JP2014057911A - 水処理装置及び水処理装置の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】逆浸透膜モジュールにおける拡散を抑制でき、効率的な水処理を実現できる水処理装置及び水処理装置の運転方法を提供する。
【解決手段】水処理装置5は、精密ろ過膜モジュール17と、精密ろ過膜モジュール17とRO送液ポンプP1を介して直接に接続される逆浸透膜モジュール19とを有する装置であって、逆浸透膜モジュール19を透過した透過水を、逆浸透膜モジュール19の一次側に供給する透過水供給ラインL2を備え、精密ろ過膜モジュール17の逆洗の際に、透過水供給ラインL2から供給される透過水を逆浸透膜モジュール19の一次側に導入し、当該一次側と逆浸透膜モジュール19の二次側との電気伝導率の差を小さくする。
【選択図】図1
【解決手段】水処理装置5は、精密ろ過膜モジュール17と、精密ろ過膜モジュール17とRO送液ポンプP1を介して直接に接続される逆浸透膜モジュール19とを有する装置であって、逆浸透膜モジュール19を透過した透過水を、逆浸透膜モジュール19の一次側に供給する透過水供給ラインL2を備え、精密ろ過膜モジュール17の逆洗の際に、透過水供給ラインL2から供給される透過水を逆浸透膜モジュール19の一次側に導入し、当該一次側と逆浸透膜モジュール19の二次側との電気伝導率の差を小さくする。
【選択図】図1
Description
本発明は、水処理装置及び水処理装置の運転方法に関する。
河川水、湖沼水または地下水などの原水(被処理水)からろ過膜を利用して処理水を生成する水処理装置は、従来から知られている。例えば、特許文献1に記載の水処理装置は、精密ろ過膜モジュールと逆浸透膜モジュールとを備え、精密ろ過膜モジュールと逆浸透膜モジュールとが直接に接続されており、精密ろ過膜モジュールで被処理水をろ過して一次処理水を生成した後に、逆浸透膜モジュールで一次処理水をろ過して二次処理水を生成している。
ところで、精密ろ過膜モジュールと逆浸透膜モジュールとが直接に接続される構成では、精密ろ過膜モジュールの逆洗の際、逆浸透膜モジュールへの一次処理水の供給が停止される。このとき、一次処理水が供給されない逆浸透膜モジュールでは、逆浸透膜を挟んだ一次側と二次側との間で電気伝導率が異なる状態が維持される。当該電気伝導率の差により、逆浸透膜の一次側から二次側に不純物の拡散が生じるため、二次側の処理水の電気伝導率が所望する値よりも高くなるという問題が起きる。その後、逆浸透膜モジュールへの一次処理水の供給を再開した場合、逆浸透膜モジュールから供給される透過水の電気伝導率は、所望の値よりも高くなる。電気伝導率が所望の値以下となるまでに供給される透過水は、不適合水となるため、廃棄せざるを得ず、効率的な水処理が実現できなくなるおそれがある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、逆浸透膜モジュールにおける拡散を抑制でき、効率的な水処理を実現できる水処理装置及び運転方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る水処理装置は、ろ過装置と、当該ろ過装置とポンプを介して直接に接続される逆浸透膜モジュールとを有する水処理装置であって、逆浸透膜モジュールを透過した透過水を、逆浸透膜モジュールの一次側に供給する透過水供給ラインを備え、ろ過装置の逆洗の際に、透過水供給ラインから供給される透過水を逆浸透膜モジュールの一次側に導入することを特徴とする。
この水処理装置では、逆浸透膜モジュールを透過した透過水を、逆浸透膜モジュールの一次側に供給する透過水供給ラインを備えている。このような構成において、水処理装置では、ろ過装置の逆洗の際に、透過水供給ラインから供給される透過水を逆浸透膜モジュールの一次側に導入する。これにより、ろ過装置において逆洗が実施される際、逆浸透膜モジュールへの被処理水の供給が停止されたときに、逆浸透膜モジュールにおいて逆浸透膜の一次側と二次側との電気伝導率の差による不純物の拡散を抑制できる。したがって、不適合水が生成されないため、効率的な水処理を実現できる。
