WO2015093336A1 - 濃縮装置のスケール検知装置及び方法、水の再生処理システム - Google Patents

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進 沖野
昌之 江田
櫻井　秀明
鵜飼　展行
英夫 鈴木
裕 中小路
茂 吉岡
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Definitions

  • the present invention relates to a scale detection apparatus and method for a concentrator and a water regeneration treatment system.
  • mine wastewater contains pyrite (FeS 2 ), and this pyrite is oxidized to produce SO 4 2 ⁇ .
  • Inexpensive Ca (OH) 2 is used to neutralize mine wastewater. For this reason, the mine wastewater is rich in Ca 2+ and SO 4 2- .
  • a concentrating device for performing desalting treatment for example, a reverse osmosis membrane device, a nanofiltration membrane device, an ion exchange membrane device and the like are known.
  • Patent Document 1 proposes a method of monitoring the reverse osmosis membrane, for example, by using a cell for monitoring the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane device.
  • the monitoring method proposed in Patent Document 1 is monitoring using a monitoring cell, and since it is determined that mineral salt crystals have precipitated in the monitoring cell, the reverse osmosis membrane is similarly used. Since the precipitation of mineral salts has started, there is a problem that the signs of crystal precipitation cannot be monitored in advance.
  • an object of the present invention is to provide a scale detecting device and method for a concentrator capable of grasping in advance crystal precipitation on the filter membrane of the concentrator, and a water regeneration treatment system.
  • the first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a concentration device having a filtration membrane for concentrating salt from treated water containing at least gypsum to obtain fresh water, and discharging the concentrated water enriched with salt.
  • a scale detector having a detection film that is provided in a branch line branched from the concentrated water line and that further contains salt from the concentrated water to obtain detection fresh water and detects the presence or absence of scale components in the concentrated water
  • a scale detection device of the concentrating device is a concentration device having a filtration membrane for concentrating salt from treated water containing at least gypsum to obtain fresh water, and discharging the concentrated water enriched with salt.
  • a scale detector having a detection film that is provided in a branch line branched from the concentrated water line and that further contains salt from the concentrated water to obtain detection fresh water and detects the presence or absence of scale components in the concentrated water
  • a scale detection device of the concentrating device is a scale detection device of the concentrating device.
  • a scale detecting device for a concentrating device comprising a booster pump for increasing a water pressure of the concentrated water supplied to the detection film of the scale detecting unit.
  • the third invention is the scale detector of the concentrating device according to the first or second invention, further comprising a valve for reducing the amount of the detection concentrated water separated by the detection membrane.
  • the scale detector of the concentrator according to the third aspect further comprising a circulation line for returning the concentrated water for detection separated by the detection membrane to the inlet side of the detection membrane again.
  • the scale detector of the concentrating device according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a heat exchanger for exchanging heat of the concentrated water supplied to the scale detector.
  • the concentrator when the scale inhibitor is supplied to prevent the scale from adhering to the filter membrane of the concentrator before being introduced into the concentrator, the concentrator
  • the present invention resides in a scale detection device for a concentration device, wherein an acid is supplied to concentrated water from the device to invalidate a scale inhibitor.
  • the scale detector of the concentration device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the scale component is gypsum and the detection membrane is a reverse osmosis membrane.
  • the eighth invention is the invention according to any one of the first to seventh inventions, wherein the water to be treated is mine wastewater, blowdown water of a power plant cooling tower, accompanying water at the time of oil / gas production, brine water, factory wastewater. It exists in the scale detection apparatus of the concentration apparatus characterized by being any one.
  • a salt concentration step in which salt is concentrated from a water to be treated containing at least gypsum by a filtration membrane and separated into fresh water and concentrated water, and further, salinity is further obtained from a part of the concentrated water in which the separated salt is concentrated.
  • a scale detection step of detecting the presence or absence of precipitation of scale components in the concentrated water, and obtaining a fresh water for detection.
  • the tenth invention is the scale detection method for a concentration device according to the ninth invention, wherein the concentration of concentrated water supplied to the detection membrane in the scale detection step is increased to improve the concentration rate.
  • the eleventh invention is the scale detection method for a concentrator, characterized in that, in the ninth or tenth invention, the amount of the concentrated water for detection separated by the detection membrane is reduced and the concentration rate is improved.
  • the concentrated water for detection separated by the detection membrane is returned again to the inlet side of the detection membrane to improve the concentration rate. It is in the scale detection method.
  • a thirteenth aspect of the present invention is the scale detection method for a concentration apparatus according to any one of the ninth to twelfth aspects, wherein the concentrated water supplied to the scale detection unit is subjected to heat exchange to increase the amount of scale deposition. is there.
  • the concentrator when the scale preventive agent is supplied to prevent the scale from adhering to the filtration membrane of the concentrator before being introduced into the concentrator, the concentrator
  • the present invention resides in a method for detecting a scale of a concentrating device, wherein an acid is supplied to concentrated water from the device to invalidate a scale inhibitor.
  • a fifteenth aspect of the present invention is a first scale inhibitor supply unit that supplies a scale inhibitor to water to be treated having a gypsum component, and a first pH that adjusts the pH of discharged water supplied with the scale inhibitor by a pH adjuster.
  • a first scale detection that is provided in the branch line and further has a first detection film that further concentrates salt from the first concentrated water to obtain first detection fresh water and detects the presence or absence of scale components in the concentrated water.
  • the second scale inhibitor supply part for supplying a scale inhibitor to the first concentrated water from which the gypsum is separated, and the first scale inhibitor is supplied.
  • a second pH adjusting unit that adjusts the pH of the concentrated water; a second pH adjusting unit that is installed on the downstream side of the second pH adjusting unit, concentrates the salinity in the first concentrated water, and separates it into second fresh water and second concentrated water; Provided in a second branch line branched from the second concentrated water line for discharging the second concentrated water in which the second concentrated water in which the salt content of the second concentrated device is concentrated, and further concentrates the salt content from the second concentrated water And a second scale detection unit having a second detection film for obtaining second detection fresh water and detecting the presence or absence of a scale component in the second concentrated water.
  • the scale detection unit when water to be treated is treated with a concentrator, it is possible to grasp in advance crystal precipitation on the filter membrane of the concentrator.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a relationship diagram of the water treatment operation time (horizontal axis), the amount of scale deposition on the filtration membrane (left vertical axis), and the permeation flux (right vertical axis).
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a scale detector of another concentrator according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a scale detector of another concentrator according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrator according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrator according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrating device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the temperature dependence of the solubility of gypsum.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrating device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a water regeneration treatment system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of another water regeneration treatment system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a relationship diagram of the water treatment operation time (horizontal axis), the amount of scale deposition on the filtration membrane (left vertical axis), and the permeation flux (right vertical axis).
  • 3 and 4 are schematic views of a scale detection device of another concentrating device of the first embodiment.
  • the scale detector of the concentration apparatus according to the present embodiment is a reverse osmosis membrane 13a that is a filtration membrane for concentrating salt from treated water 11 containing at least gypsum (calcium sulfate) to obtain fresh water 12.
