脱塩方法および脱塩装置
【課題】ＲＯ膜は溶媒中に溶解したイオン成分までろ過することができ、大変有用であるが、初期コストが高く、さらにランニングコストも非常に高い。さまざまな局面で純水の要求があるなかで、より安価に純水を得る方法が求められている。
【解決手段】本発明の脱塩方法は、被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加工程と、前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤の分子量より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理工程を有することを特徴とし、ＲＯ膜以外のろ過膜を用いても、イオン成分までろ過することができる。
【解決手段】本発明の脱塩方法は、被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加工程と、前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤の分子量より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理工程を有することを特徴とし、ＲＯ膜以外のろ過膜を用いても、イオン成分までろ過することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用水などを脱塩処理する方法および装置に関する発明であり、特に従来ＲＯ膜を用いていたプロセスをＲＯ膜以外の膜を用いて脱塩処理を行う方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中の不純物を除去する方法のうち、ろ過膜を用いる方法は、装置自体を小型化でき、定常的に運転が可能といった特徴を有するため、さまざまな分野で用いられている。特に溶媒分子は通過させるが、溶質分子を通過させないＲＯ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜（逆浸透膜）が開発されてからは、ＲＯ膜を通過させるだけで、イオン成分となっている不純物を分離することが可能になった。
【０００３】
しかし、ＲＯ膜は、微小な溶質分子を分離できるがゆえに、液中の微小物が膜に沈着して液体の透過流束（フラックス）量を低下させるファウリングや、ＲＯ膜の中でつまってしまう目詰まりによって生じる性能低下といった問題も発生する。
【０００４】
通常、ＲＯ膜を用いた設備に供給する原水としては、ＦＩ値（ファウリング・インデックス値；汚染指数）が、４ないし３以下であるのが好ましいとされている。そこで、ＲＯ膜を用いる場合は原水にＲＯ膜へ供給するための前処理を行って、ある程度不純物を除去した被処理水にしている。
【０００５】
特許文献１には、高分子有機成分が含まれる工業用水をＲＯ膜を用いて脱塩処理する水処理１００について開示されている。図４を参照して、被処理水としての工業用水は、まず凝集反応槽１０１に貯留され、凝集剤が投入される。ここで凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等、スライム防止剤として次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）を投入する。この操作によって工業用水中の鉄、マンガン等の成分が除去される。
【０００６】
そして、次にこの上澄みを分画分子量５，０００乃至２５０，０００のＵＦ膜（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ：限外ろ過膜とも呼ぶ。）を使ったＵＦ膜分離装置１０２でろ過する。このようにして、得た水は、ほとんど異物は除去されている。ここで得た水に、非酸化性スライムコントロール剤である２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン等を添加した上で、ＲＯ膜分離装置１０３を通過させ処理水を得る。
【０００７】
この方法では、高分子有機成分や微細縣濁物質を分画分子量５，０００〜２５０，０００のＵＦ膜にて除去することで、ＲＯ膜の負荷を軽減し、ＲＯ膜の性能低下を防止するという効果を奏する。
【０００８】
図５には、特許文献２にかかわる排水処理装置２００を示す。特許文献２の排水処理装置２００は、シリコン酸化膜の表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）する際に生じる研磨排水を処理するための装置である。研磨排水（ＣＭＰ排水）は、排水受槽２０１に貯留され、夾雑物等をＭＦ膜分離装置２０２を用いて分離し、循環槽２０３に貯留する。次に循環槽２０３の貯留水から微細懸濁物質をＵＦ膜分離装置２０４を用いて分離する。ＵＦ膜分離装置２０４を通過した水は中間槽２０５に貯留される。
【０００９】
中間槽２０５の貯留水には、溶解性物質しか残っていないので、これをＲＯ膜分離装置２０６を用いて溶解性物質まで除去する。また、この際、ＲＯ膜分離装置２０６での回収率向上のため、シリカ等の溶解性物質の分散剤を添加するのも好ましい点が開示されている。この場合、分散剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムといったアルカリ、重合リン酸塩、ポリアクリルアミド等の水溶性ポリマーが好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２２９４１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１や２では、脱塩方法として、最終的にＲＯ膜を使用する。その前処理としてＭＦ膜やＵＦ膜を用いて、夾雑物（ＳＳ）、高分子有機成分、微細懸濁物質、ウイルス類を除去し、ＲＯ膜などの負荷を軽減している。
【００１２】
つまり、ＲＯ膜では、Ｃａ２＋、Ｎａ＋、Ｃｌ―、ＳＯ４２−、などのイオン化した溶解性物質の除去だけを行い、それ以外は、ＵＦ膜等でろ過し、ＲＯ膜の負担を軽減させている。これは、高価なＲＯ膜を長期間使用できるようにするための措置であると考えられる。
【００１３】
しかし、これらのような措置を講じても、ＲＯ膜においては、ファウリングや目詰まりは生じる。たとえ、特許文献１や特許文献２に記載のように、ＲＯ膜を通過させる直前にスライムコントロール剤や回収率向上のための分散剤等を被処理水に投入したとしても、ＵＦ膜等を通過した微細な難溶性成分がＲＯ膜でファウリングを起こすか、もしくは目詰まりを生じさせる。結果、ＲＯ膜の交換や性能維持・点検といった費用がかさむこととなる。
【００１４】
さらに、ＲＯ膜を用いる場合は膜に供給する水に逆浸透圧を印加する必要がある。これは、ポンプを用いて行われるが、この時のポンプのエネルギーが大変大きい。すなわち、より省エネルギーの観点からも、脱塩をより廉価で行える方法が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記の課題に鑑みて想到されたものであり、ＲＯ膜を使用することなく溶解性物質を除去（脱塩）する方法および装置を提供するものである。
