(57)【要約】【課題】逆浸透膜装置の運転における回収率を向上することができるとともに、シリカの除去性能を容易に回復することができる水処理システムを提供すること。【解決手段】水処理システム１は、透過水Ｗ１０及び濃縮水Ｗ２０を製造する逆浸透膜モジュール１１、逆浸透膜モジュール１１に接続された濃縮水ラインＬ２０、濃縮水Ｗ２０の一部を系外へ排水する排水ラインＬ２５、濃縮水Ｗ２０の残部を逆浸透膜モジュール１１の原水Ｗ１側へ還流するＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０を備える逆浸透膜装置１０と、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０の上流位置に設けられ、金属水酸化物を生成する金属水酸化物生成装置２０と、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０の下流位置に設けられ、濃縮水Ｗ２０に含まれるシリカと金属水酸化物生成装置２０により生成された金属水酸化物との凝集物を濾過処理する濾過装置３０とを備える。【選択図】図１
2011083727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）原水を膜分離処理し、透過水及び濃縮水を製造する逆浸透膜モジュール；
前記逆浸透膜モジュールに接続された濃縮水ライン；
前記濃縮水ラインから分岐し、前記逆浸透膜モジュールからの濃縮水の一部を系外へ排水する排水ライン；及び
前記濃縮水ラインから分岐し、前記逆浸透膜モジュールからの濃縮水の残部を前記逆浸透膜モジュールの原水側へ還流する還流ラインを備える逆浸透膜装置と、
（Ｂ）前記還流ラインの上流位置に設けられ、濃縮水に金属水酸化物を生成する金属水酸化物生成装置と、
（Ｃ）前記還流ラインの下流位置に設けられ、濃縮水に含まれるシリカと前記金属水酸化物生成装置により生成された金属水酸化物との凝集物を濾過処理する濾過装置と、
を備える水処理システム。
【請求項２】
前記金属水酸化物生成装置は、濃縮水に硫酸アルミニウムを添加する第１薬剤添加装置を備え、
濃縮水に含まれるアルカリ成分と前記第１薬剤添加装置により添加された硫酸アルミニウムとの反応により金属水酸化物を生成する、請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記金属水酸化物生成装置は、濃縮水に硫酸アルミニウムを添加する第一薬剤添加装置と、
濃縮水にアルカリ剤を添加する第２薬剤添加装置とを備え、
前記第１薬剤添加装置により添加された硫酸アルミニウムと前記第２薬剤添加装置により添加されたアルカリ剤との反応により金属水酸化物を生成する、請求項１に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記金属水酸化物生成装置は、濃縮水を貯留する反応槽と、
前記反応槽に貯留された濃縮水中に浸漬される金属電極とを備え、
前記金属電極の表面における酸化・還元反応により金属水酸化物を生成する、請求項１に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記濾過装置は、急速砂濾過塔及び／又は精密濾過膜モジュールを備える、請求項１から４のいずれかに記載の水処理システム。
【請求項６】
前記排水ラインは、前記逆浸透膜装置の回収率を変更可能な排水流量調整手段を備え、
前記還流ラインは、前記濃縮水ラインからそれぞれ分岐する第１還流ライン及び第２還流ラインから構成され、
前記金属水酸化物生成装置及び前記濾過装置は、前記第１還流ライン及び前記第２還流ラインのいずれか一方に設けられる、請求項１から５のいずれかに記載の水処理システム。
【請求項７】
前記還流ラインに、前記濾過装置を経た濃縮水のシリカ濃度及び／又は濁質濃度を測定する水質センサを設け、
該水質センサの測定値が閾値を超えたときに、前記排水流量調整手段により濃縮水の排水流量を増加させる、請求項６に記載の水処理システム。
【請求項８】
前記濾過装置は、原水を導入して濾過媒体の逆洗が可能に構成され、
前記濾過装置の逆洗のときに、前記排水流量調整手段により濃縮水の排水流量を増加させる、請求項６又は７に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水に各種水処理を行う水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、逆浸透膜装置においては、一般的に、逆浸透膜の膜面の閉塞防止の観点から、膜モジュール内における原水の流速を一定値以上に維持して運転するクロスフロー方式が採用されている。このクロスフロー方式を採用する逆浸透膜装置は、膜分離処理により透過水及び濃縮水を製造し、この濃縮水の一部を排水し、残部を循環しながら運転する。
【０００３】
また、この逆浸透膜装置は、回収率（回収率［％］＝透過水流量／（透過水流量＋排水流量）×１００）を設定して運転する。
回収率の設定について非特許文献１には、膜分離処理する水のシリカ濃度がシリカの溶解度を超えると膜面にシリカが析出するので、シリカが析出しない範囲で回収率を設定する旨が記載されている。
【０００４】
この回収率は、膜分離処理により製造する透過水の割合が大きい程高くなる。
一方、回収率を高く設定すると排水の割合が低くなる。また、原水に溶解していたシリカの濃度は、排水の割合が低くなると、濃縮水において高くなる。その結果、仮に、膜モジュール内において、シリカ濃度が溶解度を超えると、シリカが膜面に析出し、逆浸透膜装置の運転の障害となる。
【０００５】
よって、非特許文献１の記載のように、シリカの析出を考慮した回収率で逆浸透膜装置を運転した場合には、シリカの濃度が溶解度を超えることがないので、逆浸透膜装置の運転は安定する。しかしこれでは、回収率が低くなり、経済的でない。
【０００６】
そこで、膜モジュール内におけるシリカの析出を回避する装置として、多孔質シリカ除去剤を充填したシリカ除去手段に、濃縮水を通水させるシリカ除去装置が提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載のシリカ除去装置によれば、シリカ除去手段に濃縮水を循環させることで、濃縮水中の溶存シリカを、多孔質シリカ除去剤の表面に析出させて除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２６５４３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】酒井清孝、「膜分離プロセスの理論と設計」、初版、株式会社アイピーシー、１９９３年９月１０日、ｐ．１４，１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のシリカ除去装置は、濃縮水に溶存するシリカを多孔質シリカ除去剤の表面に析出させて除去するので、多孔質シリカ除去剤の粒子が成長して（粒径が大きくなり）、通水抵抗が増加し、シリカの除去性能が低下する。このため、特許文献１に記載のシリカ除去装置は、低下したシリカの除去性能を回復するために、頻繁に多孔質シリカ除去剤の交換が必要になる。
【００１０】
本発明は、逆浸透膜装置の運転における回収率を向上することができるとともに、シリカの除去性能を容易に回復することができる水処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、（Ａ）原水を膜分離処理し、透過水及び濃縮水を製造する逆浸透膜モジュール；前記逆浸透膜モジュールに接続された濃縮水ライン；前記濃縮水ラインから分岐し、前記逆浸透膜モジュールからの濃縮水の一部を系外へ排水する排水ライン；及び前記濃縮水ラインから分岐し、前記逆浸透膜モジュールからの濃縮水の残部を前記逆浸透膜モジュールの原水側へ還流する還流ラインを備える逆浸透膜装置と、（Ｂ）前記還流ラインの上流位置に設けられ、濃縮水に金属水酸化物を生成する金属水酸化物生成装置と、（Ｃ）前記還流ラインの下流位置に設けられ、濃縮水に含まれるシリカと前記金属水酸化物生成装置により生成された金属水酸化物との凝集物を濾過処理する濾過装置と、を備える水処理システムに関する。
