【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は用・廃水の脱塩方法に関する。
近年、産業構造の変化・経済社会の急激な発展
に伴い、様々な用途への水需要は拡大し、水の効
率的活用が水不足への一対応策として真剣に考え
られている。この水の効率的活用を図るべく、例
えば逆浸透膜もしくはイオン交換膜等を利用した
水の処理体系がある。
従来、用水系もしくは廃水系における被処理水
は通常シリカ（SiO2）、カルシウム、塩化物の各
イオン等を含有している。ところがシリカの溶解
度は約100mg／濃度であるため、従来の逆浸透
膜による水の処理において、シリカが膜により阻
止され、濃縮される結果、溶解度を超えたシリカ
が膜面に付着し膜孔を閉塞して、しばしば、水の
回収処理が不可能となつていた。したがつて、水
の回収率は概ね60〜70％程度に限られ、残余の約
30〜40％は廃棄されるのが現状である。
このため廃棄される残余40％の水も技術上許さ
れる限り回収し、水の有効的活用を図ることが、
広く社会において要望されていた。
本発明の目的は上記した問題点の解消にあり、
すなわち、用・廃水からの水回収率が優れた脱塩
方法を提供することにある。
本発明者は、このような従来技術の有する欠点
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、シリカの
除去率のみが悪い逆浸透膜を利用すれば膜面の閉
塞回避できるとの知見を得、本発明を完成するに
到つた。
すなわち、本発明の脱塩方法は、被処理水をア
ルカリ剤を添加することなく、シリカ（SiO2）
の除去率が50％以下であつて、かつ、一価イオン
の除去率が50％以上、二価イオンの除去率が80％
以上の逆浸透膜を装着した逆浸透膜装置に供給す
ると共に、水回収率を89％以上の条件下に運転
し、得られたシリカを含有する処理水をイオン交
換樹脂塔に通水することを特徴とするものであ
る。
本発明方法の対象となる被処理水は通常の用・
廃水であれば如何なるものであつてもよく、その
具体例としては、上水、工業用水、カン水、地下
水又は下水等が挙げられる。
本発明に使用される逆浸透膜はシリカ（SiO2）
除去率：50％以下、一価イオン除去率：50％以
上、及び二価イオン除去率：80％以上の性能を有
するものであればいかなるものであつてもよい。
この逆浸透膜の性能においてシリカ除去率は50％
以下である限り、低ければ低いほど好ましい。こ
の逆浸透膜の具体例としては、NTR−7250（商品
名、日東電工(株)製）等が挙げられる。
本発明方法に使用される逆浸透膜装置は、上記
した逆浸透膜を具備した装置である。本発明に使
用されるイオン交換樹脂塔としては、強酸性カチ
オン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂、強塩基
性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂
などの公知のイオン交換樹脂を単独または組合せ
て使用したものがあり、その代表的なイオン交換
樹脂塔として次のようなものがある。
Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂とOH形強塩基
性アニオン交換樹脂の混床塔。
Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂塔−脱炭酸塔−
OH形強塩基性アニオン交換樹脂塔……（２床
３塔型）。
Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂塔−OH形弱塩
基性アニオン交換樹脂塔−脱炭酸塔−OH形強
塩基性アニオン交換樹脂塔……（３床４塔型）。
Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂塔−脱炭酸塔−
OH形強塩基性アニオン交換樹脂塔−Ｈ形強酸
性カチオン交換樹脂塔−OH形強塩基性アニオ
ン交換樹脂塔……（４床５塔型）。
本発明の脱塩方法は前記した逆浸透膜装置を水
回収率：89％以上の条件で運転するものであり、
従来、運転不可能であつた領域である70％を超え
る運転を可能とするものである。この脱塩方法は
本発明に使用される逆浸透膜装置だけで運転して
もよく、例えばカン水を脱塩して飲料水を製造す
る場合等が挙げられ、また、処理水質が重視され
る場合には前処理用に応用してもよく、例えばイ
オン交換樹脂等を適用して純水、超純水等を製造
する場合が挙げられる。特に、本発明の脱塩方法
は後者に適するものである。
本発明の脱塩方法によれば、逆浸透膜を利用し
た従来法の低い水回収率を著しく高めることがで
きる。
以下、比較例及び実施例により、本発明を更に
詳細に説明するが、これらは本発明の範囲を限定
するものではない。
比較例
貯水槽にシリカ濃度約25mg／の横浜市水を貯
え、高圧ポンプで給水圧力を15Kg／cm2とし、逆浸
透膜装置に供給した。膜としてシリカ除去率81.7
％を示す膜Ｂ（商品名：SC−3000、東レ(株)製）を
装着した。膜装置の水回収率は90％に設定し、約
500時間運転した。得られた処理水質を表に示す。
実施例 １
膜として、シリカ除去率26.7％を示す膜Ａ（商
品名：NTR−7250、日東電工(株)製）を用いた以
外は、比較例と同様にした。得られた処理水質を
表に示す。
The present invention relates to a method for desalinating commercial and wastewater. In recent years, with changes in industrial structure and rapid economic and social development, the demand for water for various uses has expanded, and efficient use of water is being seriously considered as a solution to water shortages. In order to utilize this water efficiently, there are water treatment systems that utilize, for example, reverse osmosis membranes or ion exchange membranes. Conventionally, water to be treated in a water system or a wastewater system usually contains silica (SiO 2 ), calcium, chloride ions, and the like. However, the solubility of silica is approximately 100 mg/concentration, so in water treatment using conventional reverse osmosis membranes, silica is blocked and concentrated by the membrane, and as a result, silica that exceeds the solubility adheres to the membrane surface and clogs the membrane pores. They were often clogged, making it impossible to recover the water. Therefore, the water recovery rate is generally limited to about 60-70%, and the remaining
Currently, 30-40% is discarded. Therefore, it is important to recover the remaining 40% of water that is discarded to the extent that is technically permitted and to make effective use of water.
