電気透析システム
【課題】埋立地からの浸出水の如き被処理水のイオン濃度が相当大幅に変動しても、電力消費コストを含む作動コストを必要最小限度に抑制して、脱イオン・濃縮処理効率を高効率に維持することができると共に、必要に応じて高濃度の濃縮水を得ることができる電気透析システムを提供する。
【解決手段】少なくとも２台の電気透析装置（４、６、８）を直列配置し、最上流に位置する最上流電気透析装置（４）に付設された最上流脱イオン水槽（２２）に被処理水を供給し、最上流電気透析装置（４）に付設された最上流濃縮水槽（３４）から濃縮水を流出せしめ、最下流に位置する最下流電気透析装置（８）に付設された脱イオン水槽（８８）から脱イオン水を流出せしめる。そして、被処理水の電導度に応じて作動せしめる電気透析装置（４、６、８）の台数を設定する。
【解決手段】少なくとも２台の電気透析装置（４、６、８）を直列配置し、最上流に位置する最上流電気透析装置（４）に付設された最上流脱イオン水槽（２２）に被処理水を供給し、最上流電気透析装置（４）に付設された最上流濃縮水槽（３４）から濃縮水を流出せしめ、最下流に位置する最下流電気透析装置（８）に付設された脱イオン水槽（８８）から脱イオン水を流出せしめる。そして、被処理水の電導度に応じて作動せしめる電気透析装置（４、６、８）の台数を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それに限定されるものではないが、埋立地からの浸出水を脱イオン、特に脱クロロイオン、濃縮処理するのに好適に使用することができる電気透析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば埋立地からの浸出水は、周知の如く、埋立に使用された廃棄物等に起因して相当量のイオン、特にクロロイオンを含有しており、そのまま河川に排出或いは農業用水として利用すると、生態系の破壊を引き起こし或いは農作物に悪影響を及ぼす。従って、埋立地からの浸出水を、河川に排出或いは農業用水として使用するのに先立って、脱イオン、特に脱クロロイオン、濃縮処理を加えてイオン濃度が充分に低い脱イオン水とイオン濃度が充分に高い濃縮水を生成することが必要である。
【０００３】
下記特許文献１乃至３には、埋立地からの浸出水の脱イオン濃縮処理に使用することができる電気透析システムが開示されている。通常、生成された濃縮水は加熱乾燥装置に送給されて加熱固化され、塩が生成される。加熱乾燥装置を効率的に運転せしめるためには、供給する濃縮水のクロロイオン濃度は所定高濃度、例えば１００，０００ｐｐｍ程度、以上であることが重要である。そこで、下記特許文献２に開示されている電気透析システムにおいては、電気透析システムから排出される濃縮水のイオン濃度が所定高濃度より低い場合には、加熱乾燥装置に送給することなく、電気透析システムに還流せしめて再び脱イオン・濃縮処理を施している。また、上記特許文献３に開示されている電気透析システムにおいては、電気透析システムから排出される濃縮水のＣｌ−／Ｃａ２＋が所定値以下の場合には、加熱乾燥装置に送給する濃度まで濃縮することなく、電気透析システムに還流せしめて再び脱イオン・濃縮処理を施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７７４９２号公報
【特許文献２】特開平１０−８０６８８号公報
【特許文献３】特開２００１−１７８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、当業者には周知の如く、例えば埋立地からの浸出水は雨水の混入等に起因してイオン濃度が相当大幅に変動するが、従来の電気透析システムにおいては、イオン濃度の変動に起因して脱イオン・濃縮処理効率が大幅に変動してしまう、更に詳述すると、イオン濃度の必要低減率が所定範囲を超えて増大すると、脱イオン・濃度処理効率が大幅に低減してしまう。また、イオンの移動に付随して水和水等の付随水の移動が発生すること、及びイオン交換膜を挟んだ脱イオン水側と濃縮水側との間の濃度差（浸透圧）に起因して脱イオン側から濃縮水側に浸透水が移動すること、に起因して濃縮水濃度が制限される。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、埋立地からの浸出水の如き被処理水のイオン濃度が相当大幅に変動しても、電力消費コストを含む作動コストを必要最小限度に抑制して、脱イオン・濃縮処理効率を高効率に維持することができると共に、必要に応じて高濃度の濃縮水を得ることができる、新規且つ改良された電気透析システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、鋭意研究及び実験の結果、少なくとも２台の電気透析装置を直列配置し、最上流に位置する最上流電気透析装置に付設された最上流脱イオン水槽に被処理水を供給し、最上流電気透析装置に付設された最上流濃縮水槽から濃縮水を流出せしめ、最下流に位置する最下流電気透析装置に付設された脱イオン水槽から脱イオン水を流出せしめられ、そして更に被処理水の電導度に応じて作動せしめる電気透析装置の台数を設定することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
【０００８】
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する電気透析システムとして、直列配列された少なくとも２台の電気透析装置と共に、脱イオン・濃縮すべき被処理水を供給するための被処理水供給手段及び制御手段を備え、
該被処理水供給手段は最上流に位置する最上流電気透析装置に付設された最上流脱イオン水槽に被処理水を供給し、該最上流電気透析装置に付設された最上流濃縮水槽から濃縮水が流出せしめられ、最下流に位置する最下流電気透析装置に付設された脱イオン水槽から脱イオン水が流出せしめられ、
該制御手段は、被処理水の電導度に応じて、作動せしめる電気透析装置の台数を設定する、
ことを特徴とする電気透析システムが提供される。
【０００９】
好ましくは、該制御手段は、被処理水の電導度が所定値以下の場合には該最下流電気透析装置のみを作動せしめ、被処理水の電導度の上昇に応じて、下流側から上流側に向けて漸次電気透析装置の作動台数を増大せしめる。該最下流電気透析装置は極性転換方式であり、他の電気透析装置は非極性転換方式であるのが好適である。該最上流電気透析装置に付設された該濃縮水槽から流出せしめられる濃縮水は所定高濃度以上のイオン濃度を有し、該最下流電気透析装置から流出せしめられる脱イオン水は所定低濃度以下のイオン濃度を有するのが好都合である。好適実施形態においては、該最上流電気透析装置及び該最下流電気透析装置に加えて、該最上流電気透析装置と該最下流電気透析装置との間に位置する少なくとも１台の中間電気透析装置を含み、
該最上流電気透析装置には、該最上流脱イオン水槽内の脱イオン水を該最上流電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該最上流電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該最上流脱イオン水槽に返送するための最上流脱イオン水ポンプ手段と、該最上流濃縮水槽内の濃縮水を該最上流電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該最上流電気透析装置において濃縮された濃縮水を該最上流濃縮水槽に返送するための最上流濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該中間電気透析装置には、中間脱イオン水槽と、中間濃縮水槽と、該中間脱イオン水槽内の脱イオン水を該中間電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該中間電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該中間脱イオン水槽に返送するための中間脱イオン水ポンプ手段と、該中間濃縮水槽内の濃縮水を該中間電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該中間電気透析装置において濃縮された濃縮水を該中間濃縮水槽に返送するための中間濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該最下流電気透析装置には、最下流脱イオン水槽と、最下流濃縮水槽と、該最下流脱イオン水槽内の脱イオン水を該最下流電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該最下流電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該最下流脱イオン水槽に返送するための最下流脱イオン水ポンプ手段と、該最下流濃縮水槽内の濃縮水を該最下流電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該最下流電気透析装置において濃縮された濃縮水を該最下流濃縮水槽に返送するための最下流濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該最上流脱イオン水槽をオーバーフローした脱イオン水が該中間脱イオン水槽に流動せしめられ、そして該中間脱イオン水槽をオーバーフローした脱イオン水が該最下流脱イオン水槽に流動せしめられ、該最下流電気透析装置の該脱イオン室を通して循環せしめられる脱イオン水の循環路からオーバーフローした脱イオン水は該最下流濃縮水槽に流動せしめられ、
