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JP5673225B2 - Water treatment method and water treatment system - Google Patents

Water treatment method and water treatment system Download PDF

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JP5673225B2 JP2011048312A JP2011048312A JP5673225B2 JP 5673225 B2 JP5673225 B2 JP 5673225B2 JP 2011048312 A JP2011048312 A JP 2011048312A JP 2011048312 A JP2011048312 A JP 2011048312A JP 5673225 B2 JP5673225 B2 JP 5673225B2
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Description

本発明は、逆浸透膜分離装置を用いた水処理方法及び水処理システムに関する。   The present invention relates to a water treatment method and a water treatment system using a reverse osmosis membrane separation device.

従来、半導体製造工程や電子部品の洗浄、医療器具の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水は、一般に、地下水や水道水等の原水を逆浸透膜(以下、「RO膜」ともいう)で処理することにより製造される。   Conventionally, high-purity pure water that does not contain impurities is used in semiconductor manufacturing processes, cleaning of electronic components, cleaning of medical instruments, and the like. This type of pure water is generally produced by treating raw water such as ground water or tap water with a reverse osmosis membrane (hereinafter also referred to as “RO membrane”).

RO膜を用いた純水の製造システムでは、原水中に含まれる鉄分(典型的には、不溶状態のコロイド状鉄)がRO膜の膜面等に沈着する、いわゆるファウリングと呼ばれる現象が発生して、塩除去率及び透過水量が低下する。このため、除鉄装置による前処理を行なうのが一般的である。   In a pure water production system using an RO membrane, a so-called fouling phenomenon occurs in which iron contained in the raw water (typically insoluble colloidal iron) is deposited on the membrane surface of the RO membrane. Thus, the salt removal rate and the amount of permeated water are reduced. For this reason, it is common to perform pre-processing with an iron removal device.

除鉄装置は、原水に酸化剤を注入して、鉄分を不溶化して除去する設備である。しかし、RO膜への供給水に酸化剤が残留すると膜自体が劣化するため、除鉄装置の後段に、更に活性炭濾過装置を設ける必要がある。従って、従来の純水の製造システムでは、原水に残留する酸化剤を除去するための前処理が複雑となり、造水のコストが高くなることが避けられなかった。   The iron removal device is a facility that injects an oxidizing agent into raw water to insolubilize and remove iron. However, if the oxidant remains in the supply water to the RO membrane, the membrane itself deteriorates. Therefore, it is necessary to further provide an activated carbon filtration device after the iron removal device. Therefore, in the conventional pure water production system, the pretreatment for removing the oxidant remaining in the raw water is complicated, and it is inevitable that the cost of water production increases.

そこで、本出願人は、硬度が5mgCaCO/L以下の軟水をRO膜に供給することにより、RO膜の酸化劣化を抑制しつつ、塩除去率を高めて高純度の純水を安定供給することができる純水の製造方法を提案した(特許文献1参照)。 Therefore, the present applicant supplies soft water having a hardness of 5 mg CaCO 3 / L or less to the RO membrane, thereby suppressing the oxidative deterioration of the RO membrane and increasing the salt removal rate to stably supply high-purity pure water. A method for producing pure water that can be used has been proposed (see Patent Document 1).

特開2010−82610号公報JP 2010-82610 A

しかしながら、従来の硬水軟化装置では、劣悪な水質の硬水に対しては、硬度リーク量が十分に低減された高純度の軟水を製造することや、実用的な採水量を確保することが困難であった。例えば、特許文献1に開示された向流再生方式の硬水軟化装置は、再生プロセス中にイオン交換樹脂床が流動しやすい。また、特許文献1に開示されたスプリット・フロー再生方式の硬水軟化装置は、中間集液部付近で再生液の偏流が起こりやすい。つまり、これらの再生方式を採用した硬水軟水装置では、イオン交換樹脂床の流動や再生液の偏流に起因して、イオン交換樹脂床の再生率が低くなる傾向にあり、RO膜に対して高純度の軟水を恒常的に供給することが困難となっていた。そのため、RO膜において高い塩除去率を維持するために、更なる改良が望まれている。   However, with conventional water softening devices, it is difficult to produce high-purity soft water with a sufficiently reduced hardness leak amount and to secure a practical water sampling amount for poor water quality hard water. there were. For example, in the countercurrent regeneration type water softening device disclosed in Patent Document 1, the ion exchange resin bed easily flows during the regeneration process. In addition, the split flow regeneration type water softening device disclosed in Patent Document 1 tends to cause a drift of the regeneration liquid in the vicinity of the intermediate liquid collection part. In other words, in the hard water soft water device adopting these regeneration methods, the regeneration rate of the ion exchange resin bed tends to be low due to the flow of the ion exchange resin bed and the drift of the regeneration liquid, which is higher than the RO membrane. It has been difficult to constantly supply pure soft water. Therefore, further improvement is desired in order to maintain a high salt removal rate in the RO membrane.

従って、本発明は、劣悪な水質の硬水を用いた場合においても、高い塩除去率及び透過水量を維持することができる水処理方法及び水処理システムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a water treatment method and a water treatment system that can maintain a high salt removal rate and a permeated water amount even when hard water having poor water quality is used.

本発明は、原水を陽イオン交換樹脂床塔で軟化処理して軟水を製造する硬水軟化工程と、硬水軟化工程で製造された軟水を第1逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第1逆浸透膜分離工程と、第1逆浸透膜分離工程で得られた透過水を気体分離膜モジュールで脱気処理する脱気処理工程とを含み、前記陽イオン交換樹脂床塔においては、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスを含んで運転され、第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する一方で、第2再生プロセス後の軟化プロセスでは、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO/L以下の原水を供給し、前記第1逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、水処理方法に関する。 The present invention includes a hard water softening process in which raw water is softened in a cation exchange resin bed tower to produce soft water, and soft water produced in the hard water softening process is separated into permeated water and concentrated water by a first reverse osmosis membrane module. a first reverse osmosis membrane separation step of, the permeate obtained in the first reverse osmosis membrane separation step and a deaeration step you degassing treatment in a gas separation membrane module, wherein the cation exchange resin bed column In a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm, a softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow; while distributing a regenerated liquid to the top of the cation exchange resin bed, A first regeneration process for regenerating the whole of the cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regeneration liquid by collecting at the bottom; and after the first regeneration process, the regeneration liquid is added to the cation exchange resin bed. While distributing liquid to the bottom, in the middle And a second regeneration process that regenerates a part of the cation exchange resin bed to generate an upward flow of the regeneration liquid by liquefaction, and in the second regeneration process, the bottom of the cation exchange resin bed In the softening process after the second regeneration process, an amount of regenerated liquid with a regeneration level of 1 to 6 eq / LR is supplied to the hardness leak prevention floor whose depth is set to 100 mm from the base point. Raw water having a conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less is supplied, and the first reverse osmosis membrane module has a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide formed on the membrane surface. The reverse osmosis membrane has a concentration of 500 mg / L, pH 7.0, and a sodium chloride aqueous solution at a temperature of 25 ° C. when supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15%. The present invention relates to a water treatment method having a water permeability coefficient of 1.5 × 10 −11 m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and a salt removal rate of 99% or more.

また、脱気処理工程で脱気処理された処理水を、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理し、脱イオン処理された透過水を純水として送出する脱イオン処理工程を含むことが好ましい。   In addition, treated water deaerated in the deaeration process is deionized in an electrodeionization module, ion-exchange resin mixed bed tower or cation exchange resin single-bed tower, and the deionized permeated water is purified. It is preferable to include a deionization treatment step of sending out as water.

また、脱気処理工程で脱気処理された処理水を、更に第2逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離し、得られた透過水を純水として送出する第2逆浸透膜分離工程を含むことが好ましい。   Further, the second reverse osmosis membrane for separating the treated water degassed in the degassing treatment step into permeated water and concentrated water by the second reverse osmosis membrane module and sending the obtained permeated water as pure water. It is preferable to include a separation step.

また、第2逆浸透膜分離工程を備えた構成においては、第2逆浸透膜分離工程で得られた透過水を、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理し、脱イオン処理された透過水を純水として送出する脱イオン処理工程を含むことが好ましい。   Moreover, in the structure provided with the 2nd reverse osmosis membrane separation process, permeated water obtained at the 2nd reverse osmosis membrane separation process is used for the electrodeionization module, the ion exchange resin mixed bed tower, or the cation exchange resin single bed tower. It is preferable to include a deionization process in which the permeated water subjected to the deionization treatment is sent out as pure water.

また、前記陽イオン交換樹脂床塔においては、第1再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより原水の下降流を生成して、導入された再生液を押し出す第1押出プロセス;及び、第2再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより原水の上昇流を生成して、導入された再生液を押し出す第2押出プロセスを含んで運転され、第1及び第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床に対して再生液を0.7〜2m/hの線速度で通過させると共に、第1及び第2押出プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床に対して原水を0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させることが好ましい。   In the cation exchange resin bed tower, after the first regeneration process, the raw water is collected at the bottom while being distributed to the top of the cation exchange resin bed, thereby generating a downward flow of the raw water. A first extruding process for extruding the introduced regenerated liquid; and after the second regenerating process, the raw water is collected at the middle part while being distributed to the bottom of the cation exchange resin bed, thereby increasing the upward flow of the raw water. And is operated including a second extrusion process for extruding the introduced regenerated liquid, and in the first and second regenerated processes, the regenerated liquid is 0.7-2 m / h with respect to the cation exchange resin bed. In the first and second extrusion processes, the raw water is fed to the cation exchange resin bed at a linear speed of 0.7 to 2 m / h and an extrusion rate of 0.4 to 2.5 BV. It is preferable to pass through.

また、本発明は、原水を陽イオン交換樹脂床塔で軟化処理して軟水を製造する硬水軟化装置と、前記硬水軟化装置で製造された軟水を第1逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第1逆浸透膜分離装置と、前記第1逆浸透膜分離装置で得られた透過水を気体分離膜モジュールで脱気処理する脱気処理装置と、前記陽イオン交換樹脂床塔に収容された、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスに切り換え可能なバルブ手段と、第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する再生液供給手段と、第2再生プロセス後の軟化プロセスにおいて、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO/L以下の原水を供給する原水供給手段と、を備え、前記第1逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、水処理システムに関する。 The present invention also provides a hard water softening device that softens raw water by a cation exchange resin bed tower to produce soft water, and the soft water produced by the hard water softening device is permeated and concentrated by a first reverse osmosis membrane module. a first reverse osmosis membrane separation apparatus for separating the bets, the a deaeration treatment apparatus you deaeration treatment in a gas separation membrane module to the permeate obtained in the first reverse osmosis membrane separation device, the cation exchange resin A softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow with respect to a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm housed in a bed tower; distributing a regenerated liquid to the top of the cation exchange resin bed A first regeneration process for regenerating the entire cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regeneration liquid by collecting at the bottom while collecting, and regenerating the cation after the first regeneration process; While distributing liquid to the bottom of the exchange resin floor In the second regeneration process, there is a valve means capable of switching to a second regeneration process for generating an upward flow of the regeneration liquid by collecting at the intermediate part and regenerating a part of the cation exchange resin bed. Regenerating liquid supply means for supplying a regenerating liquid amount with a regeneration level of 1 to 6 eq / LR to a hardness leak prevention floor whose depth is set to 100 mm with the bottom of the ion exchange resin bed as a base point; A raw water supply means for supplying raw water having an electrical conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less in a softening process after the regeneration process, the first reverse osmosis membrane module comprising: And a reverse osmosis membrane having a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide, the reverse osmosis membrane having a concentration of 500 mg / L, pH 7.0, and a temperature of 25 ° C. sodium chloride. Water permeation coefficient when an aqueous solution of sulfur is supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15% is 1.5 × 10 −11 m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and a salt removal rate Relates to a water treatment system, wherein

また、前記脱気処理装置で脱気処理された処理水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔を備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable to provide the electrodeionization module, the ion exchange resin mixed bed tower, or the cation exchange resin single bed tower which deionizes the treated water deaerated by the said deaeration processing apparatus.

また、前記脱気処理装置で脱気処理された処理水を、更に第2逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離し、得られた透過水を純水として送出する第2逆浸透膜分離装置を備えることが好ましい。   Further, the treated water deaerated by the deaeration device is further separated into permeated water and concentrated water by a second reverse osmosis membrane module, and the obtained permeated water is sent as pure water. It is preferable to provide a membrane separator.

また、前記第2逆浸透膜分離装置を備えた構成においては、前記第2逆浸透膜分離装置で得られた透過水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔を備えることが好ましい。   Further, in the configuration provided with the second reverse osmosis membrane separation device, an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed tower or a positive column that deionizes the permeated water obtained by the second reverse osmosis membrane separation device. It is preferable to provide an ion exchange resin single bed tower.

また、前記バルブ手段は、第1再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより原水の下降流を生成して、導入された再生液を押し出す第1押出プロセス;及び、第2再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより原水の上昇流を生成して、導入された再生液を押し出す第2押出プロセスに切り換え可能に構成され、前記再生液供給手段は、第1及び第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床に対して再生液を0.7〜2m/hの線速度で通過させるように構成され、前記原水供給手段は、第1及び第2押出プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床に対して原水を0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させるように構成されることが好ましい。   In addition, the valve means generates a downward flow of the raw water by collecting the raw water at the bottom while distributing the raw water to the top of the cation exchange resin bed after the first regeneration process. A first extrusion process for extruding the liquid; and after the second regeneration process, while collecting the raw water to the bottom of the cation exchange resin bed, collecting the middle water to produce an upward flow of the raw water, The regenerative liquid supply means is configured to be able to switch to a second extrusion process for extruding the introduced regenerant liquid, and the regenerant liquid supply means applies the regenerant liquid to the cation exchange resin bed in the first and second regeneration processes from 0.7 to 0.7. The raw water supply means is configured to pass the linear water at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h with respect to the cation exchange resin bed in the first and second extrusion processes. And 0.4-2. It is preferably configured to pass at an extrusion amount of BV.

