JP2000024673A - 逆浸透膜分離装置の前処理装置 - Google Patents
逆浸透膜分離装置の前処理装置Info
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Abstract
ールトラブルや、懸濁性微粒子による逆浸透膜の目詰ま
り等を低減し、逆浸透膜分離装置での処理を効率的且つ
安定に行うための前処理装置を提供する。 【解決手段】 被処理水中のカルシウム成分を除去する
流動床式カルシウム除去装置1、流動床式カルシウム除
去装置1から排出される反応液を凝集処理する凝集装置
2、及び凝集装置2から排出される凝集液を濾過する濾
過装置3を備える。流動床式カルシウム除去装置1にお
いては、仕切部材により晶析反応槽と被処理水導入槽と
に分割され、仕切部材には晶析反応槽側に被処理水導入
ノズルとアルカリ剤注入ノズルとが設けられている。
Description
の前処理装置、特に、逆浸透膜における被処理水中のカ
ルシウム成分等によるスケールトラブルや、懸濁微粒子
による目詰まりを低減する前処理装置に関する。
に優れていることから、様々な分野で用いられている。
逆浸透膜分離装置では、通常被処理水中の水分子は透過
し、不要なイオンや分子は透過しにくい選択透過性を有
する透過膜が用いられ、被処理水は透過水と、不要なイ
オンや分子が濃縮された濃縮排水とに分離される。この
ような逆浸透膜による分離装置は、例えばかん水や海水
の淡水化、超純水製造、各種イオンの除去などに用いら
れている。
膜による排水や用水の処理においては、これら被処理水
中にカルシウム成分が含まれていることが多く、濃縮し
た際に硫酸カルシウムや炭酸カルシウム等の難水溶性カ
ルシウム塩が析出して膜にスケールが付着し、処理効率
が低下するというトラブルを生じることがある。
タリン酸ソーダ等のスケール防止剤を添加する方法や、
カルシウム塩を溶解させるために塩酸、硫酸等の酸を添
加する方法があるが、これらは何れもカルシウム成分を
除去するものではなく、単にスケールトラブルを抑制す
るものに過ぎず、その効果にも限界がある。よって、逆
浸透膜装置でのスケールトラブルを防止し、濃縮倍率を
高く設定するためには被処理水中のカルシウム成分を予
め除去する必要がある。
法としては、陽イオン交換樹脂によるイオン交換法や、
アルカリ剤による析出沈殿法などがある。イオン交換法
は、イオン交換性を有する物質を用いて被処理水中のカ
ルシウムイオンを他のイオンと置換、除去する方法であ
り、通常イオン交換性に優れる陽イオン交換樹脂が用い
られる。代表的なものにはナトリウム型陽イオン交換樹
脂がある。
プしたイオン交換樹脂を再生すると、硫酸イオンは再生
液中に移行してしまうので、イオン交換樹脂は再生する
こともできず、廃棄処分せざるを得ないので、コストが
非常に高くなる。また、イオン交換法では、被処理水中
に他の陽イオンが多く存在すれば処理効率が低下し、必
要なイオン交換樹脂量が多くなるので、コスト増につな
がる。
処理水に消石灰(Ca(OH)2)、炭酸ナトリウム、水
酸化ナトリウム等の強塩基を添加し、化学的に難水溶性
の炭酸カルシウムを析出させることによりカルシウム成
分を除去するものである。その代表的な反応式を下記に
示す。
ステム構成も、通常の凝集沈殿設備と類似して、反応
槽、攪拌装置、薬品注入装置、析出物排出装置等で構成
することができる。
出する炭酸カルシウムの粒径が小さくて沈殿しにくく、
また、一旦沈殿すると固着してしまうので、分離膜への
負担になるばかりでなく、攪拌装置や配管へのスケール
生成の原因となる。また、生成した炭酸カルシウムは粒
径が細かく、取り扱いが面倒であり、さらに、逆浸透膜
に供給される被処理水中に懸濁性微粒子として混入する
と膜を目詰まりさせてしまう。また、設備の設置面積も
大きくなる。
み成されたものであり、その目的は、被処理水中のカル
シウム成分に起因するスケールトラブルや、懸濁性微粒
子による膜の目詰まりを低減して逆浸透膜の負荷を抑制
し、逆浸透膜分離処理を安定して効率よく行うための前
処理装置を提供することにある。
達成するために鋭意検討を行った結果、被処理水中のカ
ルシウム成分を、核粒子存在下でアルカリ剤と反応さ
せ、炭酸カルシウムとして核粒子に晶析、積層させてこ
れを除去し、さらに得られた反応液を凝集、濾過して逆
浸透膜に供給することにより、逆浸透膜の負荷が著しく
低減化され、濃縮倍率を高く設定することが可能とな
