(57)【要約】【課題】殺菌剤が正浸透膜を透過するのを抑制し、希薄誘引溶液の再利用が可能となる正浸透膜処理方法、正浸透膜処理システム、および、その正浸透膜処理方法、正浸透膜処理システムを用いる水処理方法、水処理システムを提供する。【解決手段】被処理水と、被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜１２を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理装置１０による正浸透膜処理工程を含み、被処理水中に、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させる、正浸透膜処理方法である。【選択図】図１
2020058972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理工程を含み、
前記被処理水中に、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させることを特徴とする正浸透膜処理方法。
【請求項２】
被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理工程を含み、
前記被処理水中に、臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させることを特徴とする正浸透膜処理方法。
【請求項３】
被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理工程を含み、
前記被処理水中に、臭素とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させることを特徴とする正浸透膜処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の正浸透膜処理方法を含み、
前記正浸透膜処理工程の前段に、前処理工程および逆浸透膜処理工程を含み、
前記正浸透膜処理工程により得られた希薄誘引溶液を、前記前処理工程で使用することを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理手段を備え、
前記被処理水中に、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させることを特徴とする正浸透膜処理システム。
【請求項６】
被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理手段を備え、
前記被処理水中に、臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させることを特徴とする正浸透膜処理システム。
【請求項７】
被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理手段を備え、
前記被処理水中に、臭素とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させることを特徴とする正浸透膜処理システム。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の正浸透膜処理システムを備え、
前記正浸透膜処理手段の前段に、前処理手段および逆浸透膜処理手段を備え、
前記正浸透膜処理手段により得られた希薄誘引溶液が、前記前処理手段で使用されることを特徴とする水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正浸透膜処理方法、正浸透膜処理システム、および、その正浸透膜処理方法、正浸透膜処理システムを用いる水処理方法、水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理水と被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを正浸透膜を介して接触させることによって濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透（ＦＯ）膜処理システムにおいて、膜のファウリングの制御が重要な課題である。正浸透膜処理システムの殺菌方法として、次亜塩素酸やクロラミン等の塩素系殺菌剤や、過酸化水素等の酸化剤、または５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン等の有機系殺菌剤が用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
しかし、これらの殺菌剤（塩素系殺菌剤、酸化剤、有機系殺菌剤）は正浸透膜を透過してしまうため、殺菌剤の殺菌有効成分が正浸透膜処理装置の出口側まで十分に行きわたらず、正浸透膜を十分に殺菌することができないという問題が生じる。また、特に有機系殺菌剤は生体、環境等に対して影響を与える場合がある。特に加熱等の処理によって希薄誘引溶液中から生産水を分離して利用する場合、生産水中に有機系殺菌剤が含まれていると、工業用途、食品用途、飲的用途等への用途適応が著しく制限される。また、正浸透膜を透過した殺菌剤を含む希薄誘引溶液の一部または全部を系外に排出するためには、それらを除去する必要がある。さらに、塩素系殺菌剤や酸化剤は、逆浸透膜、特にポリアミド系逆浸透膜の性能を低下させることがあるため、希薄誘引溶液の一部または全部を逆浸透膜で再処理する場合、これら殺菌剤が逆浸透膜の性能を低下させる懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８８７８７号公報
【特許文献２】特開２０１８−０１５６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、殺菌剤が正浸透膜を透過するのを抑制し、希薄誘引溶液の再利用が可能となる正浸透膜処理方法、正浸透膜処理システム、および、その正浸透膜処理方法、正浸透膜処理システムを用いる水処理方法、水処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理工程を含み、前記被処理水中に、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させる、正浸透膜処理方法である。
【０００７】
本発明は、被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理工程を含み、前記被処理水中に、臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させる、正浸透膜処理方法である。
【０００８】
本発明は、被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理工程を含み、前記被処理水中に、臭素とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させる、正浸透膜処理方法である。
【０００９】
本発明は、前記正浸透膜処理方法を含み、前記正浸透膜処理工程の前段に、前処理工程および逆浸透膜処理工程を含み、前記正浸透膜処理工程により得られた希薄誘引溶液を、前記前処理工程で使用する、水処理方法である。
【００１０】
本発明は、被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理手段を備え、前記被処理水中に、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させる、正浸透膜処理システムである。
【００１１】
本発明は、被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理手段を備え、前記被処理水中に、臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させる、正浸透膜処理システムである。
【００１２】
本発明は、被処理水と、前記被処理水よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜を介して接触させることによって、濃縮水と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理手段を備え、前記被処理水中に、臭素とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させる、正浸透膜処理システムである。
