(57)【要約】【課題】  薬液の添加量を削減可能な水処理装置を提供する。【解決手段】  水処理装置は、脱炭酸装置、第１調整部、軟水化装置、第２調整部、及び逆浸透膜装置を備える。脱炭酸装置は、被処理水中の溶解炭酸成分を除去する。第１調整部は、前記溶解炭酸成分が除去された被処理水を略中性に調整する。軟水化装置は、前記略中性に調整された被処理水を軟水化する。第２調整部は、前記軟水化された被処理水をアルカリ性に調整する。逆浸透膜装置は、前記アルカリ性に調整された被処理水を、逆浸透膜により濃縮水と透過水とに分離する。【選択図】図１
2020182899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中の溶解炭酸成分を除去する脱炭酸装置と、
前記溶解炭酸成分が除去された被処理水を略中性に調整する第１調整部と、
前記略中性に調整された被処理水を軟水化する軟水化装置と、
前記軟水化された被処理水をアルカリ性に調整する第２調整部と、
前記アルカリ性に調整された被処理水を、逆浸透膜により濃縮水と透過水とに分離する逆浸透膜装置と
を具備する水処理装置。
【請求項２】
前記軟水化装置は、弱酸性カチオン交換樹脂により被処理水を軟水化する請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
被処理水をろ過するろ過装置と、
前記ろ過された被処理水を軟水化する第２軟水化装置と、
前記第２軟水化装置で軟水化された被処理水を酸性に調整し、前記酸性に調整した被処理水を前記脱炭酸装置へ供給する第３調整部と
をさらに具備する請求項１又は２記載の水処理装置。
【請求項４】
前記第２軟水化装置は、弱酸性カチオン交換樹脂により被処理水を軟水化する請求項３記載の水処理装置。
【請求項５】
同一の種類の第１及び第２弱酸性カチオン交換樹脂がそれぞれ収容される、同一構造の第１及び第２樹脂塔と、
前記第１樹脂塔を前記軟水化装置として利用し、前記第２樹脂塔を前記第２軟水化装置として利用する第１通水ラインと、
前記第２樹脂塔を前記軟水化装置として利用し、前記第１樹脂塔を前記第２軟水化装置として利用する第２通水ラインと、
前記第１通水ラインと、前記第２通水ラインとを切り替える切替手段と
をさらに具備する請求項３記載の水処理装置。
【請求項６】
同一の種類の第１乃至第３弱酸性カチオン交換樹脂がそれぞれ収容される、同一構造の第１乃至第３樹脂塔と、
前記第１樹脂塔を前記軟水化装置として利用し、前記第２樹脂塔を前記第２軟水化装置として利用し、前記第３樹脂塔を薬液再生させる第１通水ラインと、
前記第３樹脂塔を前記軟水化装置として利用し、前記第１樹脂塔を前記第２軟水化装置として利用し、前記第２樹脂塔を薬液再生させる第２通水ラインと、
前記第２樹脂塔を前記軟水化装置として利用し、前記第３樹脂塔を前記第２軟水化装置として利用し、前記第１樹脂塔を薬液再生させる第３通水ラインと、
第１通水ライン、第２通水ライン、第３通水ラインの順で接続を切り替える切替手段と
をさらに具備する請求項３記載の水処理装置。
【請求項７】
前記第２軟水化装置は、強酸性カチオン交換樹脂により被処理水を軟水化する請求項３記載の水処理装置。
【請求項８】
前記第２軟水化装置は、強酸性カチオン交換樹脂により被処理水を軟水化し、
前記第２軟水化装置は、複数設けられる請求項３記載の水処理装置。
【請求項９】
前記逆浸透膜装置は、アルカリ性で運用される請求項１乃至８のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記逆浸透膜装置で分離された濃縮水に熱処理を施すことで、前記濃縮水に含まれる水分を蒸発させる蒸発濃縮装置をさらに具備する請求項１乃至９のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記分離された濃縮水を、逆浸透膜により第２濃縮水と第２透過水とに分離する第２逆浸透膜装置をさらに具備する請求項１乃至９のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１２】
