JPH09248429A - 分離方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【効果】 高濃度溶液、特に海水から高い収率、少ない
エネルギーで、より安価に、スケール発生が少なく、造
水量の低下が少なく、低濃度溶液を安定に得ることがで
きる分離方法および装置を提供することができる。 【解決手段】 あらかじめ被処理水のｐＨを上げ、非溶
解物を除去した後、さらに分離することを特徴とする分
離方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スケール成分を含む溶
液を分離するための新規な分離方法及び分離装置に関す
るものである。本発明によって、スケール成分を含む溶
液からスケール発生を防止して高い回収率、少ないエネ
ルギー、費用で低濃度溶液を得ることができ、一方では
スケール発生を防止して有用成分を濃縮することができ
る分離方法および装置を提供することができる。本発明
の方法および装置はカルシウムやマグネシウムなどのス
ケール成分を含むかん水の脱塩、海水の淡水化、また排
水の処理、有用物の回収に用いることができる。特にス
ケール成分の濃度の高い硬水の脱塩、有害物除去、高回
収率の海水淡水化の場合に効果が大きい。

【０００２】

【従来の技術】混合物の分離に関して、溶媒（例えば
水）に溶解した物質（例えば塩類）を除くための技術に
は様々なものがあるが、近年、省エネルギーおよび省資
源のためのプロセスとして膜分離法が利用されてきてい
る。膜分離法のなかには、精密濾過（ＭＦ；Ｍｉｃｒｏ
ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法、限外濾過（ＵＦ；Ｕｌｔｒ
ａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法、逆浸透（ＲＯ；Ｒｅｖｅ
ｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）法がある。さらに近年になっ
て逆浸透と限外濾過の中間に位置する膜分離（ルースＲ
ＯあるいはＮＦ；Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）とい
う概念の膜分離法も現われ使用されるようになってき
た。例えば逆浸透法は海水または低濃度の塩水（カン
水）を脱塩して工業用、農業用または家庭用の水を提供
することに利用されている。逆浸透法によれば、塩分を
含んだ水を浸透圧以上の圧力をもって逆浸透膜を透過さ
せることで、脱塩された水を製造することができる。こ
の技術は例えば海水、カン水、有害物を含んだ水から飲
料水を得ることも可能であるし、また、工業用超純水の
製造、排水処理、有価物の回収などにも用いられてき
た。

【０００３】特に逆浸透膜による海水淡水化は、蒸発の
ような相変化がないという特徴を有しており、エネルギ
ー的に有利である上に運転管理が容易であり、広く普及
を始めている。

【０００４】逆浸透膜で溶液を分離する場合は、膜の両
面に接する各溶液の溶質濃度によって定まる溶液自身の
持つ化学ポテンシャル（これを浸透圧で表わすことがで
きる）の差以上の圧力で溶液を逆浸透膜面に供給する必
要があり、たとえば海水を逆浸透膜モジュールで分離し
て真水を得る場合は、最低３．０ＭＰａ程度以上、実用
性を考慮すると少なくとも５．０から６．０ＭＰａ程度
以上の圧力が必要となり、供給液は加圧ポンプでこれ以
上の圧力に加圧されないと充分な逆浸透分離性能は発現
されない。

【０００５】逆浸透膜による海水淡水化の場合を例にと
ると、通常の海水淡水化技術では海水から真水を回収す
る割合（収率）は高々４０％であり、海水供給量に対し
て４０％相当量の真水が膜を透過して得られる結果、逆
浸透膜モジュールの中で海水濃度が３．５％から６％程
度にまで濃縮されることになる。このように海水から収
率４０％の真水を得るという逆浸透分離操作を行うため
には、濃縮水の濃度に対応する浸透圧（海水濃縮水濃度
６％に対しては約４．５ＭＰａ）以上の圧力が必要であ
る。真水の水質がいわゆる飲料水レベルに対応でき、か
つ充分な水量を得るためには、実際には、濃縮水濃度に
対応する浸透圧よりも約２．０ＭＰａ（この圧力を有効
圧力と呼ぶ）程度高めの圧力を逆浸透膜に加えることが
必要であり、海水淡水化用逆浸透膜モジュールは６．０
から６．５ＭＰａ程度の圧力をかけて収率４０％という
条件で運転されるのがふつうであった。

【０００６】海水供給量に対する真水の収率は、直接コ
ストに寄与するものであり、収率は高いほど好ましい
が、実際に収率を上げることについては運転操作面で限
度があった。すなわち、収率を上げると濃縮水中の海水
成分の濃度が高くなり、ある収率以上では炭酸カルシウ
ムや硫酸カルシウム、硫酸ストロンチウムなどの塩、い
わゆるスケール成分濃度が溶解度以上になって逆浸透膜
の膜面に析出して膜の目つまりを生じさせる問題があ
る。

