(57)【要約】【課題】ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を含む被処理水をＲＯ膜等で膜分離処理する際に、被処理水中のヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染を効果的に防止することができる膜用水処理薬品を提供する。【解決手段】グルコシド基を親水基として有する界面活性剤を含む膜用水処理薬品。該界面活性剤は、下記式（１）で表されるアルキルポリグルコキシドが好ましい。ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を含む被処理水を膜分離処理するに当たり、膜給水にこの膜用水処理薬品を添加する膜処理方法。    Ｒ−Ｏ−（Ｇ）ｎ−Ｈ      …（１）（式中、Ｒは炭素数４〜１８の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ｇはグルコシド基を表し、ｎは１〜５の数である。）【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染を防止するための水処理薬品であって、グルコシド基を親水基として有する界面活性剤を含むことを特徴とする膜用水処理薬品。
【請求項２】
前記界面活性剤のＨＬＢが５以上である請求項１に記載の膜用水処理薬品。
【請求項３】
前記界面活性剤が下記式（１）で表されるアルキルポリグルコキシドである請求項１又は２に記載の膜用水処理薬品。
Ｒ−Ｏ−（Ｇ）ｎ−Ｈ      …（１）
（式中、Ｒは炭素数４〜１８の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ｇはグルコシド基を表し、ｎは１〜５の数である。）
【請求項４】
前記ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物が多糖類である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の膜用水処理薬品。
【請求項５】
ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を含む被処理水を膜分離処理するに当たり、該膜の給水に請求項１ないし４のいずれか１項に記載の膜用水処理薬品を添加することを特徴とする膜処理方法。
【請求項６】
前記膜用水処理薬品を、前記被処理水に、前記界面活性剤の濃度が０．０１〜１００ｍｇ／Ｌとなるように添加する請求項５に記載の膜処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を含む被処理水を逆浸透膜（ＲＯ膜）等で膜分離処理する際に、被処理水中のヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染を防止する膜用水処理薬品と、この膜用水処理薬品を用いた膜処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界的な水供給の不足において海水、かん水の淡水化また排水回収系では膜処理システムを用いた水再生設備を導入することによる節水対策が積極的に行われている。水再生設備において高回収率で膜処理システムを運転した場合、限外（ＵＦ）濾過膜や精密濾過（ＭＦ）膜ではＳＳ・コロイド物質や有機物による膜閉塞が、逆浸透（ＲＯ）膜ではスケール障害や有機物による膜閉塞が問題となってくる。特に、電子工場や食品工場等の場合、排水に含まれる高濃度の有機物（ＴＯＣ）を除去するため、生物処理装置を設置しＴＯＣを低減するのが一般的であるが、生物処理水等に含まれる生物代謝物系有機物、例えば多糖類等の、ヒドロキシ基を有し、環状構造を有する単糖類がグルコシド結合した構造を有する生物代謝物系有機物は、分離膜に吸着することによって急激な透過水量の低下を引き起こし、頻繁に膜洗浄を行う必要があることが問題となっていた。
【０００３】
特許文献１には、分離膜のバイオフィルム用の殺菌洗浄剤として、ドデシルアルコールエチレンオキシド９モル付加物等のノニオン界面活性剤を含むものが提案されているが、本発明で用いるグルコシド基を親水基として有する界面活性剤については記載も示唆もない。
【０００４】
特許文献２には、プロセス水の浄化処理方法として、ノニオン界面活性剤（ポリオキシエチレン（１０）オクチルフェニルエーテル）を用いてＲＯ膜を汚染させることで低ファウリング膜として使用することが記載されている。また、特許文献３には、下水用複合半透膜の透過水量低下率の評価液として、ノニオン界面活性剤（ポリオキシエチレン（１０）オクチルフェニルエーテル）溶液を用いることが記載されている。しかし、これらは、いずれもノニオン界面活性剤がＲＯ膜を汚染させることを示すものに他ならず、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染防止効果を何ら示唆するものではない。また、これら特許文献２，３にも、本発明で用いるグルコシド基を親水基として有する界面活性剤についての記載も示唆もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１５８７４３号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１１９３５０号
