(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ素含有水を耐アルカリ性逆浸透膜によってホウ素を除去する方法において、前記耐アルカリ性逆浸透膜の濃縮水のｐＨを測定し、前記耐アルカリ性逆浸透膜の濃縮水のｐＨが１０以上の所定の数値となるように前記耐アルカリ性逆浸透膜の供給水にアルカリを注入し、該アルカリ注入点の下流側に設けたスタチックミキサーによって均一に混合することを特徴とするホウ素含有水の処理方法。
【請求項２】
（Ａ）耐アルカリ性逆浸透膜、（Ｂ）前記耐アルカリ性逆浸透膜の供給水にアルカリを添加する薬注ポンプ、（Ｃ）前記耐アルカリ性逆浸透膜の濃縮水のｐＨを測定するｐＨセンサー、（Ｄ）ｐＨセンサーより信号を受けて前記耐アルカリ性逆浸透膜の濃縮水のｐＨが１０以上の所定の数値となるように、薬注ポンプに信号を送りアルカリの添加量を制御する制御器及び（Ｅ）前記耐アルカリ性逆浸透膜の供給水配管のアルカリ注入点の下流側にスタチックミキサーを有することを特徴とするホウ素含有水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホウ素含有水の処理方法及び処理装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、ホウ素含有水を逆浸透膜を用いてホウ素の除去処理を行うに際して、逆浸透膜の性能を最大限に発揮させて、効率よくホウ素を除去することができるホウ素含有水の処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホウ素を含有する原水を処理して純水又は超純水を製造する方法として、アルカリ添加によりpHを１０以上にしたのち、耐アルカリ性逆浸透膜に通水する純水製造方法が知られている。また、第４７回全国水道研究会発表会（平成８年５月、発表番号４−９８）では、逆浸透膜を利用したホウ素低減システムにおいて、水のpHを１０以上とすることによりホウ素除去率が高くなるが、膜閉塞が生じやすく、短時間で造水量が低下することが報告されている。
ホウ素含有水を逆浸透膜処理する際に、逆浸透膜への供給水のpHを高めるほどホウ素除去率が向上するのは、ホウ素の酸解離指数ｐＫaが９.２（２５℃）であるためと考えられる。例えば、ホウ素３０ppbを含有する水を、pHを７.０として逆浸透膜に供給すると透過水のホウ素濃度は１２ppbとなり、pHを１０.０として供給すると透過水のホウ素濃度は１.４ppbとなり、pHを１０.５として供給すると透過水のホウ素濃度は０.４６ppbとなる。
逆浸透膜の供給水のpHを、例えば、１０.０としたとき、一般的には逆浸透膜の濃縮水のpHはさらに上昇する。これは、アルカリ成分が濃縮するためと考えられる。しかし、逆浸透膜の水回収率などの通水条件によってpHの上昇の程度は異なるので、逆浸透膜に炭酸カルシウムスケールなどが付着して透過水量が低下した場合は、水回収率が結果として低下してしまうなど、通水の状態によってもpHの上昇の程度は異なってくる。
ホウ素含有水を逆浸透膜処理する場合は、通常は耐アルカリ性逆浸透膜を用いるが、その際に使用する耐アルカリ性逆浸透膜が許容する最高のpH条件で運転することが望ましい。しかし、上に述べたように逆浸透膜の濃縮水のpHは諸般の条件によって変動するので、あらかじめその変動を見越して安全側で運転する必要があった。このために、逆浸透膜の能力を最大限に発揮させることができるホウ素含有水の処理方法及び処理装置が求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ホウ素含有水を逆浸透膜処理してホウ素を除去するに際して、逆浸透膜の性能を最大限に発揮させて、効率よくかつ安全にホウ素を除去することができるホウ素含有水の処理方法及び処理装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ホウ素含有水を逆浸透膜により処理してホウ素を除去する際に、逆浸透膜の濃縮水のｐＨが所定の値となるように逆浸透膜の供給水にアルカリを添加してｐＨ制御を行うことにより、逆浸透膜の許容上限のｐＨ値で安全に運転し、ホウ素を最大限に効率よく除去し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）ホウ素含有水を耐アルカリ性逆浸透膜によってホウ素を除去する方法において、前記耐アルカリ性逆浸透膜の濃縮水のｐＨを測定し、前記耐アルカリ性逆浸透膜の濃縮水のｐＨが１０以上の所定の数値となるように前記耐アルカリ性逆浸透膜の供給水にアルカリを注入し、該アルカリ注入点の下流側に設けたスタチックミキサーによって均一に混合することを特徴とするホウ素含有水の処理方法、及び、