本発明によれば、劣悪な水質の硬水を用いた場合においても、高い塩除去率及び透過水量を維持することができる水処理方法及び水処理システムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a water treatment method and a water treatment system that can maintain a high salt removal rate and a permeated water amount even when hard water having poor water quality is used.

第1実施形態に係る水処理システム1の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a water treatment system 1 according to a first embodiment. 硬水軟化装置3の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the water softening apparatus 3. 制御部10により実行されるプロセスのフローチャートである。4 is a flowchart of a process executed by the control unit 10. (a)〜(c)は、制御部10により実行される基本プロセスを示す説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which shows the basic process performed by the control part 10. FIG. 第2実施形態に係る水処理システム1Aの全体構成図である。It is a whole block diagram of the water treatment system 1A which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る水処理システム1Bの全体構成図である。It is a whole block diagram of the water treatment system 1B which concerns on 3rd Embodiment.

(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る水処理システム1について、図面を参照しながら説明する。水処理システム1は、例えば、淡水から純水を製造する純水製造システムに適用される。図1は、第1実施形態に係る水処理システム1の全体構成図である。図2は、硬水軟化装置3の概略断面図である。図3は、制御部10により実行されるプロセスのフローチャートである。図4(a)〜(c)は、制御部10により実行される基本プロセスを示す説明図である。
(First embodiment)
First, the water treatment system 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated, referring drawings. The water treatment system 1 is applied to, for example, a pure water production system that produces pure water from fresh water. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a water treatment system 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the water softening device 3. FIG. 3 is a flowchart of a process executed by the control unit 10. 4A to 4C are explanatory diagrams illustrating a basic process executed by the control unit 10.

図1に示すように、本実施形態に係る水処理システム1は、原水ポンプ2と、硬水軟化装置3と、塩水タンク4と、逆浸透膜分離装置5と、脱気処理装置6と、制御部10と、を備える。また、水処理システム1は、原水ラインL1と、軟水ラインL2と、塩水ラインL3と、排水ラインL4と、通水ラインL5,L7と、濃縮水ラインL6と、を備える。
なお、本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
As shown in FIG. 1, the water treatment system 1 according to the present embodiment includes a raw water pump 2, a hard water softening device 3, a salt water tank 4, a reverse osmosis membrane separation device 5, a deaeration treatment device 6, and a control. Part 10. Moreover, the water treatment system 1 is provided with the raw | natural water line L1, the soft water line L2, the salt water line L3, the drainage line L4, the water flow lines L5 and L7, and the concentrated water line L6.
The “line” in the present specification is a general term for lines capable of flowing a fluid such as a flow path, a radial path, and a pipeline.

原水ラインL1の上流側の端部は、原水W1の供給源(不図示)に接続されている。一方、原水ラインL1の下流側の端部は、硬水軟化装置3のプロセス制御バルブ32(後述)に接続されている。   The upstream end of the raw water line L1 is connected to a supply source (not shown) of the raw water W1. On the other hand, the downstream end of the raw water line L1 is connected to a process control valve 32 (described later) of the water softening device 3.

原水ポンプ2は、原水ラインL1に設けられている。原水ポンプ2は、供給源から供給された水道水や地下水等の原水W1を、硬水軟化装置3に向けて圧送する。原水ポンプ2は、制御部10(後述)と不図示の信号線を介して電気的に接続されている。原水ポンプ2は、制御部10により運転(駆動及び停止)が制御される。   The raw water pump 2 is provided in the raw water line L1. The raw water pump 2 pumps raw water W1 such as tap water and groundwater supplied from a supply source toward the hard water softening device 3. The raw water pump 2 is electrically connected to a control unit 10 (described later) via a signal line (not shown). Operation (drive and stop) of the raw water pump 2 is controlled by the control unit 10.

原水ラインL1には、原水通水弁(不図示)が設けられている。原水通水弁は、原水ラインL1を開閉する。原水通水弁は、弁体の駆動部が不図示の信号線を介して制御部10と電気的に接続されている。原水通水弁における弁の開閉は、制御部10により制御される。   The raw water line L1 is provided with a raw water flow valve (not shown). The raw water flow valve opens and closes the raw water line L1. In the raw water flow valve, the valve body drive unit is electrically connected to the control unit 10 via a signal line (not shown). The opening and closing of the raw water flow valve is controlled by the control unit 10.

原水ラインL1、原水ポンプ2、不図示の原水通水弁、不図示の原水流量計(又はタイマ)は、本実施形態における原水供給手段を構成する。   The raw water line L1, the raw water pump 2, the raw water flow valve (not shown), and the raw water flow meter (or timer) (not shown) constitute raw water supply means in the present embodiment.

また、原水ラインL1、原水ポンプ2及び不図示の原水通水弁は、後述する第2再生プロセスST5後の軟化プロセスST1において、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO/L以下の原水W1を、硬水軟化装置3に供給する原水供給手段としても機能する。 In addition, the raw water line L1, the raw water pump 2, and the raw water flow valve (not shown) have an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mgCaCO 3 / L in the softening process ST1 after the second regeneration process ST5 described later. It also functions as raw water supply means for supplying the following raw water W1 to the hard water softening device 3.

硬水軟化装置3は、原水W1に含まれる硬度成分(カルシウムイオン及びマグネシウムイオン)を、陽イオン交換樹脂床311(後述)においてナトリウムイオン(又はカリウムイオン)に置換して軟水W2を製造する設備である。硬水軟化装置3は、図2に示すように、陽イオン交換樹脂床塔としての圧力タンク31と、バルブ手段としてのプロセス制御バルブ32と、を主体に構成されている。   The water softening device 3 is a facility for producing soft water W2 by replacing hardness components (calcium ions and magnesium ions) contained in the raw water W1 with sodium ions (or potassium ions) in a cation exchange resin bed 311 (described later). is there. As shown in FIG. 2, the water softening apparatus 3 is mainly configured by a pressure tank 31 as a cation exchange resin bed tower and a process control valve 32 as a valve means.

圧力タンク31は、上部に開口部を有する有底の筒状体であり、開口部が蓋部材で密閉されている。圧力タンク31の内部には、陽イオン交換樹脂ビーズからなる陽イオン交換樹脂床311、及び濾過砂利からなる支持床312が収容されている。   The pressure tank 31 is a bottomed cylindrical body having an opening at the top, and the opening is sealed with a lid member. Inside the pressure tank 31, a cation exchange resin bed 311 made of cation exchange resin beads and a support bed 312 made of filtered gravel are accommodated.

陽イオン交換樹脂床311は、原水W1を軟水化する処理材として機能する。陽イオン交換樹脂床311は、圧力タンク31の内部において、支持床312の上部に積層されている。陽イオン交換樹脂床311の深さD1は、300〜1500mmの範囲に設定されている。   The cation exchange resin bed 311 functions as a treatment material that softens the raw water W1. The cation exchange resin bed 311 is stacked on the support bed 312 inside the pressure tank 31. The depth D1 of the cation exchange resin bed 311 is set in the range of 300 to 1500 mm.

支持床312は、陽イオン交換樹脂床311に対する流体の整流部材として機能する。支持床312は、圧力タンク31の底部側に収容されている。   The support bed 312 functions as a fluid rectifying member for the cation exchange resin bed 311. The support floor 312 is accommodated on the bottom side of the pressure tank 31.

圧力タンク31において、陽イオン交換樹脂床311の頂部には、陽イオン交換樹脂ビーズの流出を防止する頂部スクリーン321が設けられている。頂部スクリーン321は、不図示の第1流路を介してプロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。   In the pressure tank 31, a top screen 321 for preventing the cation exchange resin beads from flowing out is provided on the top of the cation exchange resin bed 311. The top screen 321 is connected to various lines constituting the process control valve 32 via a first flow path (not shown).

頂部スクリーン321による配液位置及び集液位置は、陽イオン交換樹脂床311の頂部付近に設定される。頂部スクリーン321は、陽イオン交換樹脂床311の頂部に設けられる頂部配液部、及び陽イオン交換樹脂床311の頂部に設けられる頂部集液部として機能する。   The liquid distribution position and the liquid collection position by the top screen 321 are set near the top of the cation exchange resin bed 311. The top screen 321 functions as a top liquid distribution unit provided at the top of the cation exchange resin bed 311 and a top liquid collection unit provided at the top of the cation exchange resin bed 311.

圧力タンク31において、陽イオン交換樹脂床311の底部には、陽イオン交換樹脂ビーズの流出を防止する底部スクリーン322が設けられている。底部スクリーン322は、不図示の第2流路を介してプロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。   In the pressure tank 31, a bottom screen 322 for preventing the cation exchange resin beads from flowing out is provided at the bottom of the cation exchange resin bed 311. The bottom screen 322 is connected to various lines constituting the process control valve 32 through a second flow path (not shown).

底部スクリーン322による配液位置及び集液位置は、陽イオン交換樹脂床311の底部付近に設定される。底部スクリーン322は、陽イオン交換樹脂床311の底部に設けられる底部配液部、及び陽イオン交換樹脂床311の底部に設けられる底部集液部として機能する。   The liquid distribution position and the liquid collection position by the bottom screen 322 are set near the bottom of the cation exchange resin bed 311. The bottom screen 322 functions as a bottom liquid distribution unit provided at the bottom of the cation exchange resin bed 311 and a bottom liquid collection unit provided at the bottom of the cation exchange resin bed 311.

圧力タンク31において、硬度リーク防止床313(後述)より上部であって、陽イオン交換樹脂床311の深さ方向の中間部には、陽イオン交換樹脂ビーズの流出を防止する中間部スクリーン323が設けられている。中間部スクリーン323は、不図示の第3流路を介してプロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。   In the pressure tank 31, an intermediate screen 323 for preventing the cation exchange resin beads from flowing out is provided above the hardness leak prevention floor 313 (described later) and in the intermediate portion in the depth direction of the cation exchange resin bed 311. Is provided. The intermediate screen 323 is connected to various lines constituting the process control valve 32 via a third flow path (not shown).

中間部スクリーン323による集液位置は、陽イオン交換樹脂床311の中間部付近に設定される。中間部スクリーン323は、陽イオン交換樹脂床311の中間部に設けられる中間部集液部として機能する。   The liquid collection position by the intermediate screen 323 is set near the intermediate part of the cation exchange resin bed 311. The intermediate part screen 323 functions as an intermediate part liquid collection part provided in the intermediate part of the cation exchange resin bed 311.

プロセス制御バルブ32は、その内部に、各種のライン、弁等を備える。プロセス制御バルブ32は、陽イオン交換樹脂床311に対して、少なくとも、原水W1を下降流で通過させて軟水W2を製造する軟化プロセスST1における原水W1の流れ;再生液としての塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより塩水W3の下降流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる第1再生プロセスST3における塩水W3の流れ;及び、第1再生プロセスST3後に塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより塩水W3の上昇流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の一部を再生する第2再生プロセスST5における塩水W3の流れ、を切り換え可能に構成されている。   The process control valve 32 includes various lines and valves therein. The process control valve 32 is a flow of the raw water W1 in the softening process ST1 for producing the soft water W2 by passing at least the raw water W1 in a downward flow with respect to the cation exchange resin bed 311; The flow of the salt water W3 in the first regeneration process ST3 in which the downward flow of the salt water W3 is generated by collecting at the bottom while liquid is distributed to the top of the exchange resin bed 311 and the entire cation exchange resin bed 311 is regenerated. And after the first regeneration process ST3, the salt water W3 is collected at the middle while the salt water W3 is distributed to the bottom of the cation exchange resin bed 311 to generate an upward flow of the salt water W3, and the cation exchange resin bed 311; The flow of the salt water W3 in the second regeneration process ST5 for regenerating a part of the water is switchable.

本実施形態における再生プロセスは、第1再生プロセスST3、及び第1再生プロセスST3の終了後に行なわれる第2再生プロセスST5を含む。第1再生プロセスST3は、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる並流再生プロセスである。第2再生プロセスST5は、陽イオン交換樹脂床311の一部を再生させる部分向流再生プロセスである。本実施形態における陽イオン交換樹脂床311の再生は、二段の再生プロセスにより運転される。詳しくは、並流再生プロセスを第1再生プロセスとして実行し、第1再生プロセス終了後に、部分向流再生プロセスを第2再生プロセスとして実行することにより運転される。   The regeneration process in the present embodiment includes a first regeneration process ST3 and a second regeneration process ST5 performed after the end of the first regeneration process ST3. The first regeneration process ST3 is a cocurrent regeneration process in which the entire cation exchange resin bed 311 is regenerated. The second regeneration process ST5 is a partial countercurrent regeneration process in which a part of the cation exchange resin bed 311 is regenerated. The regeneration of the cation exchange resin bed 311 in this embodiment is operated by a two-stage regeneration process. Specifically, the operation is performed by executing the cocurrent regeneration process as the first regeneration process, and executing the partial countercurrent regeneration process as the second regeneration process after the completion of the first regeneration process.

後述する第2再生プロセスST5では、図2に示すように、陽イオン交換樹脂床311の底部(すなわち、底面)を基点として深さD2が100mmに設定された硬度リーク防止床313(後述)に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる量の塩水W3を供給する。ここで、再生レベルとは、単位容積のイオン交換樹脂の再生に使用される再生剤量をいう。また、再生剤として塩化ナトリウムを用いる場合、1eqは、58.5gに相当する。   In the second regeneration process ST5 described later, as shown in FIG. 2, the hardness leak prevention floor 313 (described later) having a depth D2 set to 100 mm with the bottom (that is, the bottom) of the cation exchange resin bed 311 as a base point is used. On the other hand, salt water W3 is supplied in an amount such that the regeneration level is 1 to 6 eq / LR. Here, the regeneration level refers to the amount of the regenerant used for regenerating the unit volume ion exchange resin. Further, when sodium chloride is used as a regenerant, 1 eq corresponds to 58.5 g.