【００１２】
また、前記金属水酸化物生成装置は、濃縮水に硫酸アルミニウムを添加する第１薬剤添加装置を備え、濃縮水に含まれるアルカリ成分と前記第１薬剤添加装置により添加された硫酸アルミニウムとの反応により金属水酸化物を生成することが好ましい。
【００１３】
また、前記金属水酸化物生成装置は、濃縮水に硫酸アルミニウムを添加する第１薬剤添加装置と、濃縮水にアルカリ剤を添加する第２薬剤添加装置とを備え、前記第１薬剤添加装置により添加された硫酸アルミニウムと前記第２薬剤添加装置により添加されたアルカリ剤との反応により金属水酸化物を生成することが好ましい。
【００１４】
また、前記金属水酸化物生成装置は、濃縮水を貯留する反応槽と、前記反応槽に貯留された濃縮水中に浸漬される金属電極とを備え、前記金属電極の表面における酸化・還元反応により金属水酸化物を生成することが好ましい。
【００１５】
また、前記濾過装置は、急速砂濾過塔及び／又は精密濾過膜モジュールを備えることが好ましい。
【００１６】
また、前記排水ラインは、前記逆浸透膜装置の回収率を変更可能な排水流量調整手段を備え、前記還流ラインは、前記濃縮水ラインからそれぞれ分岐する第１還流ライン及び第２還流ラインから構成され、前記金属水酸化物生成装置及び前記濾過装置は、前記第１還流ライン及び前記第２還流ラインのいずれか一方に設けられることが好ましい。
【００１７】
また、前記還流ラインに、前記濾過装置を経た濃縮水のシリカ濃度及び／又は濁質濃度を測定する水質センサを設け、該水質センサの測定値が閾値を超えたときに、前記排水流量調整手段により濃縮水の排水流量を増加させることが好ましい。
【００１８】
また、前記濾過装置は、原水を導入して濾過媒体の逆洗が可能に構成され、前記濾過装置の逆洗のときに、前記排水流量調整手段により濃縮水の排水流量を増加させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、逆浸透膜装置の運転における回収率を向上することができるとともに、シリカの除去性能を容易に回復することができる水処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の水処理システム１を示す概略構成図である。
【図２】第２実施形態の水処理システム１Ａの金属水酸化物生成装置２０Ａを示す概略構成図である。
【図３】第３実施形態の水処理システム１Ｂの金属水酸化物生成装置２０Ｂを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、逆浸透膜装置の濃縮水に含まれるシリカを金属水酸化物に吸着共沈させ、生成した凝集物を濾過処理することにより、濃縮水中からシリカを高効率で除去することを技術思想とする。すなわち、濃縮水は、原水よりもシリカが高濃度に濃縮された状態であるため、原水からシリカを除去する場合よりも、同一量の金属水酸化物に対するシリカの吸着量を高めることができる。その結果、本発明では、シリカ除去に要する金属水酸化物の量を大幅に削減することが可能になっている。
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１を参照して、本発明の第１実施形態の水処理システム１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態の水処理システム１を示す概略構成図である。
【００２３】
図１に示すように、第１実施形態の水処理システム１は、原水Ｗ１を膜分離処理する際に発生する濃縮水Ｗ２０の一部を系外へ排水し、濃縮水Ｗ２０の残部を原水Ｗ１側へ還流する逆浸透膜装置１０を有しており、還流する濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度を低減するシステムである。
【００２４】
第１実施形態における原水Ｗ１は、水道水、地下水及び河川水並びにこれらの水を前処理した水である。また、第１実施形態における前処理とは、カルシウム系スケールを防止するための軟水化装置による硬度成分の除去処理をいう。また、第１実施形態における濃縮水Ｗ２０においては、原水Ｗ１中のアルカリ成分（炭酸水素イオン，炭酸イオン）が濃縮され、ｐＨが中性〜弱アルカリ性（ｐＨ値７〜９）となっている。
【００２５】
第１実施形態の水処理システム１は、透過水Ｗ１０及び濃縮水Ｗ２０を製造するとともに濃縮水Ｗ２０を環流させる逆浸透膜装置１０と；逆浸透膜装置１０により還流する濃縮水Ｗ２０に金属水酸化物を生成する金属水酸化物生成装置２０と；濃縮水Ｗ２０に含まれるシリカと金属水酸化物生成装置２０により生成された金属水酸化物との凝集物を濾過処理する濾過装置３０と；逆浸透膜装置１０により還流する濃縮水Ｗ２０の流量を調整する制御装置４０と；濾過装置３０を経た濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度及び濁質濃度を測定する水質センサ４１とを備える。
【００２６】
また、逆浸透膜装置１０は、系外から原水Ｗ１を供給する原水ラインＬ１と；原水ラインＬ１に接続され、原水Ｗ１を膜分離処理し、透過水Ｗ１０及び濃縮水Ｗ２０を製造する逆浸透膜モジュール１１と；原水ラインＬ１において、逆浸透膜モジュール１１より上流側に設けられた加圧ポンプ１２と；逆浸透膜モジュール１１に接続された透過水ラインＬ１０と；逆浸透膜モジュール１１に接続された濃縮水ラインＬ２０と；濃縮水ラインＬ２０から分岐し、逆浸透膜モジュール１１からの濃縮水Ｗ２０の一部を系外へ排水する排水ラインＬ２５と；濃縮水ラインＬ２０からそれぞれ分岐し、逆浸透膜モジュール１１からの濃縮水Ｗ２０の残部を逆浸透膜モジュール１１の原水Ｗ１側へ還流する第１還流ラインとしてのＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０及び第２還流ラインとしてのＲＯ循環水ラインＬ４０と；ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０から分岐する逆洗水排水ラインＬ３５とを備える。
なお、本明細書でいう「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００２７】
この水処理システム１によれば、系外から供給された原水Ｗ１は、原水ラインＬ１を介して加圧ポンプ１２によって逆浸透膜モジュール１１に送出される。逆浸透膜モジュール１１に流入した原水Ｗ１は、膜分離処理により脱塩された水（以下、「透過水」という）Ｗ１０及び濃縮された水（以下、「濃縮水」という）Ｗ２０となる。透過水Ｗ１０は、透過水ラインＬ１０を介して需要箇所へ供給される。濃縮水Ｗ２０は、濃縮水ラインＬ２０に送出される。
【００２８】
濃縮水ラインＬ２０に送出された濃縮水Ｗ２０は、一部が排水ラインＬ２５を介して系外へ排水され、残部がＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０及びＲＯ循環水ラインＬ４０に送出され、それぞれ逆浸透膜モジュール１１の上流側へ還流される。ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０において、濃縮水Ｗ２０は、金属水酸化物生成装置２０及び濾過装置３０を順に経由する。