る。また、逆浸透膜の洗浄頻度が軽減でき、装置の運転
時間が飛躍的に延長されることを見出し、本発明を完成
した。
置の前処理装置は、被処理水導入手段およびアルカリ剤
注入手段を備えると共に、カルシウム塩析出用の核粒子
の添加手段および排出手段を有する流動床式カルシウム
除去工程と、pH調整手段、凝集剤添加手段および攪拌
手段を有し、流動床式カルシウム除去工程処理水を凝集
処理する凝集工程と、洗浄手段を有し、凝集工程処理水
を濾過処理する濾過工程と、からなることを特徴とす
る。
床式カルシウム除去工程は、核粒子が流動する晶析反応
槽と、被処理水が流入する被処理水導入槽と、晶析反応
槽と被処理水導入槽との間に設けられた仕切部材とを備
え、前記仕切部材には晶析反応槽側に被処理水導入ノズ
ルおよびアルカリ剤注入ノズルが配設されていることが
好適である。
浸透膜分離装置の前処理装置は、流動床式カルシウム除
去工程、凝集工程、及び濾過工程を含む。図1に、その
代表的なフローチャートを示す。
供給され、ここで被処理水中のカルシウム成分が除去さ
れる。流動床式カルシウム除去工程の処理水(以下、反
応液)は、凝集工程で凝集処理され、凝集工程の処理水
(以下、凝集液)は、濾過工程で濾過処理される。濾過
工程の処理水(以下、濾過水)は、逆浸透膜分離装置へ
と供給することができる。以下、各工程について説明す
る。
種となる核粒子を添加し、この核粒子にカルシウム成分
を炭酸カルシウムとして晶析、積層させ、成長肥大した
核粒子(ペレット)を系外に排出することでカルシウム
成分の除去を行うものである。この晶析反応は、上記ア
ルカリ剤による析出沈殿法と同じ化学反応に基づくが、
析出反応が起こる前に析出の場となる核粒子をあらかじ
め多量に存在させておくことにより、炭酸カルシウムが
速やかに核粒子に晶析、積層するので、カルシウム塩の
微粒子の生成が少なく、微粒子による汚泥が発生しにく
い。晶析、積層により成長した核粒子(ペレット)は反
応槽内を流動しにくくなり、槽下部に沈降するため、槽
下方より容易に抜き取って排出することができる。ま
た、核粒子及びペレットは粒状で易脱水性であるため、
取り扱いも容易である。また、炭酸カルシウムの析出
は、核粒子の存在によって、より低い濃度で始まるため
に、通常の析出沈殿法と比較して反応が速やかで、且つ
少ない薬剤量で行うことができ、非常に効率的である。
去に、流動床式カルシウム除去装置を用いることが大変
有効である。流動床式カルシウム除去工程において添加
する核粒子としては、晶析反応の核となり得るものであ
れば特に限定されないが、排出されるペレットを再利用
する場合には、純度を上げるためにも炭酸カルシウム製
のものが好ましい。排出された炭酸カルシウムは、粉砕
して反応槽へ添加する核粒子として再利用可能であり、
また、家禽の栄養源、化学工業原料、農業利用(土壌改
良等)、酸性化した排水の中和剤等としても用いること
ができる。特に、家禽の栄養源、化学工業原料とする場
合には純度の高いことが要求されるが、炭酸カルシウム
を核粒子として用いれば、排出されるペレットの炭酸カ
ルシウム純度は95%以上とすることが可能である。
ものを定期的に補給し、晶析反応により粒径が0.5〜
2.5mmに成長肥大したら反応槽下部より適宜排出す
ればよい。なお、ペレットの排出頻度は、その生成量に
より適宜調整すればよいが、通常1〜2回/日程度であ
る。また、アルカリ剤としては、本発明の目的に反しな
い限り特に限定されない。
理および濾過処理を行うことにより反応液中の懸濁物質
を除去でき、逆浸透膜への負担を軽減することができ
る。
を用いて、流動床式カルシウム除去工程の反応液中の懸
濁物質を凝集させる。このとき、pH調整剤により、適
当なpHに調整することが好ましい。用いる凝集剤は本
発明の目的に反せず、且つ後段の工程において問題を起
こさない限り特に限定されず、例えば、通常排水の凝集
処理に用いられる無機凝集剤、高分子凝集剤を適宜選択
して用いることができる。
凝集液中の凝集フロックが除去される。濾過工程では、
通常、砂濾過装置が利用され、多くの場合は急速砂濾過
装置が採用される。次に、図2に本発明にかかる前処理
装置の一例の概略図を示す。なお、本発明はこれに限定
されるものではない。
ウム除去装置1、凝集装置2、及び濾過装置3を有す
る。流動床式カルシウム除去装置1は、反応槽10、被
処理水導入手段12、アルカリ剤注入手段14、核粒子
添加手段16、ペレット排出手段18、反応液排出手段
20を備えている。
