JPH09234349A - 膜分離装置 - Google Patents

膜分離装置

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JPH09234349A
JPH09234349A JP4476796A JP4476796A JPH09234349A JP H09234349 A JPH09234349 A JP H09234349A JP 4476796 A JP4476796 A JP 4476796A JP 4476796 A JP4476796 A JP 4476796A JP H09234349 A JPH09234349 A JP H09234349A
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JP
Japan
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membrane separation
water
separation device
membrane
stage
Prior art date
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Application number
JP4476796A
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English (en)
Inventor
Motomu Koizumi
求 小泉
Masayoshi Oinuma
正芳 老沼
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 RO膜分離装置のみで10MΩ・cm以上の
高水質処理水を得る。 【解決手段】 RO膜分離装置3,4,5を3段に設置
し、第1RO膜分離装置3の給水にアルカリを添加して
pHを調整する手段と、第2RO膜分離装置4の給水に
アルカリを添加してpHを調整する手段とを設ける。 【効果】 第1RO膜分離装置及び第2RO膜分離装置
の給水に各々アルカリを添加して、pH調整を2段階で
行って、3段RO処理することにより、著しく高水質の
処理水を得ることができる。従来、必要とされていたイ
オン交換樹脂を除くことができ、装置の維持管理の簡素
化、処理効率の向上、処理コストの低減を図ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、膜分離装置に係
り、特にカン水や淡水或いはこれらを浄水処理した水道
水を原水とする純水や超純水の製造に好適な、逆浸透膜
(RO膜)を用いた膜分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、2段に設けたRO膜分離装置に1
台の高圧ポンプで給水する2段RO処理装置が、超純水
製造などの分野で実用化されている。この装置は、操作
圧力が15kgf/cm2 程度の低圧RO膜分離装置を
用いるものであり、第1段目のRO膜分離装置の透過水
を第2段目のRO膜分離装置に直接給水する。通常の場
合、第1段目のRO膜分離装置の入口圧力が概ね30k
gf/cm2 、第1段目のRO膜分離装置の透過水圧
力、即ち、第2段目のRO膜分離装置の給水圧力が15
kgf/cm2 程度となるように設計、運転されてい
る。
【0003】この2段RO処理で、淡水、例えば水道水
を処理すると、高純度な純水が得られるので、RO膜分
離装置だけで超純水が製造可能となる。従って、超純水
製造において、この2段RO処理を用いれば、イオン交
換樹脂への塩類の負荷の低減が図れ、連続処理が可能と
なる。即ち、イオン交換樹脂の再生のための不連続処理
が大幅に低減できる。
【0004】ところで、超純水は半導体製造工場におい
て大量に使用されている。そして、半導体の集積度の向
上に伴ない、更に高純度の超純水が求められている。と
ころが、上記2段RO処理において、原水のpHが6〜
7と低い場合には、RO膜での溶存炭酸ガスの処理がで
きず、第2段目のRO膜分離装置の透過水質を良くする
ことができないという問題がある。
【0005】この問題を解決するために、次のような方
法が提案されている。
【0006】 第1段目のRO膜分離装置の給水にア
ルカリを添加してpH8.2程度に調整する。このよう
に、pHを高めることで、溶存炭酸ガスをRO膜での除
去率の高い重炭酸イオン(HCO3 -)に変えてRO膜処
理し、第2段目のRO膜分離装置の透過水の水質を向上
させる。この方法では、pHを高めることによるCaC
3 スケール等の生成の問題を解決するために、第1段
目のRO膜分離装置の給水にアルカリと共にスケール分
散剤を添加する。
【0007】 2段目のRO膜分離装置の給水にアル
カリを添加してpH8〜9に調整し、上記と同様、溶存
