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【発明の名称】 ＮＦ膜による硬水軟化方法及び装置
【発明者】 【氏名】吉田 靖
【住所又は居所】東京都大田区田園調布南３０番３号 有限会社オーランズ内
【氏名】西村 守史
【住所又は居所】東京都狛江市岩戸南３丁目２１番３号 有限会社アプロテック内
【課題】本発明は、ＮＦ膜を用いて原水中の硬度成分を除去し、容易に軟水を得ることを目的とする。

【解決手段】本発明によるＮＦ膜による硬水軟化方法は、原水(2)中に含まれる硬度成分を除去するようにした硬水軟化方法において、前記原水(2)を脱酸剤(3a)および防スケール剤(4a)により前処理した後、ＮＦ膜(9)を経て前記原水(2)中の硬度成分を膜分離することにより原水(2)を軟水化する方法である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 原水(2)中に含まれる硬度成分を除去するようにした硬水軟化方法において、前記原水(2)を脱酸剤(3a)および防スケール剤(4a)により前処理した後、ＮＦ膜(9)を経て前記原水(2)中の硬度成分を膜分離する事により前記原水(2)を軟水化することを特徴とするＮＦ膜による硬水軟化方法。
【請求項２】 原水(2)中に含まれる硬度成分を除去するようにした硬水軟化装置において、前記原水(2)を加圧するための加圧ポンプ(2A)と、前記加圧ポンプ(2A)によって加圧された加圧原水(2a)に脱酸剤(3a)及び防スケール剤(4a)を注入するための第１、第２注入装置(3、4)と、前記脱酸剤(3a)及び防スケール剤(4a)を注入した後の注入後原水(2aA)中の硬度成分を除去するためのＮＦ膜とを備えたことを特徴とする硬水軟化装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は地下水、河川水、上水等の原水中に溶存している硬度成分をＮＦ膜を用いて効率的にするための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、原水中のカルシウム、マグネシウム等の硬度成分は一般に陽イオン交換樹脂によるイオン交換法により処理されているが、イオン交換樹脂の交換能力が劣化した状態において、この交換樹脂を再生する事が必要とされる。この再生は樹脂層の前洗浄、塩水（再生塩水）による交換樹脂の再生、樹脂層間の塩分の先出し、樹脂層の後洗浄、の各工程から成り立っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のイオン交換による硬水軟化方法は、従来一般的な処理方法であるが、その再生に塩（ＮａＣＬ）を使用するために原水中の硬度成分が多い国、地域については多量の塩を必要とする。そのための塩のコスト、塩輸送の運搬費、ユーザーでの塩取扱の労務費、島国、離島での供給不足時（不安定供給）のための大量在庫、等の課題を抱えている。また、国、地域によって再生塩の純度、質に差異があるためイオン交換樹脂の再生効率、処理水としての軟化採水量に影響を及ぼし安定的に軟水を得ることは困難であった。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、原水中に含まれている硬度成分をＮＦ膜を用いて効率的に除去することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるＮＦ膜による硬水軟化方法は、原水中に含まれる硬度成分を除去するようにした硬水軟化方法において、前記原水を脱酸剤および防スケール剤により前処理した後、ＮＦ膜を経て前記原水中の硬度成分を膜分離する事により前記原水を軟水化する方法であり、また、 本発明によるＮＦ膜による硬水軟化装置は、原水中に含まれる硬度成分を除去するようにした硬水軟化装置において、前記原水を加圧するための加圧ポンプと、前記加圧ポンプによって加圧された加圧原水に脱酸剤及び防スケール剤を注入するための第１、第２注入装置と、前記脱酸剤及び防スケール剤を注入した後の注入後原水中の硬度成分を除去するためのＮＦ膜とを備えた構成である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるＮＦ膜による硬水軟化方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。図１の処理系統図において符号１で示されるものは、原水２が供給される原水槽（この原水槽１は雑菌、有機物の繁殖を防ぐ観点からは設けない方がよい）であり、この原水槽１からの原水２は加圧ポンプ２Ａで加圧されて加圧原水２ａとして圧力計Ａを介して第１段フィルタ５に送られる。
【０００７】前述の加圧原水２ａには、殺菌剤用の第１注入装置３からの脱酸剤３ａとしての重亜硫酸ソーダ及び防スケール剤用の第２注入装置４からの防スケール剤４ａが注入されている。前記第１段フィルタ５には、前述の脱酸剤３ａ及び防スケール剤４ａを注入した後の注入後原水２ａＡが供給されており、この第１段フィルタ５を経た注入後原水２ａＡは第２段フィルタ６、圧力計Ｂ、流量計７、水質計８を経て周知のＮＦ膜９に供給されるように構成されている。
【０００８】前記ＮＦ膜９の濃縮排水９ａの一部は流量計１３、バルブ１１により排水として放流され、他が流量計１２、バルブ１０を介して加圧ポンプ２Ａの一次側に循環供給されるように構成され、この濃縮循環水の量は前記ＮＦ膜９の選定時に設定された量をバルブ１０、１１、流量計１２、１３によって管理する様に構成されている。又、圧力計ＣはＮＦ膜９の二次側圧力（濃縮排水側圧力）を測定するものであり、バルブ１４はテスト時に使用するバイパスバルブである。
