(57)【要約】【課題】滅菌剤を添加せずに原水を処理でき、かつシステム内での微生物の増殖を抑制できる水処理システム運転方法及び水処理システムの提供。【解決手段】水処理システム１は、原水に対し１以上の処理を行う水処理部１０と、水処理部１０への原水の供給を行う原水供給部とを備え、水処理部１０は、原水中に金属イオンが溶存した状態で原水の処理を行う第１水処理部１１を備える。水処理部１０への原水の供給及び水処理部１０での原水の処理の後、前記原水の供給及び処理を停止し、第１水処理部１１に、有機物と前記金属イオンが存在した状態で、水処理部１０で得た処理水と滅菌剤とを第１水処理部１１に供給して第１水処理部１１を滅菌処理する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理システムの運転方法であって、
前記水処理システムは、原水に対し１以上の処理を行う水処理部と、前記水処理部への原水の供給を行う原水供給部とを備え、前記水処理部は、原水中に金属イオンが溶存した状態で原水の処理を行う第１水処理部を備え、
前記水処理部への原水の供給及び前記水処理部での原水の処理の後、前記原水の供給及び処理を停止し、前記第１水処理部に有機物と前記金属イオンが存在した状態で、前記水処理部で得た処理水と滅菌剤とを前記第１水処理部に供給して前記第１水処理部を滅菌処理する、水処理システムの運転方法。
【請求項２】
前記第１水処理部に有機物を付着堆積させることによって、有機物層を形成する、請求項１に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項３】
前記第１水処理部が逆浸透膜を備える、請求項１又は２に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項４】
前記金属イオンは、鉄、マンガン、アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、請求項３に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項５】
前記原水中の鉄濃度が、０．０１ｍｇ／Ｌ以上である、請求項４に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項６】
前記原水中のマンガン濃度が、０．０５ｍｇ／Ｌ以上である、請求項４又は５に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項７】
前記原水中の全有機炭素の濃度が、０．３ｍｇ／Ｌ以上である、請求項３〜６のいずれか一項に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項８】
前記第１水処理部を滅菌処理する際に、前記第１水処理部で得た処理水と前記滅菌剤とを、前記逆浸透膜の一次側に供給する、請求項３〜７のいずれか一項に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項９】
前記滅菌剤が次亜塩素酸塩であり、
前記第１水処理部を滅菌処理する際に、前記第１水処理部から排出された処理水の残留塩素濃度を測定し、前記残留塩素濃度が所定値を超えたときに、前記第１水処理部の滅菌処理を停止する、請求項３〜８のいずれか一項に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項１０】
前記原水供給部にて前記原水に対し、土壌由来の濁質除去以外の前処理を行うことなく、前記原水を前記原水供給部から前記第１水処理部に供給する、請求項３〜９のいずれか一項に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項１１】
前記原水が地下水である、請求項１０に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項１２】
原水中に金属イオンが溶存した状態で原水の処理を行う第１水処理部を備えた、原水に対し１以上の処理を行う水処理部と、
前記原水中に有機物と前記金属イオンが存在した状態で、前記水処理部への前記原水の供給を行う原水供給部と、
前記水処理部で得た処理水を貯留する１以上の処理水槽と、
前記１以上の処理水槽の少なくとも１つから前記第１水処理部に前記処理水を供給する第１処理水供給部と、
前記第１処理水供給部に滅菌剤を供給する第１薬剤供給部と、
を備える、水処理システム。
【請求項１３】
前記第１水処理部が、逆浸透膜を備える、請求項１２に記載の水処理システム。
【請求項１４】
前記１以上の処理水槽の少なくとも１つが、前記第１水処理部で得た処理水を貯留し、
前記第１処理水供給部が、前記第１水処理部で得た処理水を前記逆浸透膜の一次側に供給する、請求項１３に記載の水処理システム。
【請求項１５】
前記滅菌剤が次亜塩素酸塩であり、
前記第１水処理部から前記処理水を排出する処理水排出流路を備え、
前記処理水排出流路に、前記第１水処理部から排出された処理水の残留塩素濃度を測定する検出器が設けられている、請求項１３又は１４に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システム運転方法及び水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜処理における、滅菌手法として次亜塩素酸塩を用いる方法は、公知技術として採用されている。その滅菌の際、供給水の金属イオンにより塩阻止率の低下を誘発するため、供給水の金属イオン濃度は（鉄０．０５ｍｇ／Ｌ以下、マンガン０．０５ｍｇ／Ｌ以下に）厳密に管理されている。