炭酸ガスを炭酸イオンに変えてRO膜処理する。ただ
し、この方法は、pH制御が難しく、処理水質が安定し
ない場合が多いという不具合がある。
【0008】上記,のいずれの方法においても、第
2段目のRO膜分離装置の処理水(透過水)の水質(比
抵抗)は、1〜5MΩ・cm程度であり、十分に満足し
得る水質ではない。従って、従来においては、2段に設
けたRO膜分離装置の後段に更にイオン交換樹脂塔を設
け、10MΩ・cm以上の水質の処理水を得ている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】イオン交換樹脂塔は、
イオン交換樹脂の再生又は交換頻度が高いことから、R
O膜分離装置の後段に更にイオン交換樹脂塔を必要とす
る従来の装置では、処理効率、処理コスト等の面で不利
である。
【0010】イオン交換樹脂塔の代りに、RO膜分離装
置を設置し、RO膜分離装置を3段に設けて処理するこ
とも考えられるが、単にRO膜分離装置を3段に設けて
処理しても水質の向上効果は小さく、得られる処理水の
水質は高々5〜8MΩ・cm程度である。
【0011】本発明は上記従来の問題点を解決し、RO
膜分離装置のみで10MΩ・cm以上の高水質処理水を
得ることができる膜分離装置を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の膜分離装置は、
原水を通水する第1段目の逆浸透膜分離装置と、該第1
段目の逆浸透膜分離装置の透過水を通水する第2段目の
逆浸透膜分離装置と、該第2段目の逆浸透膜分離装置の
透過水を通水する第3段目の逆浸透膜分離装置とを備え
てなる膜分離装置において、前記第1段目の逆浸透膜分
離装置に通水される原水にアルカリを添加してpHを調
整する手段と、前記第2段目の逆浸透膜分離装置に通水
される前記第1段目の逆浸透膜分離装置の透過水にアル
カリを添加してpHを調整する手段とを設けたことを特
徴とする。
【0013】即ち、本発明者らは、RO膜分離装置を3
段に設けた場合において、得られる処理水の水質が2段
RO処理に比べてさほど向上しない要因について検討し
た結果、pH調整のために添加するアルカリ、例えばN
aOHのNaイオンと、pHにより除去率が変化する炭
酸イオンの影響によることを知見した。そして、更に検
討を重ねた結果、第1段目のRO膜分離装置の給水と第
2段目のRO膜分離装置の給水とに各々アルカリを添加
して、pH調整を2段階で行うことにより、著しく高水
質の処理水を得ることができることを見出し、本発明を
達成した。
【0014】本発明の膜分離装置では、RO膜分離装置
を3段に設けることで、有機物の除去性も向上し、処理
水質はより一層高められる。
【0015】本発明においては特にアルカリ添加による
pH調整で、第1段目のRO膜分離装置の給水をCaC
3 スケールが析出しないpHに調整すると共に、第2
段目のRO膜分離装置の給水をpH7.5〜8.2に調
整するのが好ましく、これにより、処理水(第3段目の
RO膜分離装置の透過水)として、比抵抗10MΩ・c
m以上の高水質処理水を得ることが可能となる。
【0016】なお、CaCO3 スケールが析出しないp
Hとは、下記の一般式で算出されるpHであり、本発明
においては、このpHに対して±0.2の範囲のpHと
なるように、第1段目のRO膜分離装置の給水のpHを
調整するのが好ましい。具体的には、pH7.5〜8.
5に調整するのが好ましい。
【0017】pH=−0.94{log(X・Ca2+)+lo
g(X・Mアルカリ度)}+11.5 (ただし、Xは第1段目のRO膜分離装置水量濃縮倍
率、Ca2+及びMアルカリ度(メチルオレンジアルカリ
度)は各々給水のCaCO3 換算濃度(ppm)であ
る。)
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
【0019】図1,2は本発明の膜分離装置の一実施例
を示す系統図である。なお、図1,2において、1は前
処理手段、2は脱炭酸塔、3は第1段目のRO膜分離装
置(以下「第1RO膜分離装置」と称す。)、4は第2
段目のRO膜分離装置(以下「第2RO膜分離装置」と
称す。)、5は第3段目のRO膜分離装置(以下「第3
RO膜分離装置」と称す。)、6は酸添加手段、7,8
はアルカリ添加手段、9はpH検出手段、10はタン
ク、P1 ,P2 はポンプである。
【0020】図1に示す実施例においては、原水を必要
に応じて除濁装置等の前処理手段1で処理した後、酸添
加手段6で酸を添加して脱炭酸塔2で脱炭酸処理する。
【0021】この脱炭酸塔2の仕様や液/ガス比等の処
理条件には特に制限はないが、酸添加手段6より硫酸
(H2 SO4 )等の酸を添加することにより脱炭酸塔2
の給水をpH4〜5程度とするのが好ましく、脱炭酸塔
2における脱炭酸処理により、後段の第1RO膜分離装