【００１３】
本発明は、前記正浸透膜処理システムを備え、前記正浸透膜処理手段の前段に、前処理手段および逆浸透膜処理手段を備え、前記正浸透膜処理手段により得られた希薄誘引溶液が、前記前処理手段で使用される、水処理システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、殺菌剤が正浸透膜を透過するのを抑制し、希薄誘引溶液の再利用が可能となる正浸透膜処理方法、正浸透膜処理システム、および、その正浸透膜処理方法、正浸透膜処理システムを用いる水処理方法、水処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る正浸透膜処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水処理システムの一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
＜正浸透膜処理方法および正浸透膜処理システム＞
本発明の実施形態に係る正浸透膜処理システムの一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。
【００１８】
本実施形態に係る正浸透膜処理システム１は、被処理水（ＦＯ被処理水）と、被処理水（ＦＯ被処理水）よりも高濃度の誘引溶液とを、正浸透膜１２を介して接触させることによって、濃縮水（ＦＯ濃縮水）と希薄誘引溶液とを得る正浸透膜処理手段としての正浸透膜処理装置１０を備える。
【００１９】
図１の正浸透膜処理システム１において、正浸透膜処理装置１０のＦＯ被処理水入口には、ＦＯ被処理水配管１４が接続され、ＦＯ濃縮水出口には、ＦＯ濃縮水配管１６が接続されている。正浸透膜処理装置１０の誘引溶液入口には、誘引溶液配管１８が接続され、希薄誘引溶液出口には、希薄誘引溶液配管２０が接続されている。ＦＯ被処理水配管１４には、殺菌剤添加手段として、殺菌剤添加配管２２が接続されている。
【００２０】
本実施形態に係る正浸透膜処理方法および正浸透膜処理システム１の動作について説明する。
【００２１】
ＦＯ被処理水は、ＦＯ被処理水配管１４を通して正浸透膜処理装置１０の１次側へ送液され、正浸透膜処理装置１０において正浸透膜処理される（正浸透膜処理工程）。正浸透膜処理装置１０において、誘引溶液が誘引溶液配管１８を通して正浸透膜の２次側に送液され、正浸透膜１２を介して、ＦＯ被処理水と誘引溶液を存在させることにより、浸透圧で水が誘引溶液に移動される。正浸透膜処理工程で使用された希薄誘引溶液は、希薄誘引溶液配管２０を通して排出される。正浸透膜処理工程で得られたＦＯ濃縮水は、ＦＯ濃縮水配管１６を通して排出される。希薄誘引溶液およびＦＯ濃縮水のうちの少なくとも１つは、回収、再利用されてもよい。
【００２２】
ここで、ＦＯ被処理水中に、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤（以下、「正浸透膜用殺菌剤」と呼ぶ場合がある）を存在させる。例えば、正浸透膜用殺菌剤は、殺菌剤添加配管２２を通してＦＯ被処理水配管１４においてＦＯ被処理水に添加される。正浸透膜処理装置１０の前段にＦＯ被処理水を貯留するＦＯ被処理水槽を別途設け、ＦＯ被処理水槽において正浸透膜用殺菌剤が添加されてもよい。
【００２３】
このように、本実施形態に係る正浸透膜処理方法および正浸透膜処理システム１では、被処理水を正浸透膜処理する際、正浸透膜処理の被処理水（ＦＯ被処理水）に臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む正浸透膜用殺菌剤を存在させる。本発明者らは、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む正浸透膜用殺菌剤は、正浸透膜をほとんど透過しないことを見出した。この正浸透膜用殺菌剤は、従来の塩素系殺菌剤、酸化剤、有機系殺菌剤よりも、正浸透膜に対して十分な殺菌効果を発揮する。また、誘引溶液中への殺菌剤のリークがほとんどないため、希薄誘引溶液の再利用が可能になる。
【００２４】
この正浸透膜用殺菌剤は、殺菌有効成分が正浸透膜をほとんど透過しないため、正浸透膜処理装置１０の出口（ＦＯ濃縮水出口）に行くに従い、濃縮される。そのため、殺菌剤の殺菌有効成分が正浸透膜処理装置１０の出口（ＦＯ濃縮水出口）側まで十分に行きわたり、正浸透膜の出口側まで十分に殺菌することができる。
【００２５】
従来の方法では、ＦＯ被処理水中に次亜塩素酸、クロラミン、過酸化水素、有機系殺菌剤等の殺菌剤を添加すると、誘引溶液との浸透圧差によってＦＯ被処理水の一部が誘引溶液側に移動するとともに、殺菌剤の一部が誘引溶液側に移動する。これに対して、本実施形態に係る正浸透膜処理方法および正浸透膜処理システム１では、上記正浸透膜用殺菌剤を用いることにより、殺菌剤が正浸透膜を透過するのを抑制し、希薄誘引溶液の再利用が可能となる。
【００２６】
「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤」は、「臭素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する殺菌剤であってもよいし、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する殺菌剤であってもよい。「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤」は、「塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を含む安定化次亜塩素酸組成物を含有する殺菌剤であってもよいし、「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜塩素酸組成物を含有する殺菌剤であってもよい。
【００２７】
すなわち、本発明の実施形態に係る正浸透膜処理方法は、被処理水（ＦＯ被処理水）中に、「臭素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物、または「塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を存在させる方法である。これにより、被処理水中で、安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物が生成すると考えられる。
【００２８】
また、本発明の実施形態に係る正浸透膜処理方法は、被処理水（ＦＯ被処理水）中に、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」である安定化次亜臭素酸組成物、または「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」である安定化次亜塩素酸組成物を存在させる方法である。
【００２９】
具体的には本発明の実施形態に係る正浸透膜処理方法は、被処理水中に、「臭素」、「塩化臭素」、「次亜臭素酸」または「臭化ナトリウムと次亜塩素酸との反応物」と、「スルファミン酸化合物」との混合物を存在させる方法である。または、被処理水中に、「次亜塩素酸」と、「スルファミン酸化合物」との混合物を存在させる方法である。
【００３０】
また、本発明の実施形態に係る正浸透膜処理方法は、被処理水中に、例えば、「臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物」、「塩化臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物」、「次亜臭素酸とスルファミン酸化合物との反応生成物」、または「臭化ナトリウムと次亜塩素酸との反応物と、スルファミン酸化合物と、の反応生成物」である安定化次亜臭素酸組成物を存在させる方法である。または、被処理水中に、「次亜塩素酸とスルファミン酸化合物との反応生成物」である安定化次亜塩素酸組成物を存在させる方法である。
【００３１】