【０００３】
地下水等の原水を逆浸透膜ろ過処理する際には、原水に含まれる鉄、マンガン等の金属イオンを除去し逆浸透膜に供給する。
原水から金属イオンを除去する方法として、原水に次亜塩素酸塩を添加し、金属イオンを酸化物又は水酸化物として析出させ、固液分離する方法が知られている。この方法の一例としては、原水に次亜塩素酸塩を添加し、砂ろ過、活性炭処理、限外ろ過（ＵＦ）膜又は精密ろ過（ＭＦ）膜による膜処理等の前処理を行い、得られた被処理水を逆浸透膜へ導入することが挙げられる。
【０００４】
逆浸透膜を一定以上の時間使用すると、有機物や微生物により膜ファウリングが引き起こされる。その対策として、逆浸透膜の一次側に酸化剤を含む洗浄水を供給することで膜洗浄処理を行うことがある。その際、鉄やマンガン等の金属イオンが逆浸透膜表面に残存すると、酸化剤は先に膜表面に付着堆積した金属イオンに接触する。そうすると、逆浸透膜表面における劣化が発生し、塩阻止率が低下する傾向がある。よって、逆浸透膜へ酸化剤を導入する前に、原水中の金属イオンを可能な限り逆浸透膜表面に残存させないよう、原水中の金属イオンを取り除く前処理を行うのが一般的である。
【０００５】
地下水中の溶存鉄が酸化されて不溶性の水酸化鉄が生成されることにより、膜分離装置等の詰まり（ファウリング）が発生することを防止するため、地下水を化学的手段又は物理的手段により還元状態に調整し、還元状態に調整された地下水をナノろ過膜又は逆浸透膜により処理する方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１８９２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、逆浸透膜へ酸化剤を導入する前に原水中の金属イオンを取り除く前処理を行う方法では、前処理工程を制御するのが煩雑である。
特許文献１の方法では、原水中に存在している微生物、特に嫌気性微生物がシステム内で増殖する場合があり、増殖した微生物によって、臭気、ナノろ過膜又は逆浸透膜のバイオファウリング等が引き起こされるおそれがある。バイオファウリングは、システムの安定稼働を妨げる場合がある。
【０００８】
本発明は、滅菌剤を添加せずに原水を処理しつつ、システム内での微生物の増殖を抑制できる水処理システム運転方法及び水処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
原水の飲用化に際しては、処理水の利用者の水需要が少ない時間帯は水処理システムの稼働（原水の処理）を停止する場合がある。
本発明者は、鋭意検討の結果、原水中に金属イオン（鉄やマンガン等）が溶存し、かつ有機物が存在した状態で原水の処理を行い、原水の処理時には次亜塩素酸塩等の滅菌剤を使用せず、原水の処理の停止時に、有機物と金属イオンが意図的にシステム内の滅菌対象、例えば逆浸透膜の表面に存在した状態で、処理水又は処理途中の中間水と滅菌剤とを用いて酸化滅菌を行うことにより上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。
本発明に係る水処理システムでは、例えば、逆浸透膜へ原水を導入する前にプレフィルター等による土壌由来の濁質除去以外の前処理を行わず、原水中に金属イオンが溶存した状態（例えばｐＨを酸性に保持した状態）かつ有機物が存在した状態のまま原水を逆浸透膜へ導入し、原水に含まれる有機物と金属イオンを逆浸透膜表面に意図的に接触させる。このとき、金属イオンはほぼ酸化析出せず、有機物が積極的に逆浸透膜表面に付着堆積する。次いで、水処理システムの一定時間の停止時や微生物により、金属イオン（鉄、マンガン等）が析出し逆浸透膜表面に付着堆積するが、逆浸透膜表面に有機物と金属イオンが残存した状態で、滅菌剤と処理水とを逆浸透膜の一次側に供給し、逆浸透膜における滅菌処理を行い、バイオファウリングを抑制する。その際、逆浸透膜の表面に金属イオンとともに存在する有機物が、滅菌剤による逆浸透膜表面における劣化、それに伴う塩阻止率の低下を抑制する。
【００１０】
本発明は、以下の態様を有する。
＜１＞水処理システムの運転方法であって、
前記水処理システムは、原水に対し１以上の処理を行う水処理部と、前記水処理部への原水の供給を行う原水供給部とを備え、前記水処理部は、原水中に金属イオンが溶存した状態で原水の処理を行う第１水処理部を備え、
前記水処理部への原水の供給及び前記水処理部での原水の処理の後、前記原水の供給及び処理を停止し、前記第１水処理部に有機物と前記金属イオンが存在した状態で、前記水処理部で得た処理水と滅菌剤とを前記第１水処理部に供給して前記第１水処理部を滅菌処理する、水処理システムの運転方法。
＜２＞前記第１水処理部に有機物を付着堆積させることによって、有機物層を形成する、前記＜１＞に記載の水処理システムの運転方法。
＜３＞前記第１水処理部が逆浸透膜を備える、前記＜１＞又は＜２＞の水処理システムの運転方法。
＜４＞前記金属イオンは、鉄、マンガン、アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、前記＜３＞の水処理システムの運転方法。
＜５＞前記原水中の鉄濃度が、０．０１ｍｇ／Ｌ以上である、前記＜４＞の水処理システムの運転方法。