【０００７】現在の（最高収率として広く認識されてい
る）収率４０％程度においては、これらのスケール成分
の析出の心配は小さく特に対応は不要であるが、それ以
上の収率で逆浸透膜の運転操作を行おうとすると、これ
らのスケール成分の析出防止のために、塩の溶解性を高
めるスケール防止剤を添加することが必要となる。しか
しながら、スケール防止剤を添加したとしても上記のス
ケール成分の析出を抑制できるのは濃縮水濃度で１０か
ら１１％程度である。このため、海水濃度３．５％の海
水を海水淡水化する場合では、物質収支的に収率は６５
から６８％程度が限度であり、また原海水の変動異種成
分の影響などを考慮すると、逆浸透膜海水淡水化プラン
トを安定に運転できうる可能性のある実際の収率限度は
６０％程度であると認識される。また、スケール防止剤
は、一般にポリリン酸系やポリアクリル酸系の物質が多
く、これを添加した場合逆浸透膜の濃縮液中に濃縮さ
れ、例えば海水中に放出される。

【０００８】逆浸透膜海水淡水化プラントを従来の最高
収率レベルの約４０％で運転する場合は、単にモジュー
ルを複数本並列に配列させて圧力６．５ＭＰａ（温度２
０℃の場合）で運転し、透過水の全量に対して供給海水
量を２．５倍に設定することで、上記のファウリングお
よび濃度分極の防止条件は十分に満足されており、安定
な運転が行われてきた。また、特にモジュール内部の各
エレメントの透過水のバランスや濃縮水のスケール成分
析出などを考慮することなどは必要なかった。

【０００９】逆浸透膜海水淡水化プラントの更なるコス
ト低減をめざしていく場合は、収率を高めることが非常
に重要であり、前述のように通常の方法で海水の淡水化
を行なうと、海水濃度３．５％の海水淡水化収率として
は収率を４０％以上まで高めることが望ましく、適量の
スケール防止剤の添加を前提として、通常ＲＯ膜の運転
圧力としては、濃縮水の浸透圧よりも約２．０ＭＰａ高
い７．０ＭＰａ以上の圧力で運転することが必要とな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
前処理で高排除率の膜を用いた分離では４０％以上の回
収率で運転を行なうには供給液に７．０ＭＰａ以上とい
う圧力を一度にかける必要があり、そのため膜面のファ
ウリングが大きくなりすぎる、さらにファウリング物質
によっては重金属など膜を劣化させるなどの問題が生じ
る。また、高排除膜での分離に際して、濃縮液側でのス
ケールの発生が大きいことも問題となる。

【００１１】スケール防止剤を添加する方法やルースＲ
Ｏ膜を組合せることによってこれまでいくつか濃縮手
法、海水中のスケール成分の除去などの手法が考案され
ているが、高回収率で海水などの高濃度溶液から真水を
得る具体的な方法についてはいまだ解決されていないの
が実情である。

【００１２】本発明は、高濃度溶液から高い収率、少な
いエネルギー、より安価に高効率に低濃度溶液をより安
定に得ることができる装置および分離方法を提供するこ
とにあり、特に、海水から４０％以上という高い収率
で、少ないエネルギーで真水を効率的に、かつ安定的に
得るための装置および分離方法を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は基本的には、次の構成を有する。すなわち、
「あらかじめ被処理水のｐＨを上げ、非溶解物を除去し
た後、さらに分離することを特徴とする分離方法。」で
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明において被処理水とは、分
離するための被分離液のことで例えば海水、高濃度かん
水、排水などである。特に本発明の方法は、スケール成
分、即ち、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム
などのスケール発生の原因となる多価金属イオン、重金
属イオンを含有する溶液の分離に効果が大きい。

【００１５】スケールとは、前述のようなカルシウム、
マグネシウム、ストロンチウム等の多価金属イオン、重
金属イオンの炭酸塩、硫酸塩、水酸化物等の無機塩を主
体とするものであるが、スケールになりうるものなら
ば、何等これらに限定されるものではなく、その他のｐ
Ｈを上げることにより析出する成分、あるいは有機物な
どが含まれる場合もあり得る。