置3の給水のCO2 濃度が2ppm以下となるようにす
るのが好ましい。
【0022】なお、この脱炭酸塔2には、後述の第2R
O膜分離装置4及び第3RO膜分離装置5の濃縮水が返
送され循環処理される。
【0023】脱炭酸塔2の処理水は、アルカリ添加手段
7で、水酸化ナトリウム(NaOH)等のアルカリが添
加された後、ポンプP1 により、第1RO膜分離装置3
に通水される。
【0024】本発明において、この第1RO膜分離装置
3の給水のpHは、アルカリの添加により、前述の計算
式で算出されるCaCO3 スケールが析出しないpH値
±0.2の範囲とすることが好ましい。
【0025】この第1RO膜分離装置3の濃縮水は系外
へ排出され、透過水はアルカリ添加手段8でアルカリが
添加されてpH調整された後、更に第2RO膜分離装置
4に通水される。
【0026】本発明において、この第2RO膜分離装置
4の給水のpHは、アルカリの添加により、pH7.5
〜8.2の範囲となるように調整するのが好ましい。
【0027】本実施例においては、pH検出手段9で第
2RO膜分離装置4の流出水のpHを検出し、このpH
検出手段9とアルカリ添加手段8とを連動させること
で、自動的にpH調整を行っている。
【0028】この第2RO膜分離装置4の濃縮水は脱炭
酸塔2に返送され、透過水は更に第3RO膜分離装置5
に通水される。第3RO膜分離装置5の濃縮水は脱炭酸
塔2に返送され、透過水は、処理水として系外へ排出さ
れる。このようにして、特定のpH条件で3段RO処理
されて得られる処理水は、イオン交換樹脂による処理を
行っていないにもかかわらず、比抵抗10MΩ・cm以
上の極めて高水質なものである。
【0029】図2に示す実施例は、第1RO膜分離装置
3と第2RO膜分離装置4との間にポンプP2 及びタン
ク10を設け、第2RO膜分離装置4及び第3RO膜分
離装置5の濃縮水をこのタンク10に返送する点が、図
1に示す実施例と異なる。
【0030】本実施例の膜分離装置であっても、原水を
特定のpH条件で3段RO処理することにより、比抵抗
10MΩ・cm以上の極めて高水質の処理水を得ること
ができる。
【0031】本発明において、第1RO膜分離装置及び
第2RO膜分離装置の給水に添加するアルカリとしては
特に制限はないが、一般にはNaOHが好ましい。
【0032】RO膜分離装置のRO膜の材質には特に制
限はないが、ポリアミド系RO膜が好適であり、運転圧
5〜20kg/cm2 で透過水量0.7m3 /m2・da
y以上、NaCl 1500〜2000ppmで98%
以上の除去率を有するRO膜が好ましい。
【0033】第1RO膜分離装置、第2RO膜分離装置
及び第3RO膜分離装置は、図1に示す如く、3段連結
して1台のポンプで給水しても良く、また、図2に示す
如く、第1RO膜分離装置と第2RO膜分離装置との間
に更にポンプを設け、このポンプで第2RO膜分離装置
及び第3RO膜分離装置に給水するようにしても良い。
【0034】また、水回収率については、第1RO膜分
離装置の回収率は70〜80%程度とし、第1RO膜分
離装置の濃縮水は系外へ排出するのが好ましい。一方、
第2,第3RO膜分離装置の回収率は90%以上とし、
この第2,第3RO膜分離装置の濃縮水は循環処理する
のが好ましい。
【0035】なお、本発明においては、前述の如く、第
1RO膜分離装置の給水のCO2 濃度は2ppm以下と
するのが好ましい。このようなCO2 濃度とするために
は、例えば、脱炭酸塔を多段に設ける、放散用ガスとし
てN2 ガスを用いるといった方法を採用することができ
る。
【0036】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0037】実施例1 下記水質の市水を原水として、図1に示す膜分離装置で
処理を行った。ただし、原水流量は2m3 /hrとし、
原水にH2 SO4 を添加して下記処理条件で脱炭酸塔で
処理することで、第1RO膜分離装置の給水のCO2
度を1.7ppmとした。
【0038】市水水質 pH:7.1 Ca2+:40ppm−CaCO3 Mアルカリ度:35ppm−CaCO3 脱炭酸塔処理条件 入口pH:4〜4.3 通水LV:50m/hr 空気/給水(m3 /hr比):4.5 出口水Mアルカリ度:4.5ppm−CaCO3 また、第1,第2,第3RO膜分離装置としては、各
々、RO膜(「NTR−759HR」日東電工社製 4
インチ)を表1に示す本数設けたものを用い、表1に示
す条件で処理を行った。
【0039】
【表1】
【0040】第1RO膜分離装置の水量濃縮倍率は4倍
であるから、この膜分離装置の第1RO膜分離装置にお
いて、CaCO3 スケールが析出しないpH値は、下記
式より8.2である。
【0041】pH=−0.94{log(4×40)+log
(4×4.5)}+11.5=8.2 第1RO膜分離装置の給水及び第2RO膜分離装置の給
