JPH06262172A - Fresh water process - Google Patents

Fresh water process

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JPH06262172A
JPH06262172A JP5078908A JP7890893A JPH06262172A JP H06262172 A JPH06262172 A JP H06262172A JP 5078908 A JP5078908 A JP 5078908A JP 7890893 A JP7890893 A JP 7890893A JP H06262172 A JPH06262172 A JP H06262172A
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JP
Japan
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membrane
electrodialysis tank
water
exchange membrane
acid
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Application number
JP5078908A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Naganuma
力 長沼
Yoshihiko Saito
義彦 斉藤
Tetsuji Shimodaira
哲司 下平
Haruhisa Miyake
晴久 三宅
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a process attaining self-sufficiency in an acid and alkali which adjust pH of the process fluid, besides in chlorine to sanitize material salt water in the process in the fresh water process by using a bipolar membrane electrodialysis tank. CONSTITUTION:After concentrated water 18 discharged from a reverse osmosis membrane module 14 in the fresh water process was concentrated and refinned, it is supplied to the bipolar membrane electrodialysis tank 44 to obtain required quantities of acid, alkali and chlorine.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、海水又は地下かん水等
の塩類を含む原水を逆浸透膜法、電気透析槽又は蒸留法
によって脱塩し、淡水を製造する造水プロセスにおい
て、そのプロセス流体のｐＨを調整する酸及びアルカ
リ、さらには殺菌等の目的に用いられる塩素を該プロセ
ス内に設置されたバイポーラ膜を用いる電気透析装置に
よって製造することを特徴とする造水プロセスに関す
る。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a process fluid for producing fresh water by desalting raw water containing salts such as seawater or ground brackish water by a reverse osmosis membrane method, an electrodialysis tank or a distillation method. The present invention relates to a desalination process characterized by producing an acid and an alkali for adjusting the pH of the above, and further chlorine used for the purpose of sterilization and the like by an electrodialysis device using a bipolar membrane installed in the process.

【０００２】[0002]

【従来の技術】海水又は地下かん水を淡水化する手段と
して、電気透析槽、逆浸透膜法、又は蒸留法を用いる方
法は、公知の方法として、水不足の深刻な中近東あるい
は離島で広く用いられており、さらには電気透析槽、逆
浸透膜法は船舶等でも広く用いられている。2. Description of the Related Art As a known method, a method using an electrodialysis tank, a reverse osmosis membrane method, or a distillation method as a means for desalinating seawater or underground brine is widely used in the Middle East or remote islands where water shortage is serious. Furthermore, the electrodialysis tank and the reverse osmosis membrane method are widely used in ships and the like.

【０００３】原水中の電解質濃度が１０，０００〜５０
０ｐｐｍの範囲では電気透析法が用いられ、５００ｐｐ
ｍ以下では、水の電気抵抗が高くなるので電力消費量が
増し、経済性を失うので、逆浸透膜法が用いられてい
る。１０，０００ｐｐｍ以上では電力消費量が増すた
め、蒸留法が用いられている。The electrolyte concentration in raw water is 10,000 to 50
In the range of 0 ppm, electrodialysis method is used, 500 pp
If it is less than m, the electric resistance of water increases and the power consumption increases, and the economy is lost. Therefore, the reverse osmosis membrane method is used. Since the electric power consumption increases at 10,000 ppm or more, the distillation method is used.

【０００４】電気透析槽を用いる淡水化プロセスでは、
まず、原水が濾過器に送られ、さらに精密濾過器を経て
電気透析槽に送られる。陰イオン交換膜及び陽イオン交
換膜との交互の組み合わせからなる電気透析槽の脱塩室
に送られた原水はイオン交換膜の選択透過性に基づく脱
塩操作を受け、電解質濃度５００ｐｐｍ以下にまで脱塩
される。In the desalination process using an electrodialysis tank,
First, raw water is sent to a filter and then to a electrodialysis tank through a microfilter. The raw water sent to the desalting chamber of the electrodialysis tank, which consists of an alternating combination of anion exchange membrane and cation exchange membrane, is subjected to desalting operation based on the selective permeability of the ion exchange membrane, resulting in an electrolyte concentration of 500 ppm or less. Desalted.

【０００５】電気透析槽を運転する際の問題として、フ
ァウリングと称する膜の汚れが従来より挙げられてい
る。ファウリングが発生すると膜表面に異物の薄層がで
きるため、電気抵抗が増し、濃度分極を助長し、さらに
は限界電流密度を低下させ、プロセス全体の経済性を低
下させる。As a problem in operating an electrodialysis tank, fouling of a membrane has been conventionally mentioned. When fouling occurs, a thin layer of foreign matter is formed on the surface of the film, which increases the electric resistance, promotes concentration polarization, and further lowers the limiting current density, thus lowering the economical efficiency of the entire process.

【０００６】ファウリングの主因は、原水中に含まれる
カルシウムイオンであり、これが炭酸カルシウム又は硫
酸カルシウムとして濃縮室側の膜面に析出するものであ
る。現在この現象を防ぐ手段として、供給原水中又は濃
縮液中に酸を添加して液を酸性にすることによって、カ
ルシウムを溶解している。しかし、プロセス中にプロセ
ス外から新たに酸を添加するものであり、操作の煩雑性
及び経済性の面から有効な代替法が望まれてきた。The main cause of fouling is calcium ions contained in the raw water, which are precipitated as calcium carbonate or calcium sulfate on the membrane surface on the side of the concentrating chamber. Currently, as a means for preventing this phenomenon, calcium is dissolved by adding an acid to the raw feed water or the concentrated liquid to make the liquid acidic. However, since an acid is newly added from the outside of the process during the process, an effective alternative method has been desired in terms of complexity of operation and economical efficiency.

【０００７】逆浸透膜装置を用いる淡水化プロセスで
は、まず、原水が濾過器に送られ、さらに精密濾過器を
経て高圧ポンプにて４０ｋｇｆ／ｃｍ2 以上に昇圧さ
れ、その後逆浸透膜モジュールに送られ脱塩操作を受
け、脱塩水としての膜透過水及び濃縮水に分離される。
膜透過水は電気透析槽と同様に電解質濃度５００ｐｐｍ
以下にまで脱塩される。In a desalination process using a reverse osmosis membrane device, first, raw water is sent to a filter, further pressurized by a high pressure pump to 40 kgf / cm 2 or more through a microfilter, and then sent to a reverse osmosis membrane module. It is then desalted and separated into permeated water and concentrated water as desalted water.
Membrane permeated water has an electrolyte concentration of 500 ppm, similar to the electrodialysis tank.
It is desalted up to the following.

【０００８】逆浸透膜装置を運転する際の問題として、
電気透析槽と同様にファウリングが従来より挙げられて
いる。ファウリングが発生すると膜表面に於ける濃度分
極を助長し、膜透過水量の低下及び膜透過溶質量の増加
を起こし、透過水水質を低下させる。そのため、運転に
支障を起たし、工程全体の経済性を低下させる。ファウ
リングの主因は、原水中に含まれるカルシウムイオンで
あり、これが炭酸カルシウムあるいは硫酸カルシウムと
なって高圧側膜面に析出するものである。As a problem when operating a reverse osmosis membrane device,
Fouling has been mentioned in the past as in the electrodialysis tank. When fouling occurs, it promotes concentration polarization on the surface of the membrane, causing a decrease in the amount of water permeated through the membrane and an increase in the mass of the solution permeated through the membrane, thus lowering the quality of water permeate. Therefore, the operation is hindered, and the economical efficiency of the entire process is reduced. The main cause of fouling is calcium ions contained in the raw water, which becomes calcium carbonate or calcium sulfate and precipitates on the high pressure side membrane surface.

