(57)【要約】【課題】  地下水又は埋立地浸出水等の被処理廃水を，間接加熱による沸騰蒸発にて濃縮するように処理する場合に，装置の小型化と，運転コストの低減とを図る。【解決手段】  被処理廃水を，逆浸透膜を使用したＲＯ膜モジュール６に供給して，その透過水と非透過水とに分離し，非透過水を，間接加熱にて沸騰蒸発する蒸発濃縮装置３１に供給して濃縮する一方，前記蒸発濃縮装置における凝縮水にて，前記ＲＯ膜モジュールに供給する被処理廃水を，熱交換器３５において間接加熱する。【選択図】                          図１
2007000789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理廃水を，逆浸透膜を使用したＲＯ膜モジュールに供給して，その透過水と非透過水とに分離し，非透過水を，間接加熱にて沸騰蒸発する蒸発濃縮装置に供給して濃縮する一方，前記蒸発濃縮装置における凝縮水にて，前記ＲＯ膜モジュールに供給する被処理廃水を間接加熱することを特徴とする廃水の濃縮処理方法。
【請求項２】
被処理廃水を，ナノフィルトレーション膜を使用したＮＦ膜モジュールに供給して，透過水と非透過水とに分離し，その透過水を，逆浸透膜を使用したＲＯ膜モジュールに供給して，透過水と非透過水とに分離し，前記ＮＦ膜モジュール及び前記ＲＯ膜モジュールにおける非透過水を，間接加熱にて沸騰蒸発する蒸発濃縮装置に供給して濃縮する一方，前記蒸発濃縮装置における凝縮水にて，前記ＮＦ膜モジュールに供給する被処理廃水を間接加熱することを特徴とする廃水の濃縮処理方法。
【請求項３】
被処理廃水を逆浸透膜にて透過水と非透過水とに分離するＲＯ膜モジュールと，前記ＲＯ膜モジュールにおける非透過水を間接加熱にて沸騰蒸発する蒸発濃縮装置とを備え，更に，前記蒸発濃縮装置における凝縮水を熱源として前記ＲＯ膜モジュールに供給する被処理廃水を間接加熱する熱交換器を備えていることを特徴とする廃水の濃縮処理装置。
【請求項４】
被処理廃水をナノフィルトレーション膜にて透過水と非透過水とに分離するＮＦ膜モジュールと，このＮＦ膜モジュールにおける透過水を逆浸透膜にて透過水と非透過水とに分離するＲＯ膜モジュールと，前記ＮＦ膜モジュール及び前記ＲＯ膜モジュールにおける非透過水を間接加熱にて沸騰蒸発する蒸発濃縮装置とを備え，更に，前記蒸発濃縮装置における凝縮水を熱源として前記ＮＦ膜モジュールに供給する被処理廃水を間接加熱する熱交換器を備えていることを特徴とする廃水の濃縮処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，例えば，地下水，又は埋立地浸出水，或いは排煙脱硫装置から排出される廃水等のように有害を不純物を含む廃水を，加熱による沸騰蒸発にて濃縮するようにした処理する方法と，その装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，カルシウムを含む地下水，又は埋立地浸出水，或いは排煙脱硫装置から排出される廃水の処理に際しては，その減量化を図るために，間接加熱の沸騰蒸発による蒸発濃縮装置において濃縮することが行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
なお，前記特許文献１には，前記蒸発濃縮装置において濃縮した濃縮廃水は，これを乾燥にて固形化することが記載されている。
【特許文献１】特開昭５１−１０２３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし，この従来による処理方法は，処理すべき廃水，つまり，被処理廃水の全てを，蒸発濃縮装置に供給して沸騰蒸発するものであることにより，前記蒸発濃縮装置における蒸発負荷が大きいから，当該蒸発濃縮装置における大型化を招来するばかりか，運転コストも可成り嵩むという問題があった。