  • a reverse osmosis membrane device 13 which is a concentration device, and a branch line L 14 branched from a concentrated water line L 13 that discharges the concentrated water 14 in which the salt content is concentrated, and further concentrates the salt content from the concentrated water 14, While obtaining the fresh water 16 for a detection, the scale detection part 15 which has the detection film
  • reference numeral 20 is a pressure gauge
  • 21 is a flow meter
  • L 11 is a treated water introduction line
  • L 12 is a fresh water discharge line.
  • a reverse osmosis membrane device is described as an example of a concentration device for obtaining fresh water.
  • the present invention is not limited to this, and the water to be treated is concentrated with a filtration membrane. If it is an apparatus which does, it will not specifically limit.
  • the water 11 to be treated includes a gypsum component as a scale component such as mine wastewater, blowdown water of a power plant cooling tower, accompanying water at the time of oil / gas production, brine, and factory wastewater.
  • the treated water 11 is pressurized to a predetermined pressure by a booster pump P 1 provided in the treated water introduction line L 11 and is introduced into the reverse osmosis membrane device 13 including the reverse osmosis (RO) membrane 13 a.
  • RO reverse osmosis
  • the salt in the water to be treated 11 is concentrated, and the water that has passed through the reverse osmosis membrane 13 a is regenerated as fresh water 12 and collected.
  • the concentrated water 14 enriched with this salt content separately collects gypsum and the like (see Example 6 described later). *
  • a branch line L 14 that branches a part from the concentrated water line L 13 that discharges the concentrated water 14 .
  • the salinity is further concentrated from the branched concentrated water 14 to obtain detection fresh water 16, and a scale having a detection film 15 a that detects the presence or absence of the precipitation of scale components in the concentrated water 14.
  • a detection unit 15 is provided.
  • the detection membrane 15a is preferably a reverse osmosis (RO) membrane.
  • RO reverse osmosis
  • the reverse osmosis membrane 13a of the reverse osmosis membrane device 13 provided in the main line has the same properties because the membrane behavior is the same.
  • the concentration of salt is higher than that of the water to be treated 11 introduced into the reverse osmosis membrane 13a of the reverse osmosis membrane device 13, and the concentration is accelerated.
  • the scale components are more likely to precipitate earlier than the reverse osmosis membrane 13a.
  • the presence or absence of the scale component is confirmed by a detection flow meter 22 provided in a detection fresh water discharge line L 15 for discharging the detection fresh water 16.
  • a detection flow meter 22 provided in a detection fresh water discharge line L 15 for discharging the detection fresh water 16.
  • the permeation flux (flux) of the detection fresh water 16 is a predetermined value by the detection flow meter 22, there is no precipitation of scale, but when the scale adheres to the detection film 15a, the permeate flow. Since the bundle decreases, by detecting the decrease, the reverse osmosis membrane 13a can be washed before the scale of the reverse osmosis membrane 13a of the reverse osmosis membrane device 13 is installed.
  • a solid line A indicates the permeation flux (flux) of fresh water 12 that permeates the reverse osmosis membrane 13a of the reverse osmosis membrane device 13 of the present installation
  • a solid line B indicates the reverse osmosis membrane device of the present installation.
  • the degree of scale adhesion to the 13 reverse osmosis membranes 13a is shown.
  • a broken line a indicates the permeation flux of fresh water that passes through the detection film 15a
  • a broken line b indicates the degree of scale adhesion to the detection film 15a.
  • the reverse osmosis membrane 13a of the reverse osmosis membrane device 13 of the main installation line can always be washed before scale deposition, and can be stably treated with water.
  • the presence or absence of the scale component is detected by the flow meter 22 for detection of the fresh water 16 for detection.
  • the present invention is not limited to this, for example, as shown in FIG. in the detection pressure gauge 23 provided in the branch line L 14, and detects the pressure change may be detecting the presence or absence of scale deposition.
  • a turbidimeter 24 is provided in the detection concentrated water separation line L 16 for separating the detection concentrated water 17, and the turbidity of the detection concentrated water 17 is detected, and the scale is You may make it detect the presence or absence of adhesion.
  • an electrical conductivity meter may be provided, and the degree of turbidity may be detected based on a change in the electrical conductivity.
  • the detection film 15a of the scale detection unit 15 may be disposable every time or may be reused after being regenerated.
  • the reverse osmosis membrane device 13 of the main line by providing the scale detector 15 having the reverse osmosis membrane detection membrane 15a, the reverse osmosis membrane The crystal precipitation of the reverse osmosis membrane 13a of the device 13 can be grasped in advance.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrator.
  • the scale detector of the concentrating device according to the present embodiment is further provided with a second booster pump P 2 in the branch line L 14 in the first embodiment to boost the water pressure of the branched concentrated water 14.
  • P 2 the second booster pump in the branch line L 14 in the first embodiment to boost the water pressure of the branched concentrated water 14.
  • it is supplied to the detection film 15a to accelerate the concentration.
  • membrane 15a is increased, and the improvement of the concentration rate of the concentrated water 17 for a detection can be aimed at.
  • scale deposition on the detection film 15a is accelerated, and scale deposition can be detected at an earlier stage than in the first embodiment.
  • the pressure of the water to be treated 11 introduced into the reverse osmosis membrane device 13 is 1 MPa, for example, the pressure of the concentrated water 14 is increased by, for example, about 4 MPa to increase the permeation flux permeating the detection membrane 15a. What should I do?
  • the regulating valve V 11 in sensing concentrated water separation line L 16 is provided, by squeezing the adjustment valve V 11, reducing the separation water of the detection concentrate 17 may be accelerated and concentrated.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrator.
  • the scale detector of the concentrating device according to the present embodiment is the same as in Example 1 except that a part of the detecting concentrated water 17 is further transferred from the detecting concentrated water separation line L 16 to the branch line L 14.
  • a circulation line L 17 for returning is provided, and the concentrated water for detection 17 is returned again to the inlet side of the detection membrane 15a.
  • the concentration rate is higher than in the case where the detection concentrated water 17 as in the first embodiment is not partially recycled.
  • the concentrated water 14 is supplied to the detection membrane 15a.
  • the concentration rate of the concentrated water 14 becomes higher than when the detection concentrated water 17 is not partially recycled and reused. Since the concentration rate can be increased, precipitation of gypsum is accelerated, and detection at an earlier stage than in Example 1 becomes possible.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrator. As shown in FIG. 7, the scale detector of the concentrating device according to the present embodiment is provided with a heat exchanger 25 in the branch line L 14 in Example 1 so as to change the temperature of the concentrated water 14.
  • FIG. 8 is a diagram showing the temperature dependence of the solubility of gypsum.
  • the solubility of gypsum depends on temperature. Specifically, the solubility is maximum at about 40 degrees, and the solubility decreases when the temperature is higher or lower than that. Therefore, the gypsum deposition is accelerated by changing the temperature of the concentrated water 14 by the heat exchanger 25.
  • the temperature of the concentrated water 14 is lowered by about 10 degrees by the heat exchanger 25.
