JPS6034787A - 電気透析式造水装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気透析式造水装置およびその運転方法に係り
、特に構造が簡単で設備費および運転コストの低減が可
能な電気透析式造水装置およびその運転方法に関するも
のである。

陽極と陰極の間に陽イオン交換膜および陰イオン交換膜
を交互に配列し、通電によってこれらの間に脱塩室と濃
縮室を形成し、これらの室からそれぞれ脱塩水と濃縮水
を得る電気透析式造水装置の処理方法には、大別すると
回分処理と一過処理がある。

第１図および第１表は、従来の回分処理方式の装置系統
図およびその運転タイムチャートを示すものである。図
において、原水１２は原水供給弁７を経て脱塩水循環タ
ンク２内に供給され、満水後給水が停止され、また、濃
縮水循環タンク３へも原水１３が供給される。次いで、
脱塩水循環ポンプ５および濃縮水ポンプ６を駆動し、通
電によって透析が開始される。透析槽１に入った原水１
４．１５は脱塩および濃縮された後、それぞれ循環ポン
プ５および６により各々の脱塩水循環タンク２および濃
縮水循環タンク３に戻される。脱塩水循環タンク２内の
原水１４は所定の濃度になるまで循環を繰り返す。脱塩
が完了した後は、脱塩水循環ポンプ５を停止し、脱塩水
循環クンク２の脱塩水は排出弁８を経て外部へ排出され
る。なお、図中９は塩濃度針、１０ば、電圧計、１１は
電流計を示す。

第１表 上記従来方法では、透析槽への給水、透析および排水の
行程が繰返し行われるが、給水と排水の行程においては
透析槽への通電が停止されるため、実質上の造水量は低
下する。このため、従来の回分処理方式の電気透析式造
水装置には、装置の造水量より大きい造水能力を有する
透析槽が必要となり、またこの透析槽は主に高価なイオ
ン交換膜によって構成されているため、製作コストが高
くなるという欠点がある。

次に第２〜４図は、従来の一過処理方式の電気透析装置
の系統図を示したもので、このうち第２図は部分循環−
過処理方式の装置系統図である。

原水１２は、循環する脱塩水１６を内部に有する脱塩水
循環クンク２に雷時一定量供給され、脱塩水１６と混合
され、この脱塩水１６は脱塩水循環ポンプ５によって透
析槽１内へ移送され、透析処理によって脱塩される。こ
の脱塩された循環水から常時等量の水が抜き取られ、生
成水１７が得られる。この部分循環−過処理方式では、
原水を希釈して脱塩するため、透析槽の電気抵抗が大き
くなり、したがって消費電力が大きく、運転コストが大
きいという欠点がある。

第３図は、従来の多段直列−過処理方式の系統図を示す
ものであるが、この方式の装置には複数個の透析槽１８
〜２０が設けられている。原水１２は脱塩水と濃縮水の
２系統２１．２２に分けられて、これら透析槽１８〜２
０を直列に流れる。

最終の透析槽２０を出るとき、脱塩水系統の原水は所定
の塩濃度まで脱塩された生成水１７となる。

この多段直列−過処理方式では、原水１２の塩濃度、温
度、流量の制御を厳密に行なう必要があるため、運転が
困難である欠点を有している。また原水１２が脱塩水系
統２１と濃縮水系統２２に分けられて、透析槽内の長い
流路を流れている間に、両系統２１．２２間に圧力差が
生じ、この圧力差によって透析槽１８〜２０内の透析膜
が移動することがある。この透析膜の移動が生じると水
分解が生じ、スケールトラブルが発生し、安定した運転
は困難となる。

第４図は、多段直列と部分循環を組み合わせた一過処理
方式の系統図を示す。この組合せによる一過処理方式は
、第３図に示した多段直列方式の欠点である長い流路を
有することから生じるスケールトラブルを防ぐため、透
析槽毎に脱塩水循環タンク２７〜２９、脱塩水循環ポン
プ２３〜２５を追設したものであり、また、第２図に示
した部分循環式の透析槽電気抵抗が大きい欠点をも改善
するものである。しかし、この組合せによる−過処理方
式は、脱塩水循環ポンプ２３〜２５、脱塩水循環タンク
２７〜２９、配管等が多くなるため、装置コストが大き
いという欠点がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、比
較的簡単な構造で、運転効率の良好な電気透析式造水装
置およびその運転方法を提供することにある。

