(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムイオンを含有する塩含有水を電気透析槽内で脱塩処理する電気透析装置において、
前記電気透析槽内に配置される陰極及び陽極と、
前記陰極及び前記陽極間に並設され、複数の室を形成する複数のイオン交換膜とを備え、
前記複数の室のうち前記陰極を含む前記室内には陰極酸性溶液が導入され、前記陽極を含む前記室内には陽極酸性溶液が導入されるようになっており、
前記陰極に最も近い前記イオン交換膜が陰イオン交換膜であることを特徴とする電気透析装置。
【請求項２】
前記陽極酸性溶液は、塩素イオン非含有溶液であることを特徴とする請求項１に記載の電気透析装置。
【請求項３】
前記陰極酸性溶液は、カルシウム非含有の電解質を含む酸性溶液であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気透析装置。
【請求項４】
前記複数のイオン交換膜のうち前記陰イオン交換膜に最も近いものが陰イオン交換膜であり、互いに隣接する前記陰イオン交換膜によって形成される室内に陰極酸性溶液が導入されるようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気透析装置。
【請求項５】
カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理方法において、
前記塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整工程と、
ｐＨ調整された前記塩含有水を逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透工程と、
前記逆浸透工程の逆浸透によって得られる濃縮水を、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気透析装置で脱塩処理する電気透析工程と、
を含むことを特徴とする脱塩処理方法。
【請求項６】
カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理装置において、
前記塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整槽と、
ｐＨ調整された前記塩含有水を逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置における逆浸透によって得られる濃縮水を脱塩処理する請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気透析装置と、
を備えることを特徴とする脱塩処理装置。
【請求項７】
カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理方法において、
前記塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整工程と、
ｐＨ調整された前記塩含有水を請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気透析装置で脱塩処理する電気透析工程と、
前記電気透析工程で得られる脱塩液を、逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透工程と、
を含むことを特徴とする脱塩処理方法。
【請求項８】
カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理装置において、
前記塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整槽と、
ｐＨ調整された前記塩含有水を濃縮し且つ脱塩処理する請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気透析装置と、
前記電気透析装置で得られる脱塩液を逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透膜装置と、
を備えることを特徴とする脱塩処理装置。
【請求項９】
カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理方法において、前記塩含有水中の塩濃度が所定値以下の場合に、前記塩含有水をｐＨ調整した後、逆浸透によって濃縮し且つ透過させ、そのうちの濃縮水を請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気透析装置で濃縮し且つ脱塩処理する第１工程と、
前記塩含有水中の塩濃度が所定値を超える場合に、前記塩含有水を前記電気透析装置で濃縮・脱塩処理する第２工程と、