  • precipitation of gypsum can be accelerated by reducing the solubility of gypsum by the temperature change of the concentrated water 14.
  • the precipitation rate of gypsum in the concentrated water 14 can be increased, so that the precipitation of gypsum is accelerated and detection at an earlier stage than in Example 1 becomes possible.
  • the solubility is lower on the high temperature side than when the concentrated water 14 is lowered with the heat exchanger 25, but when a polymer reverse osmosis membrane is used as the detection membrane 15a.
  • the durability range of the film is around 40 degrees. Therefore, when the reverse osmosis membrane having no heat resistance is used as the detection membrane 15a, it is preferable to lower the temperature.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a scale detector of the concentrator.
  • the scale detection device of the concentrating device according to the present embodiment prevents the scale inhibitor 26a from being scaled against the water to be treated 11 before being introduced into the reverse osmosis membrane device 13 in the first embodiment.
  • the acid 27a is supplied from the acid supply device 27 to the concentrated water 14 from the reverse osmosis membrane device 13, and the scale The prevention agent is made invalid.
  • the scale inhibitor 26a suppresses generation of crystal nuclei in the water to be treated 11 and crystal nuclei contained in the water to be treated 11 (such as seed crystals and small-diameter scales deposited exceeding the saturation concentration). It has a function of adsorbing to the surface of the substrate and suppressing crystal growth. The scale inhibitor also has a function of dispersing (preventing aggregation) particles in the water to be treated such as precipitated crystals.
  • the scale inhibitor 26a is a phosphonic acid scale inhibitor, a polycarboxylic acid scale inhibitor, and a mixture thereof. Examples of the scale inhibitor include “FLOCON260 (trade name, manufactured by BWA)”.
  • the scale inhibitor 26a is a chemical that suppresses scale formation on the membrane surface of the reverse osmosis membrane 13a in the main line and prevents membrane clogging, but the pH is lowered by supplying the acid 27a. By doing so, the effect is invalidated.
  • sulfuric acid is supplied from the acid supply unit 27 into the concentrated water 14 as the acid 27a, and the pH is adjusted to 4 or less.
  • the scale inhibitor 26a is invalidated, the precipitation of gypsum is accelerated, and detection at an earlier stage is possible than when the acid 27a is not supplied.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a water regeneration treatment system according to the sixth embodiment.
  • the water regeneration treatment system 100A includes a first scale inhibitor supply unit 51A that supplies the scale inhibitor 26a to the treated water 11 such as cooling tower discharge water or mine wastewater.
  • a first pH adjuster 54A for adjusting the pH of the treated water 11 supplied with the scale inhibitor 26a by the pH adjuster 53, and a salinity in the treated water 11 installed on the downstream side of the first pH adjuster 54A.
  • a crystallization tank 61 for crystallization and a first crystallization part 63 having a seed crystal supply part 62 for supplying a gypsum seed crystal (gypsum seed crystal) 60 a to the crystallization tank 61 are provided.
  • L 15A is a detection fresh water discharge line for discharging the first detection fresh water 16A
  • L 16A is a detection concentrated water separation line for separating the first detection concentrated water 17A
  • L 15B is the first.
  • 2 illustrates a detection fresh water discharge line for discharging the detection fresh water 16B
  • L 16B illustrates a detection concentrated water separation line for separating the second detection concentrated water 17B.
  • the scale inhibitor 26a is supplied to the treated water 11 from the first scale inhibitor supply part 51A.
  • the pH of the water to be treated 11 fed to the first reverse osmosis membrane device 13A is adjusted to 10 or more, preferably 10.5 or more, more preferably 11 or more.
  • the pH meter 55A measures the pH of the treated water 11 at the inlet of the first reverse osmosis membrane device 13A.
  • a control unit (not shown) adjusts the opening of the valve so that the measured value of the pH meter 55A becomes a predetermined pH control value, and alkali is introduced into the water 11 to be treated from the tank of the first pH adjusting unit 54A.
  • the water to be treated 11 whose pH is adjusted is desalted.
  • the water that has passed through the reverse osmosis membrane 13a is recovered as the first fresh water 12A.
  • the ions contained in the water to be treated 11 and the scale inhibitor 26a cannot permeate the reverse osmosis membrane 13a. Therefore, the non-permeate side of the reverse osmosis membrane 13a becomes the first concentrated water 14A having a high ion concentration.
  • silica is contained in the first concentrated water 14A in a state of being dissolved in the water to be treated. Even when the gypsum and calcium carbonate in the first concentrated water 14A are concentrated to a saturation concentration or more, the scale generation is suppressed by the calcium scale inhibitor as the scale inhibitor 26a.
  • the treated water 11 contains, for example, Mg 2+
  • the concentration of Mg 2+ contained in the first concentrated water 14A is increased by the first desalting step.
  • the generation of magnesium hydroxide scale is suppressed by the magnesium scale inhibitor as the scale inhibitor 26a.
  • the first concentrated water 14 ⁇ / b> A is fed toward the crystallization tank 61.
  • the first concentrated water 14 ⁇ / b> A discharged from the first reverse osmosis membrane device 13 ⁇ / b> A is stored in the crystallization tank 61.
  • a seed crystal 60a of gypsum is added from the seed crystal supply unit 62 to the first concentrated water 14A in the crystallization tank 61. Since the first concentrated water 14A from the first reverse osmosis membrane device 13A has a pH of 10 or more, the gypsum 60 is in the dissolved state in the presence of the calcium scale inhibitor. However, when the seed crystal 60a is sufficiently present, the gypsum 60 is crystallized using the seed crystal 60a as a nucleus even if a scale inhibitor is present.
  • gypsum 60 having a large diameter (for example, a particle size of 10 ⁇ m or more) grown by adding the seed crystal 60 a is precipitated at the bottom of the crystallization tank 61.
  • the precipitated gypsum 60 is discharged from the bottom of the crystallization tank 61.
  • the first concentrated water 14A from which the gypsum 60 has been separated is fed to the second reverse osmosis membrane device 13B on the downstream side.
  • the water that has passed through the second reverse osmosis membrane device 13B on the downstream side is recovered as the second fresh water 12B.
  • the second concentrated water 14B of the second reverse osmosis membrane device 13B is discharged out of the system.
  • the second fresh water 12B can be further recovered from the first concentrated water 14A from which the gypsum 60 has been removed after being processed by the first reverse osmosis membrane device 13A. It becomes the total amount of the first fresh water 12A and the second fresh water 12B, and the water recovery rate of fresh water is improved.
  • the scale inhibitor 26a is supplied from the second scale inhibitor supply unit 51B, and the pH adjustment at that time is controlled by the second pH adjustment unit 54B, and the control method is the first scale prevention. The same operation as that of the agent supply unit 51A and the first pH adjustment unit 54A is performed.
  • ions are concentrated by the first reverse osmosis membrane device 13A, but the gypsum 60 is removed by the crystallization tank 61. For this reason, the ion concentration of the first concentrated water 14A flowing into the second reverse osmosis membrane device 13B on the downstream side is lower than that before the treatment. For this reason, the osmotic pressure in the 2nd reverse osmosis membrane apparatus 13B located downstream becomes low, and required motive power is reduced.
