JPS586297A - シリカ含有量の多い原水の処理方法 - Google Patents

シリカ含有量の多い原水の処理方法

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JPS586297A
JPS586297A JP56104530A JP10453081A JPS586297A JP S586297 A JPS586297 A JP S586297A JP 56104530 A JP56104530 A JP 56104530A JP 10453081 A JP10453081 A JP 10453081A JP S586297 A JPS586297 A JP S586297A
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raw water
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原口 祐治
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン交換樹脂を用いた脱シリカ脱塩装置と逆
浸透膜装置とを組合わせ、シリカを多く含んだ原水から
シリカや塩類を除去する方法に関するものである。
集積回路(X、C)や大規模集積回路(L、s、x)を
製造する電子工業においては、その製品の洗浄にコロイ
ド状物質およびイオンの量をPPI)(10億分の1単
位)オーダまで減少させた。
いわゆる超純水を必要とする。
このような超純水を製造する場合、近年において逆浸透
膜法が用いられることが多い。
すなわち、凝集沈殿処理、活性炭濾過などの適当な前処
理をした原水を逆浸透膜装置で処理して減塩し9次いで
この減塩した原水を純水製造装置、精密濾過装置、ポリ
シャーなどで処理するのが一般的である。逆浸透膜装置
は逆浸透膜・に原水を浸透圧以上の加圧下で供給し、塩
類の大半を逆浸透膜で阻止して塩類を減少させた透過水
を処理水として得るとともに、塩類を濃縮した非透過水
を排出するものであるが、この処理中に原水に含まれて
いるコロイド状物質の様な超微細物質も逆浸透膜で阻止
することができる。従って前記超純水の製造に逆浸透膜
装置を使用すると塩類と超微細物質が同時に除去出来、
イニシャルコスト、ランニングコスト共に安価になり好
都合である。逆浸透膜装置は以上のような操作で原水を
処理するのであるから、原水の濃縮倍率を大きくすれば
する程、一定の供給原水から多量の透過水を得ることが
でき、コスト的に有利となる。しかし濃縮倍率をあまり
大きくすると比較的溶解度の小さいシリカが濃縮系、特
に膜面付近で析出し、その結果逆浸透膜を汚染し、その
性能1を低下させる。
一般にシリカの溶解度はl0CI〜120mgas 5
i02/ρと云われており、非透過水のシリカ濃度がこ
の値以上になると膜面付近でシリカの析出を生じる。
一方原水中には普通10〜20■as 5i02/ρの
シリカが含まれているが、多いところでは60Fnga
sSi02/ρ以上も含まれている場合がある。
この様なシリカ含有量の多い原水を対象として直接逆浸
透膜装置で処理する場合は非透過水を多量に排出しなけ
ればならず大変に不経済である。したがってシリカ含有
量の多い原水を対象として逆浸透膜装置で透過水量を多
−くシたい場合はその前段で何らかの脱シリカ処理を行
う必要があるが、従来より行われているシリカの除去方
法はいずれも満足するものでなく採用し難い。
例えば従来法である水酸化マグネシウムと水酸化アルミ
ニウムなどのフロックにシリカを吸着させて共沈除去す
暮凝集沈殿法は、シリカの除去率が小さく、かつスラッ
ジが多量に発生し、二次処理を必要とするので好ましく
ない。
本発明は9以上のような従来方法における技術課題を゛
解決するもので、シリカ含有量の多い原水をイオン交換
樹脂塔と逆浸透膜装置で処理するについて、原水の使用
量を節約するとともにイオン交換樹脂の再生剤の使用量
を大巾に低減することを目的とし、さらに逆浸透膜装置
の逆浸透膜に悪影響を与えることなく透過水の回収率を