硬度リーク防止床313とは、軟化プロセスST1での硬度リークを極力防止するために、陽イオン交換樹脂床311において十分に再生する必要のある領域である。硬度リーク防止床313の深さは100mmあればよく、少なくともこの限定された領域を所定の再生レベルで再生すれば、硬度リークを極力防止できる。   The hardness leak prevention floor 313 is an area that needs to be sufficiently regenerated in the cation exchange resin bed 311 in order to prevent hardness leak in the softening process ST1 as much as possible. The depth of the hardness leak prevention floor 313 may be 100 mm, and hardness leak can be prevented as much as possible by regenerating at least the limited region at a predetermined reproduction level.

また、プロセス制御バルブ32は、陽イオン交換樹脂床311に対して、第1再生プロセスST3の後に、原水W1を陽イオン交換樹脂床311の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより原水W1の下降流を生成して、導入された塩水W3を押し出す第1押出プロセスST4における原水W1の流れ;及び、第2再生プロセスST5の後に、原水W1を陽イオン交換樹脂床311の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより原水W1の上昇流を生成して、導入された塩水W3を押し出す第2押出プロセスST6における原水W1の流れ、を切り換え可能に構成されている。   Further, the process control valve 32 collects the raw water W1 with respect to the cation exchange resin bed 311 at the bottom while distributing the raw water W1 to the top of the cation exchange resin bed 311 after the first regeneration process ST3. The flow of the raw water W1 in the first extrusion process ST4 that generates a downward flow of the raw water W1 and pushes out the introduced salt water W3; and after the second regeneration process ST5, the raw water W1 is moved to the bottom of the cation exchange resin bed 311. While the liquid is being distributed, an upward flow of the raw water W1 is generated by collecting at the intermediate portion, and the flow of the raw water W1 in the second extrusion process ST6 for pushing out the introduced salt water W3 can be switched.

プロセス制御バルブ32には、排水ラインL4の上流側の端部が接続されている。排水ラインL4からは、再生プロセスや押出プロセス等において使用された塩水W3や原水W1が排水W4として排出される。   The process control valve 32 is connected to the upstream end of the drain line L4. From the drainage line L4, salt water W3 and raw water W1 used in the regeneration process, extrusion process, and the like are discharged as drainage W4.

更に、プロセス制御バルブ32は、内部に備えられた弁体の駆動部が制御部10と不図示の信号線を介して電気的に接続されている。プロセス制御バルブ32における弁の切り換えは、制御部10により制御される。   Further, in the process control valve 32, the valve body drive section provided therein is electrically connected to the control section 10 via a signal line (not shown). Switching of the valve in the process control valve 32 is controlled by the control unit 10.

ここで、硬水軟化装置3において実施される各プロセスについて説明する。
本実施形態の水処理システム1において、後述する制御部10は、プロセス制御バルブ32の流路を切り換えることにより、図3に示す以下のプロセスST1〜ST8の運転を実施する。
(ST1)原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させる軟化プロセス
(ST2)洗浄水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して下から上へ通過させる逆洗浄プロセス
(ST3)再生液としての塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させる第1再生プロセス
(ST4)押出水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させる第1押出プロセス
(ST5)再生液としての塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の主に硬度リーク防止床313に対して下から上へ通過させる第2再生プロセス
(ST6)押出水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の主に硬度リーク防止床313に対して下から上へ通過させる第2押出プロセス
(ST7)濯ぎ水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311に対して上から下へ通過させるリンス・プロセス
(ST8)補給水としての原水W1を塩水タンク4へ供給する補水プロセス
Here, each process implemented in the water softening apparatus 3 is demonstrated.
In the water treatment system 1 of the present embodiment, the control unit 10 to be described later performs the following processes ST1 to ST8 shown in FIG. 3 by switching the flow path of the process control valve 32.
(ST1) Softening process of passing raw water W1 from the top to the bottom with respect to the entire cation exchange resin bed 311 (ST2) Raw water W1 as washing water from the bottom to the top with respect to the entire cation exchange resin bed 311 First washing process (ST4) for passing salt water W3 as a regenerated liquid from the top to the bottom with respect to the entire cation exchange resin bed 311. Cation exchange resin for raw water W1 as extrusion water. The first extrusion process (ST5) for allowing the entire bed 311 to pass from the top to the bottom Salt water W3 as a regenerated liquid is passed from the bottom to the top of the cation exchange resin bed 311 mainly to the hardness leak prevention floor 313. Second regeneration process (ST6) A second extrusion process in which raw water W1 as extrusion water is passed from the bottom to the top of the cation exchange resin bed 311 mainly against the hardness leak prevention bed 313. Seth (ST7) rehydration process of supplying the raw water W1 as rinsing water rinsing process (ST8) to pass from top to bottom with respect to the cation exchange resin bed 311 raw water W1 as makeup water to the brine tank 4

次に、上記プロセスST1〜ST8のうち、主要なプロセスである軟化プロセスST1、第1再生プロセスST3、及び第2再生プロセスST5の運転方法について説明する。   Next, an operation method of the softening process ST1, the first regeneration process ST3, and the second regeneration process ST5 which are main processes among the processes ST1 to ST8 will be described.

軟化プロセスST1では、図4(a)に示すように、原水W1を頂部スクリーン321から配液して、陽イオン交換樹脂床311の全体に対し、原水W1を下降流で通過させて、軟水W2を製造する。製造された軟水W2は、底部スクリーン322から集液される。
後述する第2再生プロセスST5後の軟化プロセスST1では、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO/L以下の原水W1を供給する。
In the softening process ST1, as shown in FIG. 4A, the raw water W1 is distributed from the top screen 321, and the raw water W1 is allowed to pass through the entire cation exchange resin bed 311 in a downward flow. Manufacturing. The produced soft water W2 is collected from the bottom screen 322.
In a softening process ST1 after a second regeneration process ST5 described later, raw water W1 having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mgCaCO 3 / L or less is supplied.

第1再生プロセスST3では、図4(b)に示すように、塩水W3を頂部スクリーン321から配液して、陽イオン交換樹脂床311の全体に対し、塩水W3を下降流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311を再生する。第1再生プロセスST3では、塩水W3を、陽イオン交換樹脂床311に対して0.7〜2m/hの線速度で通過させる。陽イオン交換樹脂床311を再生した使用済みの塩水W3は、底部スクリーン322から集液される。この第1再生プロセスST3では、並流再生により、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる。   In the first regeneration process ST3, as shown in FIG. 4 (b), salt water W3 is distributed from the top screen 321, and the salt water W3 is passed through the entire cation exchange resin bed 311 in a downward flow. The cation exchange resin bed 311 is regenerated. In the first regeneration process ST3, the salt water W3 is passed through the cation exchange resin bed 311 at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h. The used salt water W3 obtained by regenerating the cation exchange resin bed 311 is collected from the bottom screen 322. In the first regeneration process ST3, the entire cation exchange resin bed 311 is regenerated by cocurrent regeneration.

第1再生プロセスST3の終了後に実施される第1押出プロセスST4では、図4(b)に示すように、原水W1を頂部スクリーン321から配液して、陽イオン交換樹脂床311の全体に対し、原水W1を下降流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311に導入された塩水W3を押し出す。陽イオン交換樹脂床311を通過した原水W1は、底部スクリーン322から集液される。第1押出プロセスST4では、原水W1を、陽イオン交換樹脂床311に対して、0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させる。   In 1st extrusion process ST4 implemented after completion | finish of 1st reproduction | regeneration process ST3, as shown in FIG.4 (b), raw water W1 is distributed from the top screen 321, and with respect to the whole cation exchange resin bed 311. Then, the raw water W1 is passed in a downward flow, and the salt water W3 introduced into the cation exchange resin bed 311 is pushed out. The raw water W1 that has passed through the cation exchange resin bed 311 is collected from the bottom screen 322. In the first extrusion process ST4, the raw water W1 is passed through the cation exchange resin bed 311 at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h and an extrusion rate of 0.4 to 2.5 BV.

第1再生プロセスST3及び第1押出プロセスST4では、陽イオン交換樹脂床311の全体に対して、並流再生が行われる。そのため、陽イオン交換樹脂床311の全体がほぼ均等に再生されることにより、軟化プロセスST1では、軟水W2の採水量が最大限にまで高められる。   In the first regeneration process ST3 and the first extrusion process ST4, cocurrent regeneration is performed on the entire cation exchange resin bed 311. Therefore, the entire amount of the cation exchange resin bed 311 is regenerated almost uniformly, so that in the softening process ST1, the sampled amount of the soft water W2 is increased to the maximum.

第2再生プロセスST5では、図4(c)に示すように、塩水W3を底部スクリーン322から配液して、陽イオン交換樹脂床311に対し、塩水W3を上昇流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311の硬度リーク防止床313を含む下側領域を再生する。第2再生プロセスST5では、塩水W3を、陽イオン交換樹脂床311に対して0.7〜2m/hの線速度で通過させる。陽イオン交換樹脂床311の硬度リーク防止床313を含む下側領域を再生した塩水W3は、中間部スクリーン323から集液される。第2再生プロセスST5では、陽イオン交換樹脂床311の底部に設定された硬度リーク防止床313に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる量の塩水W3を供給する。この第2再生プロセスST5では、部分向流再生により、陽イオン交換樹脂床311の硬度リーク防止床313を含む下側領域を主に再生させる。
この第2再生プロセスST5を実施することにより、後の軟化プロセスST1において、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO/L以下の原水W1を供給した場合に、硬度リーク量が0.8mgCaCO/L以下の高純度の軟水W2を製造することができる。
In the second regeneration process ST5, as shown in FIG. 4 (c), the salt water W3 is distributed from the bottom screen 322, and the salt water W3 is passed through the cation exchange resin bed 311 in an upward flow. The lower region including the hardness leak prevention floor 313 of the exchange resin floor 311 is regenerated. In the second regeneration process ST5, the salt water W3 is passed through the cation exchange resin bed 311 at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h. The salt water W3 which has regenerated the lower region including the hardness leak prevention floor 313 of the cation exchange resin bed 311 is collected from the intermediate screen 323. In the second regeneration process ST5, salt water W3 is supplied in an amount such that the regeneration level is 1 to 6 eq / LR to the hardness leak prevention floor 313 set at the bottom of the cation exchange resin bed 311. In the second regeneration process ST5, the lower region including the hardness leak prevention bed 313 of the cation exchange resin bed 311 is mainly regenerated by partial countercurrent regeneration.
By performing this second regeneration process ST5, in the subsequent softening process ST1, when raw water W1 having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less is supplied, the hardness leak amount is High-purity soft water W2 having a concentration of 0.8 mgCaCO 3 / L or less can be produced.

第2再生プロセスST5の終了後に実施される第2押出プロセスST6では、図4(c)に示すように、原水W1を底部スクリーン322から配液して、陽イオン交換樹脂床311の主に硬度リーク防止床313に対し、原水W1を上昇流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311の硬度リーク防止床313を含む下側領域に導入された塩水W3を押し出す。硬度リーク防止床313を通過した原水W1は、中間部スクリーン323から集液される。第2押出プロセスST6では、原水W1を、陽イオン交換樹脂床311の下部領域に対して、0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させる。   In the second extrusion process ST6 performed after the end of the second regeneration process ST5, as shown in FIG. 4C, the raw water W1 is distributed from the bottom screen 322, and the hardness of the cation exchange resin bed 311 is mainly increased. The raw water W1 is passed through the leak prevention floor 313 in an upward flow, and the salt water W3 introduced into the lower region of the cation exchange resin bed 311 including the hardness leak prevention floor 313 is pushed out. The raw water W <b> 1 that has passed through the hardness leak prevention floor 313 is collected from the intermediate screen 323. In the second extrusion process ST6, the raw water W1 is passed through the lower region of the cation exchange resin bed 311 at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h and an extrusion rate of 0.4 to 2.5 BV.

第2再生プロセスST5及び第2押出プロセスST6では、陽イオン交換樹脂床311の下部領域に対して、部分向流再生が行われる。そのため、硬度リーク防止床313が重点的に再生されることにより、軟化プロセスST1では、軟水W2の硬度リーク量が極限まで抑制される。   In the second regeneration process ST5 and the second extrusion process ST6, partial countercurrent regeneration is performed on the lower region of the cation exchange resin bed 311. Therefore, when the hardness leak prevention floor 313 is regenerated intensively, in the softening process ST1, the hardness leak amount of the soft water W2 is suppressed to the limit.

なお、逆洗浄プロセスST2、リンス・プロセスST7、及び補水プロセスST8については、図示による説明を省略する。   Note that the illustration of the back cleaning process ST2, the rinsing process ST7, and the water replenishment process ST8 is omitted.