本実施形態に係る正浸透膜処理方法において、安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物は次亜塩素酸等の塩素系酸化剤等の従来の殺菌剤と同等以上の殺菌効果を発揮するにも関わらず、塩素系酸化剤等の従来の殺菌剤と比較すると、正浸透膜への劣化影響が低いため、正浸透膜でのファウリングを抑制しながら、正浸透膜の酸化劣化を抑制できる。このため、本実施形態に係る正浸透膜処理方法で用いられる安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物は、被処理水を正浸透膜で処理する方法で用いる殺菌剤としては好適である。
【００３２】
本実施形態に係る正浸透膜処理方法のうち、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤」の場合、塩素系酸化剤が存在しないため、正浸透膜への劣化影響がより低い。塩素系酸化剤を含む場合は、塩素酸の生成が懸念される。
【００３３】
本実施形態に係る正浸透膜処理方法のうち、「臭素系酸化剤」が、臭素である場合、塩素系酸化剤が存在しないため、正浸透膜への劣化影響が著しく低い。
【００３４】
本実施形態に係る正浸透膜処理方法では、例えば、被処理水中に、「臭素系酸化剤」または「塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」とを薬注ポンプ等により注入してもよい。「臭素系酸化剤」または「塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」とは別々に被処理水に添加してもよく、または、原液同士で混合させてから被処理水に添加してもよい。
【００３５】
また、例えば、被処理水中に、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」または「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を薬注ポンプ等により注入してもよい。
【００３６】
本実施形態に係る正浸透膜処理方法において、「臭素系酸化剤」または「塩素系酸化剤」の当量に対する「スルファミン酸化合物」の当量の比は、１以上であることが好ましく、１以上２以下の範囲であることがより好ましい。「臭素系酸化剤」または「塩素系酸化剤」の当量に対する「スルファミン酸化合物」の当量の比が１未満であると、膜を劣化させる可能性があり、２を超えると、製造コストが増加する場合がある。
【００３７】
正浸透膜に接触する全塩素濃度は有効塩素濃度換算で、０．０１〜１００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。０．０１ｍｇ／Ｌ未満であると、十分な殺菌効果を得ることができない場合があり、１００ｍｇ／Ｌより多いと、正浸透膜の劣化、配管等の腐食を引き起こす可能性がある。
【００３８】
臭素系酸化剤としては、臭素（液体臭素）、塩化臭素、臭素酸、臭素酸塩、次亜臭素酸等が挙げられる。次亜臭素酸は、臭化ナトリウム等の臭化物と次亜塩素酸等の塩素系酸化剤とを反応させて生成させたものであってもよい。
【００３９】
これらのうち、臭素を用いた「臭素とスルファミン酸化合物（臭素とスルファミン酸化合物の混合物）」または「臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物」の製剤は、「次亜塩素酸と臭素化合物とスルファミン酸」の製剤および「塩化臭素とスルファミン酸」の製剤等に比べて、臭素酸の副生が少なく、正浸透膜をより劣化させないため、正浸透膜用の殺菌剤としてはより好ましい。
【００４０】
すなわち、本発明の実施形態に係る正浸透膜処理方法は、被処理水中に、臭素と、スルファミン酸化合物とを存在させる（臭素とスルファミン酸化合物の混合物を存在させる）ことが好ましい。また、被処理水中に、臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物を存在させることが好ましい。
【００４１】
臭素化合物としては、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化リチウム、臭化アンモニウムおよび臭化水素酸等が挙げられる。これらのうち、製剤コスト等の点から、臭化ナトリウムが好ましい。
【００４２】
塩素系酸化剤としては、例えば、塩素ガス、二酸化塩素、次亜塩素酸またはその塩、亜塩素酸またはその塩、塩素酸またはその塩、過塩素酸またはその塩、塩素化イソシアヌル酸またはその塩等が挙げられる。これらのうち、塩としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム等の次亜塩素酸アルカリ金属塩、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸バリウム等の次亜塩素酸アルカリ土類金属塩、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウム等の亜塩素酸アルカリ金属塩、亜塩素酸バリウム等の亜塩素酸アルカリ土類金属塩、亜塩素酸ニッケル等の他の亜塩素酸金属塩、塩素酸アンモニウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム等の塩素酸アルカリ金属塩、塩素酸カルシウム、塩素酸バリウム等の塩素酸アルカリ土類金属塩等が挙げられる。これらの塩素系酸化剤は、１種を単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。塩素系酸化剤としては、取り扱い性等の点から、次亜塩素酸ナトリウムを用いるのが好ましい。
【００４３】
スルファミン酸化合物は、以下の一般式（１）で示される化合物である。
Ｒ２ＮＳＯ３Ｈ      （１）
（式中、Ｒは独立して水素原子または炭素数１〜８のアルキル基である。）
【００４４】
スルファミン酸化合物としては、例えば、２個のＲ基の両方が水素原子であるスルファミン酸（アミド硫酸）の他に、Ｎ−メチルスルファミン酸、Ｎ−エチルスルファミン酸、Ｎ−プロピルスルファミン酸、Ｎ−イソプロピルスルファミン酸、Ｎ−ブチルスルファミン酸等の２個のＲ基の一方が水素原子であり、他方が炭素数１〜８のアルキル基であるスルファミン酸化合物、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ−ジエチルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ−ジブチルスルファミン酸、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルスルファミン酸、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルスルファミン酸等の２個のＲ基の両方が炭素数１〜８のアルキル基であるスルファミン酸化合物、Ｎ−フェニルスルファミン酸等の２個のＲ基の一方が水素原子であり、他方が炭素数６〜１０のアリール基であるスルファミン酸化合物、またはこれらの塩等が挙げられる。スルファミン酸塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩等のアルカリ土類金属塩、マンガン塩、銅塩、亜鉛塩、鉄塩、コバルト塩、ニッケル塩等の他の金属塩、アンモニウム塩およびグアニジン塩等が挙げられる。スルファミン酸化合物およびこれらの塩は、１種を単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。スルファミン酸化合物としては、環境負荷等の点から、スルファミン酸（アミド硫酸）を用いるのが好ましい。
【００４５】
本実施形態に係る正浸透膜処理方法において、さらにアルカリを存在させてもよい。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ等が挙げられる。低温の製品安定性等の点から、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとを併用してもよい。また、アルカリは、固形でなく、水溶液として用いてもよい。
【００４６】
