JP7363876B2 - 多段逆浸透膜処理システム - Google Patents
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Description
(純水製造装置)
図1は、本発明の第一の実施形態による多段逆浸透膜処理システムを用いた純水製造装置を示している。図1において、純水製造装置1は、原水としての被処理水W0を貯留する貯槽2と、この貯槽2に接続した通水配管3とを備え、この通水配管3には、送液ポンプ4と、第二の逆浸透膜5と、第一の逆浸透膜6と、イオン交換装置7とが順次設けられている。この第一の逆浸透膜6の前段には、アルカリ添加機構としてのNaOH水溶液添加手段8が接続していて、図示しない制御機構により、通水配管3の流量と被処理水W0のpHとに応じて、第一の逆浸透膜6の被処理水がアルカリ領域となるようにNaOH溶液の添加量を制御可能となっている。そして、第二の逆浸透膜5、第一の逆浸透膜6及びNaOH水溶液添加手段8により多段逆浸透膜処理システムが構成される。
本明細書中において、第一の逆浸透膜~第三の逆浸透膜とは、それぞれ以下のような性能を有するものとする。なお、上記第一逆浸透膜~第三の逆浸透膜よりも膜面有効圧力1MPaあたりの透過流束が小さい逆浸透膜も存するが、これについては、一般的な逆浸透膜となる。
・膜面有効圧力0.3MPa(水温25℃、純水(RO透過水))の条件下における透過流束(フラックス)0.6m3/(m2・日)以上、膜面有効圧力1MPa(水温25℃、純水(RO透過水))あたりの透過流束2.0m3/(m2・日)以上
・塩除去率:95%以上(膜面有効圧力0.3MPa(水温25℃、給水500mg/L at NaCl)
・IPA除去率:60%以上(膜面有効圧力0.3MPa(水温25℃、給水500mg/L at IPA)
・膜面有効圧力0.75MPa(水温25℃、純水(RO透過水))の条件下における透過流束(フラックス)0.6m3/(m2・日)以上、膜面有効圧力1MPa(水温25℃、純水(RO透過水))あたりの透過流束0.8以上2.0未満m3/(m2・日)
・塩除去率:98%以上(膜面有効圧力0.75MPa(水温25℃、給水500mg/L at NaCl)
・IPA除去率:80%以上(膜面有効圧力0.75MPa(水温25℃、給水500mg/L at IPA)
・膜面有効圧力2.0MPa(水温25℃、純水(RO透過水))の条件下における透過流束(フラックス)0.6m3/(m2・日)以上、膜面有効圧力1MPa(水温25℃、純水(RO透過水))あたりの透過流束0.3以上0,8未満m3/(m2・日)
・塩除去率:99%以上(膜面有効圧力2.0MPa(水温25℃、給水500mg/L at NaCl)
・IPA除去率:90%以上(膜面有効圧力2.0MPa(水温25℃、給水500mg/L at IPA)
本実施形態において、イオン交換装置7としては、被処理水中のイオン性の成分(アニオン及びカチオン)を除去する性能を有するものであれば特に制限はなく、電気脱イオン装置(EDI)、再生式イオン交換装置、非再生式混床式イオン交換装置など用いることができるが、本実施形態においては、再生式イオン交換装置を用いることとする。
上述したような純水製造装置の運転方法について以下説明する。
まず、送液ポンプ4を駆動して貯槽2に貯留した被処理水W0を第二の逆浸透膜5に供給する。本実施形態の処理には被処理水W0はホウ素濃度1~500μg/L及び/又はシリカ濃度1~50mg/Lであることが好適である。この第二の逆浸透膜5でイオン性の不純物をある程度除去して、一次処理水W1を得る。なお、このときの送液ポンプ4からの被処理水W0の給水圧力は、逆浸透膜の構成と所望とする透過流束(フラックス)に基づいて設定すればよい。
(純水製造装置)
