(57)【要約】【課題】硬度成分含有水の軟化処理の後、逆浸透膜処理を行う装置および方法において、後段に流出する濃縮水の硬度成分の量を低減することができる、硬度成分含有水の処理装置および処理方法を提供する。【解決手段】硬度成分を含む被処理水に、アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つを添加して硬度成分を不溶化するための反応槽１２と、得られた不溶化物を固液分離する固液分離装置１６と、得られた固液分離液を逆浸透膜で処理して濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理装置２０と、得られた濃縮水の少なくとも一部を、固液分離手段の前段に返送する返送配管３８と、を備える、硬度成分含有水の処理装置１である。【選択図】図１
2019042651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬度成分を含む被処理水に、アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つを添加して硬度成分を不溶化するための反応槽と、
得られた不溶化物を固液分離する固液分離手段と、
得られた固液分離液を逆浸透膜で処理して濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理手段と、
得られた濃縮水の少なくとも一部を、前記固液分離手段の前段に返送する返送手段と、
を備えることを特徴とする、硬度成分含有水の処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の硬度成分含有水の処理装置であって、
前記返送手段による前記濃縮水の返送先が、前記反応槽であることを特徴とする、硬度成分含有水の処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の硬度成分含有水の処理装置であって、
前記反応槽内のＣａＣＯ３濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上となるように前記濃縮水を返送することを特徴とする、硬度成分含有水の処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の硬度成分含有水の処理装置であって、
前記濃縮水のイオン濃度を測定するイオン濃度測定手段をさらに備え、
その測定値に応じて前記返送手段により返送される前記濃縮水の量を調節することを特徴とする、硬度成分含有水の処理装置。
【請求項５】
硬度成分を含む被処理水に、アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つを添加して硬度成分を不溶化する不溶化工程と、
得られた不溶化物を固液分離する固液分離工程と、
得られた固液分離液を逆浸透膜で処理して濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理工程と、
得られた濃縮水の少なくとも一部を、前記固液分離工程の前段に返送する返送工程と、
を含むことを特徴とする、硬度成分含有水の処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の硬度成分含有水の処理方法であって、
前記返送工程における前記濃縮水の返送先が、前記アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つが添加される反応槽であることを特徴とする、硬度成分含有水の処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の硬度成分含有水の処理方法であって、
前記反応槽内のＣａＣＯ３濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上となるように前記濃縮水を返送することを特徴とする、硬度成分含有水の処理方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の硬度成分含有水の処理方法であって、
前記濃縮水のイオン濃度を測定し、その測定値に応じて前記返送工程において返送する前記濃縮水の量を調節することを特徴とする、硬度成分含有水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬度成分含有水の処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水を減容化する方法として、逆浸透膜を用いて排水を濃縮し、透過水を回収することが行われている。近年では、排水量を削減するニーズがさらに高まり、排水の濃縮倍率をできる限り高めることが行われ、中にはＺＬＤ（Ｚｅｒｏ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）まで行われている工場等も増えている。