【特許文献３】特開２００２−２２４５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を含む被処理水をＲＯ膜等で膜分離処理する際に、被処理水中のヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染を効果的に防止することができる膜用水処理薬品と、この膜用水処理薬品を用いた膜処理方法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】
【０００７】
本発明者は上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、グルコシド基を親水基として有する界面活性剤が、被処理水中のヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を効果的に分散させて、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染を有効に防止することができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
【０００８】
［１］  ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染を防止するための水処理薬品であって、グルコシド基を親水基として有する界面活性剤を含むことを特徴とする膜用水処理薬品。
【０００９】
［２］  前記界面活性剤のＨＬＢが５以上である［１］に記載の膜用水処理薬品。
【００１０】
［３］  前記界面活性剤が下記式（１）で表されるアルキルポリグルコキシドである［１］又は［２］に記載の膜用水処理薬品。
Ｒ−Ｏ−（Ｇ）ｎ−Ｈ      …（１）
（式中、Ｒは炭素数４〜１８の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ｇはグルコシド基を表し、ｎは１〜５の数である。）
【００１１】
［４］  前記ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物が多糖類である［１］ないし［３］のいずれかに記載の膜用水処理薬品。
【００１２】
［５］  ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を含む被処理水を膜分離処理するに当たり、該膜の給水に［１］ないし［４］のいずれかに記載の膜用水処理薬品を添加することを特徴とする膜処理方法。
【００１３】
［６］  前記膜用水処理薬品を、前記被処理水に、前記界面活性剤の濃度が０．０１〜１００ｍｇ／Ｌとなるように添加する［５］に記載の膜処理方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を含む被処理水をＲＯ膜等で膜分離処理する際に、被処理水中のヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を効果的に分散させて、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染、更には膜閉塞を防止し、膜の透過水量の低下を抑制して、長期に亘り、安定かつ効率的な膜分離処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例で用いた平膜試験装置を示す模式図である。
【図２】実施例１と比較例１〜３の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
なお、以下においては、本発明の膜用水処理薬品を、主としてＲＯ膜を用いた膜分離処理に適用する場合を例示して本発明を説明するが、本発明の膜用水処理薬品は、ＲＯ膜に限らず、ＭＦ膜、ＵＦ膜、ＮＦ膜等の分離膜の被処理水（給水）にも有効に適用される。
【００１８】
本発明の膜用水処理薬品は、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染を防止するための水処理薬品であって、グルコシド基を親水基として有する界面活性剤を有効成分とするものである。
【００１９】
本発明者は、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物、特に、多糖類等の、ヒドロキシ基を有し、環状構造を有する単糖類がグルコシド結合した構造を有する生物代謝物系有機物による膜汚染を抑制する界面活性剤種について鋭意検討した結果、親水基としてグルコシド基を含む界面活性剤が、このような生物代謝物系有機物による膜汚染を効果的に抑制できることを見出した。
【００２０】
本発明で用いるグルコシド基を親水基として有する界面活性剤による、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物に対する膜汚染抑制効果のメカニズムは以下のように考えられる。
多糖類系の生物代謝物有機物は高分子であるため、水素結合によってＲＯ膜と結合し、不可逆的な膜閉塞を発生させる。このようなヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物が存在する水中に、グルコシド基を親水基として有する界面活性剤を添加すると、これが多糖類系有機物に吸着し、さらにＲＯ膜との水素結合力が弱いグルコシド基が存在することで、膜表面近傍での水素結合による生物代謝物系有機物の膜吸着を抑制する。
【００２１】
