JPS62273095A - 水処理装置 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 本発明はたとえば電子工業、製薬工業、各種の研究施設
等における超純水製造用の逆浸透膜装置を含む水処理装
置に関するものであり、逆浸透膜装置と撥水性膜を装着
した脱気装置とを組み合わせ、逆浸透膜装置の濃縮水の
残圧を用いてエゼクタを駆動させ、当該エゼクタの吸引
力を用いて逆浸透膜装置の透過水あるいは供給水に含ま
れている遊離炭酸や酸素等の気体を前記脱気装置の１発
水性膜を介して除去する水処理装置に関するものである
。

〈従来の技術〉 逆浸透膜装置は原水中の塩類の大半を除去すると同時に
、原水中に含まれている微粒子、全有機炭素等も除去す
ることができ、したがって前述したごとくたとえば電子
工業、製薬工業、各種の研究施設等の超純水を必要とす
る分野においては欠くことのできぬ装置である。

しかしながら逆浸透膜装置は原水中に含まれる遊離炭酸
や酸素等の気体を除去することができず、これらの気体
が混入すると好ましくない場合は、逆浸透膜装置の前段
にたとえば真空脱気装置を設置して原水中の気体をあら
かじめ除去したり、あるいは逆浸透膜装置の後段に真空
脱気装置を設置して逆浸透膜装置の透過水中の気体を除
去する必要がある。また逆浸透膜装置の後段に強酸性カ
チオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂を用いる混
床式純水製造装置を設置して、逆浸透膜装置の透過水を
当該温床式純水製造装置で処理して純水を得る場合、当
該強塩基性アニオン交換樹脂の負荷を低減させるために
、原水に酸を添加して原水中の炭酸イオン、炭酸水素イ
オン等の炭酸塩アルカリ成分を遊離炭酸に分解し、当該
遊離炭酸を脱気除去した後、逆浸透膜装置で処理したり
、あるいは当該原水を脱気処理することなく逆浸透膜装
置で処理した後、その透過水中の遊離炭酸を脱気除去す
ることも行われている。

なおこの場合に用いられる脱気装置としては、通常は空
気吹き込み型のいわゆる脱炭酸塔が用いられることが多
いが、当該脱炭酸塔は水を空気に曝して過溶解している
遊離炭酸を除去するものであるから、水中の溶存酸素ま
では除去することができず、また水中に空気中の微粒子
、菌類等が混入することとなり、したがって遊離炭酸を
除去するとともに酸素も除去したい場合、あるいは水を
空気に曝したくない場合等は脱炭酸塔に変えて真空脱気
装置が用いられる。

このように逆浸透膜装置の前段あるいは後段に真空脱気
装置を設置し、逆浸透膜装置の供給水あるいは透過水に
含まれる気体を除去することが必要となる分野において
、従来から用いられている真空脱気装置は種々の問題が
ある。

たとえば従来の真空脱気装置は、ラシヒリングなどを充
填した脱気筒の底から高さ約１０．３　ｍの水柱を形成
するテールパイプを垂下させて下部の貯槽に至る脱気塔
を構築し、前記脱気筒の上部から真空ポンプにより空気
を抜き、前記貯槽から排出ポンプで水を抜いて水中から
脱気を行うものである。

しかし、かかる装置は水柱だけでバランスをとるため、
前記のようにＨ＝１０．３ｍ以上の高さをもつ脱気塔と
して構築しなければならないという構造上の難点をもっ
ており、このような脱気塔の高さは、該装置を工業的な
設備に適用する場合には問題となることは比較的少ない
のであるが、しかし小型の装置を必要とする場合には大
きな制約となっている。たとえばかかる装置を試験、実
験等の設備に用いる用途の場合に、小型の装置が利用で
きないことのデメリットが近時において問題となってき
ている。

また前記装置の塔高が高いという難点を軽減したものと
して、脱気筒の上部から真空ポンプにより空気を抜くと
ともに、脱気筒の下部からブースタポンプによって水を
強制的に吸引排水することにより前述の真空脱気装置に
おけるテールパイプおよび貯槽を省略した真空脱気装置
がある。