【０００３】
そのため、逆浸透膜の濃縮水をさらに逆浸透膜で処理したり、蒸発濃縮等の方法によって濃縮したりする方法が行われている。このように排水の濃縮倍率が高くなると、その分排水中の硬度成分等によるスケーリングのリスクが高くなる。スケールが発生すると、逆浸透膜が閉塞して透過水量が減少したり、蒸発濃縮の伝熱面がスケールで覆われて伝熱効率が低下したりする。
【０００４】
そこで、逆浸透膜処理の前に排水中の硬度成分を軟化処理等によってできるだけ低減することが望ましい。硬度成分を含む排水を軟化処理する方法として、特許文献１にあるように、排水中の硬度成分を炭酸カルシウムや水酸化マグネシウムとして析出させて固液分離する方法が知られている。排水が硬度成分としてカルシウムを含む場合は、この固液分離した軟化処理水は炭酸カルシウムが飽和しているため、酸を添加して炭酸カルシウムの溶解度を上げ、かつ脱炭酸を行って、後段での炭酸カルシウムの析出を抑制する方法が取られる。
【０００５】
この軟化処理による軟化処理水には、溶解している分の硬度成分が通常は数ｍｇ／Ｌ〜数十ｍｇ／Ｌ程度残留してしまう。カルシウム硬度成分は炭酸カルシウムとして除去するため、軟化処理水のカルシウム濃度は軟化処理水中に残留している炭酸イオンの濃度によって決まり、炭酸イオン濃度が高ければカルシウム硬度は低くなるが、その分炭酸の注入量が多く必要になってコストがかかる。マグネシウム硬度成分は、水酸化マグネシウムとして除去するため、軟化処理水のマグネシウム濃度はｐＨによって変わる。ｐＨが１１．０以上であれば１ｍｇ／Ｌ以下までマグネシウム硬度成分を除去できるが、ｐＨ１０．５になると数ｍｇ／Ｌ〜数十ｍｇ／Ｌ程度マグネシウム硬度成分が残留する。
【０００６】
このように、逆浸透膜処理の前に排水中の硬度成分を軟化処理によって低減しても、軟化処理水には硬度成分が残留しているため、後段の逆浸透膜による濃縮での濃縮倍率をより高めると、後段でスケーリングするリスクが高くなる。
【０００７】
軟化処理水に残留した硬度成分をさらに除去するために、イオン交換樹脂で処理する方法もあるが、処理コストが増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５９０６８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、硬度成分含有水の軟化処理の後、逆浸透膜処理を行う装置および方法において、後段に流出する濃縮水の硬度成分の量を低減することができる、硬度成分含有水の処理装置および処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、硬度成分を含む被処理水に、アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つを添加して硬度成分を不溶化するための反応槽と、得られた不溶化物を固液分離する固液分離手段と、得られた固液分離液を逆浸透膜で処理して濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理手段と、得られた濃縮水の少なくとも一部を、前記固液分離手段の前段に返送する返送手段と、を備える、硬度成分含有水の処理装置である。
【００１１】
前記硬度成分含有水の処理装置において、前記返送手段による前記濃縮水の返送先が、前記反応槽であることが好ましい。
【００１２】
前記硬度成分含有水の処理装置において、前記反応槽内のＣａＣＯ３濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上となるように前記濃縮水を返送することが好ましい。
【００１３】
前記硬度成分含有水の処理装置において、前記濃縮水のイオン濃度を測定するイオン濃度測定手段をさらに備え、その測定値に応じて前記返送手段により返送される前記濃縮水の量を調節することが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、硬度成分を含む被処理水に、アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つを添加して硬度成分を不溶化する不溶化工程と、得られた不溶化物を固液分離する固液分離工程と、得られた固液分離液を逆浸透膜で処理して濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理工程と、得られた濃縮水の少なくとも一部を、前記固液分離工程の前段に返送する返送工程と、を含む、硬度成分含有水の処理方法である。