再び、図1を参照しながら水処理システム1の構成について説明する。
塩水タンク4は、陽イオン交換樹脂床311を再生する塩水W3を貯留する。塩水タンク4には、塩水ラインL3の上流側の端部が接続されている。塩水ラインL3の下流側の端部は、プロセス制御バルブ32と連通し、プロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。塩水ラインL3には、塩水弁(不図示)が設けられている。塩水弁は、塩水ラインL3を開閉する。塩水弁は、プロセス制御バルブ32に組み込まれており、弁体の駆動部が制御部10と不図示の信号線を介して電気的に接続されている。塩水弁における弁の開閉は、制御部10により制御される。塩水タンク4は、第1再生プロセスST3及び第2再生プロセスST5において、陽イオン交換樹脂床311を再生する塩水W3を圧力タンク31へ送出する。
塩水タンク4、不図示の塩水弁、不図示のエゼクタ及び塩水流量計は、本実施形態における再生液供給手段を構成する。
Again, the structure of the water treatment system 1 is demonstrated, referring FIG.
The salt water tank 4 stores salt water W3 for regenerating the cation exchange resin bed 311. The upstream end of the salt water line L3 is connected to the salt water tank 4. The downstream end of the salt water line L3 communicates with the process control valve 32 and is connected to various lines constituting the process control valve 32, respectively. The salt water line L3 is provided with a salt water valve (not shown). The salt water valve opens and closes the salt water line L3. The salt water valve is incorporated in the process control valve 32, and the drive unit of the valve body is electrically connected to the control unit 10 via a signal line (not shown). The opening and closing of the salt water valve is controlled by the control unit 10. The salt water tank 4 sends salt water W3 for regenerating the cation exchange resin bed 311 to the pressure tank 31 in the first regeneration process ST3 and the second regeneration process ST5.
The salt water tank 4, a salt water valve (not shown), an ejector (not shown), and a salt water flow meter constitute a regenerating liquid supply unit in the present embodiment.

逆浸透膜分離装置5は、硬水軟化装置3により製造された軟水W2を、逆浸透膜(後述のRO膜モジュール5b)により、溶存塩類等が除去された透過水W5と、溶存塩類等が濃縮された濃縮水W6とに膜分離処理する設備である。逆浸透膜分離装置5は、軟水ラインL2を介して、硬水軟化装置3(プロセス制御バルブ32)の下流側に接続されている。   The reverse osmosis membrane separation device 5 concentrates the soft water W2 produced by the water softening device 3 into the permeated water W5 from which dissolved salts and the like are removed by the reverse osmosis membrane (the RO membrane module 5b described later) and the dissolved salts and the like. This is a facility for performing membrane separation treatment on the concentrated water W6. The reverse osmosis membrane separation device 5 is connected to the downstream side of the water softening device 3 (process control valve 32) via the soft water line L2.

逆浸透膜分離装置5は、加圧ポンプ5aと、逆浸透膜としてのRO膜モジュール5bと、を備える。加圧ポンプ5aは、硬水軟化装置3から送出された軟水W2を加圧し、RO膜モジュール5bに送出する。RO膜モジュール5bは、単一又は複数のRO膜エレメント(不図示)を備える。逆浸透膜分離装置5は、これらRO膜エレメントにより軟水W2を膜分離処理し、透過水W5及び濃縮水W6を製造する。   The reverse osmosis membrane separation device 5 includes a pressure pump 5a and an RO membrane module 5b as a reverse osmosis membrane. The pressurizing pump 5a pressurizes the soft water W2 sent from the hard water softening device 3 and sends it to the RO membrane module 5b. The RO membrane module 5b includes a single or a plurality of RO membrane elements (not shown). The reverse osmosis membrane separation device 5 performs membrane separation treatment of the soft water W2 with these RO membrane elements to produce permeated water W5 and concentrated water W6.

RO膜モジュール5bの透過水出口には、通水ラインL5の上流側の端部が接続されている。逆浸透膜分離装置5で製造された透過水W5は、通水ラインL5を介して、脱気処理装置6に送出される。また、RO膜モジュール5bの濃縮水出口には、濃縮水ラインL6の上流側の端部が接続されている。逆浸透膜分離装置5で製造された濃縮水W6は、濃縮水ラインL6を介して、外部に排出される。なお、膜面での流速を所定範囲に保つため、濃縮水W6の一部を逆浸透膜分離装置5の上流側の軟水ラインL2に還流させ、その他の濃縮水W6を外部に排出するように構成してもよい。   The upstream end of the water flow line L5 is connected to the permeate outlet of the RO membrane module 5b. The permeated water W5 produced by the reverse osmosis membrane separation device 5 is sent to the deaeration treatment device 6 through the water flow line L5. The upstream end of the concentrated water line L6 is connected to the concentrated water outlet of the RO membrane module 5b. The concentrated water W6 produced by the reverse osmosis membrane separation device 5 is discharged to the outside through the concentrated water line L6. In order to keep the flow velocity on the membrane surface within a predetermined range, a part of the concentrated water W6 is returned to the soft water line L2 on the upstream side of the reverse osmosis membrane separation device 5, and the other concentrated water W6 is discharged to the outside. It may be configured.

本実施形態におけるRO膜モジュール5bは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜(不図示)を有する。この逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が、1.5×10−11・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上となるものである。このような性能に設定された逆浸透膜は、淡水の脱塩処理において、供給水の硬度が低いほど、電気伝導率(EC)で評価したときの塩除去率(すなわち、(供給水EC−透過水EC)/供給水EC×100)が高くなるという特性を持っている。そのため、並流再生及び部分向流再生からなる二段の再生プロセスを行う硬水軟化装置3で製造された高純度の軟水W2(実力値として、0.8mgCaCO以下)を恒常的に供給することで、高い塩除去率(通常、98.5%以上)を維持することが可能である。 The RO membrane module 5b in this embodiment has a reverse osmosis membrane (not shown) in which a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide is formed on the membrane surface. The reverse osmosis membrane, concentration 500 mg / L, pH 7.0, sodium chloride aqueous solution temperature 25 ° C., the operating pressure 0.7 MPa, the water permeability coefficient when supplied at a recovery rate of 15%, 1.5 × 10 - 11 m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and a salt removal rate of 99% or more. In the reverse osmosis membrane set to such a performance, in the desalination treatment of fresh water, the lower the hardness of the feed water, the lower the salt removal rate (ie, (feed water EC− Permeated water EC) / feed water EC × 100) has a characteristic of increasing. Therefore, constantly supplying high-purity soft water W2 (actual value: 0.8 mgCaCO 3 or less) produced by the water softening device 3 that performs a two-stage regeneration process consisting of cocurrent regeneration and partial countercurrent regeneration. Thus, it is possible to maintain a high salt removal rate (usually 98.5% or more).

ここで、操作圧力とは、JIS K3802−1995「膜用語」で定義される平均操作圧力である。操作圧力は、RO膜モジュール5bの一次側の入口圧力と一次側の出口圧力との平均値を指す。
回収率とは、RO膜モジュール5bへの供給水(ここでは塩化ナトリウム水溶液)の流量Qに対する透過水の流量Qの割合(すなわち、Q/Q×100)をいう。
水透過係数は、透過水量[m/s]を膜面積[m]及び有効圧力[Pa]で除した値であり、逆浸透膜の水の透過性能を示す指標である。すなわち、水透過係数は、単位有効圧力を作用させたときに単位時間に膜の単位面積を透過する水の量を意味する。有効圧力は、JIS K3802−1995「膜用語」で定義され、操作圧力(平均操作圧力)から浸透圧差及び二次側圧力を差し引いた圧力である。
塩除去率は、膜を透過する前後の特定の塩類の濃度(ここでは塩化ナトリウム濃度)から計算される値であり、逆浸透膜の溶質の阻止性能を示す指標である。塩除去率は、RO膜モジュール5bへの入口濃度(C)および透過水の濃度(C)から、(1−C/C)×100により求められる。
Here, the operating pressure is an average operating pressure defined by JIS K3802-1995 “Membrane Term”. The operating pressure indicates an average value of the primary side inlet pressure and the primary side outlet pressure of the RO membrane module 5b.
Recovery and the feed water to the RO membrane module 5b (here, aqueous sodium chloride solution), the amount of the flow rate Q 2 of the permeate to the flow rate to Q 1 (i.e., Q 2 / Q 1 × 100 ) refers to.
The water permeation coefficient is a value obtained by dividing the permeated water amount [m 3 / s] by the membrane area [m 2 ] and the effective pressure [Pa], and is an index indicating the water permeation performance of the reverse osmosis membrane. That is, the water permeation coefficient means the amount of water that permeates the unit area of the membrane per unit time when a unit effective pressure is applied. The effective pressure is defined by JIS K3802-1995 “Membrane Term” and is a pressure obtained by subtracting the osmotic pressure difference and the secondary pressure from the operating pressure (average operating pressure).
The salt removal rate is a value calculated from the concentration of specific salts before and after permeating the membrane (here, sodium chloride concentration), and is an index indicating the solute blocking performance of the reverse osmosis membrane. The salt removal rate is determined by (1−C 2 / C 1 ) × 100 from the inlet concentration (C 1 ) to the RO membrane module 5 b and the permeated water concentration (C 2 ).

本実施形態の水透過係数及び塩除去率の条件を満たす逆浸透膜は、逆浸透膜エレメントとして市販されている。逆浸透膜エレメントとしては、例えば、東レ社製:型式名「TMG20−400」、ウンジン・ケミカル社製:型式名「RE8040−BLF」、日東電工社製:型式名「ESPA1」等を用いることができる。   The reverse osmosis membrane that satisfies the conditions of the water permeability coefficient and the salt removal rate of this embodiment is commercially available as a reverse osmosis membrane element. As the reverse osmosis membrane element, for example, Toray Industries, Inc .: model name “TMG20-400”, Unjin Chemical, Inc .: model name “RE8040-BLF”, Nitto Denko Corporation: model name “ESPA1”, etc. may be used. it can.

脱気処理装置6は、逆浸透膜分離装置5で製造された透過水W5に含まれる遊離炭酸(溶存炭酸ガス)を、気体分離膜モジュールにより脱気処理して、純水としての脱気水W7を得る設備である。脱気処理装置6は、通水ラインL5を介して逆浸透膜分離装置5の下流側に接続されている。本実施形態では、中空糸膜からなる外部灌流式の気体分離膜モジュールが用いられる。この様な用途に適した気体分離膜モジュールとしては、例えば、DIC社製:製品名「SEPAREL EF−002A−P」,「SEPAREL EF−040P」等が挙げられる。   The deaeration treatment device 6 deaerates free carbonic acid (dissolved carbon dioxide gas) contained in the permeated water W5 produced by the reverse osmosis membrane separation device 5 with a gas separation membrane module, and degassed water as pure water It is equipment to obtain W7. The deaeration treatment device 6 is connected to the downstream side of the reverse osmosis membrane separation device 5 through a water passage line L5. In this embodiment, an external perfusion type gas separation membrane module made of a hollow fiber membrane is used. Examples of gas separation membrane modules suitable for such applications include DIC Corporation: product names “SEPAREL EF-002A-P”, “SEPAREL EF-040P”, and the like.

制御部10は、CPU及びメモリ含むマイクロプロセッサ(不図示)により構成される。制御部10は、不図示の原水流量計、塩水流量計から入力された検出信号等に基づいて、プロセス制御バルブ32の動作を制御する。メモリには、本実施形態の硬水軟化装置3の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。CPUは、メモリに記憶された制御プログラムに従って、上述した軟化プロセスST1〜補水プロセスST8を順に切り換えるように、プロセス制御バルブ32を制御する。   The control unit 10 includes a microprocessor (not shown) including a CPU and a memory. The control unit 10 controls the operation of the process control valve 32 based on a detection signal or the like input from a raw water flow meter (not shown) or a salt water flow meter. The memory stores in advance a control program for performing the operation of the water softening device 3 of the present embodiment. The CPU controls the process control valve 32 so as to sequentially switch the softening process ST1 to the water replenishment process ST8 described above according to the control program stored in the memory.

上記のように構成された水処理システム1において、原水W1の供給源(不図示)から原水ラインL1を介して供給された原水W1は、原水ポンプ2により硬水軟化装置3のプロセス制御バルブ32へ送出される。原水W1は、圧力タンク31の陽イオン交換樹脂床311を通過することにより軟化処理され、軟水W2が製造される。軟水W2は、軟水ラインL2を経て逆浸透膜分離装置5へ送出される。逆浸透膜分離装置5では、軟水W2が、RO膜モジュール5bにおいて膜分離処理され、透過水W5及び濃縮水W6が製造される。透過水W5は、更に脱気処理装置6へ送出される。脱気処理装置6では、透過水W5が気体分離膜モジュールにより脱気処理され、脱気水W7が得られる。この後、脱気水W7は、通水ラインL7を介して、純水として二次精製装置や需要箇所に送出される。   In the water treatment system 1 configured as described above, the raw water W1 supplied from the supply source (not shown) of the raw water W1 through the raw water line L1 is supplied to the process control valve 32 of the hard water softening device 3 by the raw water pump 2. Sent out. The raw water W1 is softened by passing through the cation exchange resin bed 311 of the pressure tank 31 to produce soft water W2. The soft water W2 is sent to the reverse osmosis membrane separation device 5 through the soft water line L2. In the reverse osmosis membrane separation device 5, the soft water W2 is subjected to membrane separation processing in the RO membrane module 5b, and the permeated water W5 and the concentrated water W6 are produced. The permeated water W5 is further sent to the deaeration treatment device 6. In the degassing treatment device 6, the permeated water W5 is degassed by the gas separation membrane module to obtain degassed water W7. Thereafter, the deaerated water W7 is sent as pure water to the secondary purification device and the demand point through the water flow line L7.

