JP3491268B2 - 逆浸透膜を用いた脱塩処理方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透膜を用いた
脱塩処理方法及びその装置に関し、更に詳しくは、逆浸
透膜の酸化劣化を防止することができる逆浸透膜を用い
た脱塩処理方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、塩類を含有する被処理水（原
水）を脱塩処理する場合に逆浸透膜モジュールが広く用
いられている。ところが、原水中にはバクテリア等の微
生物や金属酸化物等の懸濁物質等、逆浸透膜に悪影響を
及ぼす有害物質が含まれているため、原水を逆浸透膜モ
ジュールに供給する前に、原水の前処理を行って有害物
質を除去している。具体的には、例えば原水に電解塩
素、次亜塩素酸ナトリウム等を添加して微生物を殺菌
し、更にその原水を濾過して懸濁物質を除去するなどの
処理を行っている。この前処理水には殺菌用として用い
た塩素が残留し、この残留塩素が逆浸透膜モジュールを
酸化劣化させるため、前処理水を逆浸透膜モジュールに
供給する前に、前処理水に還元剤として重亜硫酸ナトリ
ウムを例えば１〜１０ｐｐｍ添加して残留塩素を除去
し、逆浸透膜モジュールの酸化劣化を防止している。ま
た、前処理水には溶存酸素が存在し、溶存酸素が逆浸透
膜モジュールを酸化劣化するため、現在では溶存酸素に
強い材質（例えば、架橋全芳香族ポリアミド）を逆浸透
膜モジュールに使用し、溶存酸素による酸化劣化を防止
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
逆浸透膜を用いた脱塩処理方法の場合には、溶存酸素に
強い逆浸透膜モジュールを使用し、重亜硫酸ナトリウム
等の還元剤を添加して前処理水の酸化還元電位を下げて
逆浸透膜モジュールの酸化劣化を防止しているにも拘ら
ず、逆浸透膜が劣化し、逆浸透膜モジュールの脱塩率が
低下するという課題があった。

【０００４】 本発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、逆浸透膜の酸化劣化を確実に防止し、脱
塩率の低下を抑制することができる逆浸透膜を用いた脱
塩処理方法及びその装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、逆浸透膜
の酸化劣化のメカニズムについて種々検討した結果、溶
存酸素と銅イオン等の重金属と更に重亜硫酸ナトリウム
が共存すると、何等かの反応を起こし、溶存酸素のみが
存在したり、銅イオン等の重金属と重亜硫酸ナトリウム
が共存する場合よりも格段に強い酸化環境が形成される
ことを知見した。更に、この現象は海水のように高濃度
の塩化ナトリウムを含む被処理水を処理する場合にはこ
の塩化ナトリウムが逆浸透膜に有害な残留塩素濃度を上
昇させる原因になることも知見した。

【０００６】更に、これら三者による酸化環境は重金属
が蓄積される逆浸透膜モジュール内でより強くなること
を見い出した。従って、逆浸透膜モジュールの酸化劣化
を防止する場合には、逆浸透膜モジュールへの供給水の
酸化還元電位を監視するよりも、逆浸透膜モジュール内
の濃縮水の酸化還元電位を監視することの方が遥かに重
要であり、濃縮水の酸化還元電位の監視により逆浸透膜
モジュールの酸化環境をより的確に管理できることを知
見した。

【０００７】尚、特開平７−３０８６７１号公報に本発
明と同種の技術が開示されている。この公報では銅イオ
ンの存在下で塩化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び
重亜硫酸ナトリウムが共存した時にのみ前述の現象が起
こることが指摘され、その解決策として前処理水をｐＨ
４以下の酸性領域に保って炭酸水素ナトリウムを除去す
る前処理方法、及びその被処理水中の銅イオンをマスキ
ング剤（封鎖剤）により封鎖し、銅イオンの影響を除去
する前処理方法が提案されている。この前処理方法は供
給水の酸化還元電位を低下させる点においては有効であ
るが、この方法はあくまでも供給水の酸化還元電位を管
理する方法で、脱塩処理装置の運転方法という観点から
すれば従来の運転方法の域を出ないものであり、上記課
題を解決するには不十分であった。

【０００８】 本発明は上記知見に基づいてなされたも
ので、請求項１に記載の逆浸透膜を用いた脱塩処理方法
は、被処理水に重亜硫酸ナトリウム等の還元剤を添加し
て脱塩素処理した後、逆浸透膜を用いて被処理水を脱塩
処理する方法において、上記被処理水を上記逆浸透膜に
供給する前に上記被処理水の溶存酸素を除去し、脱塩処
理後の濃縮水の酸化還元電位を所定の値以下に維持する
ことを特徴とするものである。

【０００９】

【００１０】 また、本発明の請求項２に記載の逆浸透
膜を用いた脱塩処理方法は、請求項１に記載の発明にお
いて、上記被処理水を真空脱気して溶存酸素を除去する
ことを特徴とすることを特徴とするものである。