【００１６】被処理液のｐＨを上げることにより、被処
理液中のスケール成分が炭酸塩、硫酸塩、水酸化物とし
て析出する。また、場合により凝集剤により析出させた
り、あるいはｐＨ上昇と凝集剤添加を併用したりしても
良い。ｐＨを上げる方法としては、被処理液にアルカリ
性水溶液を添加する方法、アルカリ性物質の固体粒子に
被処理液を接触させる方法などがあるが、本発明はこれ
らｐＨを上げる方法によって制限されるものではない。
アルカリ性水溶液は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
など水溶液でアルカリ性を示す化合物の水溶液であり、
スケール成分の濃度を考慮すると、アルカリ金属類の水
酸化物が好ましく、コスト、取扱の容易さ、入手のし易
さを考慮すると水酸化ナトリウムが好ましい。アルカリ
性物質の固体粒子としては、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウムなどの水に溶解してアルカリ性を示す固体を含
有する固体が上げられる。

【００１７】析出あるいは晶析がしやすいためにはｐＨ
の値は８以上であり、好ましくは９以上、さらに好まし
くは１０以上である。ｐＨの値が低いと析出が十分でな
く、その後の分離で濃縮倍率が上がるとスケールが発生
する場合がある。

【００１８】さらに析出・晶析し易くするために液温を
下げてもよい。特に限定されるものではないが、好まし
くは室温〜０℃、より好ましくは１５〜５℃に調整す
る。

【００１９】前述の処理により、スケール成分などが非
溶解物を生成する。非溶解物とは、肉眼で認められるサ
イズの結晶やペレットなどを含むことはもちろん、顕微
鏡サイズ、あるいはコロイドレベルの微粒子などの固形
物なども含められる。溶液に溶解した状態でなく、ふる
いや分離膜や重力沈降法などで分離できうる形態ならば
特に限定されるものではない。

【００２０】非溶解物を濾過する限外濾過膜または精密
濾過膜としては孔径１０μｍ以下の平膜または中空糸膜
が使用できる。好ましくは孔径は１μｍ以下であり、微
小な固体を除去するためには孔径０．１μｍ以下、さら
に好ましくは０．０５μｍ以下である。また、装置の設
置や取扱の容易さから中空糸型の膜が好ましい。さら
に、安定に運転するためには逆洗浄可能な膜、モジュー
ル構造であることが好ましい。

【００２１】限外濾過膜は例えば複数本の中空糸膜を束
ねてなる中空糸モジュールであるが、装置の運転上中空
糸膜表面の汚れを物理的洗浄手段によって除去しつつ、
長期間使用可能な中空糸膜を用いることが必要である。
物理的な洗浄手段としては、ろ過水の逆方向流水洗浄や
空気によるエアーフラッシングまたはスクラビング洗浄
を用いることができる。

【００２２】例えば本発明で使用できる中空糸膜モジュ
ールとしては中空糸膜束の端部を接着剤で固めた後で切
断により中空糸膜内部を開孔させてなる中空糸膜モジュ
ールであり、特に構造は問わないが、物理洗浄の手段と
組合せて最適形状を採用することができる。特に好まし
くは、タンク形状の容器の中に、複数本の中空糸膜エレ
メントを装填した形状のモジュールが大容量化に適して
おり、最も好ましい。中空糸膜モジュールを構成する中
空糸膜としては、多孔質の中空糸膜であれば特に限定し
ないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビ
ニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン
（ＰＥＳ）、ポリエーテル−エーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）、ポリフェニレンスルフィドスルホン（ＰＰＳ
Ｓ）、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＯ）、ポリビニ
ルアルコール、セルロースアセテート、ポリアクリロニ
トリル、ポリアミド、ポリイミドなどの有機物、セラミ
ック、金属などの無機物その他の材質を選定することが
できる。この中で特に好ましい中空糸膜素材としては、
アクリロニトリルを少なくとも一成分とする重合体から
なる中空糸膜が適当である。アクリロニトリル系重合体
の中で最も好ましいものとしては、アクリロニトリルを
少なくとも５０モル％以上、好ましくは６０モル％以上
と、該アクリロニトリルに対して共重合性を有するビニ
ル化合物一種または二種以上を５０％以下、好ましくは
０〜４０モル％とからなるアクリロニトリル系共重合体
である。また、これらアクリロニトリル系重合体二種以
上、さらに他の重合体との混合物でもよい。上記ビニル
化合物としては、アクリロニトリルに対して共重合性を
有する公知の化合物であれば良く、特に限定されない
が、好ましい共重合成分としては、アクリル酸、イタコ
ン酸、アクリルサ酸メチル、メタクリル酸メチル、酢酸
ビニル、アルルスルホン酸ソーダ、ｐ−スチレンスルホ
ン酸ソーダ等を例示することができる。

