JPH06233B2 - 逆浸透水精製方法 - Google Patents

逆浸透水精製方法

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JPH06233B2
JPH06233B2 JP60122388A JP12238885A JPH06233B2 JP H06233 B2 JPH06233 B2 JP H06233B2 JP 60122388 A JP60122388 A JP 60122388A JP 12238885 A JP12238885 A JP 12238885A JP H06233 B2 JPH06233 B2 JP H06233B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 本発明は、逆浸透膜を使用する水から不純物を分離する
ための方法に関する。
逆浸透プロセスは現在水処理のため広く使用されてい
る。その価値は、半透膜が大部分の塩類、有機夾雑物の
高パーセント、および粒子状物体の殆どすべての通過を
優先的に排除する能力から得られる。けれども、該プロ
セスは、それが典型的に設計され、作業されるように、
溶解塩類および有機物の通過が単独処理として使用する
プロセスに対しては多過ぎ、そして膜の原水側および処
理した水側を分離するシールが粒子の常に高い排除率を
確立するのに十分な程信頼できないという限界を有す
る。
加えて、膜表面の汚損を避けるため、逆浸透に先立つて
供給水を前処理することが慣例であり、そして多くの場
合必須である。多くの場合そのように前処理すること
は、必要な前処理が膜が汚染物を排除する能力を減ずる
ことがあるので、ユニットの性能を制限する。
大部分の原水供給源においては、逆浸透による直接処理
は膜表面に炭酸カルシウムの沈澱を発生させ、生産性を
減ずるほどカルシウム濃度およびアルカリ度のレベルが
高い。沈澱を防止するため、軟化による、または酸の添
加による前処理が実施される。両方法は逆浸透膜の有効
性を減ずる。軟化を採用する時、カルシウムおよびマグ
ネシウムの２価イオンは１価のナトリウムイオンに交換
される。ナトリウムは膜によつて良く排除されず、その
ため処理した水の塩類レベルが上昇し、そして逆浸透の
下流で溶解した固体のそれ以上の除去のコストが上昇す
る。もしアルカリ度を低くするため酸を添加すれば、ア
ルカリ分は炭酸へ変換され、膜を自由に通過し、そのた
め下流処理のコストが上昇する。
本発明の目的は、前記の難点を著しく緩和する方法を提
供することである。
本発明の他の一目的は、コストが比較的低く、そして製
造し、使用するのが簡単な水を精製するための方法を提
供することである。
本発明のさらに他の目的は、オペレーターが性能改良の
ためシステムおよびプロセスを自在に合わせ得る、逆浸
透タイプの水精製方法を提供することである。
本発明の他の目的および利益は、説明が進むにつれて明
らかになるであろう。
本発明の要旨 本発明方法を実施するための逆浸透水精製システムは、
入口と、製品出口と、そして塩水出口とを有する第１の
逆浸透ユニットを含む。精製すべき水を第１の逆浸透ユ
ニットへポンピングするための手段が備えられる。第２
の逆浸透ユニットが第１の逆浸透ユニットと直列に、そ
してその下流に設けられる。第２の逆浸透ユニットは入
口と、製品出口と、そして塩水出口とを有する。導管が
第１の逆浸透ユニツトの製品出口を第２の逆浸透ユニッ
トの入口へ連結する。
第１の逆浸透ユニットからの製品を処理するための手段
が第２の逆浸透ユニットの上流位置に設けられる。第２
の逆浸透ユニットからの製品を精製した水の使用または
貯蔵点へ向けるための手段が設けられる。
例証具体例においては、精製すべき水をコンディショニ
ングするため、イオン交換タイプの水軟化器が第１の逆
浸透ユニットの上流に設けられる。前記した処理手段
は、水酸化ナトリウム溶液のような７以上のｐＨを持つ
溶液を導入することを含む。前記ポンピング手段は第１
の逆浸透ユニットの上流に位置するポンプよりなる。
例証具体例においては、カーボンフィルターが水軟化器
の上流に位置し、そして５ミクロンカートリッジフィル
ターが水軟化器の上流そしてポンピング手段の下流に位
置する。第２の逆浸透ユニットの塩水出口は再循環導管
により、第の逆浸透ユニットの上流の水流れラインへ連
結される。