【０００５】
しかも，前記蒸発濃縮装置からは，純度の高い凝縮水が排出されるものの，この凝縮水は，その温度が可成り高いことにより，この凝縮水を，そのままでは河川等に放流することができず，河川等に放流する場合には，自然環境に悪影響を及ぼすことがない温度の状態にまで冷却するようにしなければならないという問題もあった。
【０００６】
本発明は，廃水に含まれている有害な不純物は，膜を透過するという膜処理にて確実に分離することができる一方，前記膜処理の処理効率は，温度に略比例して向上することに着目し，このことを利用して，前記従来における問題を解消した処理方法と，その装置とを提供することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この技術的課題を達成するため本発明の処理方法は，請求項１に記載したように，
「被処理廃水を，逆浸透膜を使用したＲＯ膜モジュールに供給して，その透過水と非透過水とに分離し，非透過水を，間接加熱にて沸騰蒸発する蒸発濃縮装置に供給して濃縮する一方，前記蒸発濃縮装置における凝縮水にて，前記ＲＯ膜モジュールに供給する被処理廃水を間接加熱する。」
ことを特徴としている。
【０００８】
本発明の処理方法は，請求項２に記載したように，
「被処理廃水を，ナノフィルトレーション膜を使用したＮＦ膜モジュールに供給して，透過水と非透過水とに分離し，その透過水を，逆浸透膜を使用したＲＯ膜モジュールに供給して，透過水と非透過水とに分離し，前記ＮＦ膜モジュール及び前記ＲＯ膜モジュールにおける非透過水を，間接加熱にて沸騰蒸発する蒸発濃縮装置に供給して濃縮する一方，前記蒸発濃縮装置における凝縮水にて，前記ＮＦ膜モジュールに供給する被処理廃水を間接加熱する。」
ことを特徴としている。
【０００９】
次に，本発明の処理装置は，請求項３に記載したように，
「被処理廃水を逆浸透膜にて透過水と非透過水とに分離するＲＯ膜モジュールと，前記ＲＯ膜モジュールにおける非透過水を間接加熱にて沸騰蒸発する蒸発濃縮装置とを備え，更に，前記蒸発濃縮装置における凝縮水を熱源として前記ＲＯ膜モジュールに供給する被処理廃水を間接加熱する熱交換器を備えている。」
ことを特徴としている。
【００１０】
本発明の処理装置は，請求項４に記載したように，
「被処理廃水をナノフィルトレーション膜にて透過水と非透過水とに分離するＮＦ膜モジュールと，このＮＦ膜モジュールにおける透過水を逆浸透膜にて透過水と非透過水とに分離するＲＯ膜モジュールと，前記ＮＦ膜モジュール及び前記ＲＯ膜モジュールにおける非透過水を間接加熱にて沸騰蒸発する蒸発濃縮装置とを備え，更に，前記蒸発濃縮装置における凝縮水を熱源として前記ＮＦ膜モジュールに供給する被処理廃水を間接加熱する熱交換器を備えている。」
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１及び３の記載において，被処理廃水を，逆浸透膜を使用したＲＯ膜モジュールに供給することにより，この被処理廃水を，不純物を含まないか殆ど含まない純水な透過水と，不純物を含む非透過水とに膜分離することができるから，前記非透過水を，蒸発濃縮装置に供給して濃縮処理することにより，この蒸発濃縮装置において濃縮処理する廃水の量を，前記ＲＯ膜モジュールにおける透過水の分だけ少なくできて，蒸発濃縮装置における蒸発負荷を軽減できるから，蒸発濃縮装置を小型化できるとともに，運転コストを低減することができる。
【００１２】