該最下流濃縮水槽をオーバーフローした濃縮水は該中間濃縮水槽に流動せしめられ、該中間濃縮水槽からオーバーフローした濃縮水は該被処理水供給手段に返流せしめられる。該中間濃縮水槽からオーバーフローした濃縮水は該被処理水供給手段に返流せしめられるのに先立ってカルシウム除去手段に送給されてカルシウム除去処理を受けるのが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電気透析システムにおいては、被処理水の電導度に応じて作動せしめる電気透析装置の台数が設定される。従って、被処理水の電導度が大幅に変動しても、電力消費コストを含む作動コストを必要最小限度に抑制して、各電気透析装置において被処理水の低減すべき電導度即ちイオン濃度を所定範囲に維持することができ、かくして各電気透析装置を充分高効率で作動せしめることができる。そしてまた、最上流電気透析装置に付設された濃縮水槽以外の濃縮水槽中の濃縮水は排出されることなく、例えば被処理水供給手段に返送され、脱イオン水側のイオン濃度が最も高い最上流電気透析装置に付設された濃縮水槽中の濃縮水のみが排出される故に、排出される濃縮水の濃度を所要とおりの高濃度にせしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に従って構成された電気透析システムの好適実施形態を示す間略図。
【図２】図1に示す電気透析システムにおける電気透析装置の作動台数設定手順を示すフローチャート。
【図３】図１に示す電気透析システムにおける最上流電気透析装置の作動制御手順を示すフローチャート。
【図４】図１に示す電気透析システムにおける中間電気透析装置の作動制御手順を示すフローチャート。
【図５】図1に示す電気透析システムにおける最下流電気透析装置の作動制御手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して説明すると、本発明に従って構成された図示の電気透析システムは、脱イオン・濃縮すべき被処理水を供給するための被処理水供給手段２、直列配列された３台の電気透析装置、即ち最上流電気透析装置４、中間電気透析装置６及び最下流電気透析装置８、並びに記憶手段を内蔵したマイクロプロセッサから構成することができる制御手段（図示していない）を備えている。所望ならば、中間電気透析装置６を省略して２台の電気透析装置、即ち最上流電気透析装置４及び最下流電気透析装置８、を装備し、或いは最上流電気透析装置４及び最下流電気透析装置８に加えて２台又はそれ以上の中間電気透析装置を装備することもできる。
【００１３】
被処理水供給手段２は被処理水タンク１０、被処理水供給ポンプ手段１２及び電導度計１４を含んでいる。被処理水タンク１０には、例えば埋立地からの浸出水である、脱イオン・濃縮すべき被処理水が適宜の導入手段（図示していない）によって導入される。被処理水供給ポンプ手段１２は被処理水タンク１０内の被処理水を供給ライン１６に流出せしめる。電導度計１４は供給ライン１６を流動する被処理水の電導度即ちイオン濃度を測定する。
【００１４】
最上流電気透析装置４は、脱イオン室１８と濃縮室２０とを有する通常形態、即ち非極性転換方式（脱イオン室１８と濃縮室２０とが転換されることがない方式）の、それ自体は周知の電気透析装置から構成されている。最上流電気透析装置４の脱イオン室１８には、最上流脱イオン水槽２２、最上流脱イオン水ポンプ手段２４及び電導度計２６が付設されている。最上流脱イオン水槽２２には上記被処理水タンク１０から上記供給ライン１６を通して被処理水が供給される。最上流脱イオン水ポンプ手段２４は、最上流脱イオン水槽２２から脱イオン水を流出せしめて送給ライン２８を通して脱イオン室１８に送給すると共に、脱イオン室１８から返送ライン３０を通して最上流脱イオン水槽２２に脱イオン水を返送する。電導度計２６は返送ライン３０を流動する脱イオン水の電導度を測定する。脱イオン水槽２２にはオーバーフローする脱イオン水の流動ライン３２も配設されている。最上流電気透析装置４の濃縮室２０には、最上流濃縮水槽３４、最上流濃縮水ポンプ手段３６、電導度計３８及びｐＨ計４０が付設されている。最上流濃縮水槽３４には上記供給ライン１６から分岐する分岐供給ライン４２を介して上記被処理水タンク１０から被処理水が供給される。最上流濃縮水ポンプ手段３６は、最上流濃縮水槽３４から濃縮水を流出せしめて送給ライン４４を通して濃縮室２０に送給すると共に、濃縮室２０から返送ライン４６を通して最上流濃縮水槽３４に濃縮水を返送する。電導度計３８は返送ライン４６を流動する濃縮水の電導度を計測し、ｐＨ計４０は返送ライン４６を流動する濃縮水のｐＨを計測する。最上流濃縮水槽３４には濃縮水流出ライン４８も配設されており、この濃縮水流出ライン４８は濃縮水受槽５０まで延びている。
【００１５】
中間電気透析装置６は、上記最上流電気透析装置４と同様に、脱イオン室５２と濃縮室５４とを有する非極性転換方式の、それ自体は周知の電気透析装置から構成されている。中間電気透析装置６の脱イオン室５２には、中間脱イオン水槽５６、中間脱イオン水ポンプ手段５８及び電導度計６０が付設されている。中間脱イオン水槽５６には上記流動ライン３２を介して上記最上流脱イオン水槽２２をオーバーフローする脱イオン水が供給される。中間脱イオン水ポンプ手段５８は、中間脱イオン水槽５６から脱イオン水を流出せしめて送給ライン６２を通して脱イオン室５２に送給すると共に、脱イオン室５２から返送ライン６４を通して中間脱イオン水槽５６に脱イオン水を返送する。電導度計６０は返送ライン６４を流動する脱イオン水の電導度を測定する。中間脱イオン水槽５６にはオーバーフローする脱イオン水の流動ライン６６も配設されている。中間電気透析装置６の濃縮室５４には、中間濃縮水槽６８、中間濃縮水ポンプ手段７０、電導度計７２及びｐＨ計７４が付設されている。中間濃縮水ポンプ手段７０は、中間濃縮水槽６８から濃縮水を流出せしめて送給ライン７６を通して濃縮室５４に送給すると共に、濃縮室５４から返送ライン７８を通して中間濃縮水槽６８に濃縮水を返送する。電導度計７２は返送ライン７８を流動する濃縮水の電導度を計測し、ｐＨ計７４は返送ライン７８を流動する濃縮水のｐＨを計測する。中間濃縮水槽６８にはオーバーフローする濃縮水の流動ライン８０も配設されている。流動ライン８０はカルシウム除去手段８２を介して上記被処理水タンク１０に至る。濃縮水中に析出される難容性塩が実質上皆無或いは比較的小さい少量である場合には、カルシウム除去手段８２を省略することができる。
【００１６】
最下流電気透析装置８は、第一の室８４と第二の室８６とを有する極性転換方式（定期的に極性が転換されて、第一の室８４が脱イオン室として機能し第二の室８６が濃縮室として機能する状態と第一の室８４が濃縮室として機能し第二の室８６が脱イオン室として機能する状態とに定期的に転換される方式）の、それ自体は周知の電気透析装置から構成されている。図１においては、第一の室８４が脱イオン室として機能し第二の室８６が濃縮室として機能する状態が図示されている。極性転換方式の電気透析装置は、被処理水が比較的低濃度である場合にも高効率で脱イオン・濃縮処理することができ、最下流電気透析装置８として好適に選定することができる。図１に図示する状態において、最下流電気透析装置８の第一の室（脱イオン室）８４には、最下流脱イオン水槽８８、最下流脱イオン水ポンプ手段９０及び電導度計９２が付設されている。最下流脱イオン水槽８８には上記流動ライン６６を介して上記中間脱イオン水槽５６をオーバーフローする脱イオン水が供給される。最下流脱イオン水ポンプ手段９０は、最下流脱イオン水槽８８から脱イオン水を流出せしめて送給ライン９４を通して第一の室（脱イオン室）８４に送給すると共に、第一の室（脱イオン室）８４から返送ライン９６を通して最下流脱イオン水槽８８に脱イオン水を返送する。電導度計９２は返送ライン９６を流動する脱イオン水の電導度を測定する。最下流脱イオン水槽８８には脱イオン水流出ライン９８も配設されており、この脱イオン水流出ライン９８は脱イオン水受槽１００まで延びている。上記送給ライン９４には、オーバーフローする脱イオン水の流動ライン１０２が接続されている。最下流電気透析装置８の第二の室（濃縮室）８６には、最下流濃縮水槽１０４、最下流濃縮水ポンプ手段１０６、電導度計１０８及びｐＨ計１１０が付設されている。上記流動ライン１０２は最下流濃縮水槽１０４まで延びている。最下流濃縮水ポンプ手段１０６は、最下流濃縮水槽１０４から濃縮水を流出せしめて送給ライン１1２を通して第二の室（濃縮室）８６に送給すると共に、第二の室（濃縮室）８６から返送ライン１１４を通して最下流濃縮水槽１０４に濃縮水を返送する。電導度計１０８は返送ライン１１４を流動する濃縮水の電導度を計測し、ｐＨ計１１０は返送ライン１１４を流動する濃縮水のｐＨを計測する。最下流濃縮水槽１０４にはオーバーフローする濃縮水の流動ライン１１６も配設されており、この流動ライン１１６は上記中間濃縮水槽６８まで延びている。最下流電気透析装置８の極性が転換されて第一の室８４が濃縮室として機能し第二の室８６が脱イオン室として機能する状態に転換されたときには、適宜の接続転換手段（図示していない）によって接続転換が遂行され、最下流脱インオ水槽８８に配設されている送給ライン９４及び返送ライン９６が第一の室８４ではなくて第二の室８６に接続され、最下流濃縮水槽１０４に配設されている送給ライン１１２及び返送ライン１１４が第二の室８６ではなくて第一の室８４に接続される。所望ならば、最下流濃縮水槽１０４の配設を省略し、最下流脱イオン水槽８８から適宜に送給ライン１１２に脱イオン水を送給し、返送ライン１１４にオーバーフローする濃縮水の流動ラインを接続し、この流動ラインを中間濃縮水槽６８まで延ばすこともできる。