前記第２逆浸透膜装置で分離された第２濃縮水に熱処理を施すことで、前記第２濃縮水に含まれる水分を蒸発させる蒸発濃縮装置をさらに具備する請求項１１記載の水処理装置。
【請求項１３】
前記逆浸透膜装置で分離された濃縮水が、前記軟水化装置を再生するための再生液として用いられる請求項１乃至１２のいずれかに記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健全な水循環を実現するための法規制が強化されている。ＺＬＤ（Zero Liquid Discharge）は、水質汚染リスクの低減と、排水の再生及び再利用の視点から、工場内で水を再生して利用すると共に、さらに工場から外部に出される排水を０にまで低減することで水環境保全を図るコンセプトである。
【０００３】
ＺＬＤに向けた排水濃縮処理のため、逆浸透（ＲＯ：Reverse Osmosis）膜プロセスへ導入する被処理水に対して前処理を行う必要がある。ＲＯ膜プロセスのための前処理では、例えば、被処理水を弱酸性イオン交換樹脂により軟水化処理し、軟水化処理した被処理水に酸を添加して酸性にｐＨ調整する。そして、酸性にｐＨ調整された被処理水を脱炭酸処理し、脱炭酸処理した被処理水にアルカリを添加してアルカリ性にｐＨ調整することが想定される。
【０００４】
ところで、上記弱酸性イオン交換樹脂は、軟水化処理で利用される際、例えば、酸再生された後、コンディショニング薬剤が添加されることでアルカリ性にコンディショニングされている。コンディショニング直後の弱酸性イオン交換樹脂に被処理水を通水させると、コンディショニング薬剤に由来するアルカリ金属イオンが放出される。このように軟水化処理後の処理水はｐＨがアルカリ側に偏っているため、上記前処理で記載されるように、軟水化処理後の処理水を酸性にｐＨ調整し、脱炭酸処理後の処理水をアルカリ性にｐＨ調整しようとすると、ｐＨ調整幅が広くなり、薬液の消費量が大きくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５９２５２５５号明細書
【特許文献２】米国特許第６５３７４５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで目的は、薬液の添加量を削減可能な水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、水処理装置は、脱炭酸装置、第１調整部、軟水化装置、第２調整部、及び逆浸透膜装置を備える。脱炭酸装置は、被処理水中の溶解炭酸成分を除去する。第１調整部は、前記溶解炭酸成分が除去された被処理水を略中性に調整する。軟水化装置は、前記略中性に調整された被処理水を軟水化する。第２調整部は、前記軟水化された被処理水をアルカリ性に調整する。逆浸透膜装置は、前記アルカリ性に調整された被処理水を、逆浸透膜により濃縮水と透過水とに分離する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る水処理装置の機能構成を表すブロック図である。
【図２】図２は、第２の実施形態に係る水処理装置の機能構成を表すブロック図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係る水処理装置の機能構成の変形例を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る水処理装置１の機能構成の例を表すブロック図である。図１に示される水処理装置１は、脱炭酸装置１０、軟水化装置２０、昇圧ポンプ３０、ＲＯ膜濃縮装置４０、第１ｐＨ調整部５０、及び第２ｐＨ調整部６０を備える。