【００１６】
より具体的には、本発明の脱塩方法は、
被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加工程と、
前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤の分子量より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理工程を
有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の脱塩方法はさらに、前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、分画分子量が１００〜５，０００のＮＦ膜であることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の脱塩方法は、前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、分画分子量が５，０００〜２５０，０００のＵＦ膜であることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の脱塩方法は、前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、孔径が０．０５μｍ〜０．５μｍのＭＦ膜であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の脱塩方法は、前記ＲＯ膜以外のろ過膜を逆洗する洗浄工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の脱塩方法は、前記被処理水は、前記分散剤添加工程の前に原水に凝集剤を投入して凝集処理を行う凝集工程を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の脱塩方法は、ＲＯ膜を用いることを排除せず、
前記ろ過工程で処理した処理水を、ＲＯ膜で逆浸透圧を加えて処理する逆浸透処理工程を備えた事を特徴とする。
【００２３】
また、本発明の脱塩方法は、前記被処理水若しくは前記原水は、工業用水または井戸水であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の脱塩方法は、前記被処理水が、硬水であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の脱塩装置は、貯留した被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加手段と、この分散剤添加手段で前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、被処理水に所定の分子量以上のスケール分散剤を添加して、溶液中の溶解性物質をスケール剤に付着させ、スケール分散剤より小さな孔径若しくは分画分子量を有するＲＯ膜以外のろ過膜を通過させるので、溶解性物質をＲＯ膜以外の膜（例えばＭＦ膜や、ＵＦ膜、ＮＦ膜など）でろ過することができる。これらＲＯ膜以外の膜はＲＯ膜と比較して廉価であるうえに、逆浸透でないため、ろ過の際に逆浸透圧を印加する必要もない。したがって、低コストで水処理を行うことができる。つまり、イニシャルコストおよびランニングコストとも、安価なシステムを得る事ができる。
【００２７】
また、ＲＯ膜のように逆浸透圧を印加する必要がないので、設備としても省スペース化が可能である。
【００２８】
また、スケール分散剤を使用する膜の分画分子量より大きなものを使用すると、溶解性物質やスケール分散剤が膜内に入り込む可能性が低いので、目詰まりが生じにくい。さらに、逆洗を行う時に、膜表面から不純物が剥がれやすくなり、メンテナンスが容易となる。
【００２９】
また、かりにＲＯ膜を用いる場合であっても、ＲＯ膜を通過させる直前の被処理水に添加物を投入する必要がないので、ＲＯ膜への負担は従来より軽くなり、ＲＯ膜の維持管理費用は大きく低減させることができる。
【００３０】
また、工業用水から超純水を製造する、若しくは海水や地下水などから飲料水等を製造するといった事が、安価に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の脱塩方法の工程を示す系統図である。
【図２】本発明の他の脱塩方法の工程を示す系統図である。
【図３】本発明の他の脱塩方法の工程を示す概略図である。
【図４】従来の脱塩方法の工程を示す系統図である。
【図５】従来の他の脱塩方法の工程を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の脱塩方法および装置を図を用いて説明する。なお、本実施の形態での説明は本発明の一例であり、本発明の主旨の範囲内で本説明以外の形態へ変更することを妨げるものではない。
【００３３】
図１に本発明の脱塩装置１を示す。脱塩装置１には、少なくとも分散剤添加槽２、ポンプ４、ろ過器６を含む。分散剤添加槽２は、被処理水５０が貯留されるタンクである。攪拌機８が配設されていてもよい。分散剤添加槽２からは、配管１０がろ過器６まで延設され、液密に連結されている。なお、配管１０には、ポンプ４が配設されている。
【００３４】
ろ過器６にはＲＯ膜以外のろ過膜６ｍが配置されている。ＲＯ膜以外のろ過膜６ｍは例えば、ＮＦ膜、ＵＦ膜、ＭＦ膜といったグレードの膜を配置させる。ろ過器６の濃縮側６ａには、配管１１が配置され、分散剤添加槽２に連結されている。配管１１の出口１１ａは、分散剤添加槽２内に開口していれば、特に液密に連結する等の限定はなくてもよい。
【００３５】
ろ過器６の透過側６ｂには配管１２が液密に連結されており、その出口１２ａから処理水５６が排出される。排出された処理水５６は、処理水槽１６に貯留される。また、処理水槽１６からは配管１８がろ過器６の透過側６ｂに連通されている。この配管１８には逆洗用のポンプ１４が配設されている。
【００３６】
次に本発明の脱塩装置１の詳細を説明する。本発明の脱塩装置１は、ＲＯ膜処理装置の代わりに使われるものであるので、被処理水５０は、濁質などの異物は前処理によって出来る限り排除されているのが好ましい。溶解性物質をろ過するのが目的だからである。
【００３７】
分散剤添加槽２に貯留された被処理水５０には、スケール分散剤６０が投入される。スケール分散剤６０は、ろ過器６に用いるろ過膜６ｍの孔径若しくは分画分子量によって決まり、すくなくともろ過器６のろ過膜６ｍより大きな径若しくは分子量を有するものを選定する。溶解性物質をろ過膜６ｍでトラップするためである。
【００３８】
スケール分散剤６０は、イオン化した溶解性物質を捕捉するために、官能基を多く有する物質が好ましい。このような官能基はカルボキシル基に代表される。また、一部に二重結合を有するホスホン酸も使用することができる。より具体的には、分子量１００〜５，０００のスケール分散剤としては、１−ヒドロキシイチリデン１，１−ジホスホン酸（分子量２０６）、ニトリロトリアミノトリメチレンホスホン酸（分子量２９９）、ホスホノブタントリカルボン酸（分子量２７０）、ポリアクリル酸（分子量４，５００）、ポリマレイン酸（分子量６００〜１，２００）等が好適に利用できる。