【００１５】
前記硬度成分含有水の処理方法において、前記返送工程における前記濃縮水の返送先が、前記アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つが添加される反応槽であることが好ましい。
【００１６】
前記硬度成分含有水の処理方法において、前記反応槽内のＣａＣＯ３濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上となるように前記濃縮水を返送することが好ましい。
【００１７】
前記硬度成分含有水の処理方法において、前記濃縮水のイオン濃度を測定し、その測定値に応じて前記返送工程において返送する前記濃縮水の量を調節することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、硬度成分含有水の軟化処理の後、逆浸透膜処理を行う装置および方法において、後段に流出する濃縮水の硬度成分の量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る硬度成分含有水の処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】実施例１で用いた処理装置を示す概略構成図である。
【図３】比較例１で用いた処理装置を示す概略構成図である。
【図４】実施例２における反応時間（ｍｉｎ）に対するＣａ濃度（ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ）を示すグラフである。
【図５】２５℃の水のｐＨに対する炭酸カルシウムの溶解度（ｍｇ／Ｌ）を示すグラフである。
【図６】２５℃の水のｐＨに対するシリカの溶解度（ｍｇＳｉＯ２／Ｌ）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
本発明の実施形態に係る硬度成分含有水の処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。
【００２２】
硬度成分含有水の処理装置１は、硬度成分を含む被処理水に、アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つを添加して硬度成分を不溶化するための反応槽１２と、得られた不溶化物を固液分離する固液分離手段として沈殿槽１６と、得られた固液分離液を逆浸透膜で処理して濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理手段として、逆浸透膜処理装置２０とを備える。硬度成分含有水の処理装置１は、被処理水を貯留するための被処理水槽１０と、反応槽１２で得られた反応液に高分子凝集剤を添加して凝集反応を行うための高分子反応槽１４と、沈殿槽１６で得られた固液分離液を貯留するための固液分離液槽１８と、をさらに備えてもよい。
【００２３】
図１の硬度成分含有水の処理装置１において、被処理水槽１０の出口と反応槽１２の被処理水入口とは、ポンプ２２を介して配管２６により接続されている。反応槽１２の出口と高分子反応槽１４の入口とは、配管２８により接続されている。高分子反応槽１４の出口と沈殿槽１６の入口とは、配管３０により接続されている。沈殿槽１６の固液分離液出口と固液分離液槽１８の入口とは、配管３２により接続されている。沈殿槽１６の汚泥出口には、汚泥配管５８が接続されている。固液分離液槽１８の出口と逆浸透膜処理装置２０の入口とは、ポンプ２４を介して配管３４により接続されている。逆浸透膜処理装置２０の透過水出口には、透過水配管３６が接続されている。逆浸透膜処理装置２０の濃縮水出口と反応槽１２の返送水入口とは、得られた濃縮水の少なくとも一部を沈殿槽１６の前段に返送する返送手段として返送配管３８によりバルブ５４を介して接続されている。返送配管３８における濃縮水出口とバルブ５４との間にはバルブ５６を介して濃縮水配管４０が接続されている。反応槽１２には、炭酸化合物添加手段として炭酸化合物添加配管４２と、アルカリ剤添加手段としてアルカリ剤添加配管４４とが接続され、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置５０が設置されている。高分子反応槽１４には、高分子凝集剤添加手段として高分子凝集剤添加配管４６が接続され、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置５２が設置されている。配管３２には、ｐＨ調整剤添加手段としてｐＨ調整剤添加配管４８が接続されている。
【００２４】