【００１１】 また、本発明の請求項３に記載の逆浸透
膜を用いた脱塩処理方法は、請求項１または請求項２に
記載の発明において、上記被処理水に重亜硫酸ナトリウ
ムを添加して溶存酸素を除去することを特徴とするもの
である。

【００１２】 また、本発明の請求項４に記載の逆浸透
膜を用いた脱塩処理装置は、被処理水に重亜硫酸ナトリ
ウム等の還元剤を添加する薬品添加手段と、この薬品添
加手段により添加された還元剤による脱塩素処理後の被
処理水を脱塩処理する逆浸透膜を用いた逆浸透手段とを
備えた脱塩処理装置において、上記被処理水の溶存酸素
を除去する手段を上記逆浸透手段の上流側に設けると共
に、上記逆浸透手段から流出する濃縮水の酸化還元電位
を監視する手段を上記逆浸透手段の下流側に設け、上記
濃縮水の酸化還元電位を所定の値以下に維持することを
特徴とするものである。

【００１３】

【００１４】 また、本発明の請求項５に記載の逆浸透
膜を用いた脱塩処理装置は、請求項４に記載の発明にお
いて、上記被処理水の溶存酸素を除去する手段として真
空脱気手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１５】 また、本発明の請求項６に記載の逆浸透
膜を用いた脱塩処理装置は、請求項４に記載の発明にお
いて、上記被処理水の溶存酸素を除去する手段として重
亜硫酸ナトリウムを添加する添加手段を設けたことを特
徴とするものである。

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２に示す実施に
基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明
の逆浸透膜を用いた脱塩処理方法の一実施態様に好適に
用いられる逆浸透方式の脱塩処理装置を示す構成図、図
２は重亜硫酸ナトリウムの添加量と濃縮水の酸化還元電
位と供給水の酸化還元電位の差との関係を示すグラフで
ある。

【００１８】まず、本発明の逆浸透膜を用いた脱塩処理
方法の一実施態様に好適に用いられる逆浸透方式の脱塩
処理装置について説明する。本脱塩処理装置は、例えば
逆浸透膜を主体に構成された逆浸透膜モジュールを用い
て被処理水を脱塩処理して淡水化する装置で、一般に、
被処理水の前処理系の下流側に配置されている。被処理
水の前処理系では、通常、被処理水（海水等の原水）に
電解塩素、次亜塩素酸ナトリウムを添加して被処理水中
のバクテリア等の微生物を殺菌し、次いで、被処理水に
塩化第二鉄等の凝集剤を添加して懸濁物質を凝集した
後、濾過装置により凝集物を濾過し、濾過水を前処理水
として濾過水受け槽で一時的に貯留するようにしてあ
る。

【００１９】さて、本脱塩処理装置１は、例えば図１に
示すように、濾過水受け槽２内の前処理水を給水ポンプ
３を介して受給し、前処理水を真空脱気して前処理水の
溶存酸素を除去する真空脱気塔４と、真空脱気塔４から
の前処理水に含まれている残留懸濁物質を除去する保安
フィルタ５と、保安フィルタ５で処理された前処理水を
所定の圧力（例えば、６６Ｋｇ／ｃｍ²）まで昇圧し、
高圧供給水として供給する高圧給水ポンプ６と、高圧給
水ポンプ６から受給した高圧供給水を脱塩処理する高圧
逆浸透装置７と、高圧逆浸透装置７の透過水を例えば２
６Ｋｇ／ｃｍ²に調整し、低圧供給水として供給する低
圧給水ポンプ８と、低圧給水ポンプ８から受給した低圧
供給水を脱塩処理する低圧逆浸透装置９とを備え、高圧
供給水を２段階で脱塩処理して淡水化するように構成さ
れている。そして、上記各構成機器は配管１０によって
互いに接続されている。

【００２０】而して、上記真空脱気塔４内には例えばテ
ラレットパッキン等の充填材が充填され、真空ポンプ等
の真空排気装置（図示せず）により溶存酸素濃度を０.
５ｐｐｍ以下に低下させるために、例えば１０〜１００
Ｔｏｒｒの減圧環境を作るようにしてある。従って、真
空脱気塔４内へ供給された前処理水は充填材と接触しな
がら充填剤表面で薄膜流を作って塔下部へ流下する間に
真空脱気処理により溶存酸素が除去されるようになって
いる。

【００２１】上記真空脱気塔４と保安フィルタ５間の配
管１０には薬品添加手段として重亜硫酸ナトリウムを供
給する供給源（以下、「ＳＢＳ供給源」と称す）１１が
接続され、このＳＢＳ供給源１１から脱気処理後の前処
理水に重亜硫酸ナトリウムを添加し、重亜硫酸ナトリウ
ムにより前処理水を脱塩素処理により残留塩素を除去す
るようにしてある。また、上記保安フィルタ５と高圧給
水ポンプ６間の配管１０には前処理水の酸化還元電位及
び残留塩素を測定する酸化還元電位計（以下、「ＯＲＰ
計」と称す）１２及び塩素検出点（以下、「Ｃｌ₂検出
点」と称す）１３が設けられ、脱酸素処理、脱塩素処理
後の前処理水の酸化還元電位及び残留塩素を監視するよ
うにしてある。尚、Ｃｌ₂検出点は被検出水をサンプリ
ングする箇所であり、サンプル水中の残留塩素はＯ−ト
リジン法により測定するが、残留塩素計により測定する
場合もある。

