JPH11244666A

JPH11244666A - ホウ素含有水の処理装置

Info

Publication number: JPH11244666A
Application number: JP10050865A
Authority: JP
Inventors: Shin Sato; 伸佐藤
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-09-14
Anticipated expiration: 2018-03-03
Also published as: JP3826546B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ホウ素含有水を逆浸透膜に通水して処理する装
置において、膜面へのカルシウムスケールなどの付着に
よる透過速度の低下がなく、長期間にわたって高い透過
水量を維持することができるとともに、逆浸透膜からの
アルカリ成分のリークが少なく、純度の高い純水を製造
することができるホウ素含有水の処理装置を提供する。【解決手段】ホウ素含有水を通水するアニオン交換樹脂
塔と、アニオン交換樹脂塔処理水のpHを９.２以上に調
整するpH調整装置と、pHが調整された水を通水する逆浸
透膜装置を有することを特徴とするホウ素含有水の処理
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、ホウ素含有水の処
理装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、長期間に
わたって逆浸透膜の透過水量を低下させることなく、ホ
ウ素、シリカ、有機体炭素などの除去率を高めることが
できるホウ素含有水の処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホウ素を含有する原水を処理して純水を
製造する装置として、pH調整装置によりアルカリを添加
してpHを１０以上にし、逆浸透膜装置に通水する純水製
造装置が知られている。また、このような逆浸透膜処理
においては、カルシウムスケールが発生しやすいため、
前処理として弱酸性カチオン交換装置及び脱気装置を用
いてカルシウムと炭酸を除去し、カルシウムスケールの
発生を防止する装置が知られている。第４７回全国水道
研究会発表会（平成８年５月、発表番号４−９８）で
は、逆浸透膜を利用したホウ素低減システムにおいて、
水のpHを１０以上とすることによりホウ素排除率が高く
なるが、微量のカルシウムなどの硬度成分が析出して膜
閉塞を生じ、短時間で造水量が低下することが報告され
ている。また、珪酸を比較的多量に含有する原水を逆浸
透膜によって脱塩するにあたり、カチオン交換樹脂を用
いて原水中のカルシウムなどの硬度成分を除去したの
ち、pHを８以上に保って逆浸透膜処理することにより、
膜面への珪酸及び硬度成分の析出を抑制する方法が提案
されている。カルシウムの除去に弱酸性カチオン交換樹
脂塔を用いると、原水中のカルシウムの形態がＣａ(Ｈ
ＣＯ₃)₂の場合はカルシウムは効果的に除去されるが、
ＣａＣｌ₂のような形態であると除去は困難であり、カ
ルシウムが残存する。このような場合、原水にアルカリ
を添加して、通水しながらカチオン交換樹脂の一部をＮ
ａ型に変えることにより、ＣａＣｌ₂のような形態のカ
ルシウムを除去することも考えられるが、再生後の通水
初期でのカルシウム除去性の低下や、原水のカルシウム
濃度の変動に対してアルカリ添加量の調整が必要になる
など、装置の運転が難しいという問題がある。また、従
来のホウ素含有水の処理方法においては、アルカリを添
加してpH１０以上とした被処理水を、逆浸透膜装置に通
水することにより、ホウ素の除去率を高めているが、pH
を高くするために水酸化ナトリウムなどのアルカリの添
加量が著しく多くなり、逆浸透膜装置の透過水中にアル
カリ成分がリークしてアルカリ濃度が高くなり、後段へ
のアルカリ負荷が大きくなるという問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ホウ素含有
水を逆浸透膜に通水して処理する装置において、膜面へ
のカルシウムスケールなどの付着による透過速度の低下
がなく、長期間にわたって高い透過水量を維持すること
ができるとともに、逆浸透膜からのアルカリ成分のリー
クが少なく、純度の高い純水を製造することができるホ
ウ素含有水の処理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、原水にアルカリを
添加するpH調整装置と逆浸透膜装置を有するホウ素含有
水の処理装置において、pH調整装置の前段にアニオン交
換樹脂塔を設けることにより、長期間にわたって逆浸透
膜の透過水量の低下がなく、かつ、原水のpH調整に必要
なアルカリの添加量が少なくなり、逆浸透膜からのアル
カリ成分のリーク量が減少することを見いだし、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）ホウ素含有水を通水するアニオン交換樹
脂塔と、アニオン交換樹脂塔処理水のpHを９.２以上に
調整するpH調整装置と、pHが調整された水を通水する逆
浸透膜装置を有することを特徴とするホウ素含有水の処
理装置、及び、（２）アニオン交換樹脂塔の前段に、カ
チオン交換樹脂塔を有する第(１)項記載のホウ素含有水
の処理装置、を提供するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のホウ素含有水の処理装置
は、ホウ素含有水を通水するアニオン交換樹脂塔と、ア
ニオン交換樹脂塔処理水のpHを９.２以上に調整するpH
調整装置と、pHが調整された水を通水する逆浸透膜装置
を有するものである。図１は、本発明装置の一態様の系
統図である。本態様の処理装置は、アニオン交換樹脂塔
１と、pHセンサー２、制御器３、アルカリ貯槽４及び薬
注ポンプ５を備えたpH調整装置６と、逆浸透膜装置７を
接続したものである。本発明装置において、アニオン交
換樹脂塔に充填するアニオン交換樹脂は、強塩基性アニ
オン交換樹脂であることが好ましい。このようなアニオ
ン交換樹脂としては、例えば、栗田工業(株)製のＥＸ−
ＡＧ、バイエル社製のＬｅｗａｔｉｔＭＰ５００Ａ、Ａ
Ｐ２４７Ａなどを挙げることができる。アニオン交換樹
脂塔において、アニオン交換樹脂は１種を単独で充填す
ることができ、あるいは２種以上を組み合わせて充填す
ることもできる。アニオン交換樹脂塔は、その通水速度
をＳＶ＝１０〜３０hr^-1程度とし得るものであることが
好ましい。