【０００９】次に、前述の処理系統を用いて硬水を軟化する方法について説明する。本発明では原水２の供給状況によって原水槽１を設けるか否かを決める必要があるが、原水供給量が充分確保出来る場合は原水槽１での雑菌、有機物の繁殖を防ぐ意味から原水槽１は設けない方が好適である。これはＮＦ膜９に対する二次的負荷を軽減する事になる。原水２は加圧ポンプ２Ａに導入され、この加圧ポンプ２Ａの吐出側にて重亜硫酸ソーダからなる脱酸剤３ａ及び防スケール剤４ａを各注入装置３、４の薬液注入ポンプで連続注入する。前記加圧ポンプ２Ａの操作圧力はＮＦ膜９の操作圧力範囲０．２〜１．７Ｍｐａの範囲であり、これはＮＦ膜９選定時のシュミレーションによって決められる。
【００１０】前記ＮＦ膜９はポリアミド系、ポリエーテル系などの合成高分子膜であり、塩素による酸化を受け、膜が劣化しやすいので滅菌の為の残留塩素は除去する必要がある。そこで、残留塩素の除去には溶存酸素の除去も兼ねて重亜硫酸ソーダ（ＮａＨＳＯ3）を脱酸剤３ａとして原水２中に一定量連続注入している。原水２中の溶存酸素も又ＮＦ膜９面を劣化させ、有機物繁殖の一因となる事から重亜硫酸ソーダによる処理は効果的である。
【００１１】ＮＦ膜９面でのスケール形成防止のために、防スケール剤４としてアニオニックス コポリマー（Ａｎｉｏｎｉｃ ｃｏｐｏｌｙｎｅｒ）（Ｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄ族に属する複合成分薬品）を装置４の薬液注入ポンプによって原水３中に一定量を連続注入する。これにより原水２中の硬度成分はＮＦ膜９面においてイオン状態を保ち、濃縮水排水９ａ側へ排水される。前記ＮＦ膜９には流入する原水２（用水）のＳＤＩ値が規定されている為、ＳＤＩ値が基準以上の原水２に対してはＳＤＩ値を基準以下にする必要がある。その方法としてはＳＳ等粗大懸濁物質が在る場合は多層式濾過装置を、微小懸濁物質については１０ミクロン程度のカートリッジフィルターを第１段フィルタ５として使用し、第２段フィルタ６として５ミクロンのカートリッジフィルターを設ける。第２段フィルタ６の後でＳＤＩ値を５以下とする。このＳＤＩ値については一定期間毎にＳＤＩテストキットで確認する。
【００１２】前述のように前処理された原水２は流量計７により設定水量がＮＦ膜９へと導入される。本発明の硬水軟化装置は一般設備用水、飲料用水を対象としている事から、処理水中の全硬度を０にするものではない。処理水硬度３０〜５０ｐｐｍ以下を目標とする為に、原水２中の硬度成分を含む各種イオンが１００％又はそれに近い除去率となるＲＯ膜を使用せずにＮＦ膜９を使用する所以である。そのためのＮＦ膜９の選定は原水硬度、処理水用途によりその都度決めるものである。
【００１３】ＮＦ膜９の回収率はその構成がスパイラル型ＴＦＣ膜（１５％）と中空糸膜型（３０％）とでは異なるが、回収率を上げるためにＮＦ膜９の濃縮水排水９ａを加圧ポンプ２Ａの一次側へ戻す濃縮水循環の量はＮＦ膜９選定時に設定された量をバルブ１０、１１で行う。濃縮循環を連続的に行うことによってＮＦ膜９流入水濃度（ＴＤＳ）が基準以上になることを防ぐために水質計８により監視し、ＮＦ膜９流入錐濃度（ＴＤＳ）が基準値に近くなった時点でバルブ１０、１１により濃縮循環水を制限する。
【００１４】ＮＦ膜の運転状態はＮＦ膜９への流入側の圧力計Ｂ、流量計７、水質計８と濃縮排水側の圧力計Ｃ、流量計１２、１３で監視運転され、処理水（軟水）は装置外へ給水される。各計器の設定値は試運転時の値が基準となる。
【００１５】本発明は公知のＮＦ膜９の技術データを基にシュミレーションとして説明する。ここで使用するＮＦ膜９の技術データはダウ・ケミカル社製フィルムテックＴＦＣ型膜によるものである。
前記シュミレーションの運転条件は次の通り要求処理水量１０ｍ3／Ｈｒ、回収率７５％、濃縮循環水量７Ｍ3／Ｈｒ、水温２５℃原水、処理水の水質は表−１の第１表の通り（原水水質はグアム市水を参考とした）である。
【００１６】
【表１】

【００１７】前述の第１表のシュミレーション結果より、ＮＦ膜９の組み合わせによって原水２中の硬度成分を選択的に分離する事が出来る。
【００１８】
【発明の効果】本発明によるＮＦ膜による硬水軟化方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、ＮＦ膜が原水中のカルシウムイオン、マグネシウムイオンを他のイオンより高い比率で分離する性能を有している事を利用して高効率に硬水軟化を行うことができる。また、原水に対して脱酸剤及び防スケール剤を供給しているため、塩素による酸化を防止し、膜の劣化を防止し、従来のイオン交換樹脂を用いた方法よりもそのメンテナンスが大幅に容易化される。
【出願人】 【識別番号】５０１４４４３９４
【氏名又は名称】有限会社アプロテック
【住所又は居所】東京都狛江市岩戸南３丁目２１番３号
【識別番号】５０１４４４４０８
【氏名又は名称】有限会社オーランズ
【住所又は居所】東京都大田区田園調布南３０番３号
【出願日】 平成１３年１１月１５日（２００１．１１．１５）
【代理人】 【識別番号】１０００５７８７４
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外７名）
【公開番号】 特開２００３−１４５１５１（Ｐ２００３−１４５１５１Ａ）
【公開日】 平成１５年５月２０日（２００３．５．２０）
【出願番号】 特願２００１−３５０２８５（Ｐ２００１−３５０２８５）