【００３９】
また、分子量が５，０００〜２５０，０００のスケール分散剤としては、ポリアクリル酸（分子量６，０００〜８，０００）、ターポリマー（分子量９，０００〜１２，０００）が好適に利用できる。
【００４０】
また、粒径が０．０５μｍ以上のスケール分散剤としては、ターポリマー（０．０５μｍ〜０．５μｍ）が好適に利用できる。これらのスケール分散剤は、０．１〜１００ｍｇ／Ｌ程度の範囲で被処理水５０に混入する。このとき水中に添加されたスケール分散剤が、イオン化した溶解性物質と結びつくのは、スケール分散剤の持つ官能基が水中の溶解性物質を電気的に引きつけることにより、水中の溶解性物質を付着して、一体的に結合するものである。
【００４１】
すなわち、水中の溶解性物質がＮａ＋のようなプラスイオンの場合は、例えばスケール分散剤の負の電荷を持つＲ−ＣＯＯ−と電気的に結合して、［Ｒ−ＣＯＯ］− ＋［Ｎａ］などの化合物となる。
【００４２】
また、水中の溶解性物質がＣｌ−のようなマイナスイオンの場合は、例えばスケール分散剤の正の電荷を持つＲ−ＮＨ３＋と電気的に結合して、［Ｒ−ＮＨ３］＋ −［Ｃｌ］などの化合物となる。従って、スケール分散剤は複数の種類を混在させてプラスイオンとマイナスイオンを捕捉するようにしてもよい。
【００４３】
分散剤添加槽２でスケール分散剤６０が投入された被処理水５２は、配管１０を通って、ろ過器６に送られる。この際、ポンプ４によって送圧がかけられる。ここでの圧力はＲＯ膜を使用する場合のような逆浸透圧ほど高い圧力は必要ない。
【００４４】
ろ過器６は、ろ過膜６ｍを備える。ろ過器６のろ過膜６ｍのタイプは特に限定されず、スパイラル型、中空糸型、平膜型、管型など任意に用いることができる。ろ過膜６ｍもＮＦ（Ｎａｎｏ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜、ＵＦ（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜、ＭＦ（Ｍｉｃｒｏ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜などを利用することができる。
【００４５】
ここで、ＭＦ膜とは精密ろ過膜であり、通過孔の大きさが概ね０．０５μｍから０．５μｍの膜である。また、ＵＦ膜とは限外ろ過膜であり、通過孔の大きさが概ね２から２００ｎｍ（分画分子量では、５，０００から２５０，０００程度）である。また、ＮＦ膜とはナノろ過膜であり、通過孔の大きさが概ね１から２ｎｍで、イオンや塩類などの阻止率が７０％以下（分画分子量で１００から５，０００）程度のものである。
【００４６】
これらの膜は、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレンなどの高分子を材料として製造される。また、セラミック等を用いる事もできる。
【００４７】
より具体的には、分画分子量１００〜５，０００のＮＦ膜として、ＮＴＲ−７４００シリーズのＮＦ膜（日東電工株式会社製、分画分子量：１００以上）が好適に利用できる。また、分画分子量５，０００〜２５，０００のＵＦ膜としては、ＨＦＵ−２０２０、２００８、１０２０、１０１０（東レ株式会社製、分画分子量：１５０，０００）や、マイクローザＵＦ（旭化成株式会社製、分画分子量：３，０００〜８，００００）や、キャピラリー型ＵＦ膜モジュール（日東電工株式会社製、分画分子量：６，０００〜２０，０００）や、中空糸型ＵＦ膜モジュール、ＦＳ１０、ＦＥ１０、他（ダイセンメンブレン株式会社製、分画分子量：６，０００〜５００，０００）等が好適に利用できる。
【００４８】
また、孔径が０．０５μｍ〜０．５μｍのＭＦ膜として、マイクローザＭＦ（旭化成株式会社製、孔径：０．１μｍ〜０．２５μｍ）や、ＨＦＳ−２０２０、２００８、１０２０、１０１０（東レ株式会社製、孔径：０．０５μｍ）や、ＳＵＲ３３４ＬＢ（三菱レーヨン株式会社製、孔径：０．４μｍ）や、ＯＰＭＷシリーズ（住友電工株式会社製、孔径：０．１μｍ）や、ＳＰＭＷシリーズ（住友電工株式会社製、孔径：０．２μｍ）などが好適に利用できる。
【００４９】
これらの通過孔の大きさのろ過膜６ｍは、使用されるスケール分散剤６０を濾せるだけ小さな孔径若しくは分画分子量であることが必要である。スケール分散剤６０で捕捉したイオン化された溶解性物質をスケール分散剤６０ごと捕捉するためである。
【００５０】
ろ過器６の濃縮側６ａに蓄積した濃縮液５４は、液密に連結された配管１１によって、分散剤添加槽２に戻される。このように、ろ過器６でのろ過が進むと、分散剤添加槽２のスケール分散剤６０の濃度は上がるので、適宜、濃縮側６ａの濃縮液５４は排水するのが好ましい。
【００５１】
一方、ろ過器６の透過側６ｂからは処理水５６が得られる。透過側６ｂはろ過器６と液密に連結された配管１２によって、処理水槽１６と連結されるので、処理水５６は処理水槽１６に貯留する。
【００５２】
ここで、ろ過膜６ｍは、スケール分散剤６０より小さな孔径若しくは分画分子量であるので、使用によってその表面にスケール分散剤６０が付着し、透過流束が低下する。これは図示しない流量計を配管１２の出口１２ａに取付けておくことで、検知することができる。この場合は、一度、ポンプ４を停止させ、ろ過膜６ｍを洗浄する。
【００５３】
洗浄は逆洗と呼ばれる方法で行う。この場合は、ポンプ１４を駆動させ、処理水槽１６の処理水５６を配管１８を経由して、ポンプ１４でろ過器６の透過側６ｂに送る。処理水５６はろ過膜６ｍを透過するので、ろ過膜６ｍの濃縮側６ａに付着したスケール分散剤６０を配管１１を介して、分散剤添加槽２に押し戻すことができる。
【００５４】
上記の説明で、分散剤添加槽２で被処理水５０にスケール分散剤６０を添加するのは、分散剤添加工程であり、ろ過器６でスケール分散剤６０が添加された被処理水５２をろ過器６でろ過するのはろ過処理工程である。また、ろ過器６のろ過膜６ｍをポンプ１４と処理水５６を用いて逆洗するのは、洗浄工程である。
【００５５】
図２には、本発明の脱塩装置１の分散剤添加槽２の前段に、凝集槽２０とポンプ２２を、また処理水槽１６の後段にポンプ２４とＲＯろ過器２６を配設した脱塩装置９０を示す。凝集槽２０と分散剤添加槽２の間には配管３０が配置される。ポンプ２２は、配管３０の間に配設される。また、処理水槽１６とＲＯろ過器２６の間には液密に連通した配管３２が配設され、ポンプ２４はこの配管３２に配設される。
【００５６】
脱塩装置９０は凝集槽２０に工業用水若しくは井水（以後まとめて「工業用水等４９」と呼ぶ。）が供給される。凝集槽２０に貯留された工業用水等４９には、凝集剤６２が添加される。ここで凝集剤６２は、公知の材料でよく、具体的には、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や、硫酸アルミニウム（所謂「硫酸バンド」）等が好適に利用できる。これらの凝集剤は１０ｍｇ／Ｌから８０ｍｇ／Ｌの範囲で投入することで濁質成分を沈降させることができる。