＜６＞前記原水中のマンガン濃度が、０．０５ｍｇ／Ｌ以上である、前記＜４＞又は＜５＞の水処理システムの運転方法。
＜７＞前記原水中の全有機炭素の濃度が、０．３ｍｇ／Ｌ以上である、前記＜３＞〜＜６＞のいずれかの水処理システムの運転方法。
＜８＞前記第１水処理部を滅菌処理する際に、前記第１水処理部で得た処理水と前記滅菌剤とを、前記逆浸透膜の一次側に供給する、前記＜３＞〜＜７＞のいずれかの水処理システムの運転方法。
＜９＞前記滅菌剤が次亜塩素酸塩であり、
前記第１水処理部を滅菌処理する際に、前記第１水処理部から排出された処理水の残留塩素濃度を測定し、前記残留塩素濃度が所定値を超えたときに、前記第１水処理部の滅菌処理を停止する、前記＜３＞〜＜８＞のいずれかの水処理システムの運転方法。
＜１０＞前記原水供給部にて前記原水に対し、土壌由来の濁質除去以外の前処理を行うことなく、前記原水を前記原水供給部から前記第１水処理部に供給する、前記＜３＞〜＜９＞のいずれかの水処理システムの運転方法。
＜１１＞前記原水が地下水である、前記＜１０＞の水処理システムの運転方法。
＜１２＞原水中に金属イオンが溶存した状態で原水の処理を行う第１水処理部を備えた、原水に対し１以上の処理を行う水処理部と、
前記原水中に有機物と前記金属イオンが存在した状態で、前記水処理部への前記原水の供給を行う原水供給部と、
前記水処理部で得た処理水を貯留する１以上の処理水槽と、
前記１以上の処理水槽の少なくとも１つから前記第１水処理部に前記処理水を供給する第１処理水供給部と、
前記第１処理水供給部に滅菌剤を供給する第１薬剤供給部と、
を備える、水処理システム。
＜１３＞前記第１水処理部が、逆浸透膜を備える、前記＜１２＞の水処理システム。
＜１４＞前記１以上の処理水槽の少なくとも１つが、前記第１水処理部で得た処理水を貯留し、
前記第１処理水供給部が、前記第１水処理部で得た処理水を前記逆浸透膜の一次側に供給する、前記＜１３＞の水処理システム。
＜１５＞前記滅菌剤が次亜塩素酸塩であり、
前記第１水処理部から前記処理水を排出する処理水排出流路を備え、
前記処理水排出流路に、前記第１水処理部から排出された処理水の残留塩素濃度を測定する検出器が設けられている、前記＜１３＞又は＜１４＞の水処理システム。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水処理システム運転方法及び水処理システムによれば、滅菌剤を添加せずに原水を処理しつつ、システム内での微生物の増殖を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について、添付の図面を参照し、実施形態を示して詳細に説明する。
【００１４】
＜水処理システム＞
図１は、本発明の一実施形態に係る水処理システム１の概略構成を示す図である。
水処理システム１は、原水に対し１以上の処理を行う水処理部１０と、水処理部１０への原水の供給を行う原水供給部２０とを備える。
水処理部１０は、第１水処理部１１を備える。第１水処理部１１には、第１水処理部１１で得た処理水（透過水）を第１水処理部１１から排出する第１処理水流路４１が接続されている。
原水供給部２０は、原水槽２３と、原水流路２５と、ｐＨ調整手段２９とを備える。原水流路２５の上流端は原水槽２３に接続され、下流端は第１水処理部１１に接続されている。
【００１５】
また、水処理システム１は、第１水処理部１１で得た処理水（透過水）を貯留する透過水槽３３（処理水槽）を備える。透過水槽３３には、第１処理水流路４１と、処理水を透過水槽３３から排出する第２処理水流路４５とが接続されている。
【００１６】
また、水処理システム１は、処理水を第１水処理部１１に供給する第３処理水流路５４（第１処理水供給部）と、第３処理水流路５４に滅菌剤を供給する第１薬剤供給部５５とを備える。これにより、処理水及び滅菌剤を第１水処理部１１に供給して第１水処理部１１を滅菌処理できるようになっている。
【００１７】
また、水処理システム１は、処理水を原水供給部２０に供給する第４処理水流路５１（第２処理水供給部）と、第４処理水流路５１に滅菌剤を供給する第２薬剤供給部５２とを備える。これにより、処理水及び滅菌剤を原水供給部２０に供給して原水供給部２０を滅菌処理できるようになっている。
【００１８】
（原水供給部）
原水槽２３は、原水を貯留する。
原水槽２３には、水源１００から汲み上げられた原水を原水槽２３に送液する揚水配管２１が接続されている。揚水配管２１の上流端には、揚水ポンプ６１が設けられている。
原水槽２３には、原水槽２３内の原水を排出する原水排出流路８１が接続されている。原水排出流路８１には弁７９が設けられている。
【００１９】
原水流路２５は、原水槽２３の原水を第１水処理部１１に送液する。
原水流路２５の途中には、弁７１が設けられている。弁７１の上流側及び下流側にはそれぞれポンプ６３及び昇圧ポンプ６５が設けられている。
【００２０】
ｐＨ調整手段２９は、原水に酸を供給して原水のｐＨを調整する。必要に応じて原水のｐＨを調整することで、原水中に金属イオンが溶存した状態にできる。
酸としては、硫酸、塩酸等が挙げられる。
ｐＨ調整手段２９は、例えば、酸の水溶液を貯留するタンクと、上流端がタンクに接続され、下流端が原水槽２３に接続された流路と、流路に設けられた弁とを備え、弁によって、流路を通って原水槽２３に供給される酸の水溶液の量を調整する。
原水槽２３に、原水槽２３内の原水のｐＨを測定するｐＨ測定装置が設けられていてもよい。
【００２１】
（第１水処理部）