【０００６】本発明装置においては、ホウ素含有水をア
ニオン交換樹脂塔に通水することにより、スケールを形
成する成分のうち、炭酸イオンＣＯ₃ ^2-、フッ化物イオ
ンＦ^-、硫酸イオンＳＯ₄ ^2-などの負イオンを効果的に除
去することができるので、カルシウムイオンＣａ²⁺、マ
グネシウムイオンＭｇ²⁺などの硬度成分の正イオンが水
中に存在しても、pH１０程度の高アルカリ条件で逆浸透
膜装置に通水したとき、逆浸透膜へのスケールの付着に
よる膜閉塞を生じて、透過水量が低下するおそれがな
い。また、アニオン交換樹脂塔において、緩衝作用の大
きい炭酸イオンＣＯ₃ ^2-や重炭酸イオンＨＣＯ₃ ^-などが
除去されるので、pH調整装置において添加する水酸化ナ
トリウムなどのアルカリ剤の添加量が少なく、その結
果、逆浸透膜装置におけるアルカリ成分のリークが少な
くなり、電気伝導率の低い高純度の処理水を得ることが
できる。本発明装置において、アニオン交換樹脂塔は、
定期的に薬品再生を行ことが好ましい。アニオン交換樹
脂の再生液としては、例えば、塩化ナトリウム水溶液
や、水酸化ナトリウム水溶液などを挙げることができ
る。逆浸透膜装置の濃縮水は、高pHとなるので、アニオ
ン交換樹脂の再生液として再利用することができる。

【０００７】本発明装置において、pH調整装置には特に
制限はなく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ムなどのアルカリの水溶液を添加する撹拌機つきのpH調
整槽や、通水ラインに設けたアルカリ水溶液注入口とそ
の下流側に設けたスタチックミキサーの組み合わせなど
を挙げることができる。図１に示す態様においては、ス
タチックミキサー９の下流側にpHセンサー２を設けて水
のpHを測定し、信号を制御器３に送って薬注ポンプ５を
制御し、必要量のアルカリ水溶液をアルカリ貯槽４から
スタチックミキサーの上流側に注入することにより、pH
の調整を行う。本発明装置において、pH調整装置は、水
のpHをホウ酸の酸解離指数ｐＫa９.２（２５℃）以上に
調整し得るものであることが好ましく、pHを１０以上に
調整し得るものであることがより好ましい。水のpHを
９.２以上に調整して逆浸透膜装置に供給することによ
り、水中のホウ素を効果的に除去することができる。