本発明の水精製方法は、入口と製品出口とそして塩水出
口とを有する第１の逆浸透ユニットを用意する工程と、
入口と製品出口とそして塩水出口とを有する第２の逆浸
透ユニットを用意する工程と、第２の逆浸透ユニットを
第１の逆浸透ユニットの下流に配置し、第１の逆浸透ユ
ニットの製品出口を第２の逆浸透ユニットの入口へ連結
する工程と、精製すべき水を第１の逆浸透ユニットの入
口へポンピングする工程と、第１の逆浸透ユニツトから
の製品を第２の逆浸透ユニットの上流位置において処理
薬品で処理する工程と、第２の逆浸透ユニツトからの製
品を精製した水のための使用または貯蔵点へ向ける工程
とよりなる。
例証具体例においては、該方法は、第１の逆浸透ユニッ
トの上流で精製すべき水をコンディショニングし、そし
て第２の逆浸透ユニットの塩水出口からの塩水を第１の
逆浸透ユニットの上流の水の流れラインへ戻して再循環
させる工程を含む。
本発明のさらに詳細な説明は、以下の説明および特許請
求の範囲に提供されており、そして添付図面に図示され
ている。
図面の説明 図面は、本発明方法を実施するための逆浸透水精製シス
テムの概略図である。
例証具体例の詳細な説明 図面を参照すると、オン／オフ／自動ハンドスイッチ１
２へ接続されたポンプ１０を含む逆浸透水精製システム
が示されている。該ポンプ１０は、このシステムを通つ
て都市水道源等から原水をポンピングするために使用さ
れる。原水は逆止弁１４，カーボンフィルター１６を通
つて流れ、そして水はイオン交換樹脂タイプの水軟化器
１８によつてコンディショニングされる。圧力ゲージ２
０，２２および２４がそれぞれ、カーボンフィルター１
６の上流、カーボンフィルター１６と軟化器１８との中
間、および軟化器１８の下流に配置される。圧力ゲージ
２４は、適切な正味の正の吸入ヘッドを提供するため、
ポンプ１０の上流に適切な圧力が存在することをチェッ
クするために使用される。
ソレノイド弁２６がシステムがオフの時流れを遮断する
ため水ラインへ接続される。流れ指示器２８は、システ
ムを横断する完全なバランスを得るため、流れをチェッ
クするために設けられる。温度指示器３０は、逆浸透膜
の下流の性能を修正するため、水の温度をチェックする
ために設けられる。何故ならば膜の性能は水温に応答し
て変化するからである。
５ミクロンカートリッジフィルター３２は、逆浸透膜へ
の水の中に懸濁固形物のレベルを減らすために設けら
れ、そのため懸濁固形物の付着が性能の誤つた読みを起
こす可能性を軽減する。
カートリッジフィルター３２の下流には、低圧力スイッ
チ３４があり、これは圧力があらかじめ定めたレベル以
下になったならば作動する。圧力ゲージ３６は低圧力ス
イッチライン３８中の圧力をモニターするため、低圧力
スイッチ３４とインラインにある。
ボール弁４０は、水質測定のため水のサンプリングを可
能とするために設けられる。次にその下流に、ハンドス
イッチ１２へ接続されていることが見られるポンプ１０
がある。該ハンドスイッチは三つの機能、すなわちオ
ン、オフまたは自動を有する。
ポンプ１０の下流には、ポンプ１０からの出力を測定す
るための他の圧力ゲージ４２がある。圧力ゲージ４２の
下流には、第１段逆浸透ユニツトへの水の圧力の調節を
許容する手動制御ボール弁４４がある。他の圧力ゲージ
４６は第１段逆浸透ユニットの圧力を指示するために設
けられる。
第１段逆浸透ユニツット４８は一対の並列に接続した逆
浸透膜ユニット５０および５２よりなる。逆浸透膜ユニ
ット５０の入口５４と、逆浸透膜ユニット５２の入口５
６とは一所に連結される。同様に、逆浸透膜ユニット５
０の塩水出口５８と、逆浸透膜ユニット５２の塩水出口
６０とは一所に連結される。同様に逆浸透膜ユニット５
０の製品出口６２と、逆浸透膜ユニット５２の製品出口
６４とは一所に連結される。限定を意図しないが、逆浸
透ユニット５０は、２個のFilm-Tec BW 30-4040逆浸透
モジュールよりなる。この具体例においては、第１の逆
浸透ユニット４８は、下流システムへの最適な水の流れ
を得るために、４個の逆浸透モジュールを含むことが見
られる。
限定を意図しないが、流量計２８における流量は好まし
くは約４5.４２／分であり、圧力ゲージ４２における
圧力は好ましくは３3.３９kg／cm2Ｇであり、入口５４
における水は好ましくは２2.７１／分の流量と、３1.