第１水処理部１１は、原水中に金属イオンが溶存した状態で原水の処理を行う。
本発明において「金属イオン」とは、原水中に析出し得るものであり、典型的には、鉄、マンガン及びアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を含むイオンである。
【００２２】
本実施形態において、第１水処理部１１は、逆浸透膜を備える逆浸透膜モジュールであり、逆浸透膜により原水の処理を行う。
金属イオンが溶存した状態の原水を第１水処理部１１に供給すると、逆浸透膜を透過した透過水と、逆浸透膜を透過しない濃縮水とに分離される。通常、前記した金属イオンは逆浸透膜を通過せず、透過水（処理水）は、この金属イオンを含まない。鉄イオンの場合には、２価の鉄が濃縮水に含まれる。第１水処理部１１が停止する際に、空気や微生物等が混入することにより、鉄イオンが酸化され、逆浸透膜の表面に付着堆積する。
【００２３】
「逆浸透」は、「膜及び膜プロセス用語（１９９６  ＩＵＰＡＣ推奨）」によれば、膜片側の加圧により浸透圧差と逆方向の溶媒の選択的移動が引き起こされる液相の圧力駆動分離プロセスと定義されている。「逆浸透膜」は、このような逆浸透に用いる膜であり、ナノろ過膜を包含する広義の逆浸透膜を意味する。
逆浸透膜の形態としては、スパイラル膜、中空糸膜、管状膜、平膜等が挙げられる。
逆浸透膜の材質としては、ポリアミド、ポリスルフォン、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。
【００２４】
逆浸透膜モジュールとしては、例えば、スパイラル型逆浸透膜エレメントの１個以上を、ベッセル等の耐圧容器に収納した逆浸透膜モジュールが挙げられる。スパイラル型逆浸透膜エレメントとしては、例えば、集水管のまわりに逆浸透膜を巻き回したものを円筒状のケーシングに収納し、ケーシングの両端面にテレスコープ防止部材を取り付けたものが挙げられる。
【００２５】
第１水処理部１１には、第１水処理部１１から濃縮水を排出する濃縮水排出流路８２が接続されている。濃縮水排出流路８２は、第１水処理部１１に供給された処理水を第１水処理部１１から排出する処理水排出流路としても機能する。
【００２６】
（処理水流路）
第１処理水流路４１は、処理水（透過水）を第１水処理部１１から排出する。排出された処理水は、透過水槽３３又は水処理システム１の外部（図示しない貯水槽等）に供給される。第１処理水流路４１の途中には、弁７３が設けられている。
【００２７】
第２処理水流路４５は、処理水（透過水）を透過水槽３３から排出する。
第２処理水流路４５の途中には、ポンプ６７及び三方弁７６が設けられている。三方弁７６は、ポンプ６７よりも下流側に設けられている。三方弁７６には第３処理水流路５４の上流端が接続されている。三方弁７６は、透過水槽３３からの処理水を第３処理水流路５４と水処理システム１の外部とに振分ける。第３処理水流路５４の下流端は、原水流路２５の弁７１と昇圧ポンプ６５との間に接続されている。
第３処理水流路５４（第１処理水供給部）は、透過水槽３３から第２処理水流路４５を経て供給された処理水を第１水処理部１１に供給する。
第３処理水流路５４には、三方弁７８が設けられている。三方弁７８には第４処理水流路５１の上流端が接続されている。三方弁７８は、透過水槽３３から第２処理水流路４５及び第３処理水流路５４を経て供給された処理水を第１水処理部１１と第４処理水流路５１とに振分ける。
第４処理水流路５１（第２処理水供給部）は、処理水を原水供給部２０に供給する。第４処理水流路５１の下流端には噴霧装置５３が設けられており、噴霧装置５３は原水槽２３内の上部に配置されている。これにより、処理水を噴霧装置５３から噴霧して原水槽２３内に供給できるようになっている。
【００２８】
（第１薬剤供給部）
第１薬剤供給部５５は、第３処理水流路５４に滅菌剤を供給する。
第１薬剤供給部５５は、例えば、滅菌剤を貯留する第１薬剤タンクと、上流端が第１薬剤タンクに接続され、下流端が第３処理水流路５４に接続された第１薬剤供給配管と、第１薬剤供給配管に設けられた弁とを備え、弁によって、第１薬剤供給配管を通って第３処理水流路５４に供給される滅菌剤の量を調整する。
第３処理水流路５４に供給された滅菌剤は、第３処理水流路５４の処理水と混合され、第１水処理部１１に供給される。
【００２９】
滅菌手法としては、化学的殺菌を用いることが望ましく、その滅菌剤としては次亜塩素酸塩、二酸化塩素等の塩素系滅菌剤も例示できる。これらの滅菌剤は１種を単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。滅菌剤としては、管理やコストの点で、水道用の滅菌剤である次亜塩素酸塩が好ましい。
【００３０】
（第２薬剤供給部）
第２薬剤供給部５２は、第４処理水流路５１に滅菌剤を供給する。
第２薬剤供給部５２は、例えば、滅菌剤を貯留する第２薬剤タンクと、上流端が第２薬剤タンクに接続され、下流端が第４処理水流路５１に接続された第２薬剤供給配管と、第２薬剤供給配管に設けられた弁とを備え、弁によって、第２薬剤供給配管を通って第４処理水流路５１に供給される滅菌剤の量を調整する。
第４処理水流路５１に供給された滅菌剤は、第４処理水流路５１の処理水と混合され、原水槽２３に供給される。
滅菌剤としては、第１薬剤供給部５５の滅菌剤と同様のものが例示できる。
第２薬剤供給部５２は、滅菌剤を原水槽２３に直接供給するものであってもよい。
【００３１】