前記電気透析装置で得られる脱塩液を前記ｐＨ調整工程のｐＨ調整に使用する第３工程と、
を含むことを特徴とする脱塩処理方法。
【請求項１０】
カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理装置において、
前記塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整槽と、
前記ｐＨ調整槽でｐＨ調整された前記塩含有水を逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置で得られる濃縮水を濃縮し且つ脱塩処理する請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気透析装置と、
前記逆浸透膜装置に前記塩含有水を導入する第１流入ラインと、
前記第１流入ラインに設けられる第１の弁と、
前記第１流入ラインから分岐して前記電気透析装置に前記塩含有水を流入させる第２流入ラインと、
前記第２流入ラインに設けられる第２の弁と、
前記電気透析装置で得られる脱塩液を前記ｐＨ調整槽又はその上流側に流入させる返送手段と、
を備えることを特徴とする脱塩処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気透析装置並びにこれを用いた脱塩処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
埋立地浸出水には、カルシウムイオン等の塩類が多く含有されており、カルシウムイオン濃度やｐＨの値によっては、浸出水の処理工程中で配管の閉塞などのスケールトラブルが起こることが知られている。そこで、浸出水中のカルシウムイオン濃度を低減すべく浸出水に対して脱塩処理が行われ、その脱塩処理の一手段として、電気透析装置等が知られている。
【０００３】
図１０は、従来からある電気透析装置の内部構造の一例を示す概略図である。図１０に示す電気透析装置１００は、電気透析槽１０１を有しており、その内部に陰極１０２と陽極１０３とを備えている。槽１０１内には、陰極１０２と陽極１０３との間に陰極１０２から陽極１０３に向けてイオン交換膜がＣ，Ａ，Ｃ，Ａ，Ｃ，Ｃの順に並設されている。ここで、「Ｃ」は陽イオン交換膜を、「Ａ」は陰イオン交換膜を表す記号である。これらのイオン交換膜によって、陰極１０２を含む陰極室１０４、及び陽極１０３を含む陽極室１０５が形成され、陰極室１０４と陽極室１０５との間には、脱塩室１０６と濃縮室１０７とが交互に形成される。陰極室１０４と陽極室１０５には、硫酸ナトリウム水溶液や硝酸ナトリウム水溶液といった水溶液が注入される。そこで、脱塩室１０６及び濃縮室１０７にそれぞれ塩含有水を導入し、陽極１０３と陰極１０２との間に電圧を印加すると、ある脱塩室１０６を通過する塩含有水中のカルシウムイオン等の陽イオンが陽イオン交換膜Ｃを通して濃縮室１０７中に導入され、脱塩処理水中での塩濃度の低減が図られ且つ濃縮液中での濃縮が進む。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の電気透析装置１００では、電気透析の性能が時間とともに低下し、安定した脱塩処理が行われない場合があった。
【０００５】
そこで、本発明は、塩含有水の安定した脱塩処理を可能とする電気透析装置並びにこれを用いた脱塩処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述した従来の電気透析装置の問題点について検討した結果、従来の電気透析装置では、電気透析によって、陰極室１０４へのカルシウムイオンの流入が防止されず、陰極の近くに配置されたイオン交換膜にカルシウムスケールが析出してそれが膜に付着したり膜を閉塞させたりし、そのため、陽極及び陰極間の抵抗が増加して、塩含有水の脱塩処理が不安定となることを見出した。
【０００７】
そこで、請求項１に係る発明は、カルシウムイオンを含有する塩含有水を電気透析槽内で脱塩処理する電気透析装置において、電気透析槽内に配置される陰極及び陽極と、陰極及び陽極間に並設され、複数の室を形成する複数のイオン交換膜とを備え、複数の室のうち陰極を含む室内には陰極酸性溶液が導入され、陽極を含む室内には陽極酸性溶液が導入されるようになっており、陰極に最も近いイオン交換膜が陰イオン交換膜であることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、陰極を含む室と、陽極を含む室との間の室内にカルシウムを含む塩含有水を導入し、陽極と陰極との間に電圧を印加すると、塩含有水が濃縮され且つ脱塩処理される。このとき、塩含有水から陰極を含む室内の陰極酸性溶液へのカルシウムイオン等の陽イオンの移動が防止され、スケールによる陰イオン交換膜の閉塞等が防止される。