  • the second scale inhibitor supply unit 51B that supplies the scale inhibitor 26a to the first concentrate 14A from which the gypsum 60 has been separated, and the first concentrate 14A to which the scale inhibitor 26a is supplied.
  • a second pH adjusting unit 54B that adjusts the pH with the pH adjusting agent 53, and a salt concentration in the first concentrated water 14A are further removed downstream from the pH adjusting unit 54B, and the second fresh water 12B and the second concentrated water 14B are removed.
  • a second reverse osmosis membrane device 13A that adjusts the pH with the pH adjusting agent 53, and a salt concentration in the first concentrated water 14A are further removed downstream from the pH adjusting unit 54B, and the second fresh water 12B and the second concentrated water 14B are removed.
  • a second reverse osmosis membrane device 13A that reverse osmosis membrane device 13A.
  • the branch line L 14A branched from the separation line L 13A of the first concentrated water 14A of the first reverse osmosis unit 13A is provided, a first scale detecting portion 15A provided with the sensing film 15a, the the branch line L 14B that branches from the separation line L 13B of the second concentrated water 14B of second reverse osmosis unit 13B provided, installed respectively and a second scale detecting portion 15B provided with the sensing film 15b, the first reverse osmosis
  • the adhesion of the scale components of the membrane device 13A and the second reverse osmosis membrane device 13B is detected in advance, and a stable water regeneration process is always performed.
  • the first scale detection unit 15A the first detection fresh water 16A and the first detection concentrated water 17A are separated by the detection film 15a, and the presence or absence of the precipitation of the scale component in the first concentrated water 14A is detected. Like to do.
  • the detection film 15b separates the second detection fresh water 16B and the second detection concentrated water 17B, and the precipitation of the scale components in the second concentrated water 14B. The presence or absence is detected.
  • the first scale detection unit 15A and the second scale detection unit 15B use the aspect as described in the first to fifth embodiments, and the reverse osmosis membrane device 13a and the second reverse osmosis membrane device 13B of the first reverse osmosis membrane device 13A. By grasping the crystal precipitation on the reverse osmosis membrane 13b in advance, it is possible to grasp the crystal precipitation on each of the first reverse osmosis membrane 13a and the second reverse osmosis membrane 13b in advance.
  • a liquid cyclone 71 is provided on the downstream side of the crystallization tank 61 as gypsum separation means, and the gypsum 60 and the supernatant water are separated by the liquid cyclone 71.
  • the gypsum 60 separated and separated may be dehydrated by removing the separation liquid 73 by the dehydrating device 72 so that the gypsum 60 can be reliably separated.

Abstract

　本濃縮装置のスケール検知装置は、少なくとも石膏を含む被処理水１１から塩分を濃縮し、淡水１２を得るろ過膜である逆浸透膜１３ａを有する濃縮装置である逆浸透膜装置１３と、塩分が濃縮された濃縮水１４を排出する濃縮水ラインＬ13から分岐した分岐ラインＬ14に設けられ、前記濃縮水１４から更に塩分を濃縮し、検知用淡水１６を得ると共に、濃縮水１４中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜１５ａを有するスケール検知部１５と、を備える。

Description

濃縮装置のスケール検知装置及び方法、水の再生処理システム
本発明は、濃縮装置のスケール検知装置及び方法、水の再生処理システムに関するものである。
　例えば鉱山廃水にはパイライト（ＦｅＳ2）が含まれており、このパイライトが酸化されてＳＯ4 2-が生成する。鉱山廃水を中和するために安価なＣａ（ＯＨ）2が用いられる。このため、鉱山廃水にはＣａ2+及びＳＯ4 2-が豊富に含まれている。
　また、かん水、下水、工場廃水にもＣａ2+及びＳＯ4 2-が豊富に含まれていることが知られている。また、冷却塔においては、ボイラなどから排出された高温の排ガスと冷却水との間で熱交換が行われる。この熱交換により冷却水の一部が蒸気となるため、冷却水中イオンが濃縮される。従って、冷却塔から排出された冷却水（ブローダウン水）は、Ｃａ2+及びＳＯ4 2-などのイオン濃度が高い状態となっている。
　これらのイオンを多量に含む水は、一般に脱塩処理が施されてから環境中に放出される。脱塩処理を実施する濃縮装置としては、例えば逆浸透膜装置、ナノろ過膜装置、イオン交換膜装置等が知られている。