It was widely requested in society. The purpose of the present invention is to solve the above problems,
That is, the object of the present invention is to provide a desalination method with an excellent water recovery rate from commercial and wastewater. As a result of intensive research to solve the drawbacks of the conventional technology, the present inventor found that it is possible to avoid clogging of the membrane surface by using a reverse osmosis membrane that only has a poor silica removal rate. The present invention has now been completed. In other words, the desalination method of the present invention allows water to be treated to be treated with silica (SiO 2 ) without adding an alkaline agent.
The removal rate of monovalent ions is 50% or less, and the removal rate of monovalent ions is 50% or more, and the removal rate of divalent ions is 80%.
In addition to supplying water to a reverse osmosis membrane device equipped with the above reverse osmosis membrane, the water is operated under conditions with a water recovery rate of 89% or more, and the resulting treated water containing silica is passed through an ion exchange resin column. It is characterized by: The water to be treated, which is the target of the method of the present invention, is
Any wastewater may be used, and specific examples thereof include tap water, industrial water, can water, underground water, and sewage. The reverse osmosis membrane used in the present invention is made of silica (SiO 2 )
Any material may be used as long as it has a removal rate of 50% or less, a monovalent ion removal rate of 50% or more, and a divalent ion removal rate of 80% or more.
The performance of this reverse osmosis membrane is that the silica removal rate is 50%.
As long as it is below, the lower the value, the more preferable. Specific examples of this reverse osmosis membrane include NTR-7250 (trade name, manufactured by Nitto Denko Corporation). The reverse osmosis membrane device used in the method of the present invention is a device equipped with the above-described reverse osmosis membrane. As the ion exchange resin column used in the present invention, known ion exchange resins such as strongly acidic cation exchange resins, weakly acidic cation exchange resins, strongly basic anion exchange resins, and weakly basic anion exchange resins may be used alone or in combination. There are some types of ion exchange resin towers that have been used, and the following are typical ion exchange resin towers. A mixed bed tower of H type strongly acidic cation exchange resin and OH type strongly basic anion exchange resin. H-type strongly acidic cation exchange resin tower - decarboxylation tower -
OH type strong basic anion exchange resin tower...(2 bed 3 tower type). H type strongly acidic cation exchange resin tower - OH type weakly basic anion exchange resin tower - decarboxylation tower - OH type strongly basic anion exchange resin tower... (3 bed 4 tower type). H-type strongly acidic cation exchange resin tower - decarboxylation tower -
OH type strong basic anion exchange resin tower - H type strong acidic cation exchange resin tower - OH type strong basic anion exchange resin tower... (4 bed 5 tower type). The desalination method of the present invention operates the reverse osmosis membrane device described above under conditions of a water recovery rate of 89% or more,
This enables operation in excess of 70%, which was previously impossible. This desalination method may be operated only with the reverse osmosis membrane device used in the present invention, for example, when drinking water is produced by desalinating canned water, and the quality of the treated water is important. In some cases, it may be applied for pre-treatment, for example, when ion exchange resin or the like is applied to produce pure water, ultrapure water, etc. In particular, the desalting method of the present invention is suitable for the latter. According to the desalination method of the present invention, the low water recovery rate of the conventional method using a reverse osmosis membrane can be significantly increased. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to comparative examples and examples, but these are not intended to limit the scope of the present invention. Comparative Example Yokohama city water with a silica concentration of approximately 25 mg/cm was stored in a water tank, the water supply pressure was set to 15 kg/cm 2 using a high-pressure pump, and the water was supplied to a reverse osmosis membrane device. Silica removal rate as membrane: 81.7
% membrane B (trade name: SC-3000, manufactured by Toray Industries, Inc.) was attached. The water recovery rate of the membrane device is set at 90%, and approximately
I drove it for 500 hours. The obtained treated water quality is shown in the table. Example 1 The same procedure as in Comparative Example was carried out, except that Membrane A (trade name: NTR-7250, manufactured by Nitto Denko Corporation) having a silica removal rate of 26.7% was used as the membrane. The obtained treated water quality is shown in the table.