【００５７】
従って、この凝集槽２０の上澄みを被処理水５０として分散剤添加槽２に配管３０を介して、ポンプ２２で送る。分散剤添加槽２に入ってから後の処理は、すでに説明したとおりである。
【００５８】
次に脱塩装置９０の処理水槽１６の後段について説明する。処理水槽１６には本発明の脱塩装置１によって、脱塩された処理水５６が貯留されている。しかし、この貯留された処理水５６をさらにＲＯ膜で処理することも可能である。これを行うのが、ポンプ２４と配管３２およびＲＯろ過器２６である。ＲＯろ過器２６にはＲＯ膜２６ｍが配置されている。ポンプ２４は処理水５６を逆浸透圧まで昇圧させてＲＯ膜２６ｍに供給する。ＲＯろ過器２６を通過し、透過側２６ｂから得られる浄水７０は一時純水装置などの貯留タンクに送られる。また、濃縮側２６ａから得られる排水は排水処理等の処理に送られる。
【００５９】
ここで、ＲＯ膜２６ｍに供給する処理水５６は十分に浄化された水であるので、特になにも添加する必要はない。これはつまり、ＲＯ膜２６ｍに対してはほとんどファウリングや目詰まりする物質がないということである。従って、脱塩装置９０では、ＲＯ膜２６ｍは極めて長寿命であると言える。
【００６０】
また、脱塩装置９０で得られる浄水７０は、工業用水等４９を、ＲＯ膜２６ｍまで通過させているため、十分に純水として利用することができる。
【００６１】
なお、脱塩装置９０において、凝集槽２０で工業用水等４９に凝集剤６２を投入するのは、凝集工程である。ここで、工業用水等４９は、被処理水５０の元になっており、原水と言える。また、処理水槽１６の後段でＲＯろ過器２６で処理するのは、逆浸透処理工程である。
【００６２】
次に図３には、脱塩装置９２を示す。脱塩装置９２は、脱塩装置９０からＲＯろ過器２６、ポンプ２４、配管３２を取り去った構成をしている。従って、脱塩装置９２の各部の作用については、すでに説明されている。
【００６３】
脱塩装置９２では原水として塩分が含有されている海水やミネラルと呼ばれる金属イオン成分を含有する地下水等（以後「原水４８」と呼ぶ。）が選ばれる。原水４８中の濁質成分は、凝集槽２０中で凝集剤６２によって沈降させられる。凝集槽２０の上澄みを被処理水５０として、分散剤添加槽２に送り、上述と同じ処理を行う。
【００６４】
被処理水５０中のイオン成分（溶解性物質）は、スケール分散剤６０と、ろ過器６で濾し取られるので、処理水５６には含まれない。つまり、イオン成分を有していた硬水は、脱塩装置９２によって軟水（処理水５６）に処理されたと言える。このような軟水は、毒性もなく、生活用水や工業用水として利用することができる。
【００６５】
なお、本発明の脱塩装置１、９０、９２では、ろ過器６を１つのろ過器として説明したが、複数のろ過器６を並列にして使用してもよい。また、孔径や分画分子量が大きいものから順に直列に重ねて配置してもよい。スケール分散剤６０は、高分子材料であるため、ブロードな分子量分布を示す。したがって、中心分子量で、ろ過膜６ｍの孔径若しくは分画分子量より大きいものを用いても、ろ過膜６ｍの孔径若しくは分画分子量より小さなものも存在するおそれがある。
【００６６】
そのためスケール分散剤６０より小さな分画分子量の膜を使っても、その膜を通過するスケール分散剤６０が存在する可能性がある。できるだけこのようなスケール分散剤６０も捕捉するには、分画分子量の異なるろ過膜を直線的に結合するのは効果がある。
【００６７】
しかし、仮に、ろ過膜６ｍを通過する分子量の小さなスケール分散剤６０が混じっており、ろ過膜６ｍが目詰まったとしても、ろ過膜６ｍはＲＯ膜ではないので、安価に交換することができる。
【００６８】
以上のように本発明の脱塩装置による脱塩方法は、所定の大きさのスケール分散剤で液中の溶解性物質を捕捉し、スケール分散剤毎濾し取るので、ＲＯ膜を用いる必要がなく、安価な脱塩装置を構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の脱塩装置および脱塩方法は、化学工場、各種プラントで用いられた工業用水などの排液の処理および再利用や、海水、河川、井戸水などの自然の水を、飲料水や生活水へ加工するため局面で広く利用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 脱塩装置
２ 分散剤添加槽
４ ポンプ
６ ろ過器
６ａ 濃縮側
６ｂ 透過側
６ｍ ろ過膜
８ 攪拌機
１０ 配管
１１ 配管
１２ 配管
１４ ポンプ
１６ 処理水槽
１８ 配管
２０ 凝集槽
２２ ポンプ
２４ ポンプ
２６ ＲＯろ過器
２６ａ 濃縮側
２６ｍ ＲＯ膜
３０ 配管
３２ 配管
４９ 工業用水等
５０ 被処理水
５２ 被処理水
５４ 濃縮液
５６ 処理水
６０ スケール分散剤
６２ 凝集剤
９０ 脱塩装置
９２ 脱塩装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用水などを脱塩処理する方法および装置に関する発明であり、特に従来ＲＯ膜を用いていたプロセスをＲＯ膜以外の膜を用いて脱塩処理を行う方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中の不純物を除去する方法のうち、ろ過膜を用いる方法は、装置自体を小型化でき、定常的に運転が可能といった特徴を有するため、さまざまな分野で用いられている。特に溶媒分子は通過させるが、溶質分子を通過させないＲＯ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜（逆浸透膜）が開発されてからは、ＲＯ膜を通過させるだけで、イオン成分となっている不純物を分離することが可能になった。
【０００３】
しかし、ＲＯ膜は、微小な溶質分子を分離できるがゆえに、液中の微小物が膜に沈着して液体の透過流束（フラックス）量を低下させるファウリングや、ＲＯ膜の中でつまってしまう目詰まりによって生じる性能低下といった問題も発生する。
【０００４】
通常、ＲＯ膜を用いた設備に供給する原水としては、ＦＩ値（ファウリング・インデックス値；汚染指数）が、４ないし３以下であるのが好ましいとされている。そこで、ＲＯ膜を用いる場合は原水にＲＯ膜へ供給するための前処理を行って、ある程度不純物を除去した被処理水にしている。
【０００５】
特許文献１には、高分子有機成分が含まれる工業用水をＲＯ膜を用いて脱塩処理する水処理１００について開示されている。図４を参照して、被処理水としての工業用水は、まず凝集反応槽１０１に貯留され、凝集剤が投入される。ここで凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等、スライム防止剤として次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）を投入する。この操作によって工業用水中の鉄、マンガン等の成分が除去される。
【０００６】