本発明は、回分処理方式の電気透析式造水装置において
、少なくとも２個以上の脱塩水循環タンクおよびこのタ
ンクを切替える弁を設け、一つの脱塩水循環タンク内の
原水の脱塩を完了すると即時に他の脱塩水循環タンク内
の原水の処理に移行することにより、透析槽を常時通電
状態で使用可能にしたものである。すなわち、本発明は
、陽極と陰極の間にイオン交換膜を介して脱塩室と濃縮
室とが形成される電気透析槽と、前記脱塩室と濃縮室に
原水を供給し、電気透析を行い、得られた脱塩水と濃縮
水をそれぞれの循環タンクに一時貯留した後、前記電気
透析槽に循環させる、脱塩水および濃縮水の循環系統と
を有する電気透析式造水装置において、前記脱塩室の循
環タンクを少なくとも２基設け、前記脱塩室の循環系統
に設けられた切替弁により電気透析槽の通電時および排
水、給水時に交互に切替え可能にしたことを特徴とする
。

また本発明の電気透析装置の運転方法は、前記脱塩室循
環タンクの出口と入口にそれぞれ切替弁を設けた電気透
析装置の運転において、脱塩水が循環タンク内に残留し
ないように、前記出口切替弁と入口切替弁を一定時間ず
らして操作することを特徴とする。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

第５図は、本発明の一実施例を示す電気透析式造水装置
の系統図である。この実施例では、一台の透析槽に対し
て脱塩水循環タンクが２個（タンクＡ３０、タンクＢ５
１）設置されている。透析槽１に通じる脱塩水循環タン
クＡまたはＢ（以下、単にタンクＡ、Ｂと称する）を選
択するため、タンクの出口側には脱塩水循環タンク出口
切替弁３２、戻り側に脱塩水循環タンク戻り切替弁３３
が設置されている。原水の脱塩状態を検出するため、脱
塩水循環系統４１には塩濃度針（または電導度計）９が
、また脱塩水循環タンク３１．３２には水位を検出する
ため水位計４４．４５が設置されている。なお、図中、
３４．３５はそれぞれタンクＡおよびＢの原水供給弁、
３６．３７はそれぞれタンクＡおよびＢに設けられた脱
塩水排出弁、３８．３９はタンクＡ、Ｂの原水、４ｏは
脱塩水系統、４２．４３は濃縮水系統、４６は濃縮水を
示す。

上記装置の運転方法を示すタイムチャートを第２表に示
す。

以下余白 第２表 星 この電気透析式造水装置の運転は、先ず、原水供給弁３
４を開き、原水１２を脱塩水循環タンクＡ（タンクＡ）
３０内に供給し、水位計Ａ４４によって高水位になった
ことを検出した後、原水供給弁Ａ３４を閉しる。また、
透析槽１内にタンクＡ内の原水３８が流れるように、脱
塩水循環タンク出口切替弁３２および脱塩水循環タンク
戻り切替弁３３の流路を切替える。濃縮水系統において
は、水１３を濃縮水循環タンク３内に供給し、供給相当
量の濃縮水２６を排出する。次いで、脱塩水循環ポンプ
５、濃縮水循環ポンプ６等を駆動し、通電を開始する。

これにより、タンクＡ３０内の原水３８は、脱塩水循環
クンク出゛口切替弁３２を通り、透析槽１の脱塩室に導
入きれる。また濃縮水循環タンク３内の濃縮水４６は透
析槽１のｉ槽室に導入される。透析槽１内に入った、原
水３８および濃縮水４６は透析され、原水３８中の塩は
濃縮水４６へ移動し、原水３８の塩濃度が低下する。透
析槽１を出た原水３８は、濃度計９によって塩濃度を測
定され、脱塩水循環タンク戻り切替弁３３を通り、もと
のタンクＡ３０内に入る。透析槽を出た濃縮水４６は濃
縮水循環タンク３にもどる。タンクＡ３０内の原水３８
はこの透析槽１を循環することにより、徐々に塩濃度が
低下する。

