(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性が変わる不溶性の電極間に不溶性の導電性粒子および非導電性粒子を充填したバイポーラ電極を有する電解装置に供給液を通液して電解処理して、陽イオンを導電性粒子の陰極側、陰イオンを陽極側に集め、正負の極性を逆に変換して新しい陽極側に陰イオン、陰極側に陽イオンを集めることによりスケール成分を析出させる電解処理工程と、
電解処理液を含む被処理液をＲＯ装置の濃縮室側に供給し、ＲＯ膜を通して溶媒を透過室側に透過させる逆浸透工程と
を含む膜分離方法。
【請求項２】
電解処理工程に供給する供給液が原水、逆浸透工程からの循環液、またはこれらの混合液である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
極性が変わる不溶性の電極間に不溶性の導電性粒子および非導電性粒子を充填したバイポーラ電極を有し、供給液を通液して電解処理して、陽イオンを導電性粒子の陰極側、陰イオンを陽極側に集め、正負の極性を逆に変換して新しい陽極側に陰イオン、陰極側に陽イオンを集めることによりスケール成分を析出させる電解装置と、
ＲＯ膜により区画された濃縮室および透過室を有し、電解処理液を含む被処理液を濃縮室側に供給してＲＯ膜を通して溶媒を透過室側に透過させるＲＯ装置と
を含む膜分離装置。
【請求項４】
電解装置は原水路、ＲＯ装置からの循環液路、または原水および循環液の混合液路に設けられた請求項３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＲＯ（逆浸透）膜を用いる膜分離方法および装置、特にスケールの生成を防止して膜分離を行うことができる膜分離方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水の脱塩、排水の浄化等のために、ＲＯ膜を用いる膜分離が行われている。ＲＯ膜は溶媒である水を透過させるが、塩類等の溶質を透過させない半透膜であり、浸透圧と逆の方向に加圧し、溶媒を透過させて脱塩し、塩類その他の不純物は濃縮液側に濃縮する膜分離（逆浸透）に利用されている。このような逆浸透では溶媒の透過に際して固形物その他の不純物が膜面に付着し、透過効率が低下する。ＲＯ膜に付着する不純物のうち、元々固形物として被処理液中に分散しているものは膜面との固着力が小さいため、被処理液を膜面に沿って流すなどの物理的方法により容易に除去される。
【０００３】
しかし溶質が不溶性塩となって析出するスケールは除去が困難である。スケールは溶媒の透過に際して塩類が濃縮されることにより、溶解度の小さい塩が不溶性の析出物となって膜面に析出して沈着、付着するものであり、透過水量の低下、あるいはスケールによる膜の劣化、損傷の原因となる。このようなスケールとしては炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、フッ化カルシウムなどがあげられる。これらのスケールはいずれもいったん付着すると除去が困難である。ＲＯ膜の再生、交換には手間がかかるだけでなく、再生用の薬剤使用量が増大してコスト高になるので、簡単な方法でＲＯ膜の寿命を延ばすことが望まれている。
【０００４】
このような点を改善するための従来方法として、特開平７−８８４７４号には膜面のスケール付着防止方法が提案されている。この方法は原水を固定床型３次元電極電解槽にて処理し、硬度成分を除去する方法である。しかし、この方法では、電極面にスケールが付着して電解効果が低下するほか、析出したスケールを除去する沈澱槽等が必要になるなどの問題点がある。
【０００５】