＜水処理システムの運転方法＞
本発明の実施形態に係る水処理システムの運転方法について、図１を用いて説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る水処理システムの運転方法は、水処理システム１にて、水処理部１０への原水の供給及び水処理部１０での原水の処理の後、原水の供給及び処理を停止し、水処理部１０の第１水処理部１１にて、有機物と金属イオンが存在した状態で、処理水（透過水）と滅菌剤とを第１水処理部１１に供給して第１水処理部を滅菌処理する（滅菌処理工程Ａ）。
処理水及び滅菌剤は、典型的には、第１水処理部１１の上流側から供給する。第１水処理部１１の上流側は、逆浸透膜の一次側、つまり原水が供給される側である。
滅菌処理工程Ａの前に予め、原水供給部２０から水処理部１０に原水を供給し、水処理部１０にて原水を処理する（水処理工程）。
滅菌処理工程の後、水処理工程及び滅菌処理工程Ａを順次繰り返すことができる。
【００３３】
「水処理工程」
水処理工程では、まず、揚水ポンプ６１を駆動させる。これにより、井戸等の水源１００から地下水等の原水が汲み上げられ、揚水配管２１を通って原水槽２３に供給される。
原水は、有機物と金属イオンとを含む。
金属イオンは前記のとおりである。
有機物としては、天然有機物（多糖類、タンパク質等）、微生物、微生物代謝物、合成有機物（合成高分子等）等が挙げられる。
必要に応じて、水源１００から汲み上げた原水に有機物を添加する。
【００３４】
必要に応じて、ｐＨ調整手段２９により原水のｐＨを調整する。
水処理部１０に供給する原水のｐＨは、５．０〜７．０が好ましく、５．０〜６．５がより好ましい。ｐＨが前記範囲の上限値以下であれば、第１水処理部１１に、金属イオンが溶存した状態の原水を供給できる。
原水の温度は、例えば１０〜３５℃である。
【００３５】
次いで、弁７１，７３が開の状態で、ポンプ６３及び昇圧ポンプ６５を駆動させる。これにより、原水槽２３の原水が、原水流路２５に導入され、昇圧されて第１水処理部１１に供給される。
第１水処理部１１に供給された原水は、逆浸透膜を透過した透過水（処理水）と、逆浸透膜を透過しなかった濃縮水とに分離される。処理水は、第１水処理部１１から第１処理水流路４１に導入され、水処理システム１の外部と透過水槽３３とに振分けられる。濃縮水は、濃縮水排出流路８２を通って水処理システム１から排出される。
透過水槽３３に振り分けられた処理水は、そのまま透過水槽３３に貯留される。
ポンプ６３及び昇圧ポンプ６５の駆動を開始した後、揚水ポンプ６１は、連続的に駆動させてもよく、断続的に駆動させてもよい。
【００３６】
第１水処理部１１に供給される原水中の鉄濃度は、例えば０．０１ｍｇ／Ｌ以上である。第１水処理部１１に供給される原水中のマンガン濃度は、例えば０．０５ｍｇ／Ｌ以上である。鉄濃度又はマンガン濃度が前記下限値以上である原水は、通常、金属イオンを取り除くための煩雑な前処理が行われていない。このような前処理を行う必要がないことは、工程数の低減、簡略化の点で有利である。
鉄濃度及びマンガン濃度は、水道法に定める公定法に準拠し測定する。
【００３７】
第１水処理部１１に供給される原水中の有機物の量は、全有機炭素（以下、ＴＯＣ）で表示する。原水中のＴＯＣの濃度は、０．３ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、３ｍｇ／Ｌ以上がより好ましい。ＴＯＣが前記下限値以上であれば、滅菌処理工程Ａでの逆浸透膜表面における劣化、それに伴う塩阻止率の低下を抑制できる。原水中のＴＯＣの濃度の上限は特に限定されないが、原水として地下水をそのまま（有機物を添加することなく）使用する場合は、例えば３００ｍｇ／Ｌである。
水中のＴＯＣは、水道法に定める公定法に準拠して測定する。
【００３８】
有機物を含む原水を第１水処理部１１に供給することによって、第１水処理部１１に有機物を付着堆積させ、有機物層を形成することができる。すなわち、第１水処理部１１の原水と接した表面（逆浸透膜の表面等）に、原水中の有機物が付着、堆積して有機物層が形成される。有機物層を形成することで、滅菌処理工程Ａで第１水処理部１１に供給される滅菌剤から第１水処理部１１をより効果的に保護できる。
【００３９】
逆浸透膜で原水を処理する場合、逆浸透膜の表面に付着堆積している有機物の量は、下記式により、原水１Ｌ当たりのＴＯＣ換算の質量として算出される。
原水１Ｌ当たりの、逆浸透膜の表面におけるＴＯＣの質量（ｍｇ）＝逆浸透膜の入口の水のＴＯＣの濃度（ｍｇ／Ｌ）−逆浸透膜の透過水側の水のＴＯＣの濃度（ｍｇ／Ｌ）×水回収率（％）／１００−逆浸透膜の濃縮水側の水のＴＯＣの濃度（ｍｇ／Ｌ）×（１−水回収率（％）／１００）
例えば、下記表１に示すＴＯＣ濃度の原水を直接、逆浸透膜に通水し、水回収率７５％にて下記表１に示すＴＯＣ濃度の透過水と濃縮水を得る場合には、原水１Ｌ当たりの、逆浸透膜の表面に付着堆積しているＴＯＣの質量は、２．２８−０×０．７５−６．９０×（１−０．７５）＝０．５６（ｍｇ／Ｌ）である。なお、ここでは透過水のＴＯＣ濃度を０ｍｇ／Ｌとして計算した。
【００４０】
【表１】
2020104038.tif 000003
【００４１】
任意の期間、連続的に水処理工程を行った後、ポンプ６３及び昇圧ポンプ６５の駆動を停止させて、原水供給部２０から水処理部１０への原水の供給、及び水処理部１０での原水の処理を停止する。