以下、水処理システム１の各部について詳しく説明する。
【００２９】
第１実施形態における逆浸透膜装置１０について説明する。
逆浸透膜装置１０は、原水ラインＬ１と、逆浸透膜モジュール１１と、加圧ポンプ１２と、透過水ラインＬ１０と、濃縮水ラインＬ２０と、排水ラインＬ２５と、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０と、ＲＯ循環水ラインＬ４０と、逆洗水排水ラインＬ３５と、測定ラインＬ３６とを備える。
【００３０】
原水ラインＬ１は、水処理システム１の系外から延びて逆浸透膜モジュール１１に接続されており、原水Ｗ１を逆浸透膜モジュール１１に導入する。加圧ポンプ１２は、原水ラインＬ１に設けられており、原水Ｗ１を加圧し、逆浸透膜モジュール１１に送出する。
【００３１】
逆浸透膜モジュール１１は、原水ラインＬ１の下流側の端部に接続されている。逆浸透膜モジュール１１は、原水ラインＬ１から流入した原水Ｗ１を逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」ともいう）により膜分離処理し、透過水Ｗ１０及び濃縮水Ｗ２０を製造する。逆浸透膜モジュール１１は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（図示せず）を備えており、これらのＲＯ膜エレメントにより水中の溶存塩類やシリカを除去する。ＲＯ膜は、分子量が数十程度の物質の透過を阻止可能な液体分離膜であり、低ファウリング膜として構成されている。このＲＯ膜には、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）も含まれる。ナノ濾過膜は、２ｎｍ程度より小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度の物質）の透過を阻止可能な液体分離膜である。なお、ナノ濾過膜は、ルーズＲＯ膜と呼ばれることもある。
【００３２】
逆浸透膜モジュール１１の下流側には、透過水ラインＬ１０及び濃縮水ラインＬ２０が接続されている。透過水ラインＬ１０は、ＲＯ膜を透過した透過水Ｗ１０が流通し、透過水Ｗ１０を系外へ排水するラインである。濃縮水ラインＬ２０は、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水Ｗ２０が流通するラインである。濃縮水ラインＬ２０には、ＲＯ循環水ラインＬ４０、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０、排水ラインＬ２５が上流側から順に接続されている。
【００３３】
排水ラインＬ２５は、濃縮水ラインＬ２０に、濃縮水ラインＬ２０の下流側の端部であるシリカ除去ライン分岐点Ｊ１０において接続されている。排水ラインＬ２５には、逆浸透膜装置１０の回収率を変更可能な排水流量調整手段としての濃縮水排水バルブ１５が設けられる。
濃縮水排水バルブ１５は、比例制御弁からなり、制御装置４０の制御により、排水流量を無段階に調整するように構成されている。なお、濃縮水排水バルブ１５は、排水ラインＬ２５に並列配置した電磁弁等の開閉弁により排水流量を段階的に調整するように構成することもできる。
【００３４】
ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０は、濃縮水ラインＬ２０からシリカ除去ライン分岐点Ｊ１０において分岐し、原水ラインＬ１にシリカ除去ライン接続点Ｊ１４において接続されている。ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０は、濃縮水ラインＬ２０を流通した濃縮水Ｗ２０の一部を循環させる。ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０には、上流位置に金属水酸化物生成装置２０が設けられ、下流位置に濾過装置３０が設けられている。ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０における前記上流位置と前記下流位置との間には、止水バルブ１６及び逆洗水排水ライン接続点Ｊ１２が設けられている。
【００３５】
止水バルブ１６は、電磁弁又は電動弁からなり、制御装置４０の制御により、濾過装置３０の逆洗のときに、濾過装置３０への濃縮水Ｗ２０の流入を止めるように構成されている。
逆洗水排水ライン接続点Ｊ１２は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０と逆洗水排水ラインＬ３５との接続点である。
【００３６】
逆洗水排水ラインＬ３５は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に逆洗水排水ライン接続点Ｊ１２において接続されている。逆洗水排水ラインＬ３５は、濾過装置３０の逆洗のときに、濾過装置３０で捕捉した凝集物を洗浄水とともに系外へ排出するラインである。逆洗水排水ラインＬ３５は、逆洗水排水バルブ１７を備え、この逆洗水排水バルブ１７により開閉される。
逆洗水排水バルブ１７は、電磁弁又は電動弁からなり、制御装置４０の制御により、濾過装置３０で凝集物を除去するときには逆洗水排水ラインＬ３５を閉じ、濾過装置３０の逆洗のときには逆洗水排水ラインＬ３５を開くように構成されている。
【００３７】
ＲＯ循環水ラインＬ４０は、濃縮水ラインＬ２０から循環水ライン分岐点Ｊ５において分岐し、原水ラインＬ１の循環水ライン接続点Ｊ６に接続されている。循環水ライン接続点Ｊ６は、原水ラインＬ１におけるシリカ除去ライン接続点Ｊ１４と加圧ポンプ１２との間に位置する。ＲＯ循環水ラインＬ４０は、濃縮水ラインＬ２０を流通した濃縮水Ｗ２０の一部を循環させる。ＲＯ循環水ラインＬ４０は、逆浸透膜装置１０の回収率を変更可能な排水流量調整手段としての還流制御バルブ１８を備える。還流制御バルブ１８は、通常時には閉じられており、逆浸透膜装置１０の回収率を下げる場合に、濃縮水排水バルブ１５とともに開かれる。
還流制御バルブ１８は、比例制御弁からなり、制御装置４０の制御により、逆浸透膜装置１０の回収率を下げるときに、ＲＯ循環水ラインＬ４０を開くように構成されている。すなわち、濃縮水排水バルブ１５の開度を増加させて回収率を下げるときに、還流制御バルブ１８の開度を増加させて循環流量を調節することにより、ＲＯ膜表面での流速を所定範囲に維持し、ファウリングの発生を抑制可能に構成されている。
【００３８】
測定ラインＬ３６は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０から測定接続部Ｊ１３において分岐し、濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度及び濁質濃度を測定する水質センサ４１に接続されている。測定接続部Ｊ１３は、原水ラインＬ１におけるシリカ除去ライン接続点Ｊ１４と濾過装置３０との間に位置する。
【００３９】
次に、第１実施形態における金属水酸化物生成装置２０について説明する。
金属水酸化物生成装置２０は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０の上流位置に設けられる。金属水酸化物生成装置２０は、濃縮水Ｗ２０に硫酸アルミニウムを添加する第１薬剤添加装置２１を備える。
【００４０】
第１薬剤添加装置２１は、金属水酸化物生成剤貯留部２１ａと、金属水酸化物生成剤添加ポンプ２１ｂとを備え、制御装置４０によって運転（駆動及び停止）が制御される。
金属水酸化物生成剤貯留部２１ａは、金属水酸化物生成剤として硫酸アルミニウムを貯留する。