に導入される。被処理水中のカルシウム成分は、アルカ
リ剤と反応して炭酸カルシウムとなり、核粒子添加手段
16より添加されて反応槽内を流動する核粒子に晶析、
積層し、核粒子の粒子径を増大させる。粒子径の大きく
なった核粒子(ペレット)は、単位容積あたりの晶析反
応面積が減少して反応効率が低下し、流動性も低下して
沈降するので、定期的にペレット排出手段18により排
出し、新たに核粒子を補給する。
は反応槽上部の反応液排出手段20から反応槽外に排出
されるが、通常は反応槽上部から反応液をオーバーフロ
ーさせればよい。凝集装置2は、凝集槽22、反応液導
入手段24、凝集液排出手段26、pH調整剤注入手段
28、無機凝集剤注入手段30、高分子凝集剤注入手段
32を備えている。
出された反応液は、反応液導入手段24により凝集槽2
2に導入される。反応液中に含まれる微細なカルシウム
化合物やその他の懸濁粒子は、適当なpH条件下で無機
凝集剤及び高分子凝集剤と反応し、フロックとなって凝
集する。このようなフロックを含んだ凝集液は、凝集液
排出手段26により凝集槽22から排出される。
段36、濾過水排出手段38、及び逆流洗浄手段40を
備え、濾過槽34内には濾材充填層42を有する。逆流
洗浄手段40は、通常、空気や水等を噴射することがで
きるようにポンプやブロアー等が設けられている。
液導入手段36により濾過槽34に導入され、濾材充填
層42で濾過される。濾過水は濾過水排出手段38によ
り濾過槽34から排出される。濾過装置3には、通常、
砂濾過装置や急速濾過装置が用いられ、濾材は定期的に
逆流洗浄される。この逆流洗浄により生じる逆洗排水は
逆洗排水排出手段44より排出され、適宜処理される。
とも可能であるが、水質や水量による負荷を軽減するた
めに、一旦濾過水貯留槽46に貯留して均質化し、ここ
からポンプ等により定量的に逆浸透膜分離装置へ供給す
ることが好ましい。また、濾過水貯留槽46を設けれ
ば、この濾過水を逆流洗浄用水として利用することがで
きる。
水槽48を設け、ここに被処理水を一旦貯留して水質を
均質化し、これをポンプ等により流動床式カルシウム除
去装置1へ定量的に供給することが望ましい。図3に、
本発明で用いられる流動床式カルシウム除去装置の好適
な例を示す。
好ましくは円筒形である。反応槽110内の下方には仕
切部材150が設けられ、これにより、反応槽は晶析反
応槽152と被処理水導入槽154とに分けられてい
る。被処理水導入槽154は被処理水導入設備112と
通じている。
12a及びアルカリ剤注入ノズル114aを有し、被処
理水導入ノズル112aは晶析反応槽152と被処理水
導入槽154とに通じている。アルカリ剤注入ノズル1
14aは晶析反応槽152とアルカリ剤注入設備114
とに通じている。このように晶析反応槽及び被処理水導
入槽を仕切部材で隔てて一体化し、ノズルを仕切部材上
に設けることによって、被処理水を晶析反応槽152内
へ均一に導入し、且つ装置の省スペース化をはかること
ができる。
粒子添加量も少ない場合には、晶析反応槽上部より適宜
投入してもよいが、通常はポンプなどの添加装置を利用
し、晶析反応槽152内下部に核粒子が添加されるよう
に設置される。ペレット排出部118は、晶析反応槽下
部に設けられている。
被処理水導入ノズル112aを通って晶析反応槽152
内に導入され、晶析反応槽下部でアルカリ剤注入ノズル
114aから注入されたアルカリ剤溶液と混合されて、
晶析反応槽内を上昇する。被処理水中のカルシウム成分
はアルカリ剤と反応して、炭酸カルシウムとなり、晶析
反応槽152内を流動する核粒子に晶析、積層する。粒
子径が増大した核粒子(ペレット)は槽内の流動に抗し
て仕切部材150上に沈降するようになり、この結果晶
析反応槽152内の核粒子分布は底部から上部に向かっ
て、次第に粒径が小さくなる傾向を示す。
ト排出部118から排出される。ペレット排出部として
は、例えば、ペレット排出弁を備えた排出管等を設け、
排出弁を一定時間開くことにより、ペレットを多量に含
む液として容易に排出することができる。排出液中のペ
レットは、砂のような固形粒子であり、水切れが非常に
良いので、排出量が少なければ、網かご等に直接排出す
ることができる。また、排出量が多ければ、貯留場所へ
ポンプ移送して、適宜処理すればよい。
は反応槽上部の反応液排出部120からオーバーフロー
させればよい。流動床式カルシウム除去装置では、晶析
反応槽152内で被処理水とアルカリ剤との混合や核粒
子との接触が効率よく行われるように、各部分の位置や