一実施形態においては、ろ過装置の逆洗の際に、逆浸透膜の一次側と二次側との電気伝導率の差が50μS/cm以下となるように、透過水供給ラインから供給される透過水を逆浸透膜モジュールの一次側に導入する。このように、電気伝導率の差を50μS/cm以下とすることにより、逆浸透膜における拡散をより好適に抑制できる。
一実施形態においては、透過水供給ラインは、ろ過装置の二次側に透過水を更に供給し、ろ過装置の逆洗に透過水を用いる。このような構成によれば、水処理の過程で生成される透過水をろ過装置の逆洗に用いるため、ろ過装置の逆洗用の水を用意する必要がない。したがって、より効率的な水処理が実現可能となる。
一実施形態においては、逆浸透膜モジュールの一次側から排出される濃縮水を、ろ過装置の二次側に供給する濃縮水供給ラインを備え、ろ過装置の逆洗に濃縮水を用いる。このように、ろ過装置の逆洗に本来廃棄される濃縮水を用いることにより、逆洗用の水を用意する必要がないので、より効率的な水処理が実現可能となる。
一実施形態においては、逆浸透膜モジュールの一次側から排出される濃縮水を、ろ過装置の二次側に供給する濃縮水供給ラインを備え、透過水供給ラインは、ろ過装置の二次側に透過水を更に供給し、ろ過装置の逆洗に透過水及び濃縮水を用いる。これにより、逆洗に用いる水量を十分に確保できると共に、処理された透過水の使用量を減少できるため、より効率的な水処理が実現可能となる。
一実施形態においては、逆浸透膜モジュールを透過した透過水を貯留する透過水貯留槽を備え、透過水供給ラインの上流側が透過水貯留槽に接続されている。このような構成によれば、安定的に透過水を供給できる。
一実施形態においては、ろ過装置が精密ろ過膜モジュール及び/又は砂ろ過装置である。このような構成によれば、精密ろ過膜モジュール及び/又は砂ろ過装置により清澄化した一次処理水を逆浸透膜モジュールへ供給することができる。
本発明に係る運転方法は、ろ過装置と、当該ろ過装置とポンプを介して直接に接続される逆浸透膜モジュールとを有する水処理装置の運転方法であって、ろ過装置の逆洗の際に、逆浸透膜モジュールを透過した透過水を当該逆浸透膜モジュールの一次側に導入し、当該一次側と逆浸透膜モジュールの二次側との電気伝導率の差を小さくする。
本発明によれば、逆浸透膜モジュールにおける拡散を抑制でき、効率的な水処理を実現できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る水処理装置を含む水処理システムの構成を模式的に示す図である。図1に示すように、水処理システム1は、前処理部3と、水処理装置5と、後処理部7とを備えている。
図1は、第1実施形態に係る水処理装置を含む水処理システムの構成を模式的に示す図である。図1に示すように、水処理システム1は、前処理部3と、水処理装置5と、後処理部7とを備えている。
前処理部3は、原水タンク9と、活性炭前処理塔11と、貯留タンク13とを備えている。原水タンク9は、工業用水や工場廃水や河川水といった原水(被処理水)を一時的に貯留するためのタンクである。活性炭前処理塔11では、不純物等を取り除き前処理水(被処理水)とし、この前処理水は、貯留タンク13に貯留される。そして、貯留タンク13内の前処理水は、MF送液ポンプP1によって水処理装置5に供給される。
水処理装置5は、精密ろ過膜(以下、MF(Microfiltlation)膜という)モジュール(ろ過装置)17と、逆浸透膜(以下、RO(Reverse Osmosis)膜という)モジュール19と、貯留タンク(透過水貯留槽)21とを含んで構成されている。MF膜モジュール17には、MF送液ポンプP1により、貯留タンク13から前処理水が供給される。MF膜モジュール17は、前処理水をろ過して一次処理水を生成する。MF膜モジュール17は、複数のMF膜モジュールによりユニットとして構成されていてもよい。