【０００９】現在この現象を防ぐ手段として濾過後の供
給塩水中に酸を添加してｐＨを４〜６．５程度に制御す
ることにより、カルシウム塩の析出を防いでいる。ま
た、一旦ファウリングを起こした膜を酸によって洗浄す
る操作も行っている。さらに、逆浸透膜の加水分解を防
ぐ意味からもｐＨをこの程度に保つことが望ましい。し
かし、工程中に系外から新たに酸を添加するものであ
り、操作の煩雑性及び経済性の面から有効な代替法が期
待されてきた。At present, as a means for preventing this phenomenon, the precipitation of calcium salt is prevented by adding an acid to the salt water supplied after filtration to control the pH to about 4 to 6.5. In addition, an operation of washing the once fouled film with an acid is also performed. Furthermore, it is desirable to keep the pH at this level also from the viewpoint of preventing hydrolysis of the reverse osmosis membrane. However, since an acid is newly added from outside the system during the process, an effective alternative method has been expected from the viewpoint of operation complexity and economical efficiency.

【００１０】さらに、逆浸透膜装置の場合には、生産水
のｐＨを最終的に中性に戻すことが必要であり、現在こ
のためにアルカリとして石灰乳を注入している。しか
し、この方法では、この操作のために石灰乳を購入し、
系内に注入しなければならないため、操作も煩雑にな
り、経済的にも不利であり、これに替わる有効な代替法
が期待されてきた。Further, in the case of the reverse osmosis membrane device, it is necessary to finally return the pH of the produced water to neutrality, and for this purpose, lime milk is currently injected as an alkali. But with this method, you buy lime milk for this operation,
Since it has to be injected into the system, the operation becomes complicated and economically disadvantageous, and an effective alternative method to replace this has been expected.

【００１１】さらに蒸留法では、原水はエバポレータに
送られ、フラッシュ蒸発された後、コンデンサにて凝縮
され、精製淡水となる。Further, in the distillation method, raw water is sent to an evaporator, flash-evaporated, and then condensed in a condenser to be purified fresh water.

【００１２】蒸留法を運転する際の問題は、海水中のス
ケール成分による伝熱面へのスケール形成による伝熱係
数の減少と、管路の閉塞である。スケーリングを防ぐ手
段として、原水がエバポレータに入る前に酸を添加し、
ｐＨを３〜４に下げて通風脱炭酸する。この状態で海水
がエバポレータに入ると低ｐＨ及び通風した空気が飽和
状態になっているので、機器の腐食を招く可能性がある
ため、脱気と中和を行いながら、ｐＨをコントロールし
ている。しかしこの方法では、ｐＨコントロール用の酸
及びアルカリを購入する必要があり、さらに適当な濃度
に調整して添加するため、その操作は煩雑であり、これ
に替わる有効で、経済的な代替法が望まれてきた。Problems in operating the distillation method are a decrease in the heat transfer coefficient due to scale formation on the heat transfer surface by scale components in seawater, and blockage of the pipeline. As a means to prevent scaling, add acid before raw water enters the evaporator,
Decrease pH to 3-4 to ventilate and decarbonate. When seawater enters the evaporator in this state, the low pH and the ventilated air are saturated, which may lead to corrosion of the equipment.Therefore, the pH is controlled while performing deaeration and neutralization. . However, in this method, it is necessary to purchase an acid and an alkali for pH control, and since the acid is adjusted to an appropriate concentration and added, the operation is complicated, and an effective and economical alternative method to replace this is required. Has been desired.

【００１３】さらに、逆浸透膜法、電気透析法、蒸留法
のいずれの造水プロセスにおいても、殺菌等のために塩
素ガスが必要であり、そのためだけに塩素発生装置を設
置せねばならず、製造コストの増加を招き、また、運転
操作を煩雑にしてきた。当然のことながら、これに代わ
る有効な代替法が望まれてきた。Further, in any of the reverse osmosis membrane method, electrodialysis method and distillation method, chlorine gas is required for sterilization and the like, and a chlorine generator must be installed only for that purpose. This has led to an increase in manufacturing cost and has made the operation complicated. Naturally, there has been a desire for effective alternatives to this.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
電気透析槽、逆浸透膜法、さらには蒸留法による造水プ
ロセスにおけるｐＨ調整のために添加する酸とアルカリ
をバイポーラ膜を使用する電気透析槽によって、オンサ
イトに製造し、提供するものであり、さらに殺菌等に使
用する塩素としてバイポーラ膜電気透析槽を中心とする
該プロセス内装置から発生する塩素を有効利用するもの
である。The present invention uses a bipolar membrane to add an acid and an alkali to be added for pH adjustment in a desalination process by the above electrodialysis tank, reverse osmosis membrane method, and distillation method. It is manufactured and provided on-site by an electrodialysis tank, and as chlorine used for sterilization and the like, chlorine generated from an in-process device centered on a bipolar membrane electrodialysis tank is effectively used.

【００１５】バイポーラ膜電気透析槽に供給する原水は
造水プロセスに用いる塩水を用いるものであり、操作上
も簡便であり、さらに陽極室からは通電量に見合う塩素
が発生することから、その塩素を原水の殺菌用に使用す
ることができ、経済的に有利なプロセスを提供する。The raw water supplied to the bipolar membrane electrodialysis tank uses salt water used in the desalination process, is simple in operation, and chlorine corresponding to the amount of electricity is generated from the anode chamber. Can be used for the sterilization of raw water, providing an economically advantageous process.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は従来の造水プロ
セスの問題を解決するためになされたものであり、脱塩
の対象となる原塩水をバイポーラ膜を用いる電気透析槽
に供給することによって、酸とアルカリ、さらには塩素
をオンサイトに製造することによって、経済的に本造水
プロセスを成立させるものである。The present invention has been made to solve the problems of the conventional desalination process, and supplies raw salt water to be desalted to an electrodialysis tank using a bipolar membrane. By producing on-site acid and alkali, and further chlorine, the present desalination process is economically established.

【００１７】まず、バイポーラ膜を用いる電気透析槽に
ついて説明する。バイポーラ膜は陰イオン交換層と陽イ
オン交換層とから構成される二極性膜であり、陰イオン
交換層側を陽極側、陽イオン交換層側を陰極側にして電
流を流すと、両交換層の界面で脱塩状態が進行して、水
が***して水素イオンと水酸イオンに解離し酸とアルカ
リを生成するものであり、公知の技術である。First, an electrodialysis tank using a bipolar membrane will be described. A bipolar membrane is a bipolar membrane composed of an anion exchange layer and a cation exchange layer. When an electric current is passed with the anion exchange layer side as the anode side and the cation exchange layer side as the cathode side, both exchange layers are formed. The desalted state progresses at the interface, and water splits to dissociate into hydrogen ions and hydroxide ions to generate acid and alkali, which is a known technique.

【００１８】バイポーラ膜は以上の機能を有する機能膜
であり、陰イオン交換膜、あるいは陽イオン交換膜、も
しくはその両方のイオン交換膜と適宜組み合わせて使用
することによって、例えば塩化ナトリウムなどの中性塩
から塩酸と水酸化ナトリウムとして、酸とアルカリを生
成することができる。The bipolar membrane is a functional membrane having the above-mentioned functions. When used in combination with an anion exchange membrane, a cation exchange membrane, or both ion exchange membranes, the bipolar membrane is neutral, for example, sodium chloride. Acids and alkalis can be produced from salts as hydrochloric acid and sodium hydroxide.

【００１９】本発明では、このバイポーラ膜の機能を利
用して、オンサイトにて、酸とアルカリを製造し、それ
を用いてプロセス流体のｐＨを調整しようとするもので
ある。さらに電気透析槽の陽極室にて塩素イオンが酸化
されて生成する塩素ガスをも、殺菌等に有効利用しよう
とするものである。In the present invention, the function of the bipolar film is used to produce an acid and an alkali on site, and the pH of the process fluid is adjusted using the acid and the alkali. Further, chlorine gas produced by oxidizing chlorine ions in the anode chamber of the electrodialysis tank is also effectively used for sterilization and the like.