揚水ポンプ６１は、ポンプ６３及び昇圧ポンプ６５の駆動を停止するのと同時に停止させてもよく、それよりも前に停止させてもよい。
【００４２】
「滅菌処理工程Ａ」
滅菌処理工程Ａでは、弁７１，７３を閉の状態とし、三方弁７６，７８を、透過水槽３３からの処理水を第１水処理部１１に振分けるようにする。
【００４３】
次いで、ポンプ６７及び昇圧ポンプ６５を駆動させ、第１薬剤供給部５５から第３処理水流路５４に滅菌剤を供給する。これにより、透過水槽３３の処理水が、第２処理水流路４５及び第３処理水流路５４を通り、滅菌剤と混合されて原水流路２５に導入され、昇圧ポンプ６５で昇圧されて第１水処理部１１に供給される。このとき、処理水及び滅菌剤は、原水と同じく、逆浸透膜の一次側に供給される。また、逆浸透膜の一次側の表面には、原水に含まれていたＴＯＣと金属イオンが存在している。
【００４４】
第１水処理部１１に供給された処理水は、滅菌成分（滅菌剤、又は滅菌剤由来の有効成分）を含む。例えば滅菌剤が次亜塩素酸塩である場合、第１水処理部１１に供給された処理水は、滅菌成分として残留塩素を含む。この滅菌成分によって第１水処理部１１が滅菌処理される。また、昇圧ポンプ６５も滅菌処理される。
【００４５】
第１薬剤供給部５５から第３処理水流路５４に供給する滅菌剤の量は、所望の滅菌効果が得られるように、滅菌剤の種類等を考慮して適宜選定できる。
滅菌剤が次亜塩素酸塩である場合、第１薬剤供給部５５から第３処理水流路５４に供給する滅菌剤の量は、処理水の残留塩素濃度（滅菌に残留塩素が消費される前の残留塩素濃度）が、０．１〜３ｍｇ／Ｌとなる量、さらには０．０１〜０．５ｍｇ／Ｌとなる量が好ましい。残留塩素濃度が前記範囲の下限値以上であれば、充分な滅菌効果が得られやすい。残留塩素濃度が前記範囲の上限値以下であれば、残留塩素による逆浸透膜の劣化を抑制できる。
【００４６】
第１水処理部１１に供給され、滅菌処理に用いられた処理水は、第１水処理部１１から排出され、第１処理水流路４１を通って水処理システム１から排出される。この処理水を水処理システム１から排出することで、滅菌処理工程Ａの後に水処理工程を再開したときに、システム内に残存する滅菌剤と、原水に由来する有機物等とが反応して副生物（トリハロメタン等）が生成することを抑制できる。
【００４７】
滅菌剤が次亜塩素酸塩である場合、必要に応じて、第１処理水流路４１に図示しない検出器を設け、この検出器により、第１水処理部１１から排出される処理水の残留塩素濃度を測定する。検出器としては、残留塩素濃度の検出器として公知のものを使用できる。
このとき検出器で測定される残留塩素濃度に基づき、第１水処理部１１の滅菌処理を継続するか終了するかを判定できる。
第１水処理部１１の滅菌処理時には、典型的には、逆浸透膜の劣化を抑制する観点から、滅菌剤と混合された時点の処理水の残留塩素濃度が比較的低濃度となる量の滅菌剤を供給する。比較的低濃度とは、滅菌処理の開始時に、処理水中の残留塩素が全て滅菌処理に利用され、第１処理水流路４１から排出される処理水から残留塩素が検出されない程度の濃度である。
検出器で測定される残留塩素濃度が所定値未満の場合、例えば残留塩素が検出されない場合は、残留塩素が全て滅菌処理に利用されている（第１水処理部１１の滅菌処理が不充分である）と判断して、第１薬剤供給部５５からの滅菌剤の供給を継続する。
検出器で測定される残留塩素濃度が所定値を超えた場合、例えば残留塩素濃度が０．１ｍｇ／Ｌ超であった場合は、残留塩素が滅菌処理に利用されていない（第１水処理部１１が充分に滅菌処理された）と判断して、第１薬剤供給部５５からの滅菌剤の供給を停止する。
第１薬剤供給部５５からの滅菌剤の供給を停止するのと同時に、処理水の供給を停止してもよい。第１薬剤供給部５５からの次亜塩素酸塩の供給を停止した後、任意の時間、処理水の供給を継続した後、透過水の供給を停止してもよい。
【００４８】
水処理システム１の運転は、各種の弁の開閉、ポンプの駆動、ｐＨ調整手段２９による酸の添加量の調整、第１薬剤供給部５５からの滅菌剤の供給量の調整、検出器の測定結果に基づく滅菌処理の継続又は終了の判定等を行う制御部を設け、制御部により自動で行うようにしてもよく、手動で行ってもよい。
【００４９】
第１実施形態に係る水処理システムの運転方法では、水処理工程の後、原水の供給及び処理を停止し、滅菌処理工程Ａを行うため、滅菌剤を添加せずに原水を処理しつつ、第１水処理部１１内での微生物の増殖を抑制できる。
すなわち、本実施形態に係る水処理システムの運転方法では、逆浸透膜へ原水を導入する前に前処理を行わず、原水中に金属イオンが溶存し、かつ有機物が存在した状態のまま原水を逆浸透膜へ導入し、原水に含まれる有機物と金属イオンを逆浸透膜表面に接触させる。このとき、金属イオンはほぼ酸化析出せず、有機物が優先的に逆浸透膜表面に付着堆積する。次いで、水処理システムの一定時間の停止時や微生物により、金属イオン（鉄、マンガン等）が析出し逆浸透膜表面に付着堆積するが、逆浸透膜表面に、有機物と金属イオンが残存した状態で、滅菌剤と処理水とを逆浸透膜に供給し、逆浸透膜における滅菌処理を行うので、バイオファウリングを抑制できる。
また、本実施形態に係る水処理システムの運転方法では、滅菌処理の際、逆浸透膜表面に有機物が存在するので、逆浸透膜表面における劣化、それに伴う塩阻止率の低下を抑制できる。
原水供給部２０にて原水に対し、土壌由来の濁質除去以外の前処理を行わず、原水を原水供給部２０から第１水処理部１１に供給することは、逆浸透膜装置を停止することなく連続稼働できるという利点がある。