そして，前記蒸発濃縮装置における凝縮水によって，前記ＲＯ膜モジュールに供給する被処理廃水を，熱交換器において間接加熱することにより，前記被処理廃水における温度を高くすることができるから，前記ＲＯ膜モジュールにおける処理効率を大幅に向上することができ，ＲＯ膜モジュールを小型化できる一方，前記凝縮水における温度を下げることができ，この凝縮水を，殊更，冷却することなく，そのまま，河川等に放流することが可能になる。
【００１３】
つまり，請求項１及び３に記載した発明によると，蒸発濃縮装置における蒸発負荷を，その前処理としてのＲＯ膜モジュールにて軽減することができて，その小型化を図ることができるものでありながら，前記蒸発濃縮装置における凝縮水が有する熱を利用して，前記ＲＯ膜モジュールにおける処理効率を向上できて，その小型化を図ることができるとともに，前記凝縮水におけるそのままでの河川等への放流を可能にするという効果を有する。
【００１４】
しかし，このように，被処理廃水を，そのままＲＯ膜モジュールに供給して透過水と非透過水とに膜分離することは，前記逆浸透膜（ＲＯ膜）に目詰まりが発生し，この逆浸透膜における目詰まりを解消するための洗浄を頻繁に行うようにしなければならない煩わしさがあるばかりか，逆浸透膜（ＲＯ膜）の耐久性を低下することになる。
【００１５】
これに対しては，前記請求項１及び３に記載した発明を前提として，請求項２及び４に記載したように構成することを提案する。
【００１６】
すなわち，請求項２及び４に記載したように，被処理廃水を，ナノフィルトレーション膜（ＮＦ膜）を使用したＮＦ膜モジュールに供給して，このＮＦ膜モジュールにおける透過水を前記ＲＯ膜モジュールに供給する一方，前記ＮＦ膜モジュールにおける非透過水を，蒸発濃縮装置に供給し，この蒸発濃縮装置における凝縮水にて，前記ＮＦ膜モジュールへの被処理廃水を熱交換器において間接加熱する。
【００１７】
これにより，前記被処理廃水に含まれている多価イオンや中乃至高分子量物質を，前記ＲＯ膜モジュールに供給する前に，前記ＮＦ膜モジュールにおいて膜分離することができ，この分だけ，前記ＲＯ膜モジュールにおける逆浸透膜に目詰まりが発生することを低減できるから，前記請求項１及び３に記載した発明が有する効果を奏することに加えて，前記逆浸透膜（ＲＯ膜）の耐久性を低下することを回避できるばかりか，その洗浄の頻度を大幅に低減することができる。
【００１８】
しかも，前記ＮＦ膜モジュールに供給する被処理廃水を前記蒸発濃縮装置における凝縮水にて間接加熱することにより，前記ＮＦ膜モジュールにおける処理効率を大幅に向上することができるから，ＮＦ膜モジュールを小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下，本発明の実施の形態を，図１の図面について説明する。
【００２０】
この図において，符号１は，被処理廃水タンクを示し，この被処理廃水タンク１内には，処理する目的であるところのカルシウム及び硫酸等の有害な不純物を含む被処理廃水が，廃水供給管路２より供給されている。
【００２１】
また，符号３は，ナノフィルトレーション膜（ＮＦ膜）を使用した第１段ＮＦ膜モジュールを，符号４は，同じくナノフィルトレーション膜（ＮＦ膜）を使用した第２段ＮＦ膜モジュールを，符号５は，同じくナノフィルトレーション膜（ＮＦ膜）を使用した第３段ＮＦ膜モジュールを，そして，符号６は，逆浸透膜（ＲＯ膜）を使用したＲＯ膜モジュールを各々示す。
【００２２】
前記各段のＮＦ膜モジュール３，４，５の各々における非透過側には，循環ポンプ３ａ，４ａ，５ａ及び逆止弁３ｂ，４ｂ，５ｂを備えた循環管路３ｃ，４ｃ，５ｃが設けられ，また，前記ＲＯ膜モジュール６における非透過側には，循環ポンプ６ａを備えた循環管路６ｂが設けられている。