【００１７】
次に、上述したとおりの電気透析システムにおける制御手段（図示していない）による作動制御様式について説明する。図２は３台の電気透析装置、即ち最上流電気透析装置４、中間電気透析装置６及び最下流電気透析装置８のいずれを作動せしめるかを設定する制御フローを示している。ステップｓ−１においては、被処理水の電導度、即ち電導度計１４が計測する電導度が第一の所定値、例えばイオン濃度で５００乃至４，０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別される。被処理水の電導度が第一の所定値より大きい場合にはステップｓ−２に進行し、中間電気透析装置６を作動せしめることが決定される。次いでステップｓ−３に進行し、被処理水の電導度が上記第一の所定値よりも大きい第二の所定値、例えばイオン濃度で４，０００乃至１５，０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別される。被処理水の電導度が第二の所定値よりも大きい場合にはステップｓ−４に進行し、最上流電気透析装置４を作動せしめることが決定される。次いで、ステップｓ−５に進行して、最下流電気透析装置８を作動せしめることが決定される。上記ステップｓ−１において被処理水の電導度が第一の所定値以下の場合にはステップｓ−５に進行する。また、上記ステップｓ−３において被処理水の電導度が第二の所定値以下の場合にもステップｓ−５に進行する。かようにして、本発明に従って構成された電気透析システムにおいては、被処理水の電導度が所定値（第一の所定値）以下の場合には最下流電気透析装置８のみが作動せしめられ、被処理水の電導度の増大に応じて下流側から上流側に向けて漸次電気透析装置の作動台数が増大せしめられる。図示の実施形態においては、被処理水の電導度が第一の所定値以下の場合には最下流電気透析装置8のみが作動せしめられ、被処理水の電導度が第一の所定値よりは大きいが第二の所定値以下の場合には最下流電気透析装置８と共に中間電気透析装置６が作動せしめられ、被処理水の電導度が第二の所定値よりも大きい場合には全ての電気透析装置、即ち最下流電気透析装置8と共に中間電気透析装置６及び最上流電気透析装置４が作動せしめられる。
【００１８】
図３を参照して最上流電気透析装置４の作動制御手順を説明すると、ステップｓ−６においては、最上流電気透析装置４を作動すべき設定がなされているか否かが判別される。最上流電気透析装置４を作動すべき設定がなされている場合にはステップｓ−７に進行し、最上流脱イオン水槽２２中の脱イオン水及び最上流濃縮水槽３４中の濃縮水が所定レベル以上か否かが判別される。最上流脱イオン水槽２２中の脱イオン水のレベル及び／又は最上流濃縮水槽３４中の濃縮水のレベルが所定レベルより低い場合にはステップｓ−８に進行し、被処理水供給ポンプ手段１２を作動せしめると共に供給ライン１６中に配設されている開閉制御弁（図示していない）を開動して最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給する及び／又は被処理水供給ポンプ手段１２を作動せしめると共に分岐供給ライン４２中に配設されている開閉制御弁（図示していない）を開動して最上流濃縮水槽３４に被処理水を供給する。ステップｓ−７において最上流脱イオン水槽２２中の脱イオン水のレベル及び最上流濃縮水槽３４中の濃縮水のレベルが所定レベル以上の場合にはステップｓ−９に進行する。このステップｓ−９においては、最上流脱イオン水ポンプ手段２４が作動せしめられて脱イオン室１８を通る脱イオン水の循環が開始されると共に、最上流濃縮水ポンプ手段３６が作動せしめられて濃縮室２０を通る濃縮水の循環が開始される。次いで、ステップｓ−１０において最上流電気透析装置４に作動電力が供給され、最上流電気透析装置４の作動が開始される。最上流電気透析装置４が作動される際には、ステップｓ−１１において電導度計２６が計測する脱イオン水の電導度が所定値、例えばイオン濃度で４，０００乃至１５，０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別され、脱イオン水の電導度が所定値以下の場合にはステップｓ−１２に進行し、最上流脱イオン水槽２２への被処理水の供給が開始される。また、ステップｓ−１３において電導度計３８が計測する濃縮水の電導度が所定値、例えばイオン濃度で１５，０００乃至７０，０００ｐｐｍ程度、以上か否かが判別され、濃縮水の電導度が所定値以上の場合にはステップｓ−１４に進行し、最上流濃縮水槽３４に配設されている濃縮水流出ライン４８に設けられている開閉制御弁（図示していない）が開動され、最上流濃縮水槽３４内の濃縮水が流出ライン４８を通して濃縮水受槽５０に送給される。濃縮水受槽５０に送給された濃縮水は、乾燥加熱装置に供給するのに適したイオン濃度を有し、加熱乾燥装置において高効率で加熱固化して塩を生成することができる。ステップｓ−１５においては、電導度計３８が計測する濃縮水の電導度が過大であり最上流電気透析装置４の作動効率の低減を誘発する可能性があるか否かが判別される。濃縮水の電導度が過大である場合にはステップｓ−１６に進行し、分岐供給ライン４２を通して最上流濃縮水槽３４に被処理水が送給されて濃縮水が希釈される。更に、ステップｓ−１７においては、ｐＨ計４０が測定する濃縮水のｐＨが最上流電気透析装置４の作動効率の低減を誘発する虞がある所定値（例えば１．０乃至６．０程度）以上であるか否かが判別される。そして濃縮水のｐＨが所定値以上である場合にはステップｓ−１８に進行し、適宜の供給源（図示していない）から濃縮水に塩酸が供給される。上記ステップｓ−６において最上流電気透析装置４を作動すべき設定がなされていない場合には、ステップｓ−１９に進行し、最上流電気透析装置４に電力が供給されている場合にはこれを停止し、最上流脱イオン水ポンプ手段２４及び最上流濃縮水ポンプ手段３６が作動せしめられている場合にはこれらの作動を停止する。
【００１９】
図４を参照して中間電気透析装置６の作動制御手順を説明すると、ステップｓ−２０においては、中間電気透析装置６を作動すべき設定がなされているか否かが判別される。中間電気透析装置６を作動すべき設定がなされている場合にはステップｓ−２１に進行し、中間脱イオン水槽５６中の脱イオン水及び中間濃縮水槽６８中の濃縮水が所定レベル以上か否かが判別される。中間脱イオン水槽５６中の脱イオン水のレベル及び／又は中間濃縮水槽６８中の濃縮水のレベルが所定レベルより低い場合にはステップｓ−２２に進行し、被処理水供給ポンプ手段１２を作動せしめると共に供給ライン１６中に配設されている開閉制御弁（図示していない）を開動して最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給する。最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給すると、流動ライン３２を通して中間脱イオン水槽５６に被処理水が供給され、そして更に流動ライン６６、最下流イオン水槽８８、送給ライン９４、流動ライン１０２、最下流濃縮水槽１０４及び流動ライン１１６を通して中間濃縮水槽６８に被処理水が供給される。ステップｓ−２０において中間脱イオン水槽５６中の脱イオン水のレベル及び中間濃縮水槽６８中の濃縮水のレベルが所定レベル以上の場合にはステップｓ−２３に進行する。このステップｓ−２３においては、中間脱イオン水ポンプ手段５８が作動せしめられて脱イオン室５２を通る脱イオン水の循環が開始されると共に、中間濃縮水ポンプ手段７０が作動せしめられて濃縮室５４を通る濃縮水の循環が開始される。次いで、ステップｓ−２４において中間電気透析装置６に作動電力が供給され、中間電気透析装置６の作動が開始される。中間電気透析装置６が作動される際には、ステップｓ−２５において電導度計６０が計測する脱イオン水の電導度が所定値、例えばイオン濃度で５００乃至４，０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別され、脱イオン水の電導度が所定値以下の場合にはステップｓ−２６に進行し、最上流脱イオン水槽２２及び流動ライン３２を介して中間脱イオン水槽５６に被処理水が供給される。また、ステップｓ−２７においては、電導度計７２が計測する濃縮水の電導度が過大であり中間電気透析装置６の作動効率の低減を誘発する可能性があるか否かが判別される。濃縮水の電導度が過大である場合にはステップｓ−２８に進行し、最上流脱イオン水槽２２、流動ライン３２、中間脱イオン水槽５６、流動ライン６６、最下流脱イオン水槽８８、送給ライン９４、流動ライン１０２、最下流濃縮水槽１０４及び流動ライン１１６を通して中間濃縮水槽６８に被処理水が送給され、濃縮水が希釈される。更に、ステップｓ−２９においては、ｐＨ計７４が測定する濃縮水のｐＨが中間電気透析装置６の作動効率の低減を誘発する虞がある所定値（例えば１．０乃至６．０程度）以上であるか否かが判別される。そして濃縮水のｐＨが所定値以上である場合にはステップｓ−３０に進行し、適宜の供給源（図示していない）から濃縮水に塩酸が供給される。上記ステップｓ−２０において中間電気透析装置６を作動すべき設定がなされていない場合には、ステップｓ−３１に進行し、中間電気透析装置６に電力が供給されている場合にはこれを停止し、中間脱イオン水ポンプ手段５８及び中間濃縮水ポンプ手段７０が作動せしめられている場合にはこれらの作動を停止する。