金属水酸化物生成剤添加ポンプ２１ｂは、金属水酸化物生成剤貯留部２１ａに貯留された硫酸アルミニウムを、添加点Ｊ１１を介してＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に送出する。送出された硫酸アルミニウムは、濃縮水Ｗ２０に添加される。添加点Ｊ１１は、シリカ除去ライン分岐点Ｊ１０と止水バルブ１６との間に位置する。
なお、硫酸アルミニウムは、水道用凝集剤として普及しており、水溶液の状態で濃縮水Ｗ２０に添加される。
【００４１】
このように、金属水酸化物生成装置２０は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０の濃縮水Ｗ２０に硫酸アルミニウムを添加し、この濃縮水Ｗ２０に含まれるアルカリ成分（炭酸水素イオン，炭酸イオン）と、添加した硫酸アルミニウムとの反応により金属水酸化物（水酸化アルミニウム）を生成する。
生成された金属水酸化物は、濃縮水Ｗ２０中のシリカ（主としてモノけい酸）を吸着共沈し、凝集物となる。
【００４２】
ここで、硫酸アルミニウムが添加された後の濃縮水Ｗ２０のｐＨ値は、６．５〜７．５の範囲であることが望ましい。濃縮水Ｗ２０のｐＨ値が６以下又は８以上である場合、アルミニウムの溶解度が相対的に高くなるため、過剰に溶解した分のアルミニウムが後述する濾過装置３０を素通りしやすい（アルミニウム・リーク）。そのため、濾過装置３０を通過したアルミニウムが逆浸透膜モジュール１１のＲＯ膜表面で濃縮され、析出するおそれがある。また、濃縮水Ｗ２０のｐＨ値が高いほど、シリカの水酸化アルミニウムへの吸着量が増加する。したがって、濃縮水Ｗ２０のｐＨ値は、濾過装置３０のアルミニウム・リークを確実に防止し、かつシリカの吸着量を増加させる観点から、６．５〜７．５の範囲に調整する。なお、ｐＨ値の調整は、硫酸アルミニウムが添加された後の濃縮水Ｗ２０に酸又はアルカリを添加することにより実施することができる。
【００４３】
次に、第１実施形態における濾過装置３０について説明する。
濾過装置３０は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０における金属水酸化物生成装置２０よりも下流位置に設けられる。詳細には、濾過装置３０は、逆洗水排水ライン接続点Ｊ１２とシリカ除去ライン接続点Ｊ１４との間に設けられる。濾過装置３０は、濃縮水Ｗ２０中のシリカが共沈した凝集物を除去する。
濾過装置３０は、急速砂濾過塔３１と、急速砂濾過塔３１の下流側に設けられた精密濾過膜モジュール３２とを備える。
また、濾過装置３０は、原水Ｗ１を導入して濾過媒体の逆洗が可能に構成されている。
【００４４】
急速砂濾過塔３１は、濾過媒体として粗粒濾材層及び細粒濾材層を備える塔式の濾過装置である。粗粒濾材層は、硅石等から形成されている。細粒濾材層は、アンスラサイト、濾過砂等から形成されている。
【００４５】
急速砂濾過塔３１は、シリカ除去ライン分岐点Ｊ１０からＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０を介して凝集物を含む濃縮水Ｗ２０を導入し、濾過媒体により濃縮水Ｗ２０に含まれる凝集物を捕捉する。
急速砂濾過塔３１は、原水ラインＬ１のシリカ除去ライン接続点Ｊ１４からＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０を介して原水Ｗ１を導入して、導入される原水Ｗ１により濾材層の逆洗が可能に構成されている。急速砂濾過塔３１は、凝集物を除去するときには濃縮水Ｗ２０を下向流で通水し、濾材層に凝集物を捕捉する。一方、急速砂濾過塔３１は、濾材層を逆洗するときには原水Ｗ１を上向流で通水し、濾材層を展開して濾材層に捕捉した凝集物を剥離させる。
【００４６】
精密濾過膜モジュール３２は、濾過媒体としての精密濾過膜（図示せず）を備え、精密濾過膜により凝集物を捕捉する。詳細には、精密濾過膜モジュール３２は、急速砂濾過塔３１を経た濃縮水Ｗ２０を導入し、濾過媒体により、急速砂濾過塔３１で捕捉できなかった凝集物を捕捉する。精密濾過膜モジュール３２は、全量濾過で運転される。
【００４７】
精密濾過膜モジュール３２は、原水ラインＬ１のシリカ除去ライン接続点Ｊ１４からＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０を介して原水Ｗ１を導入して、精密濾過膜の逆洗が可能に構成されている。精密濾過膜モジュール３２は、精密濾過膜に対して濃縮水Ｗ２０を通水し、凝集物を捕捉するときとは逆方向に原水Ｗ１を通水することにより、精密濾過膜の膜面から捕捉した凝集物を剥離させる。
【００４８】
制御装置４０は、第１実施形態の水処理システム１における回収率の変更及び濾過装置３０の逆洗を制御する。制御装置４０は、水処理システム１を構成する各要素のうち、制御が行われる要素に電気的に接続される。詳細には、制御装置４０は、水質センサ４１の測定値に基づき、濃縮水排水バルブ１５、止水バルブ１６、逆洗水排水バルブ１７及び還流制御バルブ１８を制御する。
【００４９】
制御装置４０は、水質センサ４１の測定値に基づき、濃縮水排水バルブ１５及び還流制御バルブ１８を制御する排水流量制御装置４２と、濾過装置３０の逆洗のときに、止水バルブ１６及び逆洗水排水バルブ１７を制御する逆洗制御装置４３とを備える。
【００５０】
水質センサ４１は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に接続され、濾過装置３０を経た濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度及び濁質濃度を測定する。水質センサ４１は、濾過装置３０の除去能力の低下（凝集物のリーク）を監視する。水質センサ４１は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０において濾過装置３０の下流側に設けられている。詳細には、水質センサ４１は、測定ラインＬ３６を介して、濾過装置３０とシリカ除去ライン接続点Ｊ１４との間に位置する測定接続部Ｊ１３において、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に接続されている。
【００５１】
水質センサ４１は、濾過装置３０からリークした凝集物に含まれるシリカ濃度を測定するシリカ濃度センサ４１ａと、濾過装置からリークした凝集物の濃度を測定する濁質濃度センサ４１ｂとを備える。
【００５２】
シリカ濃度センサ４１ａは、例えば、ＪＩＳ  Ｋ０１０１「工業用水試験法」のモリブデン酸青吸光光度法又はモリブデン酸黄吸光光度法を応用した比色式の濃度計により、シリカ濃度を測定する。比色式の濃度計は、測定ラインＬ３６を介して採取した濃縮水Ｗ２０を処理して凝集物からシリカを分離・溶解させた試料水へ試薬を添加し、試薬とシリカとが反応した試料水の吸光度に基づいてシリカ濃度を測定する。
濁質濃度センサ４１ｂは、例えば、ＪＩＳ  Ｋ０１０１「工業用水試験法」の透過光濁度又は散乱光濁度を計測する濁度計により、凝集物の濃度（濁質濃度）を測定する。
【００５３】
排水流量制御装置４２は、水質センサ４１、濃縮水排水バルブ１５及び還流制御バルブ１８と電気的に接続されている。排水流量制御装置４２は、水質センサ４１の測定値（シリカ濃度及び／又は濁質濃度）が第１の閾値を超えたときに、濃縮水排水バルブ１５の開度を増加して濃縮水Ｗ２０の排水流量を増加させるとともに、還流制御バルブ１８の開度を増加して濃縮水Ｗ２０の循環流量を増加させる制御を行う。
【００５４】