土壌由来の濁質除去以外の前処理を行わない場合、原水としては、自然に濾過され、特に鉄及びマンガンが溶存状態で揚水できることから、地下水が好ましい。
【００５０】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る水処理システムの運転方法は、水処理システム１にて、水処理部１０への原水の供給及び水処理部１０での原水の処理の後、原水の供給及び処理を停止し、原水供給部２０に処理水と滅菌剤とを供給して原水供給部２０を滅菌処理し（滅菌処理工程Ｂ）、次いで、第１水処理部１１に処理水と滅菌剤とを供給して第１水処理部１１を滅菌処理する（滅菌処理工程Ａ）。
滅菌処理工程Ｂの前に予め、原水供給部２０から水処理部１０に原水を供給し、水処理部１０にて原水を処理する（水処理工程）。
滅菌処理工程Ａの後、水処理工程、滅菌処理工程Ｂ及び滅菌処理工程Ａを順次繰り返すことができる。
水処理工程、滅菌処理工程Ａはそれぞれ前記と同様である。
【００５１】
水処理工程の停止時、すなわちポンプ６３及び昇圧ポンプ６５の駆動を停止させて原水の供給及び処理を停止したときに、原水槽２３内に原水が残存している場合は、弁７９を開とすることにより、原水槽２３内の原水を排出する。その後、必要に応じて、原水槽２３の洗浄のため、ポンプ６７を駆動させて、処理水を原水槽２３に供給してもよい。さらに、原水流路２５の洗浄のため、ポンプ６３を駆動させることにより、原水槽２３に供給された処理水を原水流路２５に供給してもよい。原水流路２５に供給された処理水は、例えば第１水処理部１１の濃縮水排出流路８２から排出できる。原水流路２５にプレフィルターが設けられている場合には、このプレフィルター出口から排出してもよい。このようにして、原水供給部２０に原水が無い状態とすることができる。
原水には、滅菌剤と反応する成分（金属イオン、アンモニア性窒素、有機物等）が含まれており、滅菌処理時に原水供給部２０に原水が残存していると、滅菌剤が滅菌処理以外に消費される。また、滅菌剤と有機物等とが反応して副生物（トリハロメタン等）が生成することが懸念される。そのため、滅菌処理工程Ｂの前に、原水供給部２０に原水が無い状態とすることが好ましい。
【００５２】
「滅菌処理工程Ｂ」
滅菌処理工程Ｂでは、三方弁７６，７８を、透過水槽３３からの処理水を原水槽２３に振分けるようにする。
【００５３】
滅菌処理工程Ｂでは、まず、ポンプ６７を駆動させる。また、第２薬剤供給部５２から第４処理水流路５１に滅菌剤を供給する。これにより、透過水槽３３の処理水が、第２処理水流路４５、第３処理水流路５４及び第４処理水流路５１を通り、滅菌剤と混合され、噴霧装置５３から噴霧されて原水槽２３に供給される。
原水槽２３に供給された処理水は、滅菌成分（滅菌剤、又は滅菌剤由来の成分）を含む。例えば滅菌剤が次亜塩素酸塩である場合、原水槽２３に供給された処理水は残留塩素を含む。この滅菌成分によって原水槽２３が滅菌処理される。
【００５４】
原水槽２３に処理水が溜まった後、ポンプ６３を駆動させる。これにより、原水槽２３から、滅菌成分を含む処理水が原水流路２５に供給され、原水流路２５が滅菌処理される。
【００５５】
第２薬剤供給部５２から第４処理水流路５１に供給する滅菌剤の量は、所望の滅菌効果が得られるように、滅菌剤の種類等を考慮して適宜選定できる。
滅菌剤が次亜塩素酸塩である場合、第２薬剤供給部５２から第４処理水流路５１に供給する滅菌剤の量は、処理水の残留塩素濃度（滅菌に残留塩素が消費される前の残留塩素濃度）が、０．１〜１００ｍｇ／Ｌとなる量、さらには０．１〜１０ｍｇ／Ｌとなる量が好ましい。残留塩素濃度が前記範囲の下限値以上であれば、充分な滅菌効果が得られやすい。
【００５６】
原水供給部２０（原水槽２３、原水流路２５）の滅菌処理に用いられた処理水は、濃縮水排出流路８２を通って水処理システム１から排出される。この処理水を水処理システム１から排出することで、滅菌処理工程Ｂの後に水処理工程を再開したときに、システム内に残存する滅菌剤と、原水中の有機物等とが反応して副生物（トリハロメタン等）が生成することを抑制できる。
【００５７】
滅菌剤が次亜塩素酸塩である場合、必要に応じて、濃縮水排出流路８２に図示しない検出器を設け、この検出器により、原水供給部２０から排出される処理水の残留塩素濃度を測定する。
このとき検出器で測定される残留塩素濃度に基づき、原水供給部２０の滅菌処理を継続するか終了するかを判定できる。
原水供給部２０の滅菌処理時には、典型的には、滅菌剤と混合された時点の処理水の残留塩素濃度が比較的高濃度となるように滅菌剤を供給する。比較的高濃度とは、滅菌処理の開始時に、処理水中の残留塩素の一部のみが滅菌処理に利用され、原水排出流路８１から排出される処理水から残留塩素が検出される程度の濃度である。
検出器で測定される残留塩素濃度が所定値以下である場合、例えば残留塩素が全く滅菌処理に利用されなかったときの残留塩素濃度よりも低い場合は、残留塩素が滅菌処理に利用されている（原水供給部２０の滅菌処理が不充分である）と判断して、第２薬剤供給部５２からの滅菌剤の供給を継続する。
検出器で測定される残留塩素濃度が所定値を超えた場合、例えば残留塩素が全く滅菌処理に利用されなかったときの残留塩素濃度と同じである場合は、残留塩素が滅菌処理に利用されていない（原水供給部２０が充分に滅菌処理された）と判断して、第２薬剤供給部５２からの滅菌剤の供給を停止する。
【００５８】
