KR102385279B1 - 역침투막 장치의 운전 관리 방법 및 역침투막 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

pH 조정이나 스케일 분산제의 첨가를 필요로 하지 않고, 저수온 조건하 (수온 5 ∼ 10 ℃) 에서도, 역침투막 장치에 있어서의 스케일 발생을 억제하고, 장시간 안정 운전을 계속한다. 역침투막 장치의 급수 및/또는 농축수의 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도에 기초하여 역침투막 장치의 운전을 관리한다. 실리카 스케일에 의한 역침투막의 플럭스 저하에는, 실리카뿐만 아니라, 공존하는 알루미늄 이온이나 철 이온이 크게 영향을 미친다. 역침투막 장치의 운전의 장기 안정화에는, 급수 및/또는 농축수 중의 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도를 적절히 관리하는 것이 필요해진다.

Description

역침투막 장치의 운전 관리 방법 및 역침투막 처리 시스템
본 발명은, 역침투막 장치에 있어서, 저수온 조건하 (예를 들어, 수온 5 ∼ 10 ℃) 에서도, 장시간 안정적으로 운전을 계속할 수 있는 역침투막 장치의 운전 관리 방법과 역침투막 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 있어서 「역침투막」은, 「역침투막」 과 「나노 여과막」을 포함하는 넓은 의미의 「역침투막」을 의미한다.
표면 치밀층과 다공질 지지층으로 이루어지고, 용매 분자는 통과시키지만 용질 분자를 통과시키지 않는 역침투막에 의해 해수의 1 단 담수화가 가능해졌다. 그 후, 역침투막의 이용 분야가 넓어져, 저압력으로 운전할 수 있는 저압 역침투막이 개발되어, 하수 이차 처리수, 공장 배수, 하천수, 호수와 늪수, 쓰레기 매립 침출수 등의 정화에도 역침투막이 이용되게 되었다.
역침투막은 용질의 저지율이 높기 때문에, 역침투막 처리에 의해 얻어지는 투과수는 양호한 수질을 가지므로, 각종 용도에 유효하게 이용할 수 있다. 역침투막 장치는 운전을 계속하면 서서히 처리수량이 저하되어 가기 때문에, 역침투막 장치의 급수 수질 및 운전 방법을 적정하게 관리하는 것이 중요하다. 특히, 저수온 조건하에서는, 실리카 주체의 스케일이 발생할 가능성이 높아, 막면의 실리카 스케일에서 기인되는 플럭스의 저하가 문제가 된다.
수돗물이 원수인 경우, 급수의 실리카 농도는 약 10 ∼ 20 mg/ℓ 이다. 이에 비해서, 저수온, 특히 수온 5 ℃ 의 조건에서는 실리카의 용해도 (평형시) 는 20 mg/ℓ 로 낮기 때문에, 역침투막에서의 농축이 곤란해진다.
역침투막 장치에서는, 실리카의 포화 용해도 이하의 조건이 되도록 운전하고 있음에도 불구하고, 막면에 실리카 스케일이 발생하여, 플럭스가 저하되는 경우가 있다.
이 문제에 대해서는, 급수의 pH 조정이나 스케일 분산제를 사용함으로써 대응하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 스케일 분산제를 첨가하여, 급수의 pH 를 5.5 정도로 조정하는 방법이 채용되고 있다 (특허문헌 1).
또한, 스케일 분산제를 첨가하여, 농축수의 랑게리아 지수를 0.3 이하, 및 농축수의 실리카 농도를 150 mg/ℓ 이하로 억제하도록 운전하는 방법이 채용되고 있다 (특허문헌 2 ∼ 4).
pH 조정을 위해서 과잉된 산을 첨가하면, 급수의 탄산수소 이온이나 탄산 이온이 용존 이산화탄소가 되고, 이것이 역침투막을 투과해 버리기 때문에, 처리수질이 악화될 가능성이 있다.
스케일 분산제를 사용하는 방법은, 약제 첨가 불량시에 스케일 생성의 리스크가 있고, 또한 약제 비용이 경제적으로 부담이 된다.
일본 공개특허공보 평9-206749호 일본 특허공보 제5287908호 일본 특허공보 제5757109호 일본 특허공보 제5757110호
역침투막면에 스케일이 발생하면 처리수량이 극단적으로 저하되기 때문에, 장기적인 안정 운전을 실현하기 위해서는, 급수 농도 및 운전 방법을 적절히 설정할 필요가 있다.