逆洗制御装置４３は、第一薬剤添加装置２１、水質センサ４１、濃縮水排水バルブ１５、止水バルブ１６、逆洗水排水バルブ１７及び還流制御バルブ１８と電気的に接続されている。逆洗制御装置４３は、水質センサ４１の測定値（シリカ濃度及び／又は濁質濃度）が第２の閾値を超えたときに、逆洗水排水バルブ１７を開放するとともに、止水バルブ１６を閉鎖し、更に第１薬剤添加装置２１の運転を停止して濾過装置３０の逆洗を実行する制御を行う。また、逆洗制御装置４３は、濾過装置３０の逆洗のときに、濃縮水排水バルブ１５の開度を増加して濃縮水Ｗ２０の排水流量を増加させるとともに、還流制御バルブ１８の開度を増加して濃縮水Ｗ２０の循環流量を増加させる制御を行う。なお、各閾値は、第２の閾値≧第１の閾値の関係に設定される。
【００５５】
次に、図１を参照して、第１実施形態の水処理システム１における濃縮水Ｗ２０中のシリカを除去する動作について説明する。
原水Ｗ１は、加圧ポンプ１２が作動することにより、原水ラインＬ１から逆浸透膜モジュール１１に送出され、透過水Ｗ１０と濃縮水Ｗ２０とに分離される。透過水Ｗ１０は、透過水ラインＬ１０を介して需要箇所へ供給される。濃縮水Ｗ２０は、逆浸透膜装置１０において還流し、金属水酸化物生成装置２０及び濾過装置３０によりシリカ濃度が低減される。
【００５６】
詳細には、濃縮水Ｗ２０は、逆浸透膜装置１０の逆浸透膜モジュール１１よる膜分離処理により製造され、濃縮水ラインＬ２０に送出される。ここで、還流制御バルブ１８によりＲＯ循環水ラインＬ４０が閉じられているので、濃縮水ラインＬ２０に送出された濃縮水Ｗ２０は、一部が排水ラインＬ２５を介して系外へ排水され、残部がＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に送出される。
【００５７】
ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に送出された濃縮水Ｗ２０には、金属水酸化物生成装置２０の第一薬剤添加装置２１により硫酸アルミニウムが添加される。これにより、この濃縮水Ｗ２０に含まれるアルカリ成分と添加された硫酸アルミニウムとが反応し、その結果、金属水酸化物（水酸化アルミニウム）が、濃縮水Ｗ２０中に生成される。そして、この濃縮水Ｗ２０中に生成された水酸化アルミニウムは、濃縮水Ｗ２０中のシリカ（主としてモノけい酸）を吸着共沈し、凝集物となる。
【００５８】
凝集物を含む濃縮水Ｗ２０は、濾過装置３０に送出される。濃縮水Ｗ２０中の凝集物は、急速砂濾過塔３１の濾材層及び精密濾過膜モジュール３２の精密濾過膜により捕捉される。すなわち、濃縮水Ｗ２０中のシリカは、金属水酸化物生成装置２０により凝集物となり、濾過装置３０により除去される。シリカが除去された濃縮水Ｗ２０は、再び原水ラインＬ１に合流する。
【００５９】
次に、第１実施形態の水処理システム１の制御装置４０の制御処理について説明する。
制御装置４０は、濾過装置３０を経た濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度及び濁質濃度に基づき、逆浸透膜装置１０の回収率を変更し、また濾過装置３０を逆洗浄する。
【００６０】
まず、制御装置４０は、排水流量制御装置４２により、水質センサ４１の測定値（シリカ濃度及び／又は濁質濃度）が第１の閾値を超えたか否かを判断する。すなわち、排水流量制御装置４２は、濾過装置３０におけるシリカ凝集物の捕捉能力が低下しているか否かを判断する。
排水流量制御装置４２は、第１の閾値を超えたと判断したときには、濃縮水排水バルブ１５及び還流制御バルブ１８の開度をそれぞれ増加させる制御を行う。
【００６１】
これにより、排水ラインＬ２５を介して系外へ排水される濃縮水Ｗ２０の排水流量が増加するので、逆浸透膜装置１０の回収率は低下する。また、ＲＯ循環水ラインＬ４０を介して原水ラインＬ１へ還流される濃縮水Ｗ２０の循環流量が増加するので、ＲＯ膜表面での流速が所定範囲に維持される。その結果、濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度が強制的に下げられ、かつＲＯ膜表面での流速が確保されるので、濾過装置３０の捕捉能力が低下した場合にも、シリカの析出が回避される。
【００６２】
次に、制御装置４０は、逆洗制御装置４３により、水質センサ４１の測定値が第２の閾値を超えたか否かを判断する。すなわち、逆洗制御装置４３は、濾過装置３０におけるシリカ凝集物の捕捉能力が喪失しているか否かを判断する。
逆洗制御装置４３は、第２の閾値を超えたと判断したときには、逆洗水排水バルブ１７を開放するとともに、止水バルブ１６を閉鎖し、更に第１薬剤添加装置２１の運転を停止して濾過装置３０の逆洗を実行する制御を行う。
【００６３】
これにより、原水Ｗ１は、洗浄水として、原水ラインＬ１のシリカ除去ライン接続点Ｊ１４からＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に流入する（図１に示す点線参照）。ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に流入した原水Ｗ１は、急速砂濾過塔３１の濾材層、及び精密濾過膜モジュール３２の精密濾過膜を逆方向に通過し、逆洗水排水ラインＬ３５を介して系外へ排水される。この結果、急速砂濾過塔３１の濾材層、及び精密濾過膜モジュール３２の精密濾過膜は、逆洗され、捕捉していた凝集物が剥離される。
【００６４】
また、排水流量制御装置４２は、濾過装置３０の逆洗のときには、濃縮水排水バルブ１５及び還流制御バルブ１８の開度をそれぞれ増加させる制御を行う。
これにより、排水ラインＬ２５を介して系外へ排水される濃縮水Ｗ２０の排水流量が増加するので、逆浸透膜装置１０の回収率は低下する。また、ＲＯ循環水ラインＬ４０を介して原水ラインＬ１へ還流される濃縮水Ｗ２０の循環流量が増加するので、ＲＯ膜表面での流速が所定範囲に維持される。その結果、濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度が強制的に下げられ、かつＲＯ膜表面での流速が確保されるので、シリカを除去ができない濾過装置３０の逆洗中の場合にも、シリカの析出が回避される。
【００６５】
第１実施形態の水処理システム１によれば、例えば、次のような効果が奏される。
第１実施形態の水処理システム１は、原水Ｗ１を膜分離処理し、透過水Ｗ１０及び濃縮水Ｗ２０を製造する逆浸透膜モジュール１１と；逆浸透膜モジュール１１に接続された濃縮水ラインＬ２０と；濃縮水ラインＬ２０から分岐し、逆浸透膜モジュール１１からの濃縮水Ｗ２０の一部を系外へ排水する排水ラインＬ２５と；濃縮水ラインＬ２０から分岐し、逆浸透膜モジュール１１からの濃縮水Ｗ２０の残部を逆浸透膜モジュール１１の原水Ｗ１側へ還流するＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０及びＲＯ循環水ラインＬ４０とを備える逆浸透膜装置１０と；ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０の上流位置に設けられ、濃縮水Ｗ２０に金属水酸化物を生成する金属水酸化物生成装置２０と；ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０の下流位置に設けられ、濃縮水Ｗ２０に含まれるシリカと金属水酸化物生成装置２０により生成された金属水酸化物との凝集物を濾過処理する濾過装置３０とを備える。
【００６６】
そのため、シリカの除去を、原水Ｗ１でなく、原水Ｗ１と比べてアルカリ成分濃度及びシリカ濃度が高い濃縮水Ｗ２０に対して行うことができる。よって、金属水酸化物生成装置２０は、添加する薬品（例えば、硫酸アルミニウム）の量を、原水Ｗ１に添加する場合と比べて少なくすることができる。
【００６７】