【００１１】
脱炭酸装置１０は、供給される被処理水中の溶解炭酸成分を除去する。脱炭酸装置１０は、例えば、被処理水中の炭酸種イオンを除去する機能を有する技術から選定される。例えば、脱炭酸装置１０は、散水気液接触、又は脱気膜等を用いて実現される。脱炭酸装置１０に供給される被処理水は、酸性にｐＨ調整されていると溶存炭酸成分を効果的に除去することが可能である。脱炭酸装置１０で溶存炭酸成分が除去された処理水は、被処理水として通水ライン１１へ排出される。
【００１２】
本実施形態において、被処理水は、例えば、炭酸種イオン及び硬度成分を含む排水である。炭酸種イオンを含む排水としては、例えば、好気性処理が施された排水、嫌気性処理が施された排水、中性〜アルカリ性凝集沈殿又は浮上分離等による固液分離処理が施された排水、若しくは、炭酸ソーダ等を添加する硬度除去処理が施された排水等が挙げられる。また、これらを任意に組み合わせた処理が施された排水も、炭酸種イオンを含む排水に含まれる。
【００１３】
第１ｐＨ調整部５０は、通水ライン１１により軟水化装置２０へ供給される被処理水にアルカリを添加する。第１ｐＨ調整部５０は、例えば、ポンプを備え、例えば、水酸化ナトリウム等のアルカリをポンプにより通水ライン１１へ送出する。アルカリの添加により、被処理水は中和される。より具体的には、例えば、脱炭酸装置１０から排出される被処理水のｐＨは５．５程度である。第１ｐＨ調整部５０は、例えば、この被処理水がｐＨ７〜７．５程度の被処理水となるように、通水ライン１１へアルカリを添加する。
【００１４】
軟水化装置２０は、通水ライン１１から供給される被処理水を軟水化する。すなわち、軟水化装置２０は、脱炭酸装置１０で溶存炭酸成分が除去された被処理水に含まれる硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水を製造する。脱炭酸装置１０で溶存炭酸成分が除去された被処理水に含まれる硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水を製造する。軟水化装置２０は、例えば、弱酸性カチオン交換樹脂を用いて実現される。弱酸性イオン交換樹脂は、例えば、酸再生された後、コンディショニング薬剤が添加されることでアルカリ性にコンディショニングされている。軟水化装置２０で軟化処理された処理水は、被処理水として通水ライン２１へ排出される。なお、図１に示される水処理装置１では、軟水化装置２０が１つしか記載されていない。しかしながら、実用の際には、軟水化装置２０は複数設けられ、薬液再生等の操作と、被処理水の通水とが切り替えられて運用される。
【００１５】
第２ｐＨ調整部６０は、通水ライン２１により昇圧ポンプ３０へ供給される被処理水にアルカリを添加する。第２ｐＨ調整部６０は、例えば、ポンプを備え、例えば、水酸化ナトリウム等のアルカリをポンプにより通水ライン２１へ送出する。アルカリの添加により、被処理水はアルカリ性となる。より具体的には、軟水化装置２０から排出される被処理水のｐＨは、弱酸性カチオン交換樹脂のアルカリコンディショニング直後で、例えば、８〜９程度である。第２ｐＨ調整部６０は、例えば、この被処理水がｐＨ９〜１０程度の被処理水となるように、通水ライン２１へアルカリを添加する。第２ｐＨ調整部６０によりアルカリが添加された被処理水は、昇圧ポンプ３０で予め設定された圧力へ昇圧され、ＲＯ膜濃縮装置４０へ供給される。なお、予め設定した圧力とは、例えば、少なくとも浸透圧よりも高い圧力である。