【００２２】また、上記高圧逆浸透装置７は、前段の第
１逆浸透膜モジュール７１と後段の第２逆浸透膜モジュ
ール７２とから構成され、高圧供給水を２段階で順次脱
塩処理するようにしてある。各逆浸透膜モジュール７
１、７２は、逆浸透膜を介して一次側と２次側に区画さ
れている。高圧供給水は第１逆浸透膜モジュール７１の
一次側へ流入し、脱塩処理後の濃縮水は第１逆浸透膜モ
ジュール７１の一次側から流出する。また、第１逆浸透
膜モジュール７１の逆浸透膜を透過した透過水はその二
次側から流出するようにしてある。そして、第１逆浸透
膜モジュール７１の一次側から流出した濃縮水は第２逆
浸透膜モジュール７２の一次側に流入して更に脱塩処理
され、第１、第２逆浸透膜モジュール７１、７２の二次
側から流出した透過水はそれぞれ処理水として配管１０
において合流し、この処理水が低圧給水ポンプ８を介し
て低圧逆浸透装置９へ供給されるようにしてある。ま
た、第２逆浸透膜モジュール７２の濃縮水（高圧逆浸透
装置７の濃縮水）は配管１０Ａを介して動力回収タービ
ン１４へ供給され、濃縮水の圧力により動力回収タービ
ン１４を駆動させ、高圧給水ポンプ６の駆動力を補充す
るようにしてある。

【００２３】動力回収タービン１４には配管１０Ａを介
して濃縮水槽１５、１６に接続され、動力回収タービン
１４においてエネルギーを消費した濃縮水は常圧で配管
１０Ａを介して濃縮水槽１５、１６に供給され、ここで
濃縮水をｐＨ７前後の中性領域に調整し、更に脱塩素処
理後の余剰の重亜硫酸ナトリウムを酸化するなどして濃
縮水を無害化した後放水するようにしてある。また、動
力回収タービン１４と濃縮水槽１５、１６を連絡する配
管１０Ａには濃縮水の酸化還元電位及び残留塩素を測定
するＯＲＰ計１２Ａ及びＣｌ₂検出点１３Ａが設けら
れ、濃縮水の酸化還元電位及び残留塩素を監視するよう
にしてある。

【００２４】上記第１、第２逆浸透膜モジュール７１、
７２としては、例えば従来から公知のスパイラル型、管
型、平面型及び中空糸型等を用いることができる。ま
た、第１逆浸透膜モジュールに用いられる逆浸透膜とし
ては、例えば三酢酸セルロース膜、架橋全芳香族ポリア
ミド等の従来公知の溶存酸素に強い半透膜を用いること
ができる。このことは後述する低圧逆浸透装置９の場合
ついても同様のことが云える。

【００２５】また、上記低圧逆浸透装置９は低圧給水ポ
ンプ８からの低圧供給水を例えば３段階の第１、第２、
第３逆浸透膜モジュール９１、９２、９３で順次脱塩処
理し、淡水化するように構成されている。低圧逆浸透装
置９内では、第１、第２逆浸透膜モジュール９１、９２
において順次脱塩処理され、最終の濃縮水が第３逆浸透
膜モジュール９３の一次側から流出するようにしてあ
る。この濃縮水は、高圧逆浸透装置７から流出する濃縮
水よりも格段に塩濃度が低いため、回収配管１７を介し
て上記濾過水受け槽２で回収され、前処理系からの前処
理水と共に上述の脱塩処理を行うようにしてある。ま
た、第１、第２、第３逆浸透膜モジュール９１、９２、
９３それぞれの二次側から流出する透過水は塩類が殆ど
除去されて淡水化された状態で配管１０において合流
し、配管１０を介してサックバックタンク１８内に流入
し、ここで透過水の一部が貯留される。サックバックタ
ンク１８は逆浸透装置が停止した時に正浸透により浸出
する水量を供給する水を貯留するようにしてある。