【００２０】
次に、図５を参照して最下流電気透析装置８の作動制御手順を説明する。ステップｓ−３２においては最下流脱イオン水槽８８中の脱イオン水及び最下流濃縮水槽１０４中の濃縮水が所定レベル以上か否かが判別される。最下流脱イオン水槽８８中の脱イオン水のレベル及び／又は最下流濃縮水槽１０４中の濃縮水のレベルが所定レベルより低い場合にはステップｓ−３３に進行し、被処理水供給ポンプ手段１２を作動せしめると共に供給ライン１６中に配設されている開閉制御弁（図示していない）を開動して最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給する。最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給すると、流動ライン３２、中間脱イオン水槽５６及び流動ライン６６を通して最下流脱イオン水槽８８に非処理水が供給され、そして更に送給ライン９４、流動ライン１０２を介して最下流濃縮水槽１０４に被処理水が供給される。ステップｓ−３２において最下流脱イオン水槽８８中の脱イオン水のレベル及び最下流濃縮水槽１０４中の濃縮水のレベルが所定レベル以上の場合にはステップｓ−３４に進行する。このステップｓ−３４においては、最下流脱イオン水ポンプ手段９０が作動せしめられて脱イオン室８４を通る脱イオン水の循環が開始されると共に、最下流濃縮水ポンプ手段１０６が作動せしめられて濃縮室８６を通る濃縮水の循環が開始される。次いで、ステップｓ−３５において最下流電気透析装置８に作動電力が供給され、最下流電気透析装置８の作動が開始される。次いで、ステップｓ−３６に進行し、最下流電気透析装置８の作動を開始から所定時間、例えば１５分乃至１２時間程度、以上経過したか否かが判別される。所定時間以上経過した場合にはステップｓ−３７に進行し、最下流電気透析装置８の極性が転換されると共に極性転換に付随して必要な上記接続転換操作が遂行される。一方、ステップｓ−３８においては、電導度計９２が測定する電導度が所定値、例えばイオン濃度で１００乃至１,０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別される。電導度が所定値以下である場合にはステップｓ−３９に進行し、このステップｓ−３９においては脱イオン水流出ライン９８に配設されている開閉制御弁（図示していない）が開動され、最下流脱イオン水槽８８からイオン濃度が充分に低減せしめられた脱イオン水が脱イオン水受槽１００に流出せしめられる。脱イオン水槽１００に流出せしめられた脱イオン水は、イオン濃度が充分に低減されている故に、例えば農業用水として利用し或いは河川に放流することができる。更に、最下流電気透析装置８が作動される際には、ステップｓ−４０において、電導度計１０８が計測する濃縮水の電導度が過大であり最下流電気透析装置８の作動効率の低減を誘発する可能性があるか否かが判別される。濃縮水の電導度が過大である場合にはステップｓ−４１に進行し、最上流脱イオン水槽２２、流動ライン３２、中間脱イオン水槽５６、流動ライン６６、最下流脱イオン水槽８８、送給ライン９４及び流動ライン１０２を通して最下流濃縮水槽１０４に被処理水が送給され、濃縮水が希釈される。また、ステップｓ−４２においては、ｐＨ計１１０が測定する濃縮水のｐＨが最下流電気透析装置８の作動効率の低減を誘発する虞がある所定値（例えば１．０乃至６．０程度）以上であるか否かが判別される。そして濃縮水のｐＨが所定値以上である場合にはステップｓ−４３に進行し、適宜の供給源（図示していない）から濃縮水に塩酸が供給される。
【符号の説明】
【００２１】
２：被処理水供給手段
４：最上流電気透析装置
６：中間電気透析装置
８：最下流電気透析装置
１０：被処理水タンク
１４：電導度計
２２：最上流脱イオン水槽
２４：最上流脱イオン水ポンプ手段
２６：電導度計
３４：最上流濃縮水槽
３６：最上流濃縮水ポンプ手段
３８：電導度計
５０：濃縮水受槽
５６：中間脱イオン水槽
５８：中間脱イオン水ポンプ手段
６０：電導度計
６８：中間濃縮水槽
７０：中間濃縮水ポンプ手段
７２：電導度計
８８：最下流脱イオン水槽
９０：最下流脱イオン水ポンプ手段
９２：電導度計
１００：脱イオン水受槽
１０４：最下流濃縮水槽
１０６：最下流濃縮水ポンプ手段
１０８：電導度計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それに限定されるものではないが、埋立地からの浸出水を脱イオン、特に脱クロロイオン、濃縮処理するのに好適に使用することができる電気透析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば埋立地からの浸出水は、周知の如く、埋立に使用された廃棄物等に起因して相当量のイオン、特にクロロイオンを含有しており、そのまま河川に排出或いは農業用水として利用すると、生態系の破壊を引き起こし或いは農作物に悪影響を及ぼす。従って、埋立地からの浸出水を、河川に排出或いは農業用水として使用するのに先立って、脱イオン、特に脱クロロイオン、濃縮処理を加えてイオン濃度が充分に低い脱イオン水とイオン濃度が充分に高い濃縮水を生成することが必要である。
【０００３】
下記特許文献１乃至３には、埋立地からの浸出水の脱イオン濃縮処理に使用することができる電気透析システムが開示されている。通常、生成された濃縮水は加熱乾燥装置に送給されて加熱固化され、塩が生成される。加熱乾燥装置を効率的に運転せしめるためには、供給する濃縮水のクロロイオン濃度は所定高濃度、例えば１００，０００ｐｐｍ程度、以上であることが重要である。そこで、下記特許文献２に開示されている電気透析システムにおいては、電気透析システムから排出される濃縮水のイオン濃度が所定高濃度より低い場合には、加熱乾燥装置に送給することなく、電気透析システムに還流せしめて再び脱イオン・濃縮処理を施している。また、上記特許文献３に開示されている電気透析システムにおいては、電気透析システムから排出される濃縮水のＣｌ−／Ｃａ２＋が所定値以下の場合には、加熱乾燥装置に送給する濃度まで濃縮することなく、電気透析システムに還流せしめて再び脱イオン・濃縮処理を施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７７４９２号公報
【特許文献２】特開平１０−８０６８８号公報
【特許文献３】特開２００１−１７８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、当業者には周知の如く、例えば埋立地からの浸出水は雨水の混入等に起因してイオン濃度が相当大幅に変動するが、従来の電気透析システムにおいては、イオン濃度の変動に起因して脱イオン・濃縮処理効率が大幅に変動してしまう、更に詳述すると、イオン濃度の必要低減率が所定範囲を超えて増大すると、脱イオン・濃度処理効率が大幅に低減してしまう。また、イオンの移動に付随して水和水等の付随水の移動が発生すること、及びイオン交換膜を挟んだ脱イオン水側と濃縮水側との間の濃度差（浸透圧）に起因して脱イオン側から濃縮水側に浸透水が移動すること、に起因して濃縮水濃度が制限される。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、埋立地からの浸出水の如き被処理水のイオン濃度が相当大幅に変動しても、電力消費コストを含む作動コストを必要最小限度に抑制して、脱イオン・濃縮処理効率を高効率に維持することができると共に、必要に応じて高濃度の濃縮水を得ることができる、新規且つ改良された電気透析システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、鋭意研究及び実験の結果、少なくとも２台の電気透析装置を直列配置し、最上流に位置する最上流電気透析装置に付設された最上流脱イオン水槽に被処理水を供給し、最上流電気透析装置に付設された最上流濃縮水槽から濃縮水を流出せしめ、最下流に位置する最下流電気透析装置に付設された脱イオン水槽から脱イオン水を流出せしめられ、そして更に被処理水の電導度に応じて作動せしめる電気透析装置の台数を設定することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
【０００８】
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する電気透析システムとして、直列配列された少なくとも２台の電気透析装置と共に、脱イオン・濃縮すべき被処理水を供給するための被処理水供給手段及び制御手段を備え、