【表】
また、約500時間後の透過水量は、膜Ａを装着
した装置では初期の値とほゞ同一であつたが、膜
Ｂを装着した装置では初期の値の約75％迄低下し
ていた。
また、両モジユールを解体したところ、膜Ａで
は析出物は全く見られなかつたのに対し、膜Ｂで
はシリカを主体としたスケールが沈着しているの
が観察された。
この実施例より、従来の高シリカ除去率の膜で
は僅か500時間の運転で透過水量が初期値の75％
に迄低下しており、回収率90％というのは全く実
用化無理と判断される。一方、本発明の膜の場
合、500時間の連続運転でも全く透過水量の低下
はなく、さらに、膜面のシリカスケールの沈着も
全く見られず、回収率90％で充分実用化すること
ができる。
実施例 ２
貯水槽に地下水（シリカ濃度：約45mg／）を
貯え、この水を圧力15Kg／cm2で、比較例で使用し
た高シリカ除去率の膜Ｂを装着した膜装置に給水
した。この膜で最高の水回収率をめざして運転し
た。その結果、透過水量が初期値と同等程度維持
できるのは常に最良の状態を維持しても70％付近
で限界となつた。
この水回収率を高めるべく本発明方法を用いて
実施した。
まず、同一水を圧力15Kg／cm2で比較例で使用し
た高シリカ除去率の膜Ｂを装着した装置に給水し
た。但し、水回収率は50％とした。
次にその膜装置から排出される濃縮水（シリカ
濃度約79mg／）を実施例１で使用した低シリカ
除去率を示す膜Ａを装着した装置に廃圧を利用し
て給水した。膜Ｂの水回収率は80％で運転した。
この方法による透過水量の低下はほとんど見られ
ず、長期にわたつて安定して運転することができ
た。本方法による全水回収率は89.4％となつた。
従つて、従来方法では最良状態を維持しても70％
程度であつたものが、本発明方法によつて89.4％
にまで改善され、従来より約20％余分の水が回収
された。
なお、この水を続いて強カチオン性イオン交換
樹脂塔、脱気塔及び強塩基性アニオン交換樹脂塔
に順次通水したところ、従来得られていた純水と
水質的に同一の純水が得られた。[Table] Also, the amount of permeated water after about 500 hours was almost the same as the initial value in the device equipped with membrane A, but decreased to about 75% of the initial value in the device equipped with membrane B. was. Further, when both modules were disassembled, no precipitates were observed in Membrane A, whereas scale mainly composed of silica was observed to be deposited in Membrane B. From this example, with a conventional membrane with a high silica removal rate, the amount of permeated water was 75% of the initial value after only 500 hours of operation.
It is judged that a recovery rate of 90% is completely impossible to put into practical use. On the other hand, in the case of the membrane of the present invention, there is no decrease in the amount of permeated water even after 500 hours of continuous operation, and furthermore, no silica scale is deposited on the membrane surface, and the recovery rate is 90%, which is sufficient for practical use. . Example 2 Groundwater (silica concentration: approximately 45 mg/cm) was stored in a water storage tank, and this water was supplied at a pressure of 15 kg/cm 2 to a membrane device equipped with membrane B with a high silica removal rate used in the comparative example. This membrane was operated for maximum water recovery. As a result, the ability to maintain the amount of permeated water at the same level as the initial value reached a limit of around 70% even if the best conditions were maintained. The method of the present invention was used to increase the water recovery rate. First, the same water was supplied at a pressure of 15 kg/cm 2 to an apparatus equipped with the membrane B with a high silica removal rate used in the comparative example. However, the water recovery rate was set at 50%. Next, the concentrated water discharged from the membrane device (silica concentration: about 79 mg/) was supplied to the device equipped with the membrane A used in Example 1, which exhibits a low silica removal rate, using waste pressure. Membrane B was operated at a water recovery rate of 80%.
With this method, there was almost no decrease in the amount of permeated water, and stable operation could be achieved over a long period of time. The total water recovery rate using this method was 89.4%.
Therefore, with the conventional method, even if the best conditions are maintained, the
However, by the method of the present invention, 89.4%
About 20% more water was recovered than before. Furthermore, when this water was subsequently passed through a strong cationic ion exchange resin column, a degassing column, and a strong basic anion exchange resin column, pure water with the same water quality as conventionally obtained pure water was obtained. It was done.