【００２３】
前記被処理廃水タンク１内における被処理廃水を，ポンプ７を備えた廃水移送管路８にて，前記第１段ＮＦ膜モジュール３における循環管路３ｃに供給バルブ９を介して供給し，この第１段ＮＦ膜モジュール３における非透過水を，排出バルブ１０より排出して，前記第２段ＮＦ膜モジュール４における循環管路４ｃに供給バルブ１１を介して供給し，第２段ＮＦ膜モジュール４における非透過水を，排出バルブ１２より排出して，前記第３段ＮＦ膜モジュール５における循環管路５ｃに供給バルブ１３を介して供給し，この第３段ＮＦ膜モジュール５における非透過水を，排出バルブ１４より管路１５を介して攪拌機１６を備えた反応槽１７に排出するようにしている。
【００２４】
この場合，前記第１段ＮＦ膜モジュール３における供給バルブ９と排出バルブ１０との間，前記第２段ＮＦ膜モジュール４における供給バルブ１１と排出バルブ１２との間，及び前記第３段ＮＦ膜モジュール５における供給バルブ１３と排出バルブ１４との間の各々には，切換バルブ２６，２７，２８を備え，これらを各切換バルブ２６，２７，２８を閉じているときには，管路８からの処理すべき廃水は，先ず，第１段ＮＦ膜モジュール３に供給され，この第１段ＮＦ膜モジュール３における非透過水が，第２段ＮＦ膜モジュール４に供給され，この第２段ＮＦ膜モジュール４における非透過水が，第３段ＮＦ膜モジュール５に供給され，この第３段ＮＦ膜モジュール５における非透過水が，前記反応槽１７に排出するような状態になっているが，以下に述べるように，前記三段のＮＦ膜モジュール３，４，５のうち少なくとも任意の二つのＮＦ膜モジュールを使用して二段の膜処理を行う一方，残り一つのＮＦ膜モジュールにおける膜処理を停止する状態に切り換え可能に構成している。
【００２５】
すなわち，前記第１段ＮＦ膜モジュール３における供給バルブ９及び排出バルブ１０を閉じて第１段ＮＦ膜モジュール３における膜処理を停止する一方，切換バルブ２６を開くことにより，被処理廃水は，先ず，第２段ＮＦ膜モジュール４に供給され，この第２段ＮＦ膜モジュール４における非透過水が第３段ＮＦ膜モジュール５に供給され，この第３段ＮＦ膜モジュール５における非透過水が前記反応槽１７に排出されるというように，前記第２段ＮＦ膜モジュール４と前記第３段ＮＦ膜モジュール５とで二段の膜処理を行う。
【００２６】
また，前記第２段ＮＦ膜モジュール４における供給バルブ１１及び排出バルブ１２を閉じて第２段ＮＦ膜モジュール４における膜処理を停止する一方，切換バルブ２７を開くことにより，被処理廃水は，先ず，第１段ＮＦ膜モジュール３に供給され，この第１段ＮＦ膜モジュール３における非透過水が第３段ＮＦ膜モジュール５に供給され，この第３段ＮＦ膜モジュール５における非透過水が前記反応槽１７に排出されるというように，前記第１段ＮＦ膜モジュール３と前記第３段ＮＦ膜モジュール５とで二段の膜処理を行う。
【００２７】
更にまた，前記第３段ＮＦ膜モジュール５における供給バルブ１３及び排出バルブ１４を閉じて第３段ＮＦ膜モジュール５における膜処理を停止する一方，切換バルブ２８を開くことにより，被処理廃水は，先ず，第１段ＮＦ膜モジュール３に供給され，この第１段ＮＦ膜モジュール３における非透過水が第２段ＮＦ膜モジュール４に供給され，この第２段ＮＦ膜モジュール４における非透過水が前記反応槽１７に排出されるというように，前記第１段ＮＦ膜モジュール３と前記第２段ＮＦ膜モジュール４とで二段の膜処理を行う。
【００２８】