【００２６】次に、上記脱塩処理装置１を用いた本発明
の脱塩処理方法の一実施態様について説明する。まず、
濾過水受け槽２内の前処理水（被処理水に相当する）を
給水ポンプ３を介して例えば２０〜２００ｍ³／時の流
量で真空脱気塔４内へ供給すると、真空脱気塔４内では
充填材を通過する間に前処理水を真空脱気して溶存酸素
を除去する。真空脱気塔４から流出した脱酸素処理後の
前処理水にはＳＢＳ供給源１１から重亜硫酸ナトリウム
を添加し、その濃度を例えば３〜１５ｐｐｍ、例えば９
ｐｐｍに調整し、前処理水が保安フィルタ５を経由して
高圧逆浸透装置７へ到達するまでの間に重亜硫酸ナトリ
ウムにより前処理水の残留塩素を還元、除去する。重亜
硫酸ナトリウムの添加量は前処理水の水質にもよるが、
通常は残留塩素を除去する量、例えば残留塩素が１当量
に対して２当量以上が好ましい。そして、保安フィルタ
５から前処理水が流出すると、ＯＲＰ計１２及びＣｌ₂
検出点１３によりその前処理水の酸化還元電位及び塩素
を測定する。その測定結果によれば、前処理水（高圧逆
浸透装置７への供給水）の酸化還元電位は−９３〜３１
ｍＶであり、塩素は検出されなかった。

【００２７】また、脱酸素、脱塩素後の前処理水を高圧
給水ポンプにより例えば６６Ｋｇ／ｃｍ²に昇圧した
後、高圧逆浸透装置７の第１逆浸透膜モジュール７１の
一次側の流入口へ高圧供給水として供給すると、第１逆
浸透膜モジュール７１において脱塩処理を受け、第１逆
浸透膜モジュール７１の一次側から濃縮水が流出し、二
次側から透過水が流出する。濃縮水は第２逆浸透膜モジ
ュール７２の一次側へ流入し、ここで脱塩処理を受けて
更に濃縮されて一次側の流出口から流出し、配管１０Ａ
を介して動力回収タービン１４へ供給される。また、第
２逆浸透膜モジュール７２の二次側の流出口から透過水
が流出し、第１逆浸透膜モジュール７１の透過水と配管
１０で合流し、低圧給水ポンプ８により圧力調整された
後、低圧逆浸透装置９の第１逆浸透膜モジュール９１の
一次側の流入口に供給される。

【００２８】濃縮水が高圧逆浸透装置７から動力回収タ
ービン１４を経由して濃縮水槽１５、１６へ到達する前
に、ＯＲＰ計１２Ａ及びＣｌ₂検出点１３Ａで濃縮水の
酸化還元電位及び塩素を測定した。その結果、濃縮水の
酸化還元電位は−１６〜５６ｍＶで、塩素はいずれの検
出点でも検出されなかった。また、高圧逆浸透装置７か
ら流出した濃縮水の銅イオン濃度を測定した結果、その
濃度は１.７ｐｐｂであった。これらのことから、第２
逆浸透膜モジュール７２から流出した濃縮水に銅イオン
等の重金属イオンが存在しても、前述した理由から濃縮
水の酸化還元電位は所定の値である上記逆浸透膜の制限
値（上記逆浸透膜が許容できる酸化還元電位の値、例え
ば濃縮海水の酸化還元電位に相当する値である３５０ｍ
Ｖ）よりも格段に低く、しかも残留塩素が検出されない
ため、この濃縮水が逆浸透膜モジュール７１、７２の逆
浸透膜を酸化劣化する虞はない。

【００２９】本実施態様では第１、第２逆浸透膜モジュ
ール７１、７２において銅イオン等の重金属イオンが捕
捉され、余剰の重亜硫酸ナトリウムが残留していても、
濃縮水において酸化還元電位が上昇し、塩素が発生する
条件、即ち、重金属イオンと重亜硫酸ナトリウムと溶存
酸素の三者が共存する条件のうち、一要素である溶存酸
素が除去されて濃縮水中に残存しないため、上述のよう
に濃縮水の酸化還元電位（−１６〜５６ｍＶ）が供給水
の酸化還元電位（−９３〜３１ｍＶ）と比較してそれほ
ど上昇せず、また、塩素を発生することもなく、ひいて
は逆浸透膜を酸化劣化する虞もない。ところが、重亜硫
酸ナトリウムを９ｐｐｍ添加して真空脱気処理を施さな
い従来の脱塩処理方法の場合には、下記表１に示すよう
に供給水の酸化還元電位（２４０ｍＶ）と比較すると濃
縮水の酸化還元電位が７８０ｍＶと急激に上昇し、しか
も塩素を発生し、濃縮水側で極めて強い酸化環境を形成
していることが判る。このことから、逆浸透膜の酸化劣
化を防止するには、供給水側よりも濃縮水側の酸化還元
電位を監視することが極めて重要であることが判る。
尚、本実施形態で使用した供給水中の銅イオン濃度は
０.２〜１.７ｐｐｂであり、濃縮水中の銅イオン濃度は
１.２〜１.７ｐｐｂであった。また、第１逆浸透膜モジ
ュール７１に付着した銅の量を測定した結果、膜モジュ
ール内に収納された逆浸透エレメント１本当たりの銅付
着量は１１.４４ｍｇであった。

【００３０】 以上説明したように本実施形態によれ
ば、前処理水を高圧逆浸透装置７に供給する前に前処理
水の溶存酸素を除去し、濃縮水の酸化還元電位を所定の
値（逆浸透膜の膜種にもよるが、例えば架橋全芳香族ポ
リアミド製の逆浸透膜の場合には３５０ｍＶ）以下に維
持するようにしたため、ただ単に高圧逆浸透装置７への
供給水の酸化還元電位を下げるだけでは防止し得なかっ
た逆浸透膜の酸化劣化を確実に防止し、脱塩率の低下を
抑制することができる。