６３kg／cm2Ｇの圧力を有し、そして入口５６における
水は好ましくは２2.７１／分の流量と、３1.６３kg／
cm2Ｇの圧力を有する。
塩水出口５８，６０は、ライン中に圧力ゲージ６８を有
し、そしてまたライン中に手動制御ボール弁７０および
流れ指示器７２を有する廃棄ライン６６へ連結される。
製品水出口６２および６４は点６９において一所に接続
され、逆止弁７６を通つて第２の逆浸透ユニット７４へ
向けられる。点６９および水は好ましくは１2.４９／
分の流量および１5.８１kg／cm2Ｇの圧力で流れる。
第２の逆浸透ユニット７４は好ましくは２個のFilm-Tec
BW 30-4040 逆浸透モジュールよりなる。逆止弁７
６の下流であるが逆浸透モジュール７４の上流において
ライン７８を経由して化学処理剤が導入される。化学処
理剤は、ポンプ８０により、そして遮断弁８２を通つて
ライン７８を経由してポンピングされる。
該化学処理剤は塩基、すなわち７より大きいｐＨを持つ
溶液であることが好ましい。２０％水酸化ナトリウム溶
液が最も有利であることが判明した。水酸化ナトリウム
溶液の主要目的は以下の通りである。私は、直列に接続
した２個の逆浸透ユニットによる水処理は、１個の逆浸
透モジュールを使用する場合に比べて品質が２倍も高い
水を与えないことを発見した。これは第１の逆浸透ユニ
ット４８へ入つて行く水の上流処理からの重炭酸ナトリ
ウムが炭酸ナトリウムと二酸化炭素とに解離するからで
ある。この解離は通常１０％以下であるが、なお提供さ
れる二酸化炭素の認められる量が存在する。この二酸化
炭素は逆浸透膜を通過する。このため発生した二酸化炭
素は除去されなくて処理した水中に存在する。第２の逆
浸透ユニットを第１の逆浸透ユニットと直列に配置する
ことにより、第１の逆浸透ユニットを通過する二酸化炭
素は第２の逆浸透ユニットをも通過するであろう。炭酸
塩は逆浸透膜によつて重炭酸塩よりももっと容易に排除
される。二酸化炭素を炭酸塩へ変換することにより、実
質的に改良された性能が得られる。
他の塩基も二酸化炭素を除去するために使用し得る。例
えば、炭酸ナトリウムは水酸化ナトリウムが除去するほ
ど多量に除去しないが使用することができる。リン酸三
ナトリウムを使用することができ、そして水酸化ナトリ
ウム溶液を上廻るが、しかしリン酸三ナトリウムは水酸
化ナトリウムより高価である。
二酸化炭素を炭酸塩へ変換することに加えて、水酸化ナ
トリウムの導入は、ある種のさもなければ除去困難な化
合物、特にシリカおよび各種の有機物をイオン化するで
あろう。シリカは約9.５以下のｐＨでは通常イオン化さ
れない。それはイオン化されないから、それは逆浸透膜
によつて良く排除されない。しかしながら水酸化ナトリ
ウム溶液の使用によりｐＨを9.5以上に上昇させること
はシリカをイオン化可能とし、そのため逆浸透膜による
その排除を増加せしめ、そして処理水中のシリカのレベ
ルを減らす。
同様に、存在しそして供給水が除去することが困難であ
ることが知られている有機分子は多種類のカルボン酸を
含む。カルボン酸はすべて５以上である各種ｐＨにおい
てイオン化するが、しかしそれらの増加するパーセント
はｐＨが上昇するにつれイオン化するであろう。水酸化
ナトリウムの添加により、有機分子のもつと高いパーセ
ントが水酸化ナトリウム溶液の添加なしのシステムと比
較してイオン化するであろう。
再び他の溶液が使用し得る。炭酸ナトリウム、重炭酸ナ
トリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、
水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウ
ムおよび水酸化マグネシウムのような他の塩基を使用す
ることができる。
圧力ゲージ８４が第２の逆浸透ユニット７４の上流にこ
の段階の圧力をチエックするために配置される。
化学処理ライン７８の少し下流に、段間放水ライン８６
がある。この段間放水ラインは、２位置ハンドスイッチ
（開／自動）によつて制御されるソレノイド弁８８を含
む。ソレノイド弁８８と直列に手動制御ボール弁９０お
よび流れ指示器９２がある。流れ指示器９２の下流に
は、分析エレメント９６と、分析指示器９８とよりなる
抵抗値モニター９４がある。水の抵抗値はイオ性夾雑物
に応じて変化し、そして抵抗値モニター９４は作動の瞬