該被処理水供給手段は最上流に位置する最上流電気透析装置に付設された最上流脱イオン水槽に被処理水を供給し、該最上流電気透析装置に付設された最上流濃縮水槽から濃縮水が流出せしめられ、最下流に位置する最下流電気透析装置に付設された脱イオン水槽から脱イオン水が流出せしめられ、
該制御手段は、被処理水の電導度に応じて、作動せしめる電気透析装置の台数を設定する、
ことを特徴とする電気透析システムが提供される。
【０００９】
好ましくは、該制御手段は、被処理水の電導度が所定値以下の場合には該最下流電気透析装置のみを作動せしめ、被処理水の電導度の上昇に応じて、下流側から上流側に向けて漸次電気透析装置の作動台数を増大せしめる。該最下流電気透析装置は極性転換方式であり、他の電気透析装置は非極性転換方式であるのが好適である。該最上流電気透析装置に付設された該濃縮水槽から流出せしめられる濃縮水は所定高濃度以上のイオン濃度を有し、該最下流電気透析装置から流出せしめられる脱イオン水は所定低濃度以下のイオン濃度を有するのが好都合である。好適実施形態においては、該最上流電気透析装置及び該最下流電気透析装置に加えて、該最上流電気透析装置と該最下流電気透析装置との間に位置する少なくとも１台の中間電気透析装置を含み、
該最上流電気透析装置には、該最上流脱イオン水槽内の脱イオン水を該最上流電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該最上流電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該最上流脱イオン水槽に返送するための最上流脱イオン水ポンプ手段と、該最上流濃縮水槽内の濃縮水を該最上流電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該最上流電気透析装置において濃縮された濃縮水を該最上流濃縮水槽に返送するための最上流濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該中間電気透析装置には、中間脱イオン水槽と、中間濃縮水槽と、該中間脱イオン水槽内の脱イオン水を該中間電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該中間電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該中間脱イオン水槽に返送するための中間脱イオン水ポンプ手段と、該中間濃縮水槽内の濃縮水を該中間電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該中間電気透析装置において濃縮された濃縮水を該中間濃縮水槽に返送するための中間濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該最下流電気透析装置には、最下流脱イオン水槽と、最下流濃縮水槽と、該最下流脱イオン水槽内の脱イオン水を該最下流電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該最下流電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該最下流脱イオン水槽に返送するための最下流脱イオン水ポンプ手段と、該最下流濃縮水槽内の濃縮水を該最下流電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該最下流電気透析装置において濃縮された濃縮水を該最下流濃縮水槽に返送するための最下流濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該最上流脱イオン水槽をオーバーフローした脱イオン水が該中間脱イオン水槽に流動せしめられ、そして該中間脱イオン水槽をオーバーフローした脱イオン水が該最下流脱イオン水槽に流動せしめられ、該最下流電気透析装置の該脱イオン室を通して循環せしめられる脱イオン水の循環路からオーバーフローした脱イオン水は該最下流濃縮水槽に流動せしめられ、
該最下流濃縮水槽をオーバーフローした濃縮水は該中間濃縮水槽に流動せしめられ、該中間濃縮水槽からオーバーフローした濃縮水は該被処理水供給手段に返流せしめられる。該中間濃縮水槽からオーバーフローした濃縮水は該被処理水供給手段に返流せしめられるのに先立ってカルシウム除去手段に送給されてカルシウム除去処理を受けるのが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電気透析システムにおいては、被処理水の電導度に応じて作動せしめる電気透析装置の台数が設定される。従って、被処理水の電導度が大幅に変動しても、電力消費コストを含む作動コストを必要最小限度に抑制して、各電気透析装置において被処理水の低減すべき電導度即ちイオン濃度を所定範囲に維持することができ、かくして各電気透析装置を充分高効率で作動せしめることができる。そしてまた、最上流電気透析装置に付設された濃縮水槽以外の濃縮水槽中の濃縮水は排出されることなく、例えば被処理水供給手段に返送され、脱イオン水側のイオン濃度が最も高い最上流電気透析装置に付設された濃縮水槽中の濃縮水のみが排出される故に、排出される濃縮水の濃度を所要とおりの高濃度にせしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に従って構成された電気透析システムの好適実施形態を示す間略図。
【図２】図1に示す電気透析システムにおける電気透析装置の作動台数設定手順を示すフローチャート。
【図３】図１に示す電気透析システムにおける最上流電気透析装置の作動制御手順を示すフローチャート。
【図４】図１に示す電気透析システムにおける中間電気透析装置の作動制御手順を示すフローチャート。
【図５】図1に示す電気透析システムにおける最下流電気透析装置の作動制御手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して説明すると、本発明に従って構成された図示の電気透析システムは、脱イオン・濃縮すべき被処理水を供給するための被処理水供給手段２、直列配列された３台の電気透析装置、即ち最上流電気透析装置４、中間電気透析装置６及び最下流電気透析装置８、並びに記憶手段を内蔵したマイクロプロセッサから構成することができる制御手段（図示していない）を備えている。所望ならば、中間電気透析装置６を省略して２台の電気透析装置、即ち最上流電気透析装置４及び最下流電気透析装置８、を装備し、或いは最上流電気透析装置４及び最下流電気透析装置８に加えて２台又はそれ以上の中間電気透析装置を装備することもできる。
【００１３】
被処理水供給手段２は被処理水タンク１０、被処理水供給ポンプ手段１２及び電導度計１４を含んでいる。被処理水タンク１０には、例えば埋立地からの浸出水である、脱イオン・濃縮すべき被処理水が適宜の導入手段（図示していない）によって導入される。被処理水供給ポンプ手段１２は被処理水タンク１０内の被処理水を供給ライン１６に流出せしめる。電導度計１４は供給ライン１６を流動する被処理水の電導度即ちイオン濃度を測定する。
【００１４】
最上流電気透析装置４は、脱イオン室１８と濃縮室２０とを有する通常形態、即ち非極性転換方式（脱イオン室１８と濃縮室２０とが転換されることがない方式）の、それ自体は周知の電気透析装置から構成されている。最上流電気透析装置４の脱イオン室１８には、最上流脱イオン水槽２２、最上流脱イオン水ポンプ手段２４及び電導度計２６が付設されている。最上流脱イオン水槽２２には上記被処理水タンク１０から上記供給ライン１６を通して被処理水が供給される。最上流脱イオン水ポンプ手段２４は、最上流脱イオン水槽２２から脱イオン水を流出せしめて送給ライン２８を通して脱イオン室１８に送給すると共に、脱イオン室１８から返送ライン３０を通して最上流脱イオン水槽２２に脱イオン水を返送する。電導度計２６は返送ライン３０を流動する脱イオン水の電導度を測定する。脱イオン水槽２２にはオーバーフローする脱イオン水の流動ライン３２も配設されている。最上流電気透析装置４の濃縮室２０には、最上流濃縮水槽３４、最上流濃縮水ポンプ手段３６、電導度計３８及びｐＨ計４０が付設されている。最上流濃縮水槽３４には上記供給ライン１６から分岐する分岐供給ライン４２を介して上記被処理水タンク１０から被処理水が供給される。最上流濃縮水ポンプ手段３６は、最上流濃縮水槽３４から濃縮水を流出せしめて送給ライン４４を通して濃縮室２０に送給すると共に、濃縮室２０から返送ライン４６を通して最上流濃縮水槽３４に濃縮水を返送する。電導度計３８は返送ライン４６を流動する濃縮水の電導度を計測し、ｐＨ計４０は返送ライン４６を流動する濃縮水のｐＨを計測する。最上流濃縮水槽３４には濃縮水流出ライン４８も配設されており、この濃縮水流出ライン４８は濃縮水受槽５０まで延びている。
【００１５】