본 발명은, pH 조정이나 스케일 분산제의 첨가를 필요로 하지 않고, 수온 5 ∼ 10 ℃ 와 같은 저수온 조건하에서도, 역침투막 장치에 있어서의 실리카 스케일의 발생을 억제하여, 장시간 안정 운전을 계속할 수 있는 역침투막 장치의 운전 관리 방법 및 역침투막 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 실리카 스케일에 의한 역침투막의 플럭스 저하의 메커니즘에 대해서 검토를 거듭한 결과, 실리카 스케일에 의한 역침투막의 플럭스 저하에는, 실리카뿐만 아니라, 공존하는 이온, 특히 알루미늄 이온이나 철 이온이 크게 영향을 미치는 것을 알아냈다. 본 발명자는, 역침투막 장치의 운전의 장기 안정화에는, 급수 및/또는 농축수 중의 실리카 농도와 함께, 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도를 적절히 관리하는 것이 중요한 것을 해명하였다.
본 발명은, 이하를 요지로 한다.
[1] 원수를 역침투막 장치로 처리함에 있어서, 그 역침투막 장치에 도입되는 물 (이하 「급수」라고 칭한다.) 및/또는 그 역침투막 장치의 농축수의 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도에 기초하여 그 역침투막 장치의 운전을 관리하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
[2] [1］에 있어서, 상기 급수 및/또는 농축수의 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도에 기초하여 하기 1) ∼ 9) 중 어느 하나 이상을 관리하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
1) 원수의 급수로서의 적합 여부
2) 급수의 수온
3) 농축 배율 또는 회수율
4) 역침투막의 급수 공급 압력, 농축수 압력, 또는 처리수 압력
5) 농축수 수량
6) 연속 운전 기간
7) 세정 시간
8) 세정 빈도
9) 역침투막의 교환 시기
[3] [1］또는 [2］에 있어서, 상기 급수 및/또는 농축수의 알루미늄 이온과 철 이온의 합계 농도에 기초하여 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
[4] [1］내지 [3］중 어느 하나에 있어서, 상기 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도를, 원하는 연속 운전 기간, 세정 시간, 농축 배율, 및 급수 수질 중 어느 하나 이상을 지표로서 설정하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
[5] [1］내지 [4］중 어느 하나에 있어서, 상기 농축수의 알루미늄 이온 농도가 0.4 mg/ℓ 이하, 철 이온 농도가 0.8 mg/ℓ 이하, 혹은 알루미늄 이온과 철 이온의 합계 농도가 1.0 mg/ℓ 이하가 되도록 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
[6] [1］내지 [5］중 어느 하나에 있어서, 상기 급수 및/또는 농축수의 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도와 실리카 농도에 기초하여 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
[7] [6］에 있어서, 상기 농축수의 실리카 농도가 80 mg/ℓ 이하가 되도록 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
[8] [1］내지 [6］중 어느 하나에 있어서, 상기 급수의 수온이 5 ∼ 10 ℃ 인 기간과 10 ℃ 를 초과하는 기간이 있고, 그 수온이 5 ∼ 10 ℃ 인 기간에 있어서, 상기 역침투막 장치의 운전 관리 방법에 따른 상기 관리와, 실리카 농도 및/또는 랑게리아 지수에 의한 운전 관리를 아울러 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
[9] 원수를 역침투막 처리하는 역침투막 장치와, 그 역침투막 장치에 도입되는 물 (이하 「급수」라고 칭한다.) 및/또는 그 역침투막 장치의 농축수의 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도를 측정하는 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
[10] [9］에 있어서, 상기 측정 수단으로 측정된 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도에 기초하여 하기 1) ∼ 9) 중 어느 하나 이상을 관리하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
1) 원수의 급수로서의 적합 여부
2) 급수의 수온
3) 농축 배율 또는 회수율
4) 역침투막의 급수 공급 압력, 농축수 압력, 또는 처리수 압력
5) 농축수 수량
6) 연속 운전 기간
7) 세정 시간
8) 세정 빈도
9) 역침투막의 교환 시기
[11] [10］에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 측정 수단으로 측정된 급수 및/또는 농축수의 알루미늄 이온과 철 이온의 합계 농도에 기초하여 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
[12] [10］또는 [11］에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 농축수의 알루미늄 이온 농도가 0.4 mg/ℓ 이하, 철 이온 농도가 0.8 mg/ℓ 이하, 혹은 알루미늄 이온과 철 이온의 합계 농도가 1.0 mg/ℓ 이하가 되도록 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
[13] [10］내지 [12］중 어느 하나에 있어서, 추가로 상기 급수 및/또는 농축수의 실리카 농도를 측정하는 수단을 갖고, 상기 제어 수단은, 상기 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도의 측정값과 그 실리카 농도의 측정값에 기초하여 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
[14] [13］에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 농축수의 실리카 농도가 80 mg/ℓ 이하가 되도록 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
본 발명에 따르면, 역침투막 장치에 있어서, pH 조정이나 스케일 분산제의 첨가를 필요로 하지 않고, 수질에 기초하는 운전 관리에서 장기간 안정적인 플럭스로 운전을 계속할 수 있고, 급수가 저온 (예를 들어 5 ∼ 10 ℃) 이어도, 스케일의 석출을 억제하여 높은 플럭스로 안정적인 운전이 가능하다.