濃縮水Ｗ２０に含まれるシリカは、金属水酸化物生成装置２０により生成された金属水酸化物との凝集物となり、濾過装置３０による濾過処理により捕捉される。捕捉された凝集物は、濾過装置３０の濾過媒体を定期的に逆洗することで、原水Ｗ１とともに逆洗水排水ラインＬ３５を介して系外に容易に排出される。よって、濾過装置３０の除去性能を容易に回復することができる。したがって、逆浸透膜装置１０の運転における回収率を向上することができるとともに、シリカの除去性能を容易に回復することができる。
【００６８】
また、第１実施形態の金属水酸化物生成装置２０は、濃縮水Ｗ２０に硫酸アルミニウムを添加する第１薬剤添加装置２１を備え、濃縮水Ｗ２０に含まれるアルカリ成分（炭酸水素イオン，炭酸イオン）と第１薬剤添加装置２１により添加された硫酸アルミニウムとの反応により、金属水酸化物（水酸化アルミニウム）を生成する。
ここで、以下の表１を参照して、金属水酸化物によるシリカ除去を、原水に行った場合とＲＯ濃縮水に行った場合とを比較した試験について説明する。
表１は、金属水酸化物によるシリカ除去を、原水に行った場合とＲＯ濃縮水に行った場合とを比較した試験結果を示す表である。
【００６９】
【表１】
2011083727.tif 000003
【００７０】
この試験では、金属水酸化物によるシリカ除去を、サンプル原水（第１実施形態の原水Ｗ１に相当）に行った場合とサンプルＲＯ濃縮水（第１実施形態の濃縮水Ｗ２０に相当）に行った場合とを比較した。サンプル原水においては、硫酸アルミニウム及び３０ｗ％ＮａＯＨを加えた結果、シリカ除去量は、原水１リットル当たり８ｍｇＳｉＯ２であった。一方、サンプルＲＯ濃縮水においては、同一添加率で硫酸アルミニウムのみを加えた結果、シリカ除去量は、濃縮水１リットル当たり８７．３ｍｇＳｉＯ２であった。水１リットル当たりのシリカ除去量は、サンプル濃縮水がサンプル原水の約１１倍量となっている。なお、サンプルＲＯ濃縮水におけるシリカ除去率は、約４５％である。
【００７１】
すなわち、原水Ｗ１中のアルカリ成分濃度が高く、濃縮水Ｗ２０のｐＨ値が６．５〜７．５の範囲となる場合、濃縮水Ｗ２０に硫酸アルミニウムを添加するだけで、高効率でシリカを除去することができる。
【００７２】
濃縮水Ｗ２０から高効率でシリカを除去することにより、排水ラインＬ２５から系外へ排水すべき濃縮水Ｗ２０の排水量は、低減する。例えば、逆浸透膜装置１０は、シリカの溶解度を上限として、循環する濃縮水Ｗ２０中のシリカ濃度を前記上限近傍となるように運転するため、回収率（回収率［％］＝透過水流量／（透過水流量＋排水流量）×１００）を５０％に設定したとする。このとき、循環する濃縮水Ｗ２０中のシリカを４５％除去することで、逆浸透膜装置１０は、排水ラインＬ２５から系外へ排水する濃縮水Ｗ２０の排水量を略半減させ、回収率７２．５％での運転が可能となる。したがって、濃縮水Ｗ２０からのシリカ除去は、逆浸透膜装置１０の運転における回収率の向上に寄与することができる。
【００７３】
また、第１実施形態の濾過装置３０は、急速砂濾過塔３１及び精密濾過膜モジュール３２を備える。
そのため、急速砂濾過塔３１及び精密濾過膜モジュール３２の濾過媒体により、濃縮水Ｗ２０に含まれるシリカを、金属水酸化物生成装置２０により生成された金属水酸化物との凝集物として捕捉することができる。捕捉された凝集物は、急速砂濾過塔３１及び／又は精密濾過膜モジュール３２の濾過媒体を定期的に逆洗することで容易に排出することができる。よって、濾過装置３０の除去性能を容易に回復することができる。したがって、シリカの除去性能を安定して維持することができる。
【００７４】
また、第１実施形態の排水ラインＬ２５は、逆浸透膜装置１０の回収率を変更可能な濃縮水排水バルブ１５を備え、還流ラインは、濃縮水ラインＬ２０からそれぞれ分岐するＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０及びＲＯ循環水ラインＬ４０から構成され、金属水酸化物生成装置２０及び濾過装置３０は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に設けられる。
【００７５】
ここで、濾過装置３０の除去能力が低下した場合（凝集物のリーク、濾過媒体の閉塞による流量低下）や、濾過装置３０の除去能力を回復するために濾過媒体の逆洗を行う場合、濾過装置３０への濃縮水Ｗ２０の供給を停止する。このとき、逆浸透膜装置１０において、濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度を下げ、また濃縮水Ｗ２０の循環流量を確保していないと、ＲＯ膜表面でシリカが析出するおそれがある。
【００７６】
そこで、本実施形態は、逆浸透膜装置１０の濃縮水Ｗ２０に対し、排水流量及び循環流量をそれぞれ増加可能に構成した。そのため、濾過装置３０への濃縮水Ｗ２０の供給を停止した場合でも、逆浸透膜装置１０において、所定の循環流量を確保しつつ、排水流量を増やして回収率を一時的に下げることができる。したがって、濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度が強制的に下げられ、かつＲＯ膜表面での流速が確保されるので、濾過装置３０への濃縮水Ｗ２０の供給を停止した場合でも、シリカの析出を未然に回避することができる。
【００７７】
また、第１実施形態のＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に、濾過装置３０を経た濃縮水Ｗ２０のシリカ濃度及び濁質濃度を測定する水質センサ４１を設け、水質センサ４１の測定値が閾値を超えたときに、排水流量及び循環流量をそれぞれ増加可能に構成した。
そのため、濾過装置３０からの凝集物のリークを監視することができる。また、濾過装置３０からの凝集物のリークしたときは、逆浸透膜装置１０における所定の循環流量を確保しつつ、回収率を下げて運転し、ＲＯ膜表面へのシリカの析出を防止することができる。
【００７８】
また、第１実施形態の濾過装置３０は、原水Ｗ１を導入して濾過媒体の逆洗が可能に構成され、濾過装置３０の逆洗のときに、排水流量及び循環流量をそれぞれ増加可能に構成した。
そのため、濾過装置３０を経た濃縮水Ｗ２０の水質が悪化したときに逆洗を行うことができる。また、濾過装置３０の逆洗のときに、逆浸透膜装置１０において、所定の循環流量を確保しつつ、排水流量を増やして回収率を一時的に下げることができる。したがって、濾過装置３０を逆洗するときでも、ＲＯ膜表面へのシリカの析出を防止することができる。
【００７９】
次に、本発明の第２実施形態及び第３実施形態について説明する。第２実施形態及び第３実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施形態及び第３実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。
【００８０】
＜第２実施形態＞
図２を参照して、第２実施形態の水処理システム１Ａの金属水酸化物生成装置２０Ａについて説明する。図２は、第２実施形態の水処理システム１Ａの金属水酸化物生成装置２０Ａを示す概略構成図である。
【００８１】
第２実施形態の水処理システム１Ａは、第１実施形態の水処理システム１に比して、金属水酸化物生成装置２０Ａの構成が主として異なる。具体的には、第２実施形態の金属水酸化物生成装置２０Ａは、第１実施形態の金属水酸化物生成装置２０に比して、第２薬剤添加装置２２及びｐＨ調整制御装置２３を更に有する点が主として異なる。
また、第２実施形態における濃縮水Ｗ２０Ａは、第１実施形態における濃縮水Ｗ２０に比して、原水中Ｗ１のアルカリ成分が少ないことに起因して、ｐＨが弱酸性〜中性（ｐＨ値５〜７）になっている点が異なる。