【００２０】本発明の特徴は、バイポーラ膜電気透析層
に供給する中性塩の塩水として、造水プロセスの原塩水
と同一の塩水、及び／又は、該造水プロセス内の塩水を
用いることにあり、すなわち、中性原塩水としてのコス
トがきわめて低くなり、プロセス全体が非常に経済的に
なる。The feature of the present invention is that, as the salt water of the neutral salt to be supplied to the bipolar membrane electrodialysis layer, the same salt water as the raw salt water of the water production process and / or the salt water in the water production process is used. Yes, i.e. the cost as neutral raw brine is very low and the whole process is very economical.

【００２１】以下逆浸透膜モジュールを用いての海水の
淡水化プロセスを例にとり、図１を用いて本発明の特徴
を詳細に説明する。The characteristics of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. 1 by taking the desalination process of seawater using a reverse osmosis membrane module as an example.

【００２２】海より取水された海水はライン１を経て、
途中ライン４によって、電気透析槽２３の陽極室５６、
及びバイポーラ膜電気透析槽４４の陽極室３４で発生す
る塩素ガスを殺菌の目的で注入される。塩素ガスを注入
された後のライン２の塩素濃度は１０ｐｐｍ以下、好ま
しくは２ｐｐｍ以下、にすることが逆浸透膜モジュール
の耐塩素性の面からも好ましい。Seawater taken from the sea passes through line 1,
By the midway line 4, the anode chamber 56 of the electrodialysis tank 23,
Also, chlorine gas generated in the anode chamber 34 of the bipolar membrane electrodialysis tank 44 is injected for the purpose of sterilization. From the viewpoint of chlorine resistance of the reverse osmosis membrane module, it is preferable that the chlorine concentration of the line 2 after the chlorine gas is injected be 10 ppm or less, preferably 2 ppm or less.

【００２３】さらにライン２を経て途中ライン５によっ
てバイポーラ膜電気透析槽の酸生成室にて生成された塩
酸を添加され、ｐＨを４．０〜７．０、好ましくは４．
０〜６．５に調整される。ｐＨを酸性側に調整する目的
は、脱炭酸することによって難溶性Ｃａ塩の生成を防止
することにある。Further, the hydrochloric acid produced in the acid producing chamber of the bipolar membrane electrodialysis tank is added by way of line 5 through line 2 to adjust pH to 4.0 to 7.0, preferably 4.
It is adjusted to 0-6.5. The purpose of adjusting the pH to the acidic side is to prevent the production of sparingly soluble Ca salt by decarboxylation.

【００２４】ｐＨを調整された海水はライン３を経て、
ライン５２によって、さらに塩化第二鉄等の凝集剤を添
加される。凝集剤を添加された海水は砂濾過器６によっ
て浮遊性懸濁物質が濾過される。さらにライン７を経
て、活性炭等の精密濾過器８を経て精製され、カートリ
ッジフィルタ１０を経て、ライン１１から逆浸透膜モジ
ュール用高圧ポンプ１２に送られる。The pH-adjusted seawater is passed through line 3 to
A coagulant such as ferric chloride is further added through the line 52. The seawater added with the flocculant is filtered by the sand filter 6 to remove suspended solids. Further, it is purified through a line 7 and a microfiltration device 8 such as activated carbon, and is then sent through a cartridge filter 10 and a line 11 to a high pressure pump 12 for a reverse osmosis membrane module.

【００２５】高圧ポンプ１２によってライン１３は約７
０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度に昇圧される。昇圧された原水は
ライン１３を経て逆浸透膜モジュール１４に供給され
る。逆浸透膜モジュール１４で原水は膜透過水１５と濃
縮水１８に分離される。By the high pressure pump 12, the line 13 is about 7
The pressure is increased to about 0 kgf / cm 2 . The pressurized raw water is supplied to the reverse osmosis membrane module 14 via the line 13. In the reverse osmosis membrane module 14, raw water is separated into membrane permeated water 15 and concentrated water 18.

【００２６】膜透過水１５はバイポーラ膜電気透析槽の
アルカリ生成室にて生成されたアルカリ、つまりライン
４２によってｐＨを酸性から中性に調整され、工業用
水、あるいはさらに滅菌されて飲料水に供され、また一
部はバイポーラ膜電気透析槽にて生成される酸とアルカ
リの濃度調整に利用される。The membrane permeated water 15 is an alkali produced in the alkali producing chamber of the bipolar membrane electrodialysis tank, that is, the pH is adjusted from acid to neutral by the line 42, and industrial water or further sterilized water is supplied to drinking water. And part of it is used for adjusting the concentration of acid and alkali produced in the bipolar membrane electrodialysis tank.

【００２７】濃縮水の大部分はライン１９を経てバイポ
ーラ膜電気透析槽のアルカリ生成室にて生成されたアル
カリ、つまりライン４１によって、ｐＨを酸性から中性
に調整され、ライン４３によって海に戻され、再び淡水
化される。Most of the concentrated water is alkali generated through the line 19 in the alkali generation chamber of the bipolar membrane electrodialysis tank, that is, the pH is adjusted from acid to neutral by the line 41 and returned to the sea by the line 43. And then desalinated again.

【００２８】また、濃縮水の一部は、ライン２０を経
て、途中溶存炭酸根を除去する目的でバイポーラ膜電気
透析槽４４から排液される酸性淡塩水にてそのｐＨを酸
性、好ましくは４．０〜６．５に調整され、ｐＨ調整用
の酸とアルカリを製造するプロセスへと送られる。A portion of the concentrated water is acidified with an acidic fresh salt water discharged from the bipolar membrane electrodialysis tank 44 through the line 20 for the purpose of removing dissolved carbonate on the way, and its pH is preferably 4, It is adjusted to .0-6.5 and sent to the process of producing acid and alkali for pH adjustment.

【００２９】ｐＨ調整用の酸とアルカリは既述した機構
によりバイポーラ膜電気透析槽４４によって製造され
る。本発明の中心的特徴はｐＨ調整用の酸とアルカリを
バイポーラ膜電気透析槽４４によって製造することにあ
るが、バイポーラ膜電気透析槽を長期間安定した性能で
運転するために、付帯設備として電気透析槽２３、濾過
器２７、さらにイオン交換キレート樹脂塔２９を併設す
ることも、本発明の重要な特徴である。次にそれぞれの
付帯設備について詳しく説明する。The acid and alkali for pH adjustment are produced by the bipolar membrane electrodialysis tank 44 by the mechanism described above. The main feature of the present invention is that the acid and alkali for pH adjustment are produced by the bipolar membrane electrodialysis tank 44. However, in order to operate the bipolar membrane electrodialysis tank with stable performance for a long period of time, an electric facility as an auxiliary facility is used. It is also an important feature of the present invention that the dialysis tank 23, the filter 27, and the ion-exchange chelate resin tower 29 are provided together. Next, each auxiliary equipment will be described in detail.

【００３０】まず電気透析槽２３について説明する。電
気透析槽２３は、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを
交互に組み合わせて構成される、脱塩室２５と濃縮室２
４、及び両端の電極室４４、４７とからなる。First, the electrodialysis tank 23 will be described. The electrodialysis tank 23 comprises a desalting chamber 25 and a concentrating chamber 2 which are configured by alternately combining anion exchange membranes and cation exchange membranes.
4 and electrode chambers 44 and 47 at both ends.

【００３１】電気透析槽２３の目的は、逆浸透膜モジュ
ール１４で発生した濃縮水をさらに濃縮することによっ
て、バイポーラ膜電気透析槽４４の運転効率を上げるこ
とと、場合によっては１価イオン選択透過性のイオン交
換膜を使用することによってＣａ2+、Ｍｇ2+等の多価陽
イオン、あるいはＳＯ4 2- 等の多価陰イオンを濃縮水中
から除くことも重要な目的の一つである。The purpose of the electrodialysis tank 23 is to increase the operating efficiency of the bipolar membrane electrodialysis tank 44 by further concentrating the concentrated water generated in the reverse osmosis membrane module 14 and, in some cases, the selective permeation of monovalent ions. It is also an important purpose to remove polyvalent cations such as Ca 2+ and Mg 2+ or polyanions such as SO 4 2− from concentrated water by using a water-soluble ion exchange membrane. .