増大させ、かつ非透過水を排水せずに回収して原水に混
合したり。
イオン交換樹脂の再生用水などに再利用することを目的
とし、ひいてはシリカ含有量の多い原水を安価なランニ
ングコストで、装置の運転管理を単純化させて処理する
ことを目的とするものである。
すなわち本発明はシリカを60〜/ρ以上を含む原水と
後述する逆浸透膜装置の非透過水との混合水を不完全再
生したカチ・オン交換樹脂塔に通水して酸性軟水のナト
リウムイオンを5〜30〜as caco3/ρとし、
当該酸性軟水の大部分をアニオン交換樹脂塔に通水する
とともに酸性軟水の残部をアニオン交換樹脂塔に通水す
ることなく、前述のアニオン交換樹脂塔の処理水と混合
することによって混合処理水のPHを調節し、かつ混合
処理水の7リカをメS/cシ 5〜20rng/Q、導電率を20〜70−一碑とし、
この混合処理水を逆浸透膜装置で処理して透過水を得、
一方非透過水を原水に混合することを特徴とするシリカ
含有量の多い原水の処理方法に関するものである。
以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。
図面は本発明の実施態様の一例のフローを示す説明図で
あり、1はカチオン交換樹脂塔。
2は脱炭酸塔、3はアニオン交換樹脂塔、4は逆浸透膜
装置である。本発明においてはシリカを60■as 5
io2/ρ以上含む原水5を原水貯槽6に流入するとと
もに逆浸透膜装置4の非透過水7を原水貯槽6に流入し
て両者を混合し混合水8を得る。後述するように非透過
水7の塩類含有量は原水5より少ないので当該混合水8
の塩類含有量は原水5よシ少なくなる。次いで当該混合
水8をポンプ9を用いてカチオン交換塔1に流入させる
。当該カチオン交換樹脂塔lには強酸性カチオン交換樹
脂を充填するが、再生剤の量を減少させて不完全再生す
ることによりカチオン交換樹脂塔lから流出する酸性軟
水lOのカリウム、ナトリウムなどの一価カチオ/のリ
ーク量を5〜30 my as caco3/Ωになる
ように調整する。
なお本発明においては当該−価カチオンをナトリウムイ
オンと云い、また−価カチオン形樹脂を同じようにナト
リウム形樹脂と云う。
カチオン交換樹脂からリークするナトリウムイオンの量
は流入水の鉱酸アニオン量と再生後に残存するナトリウ
ム形樹脂の分率によって決定されるので、混合水8の鉱
酸アニオン量および全カチオンに対するナトリウムイオ
ンの割合(ナトリウム%)から再生剤すなわち塩酸や硫
酸の使用量を適当に調節して酸性軟水10のナトリウム
イオンの量が前述した値となるようにする。
一般に通常の純水製造装置のカチオン交換樹脂塔におい
てはその流出水のナトリウムイオンの量がすくなくとも
2 mg as caco3 /氾以下となるように再
生剤を使用するが2本発明のカチオン交換樹脂塔は当該
ナトリウムイオンの量を5〜30〜as CaO03/
ρとするので再生剤の使用量を大巾に低減することがで
きる。
なお当該ナトリウムイオンの量を5ηaeCaCO3/
を以下とすると再生剤の使用量を低下させるという所期
の目的を達成できず、また30rngas C!ao0
37Ω′以上とするとアニオン交換樹脂塔3の処理水の
PHが高くなりすぎたり、また逆浸透膜装置4の非透過
水′27の水質が原水5よシ悪くなることもあり、非透
過水7を回収するメリットが薄れるので好ましくない。
このようにしてナトリウムイオンの量を5〜3’Omf
l as C!acO3/ Q (7)範囲ノ所定の値
ニシタ酸性軟水1oを脱′炭酸塔2に流入させ酸性軟水
10に含まれている遊離炭酸を除去し脱炭酸処理水1]
、を得る。なお原水5の炭酸水素イオンの量が少ない場
合は当該脱炭酸塔2を省略してもさしつかえない。
次にこの脱炭酸処理水11を脱炭酸ポンプ12を用いて
その大部分をアニオン交換樹脂塔3に通水する。
当該アニオン交換樹脂塔3には強塩基性アニオン交換樹
脂の単層あるいは弱塩基性アニオン交換樹脂と強塩基性
アニオン交換樹脂の複層床などを用いる。本発明の目的
のひとつに再生剤使用量の低減があるので、使用するア
ニオン交換樹脂としては再生効率の優れている弱塩基性