図2は、本発明の第二の実施形態による多段逆浸透膜処理システムを用いた純水製造装置を示しており、基本的には前述した第一の実施形態と同じ構成を有するので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態の純水製造装置は、通水配管3には、第一の逆浸透膜6A,6B,6Cを3段直列に設け、2段目の第一の逆浸透膜6Bの前段にNaOH水溶液添加手段8を設けた構成を有する。そして、第一の逆浸透膜6A,6B,6C及びNaOH水溶液添加手段8により多段逆浸透膜処理システムが構成される。
上述したような純水製造装置の運転方法について以下説明する。
まず、送液ポンプ4を駆動して貯槽2に貯留した被処理水W0を第一の逆浸透膜6Aに供給する。本実施形態の処理には被処理水W0はホウ素濃度1~500μg/L及び/又はシリカ濃度1~50mg/Lであることが好適である。この第一の逆浸透膜6Aでイオン性の不純物をある程度除去して、一次処理水W1を得る。なお、このときの送液ポンプ4からの被処理水W0の給水圧力は、逆浸透膜6A,6B,6Cの構成を考慮して設定すればよい。例えば、第一の逆浸透膜6A,6B,6Cに、透過流束(フラックス)1.00m3/(m2・日)で通水するときには、前述した第一の実施形態と同様にそれぞれの膜面有効圧力に基づいて1.2(≒0.39×3)MPaに設定すればよい。
(純水製造装置)
図3は、本発明の第三の実施形態による多段逆浸透膜処理システムを用いた純水製造装置を示しており、基本的には前述した第一の実施形態と同じ構成を有するので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態の純水製造装置は、通水配管3には、第一の逆浸透膜6D,6Eを2段直列に設け、1段目の第一の逆浸透膜6Dの前段にアルカリ添加機構としてのNaOH水溶液添加手段8を設けた構成を有する。そして、第一の逆浸透膜6D,6E及びNaOH水溶液添加手段8により多段逆浸透膜処理システムが構成される。
上述したような純水製造装置の運転方法について以下説明する。
まず、送液ポンプ4を駆動して貯槽2に貯留した被処理水W0を第一の逆浸透膜6Dに供給する。本実施形態の処理には被処理水W0はホウ素濃度1~500μg/L及び/又はシリカ濃度1~50mg/Lであることが好適である。なお、このときの送液ポンプ4からの被処理水W0の給水圧力は、逆浸透膜6D,6Eの構成を考慮して設定すればよい。例えば、第一の逆浸透膜6D,6Eに、透過流束(フラックス)1.00m3/(m2・日)で通水するとすれば、前述した第一の実施形態と同様にそれぞれの膜面有効圧力に基づいて0.8(≒0.39×2)MPaに設定すればよい。
第一の逆浸透膜~第三の逆浸透膜として、以下の逆浸透膜を使用し、これらの逆浸透膜単体で、純水にホウ素を500μg/L添加するとともにpHを調整した2種類の被処理水W0を処理した場合のホウ素濃度を測定し、ホウ素除去率を算出した。結果を使用した逆浸透膜の膜面有効圧、フラックスとともに表1に示す。
図1に示す多段逆浸透膜処理システムを用いた純水製造装置において、純水にホウ素を500μg/L添加した被処理水W0を所定の単位水量(フラックス=1.0m3/(m2・日)at25℃)となるように供給するとともに、第一の逆浸透膜6の前段でpHを11に調整して純水製造装置1を運転した。この際のイオン交換装置7の前段(最後段の逆浸透膜の出口)のホウ素濃度の測定結果に基づきウ素除去率を算出した。結果をフラックス、同等のフラックスを得るのに必要な膜面有効圧力とともに表2にあわせて示す。