　しかし、これらの装置を用いて脱塩処理する間において、高濃度の陽イオン（例えばカルシウムイオン（Ｃａ2+））と陰イオン（例えば硫酸塩（ＳＯ4 2-））が、その淡水を得る際に、これらのイオンが膜表面で濃縮すると、難溶性鉱物塩である硫酸カルシウム（石膏（ＣａＳＯ4））の溶解限度を超える場合があり、膜表面にスケールとして析出し、淡水の透過流束（フラックス）が低下する、という問題がある。
　このため、従来においては、逆浸透膜を監視する方法として、例えば逆浸透膜装置の逆浸透膜を監視するセルを用いて、目視で判断することで、鉱物塩の結晶生成を検出することの提案がある（特許文献１）。
特表２００９－５２４５２１号公報
　しかしながら、特許文献１の提案による監視方法は、監視用のセルを用いての監視であると共に、監視用セルに鉱物塩の結晶の析出があったことを判断するので、逆浸透膜も同様に鉱物塩の析出が開始されているので、結晶析出の兆候を事前に監視することができない、という問題がある。
　よって、逆浸透膜装置を用いて被処理水を水処理する場合、逆浸透膜装置の逆浸透膜への結晶析出を事前に把握することができるスケール検知装置の出現が切望されている。
　本発明は、前記問題に鑑み、濃縮装置のろ過膜への結晶析出を事前に把握することができる濃縮装置のスケール検知装置及び方法、水の再生処理システムを提供することを課題とする。
　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、少なくとも石膏を含む被処理水から塩分を濃縮し、淡水を得るろ過膜を有する濃縮装置と、塩分が濃縮された濃縮水を排出する濃縮水ラインから分岐した分岐ラインに設けられ、前記濃縮水から更に塩分を濃縮し、検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜を有するスケール検知部と、を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。
　第２の発明は、第１の発明において、前記スケール検知部の検知膜に供給する濃縮水の水圧を上昇する昇圧ポンプを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。
　第３の発明は、第１又は２の発明において、前記検知膜で分離される検知用濃縮水の分離水量を低下するバルブを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。
　第４の発明は、第３の発明において、前記検知膜で分離される前記検知用濃縮水を再度検知膜の入口側に戻す循環ラインを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。
　第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記スケール検知部へ供給する濃縮水を熱交換させる熱交換器を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。
　第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記濃縮装置に導入する以前に、スケール防止剤を供給して濃縮装置のろ過膜のスケールの付着を防止する場合、前記濃縮装置からの濃縮水に酸を供給し、スケール防止剤を無効化することを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。
　第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記スケール成分が石膏であり、前記検知膜が逆浸透膜であることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。
　第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの発明において、前記被処理水は、鉱山廃水、発電プラント冷却塔のブローダウン水、オイル・ガス拙作時の随伴水、かん水、工場廃水のいずれか一つであることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置にある。
　第９の発明は、少なくとも石膏を含む被処理水からろ過膜により塩分を濃縮し、淡水と濃縮水とに分離する塩分濃縮工程と、分離した塩分が濃縮された濃縮水の一部から更に塩分を濃縮し、検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知するスケール検知工程と、を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。
　第１０の発明は、第９の発明において、前記スケール検知工程の検知膜に供給する濃縮水の水圧を上昇させ、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。
　第１１の発明は、第９又は１０の発明において、検知膜で分離される検知用濃縮水の分離水量を低下させ、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。
　第１２の発明は、第９乃至１１のいずれか一つの発明において、検知膜で分離される検知用濃縮水を再度検知膜の入口側に戻し、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。
　第１３の発明は、第９乃至１２のいずれか一つの発明において、前記スケール検知部へ供給する濃縮水を熱交換させ、スケール析出量を増大させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。
　第１４の発明は、第９乃至１３のいずれか一つの発明において、前記濃縮装置に導入する以前に、スケール防止剤を供給して濃縮装置のろ過膜のスケールの付着を防止する場合、前記濃縮装置からの濃縮水に酸を供給し、スケール防止剤を無効化することを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法にある。
　第１５の発明は、石膏成分を有する被処理水にスケール防止剤を供給する第１スケール防止剤供給部と、前記スケール防止剤が供給された排出水のｐＨをｐＨ調整剤により調整する第１ｐＨ調整部と、前記第１ｐＨ調整部の下流側に設置され、前記被処理水中の塩分を濃縮し、第１淡水と第２濃縮水とに分離する第１濃縮装置と、前記第１濃縮装置の下流側に設けられ、第１濃縮水から石膏を晶析させる晶析槽と、前記第１濃縮装置の塩分が濃縮された前記第１濃縮水を排出する第１濃縮水ラインから分岐した第１分岐ラインに設けられ、前記第１濃縮水から更に塩分を濃縮し、第１検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する第１検知膜を有する第１スケール検知部と、を備えることを特徴とする水の再生処理システムにある。
　第１６の発明は、第１５の発明において、さらに、前記石膏を分離した第１濃縮水中にスケール防止剤を供給する第２のスケール防止剤供給部と、前記スケール防止剤が供給された第１濃縮水のｐＨを調整する第２ｐＨ調整部と、前記第２ｐＨ調整部の下流側に設置され、前記第１濃縮水中の塩分を濃縮し、第２淡水と第２濃縮水とに分離する第２濃縮装置と、前記第２濃縮装置の塩分が濃縮された前記第２濃縮水を排出する第２濃縮水ラインから分岐した第２分岐ラインに設けられ、前記第２記濃縮水から更に塩分を濃縮し、第２検知用淡水を得ると共に、前記第２濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する第２検知膜を有する第２スケール検知部と、を備えることを特徴とする水の再生処理システムにある。
　本発明によれば、スケール検知部を備えることにより、濃縮装置を用いて被処理水を水処理する場合、濃縮装置のろ過膜への結晶析出を事前に把握することができる。
図１は、実施例１に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。 図２は、水処理の運転時間（横軸）と、ろ過膜へのスケール析出量（左縦軸）と透過流束（右縦軸）との関係図である。 図３は、実施例１に係る他の濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。 図４は、実施例１に係る他の濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。 図５は、実施例２に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。 図６は、実施例３に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。 図７は、実施例４に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。 図８は、石膏の溶解度の温度依存性を示す図である。 図９は、実施例５に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。 図１０は、実施例６に係る水の再生処理システムの概略構成図である。 図１１は、実施例６に係る他の水の再生処理システムの概略構成図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
