JPH11169852A - 純水製造装置 - Google Patents

純水製造装置

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JPH11169852A
JPH11169852A JP9346526A JP34652697A JPH11169852A JP H11169852 A JPH11169852 A JP H11169852A JP 9346526 A JP9346526 A JP 9346526A JP 34652697 A JP34652697 A JP 34652697A JP H11169852 A JPH11169852 A JP H11169852A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】逆浸透膜から排出される濃縮水を、シリカスケ
ールによる障害を生ずることなく、さらに逆浸透膜によ
る処理を行って再利用し、高い水回収率で純水を製造す
ることができる純水製造装置を提供する。 【解決手段】シリカ含有水を通水する逆浸透膜と、逆浸
透膜の濃縮水のpHを9.5以上に調整するpH調整装置
と、pHが調整された濃縮水を通水する耐アルカリ性逆浸
透膜とを有することを特徴とする純水製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、純水製造装置に関
する。さらに詳しくは、本発明は、逆浸透膜から排出さ
れる濃縮水を、シリカスケールによる障害を生ずること
なく、さらに逆浸透膜による処理を行って再利用し、高
い水回収率で純水を製造することができる純水製造装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】純水の製造には、逆浸透膜が広く用いら
れている。逆浸透膜は、通常2段又は3段に直列に設け
られる。逆浸透膜を3段直列に設けた場合には、2段目
及び3段目の逆浸透膜の濃縮水は、1段目の逆浸透膜の
入口に返送され、原水として再利用することにより、水
回収率が高められる。しかし、1段目の逆浸透膜の濃縮
水は、シリカ濃度が高いので、さらに逆浸透膜による処
理を行って、純水製造の原水として再利用することは困
難である。逆浸透膜へ通水し得る水のシリカ濃度は12
0mg/リットルが上限とされ、この濃度を超えるシリカ
を含有する水を逆浸透膜に通水すると、シリカスケール
が析出して膜面に沈積し、透過水量が低下してしまう。
したがって、例えば、原水のシリカ濃度が30mg/リッ
トルである場合には、75%を超える水回収率を達成す
ることは困難である。このために、1段目の逆浸透膜の
濃縮水も有効に利用して、水回収率を高めることができ
る純水製造装置が求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、逆浸透膜か
ら排出される濃縮水を、シリカスケールによる障害を生
ずることなく、さらに逆浸透膜による処理を行って再利
用し、高い水回収率で純水を製造することができる純水
製造装置を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、逆浸透膜の濃縮水
のpHを9.5以上に調整して耐アルカリ性逆浸透膜に通
水することにより、シリカスケールによる障害を生ずる
ことなく、逆浸透膜への原水として通水し得る水質の透
過水を回収することが可能となることを見いだし、この
知見に基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明は、(1)シリカ含有水を通水する逆浸透膜と、
逆浸透膜の濃縮水のpHを9.5以上に調整するpH調整装
置と、pHが調整された濃縮水を通水する耐アルカリ性逆
浸透膜とを有することを特徴とする純水製造装置、及
び、(2)pH調整装置の前段に、イオン交換装置及び/
又は炭酸除去装置を設けてなる第(1)項記載の純水製造
装置、を提供するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】図1(a)は、本発明の純水製造装
置の一態様の工程系統図である。シリカを含有する原水
は、脱気膜1で溶解している炭酸ガスを除去する。脱気
膜へ導入する原水には、脱気膜出口の水のpHが4〜5に
なるように、塩酸などの酸を添加することが好ましい。
脱気膜へ導入する原水を酸性とすることにより、脱気膜
において原水中の炭酸ガスを十分に除去することができ
る。次いで、溶解している炭酸ガスを脱気膜で除去した
原水を1段目の逆浸透膜2に通水する。1段目の逆浸透
膜の濃縮水は、pH調整装置により、水酸化ナトリウムな
どのアルカリを添加してpHを9.5以上、より好ましく
はpHを10以上に調整したのち、耐アルカリ性逆浸透膜
3に通水する。pH調整装置の型式には特に制限はなく、
例えば、逆浸透膜濃縮水配管にpH計4を設置して信号を
制御計5に送り、PID制御によりアルカリ貯槽6に連
結した薬注ポンプ7のストロークなどを制御する型式な
どとすることができる。濃縮水のpHが9.5未満である
と、耐アルカリ性逆浸透膜において、シリカスケールが
