱交換によって希釈ドロー溶液および再生ドロー溶液の温度調整を行っている。これにより、流路における流量のバランスを容易に調整できるので、配管構造を簡素にしつつ、冷却や加熱に要する消費エネルギーを抑制して、エネルギーの収支を安定化できる。 As described above, according to the first apparatus example, the regenerated draw solution supplied to the membrane module 711 is adjusted to a desired temperature using the water-containing solution such as concentrated water that flows in from the outside. As a result, the temperatures of the water-containing solution and the draw solution can be made close to each other in the membrane module 711, so that the treatment in the membrane module 711 can be stabilized. In addition, after the temperature of the diluted draw solution that has flowed out of the membrane module 711 is raised using the high-temperature water-rich solution that has flowed out of the separation tank 715, the diluted draw solution that is supplied to the separation tank 715 is heated to above the cloud point by the heater 714. It is heated to a temperature below 100°C. As a result, the temperature range to be raised when heating the diluted draw solution by the heater 714 can be reduced, so the energy required for heating by the heater 714 can be reduced. can be reduced. Further, the temperature of the diluted draw solution and the regenerated draw solution is adjusted by heat exchange without branching the diluted draw solution into two flow paths. As a result, it is possible to easily adjust the balance of the flow rate in the flow path, thereby simplifying the piping structure and suppressing the energy consumption required for cooling and heating, thereby stabilizing the energy balance.

(第2装置例)
(正浸透装置および正浸透処理工程)
まず、本発明の実施形態による水処理装置1~8の正浸透装置70の第2装置例について説明する。図15は、第2装置例による正浸透装置を模式的に示すブロック図である。図15に示すように、第2装置例による正浸透装置72は、内部に半透膜721aが設けられた膜モジュール721、熱交換器722,723,724、加熱器725、分離槽726、および最終処理ユニット727を備えて構成される。正浸透装置72における、膜モジュール721、半透膜721a、熱交換器722,723、加熱器725、分離槽726、および最終処理ユニット727はそれぞれ、第1装置例による正浸透装置71における、膜モジュール711、半透膜711a、熱交換器712,713、加熱器714、分離槽715、および最終処理ユニット716と同様である。
(Second device example)
(Forward osmosis device and forward osmosis treatment process)
First, a second device example of the forward osmosis device 70 of the water treatment devices 1 to 8 according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a block diagram schematically showing a forward osmosis device according to the second device example. As shown in FIG. 15, the forward osmosis device 72 according to the second device example includes a membrane module 721 provided with a semipermeable membrane 721a inside, heat exchangers 722, 723, 724, a heater 725, a separation tank 726, and It comprises a final processing unit 727 . The membrane module 721, the semipermeable membrane 721a, the heat exchangers 722 and 723, the heater 725, the separation tank 726, and the final treatment unit 727 in the forward osmosis device 72 are respectively the membranes in the forward osmosis device 71 according to the first device example. Similar to module 711 , semipermeable membrane 711 a , heat exchangers 712 and 713 , heater 714 , separation vessel 715 and final treatment unit 716 .

第2装置例による正浸透装置72においては、第1装置例と異なり、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った熱交換器723の下流側で加熱器725の上流側、かつ再生ドロー溶液の流れ方向に沿った分離槽726の下流側で熱交換器722の上流側に、熱交換器724が設けられている。中間熱交換手段としての熱交換器724によって、中間熱交換工程が行われる。すなわち、第2装置例による正浸透処理工程においては、膜モジュール721から流出した希釈ドロー溶液は、熱交換器723において高温の水リッチ溶液との間で熱交換が行われて昇温された後に、さらに熱交換器724において水リッチ溶液と同程度の温度の再生ドロー溶液との間で熱交換が行われて昇温される。その後、加熱器725によって、希釈ドロー溶液は、曇点以上100℃以下の温度にまで加熱される。その他の構成は、第1装置例と同様である。 In the forward osmosis device 72 according to the second device example, unlike the first device example, it is located downstream of the heat exchanger 723 along the flow direction of the diluted draw solution and upstream of the heater 725 along the flow direction of the regenerated draw solution. A heat exchanger 724 is provided downstream of the separation tank 726 and upstream of the heat exchanger 722 along the line. An intermediate heat exchange process is performed by the heat exchanger 724 as an intermediate heat exchange means. That is, in the forward osmosis treatment process according to the second apparatus example, the dilute draw solution that has flowed out of the membrane module 721 is heat-exchanged with the high-temperature water-rich solution in the heat exchanger 723, and then heated. Furthermore, heat is exchanged between the water-rich solution and the regenerated draw solution having a temperature similar to that of the water-rich solution in the heat exchanger 724 to raise the temperature. Heater 725 then heats the diluted draw solution to a temperature above the cloud point and below 100°C. Other configurations are the same as those of the first device example.

(第2装置実施例)
第2装置実施例においては、正浸透装置72に外部から導入された濃縮水に対して熱交換器722によって熱交換を行い、40℃の温度の濃縮水を膜モジュール721に供給する。膜モジュール721によって濃縮された濃縮水は、33L/hの流量で膜モジュール721から排出される。すなわち、膜モジュール721において、67L/hの流量で水の移動が行われる。
(Second device embodiment)
In the second device embodiment, the heat exchanger 722 exchanges heat with the concentrated water introduced into the forward osmosis device 72 from the outside, and the concentrated water at a temperature of 40° C. is supplied to the membrane module 721 . The concentrated water concentrated by the membrane module 721 is discharged from the membrane module 721 at a flow rate of 33 L/h. That is, in membrane module 721, water is transferred at a flow rate of 67 L/h.

一方、熱交換器722において濃縮水によって熱交換された40℃の温度の再生ドロー溶液は、膜モジュール721に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は100L/hである。膜モジュール721から流出される希釈ドロー溶液は、温度が40℃、流量が167L/hである。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器723によって加熱されて52℃の温度まで昇温された後、熱交換器724に供給される。 On the other hand, the regenerated draw solution at a temperature of 40° C. that has been heat-exchanged by the concentrated water in the heat exchanger 722 is supplied to the membrane module 721 and diluted, and flows out as a diluted draw solution. Here, the flow rate of the regeneration draw solution is 100 L/h. The dilute draw solution discharged from the membrane module 721 has a temperature of 40° C. and a flow rate of 167 L/h. The diluted draw solution is then heated by heat exchanger 723 to a temperature of 52° C. before being supplied to heat exchanger 724 .

希釈ドロー溶液は、熱交換器724によって88℃の再生ドロー溶液と熱交換されて加熱され、52℃から71℃の温度まで昇温された後、加熱器725に供給されてさらに加熱され、71℃から88℃の温度まで昇温される。希釈ドロー溶液は、分離槽726に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。 The diluted draw solution is heated by exchanging heat with the regenerated draw solution at 88° C. by the heat exchanger 724 and heated from 52° C. to 71° C., and then supplied to the heater 725 to be further heated, 71 °C to 88°C. The diluted draw solution is fed to a separation tank 726 to phase separate into a regenerated draw solution and a water-rich solution.

再生ドロー溶液は、温度が88℃、流量が100L/hである。水リッチ溶液は、温度が88℃、流量が67L/hである。再生ドロー溶液は、熱交換器724により88℃から63.5℃まで降温された後、熱交換器722により63.5℃から40℃まで降温される。 The regeneration draw solution has a temperature of 88° C. and a flow rate of 100 L/h. The water-rich solution has a temperature of 88° C. and a flow rate of 67 L/h. The regenerated draw solution is cooled from 88° C. to 63.5° C. by heat exchanger 724 and then from 63.5° C. to 40° C. by heat exchanger 722 .

水リッチ溶液は、熱交換器723によって88℃から45℃まで降温された後に、最終処理ユニット727に供給される。最終処理ユニット727においては、67L/hの流量で透過水が得られる。なお、最終処理ユニット727において、透過水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、100L/hの流量の濃縮水から、67L/hの流量の透過水が得られる。 The water-rich solution is supplied to final processing unit 727 after being cooled from 88° C. to 45° C. by heat exchanger 723 . In the final treatment unit 727, permeate is obtained at a flow rate of 67 L/h. Note that the draw solution separated from the permeate in the final treatment unit 727 is not taken into account due to its small amount. As described above, permeated water with a flow rate of 67 L/h is obtained from concentrated water with a flow rate of 100 L/h.

以上説明した第2装置例によれば、熱交換器722,723によって熱交換を行っていることにより、第1装置例と同様の効果を得ることができる。また、熱交換器724によって、膜モジュール721に供給するための再生ドロー溶液の温度を降温させつつ、分離槽726に供給するための希釈ドロー溶液の温度を昇温させていることにより、加熱器725によって希釈ドロー溶液を加熱する際に昇温させる温度幅をさらに小さくできる。したがって、加熱器725による加熱に必要なエネルギーをさらに低減でき、正浸透装置72において、加熱に消費するエネルギーをより一層低減できる。 According to the second device example described above, heat is exchanged by the heat exchangers 722 and 723, so that the same effects as those of the first device example can be obtained. In addition, while the temperature of the regenerated draw solution to be supplied to the membrane module 721 is decreased by the heat exchanger 724, the temperature of the dilute draw solution to be supplied to the separation tank 726 is increased, so that the heater 725 can further reduce the temperature range to be raised when heating the diluted draw solution. Therefore, the energy required for heating by the heater 725 can be further reduced, and the energy consumed for heating in the forward osmosis device 72 can be further reduced.