　図１は、実施例１に係る濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。図２は、水処理の運転時間（横軸）と、ろ過膜へのスケール析出量（左縦軸）と透過流束（右縦軸）との関係図である。図３及び図４は、実施例１の他の濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
　図１に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、少なくとも石膏（硫酸カルシウム）を含む被処理水１１から塩分を濃縮し、淡水１２を得るろ過膜である逆浸透膜１３ａを有する濃縮装置である逆浸透膜装置１３と、塩分が濃縮された濃縮水１４を排出する濃縮水ラインＬ13から分岐した分岐ラインＬ14に設けられ、濃縮水１４から更に塩分を濃縮し、検知用淡水１６を得ると共に、濃縮水１４中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜１５ａを有するスケール検知部１５とを備えるものである。なお、図１中、符号２０は圧力計、２１は流量計、Ｌ11は被処理水導入ライン、Ｌ12は淡水排出ラインを図示する。なお、本実施例では、淡水を得る濃縮装置として、逆浸透膜装置を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、被処理水をろ過膜で淡水を得ると共に濃縮する装置であれば特に限定されるものではない。
　ここで、被処理水１１は、例えば鉱山廃水、発電プラント冷却塔のブローダウン水、オイル・ガス拙作時の随伴水、かん水、工場廃水等のスケール成分として石膏成分を含むものである。
　この被処理水１１は、被処理水導入ラインＬ11に設けた昇圧ポンプＰ1により、所定圧力まで昇圧され、逆浸透（ＲＯ）膜１３ａを備えた逆浸透膜装置１３に導入される。
　この逆浸透膜装置１３では、塩分濃縮工程として、被処理水１１中の塩分が濃縮され、逆浸透膜１３ａを通過した水は、淡水１２として再生されて、回収される。
　この塩分が濃縮された濃縮水１４は、別途石膏等を回収する（後述の実施例６参照）。　　　
　本実施例では、この濃縮水１４を排出する濃縮水ラインＬ13からその一部を分岐する分岐ラインＬ14を設けている。そして、この分岐ラインＬ14には、分岐した濃縮水１４から更に塩分を濃縮し、検知用淡水１６を得ると共に、濃縮水１４中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜１５ａを有するスケール検知部１５を設けている。
　この検知膜１５ａは、逆浸透（ＲＯ）膜であることが望ましい。特に、本設ラインに設けられる逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａと同一性状のものとすると、その膜挙動が同一であるので、より好ましい。
　本発明では、この検知膜１５ａには、濃縮水１４が供給されるので、逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａに導入される被処理水１１よりも塩分濃度が高いものとなり、濃縮が加速され、逆浸透膜１３ａよりもより早くスケール成分が析出し易いものとなる。
　このスケール成分の有無の確認は、検知用淡水１６を排出する検知用淡水排出ラインＬ15に設けた検知用流量計２２により行う。
　具体的には、検知用流量計２２により検知用淡水１６の透過流束（フラックス）が所定の値である場合には、スケールの析出はないが、検知膜１５ａにスケールが付着すると、透過流束が低下するので、その低下を検知することで、本設の逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａのスケールの析出前に、逆浸透膜１３ａを洗浄することができる。
　次に、図２を用いて、水処理の運転時間（横軸）と、逆浸透膜へのスケール析出量（左縦軸）と透過流束（右縦軸）との関係を説明する。
　図２中、実線Ａは、本設の逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａを透過する淡水１２の透過流束（フラックス）を示すものであり、実線Ｂは、本設の逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａへのスケール付着の程度を示すものである。また、図２中、破線ａは、検知膜１５ａを透過する淡水の透過流束を示すものであり、破線ｂは、検知膜１５ａへのスケール付着の程度を示すものである。
　図２に示すように、運転時間の経過に伴い、（１）検知膜１５ａに対して、濃縮水１４中のスケール成分の析出が開始される。その後、（２）検知膜１５ａの透過流束（フラックス）の低下が検知される。
　この検知膜１５ａの透過流束の低下が確認された時点で、逆浸透膜装置１３のフラッシング洗浄を行う。フラッシング洗浄は、淡水１２の一部を洗浄ラインＬ20により、逆浸透膜装置１３の入口側へ戻し、逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａの表面を洗浄する。
　なお、フラッシング洗浄を行わない場合には、実線Ｂのように、逆浸透膜１３ａにスケール析出量が増大する結果、実線Ａのように、透過流束が大幅に低下することとなる。
　本実施例によれば、検知膜１５ａで、濃縮が加速されたスケール成分濃度が高い検知用濃縮水１７の塩分を分離する際、より早くスケール析出しやすい環境となり、スケール析出の兆候を事前に監視することができる。
　この結果、本設ラインの逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａは、常にスケール析出前に洗浄することができ、安定して水処理することが可能となる。
　ここで、本実施例ではスケール成分の有無を検知用淡水１６の流速を検知用流量計２２で検知しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば図３に示すように、分岐ラインＬ14に検知用圧力計２３を設けて、その圧力変化を検知して、スケール付着の有無を検知するようにしてもよい。
　また、例えば図４に示すように、検知用濃縮水１７を分離する検知用濃縮水分離ラインＬ16に濁度計２４を設けて、その検知用濃縮水１７の濁度を検知して、スケール付着の有無を検知するようにしてもよい。
　また、濁度計２４の代わりに、電気伝導度計測計を設けて、その電気伝導度の変化により、濁度の度合いを検知するようにしてもよい。
　スケール検知部１５の検知膜１５ａは、毎回の使い捨てか、再生した後、再度利用するようにしてもよい。
　本実施例によれば、逆浸透膜の検知膜１５ａを有するスケール検知部１５を備えることにより、本設ラインの逆浸透膜装置１３を用いて被処理水１１を水処理する場合、逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａの結晶析出を事前に把握することができる。
　次に、実施例２に係る冷却塔排出水の再生処理システムについて説明する。図５は、濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
　図５に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、実施例１において、さらに分岐ラインＬ14に第２の昇圧ポンプＰ2を設け、分岐した濃縮水１４の水圧を昇圧させて検知膜１５ａに供給し、濃縮を加速している。
　これにより検知膜１５ａを透過する透過流束が増加され、検知用濃縮水１７の濃縮率の向上を図ることができる。この結果、検知膜１５ａでのスケール析出が加速され、実施例１よりも早い段階でのスケール析出の検知が可能となる。
　例えば逆浸透膜装置１３への導入する被処理水１１の圧力が例えば１ＭＰａの場合、濃縮水１４の圧力を例えば４ＭＰａ程度上昇するようにして、検知膜１５ａを透過する透過流束の増加を図るようにすればよい。
　また、検知用濃縮水分離ラインＬ16に調整バルブＶ11を設け、この調整バルブＶ11を絞ることで、検知用濃縮水１７の分離水量を低下させ、濃縮を加速するようにしてもよい。