したがって、第２実施形態については、主として金属水酸化物生成装置２０Ａについて説明する。
【００８２】
図２に示すように、金属水酸化物生成装置２０Ａは、濃縮水Ｗ２０Ａに硫酸アルミニウムを添加する第１薬剤添加装置２１と、硫酸アルミニウムが添加される前の濃縮水Ｗ２０Ａにアルカリ剤を添加する第２薬剤添加装置２２と、硫酸アルミニウムが添加された後の濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値を測定するｐＨ測定装置２３ａと、濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値に基づき、第２薬剤添加装置２２を制御するｐＨ調整制御装置２３とを備える。
【００８３】
第１薬剤添加装置２１は、第１実施形態と同様の構成であるので、説明を省略する。
第２薬剤添加装置２２は、アルカリ剤貯留部２２ａと、アルカリ剤添加ポンプ２２ｂとを備え、ｐＨ調整制御装置２３によって運転（駆動及び停止）が制御される。
アルカリ剤貯留部２２ａは、アルカリ剤（ＮａＯＨ、ＫＯＨ等のアルカリ金属の水酸化物）を貯留する。
アルカリ剤添加ポンプ２２ｂは、アルカリ剤貯留部２２ａに貯留されたアルカリ剤を、添加点Ｊ１５を介してＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に送出する。送出されたアルカリ剤は、濃縮水Ｗ２０に添加される。添加点Ｊ１５は、シリカ除去ライン分岐点Ｊ１０と添加点Ｊ１１との間に位置する。
【００８４】
このように、金属水酸化物生成装置２０Ａは、第１薬剤添加装置２１により添加した硫酸アルミニウムと、第２薬剤添加装置２２により添加したアルカリ剤との反応により金属水酸化物（水酸化アルミニウム）を生成する。
生成された金属水酸化物は、濃縮水Ｗ２０中のシリカ（主としてモノけい酸）を吸着共沈し、凝集物となる。
【００８５】
ここで、硫酸アルミニウムが添加された後の濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値は、６．５〜７．５の範囲であることが望ましい。濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値が６以下又は８以上である場合、アルミニウムの溶解度が相対的に高くなるため、過剰に溶解した分のアルミニウムが後述する濾過装置３０を素通りしやすい（アルミニウム・リーク）。そのため、濾過装置３０を通過したアルミニウムは、ＲＯ膜表面で濃縮され、析出するおそれがある。また、濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値が高いほど、シリカの水酸化アルミニウムへの吸着量が増加する。したがって、濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値は、濾過装置３０のアルミニウム・リークを確実に防止し、かつシリカの吸着量を増加させる観点から、６．５〜７．５の範囲に調整する。
【００８６】
ｐＨ測定装置２３ａは、第１薬剤添加装置２１により硫酸アルミニウムが添加された後の濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値を測定する。ｐＨ測定装置２３ａは、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０おいて、止水バルブ１６と添加点Ｊ１５との間に設けられている。ｐＨ測定装置２３ａは、ｐＨ調整制御部２３ｂと電気的に接続されている。ｐＨ測定装置２３ａにより測定された濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値は、ｐＨ調整制御部２３ｂに入力される。
【００８７】
ｐＨ調整制御装置２３は、ｐＨ測定装置２３ａにより測定されたｐＨ値に基づき、第２薬剤添加装置２２の運転を制御するｐＨ調整制御部２３ｂを備える。
【００８８】
ｐＨ調整制御部２３ｂは、ｐＨ測定装置２３ａ及び第２薬剤添加装置２２のアルカリ剤添加ポンプ２２ｂと電気的に接続されている。ｐＨ調整制御部２３ｂは、ｐＨ測定装置２３ａにより測定された濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値に基づき、第２薬剤添加装置２２のアルカリ剤添加ポンプ２２ｂの運転を制御し、濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値を上記の６．５〜７．５の範囲に調整する。
【００８９】
次に、図２を参照して、第２実施形態の水処理システム１Ａにおける金属水酸化物生成装置２０Ａの動作について説明する。
ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に送出された濃縮水Ｗ２０Ａは、ｐＨ測定装置２３ａによりｐＨ値が測定される。ｐＨ値が測定された濃縮水Ｗ２０Ａは、ｐＨ調整制御部２３ｂにより測定されたｐＨ値に基づき、第２薬剤添加装置２２からアルカリ剤が添加された後、第１薬剤添加装置２１により硫酸アルミニウムが添加され、ｐＨ値が６．５〜７．５の範囲に調整される。これにより、この濃縮水Ｗ２０Ａに含まれるアルカリ成分と添加した硫酸アルミニウムとが反応し、その結果、金属水酸化物（水酸化アルミニウム）が、濃縮水Ｗ２０Ａ中に生成される。そして、この濃縮水Ｗ２０Ａ中に生成された水酸化アルミニウムは、濃縮水Ｗ２０Ａ中のシリカ（主としてモノけい酸）を吸着共沈し、凝集物となる。
【００９０】
第２実施形態の水処理システム１Ａによれば、第１実施形態と同様の効果が奏されるとともに、例えば、次のような効果が奏される。
第２実施形態の水処理システム１Ａの金属水酸化物生成装置２０Ａは、濃縮水Ｗ２０Ａに硫酸アルミニウムを添加する第１薬剤添加装置２１と、濃縮水にアルカリ剤を添加する第２薬剤添加装置２２とを備え、第１薬剤添加装置２１により添加された硫酸アルミニウムと第２薬剤添加装置２２により添加されたアルカリ剤との反応により金属水酸化物を生成する。
【００９１】
そのため、原水中のアルカリ成分濃度が低い場合でも、第２薬剤添加装置２２によりアルカリ剤を添加することで、硫酸アルミニウムが添加された後の濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨ値を６．５〜７．５の範囲に調整することができる。そして、濃縮水Ｗ２０ＡのｐＨを良好な除去性能が得られるｐＨ域（中性付近）に調整するので、金属酸化物を確実に生成させ、循環する濃縮水Ｗ２０Ａ中のシリカ濃度を大幅に（例えば４５％以上）低減することできる。これにより、逆浸透膜装置１０は、排水ラインＬ２５から系外へ排水する濃縮水Ｗ２０の排水量を大幅に減少させ（例えば略半減させ）、回収率が高い状態（例えば略７２．５％）での運転が可能となる。したがって、濃縮水Ｗ２０からのシリカの除去は、逆浸透膜装置１０の運転における回収率の向上に寄与することができる。
【００９２】
＜第３実施形態＞
図３を参照して、第３実施形態の水処理システム１Ｂの金属水酸化物生成装置２０Ｂについて説明する。図３は、第３実施形態の水処理システム１Ｂの金属水酸化物生成装置２０Ｂを示す概略構成図である。
【００９３】
第３実施形態の水処理システム１Ｂは、第１実施形態の水処理システム１に比して、金属水酸化物生成装置２０Ｂの構成が主として異なる。具体的には、第３実施形態の金属水酸化物生成装置２０Ｂは、第１実施形態の金属水酸化物生成装置２０に比して、第１薬剤添加装置２１に代えて、電解装置２４を有する点が主として異なる。
したがって、第３実施形態については、主として金属水酸化物生成装置２０Ｂについて説明する。