【００３１】 即ち、本実施形態によれば、濃縮水の酸
化還元電位を所定の値以下に維持するために、前処理水
を供給水として高圧逆浸透装置７へ供給する前に、強い
酸化環境を形成する条件（重亜硫酸ナトリウム＋溶存酸
素＋銅イオン等の重金属イオン）のうち、一要素である
溶存酸素を、真空脱気塔４を用いて前処理水から除去す
るようにしたため、他の要素である銅イオン等の重金属
イオン及び余剰の重亜硫酸ナトリウムが供給水及び濃縮
水に残存していても、濃縮水の酸化還元電位を殆ど上昇
させることなく、しかも塩素の発生を防止して高圧逆浸
透装置７の逆浸透膜の酸化劣化を防止することができ、
ひいては重金属イオンを封鎖する封鎖剤を新たに添加す
る必要がない。また、高圧逆浸透装置７の逆浸透膜で銅
イオン等の重金属イオンが捕捉されていても、上述した
理由から逆浸透膜の濃縮水側の膜面において酸化還元電
位が上昇することもなく、更に塩素も発生することがな
く、高圧逆浸透装置７の逆浸透膜の酸化劣化を効果的に
防止することができる。

【００３２】次に、本発明の脱塩処理方法の他の実施態
様について説明する。本実施態様では前処理水を真空脱
気して溶存酸素を除去する方法に代えて、濃縮水の酸化
還元電位を所定の値以下に維持するために、前処理水に
重亜硫酸ナトリウムを添加し、重亜硫酸ナトリウムを用
いて残留塩素のみならず溶存酸素をも除去する方法で、
本実施態様に適用される脱塩処理装置は、図１に示す脱
塩処理装置１の真空脱気塔４を省略し、その他は図１に
示したものに準じて構成されたものである。また、被処
理水は上記実施形態で使用したものと同一の水を使用し
た。そこで、図１を参照しながら本実施態様の特徴とな
る部分を中心に説明する。

【００３３】本実施態様では、濾過水受け槽２内の前処
理水を保安フィルタ４へ供給する前に、配管１０を通る
前処理水に重亜硫酸ナトリウムを添加する。従来の脱塩
処理方法の場合には、重亜硫酸ナトリウムは単に被処理
水中に残留する塩素を除去するためにのみ用いられてい
たが、本実施形態の場合には、重亜硫酸ナトリウムの還
元作用に着目し、重亜硫酸ナトリウムを用いて残留塩素
のみならず溶存酸素をも除去する点に大きな特徴があ
る。即ち、重亜硫酸ナトリウムは、水中では塩素と迅速
に反応して塩素を除去するが、酸素との反応は塩素と比
較すれば遅く、溶存酸素を除去する場合には塩素の場合
と比較して多少時間が掛かるが、重亜硫酸ナトリウムは
これら両者と水中で確実に反応し、残留塩素のみならず
溶存酸素をも確実に除去することができる。

【００３４】そこで、本実施態様では、重亜硫酸ナトリ
ウムの添加量を下記の表１に示すように変化させ、その
都度、ＯＲＰ計１２、１２Ａ及びＣｌ₂検出点１３、１
３Ａを用いて供給水及び濃縮水の酸化還元電位及び残留
塩素をそれぞれ測定し、この測定結果における重亜硫酸
ナトリウムの添加量と酸化還元電位及び塩素との関係を
下記表１に示した。また、重亜硫酸ナトリウムの添加量
と濃縮水の酸化還元電位と供給水の酸化還元電位の差と
の関係を図２に示した。

【００３５】下記表１によれば、重亜硫酸ナトリウムの
添加量が４０〜１００ｐｐｍの場合には、濃縮水の酸化
還元電位が２９５〜１３０ｍＶで所定の値（前述した逆
浸透膜の制限値である３５０ｍＶ）よりもかなり低く、
塩素も検出されず、しかも濃縮水の酸化還元電位と供給
水のそれ（１５０〜８０ｍＶ）と比較してもそれほど上
昇していないことが判る（図２参照）。従って、重亜硫
酸ナトリウムを４０〜１００ｐｐｍ添加すると、重亜硫
酸ナトリウムは単に脱塩素処理で消費されるのではな
く、供給水中の脱酸素処理にも消費され、供給水から溶
存酸素を除去するため、脱塩処理前後の供給水、濃縮水
のいずれにおいても、酸化還元電位が低下し、塩素が発
生せず、ひいては逆浸透膜の酸化劣化を防止できること
が判った。従って、濃縮水の酸化還元電位を所定の値以
下の値に維持する上で、重亜硫酸ナトリウムの添加量
は、例えば４０〜１００ｐｐｍが好ましく、６０〜１０
０ｐｐｍがより好ましい。４０ｐｐｍ未満では溶存酸素
を十分に除去できず、特に濃縮水の酸化還元電位が所定
の値を大幅に超えて好ましくなく、逆に１００ｐｐｍを
超えると供給水及び濃縮水の酸化還元電位の低下率が略
一定になり、それ以上の添加効果が期待できなくなるか
らである。