(第3装置例)
(正浸透装置および正浸透処理工程)
次に、本発明の第3装置例について説明する。図15は、第3装置例による正浸透装置73を示す。図15に示すように、第3装置例による正浸透装置73は、内部に半透膜731aが設けられた膜モジュール731、熱交換器732,733,734、加熱器735、分離槽736、および最終処理ユニット737を備えて構成される。正浸透装置73における、膜モジュール731、半透膜731a、熱交換器732,733、加熱器735、分離槽736、および最終処理ユニット737はそれぞれ、第1装置例による正浸透装置71における、膜モジュール711、半透膜711a、熱交換器712,713、加熱器714、分離槽715、および最終処理ユニット716と同様である。
(Third device example)
(Forward osmosis device and forward osmosis treatment process)
Next, a third device example of the present invention will be described. FIG. 15 shows a forward osmosis device 73 according to a third device example. As shown in FIG. 15, the forward osmosis device 73 according to the third device example includes a membrane module 731 provided with a semipermeable membrane 731a inside, heat exchangers 732, 733, 734, a heater 735, a separation tank 736, and It comprises a final processing unit 737 . The membrane module 731, the semipermeable membrane 731a, the heat exchangers 732 and 733, the heater 735, the separation tank 736, and the final treatment unit 737 in the forward osmosis device 73 are respectively the membranes in the forward osmosis device 71 according to the first device example. Similar to module 711 , semipermeable membrane 711 a , heat exchangers 712 and 713 , heater 714 , separation vessel 715 and final treatment unit 716 .

第3装置例による正浸透装置73においては、第1装置例と異なり、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った膜モジュール731の下流側で熱交換器733の上流側、かつ再生ドロー溶液の流れ方向に沿った分離槽736の下流側で熱交換器732の上流側に、熱交換器734が設けられている。前段熱交換手段としての熱交換器734によって、前段熱交換工程が行われる。すなわち、第3装置例による正浸透処理工程においては、膜モジュール731から流出した希釈ドロー溶液は、まず、熱交換器734において分離槽736から供給された高温の再生ドロー溶液との間で熱交換が行われて昇温される。続けて、さらに熱交換器733において分離槽736から供給された高温の水リッチ溶液との間で熱交換が行われて昇温される。その後、加熱器735によって、希釈ドロー溶液は、曇点以上100℃以下の温度にまで加熱される。その他の構成は、第1装置例と同様である。 In the forward osmosis device 73 according to the third device example, unlike the first device example, the flow direction of the regenerated draw solution and the downstream side of the membrane module 731 along the flow direction of the diluted draw solution and the upstream side of the heat exchanger 733 A heat exchanger 734 is provided downstream of the separation vessel 736 and upstream of the heat exchanger 732 along the line. The heat exchanger 734 serving as the pre-heat exchange means performs the pre-heat exchange step. That is, in the forward osmosis treatment step according to the third apparatus example, the diluted draw solution that has flowed out of the membrane module 731 first undergoes heat exchange in the heat exchanger 734 with the high-temperature regenerated draw solution that is supplied from the separation tank 736. is performed to raise the temperature. Subsequently, heat is exchanged with the high-temperature water-rich solution supplied from the separation tank 736 in the heat exchanger 733 to raise the temperature. Heater 735 then heats the diluted draw solution to a temperature above the cloud point and below 100°C. Other configurations are the same as those of the first device example.

(第3装置実施例)
第3装置実施例においては、正浸透装置73に外部から導入された濃縮水に対して熱交換器732によって熱交換を行い、40℃の温度の濃縮水を膜モジュール731に供給する。膜モジュール731によって濃縮された濃縮水は、33L/hの流量で膜モジュール731から排出される。すなわち、膜モジュール731において、67L/hの流量で水の移動が行われる。
(Third device embodiment)
In the third device embodiment, the heat exchanger 732 exchanges heat with the concentrated water introduced into the forward osmosis device 73 from the outside, and the concentrated water at a temperature of 40° C. is supplied to the membrane module 731 . The concentrated water concentrated by the membrane module 731 is discharged from the membrane module 731 at a flow rate of 33 L/h. That is, water is transferred in the membrane module 731 at a flow rate of 67 L/h.

一方、熱交換器732において濃縮水によって熱交換された40℃の温度の再生ドロー溶液は、膜モジュール731に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は100L/hである。膜モジュール731から流出される希釈ドロー溶液は、温度が40℃、流量が167L/hである。 On the other hand, the regenerated draw solution at a temperature of 40° C. that has been heat-exchanged by the concentrated water in the heat exchanger 732 is supplied to the membrane module 731 and diluted, and flows out as a diluted draw solution. Here, the flow rate of the regeneration draw solution is 100 L/h. The diluted draw solution discharged from the membrane module 731 has a temperature of 40° C. and a flow rate of 167 L/h.

その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器734において分離槽736から供給された88℃の再生ドロー溶液と熱交換を行って加熱されて52℃の温度まで昇温された後、熱交換器733に供給される。希釈ドロー溶液は、熱交換器733において分離槽736から供給された88℃の水リッチ溶液と熱交換されて61℃の温度まで昇温された後、加熱器735に供給されてさらに加熱され、61℃から88℃の温度まで昇温される。希釈ドロー溶液は、分離槽736に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。 Thereafter, the diluted draw solution is heated to a temperature of 52° C. by exchanging heat with the 88° C. regenerated draw solution supplied from the separation tank 736 in the heat exchanger 734 , and then to the heat exchanger 733 . supplied. The diluted draw solution is heat-exchanged with the 88° C. water-rich solution supplied from the separation tank 736 in the heat exchanger 733 and heated to a temperature of 61° C., and then supplied to the heater 735 to be further heated, The temperature is raised from 61°C to 88°C. The diluted draw solution is fed to a separation tank 736 to phase separate into a regenerated draw solution and a water-rich solution.

再生ドロー溶液は、温度が88℃、流量が100L/hである。水リッチ溶液は、温度が88℃、流量が67L/hである。再生ドロー溶液は、熱交換器734により88℃から72.4℃まで降温された後、熱交換器732により72.4℃から40℃まで降温される。 The regeneration draw solution has a temperature of 88° C. and a flow rate of 100 L/h. The water-rich solution has a temperature of 88° C. and a flow rate of 67 L/h. The regenerated draw solution is cooled from 88° C. to 72.4° C. by heat exchanger 734 and then from 72.4° C. to 40° C. by heat exchanger 732 .

水リッチ溶液は、熱交換器733によって88℃から57℃まで降温された後に、最終処理ユニット737に供給される。なお、最終処理ユニット737として膜処理装置を用いる場合などのように、最終処理ユニット737における耐熱性が低い場合には、熱交換器733と最終処理ユニット737との間に、さらに冷却手段(図示せず)を設置することによって、水リッチ溶液を所定の温度まで冷却しても良い。 The water-rich solution is supplied to final processing unit 737 after being cooled from 88° C. to 57° C. by heat exchanger 733 . If the heat resistance of the final processing unit 737 is low, such as when a membrane processing apparatus is used as the final processing unit 737, a cooling means (Fig. (not shown) may cool the water-rich solution to a predetermined temperature.

最終処理ユニット737においては、67L/hの流量で透過水が得られる。なお、最終処理ユニット737において、透過水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、100L/hの流量の濃縮水から、67L/hの流量の透過水が得られる。 In the final treatment unit 737, permeate is obtained at a flow rate of 67 L/h. Note that the draw solution separated from the permeate in the final treatment unit 737 is not taken into account due to its small amount. As described above, permeated water with a flow rate of 67 L/h is obtained from concentrated water with a flow rate of 100 L/h.

以上説明したように第3装置例によれば、熱交換器732,733によって熱交換を行っていることにより、第1装置例と同様の効果を得ることができる。また、熱交換器734によって、膜モジュール731に供給するための再生ドロー溶液の温度を降温させつつ、希釈ドロー溶液の温度を昇温させていることにより、第2装置例と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the third device example, heat is exchanged by the heat exchangers 732 and 733, so that the same effects as those of the first device example can be obtained. Further, the heat exchanger 734 lowers the temperature of the regenerated draw solution to be supplied to the membrane module 731 and raises the temperature of the diluted draw solution, thereby obtaining the same effect as in the second device example. be able to.