タンクＡ３０内の原水３８が透析によって脱塩されてい
る間に、原水供給弁Ｂ３５を開き、タンクＢ３１内へ原
水１２を供給し、水位計８４５が高水位を検出した後、
原水供給弁Ｂ３５を閉じ、タンクＡ３０内の原水の透析
が完了まで待機する。

タンクＡ３０内の原水３８の透析は、塩濃度低９の指示
が所定濃度に達するまで続けられる。所定濃度に達する
と、脱塩水循環タンクの出口切替弁３２および戻り切替
弁３３の流路をタンクＢ内の原水３９が流れるように変
更する。この流路変更によって透析槽１内には、タンク
Ａ３０内の原水３】に代わってクンクＢ３１内の原水３
９が流れ始め、この原水３９も同様に透析処理され、塩
濃度を検出されて脱塩水循環タンク戻り切替弁３３を通
った後、タンクＢ３１に導入される。このタンクＢ３１
内の原水３９も、タンクＡ３０内の原水３８と同様に透
析槽１を循環することにより、徐々に塩濃度が低下する
。タンクＢ３１内の原水３９が透析によって脱塩されて
いる間に、タンクＡ３０内の脱塩された生成水は、脱塩
水排出弁Ａ３６を開くことにより、この造水装置外へ排
出される。この脱塩水の排出により水位計Ａ４４が低水
位になったことを検出すると、脱塩水排出弁Ａ３６を閉
じる。次いで原水供給弁Ａ３４を開き、原水１２をタン
クＡ３０に供給し始め、水位計Ａ４４によって高水位に
なったことを検出した後、この原水供給弁Ａ３４を閉じ
、タンクＢ３１内の原水３９の透析が完了するまで待機
する。クンクＢ３１内の原水３９の透析は、塩濃度計９
の指示が所定濃度に達するまで続けられる。所定濃度に
達すると、脱塩水循環タンクの出口切替弁３２および戻
り切替弁３３の流路を再びタンクＡ３０内の原水３８が
流れるように変更する。この流路変更によって、再びタ
ンクＡ３０内の原水３８の透析を始め、透析が完了する
と、タンクＢ３１内の原水３９の透析に移行する。以下
、この操作を繰返して行なうことにより、電気透析槽の
通電を停止することなく、効率のよい運転が可能になる
。

上記実施例によれば、第１図の回分処理方式と比較して
、透析槽１は審時通電状態にできるため、実質上の造水
量の低下がなくなり、したがって、透析槽を大きくする
必要がなくなる。また装置に関しては、脱塩水タンクの
個数が１個から２個に増加するが、高価なイオン交換膜
の増加がないため、全体として装置コストを低減するこ
とができる。

第２図の部分循環−過処理方式と比較して、原水１２を
脱塩水１６に混合して透析することがないので、透析槽
の電気抵抗が増加せず、したがって運転コストを低減す
ることができる。

さらに第４図の多段直列と部分循環を組み合わせた一過
処理方式と比較して、設置する脱塩水循環タンク、脱塩
水循環タンクの員数を減少できるため、装置コストを低
減できる効果が得られる。

本発明の他の実施例としては、第６図に示すように、脱
塩水循環タンクＡ、Ｂの出口切替弁３２および戻り切替
弁３３の代わりに、各々のタンクＡ、Ｂに脱塩水循環タ
ンクの出口弁Ａ４７、同Ｂ４８、および戻り弁Ａ４９、
同Ｂ５０を設け、同様に脱塩水循環タンクＡ３０内の原
水を交互に透析処理することができる。すなわち、タン
クＡ３０の原水を透析するときは、脱塩水循環タンクの
出口弁Ａ４７および戻り弁Ａ４９を開き、出目弁８４８
および戻り弁Ａ５０を閉じることにより、第５図の切替
弁３２．３３と同様な効果が得られる。なお、塩濃度針
９として、第５図の実施例では液の電導度を測定する計
器を使用したが、これは、電導度を検出する原理のもの
以外に液の比重、粘度、光透過度等の物性を測定する計
器でもよい。