中間電気透析装置６は、上記最上流電気透析装置４と同様に、脱イオン室５２と濃縮室５４とを有する非極性転換方式の、それ自体は周知の電気透析装置から構成されている。中間電気透析装置６の脱イオン室５２には、中間脱イオン水槽５６、中間脱イオン水ポンプ手段５８及び電導度計６０が付設されている。中間脱イオン水槽５６には上記流動ライン３２を介して上記最上流脱イオン水槽２２をオーバーフローする脱イオン水が供給される。中間脱イオン水ポンプ手段５８は、中間脱イオン水槽５６から脱イオン水を流出せしめて送給ライン６２を通して脱イオン室５２に送給すると共に、脱イオン室５２から返送ライン６４を通して中間脱イオン水槽５６に脱イオン水を返送する。電導度計６０は返送ライン６４を流動する脱イオン水の電導度を測定する。中間脱イオン水槽５６にはオーバーフローする脱イオン水の流動ライン６６も配設されている。中間電気透析装置６の濃縮室５４には、中間濃縮水槽６８、中間濃縮水ポンプ手段７０、電導度計７２及びｐＨ計７４が付設されている。中間濃縮水ポンプ手段７０は、中間濃縮水槽６８から濃縮水を流出せしめて送給ライン７６を通して濃縮室５４に送給すると共に、濃縮室５４から返送ライン７８を通して中間濃縮水槽６８に濃縮水を返送する。電導度計７２は返送ライン７８を流動する濃縮水の電導度を計測し、ｐＨ計７４は返送ライン７８を流動する濃縮水のｐＨを計測する。中間濃縮水槽６８にはオーバーフローする濃縮水の流動ライン８０も配設されている。流動ライン８０はカルシウム除去手段８２を介して上記被処理水タンク１０に至る。濃縮水中に析出される難容性塩が実質上皆無或いは比較的小さい少量である場合には、カルシウム除去手段８２を省略することができる。
【００１６】
最下流電気透析装置８は、第一の室８４と第二の室８６とを有する極性転換方式（定期的に極性が転換されて、第一の室８４が脱イオン室として機能し第二の室８６が濃縮室として機能する状態と第一の室８４が濃縮室として機能し第二の室８６が脱イオン室として機能する状態とに定期的に転換される方式）の、それ自体は周知の電気透析装置から構成されている。図１においては、第一の室８４が脱イオン室として機能し第二の室８６が濃縮室として機能する状態が図示されている。極性転換方式の電気透析装置は、被処理水が比較的低濃度である場合にも高効率で脱イオン・濃縮処理することができ、最下流電気透析装置８として好適に選定することができる。図１に図示する状態において、最下流電気透析装置８の第一の室（脱イオン室）８４には、最下流脱イオン水槽８８、最下流脱イオン水ポンプ手段９０及び電導度計９２が付設されている。最下流脱イオン水槽８８には上記流動ライン６６を介して上記中間脱イオン水槽５６をオーバーフローする脱イオン水が供給される。最下流脱イオン水ポンプ手段９０は、最下流脱イオン水槽８８から脱イオン水を流出せしめて送給ライン９４を通して第一の室（脱イオン室）８４に送給すると共に、第一の室（脱イオン室）８４から返送ライン９６を通して最下流脱イオン水槽８８に脱イオン水を返送する。電導度計９２は返送ライン９６を流動する脱イオン水の電導度を測定する。最下流脱イオン水槽８８には脱イオン水流出ライン９８も配設されており、この脱イオン水流出ライン９８は脱イオン水受槽１００まで延びている。上記送給ライン９４には、オーバーフローする脱イオン水の流動ライン１０２が接続されている。最下流電気透析装置８の第二の室（濃縮室）８６には、最下流濃縮水槽１０４、最下流濃縮水ポンプ手段１０６、電導度計１０８及びｐＨ計１１０が付設されている。上記流動ライン１０２は最下流濃縮水槽１０４まで延びている。最下流濃縮水ポンプ手段１０６は、最下流濃縮水槽１０４から濃縮水を流出せしめて送給ライン１1２を通して第二の室（濃縮室）８６に送給すると共に、第二の室（濃縮室）８６から返送ライン１１４を通して最下流濃縮水槽１０４に濃縮水を返送する。電導度計１０８は返送ライン１１４を流動する濃縮水の電導度を計測し、ｐＨ計１１０は返送ライン１１４を流動する濃縮水のｐＨを計測する。最下流濃縮水槽１０４にはオーバーフローする濃縮水の流動ライン１１６も配設されており、この流動ライン１１６は上記中間濃縮水槽６８まで延びている。最下流電気透析装置８の極性が転換されて第一の室８４が濃縮室として機能し第二の室８６が脱イオン室として機能する状態に転換されたときには、適宜の接続転換手段（図示していない）によって接続転換が遂行され、最下流脱インオ水槽８８に配設されている送給ライン９４及び返送ライン９６が第一の室８４ではなくて第二の室８６に接続され、最下流濃縮水槽１０４に配設されている送給ライン１１２及び返送ライン１１４が第二の室８６ではなくて第一の室８４に接続される。所望ならば、最下流濃縮水槽１０４の配設を省略し、最下流脱イオン水槽８８から適宜に送給ライン１１２に脱イオン水を送給し、返送ライン１１４にオーバーフローする濃縮水の流動ラインを接続し、この流動ラインを中間濃縮水槽６８まで延ばすこともできる。
【００１７】
次に、上述したとおりの電気透析システムにおける制御手段（図示していない）による作動制御様式について説明する。図２は３台の電気透析装置、即ち最上流電気透析装置４、中間電気透析装置６及び最下流電気透析装置８のいずれを作動せしめるかを設定する制御フローを示している。ステップｓ−１においては、被処理水の電導度、即ち電導度計１４が計測する電導度が第一の所定値、例えばイオン濃度で５００乃至４，０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別される。被処理水の電導度が第一の所定値より大きい場合にはステップｓ−２に進行し、中間電気透析装置６を作動せしめることが決定される。次いでステップｓ−３に進行し、被処理水の電導度が上記第一の所定値よりも大きい第二の所定値、例えばイオン濃度で４，０００乃至１５，０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別される。被処理水の電導度が第二の所定値よりも大きい場合にはステップｓ−４に進行し、最上流電気透析装置４を作動せしめることが決定される。次いで、ステップｓ−５に進行して、最下流電気透析装置８を作動せしめることが決定される。上記ステップｓ−１において被処理水の電導度が第一の所定値以下の場合にはステップｓ−５に進行する。また、上記ステップｓ−３において被処理水の電導度が第二の所定値以下の場合にもステップｓ−５に進行する。かようにして、本発明に従って構成された電気透析システムにおいては、被処理水の電導度が所定値（第一の所定値）以下の場合には最下流電気透析装置８のみが作動せしめられ、被処理水の電導度の増大に応じて下流側から上流側に向けて漸次電気透析装置の作動台数が増大せしめられる。図示の実施形態においては、被処理水の電導度が第一の所定値以下の場合には最下流電気透析装置8のみが作動せしめられ、被処理水の電導度が第一の所定値よりは大きいが第二の所定値以下の場合には最下流電気透析装置８と共に中間電気透析装置６が作動せしめられ、被処理水の電導度が第二の所定値よりも大きい場合には全ての電気透析装置、即ち最下流電気透析装置8と共に中間電気透析装置６及び最上流電気透析装置４が作動せしめられる。
【００１８】
図３を参照して最上流電気透析装置４の作動制御手順を説明すると、ステップｓ−６においては、最上流電気透析装置４を作動すべき設定がなされているか否かが判別される。最上流電気透析装置４を作動すべき設定がなされている場合にはステップｓ−７に進行し、最上流脱イオン水槽２２中の脱イオン水及び最上流濃縮水槽３４中の濃縮水が所定レベル以上か否かが判別される。最上流脱イオン水槽２２中の脱イオン水のレベル及び／又は最上流濃縮水槽３４中の濃縮水のレベルが所定レベルより低い場合にはステップｓ−８に進行し、被処理水供給ポンプ手段１２を作動せしめると共に供給ライン１６中に配設されている開閉制御弁（図示していない）を開動して最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給する及び／又は被処理水供給ポンプ手段１２を作動せしめると共に分岐供給ライン４２中に配設されている開閉制御弁（図示していない）を開動して最上流濃縮水槽３４に被処理水を供給する。ステップｓ−７において最上流脱イオン水槽２２中の脱イオン水のレベル及び最上流濃縮水槽３４中の濃縮水のレベルが所定レベル以上の場合にはステップｓ−９に進行する。このステップｓ−９においては、最上流脱イオン水ポンプ手段２４が作動せしめられて脱イオン室１８を通る脱イオン水の循環が開始されると共に、最上流濃縮水ポンプ手段３６が作動せしめられて濃縮室２０を通る濃縮水の循環が開始される。次いで、ステップｓ−１０において最上流電気透析装置４に作動電力が供給され、最上流電気透析装置４の作動が開始される。最上流電気透析装置４が作動される際には、ステップｓ−１１において電導度計２６が計測する脱イオン水の電導度が所定値、例えばイオン濃度で４，０００乃至１５，０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別され、脱イオン水の電導度が所定値以下の場合にはステップｓ−１２に進行し、最上流脱イオン水槽２２への被処理水の供給が開始される。また、ステップｓ−１３において電導度計３８が計測する濃縮水の電導度が所定値、例えばイオン濃度で１５，０００乃至７０，０００ｐｐｍ程度、以上か否かが判別され、濃縮水の電導度が所定値以上の場合にはステップｓ−１４に進行し、最上流濃縮水槽３４に配設されている濃縮水流出ライン４８に設けられている開閉制御弁（図示していない）が開動され、最上流濃縮水槽３４内の濃縮水が流出ライン４８を通して濃縮水受槽５０に送給される。濃縮水受槽５０に送給された濃縮水は、乾燥加熱装置に供給するのに適したイオン濃度を有し、加熱乾燥装置において高効率で加熱固化して塩を生成することができる。ステップｓ−１５においては、電導度計３８が計測する濃縮水の電導度が過大であり最上流電気透析装置４の作動効率の低減を誘発する可能性があるか否かが判別される。濃縮水の電導度が過大である場合にはステップｓ−１６に進行し、分岐供給ライン４２を通して最上流濃縮水槽３４に被処理水が送給されて濃縮水が希釈される。更に、ステップｓ−１７においては、ｐＨ計４０が測定する濃縮水のｐＨが最上流電気透析装置４の作動効率の低減を誘発する虞がある所定値（例えば１．０乃至６．０程度）以上であるか否かが判別される。そして濃縮水のｐＨが所定値以上である場合にはステップｓ−１８に進行し、適宜の供給源（図示していない）から濃縮水に塩酸が供給される。上記ステップｓ−６において最上流電気透析装置４を作動すべき設定がなされていない場合には、ステップｓ−１９に進行し、最上流電気透析装置４に電力が供給されている場合にはこれを停止し、最上流脱イオン水ポンプ手段２４及び最上流濃縮水ポンプ手段３６が作動せしめられている場合にはこれらの作動を停止する。