【００３６】また、重亜硫酸ナトリウムの添加量の効果
は、図２を参照すればより明確になる。即ち、重亜硫酸
ナトリウムを４０ｐｐｍ添加する時点から供給水の酸化
還元電位に対する濃縮水の酸化還元電位の上昇率が格段
に低くなり、濃縮水の酸化還元電位を極めて低い水準に
維持することができ、逆浸透膜での酸化劣化を効率良く
防止できる。

【００３７】ところが、従来の添加量（３〜１１ｐｐ
ｍ）の場合には、下記表１からも明らかなように、供給
水の酸化還元電位が２４０〜１５０ｍＶを示し、濃縮水
の酸化還元電位が７６５〜８０９ｍＶと極めて高く、供
給水と比較しても格段に上昇し、極めて強い酸化環境を
形成することが判った。従って、３〜１１ｐｐｍの添加
量では溶存酸素を除去できないため、逆浸透膜の近傍で
強い酸化環境を形成する３条件（重亜硫酸ナトリウム＋
溶存酸素＋銅イオン等の重金属イオン）が揃い、より強
い酸化環境が形成され、下記表１に示すように濃縮水の
酸化還元電位が急激に上昇し逆浸透膜の制限値である３
５０ｍＶを遥かに超え、しかも塩素を発生することが判
った。このことから上記実施態様と同様に逆浸透膜の酸
化劣化を防止するには、供給水側の酸化還元電位を管理
するよりも濃縮水側の酸化還元電位を管理することの方
が極めて重要であることが判る。尚、重亜硫酸ナトリウ
ムの添加量が極めて少ない１ｐｐｍの場合には、下記表
１から明らかなように供給水側及び濃縮水側とも酸化還
元電位が比較的低く、塩素の発生が認められないが、こ
のような低い添加量では重亜硫酸ナトリウムを添加する
当初の目的である残留塩素（滅菌用として添加した塩素
の余剰分）を余裕をもって安全に除去できないため、重
亜硫酸ナトリウムの添加量としては実用的でない。

【００３８】

【表１】

【００３９】従って、本実施形態によれば、溶存酸素を
脱気除去する方法に代えて、溶存酸素をも除去できる量
の重亜硫酸ナトリウムを４０〜１００ｐｐｍ添加するこ
とにより、真空脱気により溶存酸素を除去する場合と同
様の作用効果を期することができる。

【００４０】また、本発明の脱塩処理方法は濃縮水の酸
化還元電位を所定の値以下に維持する点に特徴を有し、
その具体的な方法として、濃縮水で強い酸化環境を形成
する条件（重亜硫酸ナトリウム＋溶存酸素＋銅イオン等
の重金属イオン）のうち、一要素である溶存酸素を前処
理水から除去する方法について説明したが、前処理水中
の銅イオン等の重金属イオンの酸化触媒作用を失効させ
る方法であっても同様の作用効果を期することができ
る。この方法として、例えば薬品添加手段として銅イオ
ン等の重金属イオンとキレート化合物を作るマスキング
剤を添加する装置を設け、前処理水にマスキング剤を添
加し、重金属イオンのキレート化合物を作る方法があ
る。

【００４１】次に、本発明の脱塩処理装置の運転方法の
一実施態様について説明する。上記各実施態様は被処理
水の脱塩処理するに当たり、被処理水中で酸化環境を作
る条件のうち、前処理水から溶存酸素を除去し、溶存酸
素の除去により脱塩処理後の濃縮水の酸化還元電位を所
定の値以下に維持する脱塩処理方法について具体的に説
明したが、本発明の脱塩処理装置の運転方法は、逆浸透
膜において酸化環境を作る条件のうち、逆浸透膜での重
金属類の蓄積量を濃縮水の酸化還元電位を介して管理
し、濃縮水の酸化還元電位がその管理値に達した時点で
逆浸透膜を酸洗浄により除去するようにした運転方法
で、この運転方法は、従来の脱塩処理方法に対しても本
発明の脱塩処理方法に対しても適用することができる
が、従来の脱塩処理方法に適用した場合にも顕著な効果
を発揮する。濃縮水の酸化還元電位を監視手段としては
ＯＲＰ計１２Ａが用いられる。