上述した第1実施形態に係る水処理システム1によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態の水処理システム1において、硬水軟化装置3の陽イオン交換樹脂床311は、塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の頂部スクリーン321へ配液しながら、底部スクリーン322で集液することにより塩水W3の下降流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる第1再生プロセスST3;及び、第1再生プロセスST3の後に塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の底部スクリーン322へ配液しながら、中間部スクリーン323で集液することにより塩水W3の上昇流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の一部(主に硬度リーク防止床313)を再生する第2再生プロセスST5を含んで運転される。そのため、硬度リーク量が十分に低減された高純度の軟水W2を実用的な採水量の範囲で最大限に得ることができる。
According to the water treatment system 1 which concerns on 1st Embodiment mentioned above, the following effects are show | played, for example.
In the water treatment system 1 of the present embodiment, the cation exchange resin bed 311 of the water softening device 3 collects the salt water W3 on the bottom screen 322 while distributing the salt water W3 to the top screen 321 of the cation exchange resin bed 311. To generate a downward flow of the salt water W3 to regenerate the entire cation exchange resin bed 311; and after the first regeneration process ST3, the salt water W3 is converted to the bottom screen 322 of the cation exchange resin bed 311. The second regeneration that regenerates a part of the cation exchange resin bed 311 (mainly the hardness leak prevention bed 313) by generating an upward flow of the salt water W3 by collecting the liquid at the intermediate screen 323 while distributing the liquid to the second screen. It is operated including the process ST5. Therefore, high-purity soft water W2 having a sufficiently reduced hardness leak amount can be obtained to the maximum within a practical water sampling range.

また、本実施形態の水処理システム1において、第2再生プロセスST5では、陽イオン交換樹脂床311の底部を基点として深さD2(図2参照)が100mmに設定された硬度リーク防止床313に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる量の塩水W3を供給する。そのため、陽イオン交換樹脂床311において、硬度リークの防止に重要な領域である硬度リーク防止床313をほぼ完全に再生することができる。これによれば、原水W1として硬度レベルの高い劣悪な水質の硬水を用いた場合でも、硬度リーク量を極限にまで抑制した高純度の軟水W2を得ることができる。   In the water treatment system 1 of the present embodiment, in the second regeneration process ST5, the hardness leak prevention floor 313 having a depth D2 (see FIG. 2) set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed 311 as a base point is used. On the other hand, salt water W3 is supplied in an amount such that the regeneration level is 1 to 6 eq / LR. Therefore, in the cation exchange resin bed 311, the hardness leak prevention floor 313 that is an important region for preventing hardness leak can be almost completely regenerated. According to this, even when hard water of poor water quality with a high hardness level is used as the raw water W1, it is possible to obtain high-purity soft water W2 in which the amount of hardness leak is suppressed to the limit.

従って、本実施形態の水処理システム1によれば、原水W1として劣悪な水質の硬水を用いた場合でも、逆浸透膜分離装置5に対して高純度の軟水W2を恒常的に供給することができるため、RO膜モジュール5bにおける酸化劣化のみならず、スケーリングやファウリングを抑制して、高い塩除去率及び透過水量を維持することができる。   Therefore, according to the water treatment system 1 of the present embodiment, even when hard water having poor water quality is used as the raw water W1, high-purity soft water W2 can be constantly supplied to the reverse osmosis membrane separation device 5. Therefore, not only the oxidative deterioration in the RO membrane module 5b but also scaling and fouling can be suppressed, and a high salt removal rate and permeated water amount can be maintained.

また、本実施形態の水処理システム1では、第1再生プロセスST3及び第2再生プロセスST5において、硬水軟化装置3の陽イオン交換樹脂床311に対して、塩水W3が0.7〜2m/hの線速度で通過するように運転される。また、第1押出プロセスST4及び第2押出プロセスST6において、硬水軟化装置3の陽イオン交換樹脂床311に対して、原水W1が0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過するように運転される。このように、再生プロセス及び押出プロセスにおける通液の線速度を上記のような条件に規定することにより、陽イオン交換樹脂床311の再生効率を高め、軟水W2の採水量を高めることができる。また、押出プロセスの押出量を上記のような条件に制限することにより、押出水として劣悪な水質の硬水を用いた場合でも、硬度成分による硬度リーク防止床313の汚染を抑制し、軟水W2の純度を高めることができる。   Moreover, in the water treatment system 1 of this embodiment, the salt water W3 is 0.7-2 m / h with respect to the cation exchange resin bed 311 of the water softening device 3 in the first regeneration process ST3 and the second regeneration process ST5. It is driven to pass at a linear velocity of. Moreover, in 1st extrusion process ST4 and 2nd extrusion process ST6, with respect to the cation exchange resin bed 311 of the water softening apparatus 3, the raw | natural water W1 has a linear velocity of 0.7-2 m / h, and 0.4-2. Operated to pass at an extrusion rate of 5 BV. In this way, by regulating the linear velocity of the liquid flow in the regeneration process and the extrusion process to the above-described conditions, the regeneration efficiency of the cation exchange resin bed 311 can be increased, and the amount of water collected from the soft water W2 can be increased. Further, by limiting the extrusion amount of the extrusion process to the above-described conditions, even when hard water having poor water quality is used as the extrusion water, the contamination of the hardness leak prevention floor 313 due to the hardness component is suppressed, and the soft water W2 Purity can be increased.

更に、本実施形態の水処理システム1では、逆浸透膜分離装置5の下流側に脱気処理装置6を備える。そのため、逆浸透膜分離装置5で除去しきれない遊離炭酸を、後段の脱気処理装置6において十分に除去することができる。従って、より純度の高い純水を製造することができる。   Furthermore, the water treatment system 1 of the present embodiment includes a deaeration treatment device 6 on the downstream side of the reverse osmosis membrane separation device 5. Therefore, the free carbonic acid that cannot be removed by the reverse osmosis membrane separation device 5 can be sufficiently removed by the subsequent deaeration treatment device 6. Therefore, pure water with higher purity can be produced.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る水処理システム1Aについて、図5を参照しながら説明する。図5は、第2実施形態に係る水処理システム1Aの全体構成図である。なお、第2実施形態では、主に第1実施形態との相違点について説明する。このため、第1実施形態と同一(又は同等)の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、第2実施形態において特に説明しない点については、第1実施形態の説明が適宜に援用される。
(Second Embodiment)
Next, a water treatment system 1A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an overall configuration diagram of a water treatment system 1A according to the second embodiment. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected about the same (or equivalent) structure as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. Moreover, the description of 1st Embodiment is used suitably about the point which is not demonstrated especially in 2nd Embodiment.

図5に示すように、本実施形態に係る水処理システム1Aは、原水ポンプ2と、硬水軟化装置3と、塩水タンク4と、逆浸透膜分離装置5と、脱気処理装置6と、電気脱イオンモジュールとしての電気脱イオン装置7と、を備える。また、水処理システム1Aは、原水ラインL1と、軟水ラインL2と、塩水ラインL3と、排水ラインL4と、通水ラインL5,L7,L8と、濃縮水ラインL6,L9と、を備える。
なお、本実施形態では、第1実施形態における濃縮水W6を「第1濃縮水W6」とし、電気脱イオン装置7で得られた濃縮水を「第2濃縮水W9」とする。
本実施形態では、脱気処理装置6の下流側に、電気脱イオン装置7を備える点が第1実施形態と異なる。その他の構成は第1実施形態と同じであるため、詳細な説明を省略する。
As shown in FIG. 5, a water treatment system 1A according to the present embodiment includes a raw water pump 2, a hard water softening device 3, a salt water tank 4, a reverse osmosis membrane separation device 5, a deaeration treatment device 6, and an electric And an electrodeionization device 7 as a deionization module. The water treatment system 1A includes a raw water line L1, a soft water line L2, a salt water line L3, a drainage line L4, water flow lines L5, L7, and L8, and concentrated water lines L6 and L9.
In the present embodiment, the concentrated water W6 in the first embodiment is referred to as “first concentrated water W6”, and the concentrated water obtained by the electrodeionization apparatus 7 is referred to as “second concentrated water W9”.
In this embodiment, the point provided with the electrodeionization apparatus 7 in the downstream of the deaeration processing apparatus 6 differs from 1st Embodiment. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

本実施形態において、脱気処理装置6の脱気水出口には、通水ラインL7の上流側の端部が接続されている。電気脱イオン装置7は、脱気処理装置6の下流側に、通水ラインL7を介して接続されている。脱気処理装置6で得られた脱気水W7は、通水ラインL7を介して、電気脱イオン装置7へ送出される。   In the present embodiment, the upstream end of the water flow line L7 is connected to the deaerated water outlet of the deaeration treatment device 6. The electrodeionization device 7 is connected to the downstream side of the deaeration treatment device 6 via a water passage line L7. The deaerated water W7 obtained by the deaeration treatment device 6 is sent to the electrodeionization device 7 through the water passage line L7.

電気脱イオン装置7は、脱気処理装置6で得られた脱気水W7を、イオン交換膜(不図示)により脱イオン水W8と第2濃縮水W9とに分離する膜分離処理を行なう設備である。具体的には、電気脱イオン装置7は、脱塩室及び濃縮室(いずれも不図示)を備える。脱塩室及び濃縮室は、一対の電極間に陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜(いずれも不図示)を交互に配列することにより形成される。このうち、脱塩室には、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂が収容されている。なお、脱塩室には、少なくとも陽イオン交換樹脂が収容されていればよい(理由は後述)。   The electric deionizer 7 is a facility for performing a membrane separation process for separating the deaerated water W7 obtained by the deaeration processor 6 into a deionized water W8 and a second concentrated water W9 by an ion exchange membrane (not shown). It is. Specifically, the electrodeionization apparatus 7 includes a demineralization chamber and a concentration chamber (both not shown). The desalting chamber and the concentration chamber are formed by alternately arranging a cation exchange membrane and an anion exchange membrane (both not shown) between a pair of electrodes. Among these, the cation exchange resin and the anion exchange resin are accommodated in the desalting chamber. The desalting chamber only needs to contain at least a cation exchange resin (the reason will be described later).

電気脱イオン装置7は、電源回路(不図示)と電気的に接続されている。また、本実施形態の制御部10は、第1実施形態の機能に加えて、電源回路を介して、電気脱イオン装置7に所定の直流電圧を印加する機能を備える。   The electrodeionization device 7 is electrically connected to a power supply circuit (not shown). In addition to the function of the first embodiment, the control unit 10 of this embodiment has a function of applying a predetermined DC voltage to the electrodeionization device 7 via a power supply circuit.

電気脱イオン装置7において、一対の電極間に直流電圧が印加されると、イオン交換膜を介したイオンの選択的な移動により、逆浸透膜分離装置5で除去しきれなかった透過水W5に含まれる残留イオンが、脱塩室で除去される。これにより、脱塩室において、純水としての脱イオン水W8が製造される。また、電気脱イオン装置7では、濃縮室において、脱気水W7からイオン濃度が高い第2濃縮水W9が製造される。   In the electrodeionization apparatus 7, when a DC voltage is applied between the pair of electrodes, the permeated water W5 that could not be removed by the reverse osmosis membrane separation apparatus 5 due to the selective movement of ions through the ion exchange membrane. Residual ions contained are removed in a desalting chamber. Thereby, deionized water W8 as pure water is produced in the desalting chamber. In the electrodeionization apparatus 7, the second concentrated water W9 having a high ion concentration is produced from the degassed water W7 in the concentration chamber.

電気脱イオン装置7の脱塩室には、通水ラインL8の上流側の端部が接続されている。電気脱イオン装置7で製造された脱イオン水W8は、通水ラインL8を介して、純水として二次精製装置や需要箇所に送出される。一方、電気脱イオン装置7の濃縮室には、濃縮水ラインL9の上流側の端部が接続されている。電気脱イオン装置7で製造された第2濃縮水W9は、濃縮水ラインL9を介して、外部に排出される。なお、第2濃縮水W9は、外部に排出することなく、濃縮水ラインL9を介して、加圧ポンプ5aの上流側の軟水ラインL2に返送することもできる。   The upstream end of the water flow line L8 is connected to the demineralization chamber of the electrodeionization apparatus 7. The deionized water W8 produced by the electrodeionization device 7 is sent as pure water to the secondary purification device and the demand point through the water flow line L8. On the other hand, the upstream end of the concentrated water line L9 is connected to the concentration chamber of the electrodeionization apparatus 7. The second concentrated water W9 produced by the electrodeionization apparatus 7 is discharged to the outside through the concentrated water line L9. The second concentrated water W9 can be returned to the soft water line L2 on the upstream side of the pressurizing pump 5a through the concentrated water line L9 without being discharged to the outside.

上述した第2実施形態の水処理システム1Aによれば、第1実施形態の水処理システム1と同様の効果が奏される。特に、本実施形態の水処理システム1Aでは、脱気処理装置6の下流側に、電気脱イオン装置7を備える。そのため、逆浸透膜分離装置5で除去しきれなかった透過水W5に含まれるイオンを、電気脱イオン装置7において更に除去することができる。従って、より純度の高い純水を製造することができる。   According to 1 A of water treatment systems of 2nd Embodiment mentioned above, the effect similar to the water treatment system 1 of 1st Embodiment is show | played. In particular, the water treatment system 1 </ b> A according to the present embodiment includes an electrodeionization device 7 on the downstream side of the deaeration treatment device 6. Therefore, ions contained in the permeate W5 that could not be removed by the reverse osmosis membrane separation device 5 can be further removed by the electrodeionization device 7. Therefore, pure water with higher purity can be produced.

なお、本実施形態においては、脱気処理装置6の下流側に、電気脱イオン装置7を備えた構成について説明したが、これに限らず、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔(いずれも不図示)を備えた構成としてもよい。
イオン交換樹脂混床塔は、一つの塔内に陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を混合した状態で収容したものである。イオン交換樹脂混床塔においては、脱気水W7に含まれる陽イオン及び陰イオンが同時に除去される。
In addition, in this embodiment, although the structure provided with the electrodeionization apparatus 7 in the downstream of the deaeration processing apparatus 6 was demonstrated, it is not restricted to this, An ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed It is good also as a structure provided with the tower (all are not shown).
The ion exchange resin mixed bed tower is one in which a cation exchange resin and an anion exchange resin are mixed in one tower. In the ion-exchange resin mixed bed tower, cations and anions contained in the degassed water W7 are simultaneously removed.