【００２３】晶析の方法としては、タンクなどの中で、
時間を掛けて結晶を析出する方法や撹拌槽でゆっくり撹
拌しながら結晶を析出する方法があるが、短時間に大量
に処理するためにはあらかじめ投入した結晶核となる粒
子と接触させて粒子表面に結晶を析出させることが好ま
しい。さらに、該粒子と接触させる方法としては、粒子
を塔の中に充填しておきｐＨを上げた被処理液を塔の中
に通液する方法、流動床式の充填槽に粒子を充填してお
き被処理液を通液する方法などがある。流動床式の装置
としては充填槽に粒子を充填し底部には前記粒子が漏出
しない程度口径のメッシュあるいはふるいを配置し、こ
こより、被処理液を上向流として流す態様が挙げられ、
具体的例を挙げるなら、ペレットリアクター（西原環境
衛生研究所製）などが使用できる。なお、結晶核となる
粒子のサイズとしては、好ましくは、２〜３５０メッシ
ュ、より好ましくは、３〜２５０メッシュ、さらに好ま
しくは、５〜１５０メッシュであり、材質としては非溶
解物と同様の炭酸カルシウム、硫酸カルシウムなどが好
ましいが、特に限定されるものではない。結晶となる粒
子は非溶解物が晶析してきて、徐々に大きくなるので、
定期的に回収する。

【００２４】また、通常晶析残液は結晶または結晶付着
粒子を重力沈降して上澄液を取り出すことによって得ら
れるが、より短時間に微小粒子までを取り除くには限外
濾過膜または精密濾過膜でろ過することが好ましい。限
外濾過膜または精密濾過膜としては前述の各膜を使用す
ることができる。

【００２５】限外濾過膜、精密濾過膜の濾液または晶析
残液は、スケール成分の濃度が低くなっているため、高
収率で脱塩、有用物回収が可能である。濾液または晶析
残液をさらに分離する方法としては、蒸留、電気透析、
逆浸透などの方法があり、本発明の方法はいずれにおい
ても効果がある。本発明における蒸留法とは一般に飲料
水等の水を製造する場合や、溶液の分離濃縮に用いられ
る蒸留法およびその装置であり単蒸留法、多段蒸留法、
真空蒸留法、フラッシュ蒸留法などの方法とその装置が
使用できる。また、電気透析法とは一般に溶解塩類の濃
縮、塩水の淡水化に使用されるイオン交換膜を積層しそ
の両端に電圧をかけて被処理水を処理する方法である。
さらに、逆浸透法とは半透膜に被処理水を接触させ、被
処理水の浸透圧以上の圧力を被処理水にかけ、半透膜を
通して低濃度水溶液を得る方法であり、一般に海水・か
ん水の淡水化に用いる逆浸透法や硬水の軟水化に用いる
ルースＲＯ法（ナノフィルトレーション法）である。本
発明の方法は、特にスケール発生による造水量の低下が
問題となる電気透析法、逆浸透法など膜を使用する分離
方法で効果が大きく、逆浸透法に関しては好適に使用で
きる。

【００２６】本発明において逆浸透膜とは、被分離混合
液中の一部の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透
過させない半透性の膜である。ここで使用する半透膜を
逆浸透膜と呼び、本発明においては一般の逆浸透膜、ル
ースＲＯ膜（ナノフィルトレーション膜）を含める。例
えばその素材には酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの
高分子素材がよく使用されている。またその膜構造は膜
の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あ
るいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔
を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別の素材で
形成された非常に薄い活性層を有する複合膜がある。膜
形態には中空糸、平膜がある。しかし、本発明の方法
は、逆浸透膜の素材、膜構造や膜形態によらず利用する
ことができいづれも効果がある。代表的な逆浸透膜とし
ては、例えば酢酸セルロース系やポリアミド系の非対称
膜およびポリアミド系、ポリ尿素系の活性層を有する複
合膜などがあげられる。これらのなかでも、酢酸セルロ
ース系の非対称膜、ポリアミド系の複合膜に本発明の装
置及び方法が有効である。

【００２７】逆浸透膜エレメントは上記逆浸透膜を実際
に使用するために形態化したものであり平膜は、スパイ
ラル、チューブラー、プレート・アンド・フレームのエ
レメントに組み込んで、また中空糸は束ねた上でエレメ
ントに組み込んで使用することができるが、本発明はこ
れらの逆浸透膜エレメントの形態に左右されるものでは
ない。