またフッ素含有排水について説明すると、フッ化カルシウムスケールの析出を防止するためには、排水中のフッ素を除去してからＲＯ膜分離を行う必要がある。これにはフッ素固定のためにカルシウム塩を添加してフッ化カルシウムとして分離除去する方法が一般的であるが、この方法ではフッ化カルシウムの溶解度（１６ｍｇ／Ｌ）からフッ素イオン８ｍｇ／Ｌ以下にすることは困難である。従ってフッ素イオンを８ｍｇ／Ｌ以上含有している排水を逆浸透膜装置で処理すれば半透膜面にスケールが析出するのは避けられない。
【０００６】
これら析出したスケールを除去するあるいは析出防止する方法としては、スケール分散剤等による薬品除去が一般的である。特に析出生成剤としてヘキサメタリン酸系統が加える方法が知られているが、薬注ポンプ等の設備を必要とし、また濃度管理を行う必要があり、コストがかかるなどの問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、簡単な操作により確実にＲＯ膜へのスケールの析出を防止し、膜分離効率を長期にわたって維持することができ、ＲＯ膜の損傷または性能低下を防止することが可能な膜分離方法および装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の膜分離方法および装置である。
（１）  極性が変わる不溶性の電極間に不溶性の導電性粒子および非導電性粒子を充填したバイポーラ電極を有する電解装置に供給液を通液して電解処理して、陽イオンを導電性粒子の陰極側、陰イオンを陽極側に集め、正負の極性を逆に変換して新しい陽極側に陰イオン、陰極側に陽イオンを集めることによりスケール成分を析出させる電解処理工程と、
電解処理液を含む被処理液をＲＯ装置の濃縮室側に供給し、ＲＯ膜を通して溶媒を透過室側に透過させる逆浸透工程と
を含む膜分離方法。
（２）  電解処理工程に供給する供給液が原水、逆浸透工程からの循環液、またはこれらの混合液である上記（１）に記載の方法。
（３）  極性が変わる不溶性の電極間に不溶性の導電性粒子および非導電性粒子を充填したバイポーラ電極を有し、供給液を通液して電解処理して、陽イオンを導電性粒子の陰極側、陰イオンを陽極側に集め、正負の極性を逆に変換して新しい陽極側に陰イオン、陰極側に陽イオンを集めることによりスケール成分を析出させる電解装置と、
ＲＯ膜により区画された濃縮室および透過室を有し、電解処理液を含む被処理液を濃縮室側に供給してＲＯ膜を通して溶媒を透過室側に透過させるＲＯ装置と
を含む膜分離装置。
（４）  電解装置は原水路、ＲＯ装置からの循環液路、または原水および循環液の混合液路に設けられた上記（３）記載の装置。
【０００９】
本発明において用いるＲＯ膜は溶媒である水を透過させ、溶質である塩類等は透過させない半透膜であり、一般にＲＯ膜として市販されているものが使用できる。このようなＲＯ膜の材質としては、ポリアミド、酢酸セルロース、ポリエーテル等があげられる。またＲＯ膜の形状としては平膜、チューブラ、スパイラル、中空糸状などが用いられる。
【００１０】
ＲＯ装置は上記のＲＯ膜により濃縮室と透過室に区画され、濃縮室側に被処理液を加圧下に供給して逆浸透によりＲＯ膜を通して溶媒を透過室側に透過するように構成されている。このようなＲＯ装置は平膜、チューブラ、スパイラル、中空糸状などのＲＯ膜により濃縮室と透過室を区画したモジュールを容器内に設置したものが好ましい。
【００１１】
本発明の膜分離装置はこのようなＲＯ装置と、このＲＯ装置に供給する被処理液を電解処理する電解装置とを含むものである。一般にＲＯ装置は被処理液を加圧下に濃縮室に供給し、濃縮室から出る濃縮液を循環液として循環し、このとき原水を濃縮液と混合して被処理液として供給されるが、本発明では電解装置において電解処理を行ってスケール分を析出させた被処理液を供給して逆浸透を行うことにより、ＲＯ膜におけるスケールの析出を防止する。電解装置は原水路、循環液路、または原水と循環液の混合液路に設けることにより、原水、循環液、またはこれらの混合液を供給液として電解処理を行うように構成される。