正浸透膜処理工程で用いられる正浸透膜の形状としては、特に制限はないが、例えば、中空糸膜、スパイラル膜、チューブラ膜、プレートアンドフレーム構造の膜等を使用することができる。正浸透膜の膜材質としては、芳香族ポリアミド系、酢酸セルロース系、ポリケトン系等が挙げられる。また、分離膜の基材に、機能性たんぱく質や無機材料等を組み込んで分離性能や透水性等を付与した膜を用いることも可能である。本実施形態に係る正浸透膜処理方法は、正浸透膜として芳香族ポリアミド系、アミド系の基材に機能性たんぱく質や無機材料等を組み込んで分離性能や透水性等を付与した膜に対して好適に適用することができる。これらの膜は、従来用いられる塩素系酸化剤による劣化の影響を特に受けやすいことが知られている。
【００４７】
正浸透膜としては、例えば、ＨＰ５２３０（東洋紡製）、ＨＦＦＯ２（アクアポリン製）、ＯｓｍｏＦ２Ｏ（Ｆｒｕｉｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ製）が挙げられる。これら正浸透膜は、単段で使用してもよいし、複数段を直列に接続して使用してもよい。すなわち、第１の正浸透膜処理によって得られた濃縮水を第２の正浸透膜処理によってさらに濃縮してもよい。
【００４８】
ところで、正浸透膜と逆浸透膜は、その運転方法の違いにより膜の構造、性質が異なるものである。逆浸透膜は、膜の一次側に高い圧力をかけるため、圧力に耐えうる機械的強度を保持するために膜厚を厚くする必要がある。一方、正浸透膜は、膜にかける圧力は逆浸透膜よりも低いため、逆浸透膜ほどの機械的強度を有さなくてもよく、さらに膜内部の濃度分極を抑制する必要があるため、膜厚を薄くすることが求められる。求められる運転条件に膜を最適化した結果、逆浸透膜と正浸透膜は、膜材質こそ同じものの、異なった膜構造を取っており、透過性能、阻止性能は異なったものである。そのため、逆浸透膜処理で使用されている逆浸透膜を正浸透用途に用いると、十分な性能が得られないことになる。
【００４９】
正浸透膜処理工程で用いられる誘引溶液としては、炭酸アンモニウム水溶液、マグネシウム塩水溶液、ナトリウム塩水溶液等の無機塩水溶液、ショ糖、グルコース、有機性ポリマ等の有機物水溶液、イオン液体等が挙げられる。正浸透膜処理工程で使用された希薄誘引溶液はそのまま別工程で使用してもよいし、希薄誘引溶液に加熱、膜分離等の操作を加えることによって希薄誘引溶液から水を分離し、得られた水および濃縮誘引溶液を再利用してもよい。正浸透膜処理工程において複数段の正浸透膜処理を行う場合、上記誘引溶液を組み合わせて用いてもよい。
【００５０】
被処理水（ＦＯ被処理水）としては、特に制限はないが、例えば、工業用水、表層水、水道水、地下水、海水、海水を逆浸透法または蒸発法等によって脱塩した海水淡水化処理水、各種排水、例えば半導体製造工程等で排出される排水等が挙げられる。
【００５１】
被処理水のｐＨは、例えば、２〜１２の範囲であり、４〜１１の範囲であることが好ましい。被処理水のｐＨが２未満、または１２を超えると、正浸透膜が劣化する場合がある。
【００５２】
正浸透膜処理装置において、被処理水のｐＨ５．５以上でスケールが発生する場合には、スケール抑制のために分散剤を上記殺菌剤と併用してもよい。分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、ホスホン酸等が挙げられる。分散剤の被処理水への添加量は、例えば、ＦＯ濃縮水中の濃度として０．１〜１，０００ｍｇ／Ｌの範囲である。
【００５３】
また、分散剤を使用せずにスケールの発生を抑制するためには、例えば、ＦＯ濃縮水中のシリカ濃度を溶解度以下に、カルシウムスケールの指標であるランゲリア指数を０以下になるように、正浸透膜処理装置の回収率、水温、ｐＨ等の運転条件を調整することが挙げられる。
【００５４】
正浸透膜処理システムの用途としては、例えば、海水淡水化、排水の減容化、有価物の濃縮、食品および飲料の濃縮等が挙げられる。
【００５５】
＜水処理方法、水処理システム＞
次に、上記正浸透膜処理方法、正浸透膜処理システムを用いる水処理方法、水処理システムについて説明する。
【００５６】
本発明の実施形態に係る水処理方法は、上記正浸透膜処理方法を含み、正浸透膜処理工程の前段に、前処理工程および逆浸透膜処理工程を含み、正浸透膜処理工程により得られた希薄誘引溶液を、前処理工程で使用する、水処理方法である。また、本発明の実施形態に係る水処理システムは、上記正浸透膜処理システムを備え、正浸透膜処理手段の前段に、前処理手段および逆浸透膜処理手段を備え、正浸透膜処理手段により得られた希薄誘引溶液が、前処理手段で使用される、水処理システムである。
【００５７】
本発明の実施形態に係る水処理装置の一例の概略を図２に示し、その構成について説明する。
【００５８】
本実施形態に係る水処理システム３は、被処理水の前処理を行う前処理手段としての前処理装置２４と、前処理により得られた前処理水の逆浸透膜処理を行い、ＲＯ濃縮水とＲＯ透過水とを得る逆浸透膜処理手段としての逆浸透膜処理装置２８と、逆浸透膜処理により得られたＲＯ濃縮水の正浸透膜処理を行う正浸透膜処理手段としての正浸透膜処理装置１０とを備える。水処理システム３は、前処理により得られた前処理水の濁質除去処理を行う濁質除去手段として、濁質除去装置２６を備えてもよい。
【００５９】
図２の水処理システム３において、被処理水配管３０が前処理装置２４の被処理水入口に接続され、前処理装置２４の出口と濁質除去装置２６の入口とは、配管３２により接続され、濁質除去装置２６の出口と逆浸透膜処理装置２８の入口とは、配管３４により接続されている。逆浸透膜処理装置２８のＲＯ濃縮水出口と正浸透膜処理装置１０のＦＯ被処理水入口とは、ＦＯ被処理水配管１４により接続され、逆浸透膜処理装置２８のＲＯ透過水出口には、ＲＯ透過水配管３６が接続されている。正浸透膜処理装置１０の誘引溶液入口には、誘引溶液配管１８が接続され、正浸透膜処理装置１０の希薄誘引溶液出口と、前処理装置２４の希薄誘引溶液入口とは、希薄誘引溶液配管２０により接続され、正浸透膜処理装置１０のＦＯ濃縮水出口には、ＦＯ濃縮水配管１６が接続されている。濁質除去装置２６の逆洗排水出口には、逆洗排水配管３８が接続されていてもよい。
【００６０】
本実施形態に係る水処理方法および水処理システム３の動作について説明する。
【００６１】
被処理水は、被処理水配管３０を通して前処理装置２４へ送液される。前処理装置２４において、例えば、被処理水に含まれる溶解性シリカ、硬度成分等の除去処理が行われる（前処理工程）。
【００６２】
被処理水が溶解性シリカを含む場合、前処理装置２４は、例えば、被処理水にマグネシウム塩を添加して反応させ、溶解性シリカを不溶化させるマグネシウム反応手段と、反応後の被処理水に凝集剤を添加して、凝集させる凝集処理手段と、凝集処理させた被処理水から凝集物を分離する固液分離手段と、を有する。前処理装置２４において、例えばアルカリ条件（例えば、ｐＨ１０〜１２）下で被処理水にマグネシウム塩が添加され、溶解性シリカが不溶化される（マグネシウム反応工程）。その後、必要に応じて凝集剤が添加されて、凝集処理され（凝集処理工程）、凝集物が固液分離される（固液分離工程）。固液分離で得られた固液分離処理水は、前処理水として配管３２を通して、濁質除去装置２６へ送液され、ＵＦ膜等による濁質除去処理が行われ、濁質成分等が除去された後（濁質除去工程）、逆浸透膜処理装置２８へ送液される。
【００６３】
被処理水が硬度成分を含み、石灰軟化法により硬度成分の除去が行われる場合、前処理装置２４は、例えば、被処理水にアルカリ剤を添加して反応させ、硬度成分を不溶化させるアルカリ剤反応手段と、反応後の被処理水に必要に応じて凝集剤を添加して、凝集させる凝集処理手段と、凝集処理させた被処理水から凝集物を分離する固液分離手段と、を有する。前処理装置２４において、例えば被処理水にアルカリ剤が添加され、硬度成分が不溶化される（アルカリ剤反応工程）。その後、必要に応じて凝集剤が添加されて、凝集処理され（凝集処理工程）、凝集物が固液分離される（固液分離工程）。固液分離で得られた固液分離処理水は、前処理水として配管３２を通して、濁質除去装置２６へ送液され、ＵＦ膜等による濁質除去処理が行われ、濁質成分等が除去された後（濁質除去工程）、逆浸透膜処理装置２８へ送液される。
【００６４】