【００２８】また、逆浸透膜モジュールユニットは上述
の逆浸透膜エレメントを１〜数本圧力容器の中に収めた
モジュールを並列に配置したものでその組合せ、本数、
配列は目的に応じて任意に行なうことができる。これら
の逆浸透膜装置の運転圧力は、ルースＲＯから通常ＲＯ
の使用範囲が適用できる。特に、０．３〜１．０ＭＰａ
の超低圧、１．０〜１．５ＭＰａの低圧、５．５〜６．
５ＭＰａの高圧、７．０以上の超高圧で使用することが
好ましく、海水淡水化においては、高圧で回収率を上げ
て運転する場合や、多段で濃縮水をさらに昇圧していく
場合、たとえば１段目５．５ＭＰａ、２段目９．０ＭＰ
ａの濃縮水昇圧２段法の場合に本発明の効果が大きい。

【００２９】限外濾過膜、精密濾過膜の濾液または晶析
残液は、そのまま各分離手段でさらに分離しても良い
が、高回収率でスケールの発生を防止するためには溶液
のｐＨを下げてから分離することが好ましい。このとき
のｐＨの値としては８以下、好ましくは７．５以下、さ
らに好ましくは７以下である。また、ｐＨを下げ過ぎる
と配管、装置類などの腐食を招き、また薬品の使用量が
多くなり過ぎてコスト的にも好ましくない。通常５以上
にすることが好ましい。ｐＨを下げる方法としては、塩
酸、硫酸などの酸の水溶液を添加する方法がある。逆浸
透膜で分離する場合は透過液の水質を考えると硫酸を使
用することが好ましい。

【００３０】また、限外濾過膜、精密濾過膜の濾液また
は晶析残液にスケール防止剤を添加しても構わない。ス
ケール防止剤とは溶液中の多価金属イオンなどのスケー
ル成分と錯体を形成し、スケールの発生を抑制するもの
で、有機や無機のイオン性のポリマーあるいはモノマー
が使用できる。イオン性のポリマーとしてはポリアクリ
ル酸、スルホン化ポリスチレン、ポリアクリルアミド、
ポリアリルアミンなどの合成ポリマーやカルボキシメチ
ルセルロース、キトサン、アルギン酸などの天然高分子
が使用できる。有機系のモノマーとしてはエチレンジア
ミン四酢酸などが使用できる。無機系スケール防止剤と
してはポリ燐酸塩などが使用できる。これらのスケール
防止剤の中では入手のしやすさ、溶解性など操作のしや
すさ、価格の点から特にポリアクリル酸系ポリマー、ポ
リ燐酸塩、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）などが
本発明において好適に用いられる。ポリ燐酸塩とはヘキ
サメタ燐酸ナトリウムを代表とする分子内に２個以上の
燐原子を有し、アルカリ金属、アルカリ土類金属と燐酸
原子などにより結合した重合無機燐酸系物質をいう。代
表的なポリ燐酸塩としては、ピロ燐酸４ナトリウム、ピ
ロ燐酸２ナトリウム、トリポリ燐酸ナトリウム、テトラ
ポリ燐酸ナトリウム、ヘプタポリ燐酸ナトリウム、デカ
ポリ燐酸ナトリウム、メタ燐酸ナトリウム、ヘキサメタ
燐酸ナトリウム、およびこれらのカリウム塩などがあげ
られる。

【００３１】また、これらスケール防止剤の添加濃度は
供給液中の少なくともスケール成分を取込める量であれ
ば充分であるが、費用や溶解にかかる時間などの操作性
を考慮すると一般的には０．０１〜１０００ｐｐｍであ
り、正確には供給水の水質に依存するが通常、海水の場
合では０．１〜１００ｐｐｍが好ましく、さらに好まし
くは１〜５０ｐｐｍである。添加量が０．０１ｐｐｍよ
りも少ない場合にはスケールの発生を充分に抑制できな
いため、膜性能の劣化が起こる。また、１０００ｐｐｍ
以上ではスケール防止剤自体が膜表面に吸着して造水量
を低下させたり、水質を悪化させるため好ましくない。
多量にスケール成分を含む供給液では数十〜数百ｐｐｍ
の添加が必要な場合もある。

【００３２】本発明の分離方法及び装置によって、通常
の回収率よりも高い回収率で運転することが可能であ
り、分離のコストを考えると回収率はできるだけ高い方
が好ましい。本発明の分離方法では回収率を通常の４０
％を越える値にすることができ、さらにコストを低減す
るためには５０％以上の回収率で分離を行なうことが好
ましい。