【０００９】
また、請求項５に係る発明は、カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理方法において、塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整工程と、ｐＨ調整された塩含有水を逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透工程と、逆浸透工程の逆浸透によって得られる濃縮水を、上記の電気透析装置で脱塩処理する電気透析工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この場合、ｐＨ調整によって塩含有水中に存在する炭酸イオンの生成が抑えられ、これにより炭酸イオンとカルシウムイオンとの結合によるカルシウムスケールの析出が抑制される。そして、この塩含有水が逆浸透膜装置で濃縮され且つ脱塩処理され、これによって得られる濃縮水が電気透析装置で濃縮され且つ脱塩処理される。このとき、電気透析装置でもカルシウムスケールの析出が十分に防止され、また、これまで達成困難であった高濃度までの濃縮が可能となる。
【００１１】
また請求項６に係る発明は、カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理装置において、塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整槽と、ｐＨ調整された塩含有水を逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透膜装置と、逆浸透膜装置における逆浸透によって得られる濃縮水を濃縮し且つ脱塩処理する上記の電気透析装置とを備えることを特徴とする。この装置によれば、請求項５に係る発明の方法を有効に実施することができる。
【００１２】
また、請求項７に係る発明は、カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理方法において、塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整工程と、ｐＨ調整された塩含有水を上記の電気透析装置で濃縮し且つ脱塩処理する電気透析工程と、電気透析工程で得られる脱塩液を逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
更に、請求項８に係る発明は、カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理装置において、塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整槽と、ｐＨ調整された塩含有水を濃縮し且つ脱塩処理する上記の電気透析装置と、電気透析装置で得られる脱塩液を逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透膜装置とを備えることを特徴とする。この場合、請求項７に係る発明の方法を有効に実施することができる。
【００１４】
また、請求項９に係る発明は、カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理方法において、塩含有水中の塩濃度が所定値以下の場合に、塩含有水をｐＨ調整した後、逆浸透によって濃縮し且つ透過させ、そのうちの濃縮された濃縮水を上記の電気透析装置で濃縮し且つ脱塩処理する第１工程と、塩含有水中の塩濃度が所定値を超える場合に、電気透析装置で得られる脱塩液を濃縮し且つ脱塩処理する第２工程と、電気透析装置で脱塩された塩含有水をｐＨ調整工程のｐＨ調整に使用する第３工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
この場合、塩含有水中の塩濃度が所定値以下の場合に、第１工程の後に第３工程を行うと、逆浸透及び電気透析で処理すべき水量が少なくて済む。一方、塩含有水中の塩濃度が所定値を超える場合には、第２工程の後に第３工程を行うと、逆浸透及び電気透析で処理すべき水量が少なくて済む。従って、塩含有水中の塩濃度の変動に応じて上記のように処理の手順を変更すると、逆浸透及び電気透析処理に要する負担を常に小さくすることができる。
【００１６】