第５図および第２表に示した実施例において、脱塩水循
環タンクの出口切替弁３２と戻り切替弁３３の流路変更
を同時に行なわず、戻り切替弁３３の流路変更時間を一
定時間遅らせることにより、脱塩水系統（透析槽内の脱
塩室および脱塩水系統４０．４１）内の脱塩完了した水
をそれだけ多く回収でき、これにより運転コストを低減
できる効果が得られる。この脱塩水循環タンク出口切替
弁３２の流路変更は、塩濃度針９１７！指示が所定の濃
度に達した信号を用い、脱塩水循環タンク戻り切替弁３
３の流路変更は、塩濃度針９の指示が急激に高い塩濃度
へ変化する信号等を用いることが好ましい。脱塩水循環
タンクの出口切替弁３２と戻り切替弁３３間の保有水量
は、−回の透析時間が２時間の装置においては脱塩水循
環タンクの保有水量の約１０％に達し、脱塩水を毎回こ
れだけ多く回収できることは運転コスト上極めて有利で
ある。なお、この弁の切替を同時に行なう場合は、この
切替弁３２．３３間の脱塩完了水は、次に透析処理する
原水に混合され、原水を希釈することになるが、このよ
うな希釈は、透析槽の印加電流を減少できるものの、電
気抵抗を増加させることになるため、消費電力が大きく
なる。

上述のように、脱塩水循環タンクの出口切替弁３２と戻
り切替弁３３の流路変更時間をずらすことにより、脱塩
完了水の回収量を増加することができ、一段と運転コス
トを低減できる効果が得られる。

上記実施例において、脱塩水循環タンク戻り弁、３３の
流路変更の信号には、塩濃度針９の指示値の上昇以外に
、透析槽における印加電流の増加、脱塩水のｐＨの変化
等を信号に用いることができる。すなわち、透析槽の印
加電流は、運転は通常一定電圧で行われるため、透析槽
の脱塩水の塩濃度が変化すると電気抵抗が変化し、電流
値が変わる。従って、脱塩完了後、新たに塩濃度が高い
原水が透析槽に流れると電流値が増加する。この電流値
の変化を脱塩水循環タンク戻り弁３３の流路変更の信号
に使用することにより、濃度検出の場合と同様に脱塩完
了水の回収率を高めることができる。また脱塩水のｐＨ
は、脱塩完了水と原水のｐＨが異なる場合に、塩濃度の
変化と同様に脱塩水循環タンク戻り弁３３の流路変更の
信号として使用することができる。さらに脱塩水の循環
量が一定であれば、脱塩完了水が押し出される時間をめ
ることができるため、脱塩水循環タンク出目弁３２と脱
塩水循環タンク戻り弁３３の流路変更時間差を定めるこ
とができる。従ってタイマーによって脱塩水循環タンク
戻り弁３２の流路変更時間を脱塩完了の信号の一定時間
後に設定することができ、同様の効果が得られる。

さらに本発明においては、例えば第５図の脱塩水循環タ
ンク３０．３１の構造を、透析処理後の戻り液がタンク
内の液と混合しないように構成することにより、透析槽
１の電気抵抗を減少することができる。第７図は、タン
ク内の液の混合を防止する脱塩水循環タンクの構造例を
示したもので、脱塩水タンク２を流れに対して直角方向
に仕切板５１によって複数個に分割したものである。仕
切板がない場合には、透析槽からの戻り液によって脱塩
水循環タンク２内の液が希釈されるが、仕切板５１を設
置することにより、脱塩水循環タンク２内の液の希釈が
防止され、前述のように透析槽１の電気抵抗を減少させ
ることができる。例えば、海水からＴ、Ｄ、３．５００
　ｐｐｍ　の生活用水を一回分２時間で製造する電気透
析式造水装置においては透析槽の電気抵抗を３０％減少
することができる。