【００３３】また、本発明の装置および分離方法は濃度
の高い供給液の分離に適している。特に、溶質濃度が
０．５％以上の溶液の分離に効果があり、海水の淡水化
にも効果が大きい。

【００３４】以下に、図を用いて本発明の装置の構成を
説明するが、本発明はこれにより何等限定されるもので
はない。図１は本発明の装置全体の構成を示した１例で
ある。１の部分は殺菌剤の注入装置および、凝集剤添加
装置、沈殿槽、２層砂濾過器、ポリッシングろ過器から
なり、原水の前処理を行う部分である。原水の前処理
は、場合によっては一部省略して例えば殺菌剤の注入装
置のみ、砂濾過のみでも良く、また、原水の性状によっ
ては１の部分全体を省略しても構わない。２の部分はア
ルカリ水溶液のタンク、アルカリ水溶液の注入ポンプ、
混合装置からなり、被処理液のｐＨを上げる装置であ
る。２の部分にはアルカリ水溶液を注入するかわりに、
固液接触塔なども使用できる。３の部分は限外濾過膜装
置でｐＨを上げた被処理液中の析出物を除去する装置で
ある。限外濾過装置の他には精密濾過装置または晶析装
置が使用できる。４の部分は酸水溶液、還元剤、スケー
ル防止剤のタンクおよび注入ポンプと混合槽であり、３
の処理水のｐＨを調整する装置である。さらに５の部分
は４の処理水をさらに分離するための装置であり、各種
蒸留装置、電気透析装置、逆浸透膜分離装置などが使用
できる。

【００３５】図２は図１の２の部分をさらに詳細に示し
たフロー図の例である。図２の６は原液の送液ポンプ、
７は混合槽または処理水の送液配管、８はｐＨ調整用の
アルカリ水溶液のタンク、９は薬液ポンプ、１０は自動
バルブ、１１はｐＨメーターである。１１のｐＨメータ
ーで測定した供給液のｐＨの値は１０の自動バルブある
いは薬液ポンプ９にフィードバックしてアルカリ水溶液
の注入量を調整し、被処理液のｐＨを設定の値に保つ。

【００３６】図３及び図４は図１の３の部分をさらに詳
細に示したフロー図の例である。図３及び図４の１２は
ろ過、晶析のための送液ポンプであり、１３は限外濾過
装置、精密濾過装置または晶析装置である。図３は、１
３の装置を単独で用いる場合であり、図４は１３に晶析
装置、１４に限外濾過装置または精密濾過装置と組み合
わせて多段で使用する場合である。また、図３及び図４
では省略しているが、これらの限外濾過装置、精密濾過
装置、晶析装置においては適宜、逆洗水のポンプおよび
注入口、薬液洗浄用の薬液ポンプおよび注入口、エアス
クラビング用のエアポンプとエア注入口を設ける。

【００３７】図５は図１の４の部分をさらに詳細に示し
たフロー図の例である。図５の１５はろ過水の送液ポン
プ、１６は混合槽またはろ過水の送液配管、１７はｐＨ
調整用の酸水溶液のタンク、１８は薬液ポンプ、１９は
自動バルブ、２０はｐＨメーターである。２０のｐＨメ
ーターで測定した供給液のｐＨの値は１９の自動バルブ
あるいは薬液ポンプ１８にフィードバックして酸水溶液
の注入量を調整し、被処理液のｐＨを設定の値に保つ。
また、２１は還元剤の水溶液タンク、２２は還元剤水溶
液の送液ポンプ、２３は自動バルブである。還元剤とし
ては亜硫酸水素ナトリウムなどが好適に用いられる。更
に、還元剤を注入し、混合液の酸化還元電位を測定して
このデータを送液ポンプあるいは自動バルブにフィード
バックする機構を取り付けると、システムを安定に運転
することができる。このほか、図５の１６の混合槽また
はろ過水の送液配管に２１〜２３の薬液タンク、薬液ポ
ンプ、自動バルブの一式を取り付けて、スケール防止剤
などを注入しても構わない。

【００３８】図６は図１の５の部分をさらに詳細に示し
たＲＯを使用した場合のフロー図の例である。図６の２
４は保安フィルター、２５は逆浸透膜用の高圧ポンプ、
２６は逆浸透膜装置であり、２７は逆浸透膜装置の濃縮
水のエネルギー回収装置である。ここでは、逆浸透膜装
置の代わりに、各種蒸留装置、電気透析装置を使用する
ことができる。蒸留装置、電気透析装置を使用する場合
には２５のポンプは一般の送液ポンプを使用し、２７の
エネルギー回収装置は設置しない。