【００１９】
図４を参照して中間電気透析装置６の作動制御手順を説明すると、ステップｓ−２０においては、中間電気透析装置６を作動すべき設定がなされているか否かが判別される。中間電気透析装置６を作動すべき設定がなされている場合にはステップｓ−２１に進行し、中間脱イオン水槽５６中の脱イオン水及び中間濃縮水槽６８中の濃縮水が所定レベル以上か否かが判別される。中間脱イオン水槽５６中の脱イオン水のレベル及び／又は中間濃縮水槽６８中の濃縮水のレベルが所定レベルより低い場合にはステップｓ−２２に進行し、被処理水供給ポンプ手段１２を作動せしめると共に供給ライン１６中に配設されている開閉制御弁（図示していない）を開動して最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給する。最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給すると、流動ライン３２を通して中間脱イオン水槽５６に被処理水が供給され、そして更に流動ライン６６、最下流イオン水槽８８、送給ライン９４、流動ライン１０２、最下流濃縮水槽１０４及び流動ライン１１６を通して中間濃縮水槽６８に被処理水が供給される。ステップｓ−２０において中間脱イオン水槽５６中の脱イオン水のレベル及び中間濃縮水槽６８中の濃縮水のレベルが所定レベル以上の場合にはステップｓ−２３に進行する。このステップｓ−２３においては、中間脱イオン水ポンプ手段５８が作動せしめられて脱イオン室５２を通る脱イオン水の循環が開始されると共に、中間濃縮水ポンプ手段７０が作動せしめられて濃縮室５４を通る濃縮水の循環が開始される。次いで、ステップｓ−２４において中間電気透析装置６に作動電力が供給され、中間電気透析装置６の作動が開始される。中間電気透析装置６が作動される際には、ステップｓ−２５において電導度計６０が計測する脱イオン水の電導度が所定値、例えばイオン濃度で５００乃至４，０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別され、脱イオン水の電導度が所定値以下の場合にはステップｓ−２６に進行し、最上流脱イオン水槽２２及び流動ライン３２を介して中間脱イオン水槽５６に被処理水が供給される。また、ステップｓ−２７においては、電導度計７２が計測する濃縮水の電導度が過大であり中間電気透析装置６の作動効率の低減を誘発する可能性があるか否かが判別される。濃縮水の電導度が過大である場合にはステップｓ−２８に進行し、最上流脱イオン水槽２２、流動ライン３２、中間脱イオン水槽５６、流動ライン６６、最下流脱イオン水槽８８、送給ライン９４、流動ライン１０２、最下流濃縮水槽１０４及び流動ライン１１６を通して中間濃縮水槽６８に被処理水が送給され、濃縮水が希釈される。更に、ステップｓ−２９においては、ｐＨ計７４が測定する濃縮水のｐＨが中間電気透析装置６の作動効率の低減を誘発する虞がある所定値（例えば１．０乃至６．０程度）以上であるか否かが判別される。そして濃縮水のｐＨが所定値以上である場合にはステップｓ−３０に進行し、適宜の供給源（図示していない）から濃縮水に塩酸が供給される。上記ステップｓ−２０において中間電気透析装置６を作動すべき設定がなされていない場合には、ステップｓ−３１に進行し、中間電気透析装置６に電力が供給されている場合にはこれを停止し、中間脱イオン水ポンプ手段５８及び中間濃縮水ポンプ手段７０が作動せしめられている場合にはこれらの作動を停止する。
【００２０】
次に、図５を参照して最下流電気透析装置８の作動制御手順を説明する。ステップｓ−３２においては最下流脱イオン水槽８８中の脱イオン水及び最下流濃縮水槽１０４中の濃縮水が所定レベル以上か否かが判別される。最下流脱イオン水槽８８中の脱イオン水のレベル及び／又は最下流濃縮水槽１０４中の濃縮水のレベルが所定レベルより低い場合にはステップｓ−３３に進行し、被処理水供給ポンプ手段１２を作動せしめると共に供給ライン１６中に配設されている開閉制御弁（図示していない）を開動して最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給する。最上流脱イオン水槽２２に被処理水を供給すると、流動ライン３２、中間脱イオン水槽５６及び流動ライン６６を通して最下流脱イオン水槽８８に非処理水が供給され、そして更に送給ライン９４、流動ライン１０２を介して最下流濃縮水槽１０４に被処理水が供給される。ステップｓ−３２において最下流脱イオン水槽８８中の脱イオン水のレベル及び最下流濃縮水槽１０４中の濃縮水のレベルが所定レベル以上の場合にはステップｓ−３４に進行する。このステップｓ−３４においては、最下流脱イオン水ポンプ手段９０が作動せしめられて脱イオン室８４を通る脱イオン水の循環が開始されると共に、最下流濃縮水ポンプ手段１０６が作動せしめられて濃縮室８６を通る濃縮水の循環が開始される。次いで、ステップｓ−３５において最下流電気透析装置８に作動電力が供給され、最下流電気透析装置８の作動が開始される。次いで、ステップｓ−３６に進行し、最下流電気透析装置８の作動を開始から所定時間、例えば１５分乃至１２時間程度、以上経過したか否かが判別される。所定時間以上経過した場合にはステップｓ−３７に進行し、最下流電気透析装置８の極性が転換されると共に極性転換に付随して必要な上記接続転換操作が遂行される。一方、ステップｓ−３８においては、電導度計９２が測定する電導度が所定値、例えばイオン濃度で１００乃至１,０００ｐｐｍ程度、以下であるか否かが判別される。電導度が所定値以下である場合にはステップｓ−３９に進行し、このステップｓ−３９においては脱イオン水流出ライン９８に配設されている開閉制御弁（図示していない）が開動され、最下流脱イオン水槽８８からイオン濃度が充分に低減せしめられた脱イオン水が脱イオン水受槽１００に流出せしめられる。脱イオン水槽１００に流出せしめられた脱イオン水は、イオン濃度が充分に低減されている故に、例えば農業用水として利用し或いは河川に放流することができる。更に、最下流電気透析装置８が作動される際には、ステップｓ−４０において、電導度計１０８が計測する濃縮水の電導度が過大であり最下流電気透析装置８の作動効率の低減を誘発する可能性があるか否かが判別される。濃縮水の電導度が過大である場合にはステップｓ−４１に進行し、最上流脱イオン水槽２２、流動ライン３２、中間脱イオン水槽５６、流動ライン６６、最下流脱イオン水槽８８、送給ライン９４及び流動ライン１０２を通して最下流濃縮水槽１０４に被処理水が送給され、濃縮水が希釈される。また、ステップｓ−４２においては、ｐＨ計１１０が測定する濃縮水のｐＨが最下流電気透析装置８の作動効率の低減を誘発する虞がある所定値（例えば１．０乃至６．０程度）以上であるか否かが判別される。そして濃縮水のｐＨが所定値以上である場合にはステップｓ−４３に進行し、適宜の供給源（図示していない）から濃縮水に塩酸が供給される。
【符号の説明】
【００２１】
２：被処理水供給手段
４：最上流電気透析装置
６：中間電気透析装置
８：最下流電気透析装置
１０：被処理水タンク
１４：電導度計
２２：最上流脱イオン水槽
２４：最上流脱イオン水ポンプ手段
２６：電導度計
３４：最上流濃縮水槽
３６：最上流濃縮水ポンプ手段
３８：電導度計
５０：濃縮水受槽
５６：中間脱イオン水槽
５８：中間脱イオン水ポンプ手段
６０：電導度計
６８：中間濃縮水槽
７０：中間濃縮水ポンプ手段
７２：電導度計
８８：最下流脱イオン水槽
９０：最下流脱イオン水ポンプ手段
９２：電導度計
１００：脱イオン水受槽
１０４：最下流濃縮水槽
１０６：最下流濃縮水ポンプ手段
１０８：電導度計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列配列された少なくとも２台の電気透析装置と共に、脱イオン・濃縮すべき被処理水を供給するための被処理水供給手段及び制御手段を備え、
該被処理水供給手段は最上流に位置する最上流電気透析装置に付設された最上流脱イオン水槽に被処理水を供給し、該最上流電気透析装置に付設された最上流濃縮水槽から濃縮水が流出せしめられ、最下流に位置する最下流電気透析装置に付設された脱イオン水槽から脱イオン水が流出せしめられ、
該制御手段は、被処理水の電導度に応じて、作動せしめる電気透析装置の台数を設定する、
ことを特徴とする電気透析システム。
【請求項２】