アニオン交換樹脂を用いた後者の複層床とすることが望
ましい。
当該アニオン交換樹脂塔3に脱炭酸処理水11を通水す
ると脱炭酸処理水11の鉱酸アニオン、シリカ、炭酸イ
オン等がほとんど除去できる。しかしながら当該脱炭酸
処理水11には前述したごとくナトリウムイオンが5〜
30m7as CaO03/Q含まれているので、アニ
オン交換樹脂塔3の処理水13には当該ナトリウムイオ
ンの量に相当する水酸化ナトリウムが生成され、そのP
Hは10〜11となる。当該処理水13は次いで後段の
逆浸透膜装置4で処理するが。
逆浸透膜装置の供給水がアルカリ性であると逆浸透膜に
対して悪影響を及ぼす。したがって本発明では脱炭酸処
理水11の残部をアニオ〜7に調節する。本発明におけ
る当該処理水13と脱炭酸処理水11の混合は以上説明
したPHの調節の他に次のような理由にもよる。
すなわちアニオン交換樹脂塔3の処理水は次いで逆浸透
膜装置4で処理するので、それ程高純度の水とする必要
がなく、透過水の回収率が高くなる程度にシリカの含有
量を低下させればよい。したがって脱炭酸処理水11の
全量をアニオン交換樹脂塔3で処理するとその処理水の
アニオン量が低下しすぎ過剰処理となり、力性ソーダな
どの再生剤使用量の増大ひいてはランニングコストの増
加を招く。
本発明においては脱炭酸処理水110大部分をアニオン
交換樹脂塔3で処理し、残部の脱炭酸処理水〒1をアニ
オン交換樹脂塔3で処理することなくそのままアニオン
交換樹脂塔3の処理水13に混合することで、その混合
処理水とし、前述の過剰処理を回避し、ランニングコス
トの低減化を達成する。なお当該混合処下させるという
所期の目的を達成できず、ま回収率を増大させるという
目的を達成できなくなるので9両目的を達成するために
混合処理水14の7リカおよび導電率を前記した数値の
範囲の所定の値となるように調節する必要がある。
このようにpH,シリカ、導電率を所定の値に調節した
混合処理水14を脱塩水槽15に貯−留し1次いで高圧
ポンプ16を用いて逆浸透膜装置4に供給する。
前述したように混合処理水14ハシリカおよび導電率、
すなわち塩類含有量が少ないので濃縮倍量を大きくする
ことができ、直接原水5を供給するのとは比較にならな
い程、透過水17の回収率を高めることができる。また
逆浸透膜装置4から排出される非透過水ツは。
シリカ、塩類等が濃縮されているとは云え。
供給水す々わち混合処理水14のシリカ、塩類の量が少
ないので、非透過水7の7リカ、塩類等の含有量は原水
5のそれより少なく、シたがって当該透過水7をブロー
することなく回収する。
但し、非透過水7はコロイド状物質も濃縮しているので
、当該非透過水7を100%原水貯槽6に回収するのは
好ましくない。したがって図面に示したように非透過水
7の1部を原水貯槽6に回収し、他部を再生用水槽1日
に回収するとよい。
カチオン交換樹脂塔lおよびアニオン交換樹脂塔3の再
生には逆洗水、再生剤希釈水。
押出水、洗浄水などの多量の再生用水を必要とするが、
再生用水槽18に貯留した非透過水7を当該再生用水と
して用いることにより。
非透過水7の有効利用を図ることができる。
なお本発明に用いるカチオン交換樹脂塔1およびアニオ
ン交換樹脂塔3は以上説明したごとく、当該両塔を用い
て純水を製造するという目的で設置するのでなく、逆浸
透膜装置いので、上昇流再生々どの高度の再生方法を採
る必要がなく、操作が単純な下降流再生とすることがで
きる。
以上説明したように本発明は逆浸透膜装置の前段にカチ
オン交換樹脂塔とアニオン交換樹脂塔を設置し、逆浸透
膜装置の非透過水を原水と混合したり9両塔の再生用水
として用いることにより原水の使用量を節約し、またカ
チオン交換樹脂塔から流出する酸性軟水のナトリウムイ
オンの量を所定の値となるようにカチオン交換樹脂を不
完全再生したり、さらに酸性軟水の全量をアニオン交換
樹脂で処理しないで一部バイパスしたりしてPH,シリ
カ等を所定の値に調節することにより9両塔の再生剤使
用量を大巾に低減するとともに。
中和のだめの酸を不用とし、かつこのような処理によシ
シリカおよび塩類を低下させた水を逆浸透膜装置で処理