しかしこの装置においても、上部の真空ポンプと下部の
ブースタポンプの二つのポンプが必要であるため、両ポ
ンプの駆動制御をレヘルスイノチ等を利用して行うこと
を要するなど制御が煩雑となる問題がある。

そしてこれらのいずれの装置にあっても、一般的な工作
物の構築に際し現状において一つの装置制限となってい
る高さ基準（建築基準法による８ｍ以上の場合の制限）
を必ずしもクリヤできていないため、さらに一層の塔高
低減化を実現できる装置提供の要求が高まってきている
。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は以上のような現状に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、逆浸透膜装置と撥水性膜を装着
した脱気装置とを巧みに組み合わせて、小型の装置、特
に充分に高さが低減された脱気脱塩水を得ることのでき
ろ水処理装置を提供するところにある。

また本発明の他の目的は、脱気装置に必要とする真空ポ
ンプを省略し、装置の設置コストおよび運転コストを低
減し、しかも運転制御も極めて容易な脱気脱塩水を得る
ことのできる水処理装置を提供するところにある。

く問題点を解決するための手段〉 かかる目的の実現のためになされた本発明は、逆浸透膜
装置の透過水流出管に１８水性膜を装着し・　た脱気装
置を接続するか、あるいは当該脱気装置の脱気水流出管
に逆浸透膜装置を接続し、さらに逆浸透膜装置の濃縮水
流出管にエゼクタの駆動水側を接続するとともに、脱気
装置の吸引配管にエゼクタの吸引側を接続し、逆浸透膜
装置の濃縮水の残圧を用いて当該エゼクタを駆動させる
ことにより、逆浸透膜装置の透過水あるいは供給水に含
まれている気体を前記脱気装置の撥水性膜を介して除去
することを特徴とする水処理装置である。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の実施態様の一例を示すフローの説明図
であり、逆浸透膜１を装着した逆浸透膜装置２の透過水
流出管３に撥水性膜４を装着した脱気装置５を接続し、
逆浸透膜装置２の濃縮水流出管６にエゼクタ７の駆動水
側を接続するとともに、脱気装置５の吸引配管８にエゼ
クタ７の吸引側を接続したものである。なお第１図中９
は供給水槽、１０は高圧ポンプ、１１はブロー管、１２
は処理水管を示す。

く作用〉 本発明は以上の構成からなり、脱気脱塩水である処理水
を得る場合は、高圧ポンプ１０を駆動して供給水槽９内
の供給水を逆浸透膜装置２に圧入し、逆浸透膜！で仕切
られた一方の室に通流させる。当該圧入により供給水中
の塩類が逆浸透膜１により除去され、塩類が濃縮された
濃縮水が前記一方の室に連通ずる濃縮水流出管６より得
られ、また塩類が減少した透過水が逆浸透膜１で仕切ら
れた他方の室に連通ずる透過水流出管３より得られる。

次いで透過水流出管３より得られる透過水を、脱気装置
５のｉ８水性膜４で仕切られた一方の室に通流させる。

一方逆浸透膜装置２の濃縮水流出管６から得られる濃縮
水の残圧を用いてエゼクタ７を駆動し、当該エゼクタ７
より発生する吸引力を脱気装置５の吸引配管８に作用さ
せる。

したがって当該吸引配管８に連通ずる撥水性膜４で仕切
られた他方の室は減圧状態となり、当該撥水性膜４を介
して一方の室に通流する透過水中の気体のみが他方の室
に吸引され、遊離炭酸あるいは酸素等の溶存気体が脱気
された脱気脱塩水が処理水管１２から得られる。

なおこのようにして除去した気体が混入している気液混
合水をブロー管１１から排出する。

第１図に示した実施態様は濃縮水の全量をエゼクタ７に
通流しているが、場合によってはエゼクタ７の手前に循
環配管（図示せず）を分岐し、濃縮水の一部を供給水槽
９あるいは高圧ポンプ１０のサクション側に循環して回
収しても差し支えない。