更に、請求項１０に係る発明は、カルシウムイオンを含む塩含有水の脱塩処理装置において、塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整槽と、ｐＨ調整槽でｐＨ調整された塩含有水を逆浸透によって濃縮し且つ透過させる逆浸透膜装置と、逆浸透膜装置における逆浸透によって得られる濃縮水を濃縮し且つ脱塩処理する上記の電気透析装置と、逆浸透膜装置に塩含有水を導入する第１流入ラインと、第１流入ラインに設けられる第１の弁と、第１流入ラインから分岐して電気透析装置に塩含有水を流入させる第２流入ラインと、第２流入ラインに設けられる第２の弁と、電気透析装置で得られる脱塩液をｐＨ調整槽又はその上流側に流入させる返送手段とを備えることを特徴とする。この装置によれば、請求項９に係る発明の方法を有効に実施できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の脱塩処理装置の実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の脱塩処理装置の第１実施形態を示すフローシートである。図１に示すように、脱塩処理装置１０は、カルシウムイオンを含む塩含有水を酸性にｐＨ調整するｐＨ調整槽１を備える。ここで、カルシウムイオンを含む塩含有水としては、例えば埋立地における浸出水などが挙げられる。以下、浸出水を例にして脱塩処理装置１０について説明する。
【００１９】
流入ライン（第１流入ライン）Ｌ０を通してｐＨ調整槽１に流入される浸出水中の塩濃度は、一定値でかつその値が約３０，０００ｍｇ／ｌ以下であることが好ましい。塩濃度が３０，０００ｍｇ／ｌを超える浸出水を脱塩処理装置１０によって処理する場合、脱塩処理装置１０で処理すべき塩含有水の量が多くなり、脱塩処理装置１０にかかる負担が大きくなり、ひいてはランニングコストが増加する傾向があるからである。ｐＨ調整槽１は、浸出水を酸性に保持することで下流の逆浸透膜装置２で浸出水中の炭酸イオンの生成を防止するものである。ｐＨ調整槽１は、ラインＬ１を介して逆浸透膜装置２に接続され、逆浸透膜装置２は、浸出水を逆浸透膜２ａによって濃縮水と透過水とに膜分離する。ここで、透過水は系外へ排出され、濃縮水はラインＬ２を通して電気透析装置３へ導入される。なお、ラインＬ１には、逆浸透膜装置２でのカルシウムスケールの析出を一層防止する点から、ｐＨ調整槽１と逆浸透膜装置２との間に、浸出水に散気空気を供給する曝気槽（脱炭酸槽）４が設置されることが好ましい。
【００２０】
電気透析装置３は、逆浸透膜装置２で得られた濃縮水を濃縮液と脱塩液とに分離するものであり、電気透析装置３からは、濃縮液を系外へ排出するラインＬ３が延びている。なお、脱塩液中の塩濃度低下による電気透析装置３内の電気抵抗の上昇を防止する点からは、脱塩液をｐＨ調整槽１に返送する返送ラインＬ４が電気透析装置３から延びていることが好ましい。返送ライン４には、ポンプ５が取り付けられている。
【００２１】
ここで、電気透析装置３の構成について図２、図３を用いて説明する。
【００２２】
図２に示すように、電気透析装置３は、逆浸透膜装置２から導入される濃縮水を濃縮液として貯留する濃縮液槽６と、濃縮水を脱塩液として貯留する脱塩液槽７とを備えている。また、図３に示すように、電気透析装置３は電気透析槽８を備えており、電気透析槽８内には、平板状の陰極１４と、平板状の陽極１８が配置され、陰極１４と陽極１８との間には、複数枚のイオン交換膜が並設されている。ここで、陰極１４に最も近いイオン交換膜は、陰イオン交換膜Ａになっており、他のイオン交換膜はそれぞれ、陰極１４から陽極１８に向けて順次陰イオン交換膜Ａ、陽イオン交換膜Ｃ、陰イオン交換膜Ａ、陽イオン交換膜Ｃ、陽イオン交換膜Ｃとなっている。これらイオン交換膜によって、陰極１４を含む陰極室９、陽極１８を含む陽極室１１が形成され、陽極室１１と陰極室９との間には、脱塩室２１と濃縮室２２とが交互に形成され、最も陰極室９に近い側には脱塩室２１が形成されている。ここで、陰極室９内には、万一カルシウムイオンの漏洩によりスケールの形成があったとしても陰極１４までスケールが達しないように、陰イオン交換膜Ａが少なくとも一つ配置されることが好ましい。
【００２３】
なお、脱塩室２１には、脱塩液槽７からラインＬ１７を通して脱塩液が導入され、濃縮室２２には、濃縮液槽６からラインＬ１８を通して濃縮液が導入され、脱塩液はラインＬ１９を通して脱塩液槽７に戻され、濃縮液はラインＬ２０を通して濃縮液槽６に戻されるようになっている（図２参照）。また、脱塩液槽７にはラインＬ４が接続され、脱塩液がラインＬ４を通してｐＨ調整槽１に返送され使用されるようになっており、濃縮液槽６にはラインＬ３が接続され、濃縮液がラインＬ３を通して系外へ排出されるようになっている。
【００２４】