間的読み取りを提供する。
段間放水ライン８６は、第１段の下流の圧力が第１段の
上流の圧力を決して上廻らず、そのため第１段逆浸透ユ
ニット４８の前後に常に圧力低下があることを確実にす
る。もしこの圧力低下が維持されなければ、逆浸透膜は
一方向のみの圧力を支えるように作られているので損傷
されることがある。
第１の逆浸透ユニツト４８の下流にはポンプを必要とし
ない。この態様において、第２の逆浸透ユニット７４の
入口へ入る第１の逆浸透ユニット４８からの製品水の流
量および圧力は、点６９における流量および圧力と実質
的に等しいであろう。上流ポンプ１０のみの使用によ
り、システムのコストおよび複雑性が大きく減らされ
る。
第２の逆浸透ユニット７４は入口１００、塩水出口１０
２、および製品水出口１０４を含む。入口１００におけ
る水は、好ましくは１2.４９／分の流量および１5.８
１kg／cm2Ｇの圧力で流れる。第２段からの製品水は流
量計１０６を通つて好ましくは3.７９／分で流れ、そ
して導管１０８を通つて精製した水の使用もしくは貯蔵
点へ向けられる。前に記載したように、イオン性夾雑物
に応じて変化する水の抵抗値を測定するため、抵抗値モ
ニター１１０がライン１０８中に設けられる。抵抗値モ
ニターは、分析エレメント１１２と分析指示器１１４と
よりなる。
第２の逆浸透ユニット７４の塩水出口１０２からの塩水
は再循環される。このため図示するように塩水出口１０
２は、手動制御ボール弁１１６，流れ指示器１１８およ
び逆止弁１２０を通つてポンプ１０の上流であるがしか
しフィルター３２の下流である点１２２へ連結される。
塩水のｐＨは分析エレメント１２６および分析指示器１
２８よりなるｐＨモニター１２４によつてモニターされ
る。
私は、もしこのシステムが水の有機不純物の除去に使用
されるならば、そしてもしこれら有機物が塩基性および
酸性タイプの両方を含む混合種のものであるならば、第
１段の前のｐＨを約５以下、好ましくは４以下に調節
し、そして第２段の前のｐＨを９以上に調節することが
好ましいことを発見した。
もしこのシステムが電子部品用級の水の製造に使用され
るならば、第１段の上流における適切な処理は軟化であ
る。この態様において、炭酸カルシウムの沈澱が避けら
れ、そして二酸化炭素の通過が最低になる。第２段の前
に水酸化ナトリウムが添加され、第１段からの二酸化炭
素を炭酸塩へ変換し、シリカをイオン化し、ある種の有
機物をイオン化し、そして第２段製品中の主流陰イオン
として塩化イオを水酸イオンに置換する。水酸化ナトリ
ウムなしで操業する二重逆浸透システムに比べ、第２段
の抵抗値、シリカ排除率、有機物排除率、および後の処
理への陰イオン負荷の改善が得られる。
本発明の例証具体例を図示し、記載したが、当業者に
は、本発明の新規な精神および範囲を逸脱することなく
各種の修飾および置換が可能であることを理解すべきで
ある。例えば軟化器１８を使用する代わりに、水は脱ア
ルカリで前処理することができる。この目的のため、強
制吸引脱気装置と共に酸供給を使用することができ、ま
たは塩化物型アニオン交換樹脂を使用することができ
る。その代わりに、軟化器を脱アルカリ装置として使用
することを省くのが望ましいであろう。
他の例として、それ自体または他の処理と併用して、第
１の逆浸透ユニットの上流の水を水のｐＨを調節する導
管１３０からの薬品を添加することによつて前処理する
ことが望ましいであろう。
どの点における化学的処理も、単一薬品を使用する処理
ではなく、水を選定されたpHに緩衝化するように目指し
た薬品の組み合わせを使用する処理であつてもよいこと
を注意すべきである。さらに、夾雑物除去を改善するの
ではなく、静菌状態を達成する目的で薬品を供給するこ
とができる。
逆浸透段間のライン７８中の化学処理剤は、点６９から
の製品水のｐＨを上昇または低下させるためのどちらの
薬剤でもよいことを注意すべきである。第１の逆浸透ユ
ニット４８の後で、しかし第２の逆浸透ユニット７４の
前での追加の処理は、脱アルカリ、混床脱ミネラル、ま
たな二床脱ミネラルのようなイオン交換プロセスを含む
ことができ、そしてそれは電気透析、ミクロン以下のロ
過、カーボン吸着、または化学的脱気を含むことができ
る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明方法を実施するための逆浸透システムの概