【００３２】これら多価イオンは難溶性の塩を形成する
ことによって、イオン交換膜の性能を低下させる原因と
なりうる。濃縮水２２は約６０ｇ／リットルで電気透析
槽２３に供給され、約１００ｇ／リットル〜飽和濃度ま
で、好ましくは２００ｇ／リットル〜３５０ｇ／リット
ルまで濃縮される。These polyvalent ions form a sparingly soluble salt, which may cause deterioration of the performance of the ion exchange membrane. The concentrated water 22 is supplied to the electrodialysis tank 23 at about 60 g / liter and is concentrated to about 100 g / liter to a saturated concentration, preferably 200 g / liter to 350 g / liter.

【００３３】運転電流密度は限界電流密度以下であるこ
とはいうまでもないが、通常０．１〜１．５ＫＡ／ｍ2
の範囲で通電され、好ましくは０．２〜１．０ＫＡ／ｍ
2 の範囲で通電される。運転温度は海水温度と同程度で
特に問題はなく、特別な範囲は特に設けない。Needless to say, the operating current density is not more than the limiting current density, but usually 0.1 to 1.5 KA / m 2
Is energized, preferably 0.2 to 1.0 KA / m
It is energized in the range of 2 . The operating temperature is almost the same as the seawater temperature and there is no particular problem, and no special range is set.

【００３４】また、電気透析槽２３の陽極室４４からは
塩素イオンが電極表面にて酸化され、通電量に見合う
分、塩素ガスを発生する。発生した塩素ガスはライン４
５を経て、ライン４から殺菌等のため、原水中に注入さ
れる。脱塩された淡塩水はライン５５を経てライン１９
と合流し、ライン４３から海へ戻される。Further, from the anode chamber 44 of the electrodialysis tank 23, chlorine ions are oxidized on the electrode surface, and chlorine gas is generated in an amount corresponding to the amount of energization. The generated chlorine gas is line 4
It is injected into raw water through line 4 for sterilization and the like. Desalinated fresh salt water goes through line 55 to line 19
It merges with and is returned to the sea from the line 43.

【００３５】次に濾過器２７について説明する。濾過器
２７の役割は、ライン２６によって供給される濃縮塩水
中の多価陽イオン、特にＭｇ2+の除去にある。除去の方
法はライン２６によって供給される濃縮塩水とバイポー
ラ膜電気透析槽４４のアルカリ生成室３３にて生成され
るアルカリ３５を反応させて、難溶性の塩Ｍｇ（ＯＨ）
2 を生成させて、濾過器２７によって分離するものであ
る。Next, the filter 27 will be described. The role of the filter 27 is to remove polyvalent cations, especially Mg 2+ , in the concentrated brine supplied by the line 26. The removal method is to react the concentrated salt water supplied through the line 26 with the alkali 35 generated in the alkali generation chamber 33 of the bipolar membrane electrodialysis tank 44 to form the sparingly soluble salt Mg (OH).
2 is generated and separated by the filter 27.

【００３６】さらに濾過器再生時にバイポーラ膜電気透
析槽４４の酸生成室３２にて生成される酸３８によって
溶解され、取り除かれるものである。Ｍｇ2+以外にも海
水中にに存在するＣａ2+、Ｓｒ2+も同様に除去される。Further, it is dissolved and removed by the acid 38 generated in the acid generation chamber 32 of the bipolar membrane electrodialysis tank 44 when the filter is regenerated. In addition to Mg 2+ , Ca 2+ and Sr 2+ existing in seawater are also removed.

【００３７】反応させるアルカリはＮａＯＨ以外にもバ
イポーラ膜電気透析槽４４にて生成されるＮａＯＨ水溶
液と空気を接触反応させることによって空気中の炭酸ガ
スとＮａＯＨが反応することによって生成される炭酸ナ
トリウムＮａ2 ＣＯ3 でもよい。ただしこの場合は難溶
性の炭酸塩として除去される。In addition to NaOH, the alkali to be reacted is sodium carbonate Na produced by reacting carbon dioxide gas in the air with NaOH by contacting the aqueous NaOH solution produced in the bipolar membrane electrodialysis tank 44 with air. 2 CO 3 may be used. However, in this case, it is removed as a sparingly soluble carbonate.

【００３８】次にイオン交換キレート樹脂塔２９につい
て説明する。イオン交換キレート樹脂塔２９の役割は、
濾過器２７までで捕捉しきれなかった多価陽イオンをキ
レート生成基の強い配位結合によって、選択的に吸着除
去することにある。キレート樹脂の種類はポリスチレン
を基体としてイミノジ酢酸基をキレート生成基とするも
の、あるいは同じくポリスチレンを基体としてポリアミ
ンをキレート生成基とするものなど種々のものがあるが
特に限定するものではない。Next, the ion exchange chelating resin tower 29 will be described. The role of the ion exchange chelating resin tower 29 is
This is to selectively adsorb and remove the polyvalent cations that could not be captured up to the filter 27 by the strong coordination bond of the chelate-forming group. There are various types of chelate resins, such as those having polystyrene as a substrate and an iminodiacetic acid group as a chelate forming group, and those having polystyrene as a substrate and a polyamine as a chelate forming group, but are not particularly limited.

【００３９】要は対象とする多価陽イオンに対して強い
吸着性を持つ官能基を有しており、かつ、吸着後、酸に
よって再生可能であるイオン交換体であればよい。対象
となる多価陽イオンは主にＣａ2+であるが、Ｍｇ2+、Ｓ
ｒ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ａｌ3+なども同様に吸着除去さ
れる。The point is that the ion exchanger has a functional group having a strong adsorptivity for the target polyvalent cation and can be regenerated with an acid after the adsorption. The target polyvalent cations are mainly Ca 2+ , but Mg 2+ , S
Similarly, r 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ and Al 3+ are also adsorbed and removed.

【００４０】吸着除去の程度を対象多価陽イオンとして
Ｃａ2+、Ｍｇ2+を例にとると、吸着除去後のライン３０
のＣａ2+、Ｍｇ2+はそれぞれ１０ｐｐｍ以下、好ましく
は１ｐｐｍ以下、さらに好ましくは０．１ｐｐｍ以下で
ある。これら多価陽イオンはバイポーラ膜電気透析槽に
装着してあるイオン交換膜中に難溶性塩として沈着し、
その性能低下の原因となりうる。Taking Ca 2+ and Mg 2+ as the target polyvalent cations for the degree of adsorption removal, the line 30 after adsorption removal is taken as an example.
Ca 2+ and Mg 2+ are each 10 ppm or less, preferably 1 ppm or less, more preferably 0.1 ppm or less. These polyvalent cations are deposited as sparingly soluble salts in the ion exchange membrane installed in the bipolar membrane electrodialysis tank,
It may cause the performance degradation.

【００４１】キレート生成基は吸着飽和に達すると、も
はやその吸着能力を失うので、再生する必要がある。再
生液としては通常酸を用いるが、本発明プロセスにおい
ては、バイポーラ膜電気透析槽４４の酸生成室３２にて
生成された酸（塩酸）を用いることを特徴としている。Once the chelating groups have reached adsorption saturation, they no longer lose their adsorption capacity and need to be regenerated. Although an acid is usually used as the regenerant, the process of the present invention is characterized in that the acid (hydrochloric acid) produced in the acid producing chamber 32 of the bipolar membrane electrodialysis tank 44 is used.

【００４２】吸着金属を塩酸にて溶離した後、再度Ｎａ
化するわけであるが、本発明プロセスではバイポーラ膜
電気透析槽４４のアルカリ生成室３３にて生成されたＮ
ａＯＨ３５を用いてＮａ化することを特徴としている。After elution of the adsorbed metal with hydrochloric acid, Na was added again.
However, in the process of the present invention, the N produced in the alkali producing chamber 33 of the bipolar membrane electrodialysis tank 44 is
It is characterized in that it is converted to Na by using aOH35.