(第4装置例)
(正浸透装置および正浸透処理工程)
次に、本発明の第4装置例による正浸透装置について説明する。図17は、第4装置例による正浸透装置74を模式的に示すブロック図である。図17に示すように、第4装置例による正浸透装置74は、半透膜741aを有する膜モジュール741、熱交換器742a,742b,742c、前処理ユニット743、加熱器744、分離槽745、最終処理ユニット746、温度計747a,747b、流量計748、調節弁749a,749b、および制御部750を備えて構成される。正浸透装置74における、膜モジュール741、半透膜741a、熱交換器742a,742b,742c、加熱器744、分離槽745、および最終処理ユニット746はそれぞれ、第2装置例による正浸透装置72における、膜モジュール721、半透膜721a、熱交換器722,723,724、加熱器725、分離槽726、および最終処理ユニット727と同様である。
(Fourth device example)
(Forward osmosis device and forward osmosis treatment process)
Next, a forward osmosis apparatus according to a fourth apparatus example of the present invention will be described. FIG. 17 is a block diagram schematically showing a forward osmosis device 74 according to the fourth device example. As shown in FIG. 17, the forward osmosis device 74 according to the fourth device example includes a membrane module 741 having a semipermeable membrane 741a, heat exchangers 742a, 742b, and 742c, a pretreatment unit 743, a heater 744, a separation tank 745, It comprises a final processing unit 746 , thermometers 747 a and 747 b , a flow meter 748 , control valves 749 a and 749 b and a controller 750 . Membrane module 741, semipermeable membrane 741a, heat exchangers 742a, 742b, 742c, heater 744, separation tank 745, and final treatment unit 746 in forward osmosis device 74 are each the same as in forward osmosis device 72 according to the second device example. , membrane module 721 , semipermeable membrane 721 a , heat exchangers 722 , 723 , 724 , heater 725 , separation vessel 726 , and final treatment unit 727 .

前処理手段としての前処理ユニット743は、含水溶液の流れ方向に沿って、膜モジュール741の上流側に設けられる。前処理ユニット743は、外部から供給される含水溶液を膜モジュール741に導入する前に、含水溶液に含まれる濁質などの不純物を除去する処理を行う。前処理ユニット743としては、砂ろ過や、MF膜またはUF膜などの前処理膜など、従来公知の前処理装置を採用することができる。 A pretreatment unit 743 as a pretreatment means is provided upstream of the membrane module 741 along the flow direction of the water-containing solution. The pretreatment unit 743 removes impurities such as turbidity contained in the water-containing solution before introducing the water-containing solution supplied from the outside into the membrane module 741 . As the pretreatment unit 743, conventionally known pretreatment devices such as sand filtration and pretreatment membranes such as MF membranes and UF membranes can be employed.

熱交換器742aは、膜モジュール741に対して含水溶液の流れ方向に沿った上流側、かつ分離槽745から流出されて再利用される再生ドロー溶液の流れ方向に沿った分離槽745の下流側に設けられる。熱交換器742aは、分離槽745から流出される再生ドロー溶液と外部から供給される含水溶液との間で熱交換を行う。 The heat exchanger 742a is located upstream of the membrane module 741 in the direction of flow of the water-containing solution and downstream of the separation tank 745 in the direction of flow of the regenerated draw solution discharged from the separation tank 745 and reused. provided in The heat exchanger 742a exchanges heat between the regenerated draw solution flowing out of the separation tank 745 and the water-containing solution supplied from the outside.

含水溶液温度計測手段としての温度計747aは、膜モジュール741に対して含水溶液の流れ方向に沿った少なくとも上流側、第4装置例においては、前処理ユニット743の上流側かつ熱交換器742aの下流側に設けられる。温度計747aは、熱交換器742aによって熱交換された含水溶液の温度を計測し、温度の計測値を制御部750に供給する。 A thermometer 747a as a means for measuring the temperature of the water-containing solution is located at least on the upstream side of the membrane module 741 along the flow direction of the water-containing solution. It is provided downstream. The thermometer 747 a measures the temperature of the water-containing solution heat-exchanged by the heat exchanger 742 a and supplies the temperature measurement value to the controller 750 .

ドロー溶液温度計測手段としての温度計747bは、膜モジュール741に対して、再生ドロー溶液の流れ方向に沿った少なくとも上流側、かつ再生ドロー溶液の流れ方向に沿った熱交換器742aの下流側に設けられる。温度計747bは、熱交換器742aによって熱交換された再生ドロー溶液の温度を計測し、温度の計測値を制御部750に供給する。 A thermometer 747b as a draw solution temperature measuring means is provided at least upstream of the membrane module 741 along the flow direction of the regenerated draw solution and downstream of the heat exchanger 742a along the flow direction of the regenerated draw solution. be provided. The thermometer 747 b measures the temperature of the regenerated draw solution heat-exchanged by the heat exchanger 742 a and supplies the measured temperature value to the controller 750 .

流量計測手段としての流量計748は、膜モジュール741に対して含水溶液の流れ方向に沿った少なくとも上流側に設けられる。流量計748は、膜モジュール741に流入する含水溶液の流量を計測し、流量の計測値を制御部750に供給する。 A flow meter 748 as flow measurement means is provided at least upstream of the membrane module 741 along the flow direction of the water-containing solution. The flow meter 748 measures the flow rate of the water-containing solution flowing into the membrane module 741 and supplies the measured value of the flow rate to the controller 750 .

調節弁749aは、膜モジュール741に対して含水溶液の流れ方向に沿った少なくとも上流側、第4装置例においては、前処理ユニット743の上流側かつ熱交換器742aの下流側に設けられる。調節弁749aは、前処理ユニット743に流入する含水溶液の流量、ひいては膜モジュール741に流入する含水溶液の流量を調整するための正浸透流量調節手段である。調節弁749aは、流量計748による含水溶液の流量の計測値や、温度計747a,747bによる温度の計測値に基づいて、制御部750によって開度が制御される。具体的に、前処理ユニット743に流入する含水溶液の流量が一定になって、膜モジュール741に流入する含水溶液の流量が一定になるように、制御部750によって調節弁749aの開度が調整される。 The control valve 749a is provided at least on the upstream side of the membrane module 741 along the flow direction of the water-containing solution, and in the fourth device example, on the upstream side of the pretreatment unit 743 and downstream of the heat exchanger 742a. The control valve 749 a is forward osmosis flow control means for adjusting the flow rate of the water-containing solution flowing into the pretreatment unit 743 and the flow rate of the water-containing solution flowing into the membrane module 741 . The opening of the control valve 749a is controlled by the controller 750 based on the flow rate of the water-containing solution measured by the flowmeter 748 and the temperature measured by the thermometers 747a and 747b. Specifically, the control unit 750 adjusts the opening degree of the control valve 749a so that the flow rate of the water-containing solution flowing into the pretreatment unit 743 is constant and the flow rate of the water-containing solution flowing into the membrane module 741 is constant. be done.

熱交換流量調節手段としての調節弁749bは、バイパス手段としてのバイパス配管に設けられている。バイパス配管は、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿って熱交換器742cの上流側から下流側に連通させて、希釈ドロー溶液を通過可能に構成されている。これにより、調節弁749bの開度を調整することによって、中間熱交換手段としての熱交換器742cを通過する希釈ドロー溶液の流量を調節可能に構成される。 A control valve 749b as heat exchange flow rate control means is provided in a bypass pipe as bypass means. The bypass pipe is configured to communicate from the upstream side to the downstream side of the heat exchanger 742c along the flow direction of the diluted draw solution so that the diluted draw solution can pass through. Thus, by adjusting the opening degree of the control valve 749b, the flow rate of the diluted draw solution passing through the heat exchanger 742c as intermediate heat exchange means can be adjusted.

すなわち、調節弁749bの開度が0であって、全閉の場合、膜モジュール741から流出した希釈ドロー溶液は全量、熱交換器742cを通過する。一方、調節弁749bの開度が最大であって全開の場合、膜モジュール741から流出した希釈ドロー溶液は、バイパス配管に流れ得る量だけ調節弁749bを通過する。この場合、熱交換器742cを通過する希釈ドロー溶液の流量は最小になる。このように、調節弁749bの開度に応じて、熱交換器742cにおいて熱交換される希釈ドロー溶液の流量を調整可能に構成される。これにより、調節弁749bの開度に応じて、分離槽745から流出した再生ドロー溶液の温度を調整することができる。 That is, when the opening degree of the control valve 749b is 0 and it is fully closed, the entire diluted draw solution flowing out of the membrane module 741 passes through the heat exchanger 742c. On the other hand, when the opening degree of the control valve 749b is maximum and fully open, the diluted draw solution that has flowed out of the membrane module 741 passes through the control valve 749b in an amount that can flow into the bypass pipe. In this case, the flow rate of diluted draw solution through heat exchanger 742c is minimized. In this manner, the flow rate of the diluted draw solution heat-exchanged in the heat exchanger 742c can be adjusted according to the degree of opening of the control valve 749b. As a result, the temperature of the regenerated draw solution flowing out of the separation tank 745 can be adjusted according to the degree of opening of the control valve 749b.

再生ドロー溶液の温度の調整は、温度計747bにより計測される温度が略一定、具体的に例えば40℃程度になるように行うことが望ましい。このように、膜モジュール741に供給される再生ドロー溶液の温度を所定温度で略一定に維持するように、調節弁749bの開度を制御することによって,正浸透装置74の全体において、熱交換効率を向上でき、調節弁749aを通じて行われる含水溶液の廃棄量を削減できるので、ブローダウン水の送水に要するエネルギーを低減できる。 It is desirable to adjust the temperature of the regenerated draw solution so that the temperature measured by the thermometer 747b is substantially constant, specifically about 40.degree. In this way, by controlling the opening degree of the control valve 749b so as to maintain the temperature of the regenerated draw solution supplied to the membrane module 741 substantially constant at a predetermined temperature, the forward osmosis device 74 as a whole is heat exchanged. Since the efficiency can be improved and the amount of water-containing water discharged through the control valve 749a can be reduced, the energy required for feeding the blowdown water can be reduced.