　次に、実施例３に係る冷却塔排出水の再生処理システムについて説明する。図６は、濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
　図６に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、実施例１において、さらに検知用濃縮水分離ラインＬ16から、分岐ラインＬ14に検知用濃縮水１７の一部を戻すための循環ラインＬ17を設け、検知用濃縮水１７を再度検知膜１５ａの入口側に戻すようにしている。
　本実施例では、検知用濃縮水１７の一部を検知膜１５ａの入口側に戻すため、実施例１のような検知用濃縮水１７を一部循環再利用しない場合に較べ、濃縮率が高い濃縮水１４を検知膜１５ａに供給することとなる。この結果、検知用濃縮水１７を一部循環再利用しない場合より、濃縮水１４の濃縮率は高くなる。濃縮率を高くできるため、石膏の析出が加速され、実施例１よりも早い段階での検知が可能となる。
　次に、実施例４に係る冷却塔排出水の再生処理システムについて説明する。図７は、濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
　図７に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、実施例１において、分岐ラインＬ14に熱交換器２５を設け、濃縮水１４の温度を変化させるようにしている。
　図８は、石膏の溶解度の温度依存性を示す図である。
　図８に示すように、石膏の溶解度は、温度に依存する。具体的には、約４０度で溶解度が最大であり、それよりも高温側や低温側とすると、溶解度は低下する。よって、濃縮水１４の温度を熱交換器２５により変化させることで、石膏析出を加速させるようにしている。
　具体的には、例えば温度３０度の濃縮水１４が分離される場合、熱交換器２５により濃縮水１４の温度を１０度程度低下させるようにしている。
　これにより、濃縮水１４の温度変化によって石膏の溶解度を低下させることで、石膏の析出を加速させることができる。この結果、濃縮水１４を冷却しない場合に較べ、濃縮水１４中の石膏の析出率を高くできるため、石膏の析出が加速され、実施例１よりも早い段階での検知が可能となる。
　なお、図８に示すように熱交換器２５で濃縮水１４を低下させる場合よりも、高温側とするほうが、溶解度が低下するが、検知膜１５ａとして、高分子の逆浸透膜を用いる場合には、温度耐久性の観点から、４０度前後が膜の耐久範囲となる。
　よって、現状の耐熱性が無い逆浸透膜を用いて検知膜１５ａとする場合には、温度低下させるほうが好ましいものとなる。
　次に、実施例５に係る冷却塔排出水の再生処理システムについて説明する。図９は、濃縮装置のスケール検知装置の概略図である。
　図９に示すように、本実施例に係る濃縮装置のスケール検知装置は、実施例１において、逆浸透膜装置１３に導入する以前に、被処理水１１に対してスケール防止剤２６ａをスケール防止剤供給部２６から供給して逆浸透膜装置１３の逆浸透膜１３ａのスケールの付着を防止する場合、逆浸透膜装置１３からの濃縮水１４に酸供給装置２７から酸２７ａを供給し、スケール防止剤の無効化を図るようにしている。
　ここで、スケール防止剤２６ａとは、被処理水１１中で結晶核生成を抑制するとともに、被処理水１１中に含まれる結晶核（種結晶や飽和濃度を超えて析出した小径のスケールなど）の表面に吸着して、結晶成長を抑制する機能を有するものである。また、スケール防止剤は、析出した結晶などの被処理水中の粒子を分散させる（凝集を防止する）機能も有する。スケール防止剤２６ａは、ホスホン酸系スケール防止剤、ポリカルボン酸系スケール防止剤、及びこれらの混合物等である。スケール防止剤の例として、「ＦＬＯＣＯＮ２６０（商品名、ＢＷＡ社製）」が挙げられる。
　このように、スケール防止剤２６ａは、本設ラインの逆浸透膜１３ａの膜表面でのスケール生成を抑制し、膜閉塞を防止する薬剤であるが、酸２７ａを供給することで、ｐＨを低下させることにより、その効果が無効化される。
　本実施例では、酸２７ａとして硫酸を酸供給部２７から濃縮水１４中に供給して、そのｐＨを４以下としている。この結果、スケール防止剤２６ａが無効化され、石膏の析出を加速させ、酸２７ａを供給しない場合よりも早い段階での検知が可能となる。
　図１０は、実施例６に係る水の再生処理システムの概略図である。図１０に示すように、本実施例に係る水の再生処理システム１００Ａは、例えば冷却塔排出水や鉱山廃水等の被処理水１１にスケール防止剤２６ａを供給する第１スケール防止剤供給部５１Ａと、スケール防止剤２６ａが供給された被処理水１１のｐＨをｐＨ調整剤５３により調整する第１ｐＨ調整部５４Ａと、第１ｐＨ調整部５４Ａの下流側に設置され、被処理水１１中の塩分を除去し、第１淡水１２Ａと第１濃縮水１４Ａとに分離する第１逆浸透膜装置１３Ａと、第１逆浸透膜装置１３Ａの下流側に設けられ、第１濃縮水１４Ａから石膏６０を晶析させる晶析槽６１と、晶析槽６１に石膏の種結晶（石膏種晶）６０ａを供給する種結晶供給部６２とを有する第１晶析部６３とを備えるものである。ここで、図１０中、符号Ｌ15Aは第１検知用淡水１６Ａを排出する検知用淡水排出ライン、Ｌ16Aは第１検知用濃縮水１７Ａを分離する検知用濃縮水分離ライン、Ｌ15Bは第２検知用淡水１６Ｂを排出する検知用淡水排出ライン、Ｌ16Bは第２検知用濃縮水１７Ｂを分離する検知用濃縮水分離ラインを各々図示する。
　ここで、本実施例では、被処理水１１に第１スケール防止剤供給部５１Ａからスケール防止剤２６ａを供給する。次に、第１逆浸透膜装置１３Ａに送給される被処理水１１のｐＨは１０以上、好ましくは１０．５以上、より好ましくは１１以上に調整される。ｐＨ計５５Ａは、第１逆浸透膜装置１３Ａ入口での被処理水１１のｐＨを計測する。図示しない制御部により、ｐＨ計５５Ａでの計測値が所定のｐＨ管理値になるようにバルブの開度を調整し、第１ｐＨ調整部５４Ａのタンクからアルカリを被処理水１１に投入させる。
　第１逆浸透膜装置１３Ａにおいて、ｐＨが調整された被処理水１１が脱塩処理される。逆浸透膜１３ａを通過した水は第１淡水１２Ａとして回収される。被処理水１１に含まれるイオン及びスケール防止剤２６ａは、逆浸透膜１３ａを透過することができない。従って、逆浸透膜１３ａの非透過側はイオン濃度が高い第１濃縮水１４Ａとなる。
　第１脱塩工程により、シリカは被処理水中に溶解した状態で、第１濃縮水１４Ａ中に含まれる。第１濃縮水１４Ａ中の石膏及び炭酸カルシウムは飽和濃度以上に濃縮されている場合でも、スケール防止剤２６ａとしてカルシウムスケール防止剤によりスケール発生が抑制されている。
　被処理水１１に例えばＭｇ2+が含まれている場合、第１脱塩工程により第１濃縮水１４Ａ中に含まれるＭｇ2+濃度が増加する。しかし、スケール防止剤２６ａとしてマグネシウムスケール防止剤により水酸化マグネシウムスケールの発生が抑制されている。第１濃縮水１４Ａは、晶析槽６１に向かって送給される。
　第１逆浸透膜装置１３Ａから排出された第１濃縮水１４Ａが、晶析槽６１に貯留される。種結晶供給部６２から石膏の種結晶６０ａを晶析槽６１内の第１濃縮水１４Ａに添加する。
　第１逆浸透膜装置１３Ａからの第１濃縮水１４ＡはｐＨ１０以上であるため、カルシウムスケール防止剤存在下で石膏６０は溶解状態である。しかし、種結晶６０ａが十分に存在すると、スケール防止剤が存在していても種結晶６０ａを核として石膏６０が晶析する。
　よって、種結晶６０ａが添加されて成長した大径（例えば粒径が１０μｍ以上）の石膏６０が晶析槽６１底部に沈殿する。沈殿した石膏６０は晶析槽６１底部から排出される。
　石膏６０を分離した第１濃縮水１４Ａは、下流側の第２逆浸透膜装置１３Ｂに送給される。下流側の第２逆浸透膜装置１３Ｂを通過した水は、第２淡水１２Ｂとして回収される。第２逆浸透膜装置１３Ｂの第２濃縮水１４Ｂは系外に排出される。
　第２逆浸透膜装置１３Ｂが設置されると、第１逆浸透膜装置１３Ａで処理された後、石膏６０を除去した第１濃縮水１４Ａから更に第２淡水１２Ｂを回収することができるので、第１淡水１２Ａと第２淡水１２Ｂとの合算量となり淡水の水回収率が向上する。なお、スケールの付着防止のためにスケール防止剤２６ａを第２スケール防止剤供給部５１Ｂから供給し、その際のｐＨの調整は第２ｐＨ調整部５４Ｂにより制御し、制御方法は、第１スケール防止剤供給部５１Ａ及び第１ｐＨ調整部５４Ａと同様に操作される。
　本実施例の冷却塔排出水の再生処理システム１００Ａでは、第１逆浸透膜装置１３Ａでイオンが濃縮されているが、晶析槽６１で石膏６０が除去されている。このため、下流側の第２逆浸透膜装置１３Ｂに流入する第１濃縮水１４Ａは処理前よりもイオン濃度が低減されている。このため、下流に位置する第２逆浸透膜装置１３Ｂでの浸透圧が低くなり、必要な動力が低減される。