一方、陽イオン交換樹脂単床塔は、一つの塔内に陽イオン交換樹脂のみを収容したものである(カチオンポリッシャとも呼ばれる)。本実施形態のRO膜モジュール5bは、負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を備える。このため、RO膜モジュール5bでは、陰イオンが除去されやすい一方で、陽イオンは透過しやすい傾向にある(この傾向は、炭酸,ケイ酸(シリカ)、ホウ酸等の弱酸のイオン化を促進するために軟水W2のpHを高くするとより顕著になる)。この場合において、逆浸透膜分離装置5を透過した陽イオンは、下流側に設けられた陽イオン交換樹脂単床塔により除去される。このように、陽イオン交換樹脂単床塔を用いた場合には、陰イオン及び陽イオンが段階的に除去される。
なお、上述した電気脱イオン装置7において、脱塩室に陽イオン交換樹脂のみを収容した場合にも、陽イオン交換樹脂単床塔を用いた場合と同様に、陰イオン及び陽イオンを段階的に除去することができる。すなわち、電気脱イオン装置7では、逆浸透膜分離装置5を透過した陽イオンが除去される。
On the other hand, the cation exchange resin single-bed column contains only the cation exchange resin in one column (also called a cation polisher). The RO membrane module 5b of this embodiment includes a reverse osmosis membrane having a negatively charged skin layer formed thereon. For this reason, in the RO membrane module 5b, anions are easily removed, while cations tend to permeate (this tendency promotes ionization of weak acids such as carbonic acid, silicic acid (silica), boric acid, and the like). Therefore, it becomes more remarkable when the pH of the soft water W2 is increased). In this case, the cation that has permeated through the reverse osmosis membrane separation device 5 is removed by a cation exchange resin single-bed column provided on the downstream side. Thus, when a cation exchange resin single bed column is used, anions and cations are removed stepwise.
In the electrodeionization apparatus 7 described above, even when only the cation exchange resin is accommodated in the demineralization chamber, the anion and the cation are stepped in the same manner as in the case where the single cation exchange resin bed is used. Can be removed. That is, in the electrodeionization apparatus 7, cations that have permeated through the reverse osmosis membrane separation apparatus 5 are removed.

以上のように、脱イオン処理を実施する装置として、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔を備えた構成とした場合においても、逆浸透膜分離装置5で除去しきれなかった透過水W5に含まれるイオンを更に除去することができる。   As described above, the reverse osmosis membrane separation device 5 could not completely remove the deionization treatment even when the ion exchange resin mixed bed tower or the cation exchange resin single bed tower was used. Ions contained in the permeated water W5 can be further removed.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る水処理システム1Bについて、図6を参照しながら説明する。図6は、第3実施形態に係る水処理システム1Bの全体構成図である。なお、第3実施形態では、主に第1実施形態との相違点について説明する。このため、第1実施形態と同一(又は同等)の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、第2実施形態において特に説明しない点については、第1実施形態の説明が適宜に援用される。
(Third embodiment)
Next, a water treatment system 1B according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an overall configuration diagram of a water treatment system 1B according to the third embodiment. In the third embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected about the same (or equivalent) structure as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. Moreover, the description of 1st Embodiment is used suitably about the point which is not demonstrated especially in 2nd Embodiment.

図6に示すように、本実施形態に係る水処理システム1Bは、原水ポンプ2と、硬水軟化装置3と、塩水タンク4と、第1逆浸透膜分離装置5と、脱気処理装置6と、第2逆浸透膜分離装置8と、制御部10と、を備える。また、水処理システム1は、原水ラインL1と、軟水ラインL2と、塩水ラインL3と、排水ラインL4と、通水ラインL5,L7,L10と、濃縮水ラインL6,L11と、を備える。   As shown in FIG. 6, the water treatment system 1B according to this embodiment includes a raw water pump 2, a hard water softening device 3, a salt water tank 4, a first reverse osmosis membrane separation device 5, and a deaeration treatment device 6. The 2nd reverse osmosis membrane separation apparatus 8 and the control part 10 are provided. The water treatment system 1 includes a raw water line L1, a soft water line L2, a salt water line L3, a drainage line L4, water flow lines L5, L7, and L10, and concentrated water lines L6 and L11.

なお、本実施形態では、第1実施形態における「逆浸透膜分離装置5」を「第1逆浸透膜分離装置5」とする。本実施形態の第1逆浸透膜分離装置5では、軟水W2を膜分離処理し、第1透過水W5及び第1濃縮水W6を製造する。
また、本実施形態では、第1実施形態の透過水W5を「第1透過水W5」とする。更に、第1実施形態における濃縮水W6を「第1濃縮水W6」とし、第2逆浸透膜分離装置8で得られた濃縮水を「第2濃縮水W11」とする。
In the present embodiment, the “reverse osmosis membrane separation device 5” in the first embodiment is referred to as a “first reverse osmosis membrane separation device 5”. In the 1st reverse osmosis membrane separation apparatus 5 of this embodiment, the soft water W2 is membrane-separated and the 1st permeated water W5 and the 1st concentrated water W6 are manufactured.
In the present embodiment, the permeated water W5 of the first embodiment is referred to as “first permeated water W5”. Further, the concentrated water W6 in the first embodiment is referred to as “first concentrated water W6”, and the concentrated water obtained by the second reverse osmosis membrane separation device 8 is referred to as “second concentrated water W11”.

本実施形態に係る水処理システム1Bでは、第1逆浸透膜分離装置5の下流側において、脱気処理装置6を介して、更に第2逆浸透膜分離装置8を備えた点が第1実施形態と異なる。その他の構成は第1実施形態と同じであるため、詳細な説明を省略する。   In the water treatment system 1B according to the present embodiment, the second reverse osmosis membrane separation device 8 is further provided on the downstream side of the first reverse osmosis membrane separation device 5 via the degassing treatment device 6. Different from form. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

本実施形態における第2逆浸透膜分離装置8の構成は、第1逆浸透膜分離装置5と同じである。すなわち、第2逆浸透膜分離装置8の加圧ポンプ8aは、第1逆浸透膜分離装置5の加圧ポンプ5aと同じである。また、第2逆浸透膜分離装置8のRO膜モジュール8bは、第1逆浸透膜分離装置5のRO膜モジュール5bと同じ特性であってもよいし、異なる特性であってもよい。RO膜モジュール8bとしては、例えば、通常の逆浸透膜よりも細孔がルーズなナノ濾過膜を有するNF膜モジュールを用いることもできる。第2逆浸透膜分離装置8は、これらRO膜エレメントにより、第1逆浸透膜分離装置5で製造された第1透過水W5を膜分離処理し、第2透過水W10及び第2濃縮水W11を製造する。   The configuration of the second reverse osmosis membrane separation device 8 in the present embodiment is the same as that of the first reverse osmosis membrane separation device 5. That is, the pressure pump 8 a of the second reverse osmosis membrane separation device 8 is the same as the pressure pump 5 a of the first reverse osmosis membrane separation device 5. Further, the RO membrane module 8b of the second reverse osmosis membrane separation device 8 may have the same characteristics as the RO membrane module 5b of the first reverse osmosis membrane separation device 5, or may have different characteristics. As the RO membrane module 8b, for example, an NF membrane module having a nanofiltration membrane having pores looser than those of a normal reverse osmosis membrane can be used. The second reverse osmosis membrane separation device 8 performs membrane separation treatment on the first permeated water W5 produced by the first reverse osmosis membrane separation device 5 using these RO membrane elements, and the second permeated water W10 and the second concentrated water W11. Manufacturing.

RO膜モジュール8bの透過水出口には、通水ラインL10の上流側の端部が接続されている。第2逆浸透膜分離装置8で製造された第2透過水W10は、通水ラインL10を介して、純水として二次精製装置や需要箇所に送出される。また、RO膜モジュール8bの濃縮水出口には、濃縮水ラインL11の上流側の端部が接続されている。第2逆浸透膜分離装置8で製造された第2濃縮水W11は、濃縮水ラインL11を介して、外部に排出される。なお、第2濃縮水W11は、外部に排出することなく、濃縮水ラインL11を介して、加圧ポンプ5aの上流側の軟水ラインL2に返送することもできる。   The upstream end of the water flow line L10 is connected to the permeate outlet of the RO membrane module 8b. The 2nd permeated water W10 manufactured with the 2nd reverse osmosis membrane separation apparatus 8 is sent to a secondary refinement | purification apparatus and a demand location as a pure water via the water flow line L10. The upstream end of the concentrated water line L11 is connected to the concentrated water outlet of the RO membrane module 8b. The second concentrated water W11 produced by the second reverse osmosis membrane separation device 8 is discharged to the outside through the concentrated water line L11. Note that the second concentrated water W11 can be returned to the soft water line L2 on the upstream side of the pressurizing pump 5a via the concentrated water line L11 without being discharged to the outside.

上述した第2実施形態の水処理システム1Bによれば、第1実施形態の水処理システム1と同様の効果が奏される。特に、本実施形態の水処理システム1Bでは、第1逆浸透膜分離装置5の下流側において、脱気処理装置6を介して、更に第2逆浸透膜分離装置8を備える。そのため、第1逆浸透膜分離装置5で除去しきれなかった第1透過水W5に含まれるイオンを、第2逆浸透膜分離装置8において更に除去することができる。従って、より純度の高い純水を製造することができる。   According to water treatment system 1B of a 2nd embodiment mentioned above, the same effect as water treatment system 1 of a 1st embodiment is produced. In particular, the water treatment system 1B of the present embodiment further includes a second reverse osmosis membrane separation device 8 via a degassing treatment device 6 on the downstream side of the first reverse osmosis membrane separation device 5. Therefore, ions contained in the first permeated water W5 that could not be removed by the first reverse osmosis membrane separation device 5 can be further removed by the second reverse osmosis membrane separation device 8. Therefore, pure water with higher purity can be produced.

なお、本実施形態において、第2逆浸透膜分離装置8の下流側に、脱イオン処理を実施する装置として、第2実施形態に示した電気脱イオン装置7(図5参照)を備えた構成としてもよい。また、電気脱イオン装置7の代わりに、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔(いずれも不図示)を備えた構成としてもよい。このような構成とした場合には、第1逆浸透膜分離装置5及び第2逆浸透膜分離装置8で除去しきれなかった第2透過水W10に含まれるイオンを更に除去することができる。従って、より一層純度の高い純水を製造することができる。   In addition, in this embodiment, the structure provided with the electrodeionization apparatus 7 (refer FIG. 5) shown in 2nd Embodiment as an apparatus which performs a deionization process in the downstream of the 2nd reverse osmosis membrane separation apparatus 8. FIG. It is good. Moreover, it is good also as a structure provided with the ion exchange resin mixed bed tower or the cation exchange resin single bed tower (all are not shown) instead of the electrodeionization apparatus 7. FIG. In such a configuration, ions contained in the second permeated water W10 that could not be removed by the first reverse osmosis membrane separation device 5 and the second reverse osmosis membrane separation device 8 can be further removed. Accordingly, pure water with higher purity can be produced.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention can be implemented with a various form, without being limited to embodiment mentioned above.

例えば、第1〜第3実施形態において、軟水ラインL2にアルカリ剤添加装置(不図示)を設け、逆浸透膜分離装置(第1逆浸透膜分離装置)5に供給される軟水W2にアルカリ剤を添加する構成としてもよい。アルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。硬水軟化装置3で製造された軟水W2にアルカリ剤を添加してpHを8以上に上昇させると、軟水W2に含まれる遊離炭酸がイオン化し、炭酸水素イオンや炭酸イオンに変化する。このため、下流側の逆浸透膜分離装置(第1逆浸透膜分離装置)5において、イオン化した遊離炭酸(炭酸水素イオンや炭酸イオン)を効率良く除去することができる。従って、更に純度の高い純水を製造することができる。   For example, in the first to third embodiments, an alkaline agent addition device (not shown) is provided in the soft water line L2, and the alkaline agent is added to the soft water W2 supplied to the reverse osmosis membrane separation device (first reverse osmosis membrane separation device) 5. It is good also as a structure which adds. Examples of the alkaline agent include sodium hydroxide and potassium hydroxide. When an alkaline agent is added to the soft water W2 produced by the hard water softening device 3 to raise the pH to 8 or more, free carbonic acid contained in the soft water W2 is ionized and changed to hydrogen carbonate ions or carbonate ions. For this reason, in the reverse osmosis membrane separator (first reverse osmosis membrane separator) 5 on the downstream side, ionized free carbonic acid (hydrogen carbonate ions or carbonate ions) can be efficiently removed. Accordingly, pure water with higher purity can be produced.

また、アルカリ剤を添加することにより、軟水W2に含まれる遊離炭酸が逆浸透膜分離装置(第1逆浸透膜分離装置)5で十分に除去されるので、脱気処理装置6の負荷を軽減することができる。すなわち、脱気処理装置6の小型化が可能になる。   Moreover, since the free carbonic acid contained in the soft water W2 is sufficiently removed by the reverse osmosis membrane separation device (first reverse osmosis membrane separation device) 5 by adding an alkaline agent, the load on the deaeration treatment device 6 is reduced. can do. That is, the deaeration processing device 6 can be downsized.

また、軟水W2にアルカリ剤を添加すると、軟水W2に含まれるケイ酸(シリカ)の溶解度が上昇するため、シリカ系スケールの発生を抑制することが可能になり、結果として純水の回収率を向上させることができる。また、軟水W2にアルカリ剤を添加して、pH9以上とすることにより、ホウ酸の解離(イオン化)が促進されるため、ホウ酸の除去率を向上させることができる。   Moreover, since the solubility of the silicic acid (silica) contained in the soft water W2 increases when an alkali agent is added to the soft water W2, it is possible to suppress the generation of silica-based scale, and as a result, the recovery rate of pure water is increased. Can be improved. Moreover, since the dissociation (ionization) of boric acid is accelerated | stimulated by adding an alkaline agent to soft water W2 and setting it as pH9 or more, the removal rate of boric acid can be improved.