RO膜モジュール19には、RO送液ポンプP2により、一次処理水が供給される。RO膜モジュール19は、MF膜モジュール17から供給された一次処理水をろ過し、二次処理水(以下、透過水)を生成して貯留タンク21に供給する。RO膜モジュール19は、複数のRO膜モジュールによりユニットとして構成されていてもよい。MF膜モジュール17及びRO膜モジュール19は、例えばコンテナに収容されていてもよい。
貯留タンク21は、RO膜モジュール19のRO膜19aを透過した透過水を一次的に貯留する。RO膜モジュール19と貯留タンク21とは、接続ラインLにより接続されている。接続ラインLには、バルブBが設けられている。
MF膜モジュール17とRO膜モジュール19とは、接続ラインL1によって直接に接続されている。なお、本実施形態におけるラインとは、管部材(パイプ)を示す。ここで、直接に接続されるとは、中間タンクなどを介せずに接続されることであり、MF膜モジュール17とRO膜モジュール19とが液密に閉塞されていることを示す。MF膜モジュール17で処理された一次処理水は、RO送液ポンプP2によって直接にRO膜モジュール19に供給される。
貯留タンク21は、透過水供給ラインL2により接続ラインL1と接続されている。透過水供給ラインL2は、RO膜モジュール19を透過して貯留タンク21に貯留された透過水を、RO膜モジュール19の一次側に供給するラインである。透過水供給ラインL2は、接続ラインL1において、MF膜モジュール17の下流側でRO送液ポンプP2の上流側に接続されている。貯留タンク21の透過水は、送液ポンプP3によって透過水供給ラインL2を介して接続ラインL1に供給される。透過水供給ラインL2には、送液ポンプP3の下流側にバルブB1が設けられている。なお、透過水供給ラインL2は、RO送液ポンプP2の下流側に接続されてもよい。
RO膜モジュール19から濃縮水を排出する排出ラインL3には、濃縮水供給ラインL4が接続されている。濃縮水供給ラインL4は、MF膜モジュール17の二次側に濃縮水を供給するラインであり、接続ラインL1に接続されている。濃縮水供給ラインL4は、接続ラインL1において、MF膜モジュール17の下流側で透過水供給ラインL2の接続部分(RO送液ポンプP2)の上流側に接続されている。濃縮水供給ラインL4には、バルブB4が設けられている。接続ラインL1には、透過水供給ラインL2の接続部分と濃縮水供給ラインL4の接続部分との間に、バルブB2が設けられている。排出ラインL3には、濃縮水供給ラインL4の接続部分の下流側にバルブB3が設けられている。
また、透過水供給ラインL2と濃縮水供給ラインL4とは、接続ラインL5により接続されている。接続ラインL5は、透過水供給ラインL2から濃縮水供給ラインL4に透過水を供給する。接続ラインL5には、バルブB5が設けられている。
後処理部7は、イオン交換樹脂塔23と、純水タンク25とを備えている。RO膜ユニット8により処理され、一時的に貯留タンク21に貯留された透過水は、イオン交換樹脂塔23でイオン交換を行った後に純水タンク25に流れる。
上記の構成を有する水処理システム1では、前処理部3から水処理装置5のMF膜モジュール17に前処理水が供給され、MF膜モジュール17及びRO膜モジュール19を通過することにより、透過水が生成される。このとき、水処理装置5では、例えば電気伝導率が280μS/cmの一次処理水をRO膜モジュール19に導入し、この一次処理水を処理することにより、電気伝導率が11μS/cm以下の透過水を生成することができた。なお、電気導電率は、図示しない計測器により計測される。また、このとき、RO膜モジュール19の回収率を70%とすると、RO膜モジュール19から排出される濃縮水の電気伝導率は933μS/cmであった。よって、この状態でMF膜モジュール17の逆洗を実施した場合、RO膜モジュール19の一次側と二次側との間では、922μS/cmの差が生じる恐れがある。