【００１６】
ＲＯ膜濃縮装置４０は、高圧に昇圧されて供給された被処理水を、溶存塩類が除去された透過水と、溶存塩類が濃縮された濃縮水とに分離する、逆浸透膜装置の一例である。ＲＯ膜濃縮装置４０は、例えば、アルカリ性で運用される。ＲＯ膜濃縮装置４０は、例えば、圧力容器４１、及び圧力容器４１内に設置される逆浸透膜エレメント４２を備える。逆浸透膜エレメント４２は、逆浸透膜４２１を備えている。逆浸透膜４２１としては、例えば、スパイラル状、及び中空糸状等の膜が用いられる。ＲＯ膜濃縮装置４０は、逆浸透膜４２１により分離された高圧の濃縮水を後段へ送出し、逆浸透膜４２１により分離された透過水を排出する。
【００１７】
後述のように本実施形態に係る水処理装置１は、硬度成分及び炭酸種イオンを前処理にて適切に除去可能であるため、ＲＯ膜濃縮装置４０において硬度由来の炭酸塩析出を抑制することが可能となる。このため、ＲＯ膜濃縮装置４０をアルカリ環境下で運用してシリカスケール等の発生を抑制するのに好適な環境となる。
【００１８】
なお、図１では、圧力容器４１内に１つの逆浸透膜エレメント４２が設置されているように表されているが、これに限定されない。例えば、圧力容器４１内に設置される逆浸透膜エレメント４２の数は複数であっても構わない。また、ＲＯ膜濃縮装置４０は、複数の圧力容器４１を備えていても構わない。このとき、例えば、ＲＯ膜濃縮装置４０は、逆浸透膜エレメント４２を有する複数の圧力容器４１を、多段構成、多系統構成、又はツリー構成等の配置で備える。
【００１９】
また、ＲＯ膜濃縮装置４０には、運転圧、及び装置規模に応じ、動力回収装置が設けられていても構わない。動力回収装置は、ＲＯ膜濃縮装置４０から送出される、高圧の濃縮水から圧力エネルギーを回収する装置である。
【００２０】
また、ＲＯ膜濃縮装置４０には、被処理水質に応じ、スケール防止剤、酸化還元機能を有するスライム防止剤、洗浄剤、及び／又は洗浄水等の導入経路が設けられていても構わない。このとき、例えば、ＲＯ膜濃縮装置４０の入口に水質計を配置する。そして、この水質計器により測定される水質に基づいて導入経路を操作することで、スケール防止剤、及びスライム防止剤の添加操作、及びＲＯ膜濃縮装置４０の洗浄操作を実施する。
【００２１】
また、ＲＯ膜濃縮装置４０で分離される濃縮水に由来する塩分濃縮水は、軟水化装置２０の弱酸性カチオン交換樹脂の再生液として利用しても構わない。これにより、再生液の使用量を抑制することが可能となる。
【００２２】
以上のように、第１の実施形態では、水処理装置１は、脱炭酸装置１０での脱炭酸処理の後、被処理水へアルカリを添加することで被処理水を中和する。そして、水処理装置１は、中和した被処理水を軟水化装置２０の弱酸性イオン交換樹脂で軟化処理した後、被処理水へアルカリを添加することで被処理水をＲＯ膜処理に適したｐＨへ調整するようにしている。これにより、軟水化装置２０の弱酸性イオン交換樹脂を通過した液体に含まれる樹脂排出成分によるアルカリ方向へのｐＨ操作能を有効に活用することが可能となる。
【００２３】
ところで、本実施形態に係る水処理装置１へ供給される被処理水には、炭酸種イオンの他、例えば、マグネシウムイオン、及び／又は、カルシウムイオンといったアルカリ土類金属イオンが含有されている。このような被処理水を、脱炭酸装置１０への導入より先に、軟水化装置２０の弱酸性カチオン交換樹脂に導入すると、樹脂塔内にアルカリ土類の炭酸塩や水酸化物塩が形成され、形成されたこれらの塩が樹脂塔内部に堆積する可能性がある。弱酸性カチオン交換樹脂は、軟水化の通水時間経過に従い、排出される液体のｐＨが次第に低下する。ｐＨが低下すると、樹脂塔内に堆積された堆積塩のうち、炭酸塩の一部から炭酸ガスが発生する。この炭酸ガスの発生により、樹脂塔内部にて気泡の蓄積が生じ、樹脂充填層の気泡による層上昇、又は充填層密度の低下が引き起こされ、弱酸性カチオン交換樹脂による軟水化処理での通水均一性が保てなくなるおそれがある。