図３に示すように、陰極室９には、陰極１４が浸漬されるように陰極酸性溶液１３が注入され、陰極酸性溶液１３は、酸と陰極溶液とからなり、酸としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸等が用いられ、陰極溶液としては、例えば塩化ナトリウム水溶液、硫酸ナトリウム水溶液、硝酸ナトリウム水溶液等が用いられる。このうち、扱いが容易で且つ安価であることから、塩化ナトリウム溶液を用いることが好ましく、更には、塩素という成分が共通であることから、塩酸を含む塩化ナトリウム溶液がより好ましい。
【００２５】
陰極酸性溶液１３のｐＨは通常は１．５〜２．５に保持されている。陰極室９には、図２に示すように、ポンプ１６を備えたラインＬ５を介して電極液槽１５が接続されている。陰極酸性溶液１３を上記範囲のｐＨに調整するために、ポンプ１６によりｐＨの低い同種の酸性溶液が陰極酸性溶液１３に補充されるようになっている。なお、電極液槽１５には、陰極酸性溶液１３中の酸と同種の酸を供給する酸供給源がラインＬ１３を介して接続されている。電極液槽１５は、余剰酸性溶液の有効利用の点から、ラインＬ６を通してｐＨ調整槽１又はその上流側のラインＬ０に接続されることが好ましい。また、陰極室９は、ｐＨの高くなった陰極酸性溶液１３を電極液槽１５に戻すようラインＬ７を介して電極液槽１５に接続されている。
【００２６】
陽極室１１には、図３に示すように、陽極１８が浸漬されるように陽極酸性溶液１７が注入されている。陽極酸性溶液１７は、塩素ガスの発生防止及び塩化カルシウムスケールの析出防止の点から、塩素イオン非含有溶液からなることが好ましい。塩素イオン非含有溶液は、塩素イオンを含まない酸のみでもよく塩素イオンを含まない酸と陽極溶液とからなっていてもよい。塩素イオンを含まない酸としては、例えば硫酸、硝酸などが挙げられ、陽極溶液としては、硫酸ナトリウム水溶液、硝酸ナトリウム水溶液などが挙げられる。このうち、硫酸のみを用いても十分に陽極溶液としての用をなす。陽極酸性溶液１７のｐＨは、通常は０．５〜２．５に保持されている。陽極室１１は、ポンプ２０を備えたラインＬ８を介して電極液槽１９に接続されている。陽極酸性溶液１７のｐＨを上記範囲内に調整するよう陽極酸性溶液１７中の酸と同種のｐＨの低い酸を供給する酸供給源がラインＬ１４を介して接続されている。電極液槽１９は、余剰の酸性溶液の有効利用の観点から、ラインＬ９を介してラインＬ６に接続されることが好ましい。陽極室１１には、ｐＨの高くなった陽極酸性溶液１７を電極液槽１９に戻すようラインＬ１０を介して電極液槽１９に接続されている。
【００２７】
次に、前述した構成の脱塩処理装置１０を用いた脱塩処理方法について説明する。
【００２８】
図１に示すように、浸出水をラインＬ０を通してｐＨ調整槽１に導入し、ｐＨ調整槽１で酸性にｐＨ調整し、好ましくは５以下のｐＨに調整する（ｐＨ調整工程）。ｐＨ調整することで炭酸イオンが生成しにくくなるので、後段の逆浸透膜装置２におけるカルシウムスケールの析出が防止される。ｐＨ調整された浸出水をラインＬ１を通して曝気槽４に導入する。曝気槽４では、炭酸イオンが二酸化炭素として放出されるので、逆浸透膜装置２におけるカルシウムスケールが一層防止されることとなる。その後、浸出水を逆浸透膜装置２に導入する。逆浸透膜装置２では、逆浸透膜２ａによって浸出水を濃縮し且つ透過させ、透過水は系外へ排出し、濃縮水はラインＬ２を通して電気透析装置３に導入する（逆浸透工程）。
【００２９】
図２に示すように、電気透析装置３では、濃縮液槽６に濃縮水を濃縮液として導入し、脱塩液槽７には濃縮水を脱塩液として導入し、濃縮液槽６中の濃縮液を電気透析槽８の濃縮室２２に導入し、脱塩液槽７中の脱塩液を電気透析槽８の脱塩室２１に導入する。このとき、図３に示すように、陰極１４と陽極１８との間に電圧を印加すると、脱塩液中の陽イオンは陰極１４へ、陰イオンは陽極１８へ向かい、濃縮及び脱塩処理が行われる。すなわち、脱塩室２１中の脱塩液は脱塩処理され、濃縮室２２中の濃縮液は濃縮される（電気透析工程）。
【００３０】
このとき、陰極室９と脱塩室２１との間に配置される陰イオン交換膜Ａにより、脱塩液から陰極室９中の陰極酸性溶液１３へのカルシウム等の陽イオンの移動が防止される。このため、カルシウム等の陽イオンと陰極室９内の塩素イオン等の陰イオンとの結合によるカルシウムスケールの析出が防止され、カルシウムスケールの陰イオン交換膜Ａの膜面への付着や膜閉塞が防止される。以上のことから、陽極１８及び陰極１４間の電気抵抗の増加が防止される。従って、脱塩液の安定した脱塩処理が可能となる。
【００３１】
なお、電気透析工程においては、陰極室９及び陽極室１１内のカルシウムスケールの析出を一層抑制する観点から、電極液槽１５，１９における酸性溶液のｐＨは４以下に保持されることが好ましい。また、電極液槽１５，１９の酸性溶液を有効利用する観点からは、電極液槽１５，１９の酸性溶液をラインＬ６を通してｐＨ調整槽１又はその上流側のラインＬ０に返送することが好ましい（図１、図２参照）。