本実施形態に係る硬度成分含有水の処理方法および硬度成分含有水の処理装置１の動作について説明する。
【００２５】
被処理水である硬度成分含有水は、必要に応じて被処理水槽１０に貯留され、ポンプ２２により配管２６を通して反応槽１２へ送液される。反応槽１２において、硬度成分含有水に、アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つが添加されて硬度成分が不溶化される（不溶化工程）。アルカリ剤は、アルカリ剤添加配管４４を通して反応槽１２に添加され、炭酸化合物は、炭酸化合物添加配管４２を通して反応槽１２に添加される。反応槽１２では撹拌装置５０により反応液が撹拌されてもよい。
【００２６】
不溶化反応は、例えば、以下の式により表される。一時硬度成分であるカルシウム硬度成分は、アルカリ剤として例えば水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を用いて、炭酸カルシウムに不溶化される。または、永久硬度成分であるカルシウム硬度成分は、炭酸化合物として例えば炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を用いて、炭酸カルシウムに不溶化される。マグネシウム硬度成分は、アルカリ剤として例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いて、水酸化マグネシウムに不溶化される。
Ｃａ（ＨＣＯ３）２  ＋  Ｃａ（ＯＨ）２  →  ２ＣａＣＯ３↓  ＋２Ｈ２Ｏ
ＣａＣｌ２  ＋  Ｎａ２ＣＯ３  →  ＣａＣＯ３↓  ＋２ＮａＣｌ
ＭｇＣｌ２  ＋  ２ＮａＯＨ  →  Ｍｇ（ＯＨ）２↓  ＋２ＮａＣｌ
【００２７】
不溶化工程で得られた反応液が反応槽１２から配管２８を通して高分子反応槽１４へ送液される。高分子反応槽１４において、必要に応じて、反応液に、高分子凝集剤添加配管４６を通して高分子凝集剤が添加されて凝集反応が行われる（凝集工程）。高分子反応槽１４では撹拌装置５２により凝集液が撹拌されてもよい。
【００２８】
凝集工程で得られた凝集液が高分子反応槽１４から配管３０を通して沈殿槽１６へ送液される。沈殿槽１６において、得られた不溶化物が自然沈降等により固液分離される（固液分離工程）。
【００２９】
固液分離工程で得られた固液分離液は、沈殿槽１６から配管３２を通して、必要に応じて固液分離液槽１８に送液され、貯留される。配管３２において、必要に応じて、ｐＨ調整剤添加配管４８と通して固液分離液にｐＨ調整剤が添加され、固液分離液のｐＨ調整が行われてもよい（ｐＨ調整工程）。ｐＨ調整は、固液分離液槽１８において行われてもよい。一方、固液分離工程で得られた汚泥は、汚泥配管５８を通して排出される。
【００３０】
固液分離液は、ポンプ２４により配管３４を通して逆浸透膜処理装置２０へ送液される。逆浸透膜処理装置２０において、固液分離液が逆浸透膜で処理されて濃縮水と透過水とが得られる（逆浸透膜処理工程）。逆浸透膜処理工程で得られた透過水は、透過水配管３６を通して排出され、回収再利用または廃棄される。逆浸透膜処理工程で得られた濃縮水の少なくとも一部は、返送配管３８を通して沈殿槽１６（固液分離工程）の前段である反応槽１２に返送される（返送工程）。濃縮水の少なくとも一部は、固液分離液槽１８に返送してもよい。
【００３１】
このように、本実施形態に係る硬度成分含有水の処理方法および処理装置では、硬度成分含有水の軟化処理（不溶化工程、凝集工程、固液分離工程）の後、硬度成分を含む固液分離液を逆浸透膜処理で濃縮し、濃縮水の少なくとも一部を固液分離工程の前段に返送する。
【００３２】
これにより、後段に流出する濃縮水の硬度成分の量を低減することができる。逆浸透膜処理の後段にさらに逆浸透膜処理や蒸発濃縮処理等の濃縮処理を行っても、それらの設備を小型化することができる。また、逆浸透膜処理の後段の逆浸透膜処理や蒸発濃縮処理等の濃縮処理において硬度成分の析出が抑制され、システムを安定運転することができる。
【００３３】
返送手段による濃縮水の返送先は、沈殿槽１６（固液分離工程）の前段であればよく、特に制限はない。例えば、被処理水槽１０、反応槽１２、高分子反応槽１４、配管２６，２８，３０のうちの少なくとも１つに濃縮水の少なくとも一部を返送すればよいが、アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つが添加される反応槽１２に返送することによって、濃縮水中の硬度成分が、反応槽１２における炭酸カルシウムや水酸化マグネシウムの析出を促進させることができるため、より好ましい。例えば炭酸カルシウムの析出反応は、生成する結晶の表面に炭酸カルシウムが析出することによって進行するため、予め炭酸カルシウムの粒子が存在する場合や、カルシウム硬度成分の濃度が高い場合の方が、反応時間が短くて済むと考えられる。