【００１２】
本発明に用いる電解装置は、極性が変わるバイポーラ電極を有する電解装置であり、極性が変わる電極間に導電性粒子および非導電性粒子を充填したものが好ましい。このような電解装置としては、特に処理槽内に配置された複数の電極間に導電性粒子および非導電性粒子の混合物からなる充填層を形成し、電極間に極性を変えながら通電する電源装置を設け、充填層に被処理水を通水しながら電極間に通電することにより、導電性粒子にバイポーラ電極を形成し、充填層が目詰まりした段階で充填層の下部に洗浄水および／またはガスを導入する洗浄水および／またはガス導入系を設けて展開洗浄を行うように構成するのが好ましい。
【００１３】
電極はグラファイト、金属、金属酸化物、貴金属、貴金属酸化物またはそれらでコーティングされたものであって、不溶性の電極を使用するが、好ましくは白金族元素の単体若しくはその酸化物の電極、または電極の表面全体若しくは適当な割合で白金族元素の単体酸化物で被覆した電極を用いることが望ましい。表面に白金族元素の単体若しくはその酸化物を有する電極を用いることにより、その触媒作用によって塩化物イオンからの酸化剤の発生効率を向上させることができる。電極表面に白金族元素の単体若しくはその酸化剤を組み込む方法は特に制限はなく、また電極表面を被覆する白金族元素の単体または酸化剤の割合は、必要とする酸化剤の発生量に応じて適宜選択することができる。
【００１４】
白金族元素としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムおよび白金をあげることができ、この中でも白金、ルテニウムまたはイリジウムが好ましい。電極表面を白金族元素の単体または酸化物で被覆する場合、電極本体の材料は特に制限はないが、耐食性材料であることが好ましい。耐食性材料としては、例えばチタン、ステンレス鋼、銀、炭素、アルミニウム等をあげることができる。
【００１５】
電極の形状は板状、筒状、棒状、これらを分割した形状、これらを組み合わせたもの等があげられる。これらの電極は縦方向のものを対向するように並べて配置するのが好ましい。電極は処理槽の内壁に接するように設けると処理槽内を有効に利用でき、好ましいが、内壁から離れた状態で配置してもよい。電極はソリッド状のものが好ましいが、焼結金属のような多孔質のものを用いることができ、後者の場合、供給液供給手段、および電解処理液排出手段と兼用することもできる。
【００１６】
充填層を形成する導電粒子は、電極と同じ不溶性のものを使用する。例えば、グラファイト、金属、金属酸化物、貴金属、貴金属酸化物、およびそれらでコーティングされたものをあげることができ、この中でも白金族元素、その酸化物、グラファイトおよび金属酸化物が好ましい。コーティングされたものとしては活性炭、プラスチック粒子、チタン粒子等を白金族元素やその酸化物のような不溶性のものでコーティングした粒子をあげることができる。
【００１７】
一方、非導電性粒子は導電性粒子間に介在して絶縁性を保つためのもので、一般に絶縁体とされているガラス、セラミック、プラスチック、ケイ酸アルミニウム、砂利などの不溶性の非導電性粒子が好ましく、中でもガラス、セラミック、プラスチック、ケイ酸アルミニウムが特に好ましい。導電性粒子、非導電性粒子とも粒子形状は球形、不定形など任意であり、粒径は０．５〜１０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍ、比重は１．０５〜４、好ましくは１．１〜３、沈降速度は１０〜３５００ｃｍ／ｓｅｃ、好ましくは２０〜２００ｃｍ／ｓｅｃのものを使用することができる。導電性粒子と非導電性粒子の沈降速度の差は導電性粒子の沈降速度の３０％以下、好ましくは２０％以下であるのが好ましい。
【００１８】