【０００８】本発明装置において、逆浸透膜は、長期的
にpH１０以上となっても劣化を受けない耐アルカリ性逆
浸透膜であることが好ましい。この場合、アルカリ条件
に調整した供給水のpHよりも、濃縮水のpHの方が高くな
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、pH１１まで長期耐久性のあるも
のとして市販されているＦｉｌｍＴｅｃ社製のＦＩ
ＬＭＴＥＣｔｙｐｅＦＴ３０や、pH１０まで長期耐久
性のあるものとして市販されている日東電工(株)製のＥ
Ｓ２０、ＥＳ１０、ＮＴＲ７５９、東レ(株)製のＳＵ７
００などのポリアミド系の膜などを挙げることができ
る。本発明装置において、pHを９.２以上に調整した水
を通水する逆浸透膜装置は、１段又は多段に設けること
ができる。逆浸透膜装置を多段に設ける場合は、前段の
逆浸透膜装置の透過水を後段の逆浸透膜装置の供給水と
する。逆浸透膜により供給水からホウ素を除去する場
合、逆浸透膜のホウ素に対する除去性能は、高アルカリ
条件の方が高いことは知られていたが、ナトリウムイオ
ンなどのカチオン成分に対する除去性能と異なり、濃度
依存性が少なく、特に低濃度においても除去率の低下の
度合が少ないことが、新たな知見として明らかになっ
た。このため、逆浸透膜装置を多段に設け、それぞれの
供給水のpHを９.２以上に調整することにより、ホウ素
除去率を高めることができる。例えば、ホウ素３０μｇ
／リットルを含有する原水を、逆浸透膜装置１段を用い
て処理すると、処理水のホウ素濃度は、通常１μｇ／リ
ットル程度となるが、さらに逆浸透膜装置を多段に設け
ることにより、処理水のホウ素濃度を０.１μｇ／リッ
トル以下にすることができる。

【０００９】本発明装置においては、逆浸透膜装置の後
段にイオン交換塔を設けることができる。イオン交換塔
は、原水の水質が変動した場合にも安定した水質の処理
水を与えることができるので、純水の仕上げとして好適
に用いることができる。特に、逆浸透膜装置を多段に設
けた場合には、イオン交換塔に対するイオン負荷は小さ
いので、再生が不要な非再生型イオン交換塔を用いて、
コンパクトな処理装置とすることができる。逆浸透膜装
置の透過水を非再生型イオン交換塔に通水することによ
り、ホウ素、ナトリウムなどの除去率を一層高めること
ができる。逆浸透膜装置を多段に設けた場合、供給水中
のアルカリ成分は濃縮水中に濃縮され、後段の逆浸透膜
装置への供給水となる前段の逆浸透膜装置の透過水のpH
は低くなるので、前段の逆浸透膜装置の透過水にアルカ
リ剤を添加してpH調整を行ったのち、後段の逆浸透膜装
置に供給することが好ましい。また、アルカリ成分が濃
縮された逆浸透膜装置の濃縮水は、上述したようにアニ
オン交換樹脂塔の再生液として利用することができる。
逆浸透膜装置の濃縮水をアニオン交換樹脂塔の再生液と
して用いる場合、さらに水酸化ナトリウムや塩化ナトリ
ウムを添加したり、あるいは、別に調製した水酸化ナト
リウム水溶液や塩化ナトリウム水溶液と組み合わせて用
いることもできる。

【００１０】本発明のホウ素含有水の処理装置において
は、アニオン交換樹脂塔の前段にさらにカチオン交換樹
脂塔を設けることができる。図２は、本発明装置の他の
態様の系統図である。本態様の処理装置は、図１に示す
処理装置のアニオン交換樹脂塔１の前段に、カチオン交
換樹脂塔８を設けたものである。本発明装置において、
カチオン交換樹脂塔に充填するカチオン交換樹脂は、強
酸性カチオン交換樹脂であることが好ましい。このよう
なカチオン交換樹脂としては、例えば、栗田工業(株)製
のＥＸ−ＣＧ、バイエル社製のＬｅｗａｔｉｔＣＮＰ８
０、Ｓ１００ＷＳなどを挙げることができる。カチオン
交換樹脂塔において、カチオン交換樹脂は１種を単独で
充填することができ、あるいは２種以上を組み合わせて
充填することもできる。カチオン交換樹脂塔は、その通
水速度をＳＶ＝１０〜３０hr^-1程度とし得るものである
ことが好ましい。

【００１１】本発明装置において、逆浸透膜装置の濃縮
水にさらに水酸化ナトリウムなどを添加して、アニオン
交換樹脂塔の再生液として再利用すると、逆浸透膜装置
の濃縮水には、硬度成分も濃縮されて含まれるために、
再生液によってイオン交換樹脂や配管などにスケールが
発生するおそれがある。ホウ素含有水をカチオン交換樹
脂塔に通水することにより、スケールを形成する成分の
うち、カルシウムイオンＣａ²⁺、マグネシウムイオンＭ
ｇ²⁺などの硬度成分を効果的に除去することができるの
で、逆浸透膜装置の濃縮水をアニオン交換樹脂塔の再生
液として利用しても、スケールが発生するおそれがな
い。本発明装置において、カチオン交換樹脂塔は、定期
的に薬品再生を行ことが好ましい。カチオン交換樹脂の
再生液としては、例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩
酸、硫酸などを挙げることができる。本発明のホウ素含
有水の処理装置によれば、長期間にわたって逆浸透膜の
透過水量を低下させることなく、原水中のホウ素などを
高い除去率で除去し、アルカリ成分のリークも少なく、
高水質の純水を安定して製造することができる。