예를 들어, 환산 플럭스가 초기값의 70 ％ 가 되는 기간으로서 적어도 3 개월 이상, 무세정으로 연속 운전할 수 있다.
종래법과 같이 스케일 분산제를 사용하는 경우에는, 약제 첨가 불량시 스케일의 리스크가 있다. 본 발명은 스케일 분산제를 사용하지 않고 대응할 수 있기 때문에, 이러한 문제는 해소된다.
도 1 은 본 발명의 역침투막 처리 시스템의 실시 형태를 나타내는 모식적인 플로우도이다.
이하에 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.
＜급수＞
본 발명에 있어서, 역침투막에서 처리하는 원수로는, 수돗물, 또는 제탁 (除濁) 된 공업 용수, 우물물 등을 들 수 있지만, 전혀 이것들로 한정되는 것은 아니다.
역침투막의 급수 수질에 대해서, 종래에 장기 연속 운전을 실시하기 위해서, 급수를 JIS K3802 에 정의되어 있는 파울링 인덱스 (FI), 또는 ASTM D4189 에 정의되어 있는 실트 덴서티 인덱스 (SDI) 나, 보다 간편한 평가 방법으로서 타니구치에 의해 제안된 MF 값 (Desalination, vol.20, p.353－364, 1977) 으로 평가하고, 이 값이 기정 (旣定) 값 이하가 되도록 급수를 청징하게 하는 것이 행해지고 있다. 예를 들어 FI 값 또는 SDI 값이 3 ∼ 4, 혹은 그 이하가 되도록 필요에 따라 원수를 전처리하고, 급수를 어느 정도 청징하게 하는 것이 행해지고 있다. 본 발명에 있어서도, 필요에 따라 제탁 처리 등의 전처리를 실시하여, 급수의 FI 값을 4 이하로 하는 것이 바람직하다.
＜역침투막 처리 시스템의 구성＞
도 1 은 본 발명의 역침투막 처리 시스템의 실시 형태의 일례를 나타내는 모식적인 플로우도이다. 원수조 (도시 생략) 로부터의 원수는, 도시되지 않은 급수 펌프와 역침투막 장치용 고압 펌프 (2) 에 의해 급수 배관 (3) 을 거쳐 역침투막 장치 (4) 에 도입된다. 역침투막을 투과한 투과수는 처리수 배관 (6) 으로부터 배출된다. 농축수는 농축수 배관 (5) 으로부터 배출된다.
급수 배관 (3) 에는 관리 계기 (1) 가 형성되어 있어, 급수의 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도를 측정하고, 이 측정 결과에 기초하여 역침투막 장치의 운전 관리를 실시한다.
관리 계기 (1) 는, 농축수 배관 (5) 에 형성되어 있어도 되고, 농축수 배관 (5) 과 급수 배관 (3) 의 양방에 형성되어 있어도 된다. 또한, 급수 배관 (3) 및/또는 농축수 배관 (5) 에는, 실리카 농도나 랑게리아 지수를 측정하고 이 값에 기초하여 운전 관리를 실시하는 관리 계기가 형성되어 있어도 된다. 관리 계기 (1) 가 실리카 농도 및/또는 랑게리아 지수의 측정과 제어를 겸하는 것이어도 된다.