導電性粒子と非導電性粒子の混合割合は、非導電性粒子が導電性粒子間に介在することにより導電性粒子同士が接触するのを妨げる程度であればよく、それぞれの形状、粒径等により変わるが、一般的には容量比で導電性粒子１に対して非導電性粒子０．５〜２、好ましくは０．７〜１．５とするのが好ましい。これらの導電性粒子と非導電性粒子の混合物を処理槽内に充填して充填層を形成する。充填層の充填高さは電極の上端部と同程度または上端部より若干高くするのが好ましい。充填層と電極とは接触してもよいが、接触しない方が好ましい。後者の場合、透液性の隔膜で遮断することができ、この場合、供給液供給手段および電解処理液排出手段で遮断するのが好ましい。
【００１９】
電源装置は電極間に極性を変えながら通電して導電性粒子に極性が変わるバイポーラ電極を形成するように構成される。この場合導電性粒子同士が非導電性粒子によって非接触状態に保たれていれば電極間に通電するだけでバイポーラ電極が形成されるので、電源装置から電極に接続する回路に極性を変えて給電するように構成する。極性を変える方法としては２個の電極または電極群に交互に正負電圧を印加するように、直流を反転しながら給電してもよく、また交流を給電してもよい。複数の電極を３個以上のグループに分け、順次極性を変えるようにしてもよく、例えば３個のグループの場合３相交流を給電して極性を変えてもよい。
【００２０】
電極に印加する電圧は、スケール防止を安定して行うために一定値に保つことができるように自動制御されることが好ましい。スケール防止の場合は、電極間隔１ｃｍあたり０．５〜２０Ｖ、好ましくは１〜１５Ｖ、この場合の電流値は、通常０．０５〜１．５Ａ、好ましくは０．２〜０．８Ａである。そして、正または負の極性に維持する時間、すなわち極性の切換間隔は４分以下となることが好ましく、更に好ましくは０．０１〜６０秒間、また更に好ましくは０．１〜３０秒間とするのが好ましい。
【００２１】
スケール防止のための電解は、必要性が生じたときに独立して任意の時間行ってもよく、また連続的に行ってもよい。しかし、スケール生成を未然に防止するためには、連続的に電解を行うように運転するのが好ましい。
【００２２】
上記電解装置による電解方法は、処理槽内に配置された複数の電極間に、導電性粒子および非導電性粒子の混合物からなる充填層を形成し、電源装置から電極間に極性を変えながら通電して、導電性粒子に極性の変わるバイポーラ電極を形成する。通液工程においては充填層に原水、循環液またはこれらの混合液からなる供給液を通液して電解処理を行い、スケール成分が改質された電解処理液をＲＯ装置に供給する。そして充填層が目詰まりした段階で洗浄工程に移り、充填層の下部から洗浄水および／またはガスを導入して充填層を展開させて洗浄し、洗浄後導電性粒子および非導電性粒子を混合状態で充填して通液工程を再開する。
【００２３】
電極間に正負の電圧を印加すると、導電性粒子は相互に非接触状態であるため、導電性粒子の片側が正、反対側が負の双極状態に分極し、バイポーラ電極が形成される。すなわち一方の電極である陽極（正）に近い側が負に帯電して陰極となり、反対側の陰極に近い側が正に帯電して陽極となる。このようなバイポーラ電極は各導電性粒子に生じるため電解が起こり、水中の陽イオンは各導電性粒子の陰極側に集まり、陰イオンは陽極側に集まる。
【００２４】
こうしてスケール成分のカルシウムイオン、マグネシウムイオン等の陽イオンは導電性粒子の陰極側に集まり、炭酸イオン、フッ化物イオン、シリカなどは陽極側に集まる。水の電気分解により生じる水酸イオンも陽極側に集まる。この段階で正負の極性を逆に変換すると、新しい陽極側に陰イオン、陰極側に陽イオンが集まるが、変換前の陽イオン、陰イオンは濃縮状態で存在するため、これらが反応して炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、フッ化カルシウム等の不溶性化合物が微細結晶となって析出する。その後はこの微細結晶が核となって結晶が析出する。極性を変換しながら電解処理を継続することにより、供給液中のスケール成分は結晶となって析出し、スケール傾向が低減され、スケール付着の防止が行われる。結晶の一部は電解処理液とともに流出し、一部は充填層に捕捉される。こうして得られる電解処理液はそのまま、被処理液としてＲＯ装置に供給されるが、スケール成分が除去または改質されているため、スケールは付着せず、付着しても軟質スケールであり、ＲＯ膜の物理洗浄、少量の薬剤による化学洗浄により容易に除去可能である。