【００４３】以上バイポーラ膜電気透析槽４４に送られ
る逆浸透膜モジュール１４の濃縮塩水の前処理装置とし
て、電気透析槽２３、濾過器２７、イオン交換キレート
樹脂塔２９について詳細に説明してきたが、それぞれの
造水プロセスに応じて、これらの前処理装置を適宜組み
合わせて使用することになる。The electrodialysis tank 23, the filter 27, and the ion exchange chelating resin tower 29 have been described in detail above as the pretreatment device for the concentrated salt water of the reverse osmosis membrane module 14 sent to the bipolar membrane electrodialysis tank 44. These pretreatment devices will be used in an appropriate combination according to each desalination process.

【００４４】最後にバイポーラ膜電気透析槽４４につい
て説明する。酸とアルカリの生成機構については既に述
べたのでここでは省略する。図１におけるバイポーラ膜
電気透析槽４４はバイポーラ膜、陽イオン交換膜、及び
陰イオン交換膜との交互の組み合わせからなり、酸生成
室３２、アルカリ生成室３３、塩室３１、及び、陽極室
３４、陰極室４６を形成する。Finally, the bipolar membrane electrodialysis tank 44 will be described. The generation mechanism of acid and alkali has already been described, and is omitted here. The bipolar membrane electrodialysis tank 44 in FIG. 1 is composed of an alternating combination of a bipolar membrane, a cation exchange membrane, and an anion exchange membrane, and has an acid generation chamber 32, an alkali generation chamber 33, a salt chamber 31, and an anode chamber 34. The cathode chamber 46 is formed.

【００４５】酸室３２で生成された酸はライン５によっ
て原塩水のｐＨ調整、ライン３８によって濾過器２７に
おける水酸化物の溶解洗浄、及びライン３７によってキ
レート樹脂塔２９の再生に使用される。The acid produced in the acid chamber 32 is used for adjusting the pH of the raw salt water by the line 5, dissolving and washing the hydroxide in the filter 27 by the line 38, and regenerating the chelate resin column 29 by the line 37.

【００４６】アルカリ生成室３３で生成されたアルカリ
はライン３５によって濾過器２７における水酸化物の生
成、ライン３４によって樹脂塔２９における再生後キレ
ート樹脂官能基のＮａ化、さらに逆浸透膜モジュール１
４からの膜透過水１５のｐＨ調整、濃縮水１９のｐＨ調
整に使用される。The alkali generated in the alkali generating chamber 33 is converted into a hydroxide in the filter 27 through the line 35, the chelate resin functional group after regeneration in the resin tower 29 is converted into Na through the line 34, and the reverse osmosis membrane module 1 is used.
It is used to adjust the pH of the membrane permeated water 15 from 4 and the pH of the concentrated water 19.

【００４７】塩室３１から排出される淡塩水は酸性であ
るため、ライン２１によって逆浸透膜モジュール１４か
らの濃縮水２０のｐＨ調整に使用される。残りの淡塩水
はライン４０を経てライン４１からのアルカリによって
ｐＨを調整された後、ライン４３によって、海に戻さ
れ、再度淡水化に供される。Since the fresh salt water discharged from the salt chamber 31 is acidic, it is used for adjusting the pH of the concentrated water 20 from the reverse osmosis membrane module 14 through the line 21. After the pH of the remaining fresh salt water is adjusted by the alkali from the line 41 via the line 40, it is returned to the sea by the line 43 and used again for desalination.

【００４８】バイポーラ膜電気透析層４４に供給される
塩水３０はその濃度が通常３０ｇ／リットル〜飽和塩水
濃度であるが、好ましくは４０〜３２０ｇ／リットルで
ある。極度に低濃度の塩水を供給すると使用しているイ
オン交換膜の選択透過性を低下させる原因となる。酸生
成室３２で生成される酸濃度は通常０．１〜５．０規定
であるが、生成効率の観点から０．３〜２．０規定の範
囲が好ましい。The concentration of the salt water 30 supplied to the bipolar membrane electrodialysis layer 44 is usually 30 g / liter to saturated salt water concentration, preferably 40 to 320 g / liter. Supplying an extremely low concentration of salt water causes a decrease in the selective permeability of the ion exchange membrane used. The acid concentration generated in the acid generation chamber 32 is usually 0.1 to 5.0 N, but preferably 0.3 to 2.0 N from the viewpoint of generation efficiency.

【００４９】アルカリ生成室３３で生成されるアルカリ
濃度は通常０．１〜６．０規定であるが生成効率の観点
から０．３〜３．０規定の範囲が好ましい。生成される
酸及びアルカリの濃度は逆浸透膜モジュール１４にて生
成される膜透過水５０によってライン４８及びライン４
９によって調整される。The alkali concentration produced in the alkali producing chamber 33 is usually 0.1 to 6.0 normal, but from the viewpoint of production efficiency, the range of 0.3 to 3.0 normal is preferable. The concentrations of the acid and alkali produced are determined by the membrane permeated water 50 produced by the reverse osmosis membrane module 14 in the lines 48 and
Adjusted by 9.

【００５０】運転電流密度は通常０．３〜４．０ＫＡ／
ｍ2 の範囲であるが、好ましくは０．５〜３．０ＫＡ／
ｍ2 の範囲で通電される。バイポーラ膜電気透析槽４４
に供給される塩水３０中にボウ硝Ｎａ2 ＳＯ4 が含まれ
ていると酸生成室３２で硫酸Ｈ2 ＳＯ4 が生成され、塩
酸ＨＣｌと同様に利用される。The operating current density is usually 0.3 to 4.0 KA /
It is in the range of m 2 , but preferably 0.5 to 3.0 KA /
It is energized in the range of m 2 . Bipolar membrane electrodialysis tank 44
When the salt water 30 supplied to the column contains Na 2 SO 4 of Glauber's salt, sulfuric acid H 2 SO 4 is generated in the acid generation chamber 32 and is used similarly to hydrochloric acid HCl.

【００５１】また、一方バイポーラ膜電気透析槽４４の
陽極室３４では電極反応によって塩素が生成され、発生
塩素はライン５４によってライン４から原塩水中に注入
され殺菌を行う。On the other hand, in the anode chamber 34 of the bipolar membrane electrodialysis tank 44, chlorine is produced by the electrode reaction, and the generated chlorine is injected into the raw salt water from the line 4 through the line 54 for sterilization.

【００５２】原塩水の殺菌用塩素として電気透析槽２３
及びバイポーラ膜電気透析槽４４で発生する塩素を利用
するのが既に述べてきたようにきわめて経済的である
が、原水である海水を陽イオン交換膜を隔膜とする電気
分解槽に導入し、該電気分解槽の陽極室にて発生する塩
素を利用するのも同様に経済的である。塩素発生装置は
電気透析槽、あるいはバイポーラ膜電気透析槽にこだわ
らないのが本発明の特徴の一つである。Electrodialysis tank 23 as chlorine for sterilizing raw salt water
Also, it is extremely economical to use chlorine generated in the bipolar membrane electrodialysis tank 44 as described above, but the raw water, seawater, is introduced into an electrolysis tank having a cation exchange membrane as a diaphragm, It is also economical to use chlorine generated in the anode chamber of the electrolysis tank. One of the features of the present invention is that the chlorine generator is not limited to an electrodialysis tank or a bipolar membrane electrodialysis tank.

【００５３】以上本発明の特徴を詳しく説明してきた
が、その特徴を一言でいえば、バイポーラ膜を用いる電
気透析槽の水***作用によって、造水プロセス流体から
酸とアルカリを製造し、物質収支的にバランスした量に
て該プロセス流体のｐＨをその目的に合わせて調節する
ことにある。While the features of the present invention have been described in detail above, in brief, the features are obtained by producing an acid and an alkali from a desalination process fluid by the water splitting action of an electrodialysis tank using a bipolar membrane. It is to adjust the pH of the process fluid in a balanced and balanced amount for its purpose.