【００３２】
そして、図２に示すように、濃縮液は濃縮液槽６に戻され、その後、ラインＬ３を通して系外へ排出される。一方、脱塩液は、脱塩液槽７に戻された後、ラインＬ４を通してポンプ５によりｐＨ調整槽１に返送される（図１参照）。このとき、返送される脱塩液は酸性となっているので、ｐＨ調整槽１で供給する酸の量を低減することができ、酸の有効利用を図ることができる。なお、脱塩液槽７の脱塩液はｐＨ調整槽１に限らず、その上流側に返送されてもよい。
【００３３】
次に、本発明の脱塩処理装置の第２実施形態について説明する。
【００３４】
図４は、第２実施形態の脱塩処理装置３０を示す概略図であり、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。図４に示すように、脱塩処理装置３０は、電気透析装置３を上流側に、逆浸透膜装置２を下流側に配置し、電気透析装置３で得られる脱塩液をラインＬ１５を通して逆浸透膜装置２に導入し、逆浸透膜装置２で得られる濃縮水を返送ラインＬ１６を通してポンプによりｐＨ調整槽１に返送する点で第１実施形態の脱塩処理装置１０と異なる。
【００３５】
この場合、脱塩処理装置３０を用いた脱塩処理は、ｐＨ調整された浸出水を電気透析装置３で濃縮及び脱塩処理し（電気透析工程）、電気透析装置３で得られる脱塩液を逆浸透膜装置２で逆浸透によって濃縮及び透過させ（逆浸透工程）、逆浸透工程で得られた濃縮水をｐＨ調整槽１に返送する（返送工程）点以外は、第１実施形態の脱塩処理方法と同様にして行われる。この場合、ｐＨ調整槽１に流入される浸出水中の塩濃度が３０，０００ｍｇ／ｌを超える場合に、逆浸透膜装置２及び電気透析装置３で処理すべき浸出水の量が少なくて済み、逆浸透膜装置２及び電気透析装置３で要する負担が小さくなる傾向がある。従って、装置全体としてのランニングコストを低減することができる。
【００３６】
次に、本発明の脱塩処理装置の第３実施形態について説明する。
【００３７】
図５は、第３実施形態の脱塩処理装置４０を示す概略図であり、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。図５に示すように、脱塩処理装置４０は、流入ラインＬ０の途中から分岐する流入ライン（第２流入ライン）Ｌ１２がラインＬ２に接続され、流入ラインＬ０には弁Ｖ１が取り付けられ、流入ラインＬ１２には上流側から弁Ｖ２（第２の弁）、曝気槽（第２の脱炭酸槽）４１が順次取り付けられている点で第１実施形態の脱塩処理装置１０と異なる。
【００３８】
この場合、脱塩処理は以下のようにして行う。即ち、浸出水中の塩濃度が３０，０００ｍｇ／ｌ以下の場合には、弁Ｖ２を閉じ、弁Ｖ１を開き、浸出水をｐＨ調整槽１に導入する。そして、ｐＨ調整された浸出水を曝気槽４に通し、逆浸透膜装置２に導入する。逆浸透膜装置２は、浸出水を濃縮及び透過させ、逆浸透で得られる濃縮水は、ラインＬ２を通して電気透析装置３に送られ、電気透析装置３で濃縮され且つ脱塩処理される（第１工程）。電気透析装置３で得られる脱塩液は、返送ラインＬ４を通してポンプ５によりｐＨ調整槽１に返送される（第３工程）。
【００３９】
一方、浸出水中の塩濃度が３０，０００ｍｇ／ｌを超える場合には、弁Ｖ１を閉じ、弁Ｖ２を開いて浸出水を流入ラインＬ１２に導入し、浸出水を曝気槽４１で曝気した後、ラインＬ２を通して電気透析装置３に導入する。そして、電気透析装置３で浸出水を濃縮し且つ脱塩処理する（第２工程）。電気透析装置３で得られる脱塩液は、返送ラインＬ４を通してポンプ５によりｐＨ調整槽１に返送する（第３工程）。その後、脱塩液を曝気槽４に通し、逆浸透膜装置２に導入する。逆浸透膜装置２では、脱塩液は濃縮及び透過され、そのうちの濃縮水が電気透析装置３に導入される。
【００４０】
このような脱塩処理方法によれば、浸出水中の塩濃度が３０，０００ｍｇ／ｌ以下の場合に、逆浸透膜装置２で処理した後、電気透析装置３で処理し、一方、浸出水中の塩濃度が３０，０００ｍｇ／ｌを超える場合に、浸出水を電気透析装置３で処理した後、逆浸透膜装置２で処理すると、逆浸透膜装置２及び電気透析装置３で処理すべき浸出水の量が常に少なくてなる。従って、浸出水中の塩濃度の変動に応じて上記のように処理の手順を変更すると、逆浸透膜装置２及び電気透析装置３でかかる負担を常に小さくすることができ、ひいてはランニングコストを低減することができる。
【００４１】
以下、実施例により本発明の内容を具体的に説明する。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）