該制御手段は、被処理水の電導度が所定値以下の場合には該最下流電気透析装置のみを作動せしめ、被処理水の電導度の上昇に応じて、下流側から上流側に向けて漸次電気透析装置の作動台数を増大せしめる、請求項１記載の電気透析システム。
【請求項３】
該最下流電気透析装置は極性転換方式であり、他の電気透析装置は非極性転換方式である、請求項１又は２記載の電気透析システム。
【請求項４】
該最上流電気透析装置に付設された該濃縮水槽から流出せしめられる濃縮水は所定高濃度以上のイオン濃度を有し、該最下流電気透析装置から流出せしめられる脱イオン水は所定低濃度以下のイオン濃度を有する、請求項１から３のいずれかに記載の電気透析システム。
【請求項５】
該最上流電気透析装置及び該最下流電気透析装置に加えて、該最上流電気透析装置と該最下流電気透析装置との間に位置する少なくとも１台の中間電気透析装置を含み、
該最上流電気透析装置には、該最上流脱イオン水槽内の脱イオン水を該最上流電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該最上流電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該最上流脱イオン水槽に返送するための最上流脱イオン水ポンプ手段と、該最上流濃縮水槽内の濃縮水を該最上流電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該最上流電気透析装置において濃縮された濃縮水を該最上流濃縮水槽に返送するための最上流濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該中間電気透析装置には、中間脱イオン水槽と、中間濃縮水槽と、該中間脱イオン水槽内の脱イオン水を該中間電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該中間電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該中間脱イオン水槽に返送するための中間脱イオン水ポンプ手段と、該中間濃縮水槽内の濃縮水を該中間電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該中間電気透析装置において濃縮された濃縮水を該中間濃縮水槽に返送するための中間濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該最下流電気透析装置には、最下流脱イオン水槽と、最下流濃縮水槽と、該最下流脱イオン水槽内の脱イオン水を該最下流電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該最下流電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該最下流脱イオン水槽に返送するための最下流脱イオン水ポンプ手段と、該最下流濃縮水槽内の濃縮水を該最下流電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該最下流電気透析装置において濃縮された濃縮水を該最下流濃縮水槽に返送するための最下流濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該最上流脱イオン水槽をオーバーフローした脱イオン水が該中間脱イオン水槽に流動せしめられ、そして該中間脱イオン水槽をオーバーフローした脱イオン水が該最下流脱イオン水槽に流動せしめられ、該最下流電気透析装置の該脱イオン室を通して循環せしめられる脱イオン水の循環路からオーバーフローした脱イオン水は該最下流濃縮水槽に流動せしめられ、
該最下流濃縮水槽をオーバーフローした濃縮水は該中間濃縮水槽に流動せしめられ、該中間濃縮水槽からオーバーフローした濃縮水は該被処理水供給手段に返流せしめられる、
請求項１から４までのいずれかに記載の電気透析システム。
【請求項６】
該中間濃縮水槽からオーバーフローした濃縮水は該被処理水供給手段に返流せしめられるのに先立ってカルシウム除去手段に送給されてカルシウム除去処理を受ける、請求項５記載の脱塩濃縮システム。
【請求項１】
直列配列された少なくとも２台の電気透析装置と共に、脱イオン・濃縮すべき被処理水を供給するための被処理水供給手段及び制御手段を備え、
該被処理水供給手段は最上流に位置する最上流電気透析装置に付設された最上流脱イオン水槽に被処理水を供給し、該最上流電気透析装置に付設された最上流濃縮水槽から濃縮水が流出せしめられ、最下流に位置する最下流電気透析装置に付設された脱イオン水槽から脱イオン水が流出せしめられ、
該制御手段は、被処理水の電導度に応じて、作動せしめる電気透析装置の台数を設定する、
ことを特徴とする電気透析システム。
【請求項２】
該制御手段は、被処理水の電導度が所定値以下の場合には該最下流電気透析装置のみを作動せしめ、被処理水の電導度の上昇に応じて、下流側から上流側に向けて漸次電気透析装置の作動台数を増大せしめる、請求項１記載の電気透析システム。
【請求項３】
該最下流電気透析装置は極性転換方式であり、他の電気透析装置は非極性転換方式である、請求項１又は２記載の電気透析システム。
【請求項４】
該最上流電気透析装置に付設された該濃縮水槽から流出せしめられる濃縮水は所定高濃度以上のイオン濃度を有し、該最下流電気透析装置から流出せしめられる脱イオン水は所定低濃度以下のイオン濃度を有する、請求項１から３のいずれかに記載の電気透析システム。
【請求項５】
該最上流電気透析装置及び該最下流電気透析装置に加えて、該最上流電気透析装置と該最下流電気透析装置との間に位置する少なくとも１台の中間電気透析装置を含み、
該最上流電気透析装置には、該最上流脱イオン水槽内の脱イオン水を該最上流電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該最上流電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該最上流脱イオン水槽に返送するための最上流脱イオン水ポンプ手段と、該最上流濃縮水槽内の濃縮水を該最上流電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該最上流電気透析装置において濃縮された濃縮水を該最上流濃縮水槽に返送するための最上流濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該中間電気透析装置には、中間脱イオン水槽と、中間濃縮水槽と、該中間脱イオン水槽内の脱イオン水を該中間電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該中間電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該中間脱イオン水槽に返送するための中間脱イオン水ポンプ手段と、該中間濃縮水槽内の濃縮水を該中間電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該中間電気透析装置において濃縮された濃縮水を該中間濃縮水槽に返送するための中間濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該最下流電気透析装置には、最下流脱イオン水槽と、最下流濃縮水槽と、該最下流脱イオン水槽内の脱イオン水を該最下流電気透析装置の脱イオン室に送給すると共に該最下流電気透析装置において脱イオンされた脱イオン水を該最下流脱イオン水槽に返送するための最下流脱イオン水ポンプ手段と、該最下流濃縮水槽内の濃縮水を該最下流電気透析装置の濃縮室に送給すると共に該最下流電気透析装置において濃縮された濃縮水を該最下流濃縮水槽に返送するための最下流濃縮水ポンプ手段とが付設されており、
該最上流脱イオン水槽をオーバーフローした脱イオン水が該中間脱イオン水槽に流動せしめられ、そして該中間脱イオン水槽をオーバーフローした脱イオン水が該最下流脱イオン水槽に流動せしめられ、該最下流電気透析装置の該脱イオン室を通して循環せしめられる脱イオン水の循環路からオーバーフローした脱イオン水は該最下流濃縮水槽に流動せしめられ、
該最下流濃縮水槽をオーバーフローした濃縮水は該中間濃縮水槽に流動せしめられ、該中間濃縮水槽からオーバーフローした濃縮水は該被処理水供給手段に返流せしめられる、
請求項１から４までのいずれかに記載の電気透析システム。
【請求項６】
該中間濃縮水槽からオーバーフローした濃縮水は該被処理水供給手段に返流せしめられるのに先立ってカルシウム除去手段に送給されてカルシウム除去処理を受ける、請求項５記載の脱塩濃縮システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６１２８（Ｐ２０１３−６１２８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８６００（Ｐ２０１１−１３８６００）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（５０３３６１７０９）株式会社アストム (46)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（５０３３６１７０９）株式会社アストム (46)
【Ｆターム（参考）】
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