역침투막 장치의 기본적인 운전 조건에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 농축수량 3.6 ㎥/hr 이상을 확보하고, 초저압 역침투막이면, 표준 압력 0.735 MPa, 막 면적 35 ∼ 41 ㎡, 초기 순수 플럭스 1.0 m/day(25℃) 이상, 초기 탈염률 98 ％ 이상이다. 역침투막이면 알루미늄 이온이나 철 이온의 배제율은 거의 변화하지 않기 때문에, 막의 종류는 이것에 의하지 않는다.
＜역침투막 장치의 운전 관리＞
본 발명에 있어서는, 급수 및/또는 농축수의 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도를 측정하고, 이 측정값 (이하 「Al/Fe 측정값」이라고 칭하는 경우가 있다.) 에 기초하여 역침투막 장치의 운전을 관리한다.
운전 관리 항목으로는, 하기 1) ∼ 9) 중 어느 하나 이상을 들 수 있다.
1) 원수의 급수로서의 적합 여부
2) 급수의 수온
3) 농축 배율 또는 회수율
4) 역침투막의 급수 공급 압력, 농축수 압력, 또는 처리수 압력
5) 농축수 수량
6) 연속 운전 기간
7) 세정 시간
8) 세정 빈도
9) 역침투막의 교환 시기
구체적으로는 이하의 운전 관리를 실시하는 방법을 들 수 있다.
(1) Al/Fe 측정값이 소정값 이하인 경우에는, 그대로 원수를 역침투막 장치에 도입한다. Al/Fe 측정값이 소정값보다 높은 경우에는, 원수가 급수로서 부적당한 것으로 판단하여, 역침투막에 대한 원수의 급수를 정지시키거나, 또는 원수의 알루미늄 이온 및/또는 철 이온 농도를 저감시켜 Al/Fe 측정값을 소정값 이하로 하는 처리, 예를 들어, 제 (除) 철/제 (除) 망간 처리나 이온 교환 처리를 실시한 후, 역침투막 장치에 도입한다. 상류측에서 PAC 나 염철로 응집 처리를 실시하고 있는 경우에는, 세정 주기에 영향을 미치므로, 응집 조건을 적절히 변경하는 것이 바람직하다.
(2) Al/Fe 측정값이 소정값 이하인 경우에는, 그대로 운전을 계속하고, Al/Fe 측정값이 소정값보다 높은 경우에는, 급수의 수온을 높인다.
(3) Al/Fe 측정값이 소정값보다 높은 경우에는, 플럭스나 압력, 농축 배율 (회수율) 을 낮추고, 소정값보다 낮은 경우에는 플럭스나 압력, 농축 배율 (회수율) 을 높인다.
(4) Al/Fe 측정값이 소정값보다 높은 경우에는, 연속 운전 기간을 짧게, 세정 시간을 길게, 세정 빈도를 높게, 역침투막의 교환 시간을 짧게 (교환 빈도를 낮게) 설정한다. 반대로 Al/Fe 측정값이 소정값보다 낮은 경우에는, 연속 운전 기간을 길게, 세정 시간을 짧게, 세정 빈도를 낮게, 역침투막의 교환 시간을 길게(교환 빈도를 높게) 설정한다.
Al/Fe 측정값의 소정값은, 역침투막 장치의 사양이나 기타 운전 조건 등에 의거하여, 원하는 안정 운전을 실시할 수 있도록 적절히 설정된다. 예를 들어 급수의 수온이 저온 (5 ∼ 10 ℃) 인 경우에도 10 ℃ 이상인 경우에도, 농축수의 Al/Fe 측정값으로서 알루미늄 이온 농도 0.01 ∼ 0.4 mg/ℓ 의 범위, 철 이온 농도 0.01 ∼ 0.8 mg/ℓ 의 범위, 알루미늄 이온 이온과 철 이온의 합계 농도 0.02 ∼ 1.0 mg/ℓ 의 범위의 범위로 적절히 결정한다.
본 발명에서는, Al/Fe 측정값으로부터 농축수의 연속 운전 기간, 세정 시간, 농축수 배율, 수온 중 어느 것을 설정해도 되고, 농축수의 Al/Fe 측정값이 소정값 이하가 되도록 이것들을 관리해도 된다.
예를 들어, 농축수의 알루미늄 이온 농도가 0.4 mg/ℓ 이하, 철 이온 농도가 0.8 mg/ℓ 이하, 알루미늄 이온과 철 이온의 합계 농도가 1 mg/ℓ 이하가 되도록 운전 관리함으로써, 급수의 수온이 5 ∼ 10 ℃ 인 저온이어도, 장시간 메인터넌스 프리, 무세정으로 운전을 계속할 수 있다.