【００２４】
これに対して第１の実施形態に係る水処理装置１では、脱炭酸装置１０で炭酸種イオン成分が除去された被処理水が軟水化装置２０へ導入されるようになっている。このため、アルカリ性にコンディショニングされている弱酸性カチオン交換樹脂環境下における炭酸塩成分の析出、並びに、析出した炭酸塩成分の堆積及び蓄積が抑制される。
【００２５】
また、第１の実施形態に係る水処理装置１では炭酸種イオン成分が除去された被処理水が軟水化装置２０で軟水化処理されるため、炭酸種イオン成分を含む種々の排水に対し、適切な硬度除去、炭酸除去等のスケール要因を除去した後、アルカリ性でのＲＯ膜による排水の濃縮が可能となる。すなわち、水処理装置１は、炭酸種イオンを含む様々な排水に対し、排水濃縮操作を適切に運用することが可能となる。
【００２６】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る水処理装置１ａの機能構成の例を表すブロック図である。図２に示される水処理装置１ａは、ろ過装置７０、第１軟水化装置８０、脱炭酸装置１０ａ、第２軟水化装置２０ａ、昇圧ポンプ３０ａ，９０、第１ＲＯ膜濃縮装置４０ａ、第２ＲＯ膜濃縮装置１００、第１ｐＨ調整部１１０、第２ｐＨ調整部５０ａ、及び第３ｐＨ調整部６０ａを備える。
【００２７】
ろ過装置７０は、供給される被処理水をろ過する。ろ過装置７０は、例えば、精密ろ過（ＭＦ：Microfiltration）膜、限外ろ過（ＵＦ：Ultrafiltration）膜、及びＭＢＲ（Membrane Bioreactor）法等の膜分離技術を用いて実現される。なお、ろ過装置７０の前段に砂ろ過装置が設けられていても構わない。
【００２８】
第１軟水化装置８０は、ろ過装置７０でろ過された被処理水を軟水化する。すなわち、第１軟水化装置８０は、ろ過装置７０でろ過された被処理水に含まれる硬度成分を陽イオンに置換して軟水を製造する。第１軟水化装置８０は、例えば、弱酸性カチオン交換樹脂、又は強酸性カチオン交換樹脂等を用いて実現される。第１軟水化装置８０で軟化処理された処理水は、被処理水として通水ライン８１へ排出される。
【００２９】
第１軟水化装置８０で弱酸性カチオン交換樹脂が用いられる場合、この弱酸性カチオン交換樹脂は、例えば、第２軟水化装置２０ａで用いられる弱酸性カチオン交換樹脂と同一メディア（ビーズ）であり、かつ、第２軟水化装置２０ａとして設けられる樹脂等と同一構造の樹脂塔に収容されるようにしてもよい。第１軟水化装置８０及び第２軟水化装置２０ａをこのように構築し、被処理水の通水ラインを切り替えるための切替手段を設けることで、第１軟水化装置８０及び第２軟水化装置２０ａをメリーゴーランド形式で運用することが可能となる。
【００３０】
より具体的には、例えば、第１樹脂塔乃至第３樹脂塔を設け、このうち２機をそれぞれ第１軟水化装置８０及び第２軟水化装置２０ａとして割り当て、１機を薬液再生のために待機させるように運用する。このとき、例えば、第１樹脂塔を第２軟水化装置２０ａとして利用し、第２樹脂塔を第１軟水化装置８０として利用し、第３樹脂塔を薬液再生させる第１通水ラインと、第３樹脂塔を第２軟水化装置２０ａとして利用し、第１樹脂塔を第１軟水化装置８０として利用し、第２樹脂塔を薬液再生させる第２通水ラインと、第２樹脂塔を第２軟水化装置２０ａとして利用し、第３樹脂塔を第１軟水化装置８０として利用し、第１樹脂塔を薬液再生させる第３通水ラインとを設ける。そして、切替手段により、第１通水ライン、第２通水ライン、第３通水ラインの順で接続を切り替える。