【００４２】即ち、本実施態様の運転方法の場合には、
脱塩処理後の濃縮水の酸化還元電位をＯＲＰ計１２Ａで
監視し、その酸化還元電位を所定の値（逆浸透膜の制限
値、例えば３５０ｍＶ）以下に維持するために、この所
定の値以下の値（例えば、３００ｍＶ）を濃縮水の酸化
還元電位の管理値として設定し、ＯＲＰ計１２Ａで測定
した酸化還元電位の値が管理値に達した時に、脱塩処理
装置１を一旦停止し、高圧逆浸透装置７の第１、第２逆
浸透膜モジュール７１、７２をクエン酸等を用いて酸洗
浄し、各モジュール７１、７２の逆浸透膜に蓄積された
重金属類を除去した後、運転を再開する。管理値の監視
方法としては、例えば、脱塩処理装置の制御装置（図示
せず）に管理値をソフト的に設定し、ＯＲＰ計１２Ａの
測定値が管理値に達した時に制御装置を介して自動的に
警報を発し、その旨オペレータに報知する方法、あるい
はオペレータがＯＲＰ計１２Ａによる測定値を直接目視
により監視する方法等がある。従って、脱塩処理方法自
体は溶存酸素、重亜硫酸ナトリウム及び銅イオン等の重
金属イオンが共存する従来の脱塩処理方法で脱塩処理を
行っても、逆浸透膜で強い酸化環境が形成される前に、
ＯＲＰ計１２Ａの測定値が管理値に達した時点で銅イオ
ン等の重金属類の蓄積量が逆浸透膜の許容値に達したこ
とを知ることができ、この時点で重金属類を除去するこ
とにより濃縮水の酸化還元電位の値を常に所定の値以下
に維持することができる。尚、この運転方法において、
上記管理値を所定の値からかけ離れた低い値に設定する
と、酸洗浄の回数が多くなって脱塩処理装置１を運転す
る上で好ましくなく、現実的でない。

【００４３】さて、実際に高圧逆浸透装置７の各逆浸透
膜モジュールをクエン酸洗浄した後、脱塩処理装置１を
運転し、運転の間に、高圧逆浸透装置７の供給水及び濃
縮水それぞれの酸化還元電位及び塩素をＯＲＰ計１２、
１２Ａ及びＣｌ₂検出点１３、１３Ａで測定し、測定結
果を逐次監視した。そして、ＯＲＰ計１２、１２Ａの複
数の計測値の平均値を求めた結果、供給水の酸化還元電
位の平均値が１３０ｍＶ、濃縮水のそれが１５０ｍＶ
で、所定の値である３５０ｍＶより格段に低い値を示
し、濃縮水の酸化還元電位の実質的な上昇は認められ
ず、また、残留塩素も検出されなかった。ところが、酸
洗浄を行わず、銅イオンが付着したまま同様の脱塩処理
を継続して行うと、ＯＲＰ計１２Ａで測定される濃縮水
の酸化還元電位の値は表１（重亜硫酸ナトリウムの添加
量が９ｐｐｍの場合）に示すように供給水で２４０ｍ
Ｖ、濃縮水で７８０ｍＶで、所定の値より遥かに高く、
濃縮水の酸化還元電位が急激に上昇して逆浸透膜モジュ
ール７１、７２において強い酸化環境を形成し、逆浸透
膜モジュール７１、７２を酸化劣化する虞があることが
判った。この結果から、濃縮水の酸化還元電位をＯＲＰ
計１２Ａで監視しながら脱塩処理装置１を運転し、管理
値に達した時点で第１、第２逆浸透膜モジュール７１、
７２を酸洗浄することで、濃縮水の酸化還元電位を常に
所定の値以下に維持することができ、両モジュール７
１、７２の酸化劣化を防止する上で有効であることが判
る。尚、ＯＲＰ計１２Ａの測定値が３００ｍＶに達した
時点で、高圧逆浸透装置７の第１、第２逆浸透膜モジュ
ール７１をクエン酸洗浄した結果、例えば逆浸透モジュ
ール１本当たり１１.４４ｍｇの銅が除去された。尚、
脱塩処理時の供給水の銅イオン濃度は０.２ｐｐｂであ
り、濃縮水の銅イオン濃度は１.７ｐｐｂであった。

【００４４】従って、本実施態様によれば、脱塩処理方
法自体が従来方法と同一であっても、ＯＲＰ計１２Ａで
濃縮水の酸化還元電位の管理値を介して銅イオン等の重
金属類の逆浸透膜での蓄積量を監視し、その蓄積量が逆
浸透膜の許容値に達した時点を予め設定された管理値に
より知ることができ、その時点で逆浸透膜を酸洗浄して
重金属類を除去することで常に濃縮水の酸化還元電位の
値を所定の値以下に維持することができるため、前処理
水中に溶存酸素、重亜硫酸ナトリウム及び銅イオン等の
重金属イオンが共存する条件下で脱塩処理を行っても高
圧逆浸透装置７等の逆浸透膜の酸化劣化を確実に防止す
ることができる。

【００４５】上述した本発明の運転方法の実施態様では
従来の脱塩処理方法で脱塩処理する装置を運転する場合
に本発明の運転方法を適用した例について説明したが、
本発明は、酸化還元電位を常に所定の値以下に維持する
前述した本発明の脱塩処理方法で脱塩処理する装置の運
転に適用しても良い。