예를 들어, 후술하는 표 3 에서 나타내는 바와 같이, 농축수 중의 알루미늄 이온 농도를 0.2 mg/ℓ 이하, 철 이온 농도를 0.2 mg/ℓ 이하, 알루미늄 이온과 철 이온의 합계 농도를 0.2 mg/ℓ 이하로 관리함으로써, 3 개월 이상 메인터넌스 프리로 운전을 계속할 수 있다.
Al/Fe 측정값과 함께, 급수 및/또는 농축수의 실리카 농도도 관리 지표로 해도 된다. 이 경우, 농축수의 실리카 농도가 80 mg/ℓ 이하, 특히 60 mg/ℓ 이하가 되도록 관리하는 것이 바람직하다.
Al/Fe 측정값에 기초하는 운전 관리는, 급수의 전체 수온역에서 유효하다. 급수의 수온이 10 ℃ 보다 낮은 경우에는 다른 운전 관리, 예를 들어, 농축수의 실리카 농도 및/또는 랑게리아 지수에 기초하는 운전 관리를 아울러 실시하는 것이 바람직하다.
구체적인 운전 관리 방법은, 이하와 같다.
급수의 수온이 5 ∼ 10 ℃ 인 경우에, 급수 또는 농축수의 실리카 농도 및 칼슘 경도, 또는 농축수의 알루미늄 이온 농도, 철 이온 농도로부터 회수율을 결정하고, 각각의 값에 기초하여 산출한 회수율 중에서 가장 낮은 회수율을 선정한다.
이 경우, 먼저, 농축수 실리카 농도 80 mg/ℓ 이하, 바람직하게는 60 mg/ℓ 이하가 되는 회수율을 결정한다. 예를 들어, 급수의 실리카 농도가 20 mg/ℓ 인 경우, 회수율은 70 ％ 정도이다.
또, 농축수의 랑게리아 지수가 0 이하가 되도록 회수율을 결정한다.
또한, 농축수의 알루미늄 이온 농도가 0.4 mg/ℓ 이하, 철 이온 농도가 0.8 이하, 혹은 이들 합계 농도가 1 mg/ℓ 이하가 되도록 회수율을 결정한다.
상기 3 가지 회수율 중 가장 낮은 회수율로 운전을 실시함으로써, 플럭스의 저하를 억제하여 장기간에 걸쳐 안정 운전을 실시할 수 있다.
＜플러싱에 대해서＞
본 발명에서는, 역침투막 장치의 운전 정지시에는 이하와 같이 저압 플러싱을 실시하는 것이 바람직하다.
수온 5 ℃ 에서의 실리카의 평형 농도는 20 mg/ℓ 이다. 실리카의 중합 속도는 느리기 때문에, 농축수에서는 실리카 농도 80 mg/ℓ 까지 허용된다. 단, 그대로 장치의 운전을 정지시키면, 농축수측에서 실리카의 석출이 발생할 가능성이 있기 때문에, 저압 플러싱을 실시한다.
저압 플러싱은, 장치 정지시에, 역침투막 장치용 고압 펌프를 정지시키고, 급수 펌프만을 작동시켜, 하기의 압력 및 수량으로 플러싱수를 흘려보내고, 그 동안의 시간을 확보함으로써 실시된다.
압력 : 0.1 ∼ 0.3 MPa 정도
수량 : 역침투막 베슬의 보유 수량의 3 배 분량 이상 예를 들어 3 ∼ 5 배 정도
운전 정지시에 상기 저압 플러싱을 실시하고, 그 후, 5 시간 이상 장치의 운전 정지 상태가 계속되는 경우에는 재차 저압 플러싱을 실시하는 것이 바람직하다.
＜그 밖의 처리＞
본 발명에 있어서의 역침투막 장치의 후단에는, 전기 탈이온 장치나 이온 교환 장치를 설치하여, 역침투막 투과수를 추가로 처리해도 된다. 역침투막 장치의 전단에는 보안 필터를 설치해도 된다. 원수의 잔류 염소 농도가 높은 경우에는, 역침투막 장치의 전단에 활성탄 탑 등의 잔류 염소 제거기를 설치해도 된다.
실시예
이하에 실시예를 대신하는 실험예를 들면서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
＜실험예 1＞
이하 조건에서 역침투막 장치를 운전하였다.