【００５４】さらに陽極室にて発生する塩素ガスを原料
海水の殺菌の目的で利用することも重要な目的である。
また、バイポーラ膜電気透析槽に供給される塩水の前処
理にも本発明の特徴はある。また、運転操作の面におい
ても系外から酸とアルカリを搬入し、さらに濃度調整を
行いプロセス内に添加する方法と比較すると格段に簡単
な運転操作となるし、経済的にも有利である。It is also an important purpose to utilize the chlorine gas generated in the anode chamber for the purpose of sterilizing the raw material seawater.
Further, the pretreatment of the salt water supplied to the bipolar membrane electrodialysis tank also has a feature of the present invention. Also in terms of operation, compared to the method of carrying in the acid and alkali from outside the system and further adjusting the concentration to add them into the process, the operation becomes much simpler and economically advantageous.

【００５５】本プロセスは今後、海水あるいは地下かん
水の淡水化のみならず、食品、医薬品、さらに電子工業
分野の純水製造プロセスにも広く応用される。In the future, this process will be widely applied not only to desalination of seawater or ground brackish water, but also to food, pharmaceuticals, and pure water production processes in the electronic industry.

【００５６】[0056]

【実施例】以下、実施例によって本発明を説明するが、
かかる実施例によって本発明が限定されるものではな
い。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited to the embodiments.

【００５７】［実施例１］海水より逆浸透膜モジュール
を用いて淡水化する造水プロセスにバイポーラ膜電気透
析槽を適用した例を図２にそのフローシートで示す。取
水する海水の主成分は下記の通りである。 Ｃｌ- １９．３５ｇ／ｋｇ ＳＯ4 2- ２．７２ ＨＣＯ3 - ０．１４ Ｎａ+ １０．７７ Ｍｇ2+ １．２９ Ｃａ2+ ０．４１ Ｋ+ ０．４０ Ｓｒ2+ ０．０１ 合 計 ３５．０９ｇ／ｋｇExample 1 An example of applying a bipolar membrane electrodialysis tank to a desalination process in which seawater is desalinated by using a reverse osmosis membrane module is shown in the flow sheet of FIG. The main components of seawater taken are as follows. Cl - 19.35g / kg SO 4 2- 2.72 HCO 3 - 0.14 Na + 10.77 Mg 2+ 1.29 Ca 2+ 0.41 K + 0.40 Sr 2+ 0.01 Go meter 35.09g / kg

【００５８】ライン１０１によって４１６．７ｋｇ／ｈ
（１０Ｔ／Ｄ）の海水が取水され、淡水化される。取水
された海水は、まず砂濾過器１０２によって、浮遊懸濁
物質が濾過される。その後ライン１０３の途中で、ライ
ン１２５によってバイポーラ膜電気透析槽１１８の陽極
室１１９にて発生した塩素ガスが注入される。416.7 kg / h by line 101
(10 T / D) seawater is taken in and desalinated. In the seawater taken in, the suspended suspended matter is first filtered by the sand filter 102. Then, in the middle of the line 103, the chlorine gas generated in the anode chamber 119 of the bipolar membrane electrodialysis cell 118 is injected by the line 125.

【００５９】海水中の塩素ガス濃度は１ｐｐｍになるよ
うに調節される。その後ライン１０４の途中で、バイポ
ーラ膜電気透析槽１１８の酸生成室１２０にて生成され
た塩酸がライン１２４によって添加される。塩酸添加に
よって海水のｐＨは６．５〜７．０の範囲に調節され
る。このｐＨ調整によって難溶性の炭酸塩の生成を防ぐ
ことができる。The chlorine gas concentration in seawater is adjusted to 1 ppm. Then, in the middle of the line 104, the hydrochloric acid produced in the acid producing chamber 120 of the bipolar membrane electrodialysis tank 118 is added by the line 124. The pH of seawater is adjusted to the range of 6.5 to 7.0 by adding hydrochloric acid. This pH adjustment can prevent the formation of sparingly soluble carbonate.

【００６０】ｐＨ調整された海水はライン１０５からカ
ートリッジフィルタ１０６を経てライン１０７から高圧
ポンプ１０８によって７５ｋｇｆ／ｃｍ2 まで昇圧さ
れ、ライン１０９から逆浸透膜モジュール１１０に供給
される。逆浸透膜モジュール１１０で原料海水は膜透過
水１３４と濃縮水１１１に分離される。The pH-adjusted seawater is pressurized to 75 kgf / cm 2 from the line 105 through the cartridge filter 106 and the line 107 by the high-pressure pump 108, and is supplied from the line 109 to the reverse osmosis membrane module 110. In the reverse osmosis membrane module 110, the raw seawater is separated into membrane permeated water 134 and concentrated water 111.

【００６１】それぞれの生産量は、膜透過水１６６．７
ｋｇ／ｈ（４Ｔ／Ｄ）、濃縮水２５０ｋｇ／ｈ（６Ｔ／
Ｄ）である。またその液組成は、膜透過水０．５ｇ／リ
ットルＮａＣｌ、濃縮水６０ｇ／リットルＮａＣｌであ
る。膜透過水１３４はライン１３１によってバイポーラ
膜電気透析槽１１８のアルカリ生成室１２２にて生成さ
れた５ｗｔ％ＮａＯＨにて中和され、ライン１３５にて
淡水として飲料水あるいは工業用水として利用される。The production amount of each is the membrane permeated water 166.7.
kg / h (4T / D), concentrated water 250kg / h (6T /
D). The liquid composition is 0.5 g / liter NaCl permeated through the membrane and 60 g / liter NaCl concentrated water. The membrane permeated water 134 is neutralized by the line 131 with 5 wt% NaOH generated in the alkali generation chamber 122 of the bipolar membrane electrodialysis tank 118, and is used as fresh water for drinking or industrial water in the line 135.

【００６２】その一部はバイポーラ膜電気透析槽１１８
にて生成される酸とアルカリの濃度調整用水としてライ
ン１３９、１４０としても利用される。濃縮水は大部分
ライン１２７を経て途中ライン１３０によって中和され
ライン１２８より海に戻されるが、一部分、本実施例の
場合は５．８７リットル／ｈがライン１１２を経て、途
中ライン１３６によって、バイポーラ膜電気透析槽１１
８の酸性淡塩水によりｐＨを４．０〜６．０に調整さ
れ、ライン１１３から電気透析槽１１４に供給される。A part of it is a bipolar membrane electrodialysis tank 118.
It is also used in the lines 139 and 140 as the water for adjusting the concentration of the acid and the alkali generated in (1). Most of the concentrated water is neutralized by the line 130 on the way through the line 127 and returned to the sea from the line 128, but a part, 5.87 liters / h in the case of the present embodiment, is passed through the line 112 and then on the way line 136. Bipolar membrane electrodialysis tank 11
The pH is adjusted to 4.0 to 6.0 by the acidic fresh salt water of No. 8 and supplied to the electrodialysis tank 114 through the line 113.

【００６３】電気透析槽１１４の陽／陰イオン交換膜の
それぞれの有効膜面積は６００ｃｍ2 であり、１ユニッ
トあたり１００ｃｍ2 となり、６ユニットからなる。電
流密度は０．４ＫＡ／ｍ2 で運転された。使用された陽
イオン交換膜は、スチレン／ジビニルベンゼン共重合体
系の膜でありイオン交換基としてスルホン酸基を３．３
ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂含むものであり、一方陰イオン交換
膜は、スチレン／ジビニルベンゼン共重合体系の膜であ
りイオン交換基として４級アンモニウム塩を３．３ｍｅ
ｑ／ｇ乾燥樹脂含むものである。The effective membrane area of each of the cation / anion exchange membranes in the electrodialysis tank 114 is 600 cm 2, which is 100 cm 2 per unit, which is 6 units. The current density was 0.4 KA / m 2 . The cation exchange membrane used was a styrene / divinylbenzene copolymer system membrane and had a sulfonic acid group as an ion exchange group of 3.3.
Meq / g dry resin is included, while the anion exchange membrane is a styrene / divinylbenzene copolymer system membrane, and a quaternary ammonium salt is used as an ion exchange group at 3.3 me.
It contains q / g dry resin.