被処理水が硬度成分を含み、樹脂軟化法により硬度成分の除去が行われる場合、前処理装置２４は、例えば、イオン交換樹脂等を用いてイオン交換処理を行うイオン交換処理手段を有する。前処理装置２４において、例えばイオン交換処理手段としてイオン交換樹脂が充填されたイオン交換塔に被処理水が通液され、硬度成分が吸着除去される（イオン交換工程）。イオン交換処理で得られた前処理水は、配管３２を通して、濁質除去装置２６へ送液され、ＵＦ膜等による濁質除去処理が行われ、濁質成分等が除去された後（濁質除去工程）、逆浸透膜処理装置２８へ送液される。イオン交換樹脂の再生が必要になった場合は、再生剤が通液されることによりイオン交換樹脂が再生される。
【００６５】
次に、濁質除去処理された前処理水は、逆浸透膜処理装置２８において逆浸透膜処理されて、ＲＯ濃縮水とＲＯ透過水とが得られる（逆浸透膜処理工程）。逆浸透膜処理により得られたＲＯ濃縮水は、ＦＯ被処理水としてＦＯ被処理水配管１４を通して正浸透膜処理装置１０の１次側へ送液され、ＲＯ透過水は、ＲＯ透過水配管３６を通して排出される。なお、濁質除去装置２６では、所定に時間毎に膜の逆洗を行ってもよい。例えば、ＲＯ透過水等が逆洗水として濁質除去装置２６へ供給され、逆洗排水は、逆洗排水配管３８を通して排出される。
【００６６】
逆浸透膜処理により得られたＲＯ濃縮水は、正浸透膜処理装置１０において正浸透膜処理される（正浸透膜処理工程）。正浸透膜処理装置１０において、誘引溶液が誘引溶液配管１８を通して正浸透膜の２次側に送液され、正浸透膜を介して、ＲＯ濃縮水と誘引溶液を存在させることにより、浸透圧で水が誘引溶液に移動される。
【００６７】
ここで、ＲＯ濃縮水（ＦＯ被処理水）中に、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む正浸透膜用殺菌剤を存在させる。例えば、正浸透膜用殺菌剤は、殺菌剤添加配管２２を通してＦＯ被処理水配管１４においてＲＯ濃縮水（ＦＯ被処理水）に添加される。正浸透膜処理装置１０の前段、例えば、逆浸透膜処理装置２８と正浸透膜処理装置１０との間にＲＯ濃縮水（ＦＯ被処理水）を貯留するＦＯ被処理水槽を別途設け、ＦＯ被処理水槽において正浸透膜用殺菌剤が添加されてもよい。
【００６８】
この正浸透膜用殺菌剤は、従来の塩素系殺菌剤、酸化剤、有機系殺菌剤よりも、正浸透膜に対して十分な殺菌効果を発揮する。本実施形態に係る水処理方法では上記正浸透膜用殺菌剤を用いることにより、殺菌有効成分が正浸透膜をほとんど透過しないので、正浸透膜処理により希釈された希薄誘引溶液を前処理で用いることができ、希薄誘引溶液の再利用が可能になる。希薄誘引溶液に有機系殺菌剤が含まれる場合、殺菌有効成分は濁質除去装置２６の逆洗排水や、逆浸透膜処理装置２８のＲＯ透過水に含まれることになる。希薄誘引溶液に塩素系殺菌剤や酸化剤が含まれる場合、塩素系殺菌剤や酸化剤が濁質除去装置２６や逆浸透膜処理装置２８に流入すると、膜を劣化させてしまう。上記正浸透膜用殺菌剤を用いると、殺菌有効成分が正浸透膜をほとんど透過しないため、このようなリスクが抑制される。
【００６９】
正浸透膜処理工程で使用された希薄誘引溶液は、希薄誘引溶液配管２０を通して前処理装置２４へ送液され、前処理装置２４において前処理工程で使用される。正浸透膜処理工程で得られたＦＯ濃縮水は、ＦＯ濃縮水配管１６を通して排出される。ＦＯ濃縮水は、回収、再利用されてもよい。
【００７０】
前処理装置２４が溶解性シリカ除去を行う装置を含む場合、例えば、正浸透膜処理装置１０における誘引溶液として、マグネシウム塩水溶液が用いられ、正浸透膜処理装置１０で使用された希薄誘引溶液（マグネシウム塩希薄水溶液）は、前処理装置２４において添加されるマグネシウム塩として使用されればよい。
【００７１】
前処理装置２４が石灰軟化法により硬度成分の除去を行う装置を含む場合、例えば、正浸透膜処理装置１０における誘引溶液として、アルカリ剤水溶液が用いられ、正浸透膜処理装置１０で使用された希薄誘引溶液（アルカリ剤希薄水溶液）は、前処理装置２４において添加されるアルカリ剤として使用されればよい。
【００７２】
前処理装置２４が樹脂軟化法により硬度成分の除去を行う装置を含む場合、例えば、正浸透膜処理装置１０における誘引溶液として、酸水溶液または塩化ナトリウム水溶液が用いられ、正浸透膜処理装置１０で使用された希薄誘引溶液（酸希薄水溶液または塩化ナトリウム希薄水溶液）は、前処理装置２４においてイオン交換樹脂の再生剤として使用されればよい。
【００７３】
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置により、例えば溶解性シリカおよび硬度成分のうち少なくとも１つを含む被処理水を低コストで処理することができる。
【００７４】
正浸透膜処理で希釈された希薄誘引溶液が前処理工程で使用されることで、本来必要であった誘引溶液の再利用に必要なコストが削減され、また、再生設備を備えなくてもよい。希薄誘引溶液は前処理工程で本来使用するものが希釈されているだけなので、追加のコストがほとんど発生しない。
【００７５】
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置の処理対象となる被処理水は、特に制限はないが、例えば溶解性シリカおよび硬度成分のうち少なくとも１つを含む水であり、例えば、工業用水、表層水、水道水、地下水、海水、海水を逆浸透法もしくは蒸発法によって脱塩した海水淡水化処理水、各種排水、例えば半導体製造工程で排出される排水等が挙げられる。
【００７６】
被処理水中に溶解性シリカが含まれる場合、溶解性シリカの濃度は、例えば、５〜４００ｍｇ／Ｌの範囲である。被処理水中に硬度成分が含まれる場合、カルシウム硬度成分の濃度は、５〜６００ｍｇ／Ｌの範囲である。被処理水中の全蒸発残留物（ＴＤＳ：Ｔｏｔａｌ  Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  Ｓｏｌｉｄ）は、例えば、１００〜５００００ｍｇ／Ｌの範囲である。
【００７７】
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、被処理水が溶解性シリカおよび硬度成分の両者を含む場合は、前処理手段（前処理工程）は、溶解性シリカ除去手段（溶解性シリカ除去工程）および硬度成分除去手段（硬度成分除去工程）の両者を備えてもよい。溶解性シリカ除去手段（溶解性シリカ除去工程）および硬度成分除去手段（硬度成分除去工程）の順序は、第１に溶解性シリカ除去手段（溶解性シリカ除去工程）、第２に硬度成分除去手段（硬度成分除去工程）であっても、第１に硬度成分除去手段（硬度成分除去工程）、第２に溶解性シリカ除去手段（溶解性シリカ除去工程）であってもよい。
【００７８】
この場合、正浸透膜処理装置１０（正浸透膜処理工程）における誘引溶液として、マグネシウム塩水溶液、アルカリ剤水溶液、酸水溶液および塩化ナトリウム水溶液のうち少なくとも１つが用いられ、正浸透膜処理装置１０で使用された希薄誘引溶液（マグネシウム塩希薄水溶液、アルカリ剤希薄水溶液、酸希薄水溶液および塩化ナトリウム希薄水溶液のうち少なくとも１つ）が、前処理装置２４（前処理工程）の溶解性シリカ除去手段（溶解性シリカ除去工程）および硬度成分除去手段（硬度成分除去工程）のうち適した方において使用されればよい。
【００７９】
濁質除去手段としては、例えば、砂ろ過装置、限外ろ過（ＵＦ）膜等の膜ろ過装置、加圧浮上装置等が挙げられる。濁質除去手段の設置位置は、特に制限はなく、例えば、前処理装置２４（前処理工程）の前段、または前処理装置２４（前処理工程）と逆浸透膜処理装置２８（逆浸透膜処理工程）との間である。
【００８０】
［前処理工程：溶解性シリカ除去］
被処理水が溶解性シリカを含む場合の前処理工程において、例えば、アルカリ条件下で被処理水にマグネシウム塩が添加され、溶解性シリカが不溶化される（マグネシウム反応工程）。
【００８１】
用いられるマグネシウム塩としては、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）等のマグネシウム塩またはその水和物であればよく、特に制限はないが、硫酸塩添加による難溶解性物質生成を抑制する等の観点から、塩化マグネシウムが好ましい。
【００８２】
マグネシウム反応工程におけるｐＨはアルカリ条件であればよく、特に制限はないが、例えば、ｐＨ１０〜１２の範囲であり、１０．５〜１１．５の範囲であることが好ましく、１１〜１１．５の範囲であることがより好ましい。マグネシウム反応工程におけるｐＨが１０未満、または１２を超えると、シリカ除去率が低くなる場合がある。
【００８３】
ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等のアルカリを用いればよく、必要に応じて塩酸、硫酸等の無機酸を用いてもよい。
【００８４】
マグネシウム反応工程における温度は、シリカの不溶化反応が進行する温度であればよく、特に制限はないが、例えば、１℃〜５０℃未満の範囲であり、１０℃〜５０℃未満の範囲であることがより好ましい。マグネシウム反応工程における温度が１℃未満であると、シリカの不溶化反応が不十分となる場合があり、５０℃以上であると、処理コストが高くなる場合がある。
【００８５】
マグネシウム反応工程における反応時間は、シリカの不溶化反応が進行することができればよく、特に制限はないが、例えば、１分〜６０分の範囲であり、５分〜３０分の範囲であることがより好ましい。マグネシウム反応工程における反応時間が１分未満であると、シリカの不溶化反応が不十分となる場合があり、６０分を超えると、反応槽が過大になる場合がある。
【００８６】
マグネシウム塩の添加量は、被処理水中のシリカの重量濃度に対して、マグネシウム濃度として０．１〜１０倍量の範囲であることが好ましく、０．５〜５倍量の範囲であることがより好ましい。マグネシウム塩の添加量が被処理水中のシリカの重量濃度に対して０．１倍量未満であると、シリカの不溶化反応が不十分となる場合があり、１０倍量を超えると、汚泥発生量が過剰になってしまう場合がある。
【００８７】
溶解性シリカを不溶化させるために、マグネシウム塩の他に、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化第二鉄、硫酸第二鉄等の鉄塩等が用いられてもよい。シリカ除去率等の点から、マグネシウム塩を用いることが好ましい。
【００８８】
凝集処理工程では、例えば、凝集槽において、無機凝集剤が、マグネシウム反応後の被処理水に添加され、不溶化物が凝集される（凝集工程）。その後、フロック形成槽において、高分子凝集剤が、添加され、フロックが形成される（フロック形成工程）。
【００８９】
凝集工程で用いられる無機凝集剤としては、塩化鉄等の鉄系無機凝集剤、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミニウム系無機凝集剤等が挙げられ、薬品コストおよび凝集ｐＨ範囲等の点から、鉄系無機凝集剤が好ましい。
【００９０】
無機凝集剤の添加量は、添加したマグネシウム塩の量に対して重量比で０．１〜１０倍量の範囲であることが好ましく、１〜５倍量の範囲であることがより好ましい。無機凝集剤の添加量が添加したマグネシウム塩の量に対して重量比で０．１倍量未満であると、凝集が不十分となる場合があり、１０倍量を超えると、汚泥発生量が過剰になる場合がある。
【００９１】
凝集工程におけるｐＨは、例えば、３〜１１の範囲である。凝集工程におけるｐＨが３未満、または１１を超えると、凝集不良を生じる場合がある。さらに、凝集工程におけるｐＨが９未満となると、フロックからシリカが溶け出してしまうことがあることから、ｐＨ９〜１１の範囲で凝集工程を行うことが望ましい。
【００９２】
凝集工程における温度は、例えば、１℃〜８０℃の範囲である。凝集工程における温度が１℃未満、または８０℃を超えると、凝集不良を生じる場合がある。
【００９３】
フロック形成工程で用いられる高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸エステル系等のカチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤等が挙げられ、凝集性等の点から、アニオン系高分子凝集剤が好ましい。
【００９４】
市販の高分子凝集剤としては、オルフロックＯＡ−３Ｈ（オルガノ株式会社製）等のアニオン系高分子凝集剤が挙げられる。
【００９５】
高分子凝集剤の添加量は、原水の水量に対して０．１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましく、１〜５ｍｇ／Ｌの範囲であることがより好ましい。高分子凝集剤の添加量が原水の水量に対して０．１ｍｇ／Ｌ未満であると、フロック形成が向上しない場合があり、１０ｍｇ／Ｌを超えると、処理水中に溶存の高分子凝集剤が残留してしまう場合がある。
【００９６】
フロック形成工程におけるｐＨは、例えば、３〜１１の範囲である。フロック形成工程におけるｐＨが３未満、または１１を超えると、凝集不良を生じる場合がある。さらに、フロック工程におけるｐＨが９未満となると、フロックからシリカが溶け出してしまうことがあることから、ｐＨ９〜１１の範囲でフロック形成工程を行うことが望ましい。
【００９７】
フロック形成工程における温度は、例えば、１℃〜８０℃の範囲である。フロック形成工程における温度が１℃未満、または８０℃を超えると、凝集不良を生じる場合がある。
【００９８】
上記凝集処理では、凝集工程およびフロック形成工程として、無機凝集剤および高分子凝集剤を用いているが、無機凝集剤、高分子凝集剤等のうちの少なくとも１つを用いればよく、鉄系無機凝集剤およびアニオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つを用いることが好ましい。マグネシウム塩と反応し不溶化されたシリカを凝集させる際、鉄系無機凝集剤およびアニオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つを用いることで、凝集性および固液分離性が向上する。
【００９９】
固液分離工程では、例えば、沈殿槽において、フロック形成された凝集物が固液分離される（固液分離工程）。固液分離で得られた前処理水は、逆浸透膜処理装置２８へ、または濁質除去装置２６を通して逆浸透膜処理装置２８へ送液される。一方、汚泥は、汚泥配管を通して排出される。汚泥は、回収、再利用されてもよい。
【０１００】
固液分離工程における固液分離としては、自然沈降による沈降分離の他に、加圧浮上処理、膜ろ過処理等が挙げられ、分離性等の点から、沈降分離が好ましい。
【０１０１】
［前処理工程：石灰軟化法による硬度成分除去］
被処理水が硬度成分を含む場合、石灰軟化法により硬度成分を除去すればよい。硬度成分は一次硬度と永久硬度とに分類され、一次硬度は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリ剤によって、永久硬度は炭酸ナトリウム（ＮａＣＯ３）等の炭酸塩の添加によって除去される。本明細書では便宜上、炭酸塩もアルカリ剤として記載する。すなわち、前処理工程において、被処理水にアルカリ剤が添加され、硬度成分が不溶化される（アルカリ剤反応工程）。
【０１０２】
用いられるアルカリ剤としては、例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸水素カルシウム（Ｃａ（ＨＣＯ３）２）、炭酸水素マグネシウム（Ｍｇ（ＨＣＯ３）２）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）等が挙げられ、これらのうち一つ以上を用いることができる。すなわち、必要に応じて水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムをそれぞれ添加することも可能である。不溶化効率等の観点から炭酸ナトリウムが好ましい。
【０１０３】
アルカリ剤反応工程におけるｐＨはアルカリ条件であればよく、特に制限はないが、例えば、ｐＨ９〜１３の範囲であり、１１〜１２の範囲であることが好ましい。アルカリ剤反応工程におけるｐＨが９未満であると、硬度成分除去率が低くなり、１３を超えると、アルカリ剤の添加量が多くなる場合がある。
【０１０４】
アルカリ剤反応工程における温度は、硬度成分の不溶化反応が進行する温度であればよく、特に制限はないが、例えば、１℃〜８０℃の範囲である。アルカリ剤反応工程における温度が１℃未満であると、硬度成分の不溶化反応が不十分となる場合があり、８０℃を超えると、設備の耐熱温度が問題となる場合がある。
【０１０５】
アルカリ剤反応工程における反応時間は、硬度成分の不溶化反応が進行することができればよく、特に制限はないが、例えば、１０分〜３０分の範囲である。アルカリ剤反応工程における反応時間が１０分未満であると、硬度成分の不溶化反応が不十分となる場合があり、３０分を超えると、反応槽が大きくなって設備コストが高くなる場合がある。