【００２５】
なお上記のようにして通電を行いながら供給液を電解装置に通液すると、被処理水中の濁質および析出するスケールの結晶が充填層に捕捉され、充填層が目詰まりし、通液ができなくなる。このため供給液供給系の給水圧力上昇を検知して処理を停止し、充填層の洗浄工程に移る。洗浄工程は被処理水の給水を停止し、洗浄水および／またはガス導入系から洗浄水および／またはガスを充填層の下部に導入して充填を展開させて導電性粒子および非導電性粒子をほぐし、捕捉された濁質および結晶を洗い流す。この場合、洗浄水のみによる洗浄、ガスのみによる洗浄、両者の混合流による洗浄、あるいはこれらの組合せによる洗浄を行うことができる。
【００２６】
洗浄終了後は導電性粒子と非導電性粒子を混合状態で充填して充填層を形成し、前記の処理を再開する。この場合導電性粒子と非導電性粒子の沈降速度の差を導電性粒子の沈降速度の３０％以下とすることにより展開状態から洗浄水および／またはガスの導入を停止するだけで、導電性粒子および非導電性粒子は層分離することなく沈降し、混合状態の充填層が形成され、そのまま処理を再開することができる。
【００２７】
上記により得られる電解処理液はそのまま、または必要により析出したスケール成分を濾過等により除去して被処理液としてＲＯ装置の濃縮室側に供給して逆浸透処理を行う。このとき電解装置への供給液が原水または循環液であるときは、電解処理液を循環液または原水と混合し、また供給液がこれらの混合液であるときはそのまま被処理液としてＲＯ装置に供給することができる。
【００２８】
ＲＯ装置における逆浸透の条件は一般的な条件でよく、被処理液の圧力はＲＯ膜の種類によって異なるが、１〜３０ＭＰａ、好ましくは２〜２０ＭＰａである。
【００２９】
上記のように電解処理を行ってスケール成分を排出させた電解処理液を含む被処理液をＲＯ装置の濃縮室側に供給して逆浸透処理を行うと、原水または循環液に含まれていたスケール成分は電解処理によりスケール分として析出しているため、ＲＯ膜への新たなスケールの生成、付着は生じない。すなわち従来法におけるスケールの生成は被処理液中に含まれるカルシウム、マグネシウム、炭酸イオン、フッ化物イオン等のスケール成分がＲＯ膜面で濃縮されて過飽和になることにより起こるが、本発明ではこのような過飽和の状態を電解装置において生じさせてスケール分を析出させることにより、ＲＯ膜でのスケール析出が防止される。
【００３０】
電解装置で析出したスケール分の析出物は浮遊状でＲＯ膜に到達し、一部は膜面に付着するが、その膜面の付着力は弱い。従って被処理液を膜面に沿って、供給時とは逆方向に流したフラッシングしたり、表面をスポンジ等での洗浄により、剥離して除去することができる。このためＲＯ膜は長期にわたって閉塞のない状態を保つことができる。
【００３１】