【００６４】電気透析槽１１４にて濃縮水はさらに濃縮
され、ＮａＣｌ：２９０ｇ／リットルの塩水を０．１３
８リットル／ｈライン１１５によって、濾過器１１６に
供給する。一方、脱塩水はライン１４２によって濃縮塩
水とともにライン１２８から海に戻される。その流量は
５．７リットル／ｈとなる。The concentrated water is further concentrated in the electrodialysis tank 114, and NaCl: 290 g / liter of brine is added to 0.13.
It is supplied to the filter 116 by the 8 liter / h line 115. On the other hand, the demineralized water is returned to the sea from the line 128 together with the concentrated salt water by the line 142. The flow rate is 5.7 liter / h.

【００６５】濾過器１１６において供給塩水はライン１
３２からのアルカリと反応して、主にＭｇ2+が難溶性塩
Ｍｇ（ＯＨ）2 として除かれる。この反応のためにバイ
ポーラ膜電気透析槽１１８にて生成されたアルカリＮａ
ＯＨが１．０４ｇ／ｈ使用される。また、濾過後残存し
た難溶性塩Ｍｇ（ＯＨ）2 を溶解して系外に取り除くた
めにバイポーラ膜電気透析槽１１８で生成された酸ＨＣ
ｌを使用するが、その量は０．９４ｇ／ｈである。濾過
器１１６にて濾過後、塩水中のＭｇ2+濃度は０．１ｐｐ
ｍ以下となった。In the filter 116, the salt water supplied is line 1
Reacting with the alkali from 32, mainly Mg 2+ is removed as the sparingly soluble salt Mg (OH) 2 . Alkali Na produced in the bipolar membrane electrodialysis tank 118 for this reaction
1.04 g / h of OH is used. Further, in order to dissolve the sparingly soluble salt Mg (OH) 2 remaining after filtration and remove it out of the system, the acid HC generated in the bipolar membrane electrodialysis tank 118 is used.
1 is used, but the amount is 0.94 g / h. After filtering through the filter 116, the Mg 2+ concentration in salt water is 0.1 pp
It became m or less.

【００６６】また濃度はＮａＣｌ：２５５ｇ／リットル
であった。濾過器１１６にて濾過された塩水はライン１
１７によってバイポーラ膜電気透析槽１１８に送られ
る。その流量は本実施例の場合、０．１５７リットル／
ｈである。The concentration was NaCl: 255 g / liter. The salt water filtered by the filter 116 is line 1
It is sent by 17 to a bipolar membrane electrodialysis cell 118. In this embodiment, the flow rate is 0.157 liter /
h.

【００６７】用いられたバイポーラ膜は、陰イオン交換
層として、スチレン／ジビニルベンゼン共重合体よりな
り、ポリプロピレン織布にて補強された４級アンモニウ
ム基を有する陰イオン交換膜（イオン交換容量３．０ｍ
ｅｑ／ｇ乾燥樹脂）が用いられた。一方陽イオン交換層
として、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 ／ＣＦ2 ＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ
3 ）ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ3 Ｈ共重合体からなる陽イオン
交換膜（イオン交換容量１．１ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂）が
用いられたバイポーラ膜であり、陰イオン交換膜として
は、スチレン／ジビニルベンゼン／４−ビニルピリジン
共重合体系弱塩基性陰イオン交換膜（塩化ビニル織布含
浸重合体でイオン交換容量３．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂）
を用いた。The bipolar membrane used was an anion exchange membrane having an anion exchange layer made of a styrene / divinylbenzene copolymer and having a quaternary ammonium group reinforced with a polypropylene woven fabric (ion exchange capacity 3. 0m
eq / g dry resin) was used. On the other hand, as a cation exchange layer, CF 2 = CF 2 / CF 2 = CFOCF (CF
3 ) A bipolar membrane using a cation exchange membrane (ion exchange capacity 1.1 meq / g dry resin) made of OCF 2 CF 2 SO 3 H copolymer, and styrene / divinylbenzene is used as the anion exchange membrane. / 4-Vinylpyridine copolymer system weakly basic anion exchange membrane (vinyl chloride woven fabric impregnated polymer, ion exchange capacity 3.0 meq / g dry resin)
Was used.

【００６８】陽イオン交換膜としては、ＣＦ2 ＝ＣＦ2
／ＣＦ2 ＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ3 ）ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ3
Ｈ共重合体からなり、ＰＴＦＥ織布で補強された陽イオ
ン交換膜（イオン交換容量０．９１ｍｅｑ／ｇ乾燥樹
脂）を用いた。電気透析槽１１８は、陽極室１１９、酸
生成室１２０、塩室１２１、アルカリ生成室１２２、陰
極室１２３から構成されている。有効膜面積は９６ｃｍ
2 であり、１ユニットセルあたり２４ｃｍ2 であり、全
部で４ユニットからなる。As the cation exchange membrane, CF 2 = CF 2
/ CF 2 = CFOCF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 3
A cation exchange membrane (ion exchange capacity 0.91 meq / g dry resin) made of H copolymer and reinforced with PTFE woven cloth was used. The electrodialysis tank 118 includes an anode chamber 119, an acid production chamber 120, a salt chamber 121, an alkali production chamber 122, and a cathode chamber 123. Effective membrane area is 96 cm
2, which is 24 cm 2 per unit cell, and consists of 4 units in total.

【００６９】電流密度は１．５ＫＡ／ｍ2 であり、生成
される酸濃度はＨＣｌ：５．０ｗｔ％であり、アルカリ
濃度は５．０ｗｔ％ＮａＯＨである。生成量はＨＣｌ
１６．５４ｇ／ｈであり、海水ｐＨの調整に１５．６ｇ
／ｈ使用され、濾過器１１６の難溶性塩Ｍｇ（ＯＨ）2
の溶解に０．９４ｇ／ｈ使用される。The current density is 1.5 KA / m 2 , the acid concentration produced is HCl: 5.0 wt%, and the alkali concentration is 5.0 wt% NaOH. HCl is produced
16.54 g / h, 15.6 g for adjusting seawater pH
/ H used, the sparingly soluble salt of the filter 116 Mg (OH) 2
0.94 g / h for the dissolution of

【００７０】ＮａＯＨは１８．１５ｇ／ｈ生成され、濾
過器１１６における難溶性塩Ｍｇ（ＯＨ）2 生成のため
に１．０４ｇ／ｈ使用され、膜透過水の中和に４．６７
ｇ／ｈ使用され、さらに海に戻す濃縮海水の中和に１
２．４５ｇ／ｈ使用される。塩室１２１から排出される
淡塩水はそのＮａＣｌ濃度が１２０ｇ／リットルであ
り、流量は０．１リットル／ｈである。大部分は逆浸透
膜モジュールからの濃縮塩水とともにライン１２８から
海に戻されるが、一部は電気透析槽１１４の入り塩水の
ｐＨ調整に使用される。一方、陽極室１１９から発生す
る塩素は４．５８ｇ／ｈであり、全て海水の殺菌に使用
される。18.15 g / h of NaOH was produced, 1.04 g / h was used for the production of the sparingly soluble salt Mg (OH) 2 in the filter 116, and 4.67 g was used for the neutralization of the membrane permeate.
g / h Used to neutralize concentrated seawater that is returned to the sea 1
2.45 g / h is used. The fresh salt water discharged from the salt chamber 121 has a NaCl concentration of 120 g / liter and a flow rate of 0.1 liter / h. Most are returned to the sea via line 128 with concentrated saline from the reverse osmosis membrane module, but some is used to adjust the pH of the saline entering the electrodialysis tank 114. On the other hand, chlorine generated from the anode chamber 119 is 4.58 g / h and is used for sterilizing all seawater.

【００７１】以上本実施例にて述べてきたように、造水
プロセスで使用される酸及びアルカリは全てバイポーラ
膜電気透析槽で製造され、物質収支的にも通電量等を調
整することによって容易にバランスさせることが可能で
ある。As described above in the present embodiment, all the acids and alkalis used in the desalination process are produced in the bipolar membrane electrodialysis tank, and can be easily adjusted by adjusting the amount of electricity and the material balance. Can be balanced.