　また、本実施例では、石膏６０が分離された第１濃縮水１４Ａにスケール防止剤２６ａを供給する第２スケール防止剤供給部５１Ｂと、スケール防止剤２６ａが供給された第１濃縮水１４ＡのｐＨをｐＨ調整剤５３により調整する第２ｐＨ調整部５４Ｂと、ｐＨ調整部５４Ｂの下流側に設置され、第１濃縮水１４Ａ中の塩分を更に除去し、第２淡水１２Ｂと第２濃縮水１４Ｂとに分離する第２逆浸透膜装置１３Ａとを備えている。
　このような、システムにおいて、第１逆浸透膜装置１３Ａの第１濃縮水１４Ａの分離ラインＬ13Aから分岐する分岐ラインＬ14Aを設け、検知膜１５ａを備えた第１スケール検知部１５Ａと、第２逆浸透膜装置１３Ｂの第２濃縮水１４Ｂの分離ラインＬ13Bから分岐する分岐ラインＬ14Bを設け、検知膜１５ｂを備えた第２スケール検知部１５Ｂとを各々設置して、第１逆浸透膜装置１３Ａ及び第２逆浸透膜装置１３Ｂのスケール成分の付着を事前に検知するようにし、常に安定した水再生処理を行うようにしている。
　第１スケール検知部１５Ａでは、検知膜１５ａにより、第１検知用淡水１６Ａと、第１検知用濃縮水１７Ａとに分離しており、第１濃縮水１４Ａ中のスケール成分の析出の有無を検知するようにしている。同様に、第２スケール検知部１５Ｂでは、検知膜１５ｂにより、第２検知用淡水１６Ｂと、第２検知用濃縮水１７Ｂとに分離しており、第２濃縮水１４Ｂ中のスケール成分の析出の有無を検知するようにしている。
　第１スケール検知部１５Ａ、第２スケール検知部１５Ｂは、前述した実施例１乃至５のような態様を用いて、第１逆浸透膜装置１３Ａの逆浸透膜１３ａ、第２逆浸透膜装置１３Ｂの逆浸透膜１３ｂへの結晶析出を事前に把握することで、各々の第１逆浸透膜１３ａ及び第２逆浸透膜１３ｂへの結晶析出を事前に把握することができる。
　これにより、被処理水１１中に異常な濃度のスケール成分である石膏が含まれる場合にも、本設ラインの第１逆浸透膜装置１３Ａ及び第２逆浸透膜装置１３Ｂの第１及び第２逆浸透膜１３ａ、１３ｂのスケール析出の予兆がある場合、事前にフラッシング洗浄を行うことができ、本設ラインの逆浸透膜へのスケール付着によるトラブルを回避することができる。
　また、図１１に示す冷却塔排出水の再生処理システム１００Ｂのように、石膏分離手段として、晶析槽６１の下流側に液体サイクロン７１を備え、該液体サイクロン７１で石膏６０と上澄み水とを分離し、分離された石膏６０は、脱水装置７２により分離液７３を除去して脱水するようにし、石膏６０の分離を確実に行うようにしても良い。
　１１　被処理水
　１２　淡水
　１３ａ　逆浸透膜
　１３　逆浸透膜装置
　１４　濃縮水
　１５ａ　検知膜
　１５　スケール検知部
　１６　検知用淡水
　１７　検知用濃縮水

Claims (16)

  1. 　少なくとも石膏を含む被処理水から塩分を濃縮し、淡水を得るろ過膜を有する濃縮装置と、
    　塩分が濃縮された濃縮水を排出する濃縮水ラインから分岐した分岐ラインに設けられ、前記濃縮水から更に塩分を濃縮し、検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する検知膜を有するスケール検知部と、
    　を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記スケール検知部の検知膜に供給する濃縮水の水圧を上昇する昇圧ポンプを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
  3. 　請求項１又は２において、
    　前記検知膜で分離される検知用濃縮水の分離水量を低下するバルブを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
  4. 　請求項３において、
    　前記検知膜で分離される前記検知用濃縮水を再度検知膜の入口側に戻す循環ラインを備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
    　前記スケール検知部へ供給する濃縮水を熱交換させる熱交換器を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
    　前記濃縮装置に導入する以前に、スケール防止剤を供給して濃縮装置のろ過膜のスケールの付着を防止する場合、
    　前記濃縮装置からの濃縮水に酸を供給し、スケール防止剤を無効化することを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
  7. 　請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
    　前記スケール成分が石膏であり、前記検知膜が逆浸透膜であることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
  8. 　請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
    　前記被処理水は、鉱山廃水、発電プラント冷却塔のブローダウン水、オイル・ガス拙作時の随伴水、かん水、工場廃水のいずれか一つであることを特徴とする濃縮装置のスケール検知装置。
  9. 　少なくとも石膏を含む被処理水からろ過膜により塩分を濃縮し、淡水と濃縮水とに分離する塩分濃縮工程と、
    　分離した塩分が濃縮された濃縮水の一部から更に塩分を濃縮し、検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知するスケール検知工程と、を備えることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
  10. 　請求項９において、
    　前記スケール検知工程の検知膜に供給する濃縮水の水圧を上昇させ、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
  11. 　請求項９又は１０において、
    　検知膜で分離される検知用濃縮水の分離水量を低下させ、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
  12. 　請求項９乃至１１のいずれか一つにおいて、
    　検知膜で分離される検知用濃縮水を再度検知膜の入口側に戻し、濃縮率を向上させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
  13. 　請求項９乃至１２のいずれか一つにおいて、
    　前記スケール検知部へ供給する濃縮水を熱交換させ、スケール析出量を増大させることを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
  14. 　請求項９乃至１３のいずれか一つにおいて、
    　前記濃縮装置に導入する以前に、スケール防止剤を供給して濃縮装置のろ過膜のスケールの付着を防止する場合、
    　前記濃縮装置からの濃縮水に酸を供給し、スケール防止剤を無効化することを特徴とする濃縮装置のスケール検知方法。
  15. 　石膏成分を有する被処理水にスケール防止剤を供給する第１スケール防止剤供給部と、
    　前記スケール防止剤が供給された排出水のｐＨをｐＨ調整剤により調整する第１ｐＨ調整部と、
    　前記第１ｐＨ調整部の下流側に設置され、前記被処理水中の塩分を濃縮し、第１淡水と第２濃縮水とに分離する第１濃縮装置と、
    　前記第１濃縮装置の下流側に設けられ、前記第１濃縮水から石膏を晶析させる晶析槽と、
    　前記第１濃縮装置の塩分が濃縮された前記第１濃縮水を排出する第１濃縮水ラインから分岐した第１分岐ラインに設けられ、前記第１濃縮水から更に塩分を濃縮し、第１検知用淡水を得ると共に、前記濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する第１検知膜を有する第１スケール検知部と、を備えることを特徴とする水の再生処理システム。
  16. 　請求項１５において、
    　さらに、前記石膏を分離した第１濃縮水中にスケール防止剤を供給する第２のスケール防止剤供給部と、
    　前記スケール防止剤が供給された第１濃縮水のｐＨを調整する第２ｐＨ調整部と、
    　前記第２ｐＨ調整部の下流側に設置され、前記第１濃縮水中の塩分を濃縮し、第２淡水と第２濃縮水とに分離する第２濃縮装置と、
    　前記第２濃縮装置の塩分が濃縮された前記第２濃縮水を排出する第２濃縮水ラインから分岐した第２分岐ラインに設けられ、前記第２記濃縮水から更に塩分を濃縮し、第２検知用淡水を得ると共に、前記第２濃縮水中のスケール成分の析出の有無を検知する第２検知膜を有する第２スケール検知部と、を備えることを特徴とする水の再生処理システム。
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