【００１２】

【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に示す処理装置を用いて、ホウ素含有水の処理を行
った。原水として、ホウ素３０μｇ／リットルを含有す
る厚木市水を用いた。アニオン交換樹脂塔には、アニオ
ン交換樹脂［バイエル社、ＬｅｗａｔｉｔＭＰ５００
Ａ］３０リットルを充填し、使用前に塩化ナトリウム水
溶液を用いて２００ｇＮａＣｌ／リットル樹脂の量で再
生した。逆浸透膜装置には、耐アルカリ性逆浸透膜［Ｆ
ｉｌｍＴｅｃ社、ＦＩＬＭＴＥＣｔｙｐｅＦＴ３０］
を用い、入口圧１０kg／cm²で運転した。アニオン交換
樹脂塔に、原水を３００リットル／hrの通水速度で通水
した。アニオン交換樹脂塔より流出する水に、水酸化ナ
トリウム水溶液を添加してpH１０に調整し、逆浸透膜装
置への供給水とした。逆浸透膜装置に３００リットル／
hrで供給水を供給し、濃縮水は６０リットル／hrとし
た。７２０時間通水を継続したのち、逆浸透膜装置の透
過水の量は２４０リットル／hrであり、そのホウ素濃度
は１.０μｇ／リットル、電気伝導率は８μＳ／cmであ
った。１,４４０時間通水を継続したのち、逆浸透膜装
置の透過水の量は２４０リットル／hrであり、そのホウ
素濃度は１.０μｇ／リットル、電気伝導率は８μＳ／c
mであった。実施例２図２に示す処理装置を用いて、ホウ素含有水の処理を行
った。カチオン交換樹脂塔には、カチオン交換樹脂［バ
イエル社、ＬｅｗａｔｉｔＣＮＰ８０］２５リットル
を充填した。使用した原水、アニオン交換樹脂塔、逆浸
透膜装置は、実施例１で使用したものと同一であり、運
転条件も実施例１と同じである。７２０時間通水を継続
したのち、逆浸透膜装置の透過水の量は２４０リットル
／hrであり、そのホウ素濃度は１.０μｇ／リットル、
電気伝導率は６μＳ／cmであった。また、１,４４０時
間通水を継続したのち、逆浸透膜装置の透過水の量は２
４０リットル／hrであり、ホウ素濃度は１.０μｇ／リ
ットル、電気伝導率は６μＳ／cmであった。比較例１原水をアニオン交換樹脂塔に通水することなく、原水に
水酸化ナトリウム水溶液を添加してpH１０に調整し、逆
浸透膜装置へ直接供給した以外は、実施例１と同じ条件
で処理を行った。７２０時間通水を継続したところ、透
過水量が１００リットル／hrに低下したので処理を中止
した。このとき、逆浸透膜装置の透過水のホウ素濃度は
１.０μｇ／リットルであり、電気伝導率は３０μＳ／c
mであった。実施例１〜２及び比較例１の結果を、第１
表に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】第１表の結果から、pH調整装置の前段にア
ニオン交換樹脂塔を有し、原水をアニオン交換樹脂と接
触したのちに、pH調整して逆浸透膜装置に供給する本発
明装置を用いることにより、ホウ素濃度と電気伝導率の
低い良好な水質を維持したまま、長期間にわたって逆浸
透膜装置の透過水量を低下させることなく、水処理が可
能であることが分かる。これに対して、アニオン交換樹
脂塔を有しない装置を用いた場合には、処理水の電気伝
導率が高い上に、逆浸透膜の透過水量が急速に低下す
る。

【００１５】

【発明の効果】本発明のホウ素含有水の処理装置によれ
ば、長期間にわたって逆浸透膜の透過水量を低下させる
ことなく、原水中のホウ素などを高い除去率で除去し、
アルカリ成分のリークも少なく、高水質の純水を安定し
て製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明装置の一態様の系統図である。

【図２】図２は、本発明装置の他の態様の系統図であ
る。

【符号の説明】

１アニオン交換樹脂塔２ pHセンサー３制御器４アルカリ貯槽５薬注ポンプ６ pH調整装置７逆浸透膜装置８カチオン交換樹脂塔９スタチックミキサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホウ素含有水を通水するアニオン交換樹脂
塔と、アニオン交換樹脂塔処理水のpHを９.２以上に調
整するpH調整装置と、pHが調整された水を通水する逆浸
透膜装置を有することを特徴とするホウ素含有水の処理
装置。
【請求項２】アニオン交換樹脂塔の前段に、カチオン交
換樹脂塔を有する請求項１記載のホウ素含有水の処理装
置。