【００３１】
また、第１軟水化装置８０で強酸性カチオン交換樹脂が用いられる場合、第１軟水化装置８０としての樹脂塔は複数設けられ、薬液再生等の操作と、被処理水の通水とを切り替えて運用される。なお、第１軟水化装置８０のイオン交換樹脂の種類と構成とは、被処理水中のイオン成分濃度に応じて選定される。
【００３２】
第１ｐＨ調整部１１０は、通水ライン８１により脱炭酸装置１０ａへ供給される被処理水に酸を添加する。第１ｐＨ調整部１１０は、例えば、ポンプを備え、例えば、塩酸等の酸をポンプにより通水ライン８１へ送出する。酸の添加により、被処理水は酸性となり、脱炭酸装置１０ａでの脱炭酸処理が促進される。
【００３３】
脱炭酸装置１０ａは、第１の実施形態における脱炭酸装置１０と同様に動作する。すなわち、脱炭酸装置１０ａは、第１軟水化装置８０で軟水化されて通水ライン８１から供給される被処理水中の溶解炭酸成分を除去する。脱炭酸装置１０ａは、例えば、被処理水中の炭酸種イオンを除去する機能を有する技術から選定される。脱炭酸装置１０で溶存炭酸成分が除去された処理水は、被処理水として通水ライン１１ａへ排出される。
【００３４】
第２ｐＨ調整部５０ａは、第１の実施形態における第１ｐＨ調整部５０と同様に動作する。すなわち、第２ｐＨ調整部５０ａは、通水ライン１１ａにより第２軟水化装置２０ａへ供給される被処理水にアルカリを添加する。第２ｐＨ調整部５０ａは、例えば、ポンプを備え、アルカリをポンプにより通水ライン１１ａへ送出する。アルカリの添加により、被処理水は中和される。
【００３５】
第２軟水化装置２０ａは、第１の実施形態における軟水化装置２０と同様に動作する。すなわち、第２軟水化装置２０ａは、脱炭酸装置１０ａで溶存炭酸成分が除去されて通水ライン１１ａから供給される被処理水に含まれる硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水を製造する。第２軟水化装置２０ａは、例えば、弱酸性カチオン交換樹脂を用いて実現される。第２軟水化装置２０ａで軟化処理された処理水は、被処理水として通水ライン２１ａへ排出される。なお、第１軟水化装置８０が第２軟水化装置２０ａと同一の構造の樹脂塔でない場合、すなわち、第１軟水化装置８０及び第２軟水化装置２０ａをメリーゴーランド形式で運用できない場合、第２軟水化装置２０ａは複数設けられ、薬液再生等の操作と、被処理水の通水とが切り替えられて運用される。
【００３６】
第３ｐＨ調整部６０ａは、第１の実施形態における第２ｐＨ調整部６０と同様に動作する。すなわち、第３ｐＨ調整部６０ａは、通水ライン２１ａにより昇圧ポンプ３０ａへ供給される被処理水にアルカリを添加する。第３ｐＨ調整部６０ａは、例えば、ポンプを備え、アルカリをポンプにより通水ライン２１ａへ送出する。アルカリの添加により、被処理水はアルカリ性となる。第３ｐＨ調整部６０ａによりアルカリが添加された被処理水は、昇圧ポンプ３０ａで予め設定された圧力へ昇圧され、第１ＲＯ膜濃縮装置４０ａへ供給される。
【００３７】
第１ＲＯ膜濃縮装置４０ａは、第１の実施形態における第１ＲＯ膜濃縮装置４０ａと同様に動作する。すなわち、第１ＲＯ膜濃縮装置４０ａは、アルカリ性で運用され、高圧に昇圧されて供給された被処理水を、溶存塩類が除去された透過水と、溶存塩類が濃縮された濃縮水とに分離する。第１ＲＯ膜濃縮装置４０ａは、逆浸透膜４２１ａにより分離された高圧の濃縮水を後段へ送出し、逆浸透膜４２１ａにより分離された透過水を排出する。第１ＲＯ膜濃縮装置４０ａから送出された濃縮水は、昇圧ポンプ９０で予め設定された圧力へ昇圧され、第２ＲＯ膜濃縮装置１００へ供給される。なお、第１ＲＯ膜濃縮装置４０ａから送出された濃縮水が、例えば、少なくとも浸透圧よりも高い圧力を有している場合には、昇圧ポンプ９０を設ける必要はない。