水に各々アルカリとしてNaOHを添加し、第1RO膜
分離装置の給水及び第2RO膜分離装置の給水を表2に
示すpHに調整した。その結果、第3RO膜分離装置の
給水のpHは表2に示す通りであり、第3RO膜分離装
置からは、表2に示す水質(比抵抗)の処理水(透過
水)が得られた。
【0042】実施例2,3 実施例1において、第1RO膜分離装置の給水のCO2
濃度及び第2RO膜分離装置の給水のpHを表2に示す
値としたこと以外は同様に処理を行った。第3RO膜分
離装置の給水のpH及び処理水水質を表2に示す。
【0043】比較例1〜4 実施例1において、第1RO膜分離装置の給水のCO2
濃度を表2に示す値とすると共に、第1RO膜分離装置
の給水又は第2ROの給水にアルカリを添加しなかった
こと以外は同様に処理を行った(比較例1,2では、第
2RO膜分離装置の給水にアルカリを添加せず、比較例
3,4では第1RO膜分離装置の給水にアルカリを添加
しなかった。)。各RO膜分離装置の給水のpH及び処
理水水質を表2に示す。
【0044】
【表2】
【0045】表2より、本発明によれば、イオン交換樹
脂塔を設けることなく、高水質処理水を得ることができ
ることが明らかである。特に、実施例1,2と実施例3
との対比から明らかなように、第1RO膜分離装置の給
水CO2 濃度を2ppm以下とし、第2RO膜分離装置
の給水のpHを調整するのが処理水質向上の点で好まし
い。
【0046】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の膜分離装置
によれば、RO膜分離装置のみで、高水質処理水を得る
ことができる。従って、高度処理のために、従来必要と
されていたイオン交換樹脂を除くことができ、装置の維
持管理の簡素化、処理効率の向上、処理コストの低減を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の膜分離装置の一実施例を示す系統図で
ある。
【図2】本発明の膜分離装置の他の実施例を示す系統図
である。
【符号の説明】
1 前処理手段 2 脱炭酸塔 3 第1RO膜分離装置 4 第2RO膜分離装置 5 第3RO膜分離装置 6 酸添加手段 7,8 アルカリ添加手段 9 pH検出手段 10 タンク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原水を通水する第1段目の逆浸透膜分離
    装置と、該第1段目の逆浸透膜分離装置の透過水を通水
    する第2段目の逆浸透膜分離装置と、該第2段目の逆浸
    透膜分離装置の透過水を通水する第3段目の逆浸透膜分
    離装置とを備えてなる膜分離装置において、前記第1段
    目の逆浸透膜分離装置に通水される原水にアルカリを添
    加してpHを調整する手段と、前記第2段目の逆浸透膜
    分離装置に通水される前記第1段目の逆浸透膜分離装置
    の透過水にアルカリを添加してpHを調整する手段とを
    設けたことを特徴とする膜分離装置。
JP4476796A 1996-03-01 1996-03-01 膜分離装置 Pending JPH09234349A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001012303A1 (en) * 1998-04-08 2001-02-22 Zenon Environmental, Inc. Method for producing high purity water using triple pass reverse osmosis (tpro)
JP2002001069A (ja) * 2000-06-21 2002-01-08 Kurita Water Ind Ltd 純水製造方法
WO2002002212A1 (fr) * 2000-06-30 2002-01-10 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Procede et appareil destines au traitement des eaux usees provenant d'un procede de revetement par electrodeposition cationique
JP2004167423A (ja) * 2002-11-21 2004-06-17 Kurita Water Ind Ltd 純水製造装置及び純水製造方法
WO2024090356A1 (ja) * 2022-10-26 2024-05-02 野村マイクロ・サイエンス株式会社 純水製造方法、純水製造装置及び超純水製造システム

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