続いて、水処理装置5におけるMF膜モジュール17の逆洗時の動作について説明する。MF膜モジュール17の逆洗を行うときには、まずバルブB,B2,B3を閉じると共に、バルブB1,B4,B5を開放する。次に、送液ポンプP2及びRO送液ポンプP2により、透過水供給ラインL2を介してRO膜モジュール19に透過水を供給する。
このとき、貯留タンク21から供給される透過水の一部(例えば1/2の量)がRO膜モジュール19に供給される。これにより、RO膜モジュール19の一次側の一次処理水が透過水に置き換えられる、或いは、処理水と透過水とが混合されることにより、一次側の処理水の電気伝導率が小さくなる。RO膜モジュール19の一次側と二次側との電気伝導率の差は、例えば50μS/cm以下とされることが好ましい。
また、RO膜モジュール19に透過水が供給されることによりRO膜モジュール19から排出される濃縮水と、接続ラインL5を介して供給される透過水の一部(例えば1/2の量)とが、濃縮水供給ラインL4を介してMF膜モジュール17の二次側に供給される。これにより、MF膜モジュール17の逆洗が行われる。以上のように、MF膜モジュール17の逆洗が実施される。なお、MF膜モジュール17の逆洗時において、RO膜モジュール19の一次側への透過水の供給は、逆洗時に毎回実施されることは必須ではなく、逆洗を数回実施するうちの1回でもよい。
以上説明したように、本実施形態では、RO膜モジュール19を透過した透過水を、RO膜モジュール19の一次側に供給する透過水供給ラインL2を備えている。このような構成において、水処理装置5では、MF膜モジュール17の逆洗の際に、透過水供給ラインL2から供給される透過水をRO膜モジュール19の一次側に導入し、この一次側とRO膜モジュール19の二次側との電気伝導率の差を小さくする。これにより、MF膜モジュール17において逆洗が実施される際、MF膜モジュール17からの一次処理水の供給が停止したときに、RO膜モジュール19においてRO膜19aを挟んだ一次側と二次側との電気伝導率の差に起因する拡散を抑制できる。したがって、所定の電気伝導率以上の不適合水が生成さることを抑制できるため、効率的に水処理を行うことができる。
また、本実施形態では、RO膜モジュール19から排出される濃縮水と貯留タンク21に貯留される透過水とをMF膜モジュール17の逆洗に用いている。このように、MF膜モジュール17の逆洗に、透過水と本来廃棄される濃縮水とを用いることにより、逆洗に必要な水量を十分に確保できると共に、逆洗用の水を準備することなく、水処理の過程で生成される水により逆洗を実施できる。したがって、効率的な水処理が実現できる。
また、送液ポンプP3は、透過水供給ラインL2への透過水の供給と、MF膜モジュール17の逆洗とに用いられている。このように、送液ポンプP2により、透過水の供給と逆洗とを行うことにより、設備の簡易化を図ることができる。
[第2実施形態]
続いて、第2実施形態に係る水処理装置について説明する。図2は、第2実施形態に係る水処理装置を含む水処理装置の構成を模式的に示す図である。図2に示すように、水処理システム1Aは、水処理装置5Aの構成が第1実施形態と異なっている。
続いて、第2実施形態に係る水処理装置について説明する。図2は、第2実施形態に係る水処理装置を含む水処理装置の構成を模式的に示す図である。図2に示すように、水処理システム1Aは、水処理装置5Aの構成が第1実施形態と異なっている。
水処理装置5Aでは、貯留タンク21は、透過水供給ラインL2により接続ラインL1と接続されている。透過水供給ラインL2は、RO膜モジュール19を透過して貯留タンク21に貯留された透過水を、RO膜モジュール19の一次側に供給するラインである。透過水供給ラインL2は、接続ラインL1において、MF膜モジュール17の下流側でRO送液ポンプP2の上流側に接続されている。貯留タンク21の透過水は、送液ポンプP3によって透過水供給ラインL2を介して接続ラインL1に供給される。透過水供給ラインL2には、送液ポンプP3の下流側にバルブB1が設けられている。なお、透過水供給ラインL2は、RO送液ポンプP2の下流側に接続されてもよい。