≪시험 조건≫
원수 : 노기 마을 물
처리수량 : 0.6 ∼ 0.8 m/day
역침투막 : 닛토 덴코사 제조 초저압 역침투막 「ES-20」
회수율 : 75 ％
급수 (역침투막 입구) 수온 : 5 ∼ 8 ℃
급수 실리카 농도 : 약 16 mg/ℓ
Run 1 은, 노기 마을 물에 약품 무첨가로 실시하였다. Run 2 에서는, 노기 마을 물에 Mg 원, Fe 원, Al 원으로서 각각 염화마그네슘, 염화제이철, 염화알루미늄을 소정 농도가 되도록 첨가하였다.
Run 1, 2 에 있어서의 역침투막 장치의 급수와 농축수의 각 성분 농도를 조사하여, 각각 성분마다의 농축 배율과 수량의 농축 배율을 구하였다. 또한, 4 일간의 운전 전후의 차압으로부터 차압 상승 속도를 조사하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure 112018077048548-pct00001
표 1 에서 알 수 있는 바와 같이, Run 2 에서는, 차압 상승 경향이 확인된다. Run 2 에서는, Fe 의 머티리얼 밸런스가 맞지 않아서 역침투막면에서의 Fe성분에 의한 폐색이 발생한 것으로 추정된다. Al 에 대해서도, 다른 공존 이온과 비교해서, 오차가 커, 막면에 대한 부착이 생각된다.
Run 2 에 있어서의 운전 후 역침투막의 막면 부착물의 원소 분석을 실시하여, 결과를 표 2 에 나타냈다. 표 2 로부터 공존 이온 중에서도 특히 Al, Fe 가 많이 부착되어 있음을 알 수 있다.
Figure 112018077048548-pct00002
＜실험예 2＞
수온 5 ℃, 실리카 20 mg/ℓ 에서 잔류 염소를 제거한 수돗물을 역침투막 장치의 급수로서 사용하고, Al 원, Fe 원으로서 각각 염화알루미늄, 염화제이철을 첨가하여, 소정의 Al 농도, Fe 농도로 조정하고, 닛토 덴코사 제조 초저압 역침투막 「ES-20」을 사용하여 3 배 농축시켰다 (농축수 실리카 60 mg/ℓ).
이 급수의 Al 농도 및 Fe 농도를 다양하게 변경하고, 계산에 의해 구한 역침투막 처리에서 얻어진 농축수의 Al 농도, Fe 농도, 및 Fe 와 Al 의 합계 농도와 플럭스의 저하 속도에서 구한 환산 플럭스가 초기값의 70 ％ 로 저하될 때까지의 운전 기간 (이하, 「70 ％ 운전 계속 가능 일수」라고 칭하는 경우가 있다.) 의 관계를 그래프화시켰다. 그 결과를 표 3 에 정리하였다. 표 3 중, 70 ％ 운전 계속 가능 일수는 월수로 나타낸다.
Figure 112018077048548-pct00003
표 3 으로부터 70 ％ 운전 계속 가능 일수는, 농축수의 Al 농도, Fe 농도, 및 Al 과 Fe 의 합계 농도에 의존하고 있음을 알 수 있다.
실시예의 조건 1 과 2, 조건 3 과 4, 조건 6 과 7 로부터, Al 농도 쪽이 Fe 농도보다 운전 계속 가능 일수에 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
실시예의 조건 7 과 비교예의 조건 1 ∼ 3 으로부터, 농축수 중의 Al 농도 (계산값) 는 0.4 mg/ℓ 이하, Fe 농도 (계산값) 는 0.8 mg/ℓ 이하, Al 과 Fe 의 합계 농도 (계산값) 는 1.0 mg/ℓ 이하로 설정함으로써, 장기간에 걸쳐서 역침투막을 안정적으로 운전하는 것이 가능함은 분명하다.
표 3 에는, 그래프화한 일부 수치로부터 70 ％ 운전 계속 가능 일수를 계산한 결과를 나타냈다. 이들 결과를 이용하여, 이하와 같이 하여 운전 관리를 실시할 수 있다.
예를 들어, 그래프화한 결과의 기울기로부터 운전 계속 가능 일수와 Al/Fe 측정값의 관계식을 구하고, 이 관계식에 운전 계속 가능 일수로서 소정의 일수를 대입하여 Al/Fe 측정값을 산출한다. 그리고, 농축수 중의 Al/Fe 측정값이 당해 산출한 값이 되도록 농축 배율 (회수율) 등을 제어한다.