【００７２】[0072]

【発明の効果】従来のプロセスではｐＨ調整用の酸及び
アルカリをプロセス外から購入し、その濃度を調整した
後、適当量プロセス流体に添加しているが、この場合ｐ
Ｈ調整用の酸及びアルカリを購入する費用がかかるこ
と、さらに、酸及びアルカリを適当な濃度に調整する設
備及び操作が必要なこと、さらには適当量連続的に添加
する操作が必要であるため、運転操作が非常に煩雑であ
り、かつ、経済的にも不利であった。In the conventional process, the acid and alkali for pH adjustment are purchased from the outside of the process, and after adjusting the concentration, they are added to the process fluid in an appropriate amount.
Since it is expensive to purchase the acid and alkali for H adjustment, further, equipment and operation for adjusting the acid and alkali to appropriate concentrations are required, and further operation for continuously adding appropriate amounts is required. However, the driving operation was very complicated and economically disadvantageous.

【００７３】バイポーラ膜電気透析槽をプロセス内に設
置することによって、酸及びアルカリを購入する必要も
なく、一定濃度の酸及びアルカリが連続的に製造され、
必要な量を連続的にプロセス流体に添加することが可能
となり、運転操作も極めて簡便になり、経済的にも有利
になった。さらに有利なことに、殺菌用の塩素発生装置
を特に設けなくても、バイポーラ膜電気透析槽の陽極室
にて発生する塩素をその目的のために利用することが可
能である。By installing a bipolar membrane electrodialysis tank in the process, a constant concentration of acid and alkali can be continuously produced without the need to purchase acid and alkali,
The required amount can be continuously added to the process fluid, the operation is extremely simple, and it is economically advantageous. Furthermore, it is advantageous that chlorine generated in the anode chamber of the bipolar membrane electrodialysis cell can be used for that purpose without providing a chlorine generator for sterilization.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一例による造水プロセスを示すフロー
シート。FIG. 1 is a flow sheet showing a desalination process according to an example of the present invention.

【図２】本発明の実施例に用いた造水プロセスのまた別
のフローシート。FIG. 2 is another flow sheet of the desalination process used in the example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

６：砂濾過器 ８：精密濾過器 １０：カートリッジフィルタ １２：高圧ポンプ １４：逆浸透膜モジュール ２３：電気透析槽 ５６：陽極室 ２４：濃縮室 ２５：脱塩室 ４７：陰極室 ２７：濾過器 ２９：イオン交換キレート樹脂塔 ４４：バイポーラ膜電気透析槽 ３４：陽極室 ３２：酸生成室 ３１：塩室 ３３：アルカリ生成室 ４６：陰極室 １０２：砂濾過器 １０６：カートリッジフィルタ １０８：高圧ポンプ １１０：逆浸透膜モジュール １１４：電気透析槽 １３２：濃縮室 １３３：脱塩室 １１６：濾過器 １１８：バイポーラ膜電気透析槽 １１９：陽極室 １２０：酸生成室 １２１：塩室 １２２：アルカリ生成室 １２３：陰極室 6: Sand filter 8: Micro filter 10: Cartridge filter 12: High pressure pump 14: Reverse osmosis membrane module 23: Electrodialysis tank 56: Anode chamber 24: Concentration chamber 25: Desalination chamber 47: Cathode chamber 27: Filter 29: Ion-exchange chelating resin tower 44: Bipolar membrane electrodialysis tank 34: Anode chamber 32: Acid chamber 31: Salt chamber 33: Alkali chamber 46: Cathode chamber 102: Sand filter 106: Cartridge filter 108: High pressure pump 110 : Reverse osmosis membrane module 114: Electrodialysis tank 132: Concentration room 133: Desalination room 116: Filter 118: Bipolar membrane electrodialysis tank 119: Anode room 120: Acid production room 121: Salt room 122: Alkali production room 123: Cathode chamber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/469 (72)発明者 三宅 晴久 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location C02F 1/469 (72) Inventor Haruhisa Miyake 1150 Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Asahi Glass Co., Ltd. Chuo In the laboratory

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】海水又はかん水の脱塩操作を伴う造水プロ
セスで使用する酸、アルカリ、及び／又は塩素の製造
を、造水プロセスで濃縮された海水又はかん水を、陰イ
オン交換層と陽イオン交換層とからなるバイポーラ膜と
陰イオン交換膜、あるいは陽イオン交換膜、もしくはそ
の両方のイオン交換膜を組み合わせてなるイオン交換膜
電気透析槽によって製造することを特徴とする造水プロ
セス。1. A method for producing an acid, an alkali, and / or chlorine used in a desalination process involving desalination of seawater or brine, seawater or brine concentrated in the desalination process, and an anion exchange layer and a cation. A desalination process characterized by being produced by an ion exchange membrane electrodialysis tank comprising a bipolar membrane composed of an ion exchange layer and an anion exchange membrane, a cation exchange membrane, or a combination of both. 【請求項２】脱塩操作を逆浸透膜装置によって行う請求
項１の造水プロセス。2. The desalination process according to claim 1, wherein the desalting operation is performed by a reverse osmosis membrane device. 【請求項３】脱塩操作を陰イオン交換膜及び陽イオン交
換膜を組み合わせてなるイオン交換膜電気透析槽によっ
て行う請求項１の造水プロセス。3. The desalination process according to claim 1, wherein the desalting operation is carried out by an ion exchange membrane electrodialysis tank comprising a combination of an anion exchange membrane and a cation exchange membrane. 【請求項４】脱塩操作を蒸留法によって行う請求項１の
造水プロセス。4. The desalination process according to claim 1, wherein the desalting operation is performed by a distillation method. 【請求項５】陰イオン交換層と陽イオン交換層とからな
るバイポーラ膜と陰イオン交換膜、あるいは陽イオン交
換膜、もしくはその両方のイオン交換膜を組み合わせて
なるイオン交換膜更気透析槽に供給される造水プロセス
で濃縮された海水又はかん水にアルカリを更加すること
によって、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等の多価陽イオンを塩として
固形化し、さらに該塩を濾過することによって該多価陽
イオンを除去する請求項１の造水プロセス。5. An ion exchange membrane re-dialysis tank comprising a bipolar membrane comprising an anion exchange layer and a cation exchange layer and an anion exchange membrane, or a cation exchange membrane, or a combination of both ion exchange membranes. By further adding an alkali to the seawater or brackish water concentrated in the supplied desalination process, polyvalent cations such as Ca 2+ and Mg 2+ are solidified as salts, and the salts are further filtered by filtering the salts. The process of claim 1 for removing cations. 【請求項６】陰イオン交換層と陽イオン交換層とからな
るバイポーラ膜と陰イオン交換膜、あるいは陽イオン交
換膜、もしくはその両方のイオン交換膜を組み合わせて
なるイオン交換膜電気透析槽に供給される造水プロセス
で濃縮された海水又はかん水をイオン交換キレート樹脂
塔を通すことによって、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等の多価陽イオ
ンを除去する請求項１の造水プロセス。6. An ion exchange membrane electrodialysis tank comprising a bipolar membrane composed of an anion exchange layer and a cation exchange layer and an anion exchange membrane, or a cation exchange membrane, or a combination of both ion exchange membranes. The desalination process according to claim 1, wherein polyvalent cations such as Ca 2+ and Mg 2+ are removed by passing seawater or brackish water concentrated in the desalination process through an ion exchange chelating resin column. 【請求項７】陰イオン交換層と陽イオン交換層とからな
るバイポーラ膜と陰イオン交換膜、あるいは陽イオン交
換膜、もしくはその両方のイオン交換膜を組み合わせて
なるイオン交換膜電気透析槽の陽極室で発生する塩素を
造水プロセス中の流体に注入し、殺菌する請求項１の造
水プロセス。7. An anode of an ion exchange membrane electrodialysis tank comprising a bipolar membrane composed of an anion exchange layer and a cation exchange layer and an anion exchange membrane, or a cation exchange membrane, or a combination of both ion exchange membranes. The desalination process according to claim 1, wherein chlorine generated in the chamber is injected into a fluid in the desalination process and sterilized.
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