RO膜モジュール19から濃縮水を排出する排出ラインL3には、濃縮水供給ラインL4が接続されている。濃縮水供給ラインL4は、MF膜モジュール17の二次側に濃縮水を供給するラインであり、接続ラインL1に接続されている。濃縮水供給ラインL4は、接続ラインL1において、MF膜モジュール17の下流側で透過水供給ラインL2の接続部分(RO送液ポンプP2)の上流側に接続されている。濃縮水供給ラインL4には、バルブB4が設けられている。接続ラインL1には、透過水供給ラインL2の接続部分と濃縮水供給ラインL4の接続部分との間に、バルブB2が設けられている。排出ラインL3には、濃縮水供給ラインL4の接続部分の下流側にバルブB3が設けられている。
続いて、水処理装置5AにおけるMF膜モジュール17の逆洗時の動作について説明する。MF膜モジュール17の逆洗を行うときには、まずバルブB,B2,B3を閉じると共に、バルブB1,B4を開放する。次に、送液ポンプP2及びRO送液ポンプP2により、透過水供給ラインL2を介してRO膜モジュール19に透過水を供給する。
これにより、RO膜モジュール19の一次側の一次処理水が透過水に置き換えられる、或いは、処理水と透過水とが混合されることにより、一次側の処理水の電気伝導率が小さくなる。RO膜モジュール19の一次側と二次側との電気伝導率の差は、例えば50μS/cm以下とされることが好ましい。
また、RO膜モジュール19に透過水が供給されることによりRO膜モジュール19から排出される濃縮水が、排出ラインL3及び濃縮水供給ラインL4を介してMF膜モジュール17の二次側に供給される。これにより、MF膜モジュール17の逆洗が行われる。以上のように、MF膜モジュール17の逆洗が実施される。なお、MF膜モジュール17の逆洗時において、RO膜モジュール19の一次側への透過水の供給は、逆洗時に毎回実施されることは必須ではなく、逆洗を数回実施するうちの1回でもよい。
[第3実施形態]
続いて、第3実施形態について説明する。図3は、第3実施形態に係る水処理装置を含む水処理システムの構成を模式的に示す図である。図3に示すように、水処理システム1Bは、水処理装置5B構成が第1及び第2実施形態と異なっている。
続いて、第3実施形態について説明する。図3は、第3実施形態に係る水処理装置を含む水処理システムの構成を模式的に示す図である。図3に示すように、水処理システム1Bは、水処理装置5B構成が第1及び第2実施形態と異なっている。
水処理装置5Bでは、貯留タンク21は、透過水供給ラインL6により接続ラインL1と接続されている。透過水供給ラインL2は、RO膜モジュール19を透過して貯留タンク21に貯留された透過水を、RO膜モジュール19の一次側及びMF膜モジュール17に供給するラインである。透過水供給ラインL6には、第1分岐ラインL6aと、第2分岐ラインL6bとが設けられている。
第1分岐ラインL6aは、接続ラインL1において、RO送液ポンプP2の下流側に接続されている。第1分岐ラインL6aには、バルブB6が設けられている。第2分岐ラインL6bは、接続ラインL1において、RO送液ポンプP2の上流側に接続されている。第2分岐ラインL6aには、バルブB7が設けられている。
続いて、水処理装置5BにおけるMF膜モジュール17の逆洗時の動作について説明する。MF膜モジュール17の逆洗を行うときには、まずバルブB,B2,B7を閉じると共に、バルブB6開放する。次に、送液ポンプP2により、透過水供給ラインL6及び第1分岐ラインL6aを介してRO膜モジュール19に透過水を供給する。なお、透過水供給ラインL6aは、RO送液ポンプP2の上流側に接続されてもよい。
これにより、RO膜モジュール19の一次側の一次処理水が透過水に置き換えられる、或いは、処理水と透過水とが混合されることにより、一次側の処理水の電気伝導率が小さくなる。RO膜モジュール19の一次側と二次側との電気伝導率の差は、例えば50μS/cm以下とされることが好ましい。