電気透析装置として、陽極に最も近いイオン交換膜を陽イオン交換膜（旭硝子社製セレミオンＣＭＶ）、陰極に最も近いイオン交換膜を陰イオン交換膜（旭硝子社製セレミオンＡＳＶ）とし、これらイオン交換膜間に陽極室側から陰極室側に向けて陽イオン交換膜、陰イオン交換膜を交互に配置し、脱塩室を１１室、濃縮室を１０室形成したものを用いた。陰極室には、陰極酸性溶液として、塩酸酸性の３％食塩水溶液を注入し、陰極酸性溶液は、塩酸添加した同種の酸性溶液を注入することでｐＨ２以下に調整した。一方、陽極室には、陽極酸性溶液として、３％硫酸水溶液を注入し、陽極酸性溶液は、硫酸添加した同種の酸性溶液を陽極室に注入することでｐＨ１．０前後に調整した。
【００４３】
そして、脱塩室及び濃縮室のそれぞれに約３．４％の塩含有水を導入しながら、陰極と陽極との間に電圧を印加して電気透析を行い、濃縮液塩濃度及び脱塩液塩濃度のそれぞれの経時変化、及び陰極と陽極との間に流れる電流値の経時変化を調べた。その結果を図６、図７に示す。図６及び図７に示すように、濃縮液塩濃度は１７％であり、このように塩濃度が高いにもかかわらず、電流値は７日間にわたって安定していた。
【００４４】
（比較例１）
陽極酸性溶液、陰極酸性溶液として、硝酸酸性の３％硝酸ナトリウム水溶液を用い、陰極に最も近い陰イオン交換膜に代えて陽イオン交換膜を用い、更に両極酸性溶液のｐＨを２．５以下に保持するようにした以外は実施例１と同様の電気透析槽を用いた。なお、両極酸性溶液のｐＨ調整は、単一の電極液槽内の硝酸を添加した同種の酸性溶液を陽極室及び陰極室にそれぞれ注入することで行った。
【００４５】
この電気透析装置を用いて実施例１と同様にして濃縮液塩濃度及び脱塩液塩濃度のそれぞれの経時変化、及び陰極と陽極との間に流れる電流値の経時変化を調べた。その結果を図８、図９に示す。図８及び図９に示すように、濃縮液塩濃度は１０％であり、電流値は時間の経過とともに徐々に低下した。このとき、陰極酸性溶液の白濁が観察され、陰極室において流動抵抗が発生した。この電気透析装置を分解したところ、陰極室の陰イオン交換膜の膜面全体及び濃縮室内に白色スケールが生じていた。陽極室の一部でも同様のことが起こっていた。この白色スケールを分析した結果、その主成分は水酸化カルシウムであることが分かった。この結果、この方法で長期安定運転を望むことには無理があることが分かった。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の電気透析装置によれば、カルシウムを含む塩含有水が脱塩処理されるとき、塩含有水から陰極を含む室内の陰極酸性溶液へのカルシウムイオン等の陽イオンの移動が防止され、スケールによる陰イオン交換膜の閉塞等が防止され、また、濃縮される塩含有水中の塩の高濃度化が実現される。従って、陽極及び陰極間の電気抵抗の増加が防止され、塩含有水の安定した処理が可能となる。更に、この電気透析装置を適用した脱塩処理方法及び装置によると、電気透析や逆浸透で処理すべき塩含有水の量が少なくて済むので、ランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脱塩処理装置の一実施形態を示すフローシートである。
【図２】本発明の電気透析装置の一実施形態を示すフローシートである。
【図３】図２の電気透析装置の電気透析槽の内部構成を示す断面図である。
【図４】本発明の脱塩処理装置の別の実施形態を示すフローシートである。
【図５】本発明の脱塩処理装置の更に別の実施形態を示すフローシートである。
【図６】実施例１における電気透析による濃縮液塩濃度及び脱塩液塩濃度の経時変化を示すグラフである。
【図７】実施例１における電気透析による電流値の経時変化を示すグラフである。
【図８】比較例１における電気透析による濃縮液塩濃度及び脱塩液塩濃度の経時変化を示すグラフである。
【図９】比較例１における電気透析による電流値の経時変化を示すグラフである。
【図１０】従来の電気透析槽の内部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ｐＨ調整槽、２…逆浸透膜装置、３…電気透析装置、４…曝気槽（脱炭酸槽、第１の脱炭酸槽）５…ポンプ（返送手段）、９…陰極室（陰極を含む室）、１１…陽極室（陽極を含む室）、１２…処理水室、１３…陰極酸性溶液、１４…陰極、１７…陽極酸性溶液、１８…陽極、Ａ…陰イオン交換膜、４１…曝気槽（第２の脱炭酸槽）、Ｌ０…流入ライン（第１流入ライン）、Ｌ４，Ｌ１６…返送ライン（返送手段）、Ｌ１２…流入ライン（第２流入ライン）、Ｖ１…弁（第１の弁）、Ｖ２…弁（第２の弁）。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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