図2に示す多段逆浸透膜処理システムを用いた純水製造装置において、純水にホウ素を500μg/L添加した被処理水W0を所定の単位水量(フラックス=1.0m3/(m2・日)at25℃)となるように供給するするとともに、第一の逆浸透膜6Bの前段でpHを11に調整して純水製造装置1を運転した。この際のイオン交換装置7の前段(最後段の逆浸透膜出口)のホウ素濃度の測定結果に基づきウ素除去率を算出した。結果をフラックス、同等のフラックスを得るのに必要な膜面有効圧力とともに表2にあわせて示す。
図3に示す多段逆浸透膜処理システムを用いた純水製造装置において、純水にホウ素を500μg/L添加した被処理水W0を所定の単位水量(フラックス=1.0m3/(m2・日)at25℃)となるように供給するするとともに、第一の逆浸透膜6Dの前段でpHを11に調整して純水製造装置1を運転した。この際のイオン交換装置7の前段(最後段の逆浸透膜出口)のホウ素濃度の測定結果に基づきウ素除去率を算出した。結果をフラックス、同等のフラックスを得るのに必要な膜面有効圧力とともに表2にあわせて示す。
図4に示す多段逆浸透膜処理システムを用いた純水製造装置において、純水にホウ素を500μg/L添加した被処理水W0(pH6~7)を所定の単位水量(フラックス=1.0m3/(m2・日)at25℃)となるように供給して純水製造装置1を運転した。この際のイオン交換装置7の前段(最後段の逆浸透膜出口)のホウ素濃度の測定結果に基づきウ素除去率を算出した。結果をフラックス、同等のフラックスを得るのに必要な膜面有効圧力とともに表2にあわせて示す。
図5に示す多段逆浸透膜処理システムを用いた純水製造装置において、純水にホウ素を500μg/L添加した被処理水W0(pH6~7)を所定の単位水量(フラックス=1.0m3/(m2・日)at25℃)となるように供給して純水製造装置1を運転した。この際のイオン交換装置7の前段(最後段の逆浸透膜出口)のホウ素濃度の測定結果に基づきウ素除去率を算出した。結果をフラックス、同等のフラックスを得るのに必要な膜面有効圧力とともに表2にあわせて示す。
図6に示す多段逆浸透膜処理システムを用いた純水製造装置において、純水にホウ素を500μg/L添加した被処理水W0を所定の単位水量(フラックス=1.0m3/(m2・日)at25℃)となるように供給するするとともに、第二の逆浸透膜12Dの前段でpHを11に調整して純水製造装置1を運転した。この際のイオン交換装置7の前段(最後段の逆浸透膜出口)のホウ素濃度の測定結果に基づきウ素除去率を算出した。結果をフラックス、同等のフラックスを得るのに必要な膜面有効圧力とともに表2にあわせて示す。
運転エネルギー削減率=(1.5-1.2)/1.5×100=20(%)
2 貯槽
3 通水配管
4 送液ポンプ
5 第二の逆浸透膜
6,6A,6B,6C,6D,6E 第一の逆浸透膜
7 イオン交換装置
8 NaOH水溶液添加手段(アルカリ添加機構)
W0 被処理水
W1 一次処理水
W2 二次処理水
W3 三次処理水
W 純水
Claims (3)
- 逆浸透膜を2段直列に配置した多段逆浸透膜処理システムであって、
前記2段の逆浸透膜のうち後段の逆浸透膜は、膜面有効圧力1MPa(水温25℃、純水(RO透過水))あたりの透過流束2.0m3/(m2・日)以上の第一の逆浸透膜であり、
前記2段の逆浸透膜のうち前段の逆浸透膜は、膜面有効圧力1MPa(水温25℃、純水(RO透過水))あたりの透過流束0.8m3/(m2・日)以上2.0m 3 /(m 2 ・日)未満の第二の逆浸透膜であり、
前記第一の逆浸透膜の被処理水のpHをアルカリ側に調整して処理する多段逆浸透膜処理システム。 - 前記多段逆浸透膜処理システムの被処理水の水質がホウ素濃度1~500μg/L及び/又はシリカ濃度1~50mg/Lである、請求項1に記載の多段逆浸透膜処理システム。
- 前記第一の逆浸透膜の後段にイオン交換装置をさらに配置した、請求項1又は2に記載の多段逆浸透膜処理システム。
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