被処理液に含まれるスケール成分は原水から持ち込まれるものであるが、電解処理によりそのスケール成分を析出させてもＲＯ装置で濃縮されて循環するとスケール化濃度に達し得るため、電解処理は原水と循環液の混合液を供給液として行うのが好ましいが、原水と循環液のどちらか一方を電解処理することにより、スケール化防止濃度にすることが可能な場合は、どちらか一方の電解処理でもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、極性が変わる不溶性の電極間に不溶性の導電性粒子および非導電性粒子を充填したバイポーラ電極を有する電解装置に供給液を通液して電解処理して、陽イオンを導電性粒子の陰極側、陰イオンを陽極側に集め、正負の極性を逆に変換して新しい陽極側に陰イオン、陰極側に陽イオンを集めることによりスケール成分を析出させ、電解処理液を含む被処理液をＲＯ装置に供給して逆浸透処理することにより、簡単な操作により確実にＲＯ膜へのスケールの析出を防止し、膜分離効率を長期にわたって維持することができ、ＲＯ膜の損傷または性能低下を防止することが可能な膜分離方法および装置を得ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。図１は実施形態の膜分離装置のフロー図、図２は電解装置の垂直断面図であり、１は電解装置、２、３はＲＯ装置、４は供給液槽である。ＲＯ装置２、３はそれぞれＲＯ膜５、６により濃縮室２ａ、３ａと透過室２ｂ、３ｂに区画されている。供給液槽４から電解装置１にポンプＰ１を有する供給液用のラインＬ１が連絡し、電解装置１からＲＯ装置２の濃縮室２ａにポンプＰ２を有するラインＬ２が連絡し、ＲＯ装置２の透過室２ｂからポンプＰ３を有するラインＬ３がＲＯ装置３の濃縮液室３ａに連絡している。ＲＯ装置３の透過室３ｂから処理液用のラインＬ４が系外に連絡している。ＲＯ装置２の濃縮室２ａからラインＬ５が系外に連絡し、ラインＬ６が供給液槽４に連絡している。供給液槽４には原水用のラインＬ７が連絡している。電解装置１の下部および上部からそれぞれ洗浄用のラインＬ８、Ｌ９が延びている。ＲＯ装置３の濃縮室３ａからラインＬ１１がラインＬ３のポンプＰ３の入力部に連絡し、ラインＬ１２がラインＬ６に連絡している。
【００３４】
図２の電解装置１において、処理槽７は筒形であり、下部に敷き詰められた大粒径の砂利等からなる支持床１４の上に、導電性粒子８および非導電性粒子９が混合状態で充填された充填層１０が形成されている。充填層１０は一部省略して図示されている。処理槽７内の充填層１０の上部には展開室７ａが形成されている。
【００３５】
供給液を処理槽７内に供給するため、処理槽７には弁Ｖ１を有する供給液用のラインＬ１が連結している。さらにラインＬ１から供給される供給液を処理槽７内に展開させるため、ラインＬ１に連結し、且つ処理槽７の側壁近辺に散液器１５が配置されている。散液器１５は少なくとも処理槽７の内部に対面する側において開口部１５ａを有し、透液性となっている。このラインＬ１および散液器１５により被処理液供給系１７が構成されている。
【００３６】
一方、電解処理液をＲＯ装置２へ送るため、充填槽１０には弁Ｖ２を有するラインＬ２が連結されているが、処理槽７内の電解処理液を集めてラインＬ２へ送るため、充填槽１０内には散液器１５に対向するようにして集液器１６が配置され、ラインＬ２に連結している。集液器１６は少なくとも処理槽７の内部に対面する側において、例えば散液器１５の開口部１５ａと対向する面において開口部１６ａを有し、透液性となっている。このラインＬ２および集液器１６により処理水排出系１８が構成されている。
【００３７】
散液器１５および集液器１６のそれぞれの内部には平板状の電極１１、１２が対向して収容されている。電極１１、１２は、処理槽７の外部に設けられた電源装置１３に接続されている。電源装置１３は、電極１１、１２に極性を変えて直流または交流を通電するように構成されている。
【００３８】
処理槽７内を洗浄するため、充填層１０の下方の支持床１４内には開口部１９ａを有する散水／散ガス器１９が配置されており、弁Ｖ３を有する洗浄用のラインＬ８に連絡し、洗浄水導入／ガス導入系２１を構成している。処理槽７の上部には弁Ｖ４を有する洗浄のラインＬ９が連絡し、洗浄排水／ガス排出系２２を形成している。
【００３９】