【０１０６】
アルカリ剤の添加量は、被処理水中の硬度成分のモル濃度に対して、１．０〜２．０倍量の範囲であることが好ましく、１．０〜１．２倍量の範囲であることがより好ましい。アルカリ剤の添加量が被処理水中の硬度成分のモル濃度に対して１．０倍量未満であると、硬度成分の不溶化反応が不十分となる場合があり、２．０倍量を超えると、薬品コストが高くなる場合がある。
【０１０７】
以降の凝集処理工程および固液分離工程は、上記前処理工程（マグネシウム塩によるシリカ除去）と同様である。固液分離で得られた前処理水は、逆浸透膜処理装置２８へ、または濁質除去装置２６を通して逆浸透膜処理装置２８へ送液される。
【０１０８】
［前処理工程：樹脂軟化法による硬度成分除去］
被処理水が硬度成分を含む場合の樹脂軟化法による前処理工程において、例えば、イオン交換樹脂が充填されたイオン交換塔に被処理水が通液され、硬度成分が吸着除去される（イオン交換工程）。イオン交換処理で得られた前処理水は、逆浸透膜処理装置２８へ、または濁質除去装置２６を通して逆浸透膜処理装置２８へ送液される。
【０１０９】
イオン交換工程で用いられるイオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂であり、例えば、Ａｍｂｅｒｒｅｘ１００Ｎａ、ＩＲＣ−７６（オルガノ株式会社製）等が挙げられる。
【０１１０】
イオン交換樹脂の再生が必要になった場合は、再生剤が通液されることによりイオン交換樹脂が再生される。
【０１１１】
用いられる再生剤としては、塩酸、硫酸、硝酸等の酸水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液等が挙げられ、これらのうち一つ以上を用いることができる。すなわち、必要に応じて酸水溶液で再生をしたのちに、塩化ナトリウム水溶液で追加再生をすることも可能である。誘引溶液の再利用等の観点から、酸水溶液、塩化ナトリウム水溶液が好ましい。酸水溶液で再生されれば、イオン交換樹脂はＨ形となり、塩化ナトリウム水溶液で再生されれば、イオン交換樹脂はＮａ形となる。
【０１１２】
［逆浸透膜処理工程］
逆浸透膜処理工程で用いられる逆浸透膜として昨今主流であるポリアミド系高分子膜に好適に適用することができる。ポリアミド系高分子膜は、酸化剤に対する耐性が比較的低く、遊離塩素等をポリアミド系高分子膜に連続的に接触させると、膜性能の著しい低下が起こる。しかしながら、本実施形態に係る水処理方法では上記正浸透膜用殺菌剤を用いることにより、殺菌有効成分が正浸透膜をほとんど透過しないので、ポリアミド系高分子膜においても、このような著しい膜性能の低下はほとんど起こらない。
【０１１３】
逆浸透膜処理は、複数の逆浸透膜処理を直列または並列にして使用してもよい。第１の逆浸透膜処理によって得られた濃縮水を第２、第３の逆浸透膜処理によってさらに濃縮してもよく、第１の逆浸透膜処理によって得られた透過水について別の逆浸透膜処理を実施することで、水質をより高めることができる。
【０１１４】
逆浸透膜処理工程で使用される逆浸透膜としては、純水製造用途や排水回収等の用途に使用される超低圧逆浸透膜、低圧逆浸透膜の他に、海水淡水化等の用途に使用される中圧逆浸透膜や高圧逆浸透膜等が挙げられる。超低圧逆浸透膜、低圧逆浸透膜としては、例えば、ＥＳ１５（日東電工製）、ＴＭ７２０Ｄ（東レ製）、ＢＷ３０ＨＲＬＥ（ダウケミカル製）、ＬＦＣ３−ＬＤ（Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ製）が挙げられる。高圧逆浸透膜としては、例えば、ＳＷＣ５−ＬＤ（Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ製）、ＴＭ８２０Ｖ（東レ製）、ＸＵＳ１８０８０８（ダウケミカル製）が挙げられる。逆浸透膜工程が複数段用いられる場合は、各段の被処理水のＴＤＳ、ｐＨ、水温等の条件に応じて、異種の膜を選択することができる。
【０１１５】
濃縮処理工程において、ｐＨ調整剤や、系内での無機塩のスケーリングを抑制するスケール分散剤、系内での微生物発生を抑制する殺菌剤等の薬品を添加してもよい。
【０１１６】
＜正浸透膜用殺菌剤＞
本実施形態に係る正浸透膜用殺菌剤は、「臭素系酸化剤または塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を含む安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物を含有するものであり、さらにアルカリを含有してもよい。
【０１１７】
また、本実施形態に係る正浸透膜用殺菌剤は、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜臭素酸組成物、または「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜塩素酸組成物を含有するものであり、さらにアルカリを含有してもよい。
【０１１８】
臭素系酸化剤、臭素化合物、塩素系酸化剤およびスルファミン酸化合物については、上述した通りである。
【０１１９】
塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化次亜塩素酸組成物の市販品としては、例えば、栗田工業株式会社製の「クリバーターＩＫ−１１０」が挙げられる。
【０１２０】
本実施形態に係る正浸透膜用殺菌剤としては、正浸透膜をより劣化させないため、臭素と、スルファミン酸化合物とを含有するもの（臭素とスルファミン酸化合物の混合物を含有するもの）、例えば、臭素とスルファミン酸化合物とアルカリと水との混合物、または、臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物を含有するもの、例えば、臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物と、アルカリと、水との混合物が好ましい。
【０１２１】
本実施形態に係る正浸透膜用殺菌剤のうち、臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する殺菌剤、特に臭素とスルファミン酸化合物とを含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する殺菌剤は、塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤（クロロスルファミン酸等）と比較すると、酸化力が高く、スライム抑制力、スライム剥離力が著しく高いにもかかわらず、同じく酸化力の高い次亜塩素酸のような著しい膜劣化をほとんど引き起こすことがない。通常の使用濃度では、膜劣化への影響は実質的に無視することができる。このため、殺菌剤としては最適である。
【０１２２】
本実施形態に係る正浸透膜用殺菌剤は、次亜塩素酸等の殺菌剤とは異なり、正浸透膜をほとんど透過しないため、希薄誘引溶液への影響がほとんどない。また、次亜塩素酸等と同様に現場で濃度を測定することができるため、より正確な濃度管理が可能である。
【０１２３】
正浸透膜用殺菌剤のｐＨは、例えば、１３．０超であり、１３．２超であることがより好ましい。正浸透膜用殺菌剤のｐＨが１３．０以下であると正浸透膜用殺菌剤中の有効ハロゲンが不安定になる場合がある。
【０１２４】
正浸透膜用殺菌剤中の臭素酸濃度は、５ｍｇ／ｋｇ未満であることが好ましい。正浸透膜用殺菌剤中の臭素酸濃度が５ｍｇ／ｋｇ以上であると、希薄誘引溶液の臭素酸イオンの濃度が高くなる場合がある。
【０１２５】
＜正浸透膜用殺菌剤の製造方法＞
本実施形態に係る正浸透膜用殺菌剤は、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを混合することにより得られ、さらにアルカリを混合してもよい。
【０１２６】
臭素と、スルファミン酸化合物とを含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する正浸透膜用殺菌剤の製造方法としては、水、アルカリおよびスルファミン酸化合物を含む混合液に臭素を不活性ガス雰囲気下で添加して反応させる工程、または、水、アルカリおよびスルファミン酸化合物を含む混合液に臭素を不活性ガス雰囲気下で添加する工程を含むことが好ましい。不活性ガス雰囲気下で添加して反応させる、または、不活性ガス雰囲気下で添加することにより、正浸透膜用殺菌剤中の臭素酸イオン濃度が低くなり、希薄誘引溶液中の臭素酸イオン濃度が低くなる。