制御手段としての制御部750は、シーケンサーと呼ばれる機器を用いることができる。物理的には、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)およびインターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。制御部750は、RAMに入力されたデータおよびあらかじめROMなどに記憶されているデータを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。制御部750は、ROMに保持されるプログラムをRAMにロードしてCPUで実行することで、CPUの制御に基づいて正浸透装置74の各種装置を動作させるとともに、記録部としてのRAMやROMにおけるデータの読み出しおよびRAMへの書き込みを行う。制御部750は、温度計747a,747bおよび流量計748から計測値のデータが入力されるとともに、調節弁749a,749bの開度を制御する。 A device called a sequencer can be used for the control unit 750 as a control means. Physically, it is an electronic circuit mainly composed of a well-known microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) and interfaces. The control unit 750 performs calculations using data input to the RAM and data pre-stored in the ROM or the like, and outputs the calculation result as a command signal. The control unit 750 loads a program stored in the ROM into the RAM and executes it by the CPU, thereby operating various devices of the forward osmosis device 74 based on the control of the CPU, Data is read and written to RAM. The controller 750 receives measurement data from the thermometers 747a and 747b and the flow meter 748, and controls the opening degrees of the control valves 749a and 749b.

次に、第4装置例による正浸透装置74を用いた正浸透処理工程について説明する。第4装置例による正浸透処理工程において、正浸透工程、加熱工程、水分離工程、流出側熱交換工程、および最終処理工程は、第1装置実施例と同様である。 Next, the forward osmosis treatment process using the forward osmosis device 74 according to the fourth device example will be described. In the forward osmosis treatment process according to the fourth apparatus example, the forward osmosis process, the heating process, the water separation process, the outflow side heat exchange process, and the final treatment process are the same as those in the first apparatus example.

(前処理工程)
前処理手段としての前処理ユニット743においては、前処理工程が行われる。すなわち、前処理ユニット743においては、外部から供給される含水溶液に対して、含水溶液に含まれる濁質などの不純物を除去する処理が行われる。前処理工程が行われた含水溶液は、膜モジュール741に供給される。
(Pretreatment step)
A pretreatment process is performed in a pretreatment unit 743 as a pretreatment means. That is, in the pretreatment unit 743, a process for removing impurities such as turbidity contained in the water-containing solution is performed on the water-containing solution supplied from the outside. The water-containing solution that has undergone the pretreatment step is supplied to the membrane module 741 .

(流入側熱交換工程)
第4装置例においては、流入側熱交換手段としての熱交換器742a、調節弁749b、および制御部750によって、流入側熱交換工程が行われる。すなわち、外部から正浸透装置74に供給される含水溶液は、まず、熱交換器742aに供給される。一方、熱交換器742aには、分離槽745から流出されて熱交換器742cを通過した再生ドロー溶液が供給される。第4装置例においては、熱交換器742aによって、再生ドロー溶液および含水溶液の温度が所定温度、例えば40℃程度に調整される。ここで、第4装置例における、含水溶液および再生ドロー溶液の温度を所定温度に調整する流入側熱交換工程について説明する。
(Inflow side heat exchange process)
In the fourth device example, the inflow side heat exchange process is performed by the heat exchanger 742a, the control valve 749b, and the control section 750 as the inflow side heat exchange means. That is, the water-containing solution supplied to the forward osmosis device 74 from the outside is first supplied to the heat exchanger 742a. On the other hand, the heat exchanger 742a is supplied with the regenerated draw solution that has flowed out of the separation tank 745 and passed through the heat exchanger 742c. In the fourth device example, the heat exchanger 742a adjusts the temperature of the regenerated draw solution and the water-containing solution to a predetermined temperature, for example, about 40.degree. Here, the inflow-side heat exchange step for adjusting the temperatures of the water-containing solution and the regenerated draw solution to predetermined temperatures in the fourth apparatus example will be described.

まず、温度計747bによって、再生ドロー溶液の流れ方向に沿った熱交換器742aの下流側での温度を計測する。計測された温度の計測値は、制御部750に供給される。一方、温度計747aによって、含水溶液の流れ方向に沿った熱交換器742aの下流側での温度を計測する。計測された温度の計測値は、制御部750に供給される。制御部750は、温度計747a,747bから供給された計測値と、あらかじめ設定された膜モジュール741に供給する際の所定温度とを比較した結果に基づいて、中間熱交換工程を行う希釈ドロー溶液の流量を調節する熱交換流量調節工程を行う。 First, thermometer 747b measures the temperature downstream of heat exchanger 742a along the flow direction of the regenerated draw solution. The measured temperature value is supplied to the control unit 750 . On the other hand, the thermometer 747a measures the temperature downstream of the heat exchanger 742a along the flow direction of the water-containing solution. The measured temperature value is supplied to the control unit 750 . The control unit 750 compares the measured values supplied from the thermometers 747a and 747b with the predetermined temperature when supplied to the membrane module 741, which is set in advance. A heat exchange flow rate adjustment step is performed to adjust the flow rate of the

(熱交換流量調節工程および中間熱交換工程)
熱交換器742cにおいては、希釈ドロー溶液と再生ドロー溶液との間で熱交換が行われる中間熱交換工程が行われる。制御部750は、温度計747a,747bから制御部750に供給される温度の計測値に基づいて、調節弁749bを調整する熱交換流量調整工程を行う。制御部750は、必要に応じて、温度計747a,747bから制御部750に供給される温度の計測値に基づいて調節弁749aを調節する。
(Heat exchange flow rate adjustment step and intermediate heat exchange step)
In heat exchanger 742c, an intermediate heat exchange step occurs in which heat is exchanged between the dilute draw solution and the regenerated draw solution. The control unit 750 performs a heat exchange flow rate adjustment step of adjusting the control valve 749b based on the measured temperature values supplied to the control unit 750 from the thermometers 747a and 747b. The control unit 750 adjusts the regulating valve 749a based on the measured temperature values supplied to the control unit 750 from the thermometers 747a and 747b as necessary.

すなわち、制御部750は、温度計747a,747bにより計測される温度が、それぞれ略一定に維持されるように、調節弁749a,749bの開度をそれぞれ制御する。また、調節弁749a,749bの開度は、制御部750によって独立に制御される。以下に、温度計747a,747bが計測する温度を、それぞれ略一定に維持するように、調節弁749a,749bの開度をそれぞれ制御する制御方法の一例について説明する。なお、調節弁749a,749bの制御方法は以下の方法に限定されるものではない。 That is, the controller 750 controls the opening degrees of the control valves 749a and 749b so that the temperatures measured by the thermometers 747a and 747b are maintained substantially constant. Also, the opening degrees of the control valves 749a and 749b are independently controlled by the control unit 750. FIG. An example of a control method for controlling the opening degrees of the control valves 749a and 749b so as to keep the temperatures measured by the thermometers 747a and 747b substantially constant will be described below. Note that the control method of the control valves 749a and 749b is not limited to the following method.

まず、温度計747aによる計測値が所定温度より高い場合、制御部750は、熱交換器742aを通過する再生ドロー溶液の温度を低下させる制御を行う。この場合、制御部750は、調節弁749bの開度を小さくすることによって、バイパス配管を流れる希釈ドロー溶液の流量を低減させる。これに伴って、熱交換器742cを流れる希釈ドロー溶液の流量が増加して、熱交換器742cにおいて再生ドロー溶液から希釈ドロー溶液に移動する熱量が増加する。これにより、熱交換器742aを通過する再生ドロー溶液の温度は、調節弁749bの開度を小さくする前に比して低下して、含水溶液の温度の上昇も抑制される。 First, when the measured value by the thermometer 747a is higher than a predetermined temperature, the controller 750 performs control to lower the temperature of the regenerated draw solution passing through the heat exchanger 742a. In this case, the controller 750 reduces the flow rate of the diluted draw solution flowing through the bypass pipe by reducing the degree of opening of the control valve 749b. Accordingly, the flow rate of the diluted draw solution flowing through the heat exchanger 742c increases, and the amount of heat transferred from the regenerated draw solution to the diluted draw solution in the heat exchanger 742c increases. As a result, the temperature of the regenerated draw solution passing through the heat exchanger 742a is lower than before the degree of opening of the control valve 749b is reduced, and the temperature rise of the water-containing solution is also suppressed.

反対に、温度計747aによる計測値が所定温度より低い場合、制御部750は、熱交換器742aを通過する再生ドロー溶液の温度を上昇させる制御を行う。すなわち、制御部750は、調節弁749bの開度を大きくすることによって、バイパス配管を流れる希釈ドロー溶液の流量を増加させる。これに伴って、熱交換器742cを流れる希釈ドロー溶液の流量が低減して、熱交換器742cにおいて再生ドロー溶液から希釈ドロー溶液に移動する熱量が低減する。これにより、熱交換器742aを通過する再生ドロー溶液の温度は、調節弁749bの開度を小さくする前に比して上昇して、含水溶液の温度も上昇される。 On the contrary, when the measured value by the thermometer 747a is lower than the predetermined temperature, the controller 750 performs control to raise the temperature of the regenerated draw solution passing through the heat exchanger 742a. That is, the controller 750 increases the flow rate of the diluted draw solution flowing through the bypass pipe by increasing the opening of the control valve 749b. Concomitantly, the flow rate of the diluted draw solution through heat exchanger 742c is reduced, thereby reducing the amount of heat transferred from the regenerated draw solution to the diluted draw solution in heat exchanger 742c. As a result, the temperature of the regenerated draw solution passing through the heat exchanger 742a rises compared to before the degree of opening of the control valve 749b is reduced, and the temperature of the water-containing solution also rises.

