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公開番号2024124112
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2023032057
出願日2023-03-02
発明の名称水溶液の濃縮装置及び濃縮方法
出願人栗田工業株式会社,国立大学法人神戸大学
代理人個人,個人
主分類C02F 1/44 20230101AFI20240905BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】RO膜を用いて水溶液を濃縮する際に、エネルギー消費量と溶質の損失を抑え、高濃度の水溶液を得る。
【解決手段】水溶液が供給される高阻止率逆浸透膜装置5,8と、該逆浸透膜装置からの濃縮水が通水される低阻止率逆浸透膜装置20と、該低阻止率逆浸透膜装置20からの濃縮水が通水される浸透圧補助型逆浸透膜装置31,33,33,35とを有する水溶液の濃縮装置。低阻止率逆浸透膜装置20からの透過水が原水槽2に返送され、浸透圧補助型逆浸透膜装置31からの透過水が供給水タンク18に返送される。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
被処理水溶液が供給される高阻止率の逆浸透膜装置と、
該高阻止率の逆浸透膜装置の濃縮水が通水される低阻止率の逆浸透膜装置と、
該低阻止率の逆浸透膜装置の濃縮水が通水される浸透圧補助型逆浸透膜装置と、
該低阻止率の逆浸透膜装置の透過水を該高阻止率の逆浸透膜装置への給水に返送する第１返送手段と
該浸透圧補助型逆浸透膜装置の透過水を該低阻止率の逆浸透膜装置への給水に返送する第２返送手段と
を有する水溶液の濃縮装置。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記高阻止率逆浸透膜装置又は低阻止率逆浸透膜装置の逆浸透膜装置の濃縮水から圧力を回収する圧力回収装置を有する請求項１の水溶液の濃縮装置。
【請求項３】
前記高阻止率逆浸透膜装置の濃縮水から圧力を回収する圧力回収装置と、前記低阻止率逆浸透膜装置の濃縮水から圧力を回収する圧力回収装置とを有する請求項１の水溶液の濃縮装置。
【請求項４】
前記圧力回収装置は、１次側流路に前記濃縮水を通水し、この濃縮水の圧力によって２次側流路を流れる水を加圧するよう構成されている請求項２の水溶液の濃縮装置。
【請求項５】
前記高阻止率逆浸透膜装置の濃縮水から圧力を回収するように前記圧力回収装置が設置されており、
該圧力回収装置の前記１次側流路を通過した濃縮水を受け入れるタンクと、
該タンク内の濃縮水の少なくとも一部を前記圧力回収装置の２次側流路を通して前記低阻止率逆浸透膜装置に供給する第１供給手段と
を備え、前記浸透圧補助型逆浸透膜装置の透過水が前記第２返送手段により該タンクに導入される請求項４の水溶液の濃縮装置。
【請求項６】
前記低阻止率逆浸透膜装置の濃縮水から圧力を回収するように前記圧力回収装置が設置されており、
前記１次側流路を通過した濃縮水を受け入れるタンクと、
該タンク内の濃縮水の少なくとも一部を前記圧力回収装置の２次側流路を通して前記浸透圧補助型逆浸透膜装置に供給する第１供給手段と
を有する請求項４の水溶液の濃縮装置。
【請求項７】
前記第１供給手段は、該第２次側流路を通過した濃縮水を昇圧させるためのブースターポンプを備えている請求項５の水溶液の濃縮装置。
【請求項８】
前記第１供給手段は、該第２次側流路を通過した濃縮水を昇圧させるためのブースターポンプを備えている請求項６の水溶液の濃縮装置。
【請求項９】
請求項１～８のいずれかの水溶液の濃縮装置を用いて水溶液を濃縮する水溶液濃縮方法。
【請求項１０】
前記水溶液は、イソプロピルアルコール含有水である請求項９の水溶液濃縮方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶液の濃縮装置に係り、特に逆浸透法と浸透圧補助型逆浸透法による水溶液の濃縮装置に関する。また、本発明は、この濃縮装置を用いた水溶液の濃縮方法に関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
廃液を濃縮して、有価物として回収したり、産廃費用を削減する試みが多く見られるようになっている。電子産業では大量のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を使用するが、省資源、脱炭素の観点から、これを回収して再利用する動きがある。
【０００３】
従来から廃水を濃縮する方法として、一般的に蒸発法や逆浸透法（ＲＯ法）が用いられている。蒸発法では、水の相変化を伴うため、エネルギー消費が大きいのが課題である。逆浸透（ＲＯ）膜を用いると、水の相変化を伴わないため、エネルギー消費量の低減が期待できるが、廃水の浸透圧が高くなると高い圧力をかけなければならず、高圧仕様の装置が必要となる。濃度が１～５ｗｔ％程度のＩＰＡ水溶液をＩＰＡ濃度１５ｗｔ％以上に濃縮するためには１０ＭＰａ以上の圧力が必要であり、現実的ではない。
【０００４】
高浸透圧の水溶液を逆浸透（ＲＯ）膜で濃縮する際に、透過水側に、供給水側よりも低浸透圧の水溶液を流すことで浸透圧差を小さくして、駆動圧力を低くする浸透圧補助型逆浸透法（ＯｓｍｏｔｉｃａｌｌｙＡｓｓｉｓｔｅｄＲｅｖｅｒｓｅＯｓｍｏｓｉｓＭＥＴＨＯＤ（ＯＡＲＯ）法）がある（特許文献１等）。
【０００５】
ＯＡＲＯ法では、透過側にも通液するため、構造上、中空糸ＲＯ膜が適しており、東洋紡株式会社より、ＢＣ（ＢｒｉｎｅＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）膜として市販されている。なお、ＢＣ膜の素材は酢酸セルロースであるため、ｐＨを３～８とすることが望ましい。
【０００６】
ＯＡＲＯ法では、通常のＲＯ法よりも低圧で水溶液を濃縮することが可能であるが、濃縮水の一部を循環させるため、ＲＯ法よりも装置の段数が必要となる。従って、高圧での運転を行わず、かつ装置の段数を少なくするために、最初にＲＯ法である程度の濃縮を行った後にＯＡＲＯ法で濃縮を行うフロー（ＲＯ＋ＯＡＲＯ法）が有効である。
【０００７】
このＲＯ＋ＯＡＲＯ法を採用した場合、ＲＯ法、ＯＡＲＯ法でそれぞれ２～６ＭＰａ程度の圧力が必要となる。ＲＯ法単独で濃縮を行う場合には、１０ＭＰａ以上の圧力が必要であるため、ＲＯ＋ＯＡＲＯ法によるとＲＯ法単独に比べて運転圧力は低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特表２０１９－５０４７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＲＯ法でＩＰＡ含有廃水の濃縮を行う場合、ＩＰＡの阻止率が低いＲＯ膜を用いると、操作圧力を低く抑えることができるが、多くのＩＰＡが透過水に流出する。逆にＩＰＡの阻止率が高いＲＯ膜を用いると、ＩＰＡの透過水への流出を抑えることができるが、高い操作圧力が必要となる。
【００１０】
本発明は、ＲＯ膜を用いて水溶液を濃縮する際に、エネルギー消費量と溶質の損失を抑え、高濃度の水溶液を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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