【００３９】

【実施例】以下に実施例によって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定
されるものではない。

【００４０】実施例１ 図１の前処理（１）として砂ろ過、アルカリ水溶液
（２）として水酸化ナトリウム水溶液、限外濾過膜
（３）として逆洗可能なポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）製限外濾過中空糸膜（東レ株式会社製ＣＰ１０−１
０１０）、酸水溶液（４）として塩酸水溶液、分離装置
（４）として海水淡水化用の高圧用逆浸透膜エレメント
（東レ製ＳＵ−８１０）を用いた装置を作製した。この
装置で供給液に殺菌剤として塩素を添加（残留塩素濃度
２ｐｐｍに調製）し、アルカリ添加後の供給液ｐＨを９
とし、さらにＰＡＮ限外濾過膜濾液のｐＨを６．５する
と共に還元剤として亜硫酸水素ナトリウム水溶液を添加
して、全溶解成分（ＴＤＳ）濃度３．５％の海水を供給
液として回収率４０％で分離を行ったところ、逆浸透膜
の透過水の全溶解成分（ＴＤＳ）濃度は２８０ｐｐｍで
高圧用逆浸透膜エレメントの造水量は３．８ｍ³ ／日で
あり、２０００時間経過後も造水量の低下は見られなか
った。

【００４１】比較例１ 実施例１において、アルカリ水溶液の添加、限外濾過膜
によるろ過、濾液のｐＨ調整を行わない以外は実施例１
と同様にして運転を行ったところ、初期造水量３．９ｍ
³ ／日が２０００時間後３．２まで低下した。

【００４２】実施例２ 実施例１において逆浸透膜部分を２段とし、１段目を
６．５ＭＰａで４０％回収率、２段目を９．０ＭＰａ、
３３％回収率で運転したところ、１段目の造水量は４．
０ｍ³ ／日、２段目の造水量は１．８ｍ³ ／日であっ
た。２００時間運転後も、１段目、２段目共に造水量の
低下は見られなかった。

【００４３】比較例２ 実施例２において、アルカリ水溶液の添加、限外濾過膜
によるろ過、濾液のｐＨ調整を行わない以外は実施例２
と同様にして運転を行ったところ、１段目初期造水量
３．８ｍ³ ／日が２００時間後３．１まで低下し、２段
目は初期造水量１．９が０．５まで低下した。

【００４４】実施例３ 図１の前処理（１）として砂ろ過、アルカリ水溶液
（２）として水酸化ナトリウム水溶液、非溶解物を除去
する方法（３）として、流動床式のペレットリアクター
（西原環境衛生研究所製）を使用し、酸水溶液（４）と
して塩酸水溶液、５の分離装置として海水淡水化用の高
圧用逆浸透膜エレメント（東レ製ＳＵ−８１０）を用い
た装置を作製した。この装置で供給液に殺菌剤として塩
素を添加し、アルカリ添加後の供給液ｐＨを９とし、さ
らにペレットリアクターの晶析残液のｐＨを６．５する
と共に還元剤として亜硫酸水素ナトリウム水溶液を添加
して、全溶解成分（ＴＤＳ）濃度３．５％の海水を供給
液として回収率４０％で分離を行ったところ、逆浸透膜
の透過水の全溶解成分（ＴＤＳ）濃度は２８０ｐｐｍで
高圧用逆浸透膜エレメントの造水量は４．０ｍ³ ／日で
あり、２０００時間経過後も造水量の低下は見られなか
った。

【００４５】実施例４ 図１の前処理（１）として砂ろ過、アルカリ水溶液
（２）として水酸化ナトリウム水溶液、非溶解物を除去
する方法（３）として、ＰＡＮ中空糸膜モジュールを使
用し、酸水溶液（４）として塩酸水溶液、分離装置
（５）として蒸留法の装置を作製した。この装置で供給
液に殺菌剤として塩素を添加し、アルカリ添加後の供給
液ｐＨを９とし、さらにＰＡＮ中空糸膜モジュールのろ
液のｐＨを６．５にして、全溶解成分（ＴＤＳ）濃度
３．５％の海水を供給液として分離を行ったところ、濃
度は８９ｐｐｍで、２０００時間経過後も蒸留装置内に
は大きなスケールは発生は見られなかった。