また、第3実施形態において、第2逆浸透膜分離装置8の下流側にイオン交換樹脂混床塔を設けた場合には、脱気水W7にアルカリ剤を添加することにより、ケイ酸(シリカ)の解離(イオン化)が促進されることで、イオン交換樹脂混床塔の寿命を延ばすことができる。すなわち、第2透過水W10中に解離していないケイ酸が残留している場合には、この非イオン状のケイ酸は、陰イオン交換樹脂の細孔に物理的に吸着して蓄積していくため、陰イオン交換樹脂の再生利用が困難になる。一方、第2透過水W10中に解離したケイ酸が残留している場合には、このイオン状のケイ酸は、陰イオン交換樹脂でイオン交換によって除去されるため、陰イオン交換樹脂の再生利用が可能になる。このため、後者の場合には、イオン交換樹脂混床塔の負荷が軽減され、その寿命を延ばすことができる。   In the third embodiment, when an ion exchange resin mixed bed tower is provided on the downstream side of the second reverse osmosis membrane separation device 8, by adding an alkali agent to the degassed water W7, silicic acid (silica ) Is promoted in dissociation (ionization), the life of the ion-exchange resin mixed bed tower can be extended. That is, when undissociated silicic acid remains in the second permeated water W10, the nonionic silicic acid is physically adsorbed and accumulated in the pores of the anion exchange resin. Therefore, it becomes difficult to recycle the anion exchange resin. On the other hand, when the dissociated silicic acid remains in the second permeated water W10, the ionic silicic acid is removed by ion exchange with the anion exchange resin. Is possible. For this reason, in the latter case, the load of the ion-exchange resin mixed bed tower is reduced, and the life can be extended.

更に、アルカリ剤添加装置を設けた構成については、以下のような実施形態がある。
第1実施形態のように、逆浸透膜分離装置5の下流側に脱気処理装置6を接続した構成において、脱気処理装置6に供給される透過水W5の炭酸負荷が不安定であると、脱気処理装置6において遊離炭酸の除去が不十分となり、製造される純水の純度も不安定になる。
Furthermore, about the structure which provided the alkaline agent addition apparatus, there exist the following embodiments.
In the configuration in which the deaeration treatment device 6 is connected to the downstream side of the reverse osmosis membrane separation device 5 as in the first embodiment, the carbonate load of the permeate W5 supplied to the deaeration treatment device 6 is unstable. In the deaeration treatment device 6, the removal of free carbonic acid becomes insufficient, and the purity of the pure water produced becomes unstable.

そこで、第2実施形態で説明したように、脱気処理装置6の下流側に、陽イオン交換樹脂単床塔を接続した構成において、炭酸濃度検出手段(不図示)を、軟水ラインL2(逆浸透膜分離装置5の入口側)に設ける。炭酸濃度検出手段としては、例えば、炭酸濃度計のほか、pH計及びMアルカリ度計の組み合わせがある。これらの炭酸濃度検出手段は、信号線を介して制御部10と電気的に接続される。炭酸濃度検出手段で検出された計測値は、制御部10に送信される。また、アルカリ剤添加装置は、信号線を介して制御部10と電気的に接続される。アルカリ剤添加装置による軟水ラインL2へのアルカリ剤の添加又は非添加は、制御部10により制御される。   Therefore, as described in the second embodiment, in the configuration in which a cation exchange resin single-bed tower is connected to the downstream side of the deaeration treatment device 6, the carbon dioxide concentration detection means (not shown) is connected to the soft water line L2 (reverse) It is provided on the inlet side of the osmotic membrane separator 5. As the carbonic acid concentration detection means, for example, there is a combination of a pH meter and an M alkalinity meter in addition to a carbonic acid concentration meter. These carbonic acid concentration detection means are electrically connected to the control unit 10 through a signal line. The measurement value detected by the carbonic acid concentration detection means is transmitted to the control unit 10. The alkaline agent addition device is electrically connected to the control unit 10 through a signal line. The addition or non-addition of the alkaline agent to the soft water line L2 by the alkaline agent addition device is controlled by the control unit 10.

制御部10は、炭酸濃度検出手段で検出された計測値に基づいて、アルカリ剤添加装置によるアルカリ剤の添加又は非添加を制御する。制御部10は、アルカリ剤の添加又は非添加の判定において、炭酸濃度検出手段が炭酸濃度計の場合には、炭酸濃度の計測値を用いる。また、制御部10は、炭酸濃度検出手段がpH計及びMアルカリ度計の場合には、それぞれの測定値に基づいて算出した炭酸濃度の推定値を用いる。   The control unit 10 controls addition or non-addition of the alkaline agent by the alkaline agent addition device based on the measurement value detected by the carbonic acid concentration detection means. The controller 10 uses the measured value of the carbonic acid concentration when the carbonic acid concentration detecting means is a carbonic acid concentration meter in the determination of the addition or non-addition of the alkaline agent. Further, when the carbonic acid concentration detecting means is a pH meter and an M alkalinity meter, the control unit 10 uses an estimated value of the carbonic acid concentration calculated based on the respective measured values.

制御部10は、例えば、以下のような制御手順により軟水ラインL2へのアルカリ剤の添加量を制御する。制御部10は、炭酸濃度検出手段から送信された計測値(又は算出した推定値)Aと、脱気処理装置6において除去可能な炭酸濃度値(設定値)Bと、を比較する。そして、制御部10は、計測値A≧炭酸濃度値Bの場合には、軟水ラインL2にアルカリ剤が添加されるようにアルカリ剤添加装置を制御する。また、制御部10は、計測値A<炭酸濃度値Bの場合には、軟水ラインL2に対してアルカリ剤が非添加となるようにアルカリ剤添加装置を制御する。この制御は、所定の時間間隔又はリアルタイムで実施される。   The control part 10 controls the addition amount of the alkaline agent to the soft water line L2 by the following control procedures, for example. The control unit 10 compares the measured value (or the calculated estimated value) A transmitted from the carbonic acid concentration detecting means with the carbonic acid concentration value (set value) B that can be removed by the deaeration processing device 6. And the control part 10 controls an alkaline agent addition apparatus so that an alkaline agent may be added to the soft water line L2, when measurement value A> = carbonic acid concentration value B. In addition, when the measured value A <carbonic acid concentration value B, the control unit 10 controls the alkaline agent adding device so that the alkaline agent is not added to the soft water line L2. This control is performed at predetermined time intervals or in real time.

このように、軟水W2に含まれる炭酸濃度の計測値(又は推定値)に基づいて、アルカリ剤の添加又は非添加を制御した場合には、軟水W2の炭酸負荷が不安定であっても、逆浸透膜分離装置5において遊離炭酸を十分に除去することができる。従って、製造される純水の純度を安定させることができる。また、アルカリ剤の添加量を最適化することができるので、使用するアルカリ剤の使用量を必要最小限に抑えることができる。   Thus, when the addition or non-addition of the alkaline agent is controlled based on the measured value (or estimated value) of the carbonic acid concentration contained in the soft water W2, even if the carbonic acid load of the soft water W2 is unstable, In the reverse osmosis membrane separation device 5, free carbonic acid can be sufficiently removed. Therefore, the purity of the pure water produced can be stabilized. Moreover, since the addition amount of the alkaline agent can be optimized, the amount of the alkaline agent to be used can be minimized.

また、脱気処理装置6の下流側に、陽イオン交換樹脂単床塔を接続した場合には、再生剤による再生処理の間隔を延ばすことができるので、再生剤の使用量をコストの低減が可能となる。ちなみに、脱気処理装置6の下流側に、イオン交換樹脂混床塔を接続した場合には、純水の純度を高めることができる反面、再生処理において、再生剤の使用量が増えるため、コストの増加を招く。   In addition, when a cation exchange resin single-bed tower is connected to the downstream side of the degassing treatment device 6, the interval between the regeneration treatments with the regenerant can be extended, so that the amount of the regenerant used can be reduced. It becomes possible. Incidentally, when an ion-exchange resin mixed bed tower is connected to the downstream side of the degassing treatment device 6, the purity of pure water can be increased, but the amount of the regenerant used in the regeneration process increases. Increase.

上述した炭酸濃度検出手段は、通水ラインL7(脱気処理装置6の出口側)に設けられていてもよい。この場合は、脱気処理装置6から送出される脱気水W7の炭酸濃度を計測する。   The carbonic acid concentration detection means described above may be provided in the water flow line L7 (exit side of the deaeration device 6). In this case, the carbonic acid concentration of the deaerated water W7 delivered from the deaeration treatment device 6 is measured.

また、炭酸濃度検出手段の代わりに、電気伝導率検知手段(不図示)を設けた構成としてもよい。電気伝導率検知手段としては、例えば、電気伝導率計がある。制御部10は、アルカリ剤の添加又は非添加の判定において、電気伝導率検出手段が電気伝導率計の場合には、電気伝導率の計測値を用いる。電気伝導率検知手段は、通水ラインL5(逆浸透膜分離装置5の出口側)又は陽イオン交換樹脂単床塔の出口側に設ける。   Moreover, it is good also as a structure which provided the electrical conductivity detection means (not shown) instead of a carbonic acid concentration detection means. An example of the electrical conductivity detection means is an electrical conductivity meter. In the determination of addition or non-addition of the alkaline agent, the control unit 10 uses a measured value of electrical conductivity when the electrical conductivity detecting means is an electrical conductivity meter. The electric conductivity detection means is provided on the outlet side of the water flow line L5 (the outlet side of the reverse osmosis membrane separation device 5) or the cation exchange resin single bed tower.

この場合において、制御部10は、電気伝導率検出手段から送信された計測値Aと、脱気処理装置6において除去可能な炭酸濃度値に対応する電気伝導率(設定値)Bと、を比較する。そして、制御部10は、計測値A≧電気伝導率Bの場合には、軟水ラインL2にアルカリ剤が添加されるようにアルカリ剤添加装置を制御する。また、制御部10は、計測値A<電気伝導率Bの場合には、軟水ラインL2に対してアルカリ剤が非添加となるようにアルカリ剤添加装置を制御する。   In this case, the control unit 10 compares the measured value A transmitted from the electrical conductivity detecting means with the electrical conductivity (set value) B corresponding to the carbonic acid concentration value that can be removed by the degassing device 6. To do. And the control part 10 controls an alkali agent addition apparatus so that an alkali agent may be added to the soft water line L2, when measured value A> = electric conductivity B. Moreover, the control part 10 controls an alkaline agent addition apparatus so that an alkaline agent may not be added with respect to the soft water line L2, when measured value A <electrical conductivity B.

なお、上述したアルカリ剤を添加する実施形態では、アルカリ剤の添加量を一定とし、アルカリ剤の添加又は非添加を制御する例について説明した。この例に限らず、計測された炭酸濃度の量に応じてアルカリ剤の添加量が可変となるように制御してもよい。   In the above-described embodiment in which the alkaline agent is added, the example in which the addition amount of the alkaline agent is controlled while the addition amount of the alkaline agent is constant has been described. Not limited to this example, the amount of alkali agent added may be controlled to be variable according to the measured amount of carbonic acid concentration.

また、第3実施形態(図6)で説明したように、第2逆浸透膜分離装置8の下流側に、更に陽イオン交換樹脂単床塔(不図示)を備えた構成とした場合においても、軟水W2に含まれる炭酸濃度の計測値(又は推定値)に基づいて、アルカリ剤の添加又は非添加を制御する手法を適用することにより、同様の効果を得ることができる。   Further, as described in the third embodiment (FIG. 6), even when the cation exchange resin single bed tower (not shown) is further provided on the downstream side of the second reverse osmosis membrane separation device 8. The same effect can be obtained by applying a technique for controlling the addition or non-addition of the alkaline agent based on the measured value (or estimated value) of the carbonic acid concentration contained in the soft water W2.

また、第2実施形態(図5参照)で説明したように、脱気処理装置6の下流側に、イオン交換樹脂混床塔を備えた構成としてもよい。このような構成とした場合においても、軟水W2に含まれる炭酸濃度の計測値(又は推定値)に基づいて、アルカリ剤の添加又は非添加を制御する手法を適用することにより、同様の効果を得ることができる。この場合、炭酸濃度検出手段は、軟水ラインL2(逆浸透膜分離装置5の入口側)、又は通水ラインL7(脱気処理装置6の出口側)に設ける。また、電気伝導率検出手段を用いる場合において、電気伝導率検出手段は、通水ラインL5(逆浸透膜分離装置5の出口側)又はイオン交換樹脂混床塔の出口側に設ける。   Further, as described in the second embodiment (see FIG. 5), a configuration in which an ion exchange resin mixed bed tower is provided on the downstream side of the deaeration treatment device 6 may be adopted. Even in such a configuration, the same effect can be obtained by applying a method of controlling the addition or non-addition of the alkaline agent based on the measured value (or estimated value) of the carbonic acid concentration contained in the soft water W2. Can be obtained. In this case, the carbonic acid concentration detection means is provided in the soft water line L2 (inlet side of the reverse osmosis membrane separation device 5) or the water flow line L7 (outlet side of the degassing device 6). Moreover, when using an electrical conductivity detection means, an electrical conductivity detection means is provided in the water flow line L5 (exit side of the reverse osmosis membrane separation apparatus 5) or the exit side of an ion exchange resin mixed bed tower.