【００４６】尚、本発明の脱塩処理方法及びその装置は
上記実施形態に何等制限されるものではなく、真空脱気
塔４による減圧の程度や重亜硫酸ナトリウムの添加量は
必要に応じて適宜設定することができる。要は、本発明
の脱塩処理方法及びその装置は脱塩処理後の濃縮水の酸
化還元電位を所定の値以下に維持する脱塩処理方法及び
装置や、濃縮水の酸化還元電位を所定の値以下に維持す
るために、被処理水の溶存酸素を真空脱気や重亜硫酸ナ
トリウムにより除去する脱塩処理方法及び装置であれば
良く、そのような発明であれば本発明に包含される。ま
た、本発明の脱塩処理装置の運転方法は、濃縮水の酸化
還元電位が管理値に達した時に逆浸透膜を酸洗浄して逆
浸透膜に蓄積された重金属類を除去する運転方法であれ
ば良く、そのような発明であれば本発明に包含される。

【００４７】また、本発明は、被処理水が銅イオン等の
重金属を含有したり、逆浸透膜装置の入口から重金属が
混入したり、逆浸透膜装置の洗浄水や水張り水等から逆
浸透膜装置内に重金属が混入したりすることにより逆浸
透膜モジュールの濃縮水側に重金属が蓄積する場合に有
効である。

【００４８】

【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項６に記載の発
明によれば、被処理水を上記逆浸透膜に供給する前に上
記被処理水の溶存酸素を除去し、逆浸透膜による濃縮水
の酸化還元電位を所定の値以下に維持するようにしたた
め、銅イオン等の重金属イオンの存在下でも、逆浸透膜
の酸化劣化を確実に防止し、脱塩率の低下を抑制するこ
とができる逆浸透膜を用いた脱塩処理方法及びその装置
を提供することができる。

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の逆浸透膜を用いた脱塩処理方法の一実
施態様に好適に用いられる逆浸透方式の脱塩処理装置を
示す構成図である。

【図２】重亜硫酸ナトリウムの添加量と濃縮水の酸化還
元電位と供給水の酸化還元電位の差との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

４ 真空脱気塔（溶存酸素を除去する手段） ７ 高圧逆浸透装置 ９ 低圧逆浸透装置 １１ 重亜硫酸ナトリウムの供給源（溶存酸素を除去
する手段） １２Ａ ＯＲＰ計（濃縮水の酸化還元電位を監視する手
段） ７１ 高圧逆浸透装置の第１逆浸透モジュール ７２ 高圧逆浸透装置の第２逆浸透モジュール ９１ 低圧逆浸透装置の第１逆浸透モジュール ９２ 低圧逆浸透装置の第２逆浸透モジュール ９３ 低圧逆浸透装置の第３逆浸透モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 61/08 Ｂ０１Ｄ 61/08 61/12 61/12 (72)発明者 村上 良明 東京都文京区本郷５丁目５番16号 オル ガノ株式会社内 (72)発明者 下坂 和孝 東京都文京区本郷５丁目５番16号 オル ガノ株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−57076（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 61/00 - 71/82 C02F 1/44

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水に重亜硫酸ナトリウム等の還元
   剤を添加して脱塩素処理した後、逆浸透膜を用いて被処
   理水を脱塩処理する方法において、上記被処理水を上記
   逆浸透膜に供給する前に上記被処理水の溶存酸素を除去
   し、脱塩処理後の濃縮水の酸化還元電位を所定の値以下
   に維持することを特徴とする逆浸透膜を用いた脱塩処理
   方法。
2. 【請求項２】 上記被処理水を真空脱気して溶存酸素を
   除去することを特徴とする請求項１に記載の逆浸透膜を
   用いた脱塩処理方法。
3. 【請求項３】 上記被処理水に重亜硫酸ナトリウムを添
   加して溶存酸素を除去することを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載の逆浸透膜を用いた脱塩処理方法。
4. 【請求項４】 被処理水に重亜硫酸ナトリウム等の還元
   剤を添加する薬品添加手段と、この薬品添加手段により
   添加された還元剤による脱塩素処理後の被処理水を脱塩
   処理する逆浸透膜を用いた逆浸透手段とを備えた脱塩処
   理装置において、上記被処理水の溶存酸素を除去する手
   段を上記逆浸透手段の上流側に設けると共に、上記逆浸
   透手段から流出する濃縮水の酸化還元電位を監視する手
   段を上記逆浸透手段の下流側に設け、上記濃縮水の酸化
   還元電位を所定の値以下に維持することを特徴とする逆
   浸透膜を用いた脱塩処理装置。
5. 【請求項５】 上記被処理水の溶存酸素を除去する手段
   として真空脱気手段を設けたことを特徴とする請求項４
   に記載の逆浸透膜を用いた脱塩処理装置。
6. 【請求項６】 上記被処理水の溶存酸素を除去する手段
   として重亜硫酸ナトリウムを添加する添加手段を設けた
   ことを特徴とする請求項４に記載の逆浸透膜を用いた脱
   塩処理装置。