또는, 상기 관계식에 Al/Fe 측정값을 대입하고, 70 ％ 운전 계속 가능 일수를 구함으로써, 연속 운전 가능한 시간을 설정할 수 있고, 세정 주기를 예측할 수 있다. 급수의 Al/Fe 측정값에 대하여 어느 정도까지 농축 가능한지를 산출할 수도 있다.
상기 표 3 에서는, 산식 (算式) 플럭스가 70 ％ 로 저하될 때까지의 운전 기간을 평가하였다. 초기 플럭스로부터의 저하는, 70 ％ 에 한정되지 않고, 세정 빈도, 원하는 운전 조건에서의 운전을 계속할 수 있도록 적절히 결정된다.
본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명했는데, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능한 것은 당업자에게 명확하다.
본 출원은, 2016년 3월 18일자로 출원된 일본 특허출원 제2016-055726호에 의거하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
1 : 관리 계기
2 : 고압 펌프
3 : 급수 배관
4 : 역침투막 장치
5 : 농축수 배관
6 : 처리수 배관

Claims (14)

  1. 원수를 역침투막 장치로 처리함에 있어서, 그 역침투막 장치의 농축수의 알루미늄 이온 및 철 이온 농도에 기초하여 그 농축수의 알루미늄 이온 농도가 0.4 mg/ℓ 이하, 철 이온 농도가 0.8 mg/ℓ 이하, 또한 알루미늄 이온과 철 이온의 합계 농도가 1.0 mg/ℓ 이하가 되도록 그 역침투막 장치의 운전을 관리하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 농축수의 알루미늄 이온 및 철 이온 농도에 기초하여 원수의 상기 역침투막 장치에 도입되는 물 (이하 「급수」라고 칭한다.) 로서의 적합 여부, 급수의 수온, 농축 배율 (회수율), 압력 (역침투막의 급수 공급 압력, 농축수 압력, 처리수 압력), 농축수 수량, 연속 운전 기간, 세정 시간, 세정 빈도, 및 역침투막의 교환 시기 중 어느 하나 이상을 관리하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 이온 및 철 이온 농도를, 원하는 연속 운전 기간, 세정 시간, 농축 배율, 및 급수 수질 중 어느 하나 이상을 지표로서 설정하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 농축수의 알루미늄 이온 및 철 이온 농도와 실리카 농도에 기초하여 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 농축수의 실리카 농도가 80 mg/ℓ 이하가 되도록 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 급수의 수온이 5 ∼ 10 ℃ 인 기간과 10 ℃ 를 초과하는 기간이 있고, 그 수온이 5 ∼ 10 ℃ 인 기간에 있어서, 상기 역침투막 장치의 운전 관리 방법에 따른 상기 관리와, 실리카 농도 및/또는 랑게리아 지수에 의한 운전 관리를 아울러 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 장치의 운전 관리 방법.
  7. 원수를 역침투막 처리하는 역침투막 장치와, 그 역침투막 장치의 농축수의 알루미늄 이온 및 철 이온 농도를 측정하는 측정 수단과, 그 농축수의 알루미늄 이온 농도가 0.4 mg/ℓ 이하, 철 이온 농도가 0.8 mg/ℓ 이하, 또한 알루미늄 이온과 철 이온의 합계 농도가 1.0 mg/ℓ 이하가 되도록 그 역침투막 장치의 운전을 관리하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 측정 수단으로 측정된 알루미늄 이온 및 철 이온 농도에 기초하여 상기 원수의 상기 역침투막 장치에 도입되는 물 (이하 「급수」라고 칭한다.) 로서의 적합 여부, 급수의 수온, 농축 배율 (회수율), 압력 (역침투막의 급수 공급 압력, 농축수 압력, 처리수 압력), 농축수 수량, 연속 운전 기간, 세정 시간, 세정 빈도, 및 역침투막의 교환 시기 중 어느 하나 이상을 관리하는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    추가로 상기 농축수의 실리카 농도를 측정하는 수단을 갖고, 상기 제어 수단은, 상기 알루미늄 이온 및 철 이온 농도의 측정값과 그 실리카 농도의 측정값에 기초하여 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 농축수의 실리카 농도가 80 mg/ℓ 이하가 되도록 상기 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 역침투막 처리 시스템.
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