以上説明したごとく本発明は逆浸透膜装置２から流出す
る濃縮水が、かなり高い残圧を有していることに注目し
、当該残圧を用いてエゼクタを駆動させ、当該エゼクタ
の吸引力をＪＲ水性膜で仕切った他方の室に作用させ、
撥水性膜で仕切った一方の室に還流する水中の気体を除
去するところに最大の特徴を存する。

第２図は本発明の他の実施態様を示すフローの説明図で
あり、逆浸透膜装置２の前段に脱気装置５を配置し、先
に逆浸透膜装置２の供給水中に含まれている気体を除去
するものである。

すなわち高圧ポンプ１０を駆動して当該ポンプ１０の吸
引水頭により供給水槽９内の供給水を撥水性膜４で仕切
られた一方の室に通流させ、また後段の逆浸透膜装置２
より得られる濃縮水の残圧を用いてエゼクタ７を駆動さ
せ、当該エゼクタ７で発生する吸引力を吸引配管８を介
して脱気装置５の撥水性膜４で仕切られた他方の室に作
用させる。

したがって１８水性膜４で仕切った一方の室に通流する
供給水中の気体はｔご水性膜４を介して他方の室に吸引
され脱気される。当該脱気水を脱気水流出管１３を介し
て逆浸透膜装置２に圧太し、逆浸透膜１で仕切った一方
の室に通流させ、逆浸透膜１で仕切った他方の室から塩
類が減少した透過水を得、このようにして得た脱気脱塩
水を透過水流出管３から得る。

なお逆浸透膜装置２から得られる濃縮水を濃縮水流出管
６に通流させ、前述したごとく当該濃縮水の残圧を用い
てエゼクタ７を駆動させ、気液混合水をブロー管１１か
らブローする。

また第２図に示した実施態様においても濃縮水流出管６
から得られる濃縮水の一部を供給水槽９等に回収するこ
ともできる。

第３図は本発明のさらに他の実施態様を示すフローの説
明図であり、第１図に示したフローにおける透過水流出
管３の途中にＨ形のカチオン交換樹脂を充填したカチオ
ン交換樹脂塔１４と設置したものである。なお他の部分
については第１図と全く同様であるので逆浸透膜装置２
における脱塩および脱気装置４における脱気については
説明を省略し、当該カチオン交換樹脂塔１４の作用につ
いてのみ説明する。

一般に逆浸ｊ】膜ｌは供給水中のアニオン成分の内、塩
化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン等はよく除去する
が、炭酸イオン、炭酸水素イオン等の炭酸塩アルカリ成
分の除去率が低いので、透過水流出管３から得られる透
過水をカチオン交換樹脂塔１４に通水し、透過水中に含
まれている当該炭酸塩アルカリ成分を遊離炭酸に分解し
、このようにして生じた遊離炭酸および供給水に元々存
在する遊離炭酸および酸素等の気体を脱気装置５によっ
て除去する。

第３図に示した本発明のフローは供給水中に含まれる炭
酸塩アルカリ成分を効果的に除去することができるので
、処理水流出管１２から得られる脱気脱塩水を続いて温
床式純水製造装置に通水して純水を得る場合、当該温床
式純水製造装置の強塩基性アニオン交換樹脂の樹脂量を
減少させることができる。また第３図に示したフローに
よって脱気脱塩水中の炭酸塩アルカリ成分を除去するこ
とにより、当該脱気脱塩水がその使用先によってたとえ
ｐＨが低下したとしても遊離炭酸に起因する気泡が発生
することがない。したがって当該脱気脱塩水をたとえば
セル中に光を通過させる光学分析等に用いる水として用
いても安全である・なお第３図に示したカチオン交換樹
脂塔１４に充填するカチオン交換樹脂としては、１（形
の強酸性カチオン交換樹脂あるいはＨ形の弱酸性カチオ
ン交換樹脂のいずれも用いることができるが、透過水中
の炭酸塩アルカリ成分に起因するカチオン、たとえばＣ
ａ　（ＨＣＯ３）ｚ、Ｍｇ　（ＨＣＯ：ｌ）２、ＮａＨ
ｃｏ：＋、Ｎａ２Ｃｏ、等のＣａ、Ｍｇ、Ｎａに選択的
に反応するＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂を用いること
が好ましい。