【００３４】
この場合、反応槽１２内の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上となるように濃縮水を返送することが好ましく、１０００ｍｇ／Ｌ以上となるように濃縮水を返送することがより好ましい。反応槽１２内の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）濃度が１００ｍｇ／Ｌ未満となると、反応槽１２における炭酸カルシウムの析出が促進されにくくなる場合がある。
【００３５】
沈殿槽１６（固液分離工程）の前段に返送する濃縮水の量は多くするほど逆浸透膜処理の後段に流出する硬度の負荷を減らすことができるが、被処理水である硬度成分含有水中に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）等の凝集沈殿で除去することが困難であるイオン成分が含まれる場合、これらの成分が系内で濃縮されてしまう場合がある。濃縮倍率が高くなりすぎると、浸透圧が高くなって逆浸透膜での操作圧力が高くなるため、所定量の濃縮水は逆浸透膜処理の後段に送液することが望ましい。逆浸透膜処理の後段に送液する量を調節するために、例えば濃縮水のイオン濃度を測定するイオン濃度測定手段をさらに備え、その測定値に応じて返送手段により返送される濃縮水の量を調節することが好ましい。例えば、濃縮水中の導電率を測定し、導電率が所定の値以下になるように、逆浸透膜処理の後段への濃縮水の送液量を調節する方法が取られる。濃縮水の送液量の調節は、例えば、バルブ５４，５６の開度を調節することに行われる。
【００３６】
濃縮水の導電率を測定し、濃縮水の送液量を調節する場合、その浸透圧が逆浸透膜処理での圧力上限を超えない値とすることが望ましく、３００００μＳ／ｃｍ以下とすることが好ましく、２００００μＳ／ｃｍ以下とすることがより好ましい。濃縮水の導電率が３００００μＳ／ｃｍを超えると、逆浸透膜での浸透圧が高くなり、逆浸透膜の耐圧限界を超えてしまう場合がある。
【００３７】
逆浸透膜処理の後段において、濃縮水をさらに濃縮する手段としては、逆浸透膜処理、加熱蒸発濃縮処理、正浸透膜処理、電気透析処理等が挙げられるが、処理コストを低く抑えるという点から逆浸透膜処理が好ましい。本実施形態に係る硬度成分含有水の処理方法および処理装置によれば、逆浸透膜処理の後段がさらなる逆浸透膜処理である場合においても、安定して処理を行うことができる。
【００３８】
処理対象となる硬度成分含有水は、例えば、地下水、工業用水、工場排水等である。硬度成分含有水中のカルシウム硬度成分の量は、例えば、５０〜５０００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌであり、マグネシウム硬度成分の量は、例えば、１０〜１０００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌである。硬度成分含有水がシリカを含む場合、硬度成分含有水中のシリカの量は、例えば、１０〜４００ｍｇ／Ｌである。
【００３９】
不溶化工程で用いられるアルカリ剤としては、例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等が挙げられる。これらのうち、薬品コスト等の点から水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムが好ましい。不溶化工程で用いられる炭酸化合物としては、例えば、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸ガス等が挙げられる。これらのうち、薬品コスト等の点から炭酸ナトリウムが好ましい。
【００４０】
不溶化工程におけるアルカリ剤および炭酸化合物の添加量は、被処理水である硬度成分含有水中のカルシウム硬度成分の量（１モル）に対して、１．０モル〜１．２モルの範囲であることが好ましく、１．０モル〜１．１モルの範囲であることがより好ましい。また、マグネシウム硬度成分の量（１モル）に対して、２．０〜２．４モルの範囲であることが好ましく、２．０〜２．２モルの範囲であることがより好ましい。不溶化工程におけるアルカリ剤および炭酸化合物の添加量が硬度成分含有水中の硬度成分の量（１モル）に対して当量モル未満であると、不溶化反応が十分に進行しない場合があり、過剰に添加すると、薬品コスト等の点で不利になる場合がある。
【００４１】
不溶化工程における反応温度は、特に制限はないが、例えば、１５℃〜３０℃の範囲である。
【００４２】