そして、次にこの上澄みを分画分子量５，０００乃至２５０，０００のＵＦ膜（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ：限外ろ過膜とも呼ぶ。）を使ったＵＦ膜分離装置１０２でろ過する。このようにして、得た水は、ほとんど異物は除去されている。ここで得た水に、非酸化性スライムコントロール剤である２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン等を添加した上で、ＲＯ膜分離装置１０３を通過させ処理水を得る。
【０００７】
この方法では、高分子有機成分や微細縣濁物質を分画分子量５，０００〜２５０，０００のＵＦ膜にて除去することで、ＲＯ膜の負荷を軽減し、ＲＯ膜の性能低下を防止するという効果を奏する。
【０００８】
図５には、特許文献２にかかわる排水処理装置２００を示す。特許文献２の排水処理装置２００は、シリコン酸化膜の表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）する際に生じる研磨排水を処理するための装置である。研磨排水（ＣＭＰ排水）は、排水受槽２０１に貯留され、夾雑物等をＭＦ膜分離装置２０２を用いて分離し、循環槽２０３に貯留する。次に循環槽２０３の貯留水から微細懸濁物質をＵＦ膜分離装置２０４を用いて分離する。ＵＦ膜分離装置２０４を通過した水は中間槽２０５に貯留される。
【０００９】
中間槽２０５の貯留水には、溶解性物質しか残っていないので、これをＲＯ膜分離装置２０６を用いて溶解性物質まで除去する。また、この際、ＲＯ膜分離装置２０６での回収率向上のため、シリカ等の溶解性物質の分散剤を添加するのも好ましい点が開示されている。この場合、分散剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムといったアルカリ、重合リン酸塩、ポリアクリルアミド等の水溶性ポリマーが好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２２９４１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１や２では、脱塩方法として、最終的にＲＯ膜を使用する。その前処理としてＭＦ膜やＵＦ膜を用いて、夾雑物（ＳＳ）、高分子有機成分、微細懸濁物質、ウイルス類を除去し、ＲＯ膜などの負荷を軽減している。
【００１２】
つまり、ＲＯ膜では、Ｃａ２＋、Ｎａ＋、Ｃｌ―、ＳＯ４２−、などのイオン化した溶解性物質の除去だけを行い、それ以外は、ＵＦ膜等でろ過し、ＲＯ膜の負担を軽減させている。これは、高価なＲＯ膜を長期間使用できるようにするための措置であると考えられる。
【００１３】
しかし、これらのような措置を講じても、ＲＯ膜においては、ファウリングや目詰まりは生じる。たとえ、特許文献１や特許文献２に記載のように、ＲＯ膜を通過させる直前にスライムコントロール剤や回収率向上のための分散剤等を被処理水に投入したとしても、ＵＦ膜等を通過した微細な難溶性成分がＲＯ膜でファウリングを起こすか、もしくは目詰まりを生じさせる。結果、ＲＯ膜の交換や性能維持・点検といった費用がかさむこととなる。
【００１４】
さらに、ＲＯ膜を用いる場合は膜に供給する水に逆浸透圧を印加する必要がある。これは、ポンプを用いて行われるが、この時のポンプのエネルギーが大変大きい。すなわち、より省エネルギーの観点からも、脱塩をより廉価で行える方法が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記の課題に鑑みて想到されたものであり、ＲＯ膜を使用することなく溶解性物質を除去（脱塩）する方法および装置を提供するものである。
【００１６】
より具体的には、本発明の脱塩方法は、
被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加工程と、
前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤の分子量より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理工程を
有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の脱塩方法はさらに、前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、分画分子量が１００〜５，０００のＮＦ膜であることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の脱塩方法は、前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、分画分子量が５，０００〜２５０，０００のＵＦ膜であることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の脱塩方法は、前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、孔径が０．０５μｍ〜０．５μｍのＭＦ膜であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の脱塩方法は、前記ＲＯ膜以外のろ過膜を逆洗する洗浄工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の脱塩方法は、前記被処理水は、前記分散剤添加工程の前に原水に凝集剤を投入して凝集処理を行う凝集工程を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の脱塩方法は、ＲＯ膜を用いることを排除せず、
前記ろ過工程で処理した処理水を、ＲＯ膜で逆浸透圧を加えて処理する逆浸透処理工程を備えた事を特徴とする。
【００２３】
また、本発明の脱塩方法は、前記被処理水若しくは前記原水は、工業用水または井戸水であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の脱塩方法は、前記被処理水が、硬水であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の脱塩装置は、貯留した被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加手段と、この分散剤添加手段で前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、被処理水に所定の分子量以上のスケール分散剤を添加して、溶液中の溶解性物質をスケール剤に付着させ、スケール分散剤より小さな孔径若しくは分画分子量を有するＲＯ膜以外のろ過膜を通過させるので、溶解性物質をＲＯ膜以外の膜（例えばＭＦ膜や、ＵＦ膜、ＮＦ膜など）でろ過することができる。これらＲＯ膜以外の膜はＲＯ膜と比較して廉価であるうえに、逆浸透でないため、ろ過の際に逆浸透圧を印加する必要もない。したがって、低コストで水処理を行うことができる。つまり、イニシャルコストおよびランニングコストとも、安価なシステムを得る事ができる。
【００２７】
また、ＲＯ膜のように逆浸透圧を印加する必要がないので、設備としても省スペース化が可能である。