また、具体的に、調節弁749bが全閉の場合や比較的絞られている場合、熱交換器742aには、調節弁749bが全開の場合に比して低い温度の再生ドロー溶液が供給される。この際、再生ドロー溶液の温度を低下させるために熱交換器742aに供給される含水溶液は比較的少なくて良いため、前処理ユニット743や膜モジュール741に供給される含水溶液を一定にするための調節弁749aからの廃棄量は低減される。 Specifically, when the control valve 749b is fully closed or relatively throttled, the heat exchanger 742a is supplied with the regeneration draw solution at a lower temperature than when the control valve 749b is fully open. be. At this time, since a relatively small amount of the water-containing solution supplied to the heat exchanger 742a is sufficient to lower the temperature of the regenerated draw solution, the water-containing solution supplied to the pretreatment unit 743 and the membrane module 741 is kept constant. is reduced from the control valve 749a.

一方、調節弁749bが全開の場合や比較的開けられている場合、熱交換器742aに供給される再生ドロー溶液の温度は、調節弁749bが全閉の場合に比して高くなる。この際、再生ドロー溶液を冷却するとともに、温度計747aにより計測される含水溶液の温度を所定温度に維持するために、熱交換器742aに供給される含水溶液を多くする必要があるため、調節弁749aからの廃棄量は増加する。 On the other hand, when the control valve 749b is fully open or relatively open, the temperature of the regenerated draw solution supplied to the heat exchanger 742a is higher than when the control valve 749b is fully closed. At this time, in order to cool the regenerated draw solution and maintain the temperature of the water-containing solution measured by the thermometer 747a at a predetermined temperature, it is necessary to increase the water-containing solution supplied to the heat exchanger 742a. The waste volume from valve 749a increases.

以上の制御原理に基づいて、温度計747bにより計測される温度を所定温度の例えば40℃に維持するように、調節弁749bの開度を調節するとともに、温度計747aの温度を所定温度の例えば40℃に維持するように、調節弁749bの開度を調節する。ここで、調節弁749bの開度の調整のみで温度計747a,747bの計測値をいずれも一定に維持することが困難な場合には、さらに調節弁749aの開度を調整することによって、温度計747a,747bの計測値をともに一定になるように調整する。 Based on the above control principle, the opening degree of the control valve 749b is adjusted so that the temperature measured by the thermometer 747b is maintained at a predetermined temperature, for example, 40° C., and the temperature of the thermometer 747a is increased to a predetermined temperature, for example, The degree of opening of the control valve 749b is adjusted so as to maintain the temperature at 40°C. Here, if it is difficult to keep the measured values of the thermometers 747a and 747b constant only by adjusting the opening of the control valve 749b, the temperature The measured values of totals 747a and 747b are both adjusted to be constant.

以上のようにして、制御部750は、温度計747a,747bの計測値に基づいて調節弁749a,749bの開度を制御することによって、含水溶液の温度と再生ドロー溶液の温度とが互いに略同じ温度で所定温度になるように制御する。熱交換器742aにおいて熱交換が行われて降温された再生ドロー溶液は膜モジュール741の他方の室に供給されるとともに、熱交換が行われて昇温された含水溶液は、前処理ユニット743に供給されて、濁質が除去される。前処理ユニット743から流出した含水溶液は、流量計748を通過して膜モジュール741における一方の室に供給される。膜モジュール741に供給される前の含水溶液が昇温されていることにより、膜モジュール741の透過水量(m/日)を向上させることができる。また、膜モジュール741に供給される含水溶液の温度を一定に維持することによって、膜モジュール741における透過水量を安定化させることができる。 As described above, the control unit 750 controls the opening degrees of the control valves 749a and 749b based on the measured values of the thermometers 747a and 747b, so that the temperature of the water-containing solution and the temperature of the regenerated draw solution are approximately equal to each other. The temperature is controlled to be the same and the predetermined temperature. The regenerated draw solution whose temperature has been lowered by heat exchange in the heat exchanger 742 a is supplied to the other chamber of the membrane module 741 , and the water-containing solution whose temperature has been raised by heat exchange is sent to the pretreatment unit 743 . supplied to remove turbidity. The water-containing solution flowing out from the pretreatment unit 743 passes through a flow meter 748 and is supplied to one chamber in the membrane module 741 . By raising the temperature of the water-containing solution before being supplied to the membrane module 741, the permeation water amount (m/day) of the membrane module 741 can be improved. Further, by keeping the temperature of the water-containing solution supplied to the membrane module 741 constant, the amount of permeated water in the membrane module 741 can be stabilized.

(正浸透流量調節工程)
第4装置例においては、さらに、流量計748、調節弁749a、および制御部750によって、膜モジュール741に流入する含水溶液の流量を調節する正浸透流量調節工程が行われる。
(Forward osmosis flow control step)
Further, in the fourth device example, a forward osmosis flow rate control step is performed by the flow meter 748, the control valve 749a, and the controller 750 to control the flow rate of the water-containing solution flowing into the membrane module 741. FIG.

すなわち、外部から正浸透装置74に供給される含水溶液は、熱交換器742aを介し、前処理ユニット743によって濁質が除去された後、膜モジュール741に供給される。流量計748は、含水溶液の流れ方向に沿って膜モジュール741の上流側の流量を計測して、計測値を制御部750に供給する。 That is, the water-containing water supplied to the forward osmosis device 74 from the outside is supplied to the membrane module 741 after the turbidity is removed by the pretreatment unit 743 via the heat exchanger 742a. The flow meter 748 measures the flow rate on the upstream side of the membrane module 741 along the flow direction of the water-containing solution and supplies the measured value to the controller 750 .

制御部750は、流量計748から供給された計測値と、あらかじめ設定された膜モジュール741に供給する際の所定流量とを比較する。計測値が所定流量より大きい場合、制御部750は、膜モジュール741に流入する含水溶液の流量を低減する制御を行う。 The control unit 750 compares the measured value supplied from the flow meter 748 with a preset flow rate for supplying to the membrane module 741 . If the measured value is greater than the predetermined flow rate, the controller 750 performs control to reduce the flow rate of the water-containing solution flowing into the membrane module 741 .

すなわち、制御部750は、調節弁749aの開度を大きくすることによって、前処理ユニット743の上流側において、外部に廃棄する含水溶液の流量を増加させる。これにより、前処理ユニット743に供給される含水溶液の流量が減少して、膜モジュール741に供給される含水溶液の流量が低減される。反対に、計測値が所定流量より小さい場合、制御部750は、膜モジュール741に流入する含水溶液の流量を増加させる制御を行う。すなわち、制御部750は、調節弁749aの開度を小さくすることによって、前処理ユニット743の上流側において、外部に廃棄する含水溶液の流量を減少させる。これにより、前処理ユニット743に供給される含水溶液の流量が増加して、膜モジュール741に供給される含水溶液の流量が増加される。したがって、膜モジュール741に流入する含水溶液の流量を略一定の所定流量に維持することができる。 That is, the control unit 750 increases the flow rate of the water-containing solution to be discharged to the outside on the upstream side of the pretreatment unit 743 by increasing the opening of the control valve 749a. As a result, the flow rate of the water-containing solution supplied to the pretreatment unit 743 is reduced, and the flow rate of the water-containing solution supplied to the membrane module 741 is reduced. Conversely, when the measured value is smaller than the predetermined flow rate, the controller 750 performs control to increase the flow rate of the water-containing solution flowing into the membrane module 741 . That is, the controller 750 reduces the flow rate of the water-containing solution to be discharged to the outside on the upstream side of the pretreatment unit 743 by reducing the opening degree of the control valve 749a. As a result, the flow rate of the water-containing solution supplied to the pretreatment unit 743 is increased, and the flow rate of the water-containing solution supplied to the membrane module 741 is increased. Therefore, the flow rate of the water-containing solution flowing into the membrane module 741 can be maintained at a substantially constant predetermined flow rate.

(第4装置実施例)
次に、以上のように構成された正浸透装置74の第4装置実施例について説明する。なお、第4実施例においては、正浸透装置74を用いて、100L/hの流量のブローダウン水から67L/hの透過水を生成する場合を例に説明する。
(Fourth device embodiment)
Next, a fourth embodiment of the forward osmosis device 74 constructed as above will be described. In the fourth embodiment, an example will be described in which the forward osmosis device 74 is used to generate 67 L/h of permeated water from blowdown water having a flow rate of 100 L/h.

第4実施例においては、正浸透装置74に外部から導入されたブローダウン水に対して熱交換器742aによって熱交換が行われる。ブローダウン水は、熱交換器742aによって、40℃の温度に昇温されて前処理ユニット743および膜モジュール741に供給される。 In the fourth embodiment, the heat exchanger 742a exchanges heat with the blowdown water introduced into the forward osmosis device 74 from the outside. The blowdown water is heated to 40° C. by heat exchanger 742 a and supplied to pretreatment unit 743 and membrane module 741 .