凝集工程で用いられる高分子凝集剤としては、例えば、アクリルアミド系、アクリル酸エステル系等の高分子凝集剤が挙げられる。これらのうち、薬品コスト等の点からアクリルアミド系の高分子凝集剤が好ましい。
【００４３】
凝集工程における高分子凝集剤の添加量は、０．５〜５．０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましく、１〜２ｍｇ／Ｌの範囲であることがより好ましい。凝集工程における高分子凝集剤の添加量が０．５ｍｇ／Ｌ未満であると、凝集反応が十分に進行しない場合があり、過剰に添加すると、薬品コスト等の点で不利になる場合がある。
【００４４】
凝集工程における反応温度は、特に制限はないが、例えば、１５℃〜３０℃の範囲である。
【００４５】
固液分離工程における固液分離の方法は、特に制限はなく、例えば、自然沈降による沈殿槽の他に、砂ろ過、膜ろ過等の方法が挙げられる。これらのうち、設備費等の点から自然沈降による沈殿槽が好ましい。
【００４６】
ｐＨ調整工程で用いられるｐＨ調整剤としては、例えば、塩酸、硫酸等の酸、または、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤が挙げられる。
【００４７】
ｐＨ調整工程において、ｐＨ４〜１０の範囲に調整されることが好ましく、ｐＨ５〜８の範囲に調整されることがより好ましい。ｐＨ４未満であると、酸のコストが過剰となる場合があり、ｐＨ１０を超えると、炭酸カルシウムのスケール抑制効果が不十分とある場合がある。
【００４８】
硬度成分は酸性領域では溶解度が高いため（図５参照）析出しにくいが、硬度成分含有水がシリカ成分を含む場合は、シリカ成分は酸性領域では溶解度が低いため（図６参照）析出しやすいので、上記方法によって硬度成分を不溶化、除去（固液分離）し、逆浸透膜処理工程では例えばｐＨ９．５以上で処理すればよい。
【００４９】
硬度成分含有水がシリカ成分を含む場合は、反応槽１２において、または反応槽１２の前段または後段に別の反応槽（第２反応槽）を設け、マグネシウム化合物を添加してシリカを不溶化し、上記固液分離工程により除去してもよい。この場合は、任意のｐＨで逆浸透膜処理を行うことができる。
【００５０】
シリカ成分の不溶化に用いられるマグネシウム化合物としては、例えば、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等のマグネシウムの無機塩等が挙げられる。これらのうち、薬品コスト等の点から水酸化マグネシウムが好ましい。
【００５１】
マグネシウム化合物の添加量は、被処理水中のシリカの量（１モル）に対して、０．５モル〜５．０モルの範囲であることが好ましく、１．０モル〜２．５モルの範囲であることがより好ましい。マグネシウム化合物の添加量が被処理水中のシリカの量（１モル）に対して０．５モル未満であると、不溶化反応が十分に進行しない場合があり、５．０モルを超えると、薬品コスト等の点で不利になる場合がある。
【００５２】
逆浸透膜処理において用いられる逆浸透膜は、特に制限はないが、例えば、ポリイミド系の逆浸透膜である。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５４】
＜実施例１および比較例１＞
図２（実施例１）、図３（比較例１）に示すフローの実験設備にて、通水試験を行った。実施例１では、濃縮水の一部を反応槽に返送した。
【００５５】
（被処理水）
被処理水：工場放流水（硬度成分含有）
Ｃａ＝２００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ、Ｍｇ＝５０ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ
ＨＣＯ３−＝２００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ
【００５６】
実施例１では、被処理水流量１４０Ｌ／ｈで反応槽へ通水した。反応槽において、アルカリ剤として水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を添加してｐＨ１０．８〜１１．０に調整し、炭酸化合物として炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を１００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ添加した。高分子反応槽において、高分子凝集剤としてオルフロックＭ−４０２０（オルガノ株式会社製）２ｍｇ／Ｌを添加した。固液分離装置として沈殿槽により固液分離を行った。固液分離液を流量２００Ｌ／ｈで固液分離液槽へ通水した。固液分離液を流量７２０Ｌ／ｈで逆浸透膜処理装置として４インチＲＯエレメント（日東電工製、ＬＦＣ−３）に通水した。逆浸透膜処理により透過水を流量１２０Ｌ／ｈで得て、濃縮水を流量５２０Ｌ／ｈで固液分離液槽へ循環し、流量６０Ｌ／ｈで反応槽へ返送し、流量２０Ｌ／ｈで後段の濃縮装置へ送液した。実施例１では、反応槽内のＣａＣＯ３濃度が１５５ｍｇ／Ｌとなるように濃縮水を返送した。結果を表１に示す。