【００４６】実施例５ 図１前処理（１）として砂ろ過、アルカリ水溶液（２）
として水酸化ナトリウム水溶液、限外濾過膜（３）とし
て逆洗可能なポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）製限外濾
過中空糸膜、酸水溶液（４）として塩酸水溶液、分離装
置（５）としてかん水淡水化用の逆浸透膜エレメント
（東レ製ＳＵ−７１０）を用いた装置を作製した。この
装置で供給液に殺菌剤として塩素を添加し、アルカリ添
加後の供給液ｐＨを９とし、さらにＰＡＮ限外濾過膜濾
液のｐＨを６．５すると共に還元剤として亜硫酸水素ナ
トリウム水溶液を添加して、全溶解成分（ＴＤＳ）濃度
０．５％の海水を供給液として回収率７０％で分離を行
ったところ、逆浸透膜の透過水の全溶解成分（ＴＤＳ）
濃度は４０ｐｐｍで逆浸透膜エレメントの造水量は４．
８ｍ³ ／日であり、２０００時間経過後も造水量の低下
は見られなかった。

【００４７】

【発明の効果】本発明により、高濃度溶液、特に海水か
ら高い収率、少ないエネルギーで、より安価に、スケー
ル発生が少なく、造水量の低下が少なく、低濃度溶液を
安定に得ることができる分離方法および装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の分離装置の一例を示す全体フロー図
である。

【図２】 本発明の分離装置のアルカリ供給部の一例を
示すフロー図である。

【図３】 本発明の分離装置のろ過または晶析部の一例
（単独型）を示すフロー図である。

【図４】 本発明の分離装置のろ過または晶析部の一例
（晶析と濾過の組み合わせ型）を示すフロー図である。

【図５】 本発明の分離装置の酸供給部の一例を示すフ
ロー図である。

【図６】 本発明の分離装置の分離部の一例を示すフロ
ー図である。

【符号の説明】

１：原水の前処理装置供給液 ２：被処理液のｐＨを上げる装置 ３：ｐＨを上げた被処理液中の析出物を除去する装置 ４：３の処理水ｐＨを調整する装置 ５：４の処理水をさらに分離するための装置 ６：原液の送液ポンプ ７：混合槽または処理水の送液配管 ８：ｐＨ調整用のアルカリ水溶液のタンク ９：薬液ポンプ １０：自動バルブ １１：ｐＨメーター １２：ろ過、晶析のための送液ポンプ １３：限外濾過装置、精密濾過装置または晶析装置 １４：限外濾過装置または精密濾過装置 １５：ろ過水の送液ポンプ １６：混合槽またはろ過水の送液配管 １７：ｐＨ調整用の酸水溶液のタンク １８：薬液ポンプ １９：自動バルブ ２０：ｐＨメーター ２１：還元剤の水溶液タンク ２２：還元剤水溶液の送液ポンプ ２３：自動バルブ ２４：保安フィルター ２５：逆浸透膜用の高圧ポンプ ２６：逆浸透膜装置 ２７：逆浸透膜装置の濃縮水のエネルギー回収装置

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あらかじめ被処理水のｐＨを上げ、非溶
   解物を除去した後、さらに分離することを特徴とする分
   離方法。
2. 【請求項２】 非溶解物を除去する方法が限外濾過膜ま
   たは精密濾過膜によるろ過、または晶析であることを特
   徴とする請求項１記載の分離方法。
3. 【請求項３】 非溶解物を除去した溶液のｐＨを下げた
   後、さらに分離することを特徴とする請求項１記載の分
   離方法。
4. 【請求項４】 被処理液のｐＨを８以上にすることを特
   徴とする請求項１記載の分離方法。
5. 【請求項５】 非溶解物を除去した溶液をさらに分離す
   る方法が膜分離法であることを特徴とする請求項１記載
   の分離方法。
6. 【請求項６】 非溶解物を除去した溶液をさらに分離す
   る方法が逆浸透法であることを特徴とする請求項１記載
   の分離方法。
7. 【請求項７】 非溶解物を除去した溶液のｐＨを８以下
   にすることを特徴とする請求項３記載の分離方法。
8. 【請求項８】 晶析残液を限外濾過膜または精密濾過膜
   でろ過した後、さらに分離することを特徴とする請求項
   ２記載の分離方法。
9. 【請求項９】 非溶解物を除去する方法が流動床による
   ことを特徴とする請求項１記載の分離方法。
10. 【請求項１０】 被処理液のｐＨを上げる手段と、析出
    した固体を除去する手段、および非溶解物を除去した溶
    液をさらに分離する手段を有することを特徴とする分離
    装置。
11. 【請求項１１】 あらかじめ被処理水のスケール成分を
    非溶解化して除去した後、さらに分離することを特徴と
    する分離方法。