【００２８】
また、スケール分散剤を使用する膜の分画分子量より大きなものを使用すると、溶解性物質やスケール分散剤が膜内に入り込む可能性が低いので、目詰まりが生じにくい。さらに、逆洗を行う時に、膜表面から不純物が剥がれやすくなり、メンテナンスが容易となる。
【００２９】
また、かりにＲＯ膜を用いる場合であっても、ＲＯ膜を通過させる直前の被処理水に添加物を投入する必要がないので、ＲＯ膜への負担は従来より軽くなり、ＲＯ膜の維持管理費用は大きく低減させることができる。
【００３０】
また、工業用水から超純水を製造する、若しくは海水や地下水などから飲料水等を製造するといった事が、安価に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の脱塩方法の工程を示す系統図である。
【図２】本発明の他の脱塩方法の工程を示す系統図である。
【図３】本発明の他の脱塩方法の工程を示す概略図である。
【図４】従来の脱塩方法の工程を示す系統図である。
【図５】従来の他の脱塩方法の工程を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の脱塩方法および装置を図を用いて説明する。なお、本実施の形態での説明は本発明の一例であり、本発明の主旨の範囲内で本説明以外の形態へ変更することを妨げるものではない。
【００３３】
図１に本発明の脱塩装置１を示す。脱塩装置１には、少なくとも分散剤添加槽２、ポンプ４、ろ過器６を含む。分散剤添加槽２は、被処理水５０が貯留されるタンクである。攪拌機８が配設されていてもよい。分散剤添加槽２からは、配管１０がろ過器６まで延設され、液密に連結されている。なお、配管１０には、ポンプ４が配設されている。
【００３４】
ろ過器６にはＲＯ膜以外のろ過膜６ｍが配置されている。ＲＯ膜以外のろ過膜６ｍは例えば、ＮＦ膜、ＵＦ膜、ＭＦ膜といったグレードの膜を配置させる。ろ過器６の濃縮側６ａには、配管１１が配置され、分散剤添加槽２に連結されている。配管１１の出口１１ａは、分散剤添加槽２内に開口していれば、特に液密に連結する等の限定はなくてもよい。
【００３５】
ろ過器６の透過側６ｂには配管１２が液密に連結されており、その出口１２ａから処理水５６が排出される。排出された処理水５６は、処理水槽１６に貯留される。また、処理水槽１６からは配管１８がろ過器６の透過側６ｂに連通されている。この配管１８には逆洗用のポンプ１４が配設されている。
【００３６】
次に本発明の脱塩装置１の詳細を説明する。本発明の脱塩装置１は、ＲＯ膜処理装置の代わりに使われるものであるので、被処理水５０は、濁質などの異物は前処理によって出来る限り排除されているのが好ましい。溶解性物質をろ過するのが目的だからである。
【００３７】
分散剤添加槽２に貯留された被処理水５０には、スケール分散剤６０が投入される。スケール分散剤６０は、ろ過器６に用いるろ過膜６ｍの孔径若しくは分画分子量によって決まり、すくなくともろ過器６のろ過膜６ｍより大きな径若しくは分子量を有するものを選定する。溶解性物質をろ過膜６ｍでトラップするためである。
【００３８】
スケール分散剤６０は、イオン化した溶解性物質を捕捉するために、官能基を多く有する物質が好ましい。このような官能基はカルボキシル基に代表される。また、一部に二重結合を有するホスホン酸も使用することができる。より具体的には、分子量１００〜５，０００のスケール分散剤としては、１−ヒドロキシイチリデン１，１−ジホスホン酸（分子量２０６）、ニトリロトリアミノトリメチレンホスホン酸（分子量２９９）、ホスホノブタントリカルボン酸（分子量２７０）、ポリアクリル酸（分子量４，５００）、ポリマレイン酸（分子量６００〜１，２００）等が好適に利用できる。
【００３９】
また、分子量が５，０００〜２５０，０００のスケール分散剤としては、ポリアクリル酸（分子量６，０００〜８，０００）、ターポリマー（分子量９，０００〜１２，０００）が好適に利用できる。
【００４０】
また、粒径が０．０５μｍ以上のスケール分散剤としては、ターポリマー（０．０５μｍ〜０．５μｍ）が好適に利用できる。これらのスケール分散剤は、０．１〜１００ｍｇ／Ｌ程度の範囲で被処理水５０に混入する。このとき水中に添加されたスケール分散剤が、イオン化した溶解性物質と結びつくのは、スケール分散剤の持つ官能基が水中の溶解性物質を電気的に引きつけることにより、水中の溶解性物質を付着して、一体的に結合するものである。
【００４１】
すなわち、水中の溶解性物質がＮａ＋のようなプラスイオンの場合は、例えばスケール分散剤の負の電荷を持つＲ−ＣＯＯ−と電気的に結合して、［Ｒ−ＣＯＯ］− ＋［Ｎａ］などの化合物となる。
【００４２】
また、水中の溶解性物質がＣｌ−のようなマイナスイオンの場合は、例えばスケール分散剤の正の電荷を持つＲ−ＮＨ３＋と電気的に結合して、［Ｒ−ＮＨ３］＋ −［Ｃｌ］などの化合物となる。従って、スケール分散剤は複数の種類を混在させてプラスイオンとマイナスイオンを捕捉するようにしてもよい。
【００４３】
分散剤添加槽２でスケール分散剤６０が投入された被処理水５２は、配管１０を通って、ろ過器６に送られる。この際、ポンプ４によって送圧がかけられる。ここでの圧力はＲＯ膜を使用する場合のような逆浸透圧ほど高い圧力は必要ない。
【００４４】
ろ過器６は、ろ過膜６ｍを備える。ろ過器６のろ過膜６ｍのタイプは特に限定されず、スパイラル型、中空糸型、平膜型、管型など任意に用いることができる。ろ過膜６ｍもＮＦ（Ｎａｎｏ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜、ＵＦ（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜、ＭＦ（Ｍｉｃｒｏ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜などを利用することができる。
【００４５】
ここで、ＭＦ膜とは精密ろ過膜であり、通過孔の大きさが概ね０．０５μｍから０．５μｍの膜である。また、ＵＦ膜とは限外ろ過膜であり、通過孔の大きさが概ね２から２００ｎｍ（分画分子量では、５，０００から２５０，０００程度）である。また、ＮＦ膜とはナノろ過膜であり、通過孔の大きさが概ね１から２ｎｍで、イオンや塩類などの阻止率が７０％以下（分画分子量で１００から５，０００）程度のものである。
【００４６】
これらの膜は、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレンなどの高分子を材料として製造される。また、セラミック等を用いる事もできる。
【００４７】
より具体的には、分画分子量１００〜５，０００のＮＦ膜として、ＮＴＲ−７４００シリーズのＮＦ膜（日東電工株式会社製、分画分子量：１００以上）が好適に利用できる。また、分画分子量５，０００〜２５，０００のＵＦ膜としては、ＨＦＵ−２０２０、２００８、１０２０、１０１０（東レ株式会社製、分画分子量：１５０，０００）や、マイクローザＵＦ（旭化成株式会社製、分画分子量：３，０００〜８，００００）や、キャピラリー型ＵＦ膜モジュール（日東電工株式会社製、分画分子量：６，０００〜２０，０００）や、中空糸型ＵＦ膜モジュール、ＦＳ１０、ＦＥ１０、他（ダイセンメンブレン株式会社製、分画分子量：６，０００〜５００，０００）等が好適に利用できる。