第２薬剤供給部５２からの滅菌剤の供給を停止するのと同時に、処理水の供給を停止してもよいが、処理水の供給を継続し、検出器で検出される残留塩素濃度が所定値以下（例えば１．０ｍｇ／Ｌ未満）となったときに処理水の供給を停止することが好ましい。原水供給部２０に残留塩素が残存していると、滅菌処理工程Ｂの後に水処理工程を再開したときに、この残留塩素が水処理部１０の部材、特に第１水処理部１１の逆浸透膜を劣化させるおそれがある。処理水の供給を継続し、残留塩素濃度が所定値以下となったときに処理水の供給を停止することで、逆浸透膜等の劣化を抑制できる。
【００５９】
第２実施形態に係る水処理システムの運転方法では、水処理工程の後、原水の供給及び処理を停止し、滅菌処理工程Ｂ及び滅菌処理工程Ａを行うため、滅菌剤を添加せずに原水を処理しつつ、原水供給部２０及び第１水処理部１１内での微生物の増殖を抑制できる。
【００６０】
以上、本発明について、実施形態を示して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上記実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
【００６１】
例えば、原水供給部２０に、ｐＨ調整手段２９の代わりに、又はｐＨ調整手段２９に加えて、原水に還元剤を供給する還元剤供給部を設けてもよい。還元剤の添加により、原水を還元状態に調整し、原水中に金属イオンが溶存した状態で原水の処理を行うようにできる。還元剤としては、重亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムが例示できる。
原水供給部２０に、ｐＨ調整手段２９の代わりに、又はｐＨ調整手段２９に加えて、原水から物理的に溶存酸素を除去する脱酸素装置を設けてもよい。脱酸素装置としては、例えば、特許文献２に記載のものが例示できる。
【００６２】
原水供給部２０において、原水槽２３を設けず、原水を揚水配管２１から直接、原水流路２５に導入してもよい。
原水供給部２０において、原水流路２５にプレフィルターを設けてもよい。プレフィルターは、原水中の異物（ゴミ、砂等）を除去する。プレフィルターは、原水中の異物を除去することによって第１水処理部１１の逆浸透膜を保護する。プレフィルターとしては、逆浸透膜への異物供給を抑制するため糸巻フィルタ等がある。
原水供給部２０において、原水槽２３の上流に、異物除去部として、除濁塔を設けてもよい。
【００６３】
第２実施形態において、滅菌処理工程Ｂの前に滅菌処理工程Ａを行ってもよい。
【００６４】
水処理部１０は、第１水処理部１１以外の水処理部を備えていてもよい。すなわち、水処理部１０で原水に対して複数種の処理を行ってもよい。
【００６５】
例えば、第１水処理部１１の下流側に、第１水処理部１１で得た処理水（透過水）に対して陽イオン交換処理を行う第２水処理部を備えてもよい。陽イオン交換処理により、逆浸透膜で除去されなかった陽イオン（アンモニア性窒素等の１価イオン）を除去できる。
第２水処理部は、例えば、陽イオン交換体が充填された充填塔である。透過水は、例えば、充填塔の上部に導入され、陽イオン交換体と接触しながら充填塔を通過し、充填塔の下部から排出される。
第２水処理部を備える場合、第２水処理部で得た処理水を滅菌処理に用いてもよい。処理水及び滅菌剤を第２水処理部に供給して第２水処理部の滅菌処理を行ってもよい。
【００６６】
第２水処理部の下流側に、第２水処理部で得た処理水と炭酸カルシウムとを接触させる第３水処理部を備えてもよい。この処理により、処理水にカルシウムイオン（ミネラル分）が供給される。また、ｐＨが高まり、配管や設備の腐食が抑制される。
第３水処理部は、例えば、炭酸カルシウムが充填された充填塔である。第２水処理部で得た処理水は、例えば、充填塔の上部に導入され、炭酸カルシウムと接触しながら充填塔を通過し、充填塔の下部から排出される。
第３水処理部を備える場合、第３水処理部で得た処理水を滅菌処理に用いてもよい。処理水及び滅菌剤を第３水処理部に供給して第３水処理部の滅菌処理を行ってもよい。
【００６７】
第１処理水流路４１に、第１水処理部１１に供給された処理水を排出する処理水排出流路が接続されていてもよい。この処理水排出流路に、処理水の残留塩素濃度を測定する検出器を設けてもよい。
原水流路２５に、原水槽２３を経て原水流路２５に供給された処理水を排出する処理水排出流路が接続されていてもよい。この処理水排出流路に、処理水の残留塩素濃度を測定する検出器を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の水処理システム運転方法及び水処理システムによれば、滅菌剤を添加せずに原水を処理しつつ、システム内での微生物の増殖を抑制できる。
【符号の説明】
【００６９】
１  水処理システム
１０  水処理部
１１  第１水処理部
２０  原水供給部
２１  揚水配管
２３  原水槽
２５  原水流路
２９  ｐＨ調整手段
３３  透過水槽（処理水槽）
４１  第１処理水流路
４５  第２処理水流路
５１  第４処理水流路（第２処理水供給部）
５２  第２薬剤供給部
５３  噴霧装置
５４  第３処理水流路（第１処理水供給部）
５５  第１薬剤供給部
６１  揚水ポンプ
６３，６７  ポンプ
６５  昇圧ポンプ
７１，７３，７９  弁
７６，７８  三方弁
８１  原水排出流路
８２  濃縮水排出流路（処理水排出流路）
１００  水源
【図１】
2020104038.tif 000004