（２）（Ａ）耐アルカリ性逆浸透膜、（Ｂ）前記耐アルカリ性逆浸透膜の供給水にアルカリを添加する薬注ポンプ、（Ｃ）前記耐アルカリ性逆浸透膜の濃縮水のｐＨを測定するｐＨセンサー、（Ｄ）ｐＨセンサーより信号を受けて前記耐アルカリ性逆浸透膜の濃縮水のｐＨが１０以上の所定の数値となるように、薬注ポンプに信号を送りアルカリの添加量を制御する制御器及び（Ｅ）前記耐アルカリ性逆浸透膜の供給水配管のアルカリ注入点の下流側にスタチックミキサーを有することを特徴とするホウ素含有水の処理装置、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のホウ素含有水の処理装置の一態様の工程系統図である。本態様の処理装置は、逆浸透膜１、逆浸透膜の供給水にアルカリを添加する薬注ポンプ２、逆浸透膜の濃縮水のpHを測定するpHセンサー３、pHセンサーより信号を受けて逆浸透膜の濃縮水のpHが所定の値となるように薬注ポンプに信号を送りアルカリの添加量を制御する制御器４、アルカリ貯槽５及びアルカリ添加位置の下流側の配管内に設けられたスタチックミキサー６を有する。
本発明において、逆浸透膜としては、長期的にアルカリ条件下に置かれても劣化を生ずるおそれのない耐アルカリ性逆浸透膜を用いることが好ましい。このような耐アルカリ性逆浸透膜としては、例えば、ＦＩＬＭＴＥＣ ｔｙｐｅ ＦＴ３０などのように、pH１１まで長期耐久性を有するものとして市販されている逆浸透膜や、日東電工(株)製ＥＳ２０、ＥＳ１０、ＮＴＲ７５９や、東レ(株)製ＳＵ７００などのポリアミド系の膜などのように、pH１０まで長期耐久性を有するものとして市販されている逆浸透膜などを挙げることができる。このように各種の耐アルカリ性逆浸透膜には、それぞれ長期耐久性の観点から許容し得るpHの上限値が定められている。また、逆浸透膜処理によるホウ素の除去は、pHが高いほどホウ素の除去率が高くなるので、可能な限り高pHで処理することが好ましい。
【０００６】
図２は、従来のホウ素含有水の処理装置の一態様の工程系統図である。本態様の処理装置は、逆浸透膜１、逆浸透膜の供給水にアルカリを添加する薬注ポンプ２、逆浸透膜の供給水のpHを測定するpHセンサー７、pHセンサーより信号を受けて逆浸透膜の供給水のpHが所定の値となるように薬注ポンプに信号を送りアルカリの添加量を制御する制御器８、アルカリ貯槽５及びアルカリ添加位置の下流側の配管内に設けられたスタチックミキサー６を有する。逆浸透膜によるホウ素含有水の処理においては、アルカリ成分が濃縮水側に濃縮されるために、逆浸透膜に供給されるアルカリ性のホウ素含有水のpHよりも、濃縮水のpHの方が高くなる。本態様の装置においては、逆浸透膜への供給水のpHが所定の値となるようにpH制御を行うので、濃縮水のpHの値の上昇及び変動を考慮し、濃縮水のpHが最も高くなっても使用する耐アルカリ性逆浸透膜の許容pHの上限値を超えないように配慮する必要があり、ホウ素の除去を可能な最大限の状態で行うことが困難であった。また、逆浸透膜への供給水のpHを高めすぎると、濃縮水のpHが変動したとき、使用する耐アルカリ性逆浸透膜の許容pHの上限値を超えて、逆浸透膜を傷めるおそれがあった。
【０００７】