【００４８】
また、孔径が０．０５μｍ〜０．５μｍのＭＦ膜として、マイクローザＭＦ（旭化成株式会社製、孔径：０．１μｍ〜０．２５μｍ）や、ＨＦＳ−２０２０、２００８、１０２０、１０１０（東レ株式会社製、孔径：０．０５μｍ）や、ＳＵＲ３３４ＬＢ（三菱レーヨン株式会社製、孔径：０．４μｍ）や、ＯＰＭＷシリーズ（住友電工株式会社製、孔径：０．１μｍ）や、ＳＰＭＷシリーズ（住友電工株式会社製、孔径：０．２μｍ）などが好適に利用できる。
【００４９】
これらの通過孔の大きさのろ過膜６ｍは、使用されるスケール分散剤６０を濾せるだけ小さな孔径若しくは分画分子量であることが必要である。スケール分散剤６０で捕捉したイオン化された溶解性物質をスケール分散剤６０ごと捕捉するためである。
【００５０】
ろ過器６の濃縮側６ａに蓄積した濃縮液５４は、液密に連結された配管１１によって、分散剤添加槽２に戻される。このように、ろ過器６でのろ過が進むと、分散剤添加槽２のスケール分散剤６０の濃度は上がるので、適宜、濃縮側６ａの濃縮液５４は排水するのが好ましい。
【００５１】
一方、ろ過器６の透過側６ｂからは処理水５６が得られる。透過側６ｂはろ過器６と液密に連結された配管１２によって、処理水槽１６と連結されるので、処理水５６は処理水槽１６に貯留する。
【００５２】
ここで、ろ過膜６ｍは、スケール分散剤６０より小さな孔径若しくは分画分子量であるので、使用によってその表面にスケール分散剤６０が付着し、透過流束が低下する。これは図示しない流量計を配管１２の出口１２ａに取付けておくことで、検知することができる。この場合は、一度、ポンプ４を停止させ、ろ過膜６ｍを洗浄する。
【００５３】
洗浄は逆洗と呼ばれる方法で行う。この場合は、ポンプ１４を駆動させ、処理水槽１６の処理水５６を配管１８を経由して、ポンプ１４でろ過器６の透過側６ｂに送る。処理水５６はろ過膜６ｍを透過するので、ろ過膜６ｍの濃縮側６ａに付着したスケール分散剤６０を配管１１を介して、分散剤添加槽２に押し戻すことができる。
【００５４】
上記の説明で、分散剤添加槽２で被処理水５０にスケール分散剤６０を添加するのは、分散剤添加工程であり、ろ過器６でスケール分散剤６０が添加された被処理水５２をろ過器６でろ過するのはろ過処理工程である。また、ろ過器６のろ過膜６ｍをポンプ１４と処理水５６を用いて逆洗するのは、洗浄工程である。
【００５５】
図２には、本発明の脱塩装置１の分散剤添加槽２の前段に、凝集槽２０とポンプ２２を、また処理水槽１６の後段にポンプ２４とＲＯろ過器２６を配設した脱塩装置９０を示す。凝集槽２０と分散剤添加槽２の間には配管３０が配置される。ポンプ２２は、配管３０の間に配設される。また、処理水槽１６とＲＯろ過器２６の間には液密に連通した配管３２が配設され、ポンプ２４はこの配管３２に配設される。
【００５６】
脱塩装置９０は凝集槽２０に工業用水若しくは井水（以後まとめて「工業用水等４９」と呼ぶ。）が供給される。凝集槽２０に貯留された工業用水等４９には、凝集剤６２が添加される。ここで凝集剤６２は、公知の材料でよく、具体的には、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や、硫酸アルミニウム（所謂「硫酸バンド」）等が好適に利用できる。これらの凝集剤は１０ｍｇ／Ｌから８０ｍｇ／Ｌの範囲で投入することで濁質成分を沈降させることができる。
【００５７】
従って、この凝集槽２０の上澄みを被処理水５０として分散剤添加槽２に配管３０を介して、ポンプ２２で送る。分散剤添加槽２に入ってから後の処理は、すでに説明したとおりである。
【００５８】
次に脱塩装置９０の処理水槽１６の後段について説明する。処理水槽１６には本発明の脱塩装置１によって、脱塩された処理水５６が貯留されている。しかし、この貯留された処理水５６をさらにＲＯ膜で処理することも可能である。これを行うのが、ポンプ２４と配管３２およびＲＯろ過器２６である。ＲＯろ過器２６にはＲＯ膜２６ｍが配置されている。ポンプ２４は処理水５６を逆浸透圧まで昇圧させてＲＯ膜２６ｍに供給する。ＲＯろ過器２６を通過し、透過側２６ｂから得られる浄水７０は一時純水装置などの貯留タンクに送られる。また、濃縮側２６ａから得られる排水は排水処理等の処理に送られる。
【００５９】
ここで、ＲＯ膜２６ｍに供給する処理水５６は十分に浄化された水であるので、特になにも添加する必要はない。これはつまり、ＲＯ膜２６ｍに対してはほとんどファウリングや目詰まりする物質がないということである。従って、脱塩装置９０では、ＲＯ膜２６ｍは極めて長寿命であると言える。
【００６０】
また、脱塩装置９０で得られる浄水７０は、工業用水等４９を、ＲＯ膜２６ｍまで通過させているため、十分に純水として利用することができる。
【００６１】
なお、脱塩装置９０において、凝集槽２０で工業用水等４９に凝集剤６２を投入するのは、凝集工程である。ここで、工業用水等４９は、被処理水５０の元になっており、原水と言える。また、処理水槽１６の後段でＲＯろ過器２６で処理するのは、逆浸透処理工程である。
【００６２】
次に図３には、脱塩装置９２を示す。脱塩装置９２は、脱塩装置９０からＲＯろ過器２６、ポンプ２４、配管３２を取り去った構成をしている。従って、脱塩装置９２の各部の作用については、すでに説明されている。
【００６３】
脱塩装置９２では原水として塩分が含有されている海水やミネラルと呼ばれる金属イオン成分を含有する地下水等（以後「原水４８」と呼ぶ。）が選ばれる。原水４８中の濁質成分は、凝集槽２０中で凝集剤６２によって沈降させられる。凝集槽２０の上澄みを被処理水５０として、分散剤添加槽２に送り、上述と同じ処理を行う。
【００６４】
被処理水５０中のイオン成分（溶解性物質）は、スケール分散剤６０と、ろ過器６で濾し取られるので、処理水５６には含まれない。つまり、イオン成分を有していた硬水は、脱塩装置９２によって軟水（処理水５６）に処理されたと言える。このような軟水は、毒性もなく、生活用水や工業用水として利用することができる。
【００６５】
なお、本発明の脱塩装置１、９０、９２では、ろ過器６を１つのろ過器として説明したが、複数のろ過器６を並列にして使用してもよい。また、孔径や分画分子量が大きいものから順に直列に重ねて配置してもよい。スケール分散剤６０は、高分子材料であるため、ブロードな分子量分布を示す。したがって、中心分子量で、ろ過膜６ｍの孔径若しくは分画分子量より大きいものを用いても、ろ過膜６ｍの孔径若しくは分画分子量より小さなものも存在するおそれがある。
【００６６】
そのためスケール分散剤６０より小さな分画分子量の膜を使っても、その膜を通過するスケール分散剤６０が存在する可能性がある。できるだけこのようなスケール分散剤６０も捕捉するには、分画分子量の異なるろ過膜を直線的に結合するのは効果がある。
【００６７】
しかし、仮に、ろ過膜６ｍを通過する分子量の小さなスケール分散剤６０が混じっており、ろ過膜６ｍが目詰まったとしても、ろ過膜６ｍはＲＯ膜ではないので、安価に交換することができる。