この脱塩水循環タンク内の戻り液による希釈を防止する
方法としては、仕切板を設ける代わりに、第８図に示す
ように、タンク自体を長い管５２で構成してもよく、一
段と良好な結果を得ることができる。

以上、本発明によれば、脱塩水循環タンクを少なくとも
２基設け、これらを交互に仕切替えて原水の供給、排出
および脱塩水の循環を行なう配管系統としたことにより
、電気透析槽の運転を連続的に行い、運転効率を向上さ
せるとともに、設備費を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の電気透析式造水装置の回分処理方式の
系統図、第２図は従来の部分循環−過処理方式の系統図
、第３図は、従来の多段直列−過処理方式の系統図、第
４図は、従来の多段直列と部分循環を組み合わせた一過
処理方式の系統図、第５図は、本発明の一実施例を示す
電気透析式造水装置の系統図、第６図は、上記実施例に
おける切替弁の他の実施例を示す系統図、第７図は、本
発明に用いる脱塩水循環タンクの一実施例を示す断面図
、第８図は、管形状の脱塩水循環タンクを示す説明図で
ある。 １・・・透析槽、２・・・脱塩水循環タンク、３・・・
濃縮水循環タンク、４・・・直流電源、５・・・脱塩水
循環ポンプ、６・・・循給水循環ポンプ、７・・・原水
供給弁、８・・・脱塩水排出弁、９・・・塩濃度針、１
０・・・電圧針、１１・・・電流針、１２．１３．１４
．１５・・・原水、１６・・・脱塩水、１７・・・生成
水、３０・・・脱塩水循環タンク（タンクＡ）、３１・
・・脱塩水循環タンク（タンクＢ）、３２・・・脱塩水
循環タンク出口切替弁、３３・・・脱塩水循環タンク戻
り切替弁、３４・・・原水給水弁Ａ、３５・・・原水給
水弁Ｂ、３６・・・脱塩水排出弁Ａ、３７・・・脱塩水
排出弁Ｂ、３８．３９・・・原水、４０．４１・・・脱
塩水系統、４２．４３・・・濃縮水系統、４６・・・濃
縮水。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第１図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）陽極と陰極の間にイオン交換膜を介して脱塩室と
   濃縮室とが形成される電気透析槽と、前記脱塩室と濃縮
   室に原水を供給し、電気透析を行い、得られた脱塩水と
   濃縮水をそれぞれの循環タンクに一時貯留した後、前記
   電気透析槽に循環させる、脱塩水および濃縮水の循環系
   統とを有する電気透析式造水装置において、前記脱塩室
   の循環タンクを少なくとも２基設け、前記脱塩室の循環
   系統に設けられた切替弁により電気透析槽の通電時およ
   び排水、給水時に交互に切替え可能にしたことを特徴と
   する電気透析式造水装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記脱塩水用循
   環タンク内に、複数の直疎流路部を複数の屈曲流路部で
   連結して形成した流路を設けたことを特徴とする電気透
   析式造水装置。 （３）陽極と陰極の間にイオン交換膜を介して脱塩室と
   濃縮室とが形成される電気透析槽と、前記脱塩室と濃縮
   室に原水を供給し、電気透析を行い、得られた脱塩水と
   濃縮水をそれぞれの循環タンクに一時貯留した後、前記
   電気透析槽に循環させる、脱塩水および濃縮水の循環系
   統とを有するものであって、前記脱塩室の循環タンクは
   少なくとも２基設けられ、かつ電気透析槽の通電時およ
   び排水、給水時に交互に切替え可能なように、前記脱塩
   室循環タンクの出口と入口にそれぞれ切替弁が設けられ
   た電気透析式遣水装置の運転において、前記切替弁の操
   作時に脱塩水が循環タンク内に残留しないように、前記
   脱塩室循環タンクの出口切替弁と入口切替弁の操作を一
   定時間ずらして行なうことを特徴とする電気透析式造水
   装置の運転方法。 （４）特許請求の範囲第３項において、前記切替弁の操
   作は、脱塩水の塩濃度またはそれに対応する物性値の計
   測信号によって行なうことを特徴とする電気透析式造水
   装置の運転方法。