【００３８】
第２ＲＯ膜濃縮装置１００は、高圧に昇圧されて供給された濃縮水を、溶存塩類が除去された透過水と、溶存塩類がさらに濃縮された濃縮水とに分離する。第２ＲＯ膜濃縮装置１００は、例えば、アルカリ性で運用される。第２ＲＯ膜濃縮装置１００は、例えば、圧力容器１０１、及び圧力容器１０１内に設置される逆浸透膜エレメント１０２を備える。逆浸透膜エレメント１０２は、逆浸透膜１０２１を備えている。なお、図２では、圧力容器１０１内に１つの逆浸透膜エレメント１０２が設置されているように表されているが、これに限定されない。例えば、圧力容器１０１内に設置される逆浸透膜エレメント１０２の数は複数であっても構わない。また、第２ＲＯ膜濃縮装置１００は、複数の圧力容器１０１を備えていても構わない。このとき、例えば、第２ＲＯ膜濃縮装置１００は、逆浸透膜エレメント１０２を有する複数の圧力容器１０１を、多段構成、多系統構成、又はツリー構成等の配置で備える。
【００３９】
第２ＲＯ膜濃縮装置１００は、逆浸透膜１０２１により分離された高圧の濃縮水を後段へ送出し、逆浸透膜１０２１により分離された透過水を排出する。なお、第２ＲＯ膜濃縮装置１００は、濃縮液内部循環を形成するようにしてもよい。すなわち、第２ＲＯ膜濃縮装置１００から送出された濃縮水の一部を循環させ、第２ＲＯ膜濃縮装置１００へ供給してもよい。また、第２ＲＯ膜濃縮装置１００は、逆浸透膜１０２１により分離された透過水を通水ライン２１ａへ供給しても構わない。
【００４０】
以上のように、第２の実施形態では、水処理装置１ａは、第１軟水化装置８０での軟水化処理の後、脱炭酸装置１０ａで脱炭酸処理し、被処理水へアルカリを添加することで被処理水を中和する。そして、水処理装置１ａは、中和した被処理水を第２軟水化装置２０ａの弱酸性イオン交換樹脂で軟化処理した後、被処理水へアルカリを添加することで被処理水をＲＯ膜処理に適したｐＨへ調整するようにしている。これにより、第２軟水化装置２０ａの弱酸性イオン交換樹脂を通過した液体に含まれる樹脂排出成分によるアルカリ方向へのｐＨ操作能を有効に活用することが可能となる。
【００４１】
また、アルカリ性にコンディショニングされている弱酸性カチオン交換樹脂環境下における炭酸塩成分の析出、並びに、析出した炭酸塩成分の堆積及び蓄積が抑制される。
【００４２】
また、第２の実施形態に係る水処理装置１ａでは炭酸種イオン成分が除去された被処理水が第２軟水化装置２０ａの弱酸性カチオン交換樹脂で軟水化処理されるため、炭酸種イオン成分を含む種々の排水に対し、適切な硬度除去、炭酸除去等のスケール要因を除去した後、アルカリ性でのＲＯ膜による排水の濃縮が可能となる。すなわち、水処理装置１ａは、炭酸種イオンを含む様々な排水に対し、排水濃縮操作を適切に運用することが可能となる。
【００４３】
また、第２の実施形態では、水処理装置１ａは、例えば、第１軟水化装置８０に強酸性カチオン交換樹脂を適用可能である。第１軟水化装置８０に強酸性カチオン交換樹脂を適用することで、脱炭酸装置１０ａの被処理水源のｐＨ上昇を抑制した硬度除去が可能となる。これにより、第１ｐＨ調整部１１０による酸の供給量を軽減しつつ、第２軟水化装置２０ａへの硬度負荷を軽減することが可能となる。すなわち、薬品消費量を抑制して、硬度除去を進めることが可能となる。
【００４４】
また、第２の実施形態では、水処理装置１ａは、例えば、第１軟水化装置８０に弱酸性カチオン交換樹脂を適用可能である。第１軟水化装置８０に弱酸性カチオン交換樹脂を適用し、かつ、弱酸性カチオン交換樹脂の種類、及び樹脂塔の構造を第１軟水化装置８０と第２軟水化装置２０ａとで一致させることで、第１軟水化装置８０及び第２軟水化装置２０ａを、メリーゴーランド形式で利用することが可能となる。これにより、第２軟水化装置２０ａとしての利用により軟水化効率が低下した樹脂塔を、第１軟水化装置８０として切り替えて利用することが可能となる。すなわち、樹脂塔を有効に活用することが可能となる。