本実施形態の膜分離装置では、ラインＬ７から原水を供給液槽４に供給し、ラインＬ６から循環液を供給して混合した供給液２０をラインＬ１からポンプＰ１により、電解装置１へ送り、電解処理する。
上記電解装置１では、処理槽７内に配置された複数の電極１１、１２間に、導電性粒子８および非導電性粒子９の混合物からなる充填層１０が形成されており、電源装置１３から電極１１、１２に極性を変えながら通電して、導電性粒子８に極性の変わるバイポーラ電極を形成する。電解工程において弁Ｖ１、Ｖ２を開いて供給液供給系１７のラインＬ１から散液器１５を通して充填層１０に供給液を通液して、スケール生成傾向が低減された電解処理液を得る。電解処理液は、電解処理液排出系１８の集液器１６で集められ、ラインＬ２から流出する。
【００４０】
上記通電においては、電極１１、１２に正負の電圧を印加すると、導電性粒子８は相互に非接触状態であるため、導電性粒子８の片側が正、反対側が負の双極状態に分極し、バイポーラ電極が形成される。例えば電極１１を陽極として正の電荷をかけ、電極１２を陰極として負の電荷をかけると、導電性粒子８の電極１１に近い側が負に帯電して陰極となり、反対側の電極１２に近い側が正に帯電して陽極となる。このようなバイポーラ電極は各導電性粒子８に生じるため、水中の陽イオンは各導電性粒子８の陰極側に集まり、陰イオンは陽極側に集まる。
【００４１】
したがってスケール成分のカルシウムイオン、マグネシウムイオン等の陽イオンは導電性粒子８の陰極側に集まり、炭酸イオン、フッ化物イオン、シリカなどは陽極側に集まる。水の電気分解により生じる水酸イオンも陽極側に集まる。この段階で電極１１、１２に印加する正負の極性を逆に変換すると、導電性粒子８の極性の逆になり、新しい陽極側に陰イオン、陰極側に陽イオンが集まるが、変換前の陽イオン、陰イオンは濃縮状態で存在するため、これらが反応して炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、フッ化カルシウム等の不溶性化合物が微細結晶となって析出する。その後はこの微細結晶が核となって結晶が析出する。極性を変換しながら電解を継続することにより、供給液中のスケール成分は結晶となって析出し、スケール傾向が低減され、スケール防止が行われる。結晶のほとんどは電解処理液とともに流出し、一部は充填層に捕捉される。
【００４２】
ラインＬ２から流出する電解処理液はポンプにより加圧されてＲＯ装置２の濃縮室２ａに入り、逆浸透により溶媒である水がＲＯ膜５を通して透過する。透過室２ｂの透過液はラインＬ３に入りポンプＰ３により加圧されてＲＯ装置３の濃縮液室３ａに入り、再び逆浸透処理を受ける。ＲＯ装置２の濃縮室２ａから濃縮液の一部が循環液としてラインＬ６から供給液槽４に循環し、一部はラインＬ５から系外に排出される。ＲＯ装置３では透過室３ｂから透過液が処理液としてラインＬ４を通して取り出され、濃縮室から濃縮液の一部がラインＬ１１を通して循環し、一部はラインＬ１２を通してラインＬ６に送られる。
【００４３】
電解装置１において上記電解処理を連続的に行うと、析出する結晶や被処理水中の濁質が充填層１０に捕捉され、充填層１０が目詰まりし、通水ができなくなる。この場合供給液供給系１７の給水圧が上昇するので、それを検知して電解処理を停止し、充填層１０の洗浄を行う。ここで一定の採水時間または採水量になったことを検知して、洗浄を行うように設定することもできる。
洗浄工程は弁Ｖ１、Ｖ２を閉じて供給液供給系１７の給水を停止し、弁Ｖ３、Ｖ４を開き、洗浄水導入／ガス導入系２１の洗浄用のラインＬ８から散水／散ガス器１９を介して洗浄水および／またはガス（以下、洗浄水等という）を、充填層１０の下部に導入する。導入された洗浄水等により、充填層１０を展開室７ａにまで展開させて導電性粒子８および非導電性粒子９をほぐし、粒子に捕捉された濁質および結晶を洗い流す。洗浄に使用された洗浄水等は、洗浄排水／ガス排出系２２の洗浄用のラインＬ９から排出する。