一方，前記各段のＮＦ膜モジュール３，４，５の各々における透過水を，バルブ１８，１９，２０より取り出し，管路２１を介して前記ＲＯ膜モジュール６における循環管路６ｂに供給し，前記ＲＯ膜モジュール６における非透過水を，管路２２にて，前記反応槽１７に排出する一方，前記ＲＯ膜モジュール６における透過水を，管路２３を介して溜め槽２４に溜めたのち，管路２５より河川等に放流するように構成している。
【００２９】
前記反応槽１７には，前記各段のＮＦ膜モジュール３，４，５における非透過水，及び前記ＲＯ膜モジュール６における非透過水が被処理廃水として集められ，この反応槽１７内における被処理廃水は，管路２９からの苛性ソーダ等のアルカリの供給によってＰＨが９〜１０になるように調節される。
【００３０】
更に，前記反応槽１７内における被処理廃水には，炭酸ソーダ（Ｎａ2 ＣＯ3)の適宜量が，管路３０を介して添加される。
【００３１】
この炭酸ソーダの添加は，当該炭酸ソーダを水に溶解した水溶液の状態にて行うか，或いは，炭酸ソーダを粉末の状態で行うようにしても良い。
【００３２】
前記炭酸ソーダの添加により，前記被処理廃水に含まれるカルシウムを，炭酸カルシウムの結晶として析出する。
【００３３】
前記図１において，符号３１は，自己蒸気圧縮式の蒸発濃縮装置を示す。
【００３４】
この蒸発濃縮装置３１は，内部を図示しない真空発生装置にて大気圧以下の減圧に保持した密閉型の蒸発缶３１ａと，この蒸発缶３１ａ内の上部に，水平の多段状に設けた多数本の伝熱管３１ｂと，この各伝熱管３１ｂの一端に対する入口ヘッダー３１ｃと，他端に対するヘッダー３１ｄとを備え，前記蒸発缶３１ａ内の底部における濃縮廃水は，循環ポンプ３１ｅにて汲み出して，前記蒸発缶３１ａ内の上部におけるノズル３１ｆから前記各伝熱管３１ｂの外表面に散布したのち前記蒸発缶３１ａ内の底部に戻るという循環を行うように構成されている。
【００３５】
また，前記蒸発缶３１ａ内に発生した蒸気は，ブロワー圧縮機３１ｇにて，圧力及び温度を高くするように圧縮したのち，前記入口ヘッダー３１ｃを介して前記各伝熱管３１ｂ内に供給されて，この各伝熱管３１ｂの外表面における濃縮廃水を，間接加熱することによって沸騰蒸発する一方，前記各伝熱管３１ｂ内おける凝縮水は，管路３１ｈより取り出するように構成している。
【００３６】
そして，前記反応槽１７内における被処理廃水を，これに前記炭酸カルシウムの結晶を含むスラリーの状態のままで，廃水移送ポンプ３２にて汲み出し，廃水供給管路３３を介して，前記蒸発缶３１ａに導入することにより，前記したように，間接加熱による沸騰蒸発にて濃縮するように構成している。
【００３７】
また，前記蒸発濃縮装置３１における濃縮廃水を，濃縮廃水管路３６を介して乾燥固形化装置３７に供給して，この乾燥固形化装置３７において，乾燥して固形化するように構成している。
【００３８】
一方，前記被処理廃水タンク１から前記各段のＮＦ膜モジュール３，４，５への廃水移送管路８には，前記処理廃水タンク１への戻り管路３４を接続して，この戻り管路３４の途中に，前記蒸発濃縮装置３１において管路３１ｈより取り出される凝縮水を熱源として，前記被処理廃水を間接加熱するようにした熱交換器３５を設けている。
【００３９】
この構成において，被処理廃水タンク１内に廃水供給管路２より供給された被処理廃水は，この被処理廃水タンク１内と熱交換器３５との間を循環する間に，前記蒸発濃縮装置３１における凝縮水によって加熱されて温度が高くなる。
【００４０】
このようにして温度が高くなった被処理廃水は，前記ＮＦ膜モジュール３，４，５に供給されて，不純物を含む不透過水と，不純物の少ない透過水とに膜分離され，非透過水は，反応槽１７内に流入する一方，透過水は，前記ＲＯ膜モジュール６に供給され，不純物を含む不透過水と，カルシウム及び硫酸等の有害な不純物を殆ど含まない状態の透過水とに膜分離され，非透過水は，反応槽１７内に流入する一方，透過水は，溜め槽２４を経て管路２５より河川等に放流される。