するととにより逆浸透膜装置の透過水の回収率を増大す
ることができるなどの種々の利点を有しているので、シ
リカ含有量の多い原水を、その回収率を高めて脱塩処理
する場合に効果的であり、特に電子工業向の水処理にそ
の効果を発揮する。
以下に本発明の詳細な説明する。
実施例 図面に示したフローに準じて原水291N!/Hと逆浸
透膜装置の非透過水125ρ/Hの混合水416ρ/H
を不完全再生したカチオン交換樹脂塔に通水して酸性軟
水を得、当該酸性軟水を脱炭酸処理した。当該脱炭酸処
理水361ρ/Hをアニオン交換樹脂塔に通水するとと
もに。
55Q/Hの脱炭酸処理水をアニオン交換樹脂塔に通水
することなく、アニオン交換樹脂塔の処理水と混合し、
 416 Q/Hの混合処理水を得た。次いでこの混合
処理水416Ij/Hを逆浸透膜装置で処理し、 2+
oQ/Hの透過水と176 fl/Hの非透過水を得、
 x76、C/Hの非透過水の内。
125Ω/Hを原水と混合し、残りの51ρ/Hを再生
用水として再生用水貯槽に受け、カチオン交換樹脂塔と
アニオン交換樹脂塔の再生用水として用いた。
本実施例における原水、非透過水、原水と非透過水の混
合水、酸性軟水、アニオン交換樹脂塔の処理水、混合処
理水、透過水の組装置を以下に示す。
カチオン交換樹脂塔 カラムの寸法:内径Bog、長さ2100mm充填樹脂
量;アンバーライト(登録商標)工R−120B4Q 再生剤使用量;35%HO13,6Kf/cycleア
ニオン交換樹脂塔 カラムの寸法;内径7011111.長さ2300叫充
填樹脂量;アンバーライ) IRA−946,6ρとI
RA−4009,8fiの 複層床 再生剤使用量: 95%NaOH7409/’ cyc
le逆浸透膜装置 東し株式会社製 SC!−1100,1個(セルローズ
アセテート膜、スパイラル型阜ジュール)なお、比較の
ために従来方法として第1表の原水を直接同じ逆浸透膜
装置で処理した。
ただし使用する逆浸透膜がセルローズアセテート膜なの
で、膜の劣化を防止するために原水に塩酸を添加し、 
PHを6.5に調節した。
PHを6.5に調節した原水を逆浸透膜装置で処理した
結果、非透過水のシリカ含有量を120my as 5
io2/ Q以下にし、かつ240fi/Hの透過水を
得るためには’700L/Hの原水を必要としa6op
/nもの非透過水をプローせねばならなかった。なお、
原水、 PH調節後の原水、透過水。
非透過水の組成を第2表に示す。
第2表 単位:my as caco3/f 以上の実施例に示されるごとく、従来法によれば240
ρ/Hの透過水を得乞のに700ρ/Hの原水を必要と
し460ρ/Hもの非透過水を排水せねばならないが1
本発明では240 Q/Hの透過水を得るのに2911
J/HLか原水を必要とせず′、かつ透過水の水質も大
巾に向上し、後段に設置する純水製造装置の負荷を著し
く減図面は本発明の実施態様の一例のフローを示す説明
図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 シリカを60〜4以上を含む原水と後述する逆浸透膜装
    置の非透過水との混合水を不完全再生したカチオン交換
    樹脂塔に通水して酸性軟水のナトリウムイオンを5〜3
    0■asCaCO3/Qとし、当該酸性軟水の大部分を
    アニオン交換樹脂塔に通水するとともに酸性軟水の残部
    をアニオン交換樹脂塔に通水することなく、前述のアニ
    オン交換樹脂塔の処理水と混合することによって混合処
    理水のPHを調節し、かつ混合処理水のシリカを5〜2
    0■/ρ、導電率をltS/Cζ 20〜70#≠湧とし、この混合処理水を逆浸透膜装置
    で処理して透過水を得、一方弁透過水を原水に混合する
    ことを特徴とするシリカ含有量の多い原水の処理方法
JP56104530A 1981-07-06 1981-07-06 シリカ含有量の多い原水の処理方法 Granted JPS586297A (ja)

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