生成するおそれがある。
【0006】本発明装置において、耐アルカリ性逆浸透
膜は、長期的にpH10以上、より好ましくはpH11以上
の水と接しても劣化を生じないものであることが好まし
い。この場合、通水される水のpHよりも、逆浸透膜の濃
縮水の方がさらにpHが高くなるので、濃縮水のpHを考慮
して耐アルカリ性逆浸透膜を選択することが好ましい。
このような耐アルカリ性逆浸透膜としては、例えば、pH
11まで長期耐久性があるものとして市販されているF
ILMTEC type FT30などや、pH10まで長
期耐久性があるものとして市販されている日東電工(株)
製のES20、ES10、NTR759や、東レ(株)製
のSU700などのポリアミド系の逆浸透膜などを挙げ
ることができる。耐アルカリ性逆浸透膜の透過水は、1
段目の逆浸透膜の入口に返送して、炭酸ガスを除去した
原水とともに、1段目の逆浸透膜に通水することができ
る。耐アルカリ性逆浸透膜の透過水を1段目の逆浸透膜
の入口に返送することにより、純水製造装置の水回収率
を向上することができる。耐アルカリ性逆浸透膜の透過
水は、1段目の逆浸透膜の入口に返送することなく、他
の用途に使用することもできる。
【0007】図1(a)に示す態様の純水製造装置におい
ては、1段目の逆浸透膜の透過水は2段目の逆浸透膜8
に通水され、2段目の逆浸透膜の透過水はさらに3段目
の逆浸透膜9に通水される。3段目の逆浸透膜の透過水
は、比抵抗が通常は15MΩ・cm以上となり、純水とし
て十分な品質を有している。2段目の逆浸透膜及び3段
目の逆浸透膜の濃縮水は、シリカ濃度が高くないので、
そのまま1段目の逆浸透膜の入口に返送し、炭酸ガスを
除去した原水及び耐アルカリ性逆浸透膜の透過水ととも
に、1段目の逆浸透膜に供給することができる。1段目
の逆浸透膜に通水する原水を、H型強酸性イオン交換樹
脂塔及び炭酸除去装置に通水して、カルシウムなどや炭
酸成分などを完全に除去した場合は、1段目の逆浸透膜
の濃縮水には炭酸カルシウムスケールとなる成分は含ま
れない。このような場合は、1段目の逆浸透膜の濃縮水
は、図1(a)に示されるように、pH調整装置を経て耐ア
ルカリ性逆浸透膜に直結し、1段目の逆浸透膜の濃縮水
圧を利用して耐アルカリ性逆浸透膜に通水することが経
済的である。
【0008】図1(b)は、本発明の純水製造装置の他の
態様の工程系統図である。1段目の逆浸透膜に供給する
原水中のカルシウムを除去するイオン交換装置と炭酸を
除去する炭酸除去装置のいずれもが設置されていない場
合や、これらの除去が不完全で、例えば、脱炭酸塔のみ
が設けられているが、炭酸を数ppm以上含有する場合な
どは、耐アルカリ性逆浸透膜の濃縮水中で濃度が高ま
り、耐アルカリ性逆浸透膜に炭酸カルシウムスケールが
発生するおそれがある。このような場合には、1段目の
逆浸透膜の濃縮水中のカルシウム成分及び/又は炭酸成
分を除去したのち、耐アルカリ性逆浸透膜に通水するこ
とが好ましい。カルシウム成分の除去方法としては、強
酸性イオン交換樹脂を充填したオン交換設備、軟化塔な
どを挙げることができる。炭酸除去装置としては、脱気
膜、真空脱気塔、脱炭酸塔などを挙げることができる。
【0009】図1(b)に示される態様の本発明装置は、
イオン交換装置10及び炭酸除去装置としての脱気膜1
1が設けられ、1段目の逆浸透膜の濃縮水は、イオン交
換装置においてカルシウム成分が除去され、脱気膜にお
いて炭酸が除去されたのち、pH調整装置においてpHを
9.5以上に調整され、耐アルカリ性逆浸透膜に通水さ
れるので、耐アルカリ性逆浸透膜において炭酸カルシウ
ムスケールが生成するおそれがない。図2は、本発明の
純水製造装置の他の態様の工程系統図である。本態様の
装置においては、シリカを含有する原水を、イオン交換
装置12に通水してカルシウムなどを除去し、さらに脱
気膜1において炭酸ガスを除去したのち、1段目の逆浸
透膜に通水するので、1段目の逆浸透膜の濃縮水に炭酸
カルシウムスケールを生成する成分が含まれず、1段目
の逆浸透膜の濃縮水のpHを9.5以上に調整したのち、
直接耐アルカリ性逆浸透膜に通水することができる。
【0010】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例1 図1(a)に示される純水製造装置を用いて、純水の製造
を行った。脱気膜は、大日本インキ化学工業(株)製のS
EPAREL EF−040Pであり、1段目の逆浸透
膜及び2段目の逆浸透膜は、いずれも日東電工(株)製の
ES20であり、3段目の逆浸透膜は、日東電工(株)製
のカチオン荷電膜ES10Cである。また、耐アルカリ
性逆浸透膜は、FILMTEC type FT30であ
る。1段目の逆浸透膜には、脱気膜処理水、耐アルカリ
性逆浸透膜の透過水、2段目の逆浸透膜の濃縮水及び3
段目の逆浸透膜の濃縮水を供給した。1段目の逆浸透膜
の濃縮水は、pH調整後、耐アルカリ性逆浸透膜に通水
し、その透過水は上記のように1段目の逆浸透膜に通水
し、その濃縮水は廃棄した。比抵抗180〜200μS
/cmの水道水を原水として、脱気膜出口の水のpHが4.