なお第１図に示したフローにおいて、逆浸透膜装置２に
用いる逆浸透膜１として耐酸性のものを用いる場合は、
逆浸透膜装置２の供給水にあらかじめ酸を添加したり、
あるいは供給水をたとえばＨ形のカチオン交換樹脂を充
填したカチオン交ｔ＾樹脂塔に通水し、供給水中に含有
する炭酸塩アルカリ成分を遊離炭酸に分解し、その後に
逆浸透膜装置２および脱気装置５で処理することもでき
る。

本発明における逆浸透膜装置に用いる逆浸透膜は公知の
ものを使用することができ、酢酸セルローズ膜、ポリア
ミド膜、ポリビニルアルコール膜、もしくはポリアミド
またはポリビニルアルコールとポリスルホンの複合膜等
の材質から適当なものを選定し、またその形状もスパイ
ラル状、中空糸状、骨膜状、平膜状から適当なものを選
定するとよい。

また本発明における脱気装置に用いるＩ８水性膜は、（
８水性材質、たとえば四弗化エチレン製、ポリプロピレ
ン製、ポリエチレン製等の膜に孔径として０．０２μｍ
〜１０μｍの孔（撥水性膜のカタログに記載されている
孔径を指す）を多数有した公知のものを使用することが
でき、またその形状も中空糸状、スパイラル状、骨膜状
、平膜状等を用いることができる。

なお通常は孔径Ｑ、　５μｍ前後の孔を多数有する内径
ｌ鶴〜２０■ｌの管腔状四弗化エチレン製膜を用い、当
該チューブの内側を前述した一方の室としてその一端か
らチューブの内側に水を通過させ、当該チューブの外側
を前述した他方の室としてエゼクタを介して減圧するこ
とによりチューブの内側から外側に気体を排除し、脱気
水を当該チューブの他端から取り出すように構成する。

また本発明に用いるエゼクタも公知のものを使用するこ
とができ、１０〜５０ＴＯＲＨの真空度を発生できるも
のを用いると好ましい。

〈効果〉 たとえば第１図に用いたフローに準じて溶存酸素ＩＱｐ
ｐｍａｓｏ、遊離炭酸４ｐｐｍ　　ａｓＣＯ２を含む全
カチオン１４０ｐｐｍ　　ａｓ　　ＣａＣ０！、温度１
０℃の供給水を脱塩率９０％のスパイラル状酢酸セルロ
ーズ膜からなる逆浸透膜を装着した逆浸透膜装置に供給
圧力１４ｋｇ／ｃｊＧで供給した後、その透過水を孔径
０．４μｍの孔を多数有する内径８鶴のチューブ状四弗
化エチレン製膜を装着した脱気装置に送給し、当該チュ
ーブの一端からその内側に透過水を通流するとともに、
その外側を前記逆浸透膜装置の濃縮水残圧で駆動するエ
ゼクタにより生ずる２１ＴＯＲＲの真空度で吸引したと
ころ、当該チューブの他端から得られる脱気脱塩水の組
成は、全カチオンが、１４ｐｐｍ　ａｓ　　ＣａＣＯ３
、溶存酸素が０．５ｐｐｍａＳＯ５遊離炭酸が０．３ｐ
ｐｍ　　ａｓ　　ＣＱ□であった。

以上説明したごとく本発明は逆浸透膜装置と撥水性膜を
装着した脱気装置を巧みに組み合わせ、脱気装置に必要
とする真空を逆浸透膜装置の濃縮水の残圧で駆動するエ
ゼクタにより得るので、真空を生じさせるための真空ポ
ンプ等の特別な動力源を必要とせず、安価な運転コスト
で脱気脱塩水を得ることができる。