【００９４】
図３に示すように、金属水酸化物生成装置２０Ｂは、電解装置２４を備える。
電解装置２４は、濃縮水Ｗ２０を貯留する反応槽２４ａと、反応槽２４ａに貯留された濃縮水Ｗ２０中に浸漬される陰極２４ｃ及びアルミニウム陽極２４ｄと、陰極２４ｃ及びアルミニウム陽極２４ｄに直流電流を供給する電源供給部２４ｂとを備える。
【００９５】
反応槽２４ａは、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に接続され、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０を流通する濃縮水Ｗ２０を一時的に貯留する。反応槽２４ａは、側面上部に濃縮水Ｗ２０を流入するＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０が接続され、側面下部に濃縮水Ｗ２０を流出するＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０が接続されている。反応槽２４ａは、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０においてシリカ除去ライン分岐点Ｊ１０（図１参照）と止水バルブ１６（図１参照）との間に配置されている。
電源供給部２４ｂは、陰極２４ｃ及びアルミニウム陽極２４ｄと電気的に接続されている。
【００９６】
次に、図３を参照して、第３実施形態の水処理システム１Ｂにおける金属水酸化物生成装置２０Ｂの動作について説明する。
濃縮水Ｗ２０は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０より反応槽２４ａに流入され、貯留される。次に、電源供給部２４ｂは、陰極２４ｃ及びアルミニウム陽極２４ｄに直流電流を供給する。これにより、陰極２４ｃは、貯留された濃縮水Ｗ２０中に水酸化物イオンを生成する。アルミニウム陽極２４ｄは、貯留された濃縮水Ｗ２０中にアルミニウムイオンを溶出する。この水酸化物イオンとアルミニウムイオンとが反応し、その結果、金属水酸化物（水酸化アルミニウム）が、貯留された濃縮水Ｗ２０中に生成される。詳細には、以下の化学反応式（１）〜（３）に示す酸化・還元反応により、水酸化アルミニウムが生成される。
【００９７】
（１）陰極側反応：  ２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２↑＋２ＯＨ−
（２）陽極側反応：  Ａｌ→Ａｌ３＋＋３ｅ−
（３）              Ａｌ＋３Ｈ２Ｏ→Ａｌ（ＯＨ）３＋３Ｈ＋
このように、金属水酸化物生成装置２０Ｂは、金属電極の表面における酸化・還元反応により金属水酸化物（水酸化アルミニウム）濃縮水Ｗ２０中に生成する。そして、この濃縮水Ｗ２０中に生成された水酸化アルミニウムは、濃縮水Ｗ２０中のシリカ（主としてモノけい酸）を吸着共沈し、凝集物となる。凝集物を含む濃縮水Ｗ２０は、反応槽２４ａよりＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に排出される。
【００９８】
第３実施形態の水処理システム１Ｂによれば、第１実施形態と同様の効果が奏されるとともに、例えば、次のような効果が奏される。
第３実施形態の水処理システム１Ｂの金属水酸化物生成装置２０Ｂは、濃縮水Ｗ２０を貯留する反応槽２４ａと、反応槽２４ａに貯留された濃縮水Ｗ２０中に浸漬される陰極２４ｃ及びアルミニウム陽極２４ｄとを備え、陰極２４ｃ及びアルミニウム陽極２４ｄの表面における酸化・還元反応により金属水酸化物を生成する。
【００９９】
そのため、金属酸化物を確実に生成させ、循環する濃縮水Ｗ２０中のシリカ濃度を効率よく低減することができる。これにより、逆浸透膜装置１０は、排水ラインＬ２５から系外へ排水する濃縮水Ｗ２０の排水量を大幅に減少させ（例えば略半減させ）、回収率が高い状態（例えば７０〜８０％）での運転が可能となる。したがって、濃縮水Ｗ２０からのシリカの除去は、逆浸透膜装置１０の運転における回収率の向上に寄与することができる。
【０１００】
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。
例えば、第１実施形態から第３実施形態において、ＲＯ循環水ラインＬ４０は、還流制御バルブ１８により、通常時には閉じられているが、これに制限されない。例えば、ＲＯ循環水ラインＬ４０は、還流制御バルブ１８を設けずに、濃縮水Ｗ２０を常時流すようにしてもよい。この場合、逆浸透膜装置１０の循環流量は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に設けた止水バルブ１６により調整してもよい。
【０１０１】
また、第１実施形態から第３実施形態において、金属水酸化物生成装置２０及び濾過装置３０は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０に設けているが、これに制限されない。例えば、金属水酸化物生成装置２０及び濾過装置３０は、ＲＯ循環水ラインＬ４０に設けてもよい。また、金属水酸化物生成装置２０及び濾過装置３０は、ＲＯ濃縮水シリカ除去ラインＬ３０及びＲＯ循環水ラインＬ４０の双方に設けてもよい。
【０１０２】
また、第１実施形態から第３実施形態において、濾過装置３０は、急速砂濾過塔３１と、急速砂濾過塔３１の下流側に設けられた精密濾過膜モジュール３２とを備えるが、これに制限されない。例えば、濾過装置３０は、急速砂濾過塔３１又は精密濾過膜モジュール３２のいずれか一方のみを備えていてもよい。
【０１０３】
また、第１実施形態から第３実施形態において、急速砂濾過塔３１は、粗粒濾材と細粒濾材とを併用した多層濾過を行っているが、これに制限されない。例えば、急速砂濾過塔３１は、砂のみの単層濾過を行うこともできる。
【０１０４】
また、第１実施形態から第３実施形態において、シリカ濃度及び濁質濃度を測定する水質センサ４１を設け、制御装置４０は、逆洗制御装置４３により、水質センサ４１の測定値が第２の閾値を超えたと判断したときに、濃縮水排水バルブ１５、逆洗水排水バルブ１７及び還流制御バルブ１８の開度を調節し、止水バルブ１６を閉鎖し、第１薬剤添加装置２１の運転を停止する制御を行っているが、これに制限されない。例えば、濾過装置３０の通水時間、通水流量又は通水抵抗を測定するセンサを設け、制御装置４０は、逆洗制御装置４３により、濾過装置３０の通水時間、通水流量又は通水抵抗が規定値に達したと判断されたときに、濃縮水排水バルブ１５、逆洗水排水バルブ１７及び還流制御バルブ１８の開度を調節し、止水バルブ１６を閉鎖し、第１薬剤添加装置２１の運転を停止する制御を行うこともできる。
【符号の説明】
【０１０５】
１、１Ａ、１Ｂ    水処理システム
１０  逆浸透膜装置
１１  逆浸透膜モジュール
１５  濃縮水排水バルブ（排水流量調整手段）
１８  還流制御バルブ（排水流量調整手段）
２０、２０Ａ、２０Ｂ  金属水酸化物生成装置
２１  第１薬剤添加装置
２２  第２薬剤添加装置
２４ａ  反応槽
２４ｃ  陰極（金属電極）
２４ｄ  アルミニウム陽極（金属電極）
３０  濾過装置
３１  急速砂濾過塔
３２  精密濾過膜モジュール
４１  水質センサ
Ｌ２０  濃縮水ライン
Ｌ２５  排水ライン
Ｌ３０  ＲＯ濃縮水シリカ除去ライン（第１還流ライン）
Ｌ４０  ＲＯ循環水ライン（第２還流ライン）
Ｗ１  原水
Ｗ１０  透過水
Ｗ２０  濃縮水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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