【００４１】
そして，反応槽１７内に流入した被処理廃水には，これに炭酸ソーダを添加することにより，当該廃水中に含まれているカルシウムを，炭酸カルシウムの結晶として析出され，この炭酸カルシウムの結晶を含む状態のままで，前記蒸発濃縮装置３１に供給して，沸騰蒸発により濃縮し，その濃縮廃水を，前記炭酸カルシウムの結晶を含む状態のままで，前記乾燥固形化装置３７に供給されることにより，乾燥して固形化される。
【００４２】
一方，前記蒸発濃縮装置３１における凝縮水は，前記熱交換器３５に供給されて，前記被処理廃水を加熱することにより，温度が下がることになるから，殊更，冷却することなく，そのままで河川等に放流することが可能になる。
【００４３】
このように，本発明によると，被処理廃水を蒸発濃縮装置３１において沸騰蒸発にて濃縮処理する場合に，この蒸発濃縮装置３１において濃縮処理する廃水の量を，前記ＲＯ膜モジュール６における透過水の分だけ少なくする一方，前記蒸発濃縮装置３１における凝縮水にて，前記被処理廃水を加熱して，前記ＲＯ膜モジュール６における処理効率を向上し，前記凝縮水の温度を下げて，そのままでの河川等への放流を可能にすることができるのである。
【００４４】
また，前記ＲＯ膜モジュール６の前段における各段のＮＦ膜モジュール３，４，５によって，前記ＲＯ膜モジュール６における逆浸透膜に目詰まりが発生することを低減できるから，その逆浸透膜の耐久性を低下することを回避できるとともに，その洗浄の頻度を大幅に低減することができる。
【００４５】
なお，前記各段のＮＦ膜モジュール３，４，５におけるＮＦ膜は，以下に述べるような方法にて洗浄処理される。
【００４６】
すなわち，前記溜め槽２４内における透過水を，ポンプ３８にて汲み出し，管路３９を介して，前記各段のＮＦ膜モジュール３，４，５のうち膜処理を停止している状態の一つのＮＦ膜モジュールにおける透過側に供給して，ＮＦ膜を逆方向に透過するといういわゆる逆洗浄を行うように構成している。この逆洗浄において，ＮＦ膜を逆方向に透過した洗浄水は，管路４０より排出される。
【００４７】
また，前記各段のＮＦ膜モジュール３，４，５における非透過側の洗浄は，洗浄水槽４１に溜めた洗浄水を，ポンプ４２にて汲み出し，フィルタ４３にて濾過し，次いで，管路４４を介して，前記各段のＮＦ膜モジュール３，４，５のうち膜処理を停止している状態の一つのＮＦ膜モジュールにおける非透過側に供給し，非透過水を管路４５にて前記洗浄水槽４１に戻し，透過水を管路４６にて前記洗浄水槽４１に戻すというように循環することによって行うように構成している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明における実施の形態を示すフローシートである。
【符号の説明】
【００４９】
１                    被処理廃水タンク
３，４，５            ＮＦ膜モジュール
６                    ＲＯ膜モジュール
８                    廃水移送管路
１７                  反応槽
３１                  蒸発濃縮装置
３１ａ                蒸発缶
３１ｂ                伝熱管
３１ｈ                凝縮水管路
３５                  熱交換器
【図１】
2007000789.tif 000003