【００４４】
洗浄後、弁Ｖ３を閉じて洗浄水導入／ガス導入系２１からの洗浄水等の導入を停止すると、展開した導電性粒子８および非導電性粒子９は沈降して充填層１０が形成される。このとき導電性粒子８と非導電性粒子９の沈降速度の差が導電性粒子の沈降速度の３０％以下、好ましくは５％以下であれば、洗浄水等の供給停止により導電性粒子８と非導電性粒子９は混合状態で沈降し、ほぼ均一な混合状態の充填層１０が形成され、ただちに電解処理を再開することができる。混合が不十分な場合には散水／ガス器１９からガス等を導入して撹拌混合を行ってもよい。
【００４５】
上記の処理では電解装置１において供給液のスケール成分が除去ないし改質されてＲＯ装置２に入るのでＲＯ膜５におけるスケール分の析出、付着は防止され、膜面の閉塞や損傷はなくなり、長期にわたって高い透過性能を維持することができる。電解装置１で析出したスケール成分の析出物がＲＯ膜５に付着しても洗浄により容易に除去可能である。ＲＯ装置３にはＲＯ装置２の透過液が入るので、本来スケール生成は少ないが、それでもＲＯ膜５からのスケール成分のリークが少なくなることから、スケール析出のおそれは少なくなる。
【００４６】
上記実施形態では原水と循環液の混合液を電解処理するようにしたが、電解装置１を図の１ａ、１ｂの位置に設けて原水または循環液を電解処理するようにしてもよい。またＲＯ装置２、３の濃縮は循環式にしたが、一過式にしてもよく、またＲＯ装置３を省略してもよい。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４８】
実施例１
図１の装置（但しＲＯ装置３は省略）を用いて、カルシウムイオン４０ｍｇ−ＣａＣＯ3／Ｌ、フッ化物イオン５ｍｇ／Ｌの原水を処理した。電解装置１は電解処理の電圧２４Ｖ、電流０．５Ａ、供給液量２４Ｌ／ｍｉｎであった。ＲＯ装置２は排水回収用の平膜式のポリアミド膜（日東電工（株）製ＮＴＲ７５９−ＨＲ−Ｓ４…商標）を用い、透過液量３Ｌ／ｍｉｎ、循環液量２０Ｌ／ｍｉｎ、濃縮液排出量１Ｌ／ｍｉｎ、水回収率７５％、膜面濃縮約４倍で逆浸透処理を行った。その結果、運転開始後５日目まではポンプＰ２の圧力上昇は少なかったので、５日目に電解装置１の運転を停止したところ、圧力上昇は顕著になった。このときの供給液のＭアルカリ度は１５０〜１６５ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ、フッ素濃度は１５〜１６ｍｇ／Ｌであった。
【００４９】
比較例１
実施例１において電解装置１を使用せず、ＲＯ装置２を用いて同条件で逆浸透処理を行った。ポンプＰ２の圧力上昇は運転開始直後から顕著であった。
【００５０】
実施例１および比較例１におけるポンプ圧の変化を図３に示す。
図３から、電解処理によりＲＯ膜の閉塞が防止され、透過効率が高く維持されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の膜分離装置を示すフロー図である。
【図２】図１に示した電解装置の拡大断面図である。
【図３】実施例１および比較例１のポンプ圧を示すグラフである。
【符号の説明】
１  電解装置
２、３  ＲＯ装置
４  供給液槽
５、６  ＲＯ膜
７  処理槽
７ａ  展開室
８  導電性粒子
９  非導電性粒子
１０  充填槽
１１、１２  電極
１３  電源装置
１４  支持床
１５  散液器
１６  集液器
１５ａ、１６ａ  開口部
１７  給水系
１８  処理水排出系
１９  散水／散ガス器
２１  洗浄水導入／ガス導入系
２２  洗浄排水／ガス排出系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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