5となるように塩酸を注入しつつ、1,276リットル
/hrの速度で、脱気膜に通水した。脱気膜出口の水の炭
酸濃度は、50ppb以下であった。1段目の逆浸透膜に
供給する、脱気膜処理水、耐アルカリ性逆浸透膜透過
水、2段目の逆浸透膜の濃縮水及び3段目の逆浸透膜の
濃縮水の合計量は、2,150リットル/hrとなり、そ
の平均シリカ濃度は18mg/リットルであった。1段目
の逆浸透膜は、透過水1,770リットル/hr、濃縮水
380リットル/hrの条件で運転した。1段目の逆浸透
膜の透過水のpHは6.0であったので、さらに水酸化ナ
トリウム水溶液を添加してpHを7.5に調整し、2段目
の逆浸透膜に通水した。1段目の逆浸透膜の濃縮水のシ
リカ濃度は、102mg/リットルであった。1段目の逆
浸透膜の濃縮水に、水酸化ナトリウム水溶液を添加して
pHを10.5に調整したのち、耐アルカリ性逆浸透膜に
通水した。耐アルカリ性逆浸透膜は、透過水304リッ
トル/hr、濃縮水76リットル/hrの条件で運転した。
この透過水は、1段目の逆浸透膜の入口に返送し、濃縮
水は廃棄した。2段目の逆浸透膜は、透過水1,460
リットル/hr、濃縮水310リットル/hrの条件で運転
した。この透過水は、3段目の逆浸透膜に通水し、濃縮
水は、1段目の逆浸透膜の入口に返送した。3段目の逆
浸透膜は、透過水1,200リットル/hr、濃縮水26
0リットル/hrの条件で運転した。この透過水は、生産
水としての純水とし、濃縮水は、1段目の逆浸透膜の入
口に返送した。得られた純水の比抵抗は16〜17MΩ
・cmであった。また、全製造工程の水回収率は94.0%
であった。純水の製造を6カ月間継続して行ったが、耐
アルカリ性逆浸透膜の透過水の水量の低下もなく、安定
して純水を製造することができた。 比較例1 1段目の逆浸透膜の濃縮水への水酸化ナトリウム水溶液
の添加によるpH調整を行うことなく、実施例1と同じ操
作を繰り返した。耐アルカリ性逆浸透膜は、初期回収率
80%で運転し、透過水量を304リットル/hrとした
が、10日後には透過水量は120リットル/hrまで減
少した。逆浸透膜の膜面を分析したところ、シリカスケ
ールの付着が認められた。そこで、1段目の逆浸透膜の
濃縮水を処理することなく放流して、純水の製造を継続
した。ただし、原水としての水道水の供給量は、1,5
80リットル/hrに増量した。その結果、3段目の逆浸
透膜の透過水として得られる純水の量は1,200リッ
トル/hrであり、その比抵抗は15〜16MΩ・cmであ
った。また、全製造工程の水回収率は75.9%であっ
た。実施例1及び比較例1の結果を、第1表に示す。
【0011】
【表1】
【0012】第1表の結果から、本発明の純水製造装置
を用いた純水の製造においては、94.0%という高い
水回収率が達成されているのに対して、pH調整装置と耐
アルカリ性逆浸透膜を有しない装置で純水を製造した場
合には、水回収率は75.9%と低い。さらに、pH調整
装置と耐アルカリ性逆浸透膜を有しない装置で製造した
純水の比抵抗よりも、本発明装置を用いて製造した純水
の比抵抗の方が約1MΩ・cm高く、水質の面からも本発
明装置により製造された純水の方が優れている。
【0013】
【発明の効果】本発明装置を用いることにより、耐アル
カリ性逆浸透膜にシリカスケールを発生することなく、
安定して運転することができ、耐アルカリ性逆浸透膜の
透過水を、1段目の逆浸透膜に通水して再利用すること
により、純水製造装置の水回収率を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の純水製造装置の工程系統図で
ある。
【図2】図2は、本発明の純水製造装置の他の態様の工
程系統図である。
【符号の説明】
1 脱気膜 2 1段目の逆浸透膜 3 耐アルカリ性逆浸透膜 4 pH計 5 制御計 6 アルカリ貯槽 7 薬注ポンプ 8 2段目の逆浸透膜 9 3段目の逆浸透膜 10 イオン交換装置 11 脱気膜 12 イオン交換装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C02F 1/20 C02F 1/20 A 1/42 1/42 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリカ含有水を通水する逆浸透膜と、逆浸
    透膜の濃縮水のpHを9.5以上に調整するpH調整装置
    と、pHが調整された濃縮水を通水する耐アルカリ性逆浸
    透膜とを有することを特徴とする純水製造装置。
  2. 【請求項2】pH調整装置の前段に、イオン交換装置及び
    /又は炭酸除去装置を設けてなる請求項1記載の純水製
    造装置。
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