【００５７】
比較例１では、被処理水流量１４０Ｌ／ｈで反応槽へ通水した。反応槽において、アルカリ剤として水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を添加してｐＨ１０．８〜１１．０に調整し、炭酸化合物として炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を１００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ添加した。高分子反応槽において、高分子凝集剤としてオルフロックＭ−４０２０（オルガノ株式会社製）２ｍｇ／Ｌを添加した。固液分離装置として沈殿槽により固液分離を行った。固液分離液を流量１４０Ｌ／ｈで固液分離液槽へ通水した。固液分離液を流量６８４Ｌ／ｈで逆浸透膜処理装置として４インチＲＯエレメント（日東電工製、ＬＦＣ−３）に通水した。逆浸透膜処理により透過水を流量８４Ｌ／ｈで得て、濃縮水を流量５４４Ｌ／ｈで固液分離液槽へ循環し、流量５６Ｌ／ｈで後段の濃縮装置へ送液した。結果を表２に示す。
【００５８】
なお、水中のＣａ、Ｍｇの量は、イオンクロマトグラフ（メトローム社製、ＩＣ７６１）を用いて測定し、ＨＣＯ３−の量は、ＴＯＣ計（島津サイエンス製、ＴＯＣ−３０００）を用いて、無機炭素の値を測定して換算した。
【００５９】
【表１】
2019042651.tif 000003
【００６０】
【表２】
2019042651.tif 000004
【００６１】
実施例１では、濃縮水の一部を沈殿槽（固液分離槽）の前段である反応槽に返送することによって、ＲＯ濃縮水のＣａ負荷、Ｍｇ負荷が低下し、逆浸透膜処理装置の後段へ流出する硬度成分の量が少なくなった。一方、比較例１では、濃縮水の循環を行わなかったため、逆浸透膜処理装置の後段へ流出する硬度成分が多かった。
【００６２】
＜実施例２＞
濃縮水の返送先について、検討した。ＣａＣＯ３の析出反応は、生成する結晶の表面にＣａＣＯ３が析出することによって進行するため、予めＣａＣＯ３の粒子が存在する場合や、Ｃａの濃度が高い場合の方が、反応時間が短くて済むと考えられる。
【００６３】
［ジャーテスト手順］
原水（Ｃａ＝２５０ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ）に、ＣａＣＯ３含有汚泥を０，１００，１０００，１００００ｍｇ／Ｌ添加した。そこに、Ｎａ２ＣＯ３を４１７ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ添加し、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）でｐＨ１１に調整した。ジャーテスタにて１２０ｒｐｍで反応させた。０．４５μｍフィルタでろ過後、処理水のＣａ濃度を測定した。
【００６４】
図４に、ジャーテストの結果を示す。図４のグラフは、反応時間（ｍｉｎ）に対するＣａ濃度（ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ）を示す。
【００６５】
このように、ＣａＣＯ３を含む濃縮水を、ＣａＣＯ３として１００ｍｇ／Ｌ以上になるように反応槽に返送することで、ＣａＣＯ３の析出を促進させることができることがわかった。
【００６６】
以上のように、実施例により、硬度成分含有水の軟化処理の後、逆浸透膜処理を行う装置および方法において、後段に流出する濃縮水の硬度成分の量を低減することができた。
【符号の説明】
【００６７】
１  硬度成分含有水の処理装置、１０  被処理水槽、１２  反応槽、１４  高分子反応槽、１６  固液分離槽、１８  固液分離液槽、２０  逆浸透膜処理装置、２２，２４  ポンプ、２６，２８，３０，３２，３４  配管、３６  透過水配管、３８  返送配管、４０  濃縮水配管、４２  炭酸化合物添加配管、４４  アルカリ剤添加配管、４６  高分子凝集剤添加配管、４８  ｐＨ調整剤添加配管、５０，５２  撹拌装置、５４，５６  バルブ、５８  汚泥配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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