略図である。 ４８は第１の逆浸透ユニット、７４は第２の逆浸透ユニ
ット、１０はポンプ、７８は化学処理剤供給ライン、１
０８は精製水導管である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】都市上水道水またはこれに準ずる品位の水
    中に通常存在するタイプの溶解固形分を除去するための
    水精製方法であって、 入口と製品出口と塩水出口とを有する第１の逆浸透ユニ
    ットを用意する工程、 入口と製品出口と塩水出口とを有する第２の逆浸透ユニ
    ットを用意する工程、 前記第２の逆浸透ユニットを前記第１の逆浸透ユニット
    の下流に配置し、前記第１の逆浸透ユニットの製品出口
    を前記第２の逆浸透ユニットの入口へ連結する工程、 精製すべき水を前記第１の逆浸透ユニットの入口へ供給
    する工程、 前記第１の逆浸透ユニットからの製品を前記第２の逆浸
    透ユニットの上流位置において、化学的変換により該製
    品の二酸化炭素濃度を減らすため、７以上のｐＨを有す
    る溶液よりなる化学処理剤で処理する工程、 前記第２の逆浸透ユニットからの製品を精製した水の使
    用または貯蔵点へ向ける工程 を含むことを特徴とする水精製方法。
  2. 【請求項２】精製すべき水を前記第１の逆浸透ユニット
    の上流でコンディショニングする工程を含む第１項の方
    法。
  3. 【請求項３】前記処理工程は、水酸化ナトリウム、重炭
    酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸二ナトリウム、
    リン酸三ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリ
    ウム、水酸化カルシウム、および水酸化マグネシウムか
    らなる群からの溶液を導入することよりなる第１項の方
    法。
  4. 【請求項４】前記第２の逆浸透ユニットの塩水出口から
    の塩水を前記第１の逆浸透ユニットの上流の水の流れラ
    インへ戻して再循環する工程を含む第１項の方法。
  5. 【請求項５】前記処理の下流であるがしかし前記第２の
    逆浸透ユニットの上流において製品を放水する工程を含
    む第１項の方法。
  6. 【請求項６】精製すべき水を前記第１の逆浸透ユニット
    の上流でそのｐＨを約５以下へ調節する工程を含む第１
    項の方法。
  7. 【請求項７】前記処理工程は前記第１の逆浸透ユニット
    からの製品水のｐＨを約９以上へ調節する工程よりなる
    第１項の方法。
  8. 【請求項８】精製すべき水を前記第１の逆浸透ユニット
    の上流でそのｐＨを約５以下へ調節する工程を含む第７
    項の方法。
  9. 【請求項９】前記第２の逆浸透ユニットの塩水出口から
    の塩水を前記第１の逆浸透ユニットの上流の水の流れラ
    インへ戻して再循環する工程と、 前記化学処理剤導入の下流であるがしかし前記第２の逆
    浸透ユニットの上流において製品を放水する工程 とを含む第８項の方法。
  10. 【請求項１０】前記第２の逆浸透ユニット入口は前記第
    １の逆浸透ユニット製品出口からの製品水を前記第１の
    逆浸透ユニット製品出口からの製品水の流量および圧力
    と実質上同じ流量および圧力において受入れる第１項の
    方法。
JP60122388A 1984-06-04 1985-06-04 逆浸透水精製方法 Expired - Lifetime JPH06233B2 (ja)

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US616729 1984-06-04

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JPS614591A JPS614591A (ja) 1986-01-10
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DE (1) DE3520006A1 (ja)
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