【００４５】
（変形例）
図３は、第２の実施形態に係る水処理装置１ｂの機能構成の変形例を表すブロック図である。図３に示される水処理装置１ｂは、図２に示される水処理装置１ａに対し、第２ＲＯ膜濃縮装置１００の後段に蒸発濃縮装置１２０が設けられている。
【００４６】
蒸発濃縮装置１２０は、水溶性有機物を含む濃縮液に対する熱処理プロセスを実施する熱処理装置の一例であり、例えば、蒸発濃縮を実施する装置である。蒸発濃縮装置１２０は、第２ＲＯ膜濃縮装置１００から供給される濃縮水に由来する水分を蒸発させ、蒸発残渣と蒸発水とを発生させる。蒸発濃縮装置１２０は、例えば、蒸発缶を利用した構成、加熱用蒸気を利用した構成、及びスプレードライヤ等の既往のシステムを利用した構成等により実現される。蒸発缶としては、例えば、単純効用缶、及び多段効用缶が用いられてもよい。加熱用蒸気を利用した構成としては、例えば、ＴＶＲ（Thermo-Vapor Recompression）形式、ＭＶＲ（Mechanical Vapor Recompression）形式、及びヒートポンプ等を利用した構成が挙げられる。なお、蒸発濃縮装置１２０は、蒸発残渣の生成に応じ、遠心分離機、及び固液分離器の追加構成を取ってもよい。また、蒸発濃縮促進のため、消泡剤、及びスケール防止剤等の薬液添加機構を設けても構わない。
【００４７】
第１ＲＯ膜濃縮装置４０ａ、及び第２ＲＯ膜濃縮装置１００を蒸発濃縮装置１２０の前段に複数多段に配することで、被処理水の量・質の変動に対応しつつ蒸発濃縮工程、排水ゼロ化することが可能となる。
【００４８】
なお、水処理装置１ａ，１ｂは、ろ過装置７０の前段に酸化処理槽、凝集処理槽、生物処理槽、及びこれらのうち少なくとも２つ以上の組み合わせをさらに有していても構わない。なお、生物処理槽で膜分離活性汚泥法等が導入されている場合には、ろ過装置７０の少なくとも一部が、生物処理槽で含まれるようにしても構わない。
【００４９】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、水処理装置１，１ａ，１ｂは、薬液の添加量を削減できる。また、炭酸塩成分の堆積及び蓄積が抑制されることで、堆積固形分による圧力損失、堆積固形分の再溶解による弱酸性カチオン交換樹脂層での気泡蓄積、発生した気泡の成長に伴う樹脂層の偏流化、及び／又は、樹脂層均質充填性の欠如といった、イオン交換樹脂プロセスを運用する際の健全性維持の課題を解決することができる。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１，１ａ，１ｂ…水処理装置
１０，１０ａ…脱炭酸装置
１１，１１ａ…通水ライン
２０…軟水化装置
２０ａ…第２軟水化装置
２１，２１ａ…通水ライン
３０，３０ａ…昇圧ポンプ
４０…ＲＯ膜濃縮装置
４０ａ…第１ＲＯ膜濃縮装置
４１…圧力容器
４２…逆浸透膜エレメント
４２１，４２１ａ…逆浸透膜
５０…第１ｐＨ調整部
５０ａ…第２ｐＨ調整部
６０…第２ｐＨ調整部
６０ａ…第３ｐＨ調整部
７０…ろ過装置
８０…第１軟水化装置
８１…通水ライン
９０…昇圧ポンプ
１００…第２ＲＯ膜濃縮装置
１０１…圧力容器
１０２…逆浸透膜エレメント
１０２１…逆浸透膜
１１０…第１ｐＨ調整部
１２０…蒸発濃縮装置
【図１】
2020182899.tif 000003
【図２】
2020182899.tif 000004
【図３】
2020182899.tif 000005