また本発明に用いる脱気装置は（ａ水性膜を用いるもの
であるから、従来の真空脱気装置のようなある程度の高
さを要する構築物とすることがないとともに、単に撥水
性膜で仕切った一方の室に水を通流させ、撥水性膜で仕
切った他方を減圧するだけでよいので、駆動制御機構も
一切必要とせず、したがって装置の設置コストを掻めて
低減させることができ、しかも容易に小型化し得るとい
う利点を有している。また本発明に用いる脱気装置は、
脱気するにあたり水を空気に曝すことがないので、空気
中の微粒子、菌類を水中に混入させることがなく、した
がって、電子工業、製薬工業、研究施設等の超純水製造
用の用途として安心して用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を示すフローの説明図であり
、第２図、第３図は本発明の他の実施前゛様を示すフロ
ーの説明図である。 １・・・逆浸透膜　　　　２・・・逆浸透膜装置３・・
・透過水流出管　　４・・・撥水性膜５・・・脱気装置
　　　　６・・・濃縮水流出管７・・・エゼクタ　　　
　８・・・吸引配管９・・・供給水槽　　　ｌＯ・・・
高圧ポンプ１１・・・ブロー管　　　１２・・・処理水
管１３・・・脱気水流出管　１４・・・カチオン交換樹
脂塔７１図 第２図 第３図 Ｉ２ 手続補正書（自発） 昭和６２年８月１４日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第１１４７６２号 ２、発明の名称 水処理装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所”　東京都文京区本郷５丁目５番１６号名　称　
　（４４０）　　オルガノ株式会社代表者　　　永　　
井　　邦　　夫 ４、代理人〒１１３ 置、　８１２−５１５１ ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の欄明
細書中の下記事項を訂正願います。 １、特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する。 ２、第１１頁１１行目〜１２行目に「フローにおける透
過水流出管３の」とあるのを「フローにおいて、脱気装
置５に至る透過水流出管３の」と訂正する。 ３、第１１真下から５行目に「脱気装置４」とあ名のを
「脱気装置５」と訂正する。 以上 特許請求の範囲 １、逆浸透膜装置の透過水流出管にｔｏ水性膜を装着し
た脱気装置を接続するか、あるいは当該脱気装置の脱気
水流出管に逆浸透膜装置を接続し、さらに逆浸透膜装置
の濃縮水流出管にエゼクタの駆動水側を接続するととも
に、脱気装置の吸引配管にエゼクタの吸引側を接°続し
、逆浸透膜装置の濃縮水の残圧を用いて当該エゼクタを
駆動させることにより、逆浸透膜装置の透過水あるいは
供給水に含まれている気体を前記脱気装置の撥水性膜を
介して除去することを特徴とする水処理装置。 ２、逆浸透膜装置の′透過水流出管に脱気装置を接続す
るとともに、股久笠１堡又ｉ当該透過水流出管の途中に
、透過水に含まれる炭酸塩アルカリ成分を遊離炭酸に分
解するためのカチオン交換樹脂塔を設置した特許請求の
範囲第１項記載の水処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、逆浸透膜装置の透過水流出管に撥水性膜を装着した
   脱気装置を接続するか、あるいは当該脱気装置の脱気水
   流出管に逆浸透膜装置を接続し、さらに逆浸透膜装置の
   濃縮水流出管にエゼクタの駆動水側を接続するとともに
   、脱気装置の吸引配管にエゼクタの吸引側を接続し、逆
   浸透膜装置の濃縮水の残圧を用いて当該エゼクタを駆動
   させることにより、逆浸透膜装置の透過水あるいは供給
   水に含まれている気体を前記脱気装置の撥水性膜を介し
   て除去することを特徴とする水処理装置。 ２、逆浸透膜装置の透過水流出管に脱気装置を接続する
   とともに、当該透過水流出管の途中に、透過水に含まれ
   る炭酸塩アルカリ成分を遊離炭酸に分解するためのカチ
   オン交換樹脂塔を設置した特許請求の範囲第１項記載の
   水処理装置。