形状等を調整することが望ましい。図4にその好適な形
態の一例を示す。
及びアルカリ剤用ノズル114aは、それぞれ晶析反応
槽152内に複数の噴出口を有している。アルカリ剤用
ノズル114aの噴出口は被処理水用ノズル112aの
噴出口よりも上方に設けることが好ましい。こうするこ
とにより、被処理水とアルカリ剤の混合が速やかに行わ
れ、晶析反応槽内における上向き流として理想的な栓流
(プラグフロー)を得ることができる。
出口が図中の矢印のように、上向き流に対して垂直とな
るような形状にすれば、運転停止時における核粒子やペ
レットの逆流防止に有効である。また、核粒子添加部1
16を、被処理水導入ノズル112a及びアルカリ剤注
入ノズル114aの上方に配置することで、晶析反応槽
内で被処理水と核粒子とが効率よく接触することが可能
となる。
分離装置の前処理装置として、図2の前処理装置を用い
て下記条件下で前処理を行ったところ、運転を20日間
連続して行った場合にも逆浸透膜における膜圧上昇や破
損などの問題は特に認められなかった。
床式カルシウム除去装置1の代わりに通常のアルカリ剤
による析出沈殿装置を用いた場合には、5日で膜圧上昇
が認められ、また、生成した汚泥の排出や固液分離が非
常に困難であった。 (運転条件) 被処理水量 75m3/日 アルカリ剤注入量 1.5mol-Na2CO3/l 逆浸透膜供給量 75m3/日 透過水量 50m3/日
は、被処理水中のカルシウム成分を、核粒子の存在下、
アルカリ剤により晶析させて除去後、凝集、濾過を行う
ことにより、被処理水中のカルシウム成分及び懸濁性微
粒子が良好に除去されるので、スケール生成などのトラ
ブルを防止でき、逆浸透膜分離装置への負担を著しく低
減することができる。
シートである。
成の説明図である。
す図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 被処理水導入手段およびアルカリ剤注入
手段を備えると共に、カルシウム塩析出用の核粒子の添
加手段および排出手段を有する流動床式カルシウム除去
工程と、 pH調整手段、凝集剤添加手段および攪拌手段を有し、
流動床式カルシウム除去工程処理水を凝集処理する凝集
工程と、 洗浄手段を有し、凝集工程処理水を濾過処理する濾過工
程と、からなることを特徴とする逆浸透膜分離装置の前
処理装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の前処理装置において、流
動床式カルシウム除去工程は、 核粒子が流動する晶析反応槽と、 被処理水が流入する被処理水導入槽と、 晶析反応槽と被処理水導入槽との間に設けられた仕切部
材とを備え、 前記仕切部材には晶析反応槽側に被処理水導入ノズルお
よびアルカリ剤注入ノズルが配設されていることを特徴
とする逆浸透膜分離装置の前処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19314998A JP4071364B2 (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | 逆浸透膜分離装置の前処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19314998A JP4071364B2 (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | 逆浸透膜分離装置の前処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000024673A true JP2000024673A (ja) | 2000-01-25 |
JP4071364B2 JP4071364B2 (ja) | 2008-04-02 |
Family
ID=16303111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19314998A Expired - Lifetime JP4071364B2 (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | 逆浸透膜分離装置の前処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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