ここで、含水溶液の流れ方向に沿った前処理ユニット743の上流側、かつ熱交換器742aの下流側の温度に応じて、調節弁749bの開度が制御され、熱交換器742cに通過する希釈ドロー溶液の流量が制御される。これにより、熱交換器742cにおいて再生ドロー溶液から希釈ドロー溶液に移動する熱量が制御されて、熱交換器742aを通過する再生ドロー溶液の温度が制御され、再生ドロー溶液からブローダウン水に移動する熱量が制御される。膜モジュール741によって濃縮されたブローダウン水は、33L/hの流量で膜モジュール741から排出される。すなわち、膜モジュール741において、67L/hの流量で水の移動が行われる。 Here, the opening degree of the control valve 749b is controlled according to the temperature of the upstream side of the pretreatment unit 743 along the flow direction of the water-containing solution and the downstream side of the heat exchanger 742a, and the water passes through the heat exchanger 742c. The flow rate of diluted draw solution is controlled. This controls the amount of heat transferred from the regenerated draw solution to the dilute draw solution in heat exchanger 742c, thereby controlling the temperature of the regenerated draw solution passing through heat exchanger 742a and transferring from the regenerated draw solution to the blowdown water. Heat is controlled. The blowdown water concentrated by the membrane module 741 is discharged from the membrane module 741 at a flow rate of 33 L/h. That is, in membrane module 741, water is transferred at a flow rate of 67 L/h.

一方、再生ドロー溶液は、熱交換器742aにおけるブローダウン水との熱交換によって温度調整が行われ、40℃の温度に降温される。再生ドロー溶液は、膜モジュール741に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は100L/hである。膜モジュール741から流出される希釈ドロー溶液は、温度が40℃であり、流量が167L/hである。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器742bにおいて温度が88℃の水リッチ溶液と熱交換されて加熱され、40℃から52℃の温度まで昇温される。 On the other hand, the temperature of the regenerated draw solution is adjusted by heat exchange with the blowdown water in the heat exchanger 742a, and the temperature is lowered to 40°C. The regenerated draw solution is fed to the membrane module 741, diluted, and exits as diluted draw solution. Here, the flow rate of the regeneration draw solution is 100 L/h. The dilute draw solution exiting the membrane module 741 has a temperature of 40° C. and a flow rate of 167 L/h. The diluted draw solution is then heat exchanged with the water-rich solution having a temperature of 88°C in the heat exchanger 742b and heated to a temperature of 40°C to 52°C.

続いて、希釈ドロー溶液は、熱交換器742cに供給されて熱交換が行われる。熱交換器742cにおいて希釈ドロー溶液は、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール741の上流側の温度に応じて制御される調節弁749bの開度に対応して温度が制御され、52℃から52℃以上71℃以下の温度に昇温される。その後、加熱器744に供給されてさらに加熱され、88℃の温度まで昇温される。 The diluted draw solution is then supplied to heat exchanger 742c for heat exchange. In the heat exchanger 742c, the temperature of the diluted draw solution is controlled according to the opening of the control valve 749b, which is controlled according to the temperature on the upstream side of the membrane module 741 along the flow direction of the water-containing solution. The temperature is raised to a temperature of 52°C or higher and 71°C or lower. After that, it is supplied to the heater 744 and further heated to a temperature of 88°C.

希釈ドロー溶液は、分離槽745に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。分離槽745から流出される再生ドロー溶液は、温度が88℃、流量が1000L/hである。再生ドロー溶液は、熱交換器742cに供給されて低温の希釈ドロー溶液と熱交換される。熱交換器742cにおける熱交換は、調節弁749bの開度に応じて温度が制御され、88℃から65℃以上88℃未満の温度に降温される。 The diluted draw solution is fed to a separation tank 745 and phase separated into a regenerated draw solution and a water-rich solution. The regenerated draw solution discharged from the separation tank 745 has a temperature of 88° C. and a flow rate of 1000 L/h. The regenerated draw solution is fed to heat exchanger 742c to exchange heat with the cold diluted draw solution. The temperature of the heat exchange in the heat exchanger 742c is controlled according to the degree of opening of the control valve 749b, and the temperature is lowered from 88°C to 65°C or more and less than 88°C.

分離槽745から流出される水リッチ溶液は、温度が88℃、流量が67L/hである。水リッチ溶液は、熱交換器742bに供給されて40℃の希釈ドロー溶液と熱交換されて、88℃から45℃まで降温された後に、最終処理ユニット746に供給される。最終処理ユニット746においては、67L/hの流量で透過水が得られる。なお、最終処理ユニット746において、透過水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、100L/hの流量のブローダウン水から、67L/hの流量の透過水が得られる。 The water-rich solution discharged from the separation tank 745 has a temperature of 88° C. and a flow rate of 67 L/h. The water-rich solution is supplied to heat exchanger 742b to exchange heat with the 40° C. dilute draw solution to reduce the temperature from 88° C. to 45° C. before being supplied to final processing unit 746. In the final treatment unit 746, permeate is obtained at a flow rate of 67 L/h. It should be noted that the draw solution separated from the permeate in the final treatment unit 746 is not considered due to its small volume. As described above, permeated water with a flow rate of 67 L/h is obtained from blowdown water with a flow rate of 100 L/h.

以上説明したように第4装置例によれば、熱交換器742cにおける希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った上流側と下流側とをバイパスするバイパス配管の流量を調整する調節弁749bを設け、膜モジュール741に流入する含水溶液の温度に応じて、調節弁749bの開度を制御することによって、含水溶液と再生ドロー溶液との熱交換を制御していることにより、膜モジュール741に供給する含水溶液および再生ドロー溶液を所望の温度に調整している。これにより、膜モジュール741において含水溶液およびドロー溶液の温度を極めて近い温度にできるので、膜モジュール741における処理効率を安定化できる。 As described above, according to the fourth device example, the adjustment valve 749b for adjusting the flow rate of the bypass pipe that bypasses the upstream side and the downstream side along the flow direction of the diluted draw solution in the heat exchanger 742c is provided. By controlling the opening degree of the control valve 749b according to the temperature of the water-containing solution flowing into the module 741, the heat exchange between the water-containing solution and the regenerated draw solution is controlled. The aqueous solution and regenerated draw solution are adjusted to the desired temperature. As a result, the temperature of the water-containing solution and the draw solution in the membrane module 741 can be made very close to each other, so that the treatment efficiency in the membrane module 741 can be stabilized.

第4装置例によれば、含水溶液の流れ方向に沿った少なくとも膜モジュール741の上流側に調節弁749aを設け、膜モジュール741の上流側の流量に応じて調節弁749aの開度を調節していることにより、膜モジュール741に供給される含水溶液を所定流量に維持することができる。これにより、膜モジュール741における処理効率をより一層安定化することができる。 According to the fourth device example, a control valve 749a is provided at least on the upstream side of the membrane module 741 along the flow direction of the water-containing solution, and the opening degree of the control valve 749a is adjusted according to the flow rate on the upstream side of the membrane module 741. As a result, the water-containing solution supplied to the membrane module 741 can be maintained at a predetermined flow rate. Thereby, the treatment efficiency in the membrane module 741 can be further stabilized.

なお、正浸透装置74において、熱交換器742bを設けない構成も可能である。すなわち、正浸透装置74において、希釈ドロー溶液と水リッチ溶液との間で熱交換を行わない構成も可能である。また、正浸透装置74において、正浸透装置74において、前処理ユニット743を設けない構成や、前処理ユニット743および熱交換器742bをいずれも設けない構成も可能である。この場合、正浸透装置74に導入される前段階において、含水溶液に対して濁質などを除去する前処理が実行される。 It should be noted that the forward osmosis device 74 may be configured without the heat exchanger 742b. That is, in the forward osmosis device 74, a configuration in which heat exchange is not performed between the diluted draw solution and the water-rich solution is also possible. Further, the forward osmosis device 74 may be configured without the pretreatment unit 743 or without the pretreatment unit 743 and the heat exchanger 742b. In this case, in the stage prior to introduction into the forward osmosis device 74, the water-containing solution is pretreated to remove turbidity and the like.

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いても良く、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。 Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. For example, the numerical values given in the above-described embodiments are merely examples, and different numerical values may be used if necessary. is not limited.

例えば、上述した実施形態においては、シリカの凝集剤として、PACを用いているが、PAC以外の凝集剤を用いることも可能であり、反応槽に沈殿したスラッジSを凝集剤として使用することが可能である。具体的に、PAC以外にも、例えば水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、硫酸アルミニウム(Al2(SO43)などのアルミニウム塩、例えばMg(OH)2、塩化マグネシウム(MgCl2)などのマグネシウム塩、例えば塩化第二鉄(FeCl3)、硫酸第二鉄(Fe2(SO43)、ポリシリカ鉄(PSI)などの鉄塩、ならびに例えばポリアクリルアミド系などポリマー系凝集剤から選ばれた少なくとも1種類の凝集剤、または上述した凝集剤を2つ以上組み合わせた凝集剤においても、上述と同様の反応機構を経ることによって、PACの場合と同様の効果を得ることが可能である。 For example, in the above-described embodiment, PAC is used as a flocculant for silica, but flocculants other than PAC can also be used, and the sludge S precipitated in the reaction tank can be used as a flocculant. It is possible. Specifically, in addition to PAC, aluminum salts such as aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) and aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), such as Mg(OH) 2 and magnesium chloride (MgCl 2 ). iron salts such as ferric chloride (FeCl 3 ), ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), polysilica iron (PSI), and polymeric flocculants such as polyacrylamide based At least one selected flocculant, or a flocculant obtained by combining two or more of the flocculants described above, can also obtain the same effects as in the case of PAC by going through the same reaction mechanism as described above. be.