続いて、バルブB6を閉じると共に、バルブB7を開放する。次に、送液ポンプP2により、透過水供給ラインL6及び第1分岐ラインL6bを介してMF膜モジュール17の二次側に透過水を供給する。これにより、MF膜モジュール17の逆洗が行われる。以上のように、MF膜モジュール17の逆洗が実施される。なお、MF膜モジュール17の逆洗時において、RO膜モジュール19の一次側への透過水の供給は、逆洗時に毎回実施されることは必須ではなく、逆洗を数回実施するうちの1回でもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、MF膜モジュール17は、砂ろ過装置等のろ過装置により構成されていてもよく、また、MF膜モジュール及び砂ろ過装置等を組み合わせて構成されていてもよい。砂ろ過装置は、MF膜モジュールと同様に前処理水を一次処理水とすることができ、MF膜モジュールと同様に逆洗が可能である。よって、上記実施形態において、MF膜モジュールを砂ろ過装置に置き換えて、本発明を実施することができる。本発明は、RO膜モジュール19によりろ過された透過水がRO膜モジュール19の一次側に供給される構成であればよい。
1,1A,1B…水処理装置、L2,L6…透過水供給ライン、L4…濃縮水供給ライン、17…MF膜モジュール(精密ろ過膜モジュール)、19…RO膜モジュール(逆浸透膜モジュール)、21…貯留タンク(透過水貯留槽)、P2…RO送液ポンプ。
Claims (8)
- ろ過装置と、当該ろ過装置とポンプを介して直接に接続される逆浸透膜モジュールとを有する水処理装置であって、
前記逆浸透膜モジュールを透過した透過水を、前記逆浸透膜モジュールの一次側に供給する透過水供給ラインを備え、
前記ろ過装置の逆洗の際に、前記透過水供給ラインから供給される前記透過水を前記逆浸透膜モジュールの一次側に導入することを特徴とする水処理装置。 - 前記ろ過装置の逆洗の際に、前記逆浸透膜の前記一次側と二次側との電気伝導率の差が50μS/cm以下となるように、前記透過水供給ラインから供給される前記透過水を前記逆浸透膜モジュールの一次側に導入することを特徴とする、請求項1記載の水処理装置。
- 前記透過水供給ラインは、前記ろ過装置の二次側に前記透過水を更に供給し、
前記ろ過装置の逆洗に前記透過水を用いることを特徴とする、請求項1又は2記載の水処理装置。 - 前記逆浸透膜モジュールの前記一次側から排出される濃縮水を、前記ろ過装置の二次側に供給する濃縮水供給ラインを備え、
前記ろ過装置の逆洗に前記濃縮水を用いることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項記載の水処理装置。 - 前記逆浸透膜モジュールの前記一次側から排出される濃縮水を、前記ろ過装置の二次側に供給する濃縮水供給ラインを備え、
前記透過水供給ラインは、前記ろ過装置の二次側に前記透過水を更に供給し、
前記ろ過装置の逆洗に前記透過水及び前記濃縮水を用いることを特徴とする、請求項1又は2記載の水処理装置。 - 前記逆浸透膜モジュールを透過した前記透過水を貯留する透過水貯留槽を備え、
前記透過水供給ラインの上流側が前記透過水貯留槽に接続されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項記載の水処理装置。 - 前記ろ過装置が、精密ろ過膜モジュール及び/又は砂ろ過装置であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項記載の水処理装置。
- ろ過装置と、当該ろ過装置とポンプを介して直接に接続される逆浸透膜モジュールとを有する水処理装置の運転方法であって、
前記ろ過装置の逆洗の際に、前記逆浸透膜モジュールを透過した前記透過水を当該逆浸透膜モジュールの一次側に導入し、当該一次側と前記逆浸透膜モジュールの二次側との電気伝導率の差を小さくすることを特徴とする、水処理装置の運転方法。
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