更に、第3実施形態(図6)の構成においても、軟水W2に含まれる炭酸濃度の計測値(又は推定値)に基づいて、アルカリ剤の添加又は非添加を制御する手法を適用することにより、同様の効果を得ることができる。この場合、炭酸濃度検出手段は、軟水ラインL2(第1逆浸透膜分離装置5の入口側)、又は通水ラインL7(脱気処理装置6の出口側)に設ける。また、電気伝導率検出手段を用いる場合において、電気伝導率検出手段は、通水ラインL5(第1逆浸透膜分離装置5の出口側)又は通水ラインL10(第2逆浸透膜分離装置8の出口側)に設ける。   Furthermore, also in the configuration of the third embodiment (FIG. 6), by applying a method of controlling the addition or non-addition of the alkaline agent based on the measured value (or estimated value) of the carbonic acid concentration contained in the soft water W2. The same effect can be obtained. In this case, the carbonic acid concentration detection means is provided in the soft water line L2 (the inlet side of the first reverse osmosis membrane separation device 5) or the water flow line L7 (the outlet side of the deaeration treatment device 6). Moreover, when using an electrical conductivity detection means, an electrical conductivity detection means is the water flow line L5 (outlet side of the 1st reverse osmosis membrane separation apparatus 5) or the water flow line L10 (2nd reverse osmosis membrane separation apparatus 8). On the exit side).

また、上記各実施形態において、逆浸透膜分離装置(第1逆浸透膜分離装置)5と脱気処理装置6との間に酸添加装置(不図示)を設け、脱気処理装置6に供給される透過水(第1透過水)W5のpHが6以下になるように酸(例えば、塩酸,硫酸等)を添加する構成としてもよい。   In each of the above embodiments, an acid addition device (not shown) is provided between the reverse osmosis membrane separation device (first reverse osmosis membrane separation device) 5 and the deaeration treatment device 6 and supplied to the deaeration treatment device 6. An acid (for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.) may be added so that the pH of the permeated water (first permeated water) W5 is 6 or less.

また、第1実施形態で説明した第2再生プロセスでは、底部スクリーン322から中間部スクリーン323への塩水W3の上昇流を生成しているが、更に、頂部スクリーン321から中間部スクリーン323への塩水W3の下降流を生成してもよい。   Further, in the second regeneration process described in the first embodiment, an upward flow of the salt water W3 from the bottom screen 322 to the intermediate screen 323 is generated. Further, the salt water from the top screen 321 to the intermediate screen 323 A downward flow of W3 may be generated.

また、第1〜第3実施形態において、原水W1の供給源とは別に、原水ラインL1に原水W1を供給する原水タンクを設け、この原水タンクを含む設備を原水供給手段としてもよい。この場合には、原水タンクに貯留された原水W1を、洗浄水、押出水、及び濯ぎ水として硬水軟化装置3に供給する。   In the first to third embodiments, a raw water tank for supplying the raw water W1 to the raw water line L1 may be provided separately from the supply source of the raw water W1, and equipment including the raw water tank may be used as the raw water supply means. In this case, the raw water W1 stored in the raw water tank is supplied to the hard water softening device 3 as washing water, extrusion water, and rinsing water.

1,1A,1B 水処理システム
3 硬水軟化装置
4 塩水タンク
5 逆浸透膜分離装置(第1逆浸透膜分離装置)
5b,8b RO膜モジュール(逆浸透膜)
6 脱気処理装置(気体分離膜モジュール)
7 電気脱イオン装置
8 第2逆浸透膜分離装置
10 制御部
31 圧力タンク(陽イオン交換樹脂床塔)
32 プロセス制御バルブ(バルブ手段)
311 陽イオン交換樹脂床
313 硬度リーク防止床
321 頂部スクリーン
322 底部スクリーン
323 中間部スクリーン
L1 原水ライン
L2 軟水ライン
L3 塩水ライン
L4 排水ライン
L5,L7,L8,L10 通水ライン
L6,L9,L11 濃縮水ライン
W1 原水
W2 軟水
W3 塩水(再生液)
W4 排水
W5 透過水(第1透過水)
W6 濃縮水(第1濃縮水)
W7 脱気水
W8 脱イオン水
W9,W11 第2濃縮水
W10 第2透過水
1, 1A, 1B Water treatment system 3 Hard water softening device 4 Salt water tank 5 Reverse osmosis membrane separation device (first reverse osmosis membrane separation device)
5b, 8b RO membrane module (reverse osmosis membrane)
6 Degassing treatment device (gas separation membrane module)
7 Electrodeionization device 8 Second reverse osmosis membrane separation device 10 Control unit 31 Pressure tank (cation exchange resin bed tower)
32 Process control valve (valve means)
311 Cation exchange resin bed 313 Hardness leak prevention floor 321 Top screen 322 Bottom screen 323 Intermediate screen L1 Raw water line L2 Soft water line L3 Salt water line L4 Drain lines L5, L7, L8, L10 Water flow lines L6, L9, L11 Concentrated water Line W1 Raw water W2 Soft water W3 Salt water (regenerated liquid)
W4 Drainage W5 Permeate (first permeate)
W6 Concentrated water (first concentrated water)
W7 Deaerated water W8 Deionized water W9, W11 Second concentrated water W10 Second permeated water

Claims (10)

原水を陽イオン交換樹脂床塔で軟化処理して軟水を製造する硬水軟化工程と、
硬水軟化工程で製造された軟水を第1逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第1逆浸透膜分離工程と、
第1逆浸透膜分離工程で得られた透過水を気体分離膜モジュールで脱気処理する脱気処理工程とを含み、
前記陽イオン交換樹脂床塔においては、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスを含んで運転され、
第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する一方で、第2再生プロセス後の軟化プロセスでは、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO/L以下の原水を供給し、
前記第1逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、
当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、
水処理方法。
A water softening process in which raw water is softened in a cation exchange resin bed tower to produce soft water;
A first reverse osmosis membrane separation step of separating soft water produced in the hard water softening step into permeated water and concentrated water by a first reverse osmosis membrane module;
The permeate obtained in the first reverse osmosis membrane separation step and a deaeration step you degassing treatment in a gas separation membrane module,
In the cation exchange resin bed tower, a softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow with respect to a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm; A first regeneration process for regenerating the whole of the cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regeneration liquid by collecting at the bottom while collecting the liquid at the top; A second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an upward flow of the regeneration liquid by collecting at an intermediate portion while distributing liquid to the bottom of the cation exchange resin bed; Driven by,
In the second regeneration process, a regeneration liquid amount of 1 to 6 eq / LR is supplied to the hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as a base point. On the other hand, in the softening process after the second regeneration process, raw water having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less is supplied.
The first reverse osmosis membrane module has a reverse osmosis membrane in which a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide is formed on the membrane surface,
The reverse osmosis membrane has a water permeability coefficient of 1.5 × 10 −11 when a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 500 mg / L, pH 7.0, and temperature of 25 ° C. is supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15%. m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and the salt removal rate is 99% or more,
Water treatment method.
脱気処理工程で脱気処理された処理水を、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含む、
請求項1に記載の水処理方法。
Degassed treated treated water with deaeration step, including an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed column or cation exchange resin single bed column with deionized processing to that deionization step,
The water treatment method according to claim 1.
脱気処理工程で脱気処理された処理水を、更に第2逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第2逆浸透膜分離工程を含む、
請求項1に記載の水処理方法。
Degassed treated treated water with deaeration step, further comprising a second reverse osmosis membrane separation process that releases concentrated water and half the permeated water in the second reverse osmosis membrane module,
The water treatment method according to claim 1.
第2逆浸透膜分離工程で得られた透過水を、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含む、
請求項3に記載の水処理方法。
The permeate obtained in the second reverse osmosis membrane separation process, including an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed column or cation exchange resin single bed column with deionized processing to that deionization step,
The water treatment method according to claim 3.
前記陽イオン交換樹脂床塔においては、第1再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより原水の下降流を生成して、導入された再生液を押し出す第1押出プロセス;及び、第2再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより原水の上昇流を生成して、導入された再生液を押し出す第2押出プロセスを含んで運転され、
第1及び第2再生プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床に対して再生液を0.7〜2m/hの線速度で通過させると共に、第1及び第2押出プロセスでは、前記陽イオン交換樹脂床に対して原水を0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させる、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の水処理方法。
In the cation exchange resin bed tower, after the first regeneration process, the raw water is distributed to the top of the cation exchange resin bed and collected at the bottom to produce a downward flow of the raw water. A first extrusion process for extruding the regenerated liquid; and after the second regeneration process, an upward flow of the raw water is generated by collecting the raw water at the middle while distributing the raw water to the bottom of the cation exchange resin bed. And operated including a second extrusion process for extruding the introduced regenerated liquid,
In the first and second regeneration processes, the regeneration solution is passed through the cation exchange resin bed at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h, and in the first and second extrusion processes, the cation exchange resin The raw water is passed through the floor at a linear velocity of 0.7-2 m / h and an extrusion rate of 0.4-2.5 BV.
The water treatment method as described in any one of Claims 1-4.
原水を陽イオン交換樹脂床塔で軟化処理して軟水を製造する硬水軟化装置と、
前記硬水軟化装置で製造された軟水を第1逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第1逆浸透膜分離装置と、
前記第1逆浸透膜分離装置で得られた透過水を気体分離膜モジュールで脱気処理する脱気処理装置と、
前記陽イオン交換樹脂床塔に収容された、深さが300〜1500mmの陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を製造する軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスに切り換え可能なバルブ手段と、
第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床の底部を基点として深さが100mmに設定された硬度リーク防止床に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる再生液量を供給する再生液供給手段と、
第2再生プロセス後の軟化プロセスにおいて、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO/L以下の原水を供給する原水供給手段と、
を備え、
前記第1逆浸透膜モジュールは、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜を有し、
当該逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が1.5×10−11・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上である、
水処理システム。
A water softening device for producing soft water by softening raw water in a cation exchange resin bed tower;
A first reverse osmosis membrane separation device for separating soft water produced by the hard water softening device into permeated water and concentrated water by a first reverse osmosis membrane module;
A deaeration apparatus you deaeration treatment in a gas separation membrane module to the permeate obtained in the first reverse osmosis membrane separation device,
A softening process for producing soft water by passing raw water in a downward flow through a cation exchange resin bed having a depth of 300 to 1500 mm housed in the cation exchange resin bed tower; A first regeneration process for regenerating the entire cation exchange resin bed by generating a downward flow of the regenerated liquid by collecting at the bottom while distributing liquid to the top of the bed; and regenerating after the first regeneration process; A second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an ascending flow of the regeneration liquid by collecting the liquid at the middle while distributing the liquid to the bottom of the cation exchange resin bed Valve means switchable to
In the second regeneration process, the amount of regeneration liquid that provides a regeneration level of 1 to 6 eq / LR is supplied to a hardness leak prevention bed whose depth is set to 100 mm with the bottom of the cation exchange resin bed as a base point. Regenerating liquid supply means;
In a softening process after the second regeneration process, raw water supply means for supplying raw water having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less,
With
The first reverse osmosis membrane module has a reverse osmosis membrane in which a negatively charged skin layer made of a crosslinked wholly aromatic polyamide is formed on the membrane surface,
The reverse osmosis membrane has a water permeability coefficient of 1.5 × 10 −11 when a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 500 mg / L, pH 7.0, and temperature of 25 ° C. is supplied at an operating pressure of 0.7 MPa and a recovery rate of 15%. m 3 · m −2 · s −1 · Pa −1 or more and the salt removal rate is 99% or more,
Water treatment system.
前記脱気処理装置で脱気処理された処理水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔を備える、
請求項6に記載の水処理システム。
An ionization module, an ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed tower for deionizing treated water degassed by the degassing apparatus;
The water treatment system according to claim 6.
前記脱気処理装置で脱気処理された処理水を、更に第2逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第2逆浸透膜分離装置を備える、
請求項6に記載の水処理システム。
The degassed treated treated water with deaeration treatment apparatus further comprises a second reverse osmosis membrane separation device that releases the permeate and the retentate half second reverse osmosis membrane module,
The water treatment system according to claim 6.
前記第2逆浸透膜分離装置で得られた透過水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュール、イオン交換樹脂混床塔又は陽イオン交換樹脂単床塔を備える、
請求項8に記載の水処理システム。
Comprising an electrodeionization module, an ion exchange resin mixed bed tower or a cation exchange resin single bed tower for deionizing the permeated water obtained by the second reverse osmosis membrane separation device,
The water treatment system according to claim 8.
前記バルブ手段は、第1再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより原水の下降流を生成して、導入された再生液を押し出す第1押出プロセス;及び、第2再生プロセスの後に、原水を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより原水の上昇流を生成して、導入された再生液を押し出す第2押出プロセスに切り換え可能に構成され、
前記再生液供給手段は、第1及び第2再生プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床に対して再生液を0.7〜2m/hの線速度で通過させるように構成され、
前記原水供給手段は、第1及び第2押出プロセスにおいて、前記陽イオン交換樹脂床に対して原水を0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させるように構成された、
請求項6〜9のいずれか一項に記載の水処理システム。
The valve means generates a downward flow of the raw water by collecting the raw water at the bottom while distributing the raw water to the top of the cation exchange resin bed after the first regeneration process. After the first extrusion process of extruding; and after the second regeneration process, the raw water is distributed to the bottom of the cation exchange resin bed and collected in the middle part to generate an upward flow of the raw water and introduced. Configured to switch to a second extrusion process for extruding the regenerated liquid,
The regeneration liquid supply means is configured to pass the regeneration liquid through the cation exchange resin bed at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h in the first and second regeneration processes.
In the first and second extrusion processes, the raw water supply means passes the raw water through the cation exchange resin bed at a linear velocity of 0.7 to 2 m / h and an extrusion amount of 0.4 to 2.5 BV. Configured to let the
The water treatment system according to any one of claims 6 to 9.
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