上述した第1~第4の実施形態および第1~第4変形例による水処理装置1~8は適宜組み合わせることができる。例えば、第1の実施形態による第1凝集沈殿部10の後段の軟水器30と、第4の実施形態による第2凝集沈殿部50の後段の軟水器30とをともに設けることも可能である。 The water treatment apparatuses 1 to 8 according to the first to fourth embodiments and the first to fourth modifications described above can be appropriately combined. For example, it is possible to provide both the water softener 30 downstream of the first coagulation-sedimentation unit 10 according to the first embodiment and the water softener 30 downstream of the second coagulation-sedimentation unit 50 according to the fourth embodiment.

1,2,3,4,5,6,7,8 水処理装置
10 第1凝集沈殿部
10A,10B,10C,10D,50A,50B,50C,50D 凝集沈殿部
11 受入槽
12 反応槽
13 pH調整槽
14 ポンプ
15 脱水機
16,17,51,52 シリカ濃度計
18 汚泥貯留槽
19 薬注装置
20 第1ろ過部
30 軟水器
40 低圧逆浸透部
50 第2凝集沈殿部
60 第2ろ過部
70,71,72,73,74 正浸透装置
80 蒸留晶析部
90 高圧逆浸透部
121 第1反応槽
121a,122a 攪拌部
122 第2反応槽
123 沈殿槽
711,721,731,741 膜モジュール
711a,721a,731a,741a 半透膜
712,713,722,723,724,732,733,734,742a,742b,742c 熱交換器
714,725,735,744 加熱器
715,726,736,745 分離槽
716,727,737,746 最終処理ユニット
743 前処理ユニット
747a,747b 温度計
748 流量計
749a,749b 調節弁
750 制御部
S スラッジ
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Water treatment equipment 10 First coagulation-sedimentation section 10A, 10B, 10C, 10D, 50A, 50B, 50C, 50D Coagulation-sedimentation section 11 Receiving tank 12 Reaction tank 13 pH Adjustment tank 14 Pump 15 Dehydrator 16, 17, 51, 52 Silica concentration meter 18 Sludge storage tank 19 Chemical dosing device 20 First filtration unit 30 Water softener 40 Low pressure reverse osmosis unit 50 Second coagulation sedimentation unit 60 Second filtration unit 70 , 71, 72, 73, 74 forward osmosis device 80 distillation crystallization unit 90 high-pressure reverse osmosis unit 121 first reaction tanks 121a, 122a stirring unit 122 second reaction tank 123 sedimentation tanks 711, 721, 731, 741 membrane module 711a, 721a, 731a, 741a Semipermeable membranes 712, 713, 722, 723, 724, 732, 733, 734, 742a, 742b, 742c Heat exchangers 714, 725, 735, 744 Heaters 715, 726, 736, 745 Separation tank 716, 727, 737, 746 final treatment unit 743 pretreatment unit 747a, 747b thermometer 748 flow meter 749a, 749b control valve 750 controller S sludge

Claims (19)