【００６８】
以上のように本発明の脱塩装置による脱塩方法は、所定の大きさのスケール分散剤で液中の溶解性物質を捕捉し、スケール分散剤毎濾し取るので、ＲＯ膜を用いる必要がなく、安価な脱塩装置を構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の脱塩装置および脱塩方法は、化学工場、各種プラントで用いられた工業用水などの排液の処理および再利用や、海水、河川、井戸水などの自然の水を、飲料水や生活水へ加工するため局面で広く利用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 脱塩装置
２ 分散剤添加槽
４ ポンプ
６ ろ過器
６ａ 濃縮側
６ｂ 透過側
６ｍ ろ過膜
８ 攪拌機
１０ 配管
１１ 配管
１２ 配管
１４ ポンプ
１６ 処理水槽
１８ 配管
２０ 凝集槽
２２ ポンプ
２４ ポンプ
２６ ＲＯろ過器
２６ａ 濃縮側
２６ｍ ＲＯ膜
３０ 配管
３２ 配管
４９ 工業用水等
５０ 被処理水
５２ 被処理水
５４ 濃縮液
５６ 処理水
６０ スケール分散剤
６２ 凝集剤
９０ 脱塩装置
９２ 脱塩装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加工程と、
前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤の分子量より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理工程を
有することを特徴とする脱塩方法。
【請求項２】
前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、分画分子量が１００〜５，０００のＮＦ膜であることを特徴とする請求項１に記載された脱塩方法。
【請求項３】
前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、分画分子量が５，０００〜２５，０００のＵＦ膜であることを特徴とする請求項１に記載された脱塩方法。
【請求項４】
前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、孔径が０．０５μｍ〜０．５μｍのＭＦ膜であることを特徴とする請求項１に記載された脱塩方法。
【請求項５】
前記ＲＯ膜以外のろ過膜を逆洗する洗浄工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載された脱塩方法。
【請求項６】
前記被処理水は、前記分散剤添加工程の前に原水に凝集剤を投入して凝集処理を行う凝集工程を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの請求項に記載された脱塩方法。
【請求項７】
前記ろ過工程で処理した処理水を、ＲＯ膜で逆浸透圧を加えて処理する逆浸透処理工程を備えた事を特徴とする請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載された脱塩方法。
【請求項８】
前記原水もしくは前記被処理水が、工業用水または井戸水であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載された脱塩方法。
【請求項９】
前記被処理水は、硬水であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載された脱塩方法。
【請求項１０】
貯留した被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加手段と、この分散剤添加手段で前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理手段を備えることを特徴とする脱塩装置。
【請求項１】
被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加工程と、
前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤の分子量より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理工程を
有することを特徴とする脱塩方法。
【請求項２】
前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、分画分子量が１００〜５，０００のＮＦ膜であることを特徴とする請求項１に記載された脱塩方法。
【請求項３】
前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、分画分子量が５，０００〜２５，０００のＵＦ膜であることを特徴とする請求項１に記載された脱塩方法。
【請求項４】
前記ＲＯ膜以外のろ過膜は、孔径が０．０５μｍ〜０．５μｍのＭＦ膜であることを特徴とする請求項１に記載された脱塩方法。
【請求項５】
前記ＲＯ膜以外のろ過膜を逆洗する洗浄工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載された脱塩方法。
【請求項６】
前記被処理水は、前記分散剤添加工程の前に原水に凝集剤を投入して凝集処理を行う凝集工程を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの請求項に記載された脱塩方法。
【請求項７】
前記ろ過工程で処理した処理水を、ＲＯ膜で逆浸透圧を加えて処理する逆浸透処理工程を備えた事を特徴とする請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載された脱塩方法。
【請求項８】
前記原水もしくは前記被処理水が、工業用水または井戸水であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載された脱塩方法。
【請求項９】
前記被処理水は、硬水であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載された脱塩方法。
【請求項１０】
貯留した被処理水に所定の粒径または所定分子量以上のスケール分散剤を添加する分散剤添加手段と、この分散剤添加手段で前記スケール分散剤が添加された被処理水を、前記スケール分散剤より小なる孔径または小なる分画分子量を備えた、ＲＯ膜以外のろ過膜で処理するろ過処理手段を備えることを特徴とする脱塩装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２００６９６（Ｐ２０１２−２００６９６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９１９５（Ｐ２０１１−６９１９５）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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