【０１２７】
用いる不活性ガスとしては限定されないが、製造等の面から窒素およびアルゴンのうち少なくとも１つが好ましく、特に製造コスト等の面から窒素が好ましい。
【０１２８】
臭素の添加の際の反応器内の酸素濃度は６％以下が好ましいが、４％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましく、１％以下が特に好ましい。臭素の反応の際の反応器内の酸素濃度が６％を超えると、反応系内の臭素酸の生成量が増加する場合がある。
【０１２９】
臭素の添加率は、正浸透膜用殺菌剤全体の量に対して２５重量％以下であることが好ましく、１重量％以上２０重量％以下であることがより好ましい。臭素の添加率が正浸透膜用殺菌剤全体の量に対して２５重量％を超えると、反応系内の臭素酸の生成量が増加する場合がある。１重量％未満であると、殺菌力が劣る場合がある。
【０１３０】
臭素添加の際の反応温度は、０℃以上２５℃以下の範囲に制御することが好ましいが、製造コスト等の面から、０℃以上１５℃以下の範囲に制御することがより好ましい。臭素添加の際の反応温度が２５℃を超えると、反応系内の臭素酸の生成量が増加する場合があり、０℃未満であると、凍結する場合がある。
【実施例】
【０１３１】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【０１３２】
［安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）の調製］
窒素雰囲気下で、液体臭素：１６．９重量％（ｗｔ％）、スルファミン酸：１０．７重量％、水酸化ナトリウム：１２．９重量％、水酸化カリウム：３．９４重量％、水：残分を混合して、安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）を調製した。安定化次亜臭素酸組成物のｐＨは１４、全塩素濃度は７．５重量％であった。全塩素濃度は、ＨＡＣＨ社の多項目水質分析計ＤＲ／４０００を用いて、全塩素測定法（ＤＰＤ（ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン）法）により測定した値（ｍｇ／Ｌ  ａｓＣｌ２）である。安定化次亜臭素酸組成物の詳細な調製方法は以下の通りである。
【０１３３】
反応容器内の酸素濃度が１％に維持されるように、窒素ガスの流量をマスフローコントローラでコントロールしながら連続注入で封入した２Ｌの４つ口フラスコに１４３６ｇの水、３６１ｇの水酸化ナトリウムを加え混合し、次いで３００ｇのスルファミン酸を加え混合した後、反応液の温度が０〜１５℃になるように冷却を維持しながら、４７３ｇの液体臭素を加え、さらに４８％水酸化カリウム溶液２３０ｇを加え、組成物全体の量に対する重量比でスルファミン酸１０．７％、臭素１６．９％、臭素の当量に対するスルファミン酸の当量比が１．０４である、目的の安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）を得た。生じた溶液のｐＨは、ガラス電極法にて測定したところ、１４であった。生じた溶液の臭素含有率は、臭素をヨウ化カリウムによりヨウ素に転換後、チオ硫酸ナトリウムを用いて酸化還元滴定する方法により測定したところ１６．９％であり、理論含有率（１６．９％）の１００．０％であった。また、臭素反応の際の反応容器内の酸素濃度は、株式会社ジコー製の「酸素モニタＪＫＯ−０２  ＬＪＤＩＩ」を用いて測定した。なお、臭素酸濃度は５ｍｇ／ｋｇ未満であった。
【０１３４】
なお、ｐＨの測定は、以下の条件で行った。
電極タイプ：ガラス電極式
ｐＨ測定計：東亜ディーケーケー社製、ＩＯＬ−３０型
電極の校正：関東化学社製中性リン酸塩ｐＨ（６．８６）標準液（第２種）、同社製ホウ酸塩ｐＨ（９．１８）標準液（第２種）の２点校正で行った
測定温度：２５℃
測定値：測定液に電極を浸漬し、安定後の値を測定値とし、３回測定の平均値
【０１３５】
［安定化次亜塩素酸組成物（組成物２）の調製］
１２％次亜塩素酸ナトリウム水溶液：５０重量％、スルファミン酸：１２重量％、水酸化ナトリウム：８重量％、水：残分を混合して、安定化次亜塩素酸組成物（組成物２）を調製した。組成物２のｐＨは１３．７、全塩素濃度は、６．２重量％であった。
【０１３６】
＜実施例１＞
ＦＯ被処理水として、全蒸発残留物（ＴＤＳ）８重量％まで濃縮した工業排水を用い、誘引溶液を３０重量％ＭｇＣｌ２水溶液とし、正浸透膜処理を実施した。ＦＯ濃縮水出口の流量がＦＯ被処理水入口の５０％になるように（濃縮倍率２倍）、誘引溶液の流量を調整した。正浸透膜（ＦＯ膜）としては、酢酸セルロース製ＦＯ膜（ＨＰＣ３２０５、東洋紡製）を用いた。ＦＯ被処理水中に、正浸透膜用殺菌剤として安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）を、ＦＯ被処理水入口で全塩素濃度１ｐｐｍＣｌとなるように添加した。本運転を計２００時間継続し、正浸透膜処理装置のＦＯ被処理水入口−ＦＯ濃縮水出口の圧力損失（通水差圧）および殺菌剤の阻止率を評価した。なお、運転開始直後の通水差圧は０．０２ＭＰａであった。結果を表１に示す。
殺菌剤の阻止率［%］＝（１−（希薄誘引溶液流量×希薄誘引溶液全塩素濃度／ＦＯ被処理水流量×ＦＯ被処理水全塩素濃度））
【０１３７】
＜実施例２＞
ＦＯ被処理水中に、正浸透膜用殺菌剤として安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）の代わりに、安定化次亜塩素酸組成物（組成物２；クロロスルファミン酸）を、ＦＯ被処理水入口で全塩素濃度１ｐｐｍＣｌとなるように添加した以外は、実施例１と同様にして正浸透膜処理を実施した。結果を表１に示す。
【０１３８】
＜比較例１＞
ＦＯ被処理水中に、正浸透膜用殺菌剤として安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）の代わりに、塩素系殺菌剤である次亜塩素酸ナトリウムを、ＦＯ被処理水入口で遊離塩素濃度１ｐｐｍＣｌとなるように添加した以外は、実施例１と同様にして正浸透膜処理を実施した。結果を表１に示す。
【０１３９】
＜比較例２＞
ＦＯ被処理水中に、正浸透膜用殺菌剤として安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）の代わりに、有機系殺菌剤である５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンを、ＦＯ被処理水入口においてＴＯＣで１０ｐｐｍとなるように添加した以外は、実施例１と同様にして正浸透膜処理を実施した。結果を表１に示す。
【０１４０】
【表１】
2020058972.tif 000003
【０１４１】
［結果］
実施例１では、正浸透膜の通水差圧の上昇を抑制することができた。殺菌剤も９９%以上が阻止された。実施例２でも同様の傾向だが、通水差圧はやや上昇した。比較例１，２では、通水差圧が＞０．２ＭＰａとなり、膜の許容通水差圧（０．２ＭＰａ）を超えた。殺菌剤阻止率も８５％以下であり、希薄誘引溶液中への殺菌有効成分のリークが確認された。
【０１４２】
このように、殺菌剤として、安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物を用いることにより、殺菌剤が正浸透膜を透過するのを抑制し、希薄誘引溶液の再利用が可能となることがわかった。
【符号の説明】
【０１４３】
１  正浸透膜処理システム、３  水処理システム、１０  正浸透膜処理装置、１２  正浸透膜、１４  ＦＯ被処理水配管、１６  ＦＯ濃縮水配管、１８  誘引溶液配管、２０  希薄誘引溶液配管、２２  殺菌剤添加配管、２４  前処理装置、２６  濁質除去装置、２８  逆浸透膜処理装置、３０  被処理水配管、３２，３４  配管、３６  ＲＯ透過水配管、３８  逆洗排水配管。
【図１】
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【図２】
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