本発明方法及び装置によれば、逆浸透膜の濃縮水のpHに基づいて、逆浸透膜への供給水へのアルカリの添加量を制御するので、濃縮水のpHを使用する耐アルカリ性逆浸透膜の許容されるpHの上限値に常に保つことができ、ホウ素を最大限に除去し、しかも濃縮水のpHが耐アルカリ性逆浸透膜の許容pHの上限値を超えて逆浸透膜を傷めるおそれがなく、安全にホウ素含有水の処理を行うことができる。図１に示される態様の本発明装置においては、耐アルカリ性逆浸透膜１の濃縮水の配管にpHセンサー３が設けられ、濃縮水のpHを測定して信号が制御器４に送られる。制御器の型式には特に制限はなく、例えば、ＰＩＤ制御ユニットなどを用いることができる。制御器から薬注ポンプ２に信号が送られ、濃縮水のpHが所定の値となるように、アルカリ貯槽５に貯留されたアルカリが薬注ポンプにより原水に注入される。アルカリ注入点の下流側に設けたスタチックミキサー６により、注入されたアルカリは原水中に完全に均一に混合される。本発明方法及び装置によれば、逆浸透膜の濃縮水のpHを±０.０５の変動範囲に制御することができるので、許容上限値がpH１１である耐アルカリ性逆浸透膜を用いた場合、濃縮水のpHを１０.９〜１１.０の範囲に保ってホウ素含有水の処理を行うことができ、逆浸透膜の性能と安定性は極めて効率的なものとなる。
【０００８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
図１に示す処理装置を用いて、ホウ素３０ppbを含む原水の処理を行った。逆浸透膜はＦＩＬＭＴＥＣ ｔｙｐｅ ３０を用い、逆浸透膜の濃縮水のpHが１０.９５±０.０５となるように逆浸透膜の供給水に水酸化ナトリウム水溶液を添加し、水回収率９０％で運転した。
逆浸透膜の濃縮水のpHは１０.９８であり、逆浸透膜の透過水のホウ素濃度は０.４９ppbであった。
比較例１
図２に示す処理装置を用いて、ホウ素３０ppbを含む原水の処理を行った。逆浸透膜はＦＩＬＭＴＥＣ ｔｙｐｅ ３０を用い、逆浸透膜の供給水のpHが１０.００±０.０５となるように逆浸透膜の供給水に水酸化ナトリウム水溶液を添加し、水回収率９０％で運転した。
逆浸透膜の濃縮水のpHは１０.５７であり、逆浸透膜の透過水のホウ素濃度は１.４０ppbであった。
比較例２
逆浸透膜の供給水のpHが１０.５０±０.０５となるように逆浸透膜の供給水に水酸化ナトリウム水溶液を添加した以外は、比較例１と同様にして、ホウ素３０ppbを含む原水の処理を行った。
逆浸透膜の濃縮水のpHは１１.３０であり、逆浸透膜の透過水のホウ素濃度は０.４６ppbであった。
実施例１及び比較例１〜２の結果を第１表に示す。
【０００９】
【表１】
0003823306.tif 000002
【００１０】
本発明装置を用いて本発明方法によりホウ素含有水を処理した実施例１においては、逆浸透膜の濃縮水のpHは、使用した耐アルカリ性逆浸透膜の許容上限であるpH１１をわずかに下回る値を保ち、逆浸透膜の透過水のホウ素濃度は０.４９ppbと十分に低い値となっている。
これに対して、逆浸透膜の供給水のpHが１０.００±０.０５となるようにpH制御を行った比較例１においては、逆浸透膜の透過水のホウ素濃度が１.４０ppbと高く、ホウ素の除去が不十分である。
一方、逆浸透膜の供給水のpHが１０.５０±０.０５となるようにpH制御を行った比較例２においては、逆浸透膜の透過水のホウ素濃度は０.４６ppbと十分に低い値となっているが、逆浸透膜の濃縮水のpHが１１.３０であり、使用した耐アルカリ性逆浸透膜の許容pHの上限を超えているので、耐アルカリ性逆浸透膜が短期間で劣化することが予想される。
以上の結果から、逆浸透膜の濃縮水のpHを測定し、逆浸透膜の濃縮水のpHが所定の値となるように逆浸透膜の供給水にアルカリを添加してpH制御を行う本発明方法及び本発明装置により、耐アルカリ性逆浸透膜の許容pHの上限まで濃縮水のpHを高めて、効率的かつ安全にホウ素含有水の処理を行い得ることが分かる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明方法及び本発明装置によれば、逆浸透膜の濃縮水のpHを使用する逆浸透膜の許容pHの上限まで高めてホウ素の除去を最大限に行うことができ、しかも逆浸透膜の許容pHの上限を超えるおそれがなく安全に運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のホウ素含有水の処理装置の一態様の工程系統図である。
【図２】図２は、従来のホウ素含有水の処理装置の一態様の工程系統図である。
【符号の説明】
１  逆浸透膜
２  薬注ポンプ
３  pHセンサー
４  制御器
５  アルカリ貯槽
６  スタチックミキサー
７  pHセンサー
８  制御器
【図１】
0003823306.tif 000003
【図２】
0003823306.tif 000004