シリカを含有した不純物を含む被処理水から水を抽出する水処理装置であって、
前記被処理水から前記不純物の少なくとも一部を凝集させて除去する複数の凝集沈殿部と、
溶媒として水を含む含水溶液から水を抽出可能な正浸透膜および逆浸透膜の少なくとも一方を有して前記被処理水から透過水を抽出するとともに、前記被処理水から前記透過水が抽出されて得られた濃縮水を排出する複数の水抽出部と、を備え、
前記被処理水の流れ方向に沿って、前記複数の凝集沈殿部のうちの一部である第1凝集沈殿部の後段に前記複数の水抽出部のうちの一部である第1水抽出部と、前記第1水抽出部の後段に前記複数の凝集沈殿部のうちの他部である第2凝集沈殿部と、前記第2凝集沈殿部の後段に前記複数の水抽出部のうちの他部である第2水抽出部とが設けられ、
前記第1凝集沈殿部は、pHが8以上12以下に調整された前記被処理水にシリカを凝集する凝集剤を添加し、前記シリカの一部を除去した後、前記被処理水を前記第1水抽出部に供給し、
前記第1水抽出部は、前記シリカの一部が除去された前記被処理水から前記透過水を抽出するとともに前記濃縮水を排出して、前記濃縮水を前記第2凝集沈殿部に供給し、
前記第2凝集沈殿部は、pHが8以上12以下に調整された前記濃縮水にシリカを凝集する凝集剤を添加し、前記シリカの残部を除去した後、前記濃縮水を前記第2水抽出部に供給し、
前記第2水抽出部は、前記正浸透膜および前記逆浸透膜の少なくとも一方を有し、前記第2凝集沈殿部から供給された前記濃縮水から透過水を抽出するとともに、前記濃縮水をさらに濃縮した高濃縮水を排出する
ことを特徴とする水処理装置。
A water treatment apparatus for extracting water from water to be treated containing impurities containing silica,
a plurality of coagulation-sedimentation units that coagulate and remove at least part of the impurities from the water to be treated;
At least one of a forward osmosis membrane and a reverse osmosis membrane capable of extracting water from a water-containing solution containing water as a solvent is provided to extract permeated water from the water to be treated, and the permeated water is extracted from the water to be treated. a plurality of water extraction units for discharging concentrated water obtained by
A first water extracting section, which is a part of the plurality of water extracting sections, is located downstream of the first coagulating and sedimenting section, which is a part of the plurality of coagulating and sedimenting sections, along the flow direction of the water to be treated. and a second coagulation/sedimentation unit which is the other part of the plurality of coagulation/sedimentation units after the first water extraction unit, and the other of the plurality of water extraction units after the second coagulation/sedimentation unit. A second water extraction unit is provided,
The first coagulation/sedimentation unit adds a coagulant that aggregates silica to the water to be treated whose pH is adjusted to 8 or more and 12 or less, removes a part of the silica, and removes the water to be treated from the 1 supplied to the water extraction part,
The first water extraction unit extracts the permeated water from the water to be treated from which part of the silica has been removed, discharges the concentrated water, and supplies the concentrated water to the second coagulation sedimentation unit. ,
The second coagulation and sedimentation unit adds a coagulant that aggregates silica to the concentrated water adjusted to a pH of 8 or more and 12 or less, removes the remaining silica, and then extracts the concentrated water with the second water extraction. supply the department,
The second water extraction unit has at least one of the forward osmosis membrane and the reverse osmosis membrane, extracts permeated water from the concentrated water supplied from the second coagulation sedimentation unit, and further extracts the concentrated water. A water treatment device characterized by discharging concentrated highly concentrated water.
前記被処理水または前記濃縮水のろ過を行うろ過部が複数設けられ、
前記被処理水の流れ方向に沿って、
前記第1凝集沈殿部の後段かつ前記第1水抽出部の前段に、前記複数のろ過部の一部である第1ろ過部が設けられ、
前記第2凝集沈殿部の後段かつ前記第2水抽出部の前段に、前記複数のろ過部の他部である第2ろ過部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の水処理装置。
A plurality of filtering units are provided for filtering the water to be treated or the concentrated water,
Along the flow direction of the water to be treated,
A first filtration unit, which is a part of the plurality of filtration units, is provided downstream of the first coagulation-sedimentation unit and upstream of the first water extraction unit,
2. The water according to claim 1, wherein a second filtration section, which is the other section of the plurality of filtration sections, is provided downstream of the second coagulation-sedimentation section and upstream of the second water extraction section. processing equipment.
前記第1ろ過部に供給される前記被処理水、および前記第2ろ過部に供給される前記濃縮水のpHを、4以上8以下に調整可能に構成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の水処理装置。
The pH of the water to be treated supplied to the first filtration unit and the concentrated water supplied to the second filtration unit are configured to be adjustable to a pH of 4 or more and 8 or less. 2. The water treatment device according to 2.
前記第1水抽出部が、低圧逆浸透膜を有する低圧逆浸透部からなるとともに、前記第2水抽出部が、高圧逆浸透膜を有する高圧逆浸透部または前記正浸透膜を有する正浸透部からなる
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の水処理装置。
The first water extraction unit comprises a low-pressure reverse osmosis unit having a low-pressure reverse osmosis membrane, and the second water extraction unit comprises a high-pressure reverse osmosis unit having a high-pressure reverse osmosis membrane or a forward osmosis unit having the forward osmosis membrane. The water treatment device according to any one of claims 1 to 3, characterized by comprising:
前記第2水抽出部の後段に、前記高濃縮水に対して蒸留処理および晶析処理の少なくとも一方の処理を行って精製水を排出する蒸留晶析部が設けられている
ことを特徴とする請求項1~4いずれか1項に記載の水処理装置。
A distillation and crystallization unit for performing at least one of a distillation process and a crystallization process on the highly concentrated water and discharging purified water is provided after the second water extraction unit. The water treatment device according to any one of claims 1 to 4.
前記不純物がカルシウムを含み、
前記被処理水の流れ方向に沿って、
前記第1凝集沈殿部の後段かつ前記第1水抽出部の前段と、前記第2凝集沈殿部の後段かつ前記第2水抽出部の前段との少なくとも一方に、前記カルシウムを除去可能なカルシウム除去部が設けられている
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の水処理装置。
the impurities include calcium;
Along the flow direction of the water to be treated,
A calcium remover capable of removing the calcium is provided in at least one of a stage subsequent to the first coagulation/sedimentation section and a stage prior to the first water extraction section and a stage subsequent to the second coagulation/sedimentation section and prior to the second water extraction section. The water treatment device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a part.
前記不純物がカルシウムを含み、
前記被処理水の流れ方向に沿った前記第1水抽出部の前段における前記被処理水にカルシウム分散剤を添加可能に構成されている
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の水処理装置。
the impurities include calcium;
A calcium dispersant can be added to the water to be treated in a stage prior to the first water extractor along the flow direction of the water to be treated, according to any one of claims 1 to 6. The water treatment device according to .
前記凝集沈殿部において前記シリカを凝集させる凝集剤が、ポリ塩化アルミニウムまたは塩化アルミニウムと、前記被処理水にポリ塩化アルミニウムまたは塩化アルミニウムが添加されて前記凝集沈殿部に沈殿された凝集沈殿汚泥と、を含み、
前記凝集沈殿汚泥を前記凝集沈殿部から引き抜いて再生処理を行うことなく前記凝集沈殿部に添加する
ことを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の水処理装置。
The coagulant that aggregates the silica in the coagulation-sedimentation section is polyaluminum chloride or aluminum chloride, and coagulation-sedimentation sludge that is added to the water to be treated and is precipitated in the coagulation-sedimentation section; including
The water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the coagulated sedimentation sludge is withdrawn from the coagulated sedimentation unit and added to the coagulated sedimentation unit without being subjected to regeneration treatment.
前記不純物がマグネシウムを含む
ことを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の水処理装置。
The water treatment equipment according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said impurities contain magnesium.
シリカを含有した不純物を含む被処理水から水を抽出する水処理方法であって、
前記被処理水に対して、pHを8以上12以下に調整し、シリカを凝集する凝集剤を添加し、前記不純物に含まれる前記シリカの一部を凝集させて除去する第1凝集沈殿工程と、
前記第1凝集沈殿工程の後に、正浸透膜および逆浸透膜の少なくとも一方によって前記被処理水から透過水を抽出するとともに、前記被処理水から前記透過水を抽出して得られた濃縮水を排出する第1水抽出工程と、
前記第1水抽出工程の後に、前記濃縮水に対して、pHを8以上12以下に調整し、シリカを凝集する凝集剤を添加し、前記不純物に含まれる前記シリカの残部を凝集させて除去する第2凝集沈殿工程と、
前記第2凝集沈殿工程の後に、正浸透膜および逆浸透膜の少なくとも一方によって前記濃縮水から透過水を抽出するとともに、前記濃縮水をさらに濃縮した高濃縮水を排出する第2水抽出工程と、を含む
ことを特徴とする水処理方法。
A water treatment method for extracting water from water to be treated containing impurities containing silica,
A first coagulation sedimentation step of adjusting the pH of the water to be treated to 8 or more and 12 or less, adding a coagulant that coagulates silica, and coagulating and removing a part of the silica contained in the impurities. ,
After the first coagulation-sedimentation step, at least one of a forward osmosis membrane and a reverse osmosis membrane is used to extract permeate water from the water to be treated, and concentrated water obtained by extracting the permeate water from the water to be treated is a first water extraction step to discharge;
After the first water extraction step , the pH of the concentrated water is adjusted to 8 or more and 12 or less, a flocculant that flocculates silica is added, and the rest of the silica contained in the impurities is flocculated and removed. a second coagulating sedimentation step;
After the second coagulation sedimentation step, a second water extraction step of extracting permeated water from the concentrated water by at least one of a forward osmosis membrane and a reverse osmosis membrane and discharging highly concentrated water obtained by further concentrating the concentrated water. A water treatment method comprising:
前記第2凝集沈殿工程において、前記濃縮水のpHを、8以上12以下に調整する
ことを特徴とする請求項10に記載の水処理方法。
The water treatment method according to claim 10, wherein the pH of the concentrated water is adjusted to 8 or more and 12 or less in the second coagulating sedimentation step.
前記第1凝集沈殿工程の後かつ前記第1水抽出工程の前に、前記被処理水をろ過する第1ろ過工程と、
前記第2凝集沈殿工程の後かつ前記第2水抽出工程の前に、前記濃縮水をろ過する第2ろ過工程と、を含む
ことを特徴とする請求項10または11に記載の水処理方法。
a first filtration step of filtering the water to be treated after the first coagulation sedimentation step and before the first water extraction step;
The water treatment method according to claim 10 or 11, further comprising a second filtration step of filtering the concentrated water after the second coagulation sedimentation step and before the second water extraction step.
前記第1ろ過工程における前記被処理水のpHを4以上8以下に調整し、
前記第2ろ過工程における前記濃縮水のpHを4以上8以下に調整する
ことを特徴とする請求項12に記載の水処理方法。
Adjusting the pH of the water to be treated in the first filtration step to 4 or more and 8 or less,
The water treatment method according to claim 12, wherein the pH of the concentrated water in the second filtering step is adjusted to 4 or more and 8 or less.
前記第1水抽出工程が、低圧逆浸透膜によって前記透過水を抽出する低圧逆浸透工程を含むとともに、前記第2水抽出工程が、高圧逆浸透膜によって前記透過水を抽出する高圧逆浸透工程、または前記正浸透膜によって前記透過水を抽出する正浸透工程を含む
ことを特徴とする請求項10~13のいずれか1項に記載の水処理方法。
The first water extraction step includes a low pressure reverse osmosis step of extracting the permeated water with a low pressure reverse osmosis membrane, and the second water extraction step is a high pressure reverse osmosis step of extracting the permeated water with a high pressure reverse osmosis membrane. , or a forward osmosis step of extracting the permeated water by the forward osmosis membrane. The water treatment method according to any one of claims 10 to 13.
前記第2水抽出工程の後に、前記高濃縮水に対して蒸留処理および晶析処理の少なくとも一方を行って精製水を排出する蒸留晶析工程を含む
ことを特徴とする請求項10~14のいずれか1項に記載の水処理方法。
15. The method according to any one of claims 10 to 14, further comprising a distillation crystallization step of subjecting the highly concentrated water to at least one of distillation treatment and crystallization treatment and discharging purified water after the second water extraction step. The water treatment method according to any one of items 1 and 2.
前記不純物がカルシウムを含み、
前記第1凝集沈殿工程の後かつ前記第1水抽出工程の前と、前記第2凝集沈殿工程の後かつ前記第2水抽出工程の前との少なくとも一方において、前記カルシウムを除去するカルシウム除去工程を含む
ことを特徴とする請求項10~15のいずれか1項に記載の水処理方法。
the impurities include calcium;
A calcium removal step of removing the calcium in at least one of after the first coagulation sedimentation step and before the first water extraction step and after the second coagulation sedimentation step and before the second water extraction step. The water treatment method according to any one of claims 10 to 15, comprising
前記不純物がカルシウムを含み、
前記第1水抽出工程の前に、前記被処理水にカルシウム分散剤を添加するカルシウム分散工程を含む
ことを特徴とする請求項10~16のいずれか1項に記載の水処理方法。
the impurities include calcium;
The water treatment method according to any one of claims 10 to 16, further comprising a calcium dispersing step of adding a calcium dispersant to the water to be treated before the first water extraction step.
前記第1凝集沈殿工程および前記第2凝集沈殿工程において前記シリカを凝集させる凝集剤が、ポリ塩化アルミニウムまたは塩化アルミニウムと、前記被処理水にポリ塩化アルミニウムまたは塩化アルミニウムが添加されて前記第1凝集沈殿工程および前記第2凝集沈殿工程の少なくとも一方において凝集沈殿された凝集沈殿汚泥と、を含み、
前記凝集沈殿汚泥を前記第1凝集沈殿工程および前記第2凝集沈殿工程の少なくとも一方を行う凝集沈殿部から引き抜いて再生処理を行うことなく前記凝集沈殿部に添加する
ことを特徴とする請求項10~17のいずれか1項に記載の水処理方法。
In the first coagulation-sedimentation step and the second coagulation-sedimentation step, the flocculant for flocculating the silica is polyaluminum chloride or aluminum chloride, and the water to be treated is added with polyaluminum chloride or aluminum chloride to form the first flocculation. Coagulating and sedimentation sludge that has been coagulated and sedimented in at least one of the sedimentation step and the second coagulation and sedimentation step,
10. The coagulating/sedimentary sludge is withdrawn from the coagulating/sedimentary section in which at least one of the first coagulating/sedimentary process and the second coagulating/sedimentary process is performed, and is added to the coagulating/sedimentary section without performing regeneration treatment. 18. The water treatment method according to any one of 17.
前記不純物がマグネシウムを含む
ことを特徴とする請求項10~18のいずれか1項に記載の水処理方法。
The water treatment method according to any one of claims 10 to 18, characterized in that said impurities contain magnesium.
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