従来、界面活性剤の中でもポリオキシエチレン（１０）オクチルフェニルエーテル等のノニオン界面活性剤は、親水基であるエチレンオキシド（ＥＯ）鎖がＲＯ膜と水素結合することで不可逆的な膜閉塞を発生させる膜汚染物質であるとされていたが（前述の特許文献２，３）、本発明では、ＲＯ膜との水素結合力が弱い親水基であるグルコシド基を有する界面活性剤を用いることで、膜汚染を抑制することができる。
【００２２】
本発明で用いるグルコシド基を親水基として有する界面活性剤としては、親水基として下記構造式で表されるグルコシド基を有する界面活性剤であればよく、特に制限はないが、例えば、オクチルポリグルコシド、ブチルポリグルコシド等のアルキルポリグルコシド、アルキルマルトシド、ショ糖脂肪酸、グルコシド脂肪酸エステル、ヒドロキシプロピルスルホン酸ポリグルコシドＮａ等が挙げられる。
【００２３】
【化１】
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【００２４】
本発明で用いるグルコシド基を親水基として有する界面活性剤としては、好ましくは、下記式（１）で表されるアルキルポリグルコキシドが挙げられる。
Ｒ−Ｏ−（Ｇ）ｎ−Ｈ      …（１）
（式中、Ｒは炭素数４〜１８の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ｇはグルコシド基を表し、ｎは１〜５の数である。）
なお、通常のアルキルポリグルコシドは、式（１）中のｎの異なるものの混合物として提供されるため、ｎはその平均値としての値を示す。
【００２５】
上記式（１）で表されるアルキルポリグルコキシドとしては、ブチルポリグリコシド、ヘキシルポリグルコシド、ヘプチルポリグルコシド、イソヘプチルポリグルコシド、オクチルポリグルコシド、２−エチルヘキシルポリグルコシド、ノニルポリグルコシド、イソノニルポリグルコシド、デシルポリグルコシド、ドデシルポリグルコシドが挙げられる。
【００２６】
このようなアルキルポリグルコキシドは市販品を用いることができ、例えば、第一工業製薬（株）製ノニオシド（登録商標）Ｄ−１２Ｓ（炭素数１０〜１４のアルキルポリグルコシド（式（１）中のｎは約１.３））、ノニオシド（登録商標）Ｂ−１５（ブチルポリグルコシド（式（１）中のｎは約１．５））、ノニオシド（登録商標）Ｏ−１３（２−エチルヘキシルポリグルコシド（式（１）中のｎは約１．３））などが挙げられる。
【００２７】
本発明で用いるグルコシド基を親水基として有する界面活性剤のＨＬＢが低いと界面活性剤自体がＲＯ膜を閉塞するため、ＨＬＢは５以上であることが好ましい。
ここで、ＨＬＢ値は、小田らによるＨＬＢ算出方法として、当業者において広く知られているものであり（小田良平ほか著「界面活性剤の合成とその応用」、槇書店（１９６４））、下記式（２）で算出される。式（２）における「無機性値」と「有機性値」は、化合物の基毎にあらかじめ決められた値であり、ＨＬＢはこれらの値を用いて化合物全体について合計することによって算出される。
ＨＬＢ＝（Σ無機性値／Σ有機性値）×１０      …（２）
【００２８】
このようなグルコシド基を親水基として有する界面活性剤は、１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２９】
また、本発明の膜用水処理薬品は、上記のグルコシド基を親水基として有する界面活性剤を含むものであればよく、このグルコシド基を親水基として有する界面活性剤以外の他のスケール防止剤やスライムコントロール剤を含むものであってもよい。
【００３０】
本発明の水処理薬品が適用される膜給水に含まれるヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物とは、糖類の検出法、例えばフェノール硫酸法等の比色分析を用いて検出される成分であり、多糖類等の、ヒドロキシ基を有し、環状構造を有する単糖類がグルコシド結合した構造を有する生物代謝物系有機物、具体的にはジエランガム、プルラン、デキストラン、レバン、カードラン、キサンタンガム、グアガム等が挙げられる。
【００３１】
このようなヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を含む被処理水としては、電子工場や食品工場等の排水を生物処理することで、生物代謝物系有機物としてヒドロキシ基を有する有機物を含有する生物処理水や、多糖類等のヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物を原料として用いる食品・飲料製造工場の排水などが挙げられる。
これらの被処理水に含まれるヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物の濃度は、当該被処理水の種類により異なるが、通常０．５〜１５ｍｇ／Ｌ程度であり、この被処理水を孔径０．４５μｍのフィルターで濾過して得られた濾過水（以下「０．４５μｍ濾過水」と称す場合がある。）の全有機炭素（ＴＯＣ）もしくは不揮発性有機炭素（ＮＰＯＣ）濃度として０．５〜１０ｍｇ／Ｌ程度である。
【００３２】
本発明において、膜処理に供される被処理水のｐＨは、特に限定されないが、好ましくは３．５〜８．５であり、より好ましくは４．０〜７．５であり、さらに好ましくは５．０〜７．０であるので、必要に応じて、酸剤及び／又はアルカリ剤を添加して、このｐＨ範囲になるように調整することが望ましい。
【００３３】
本発明の膜用水処理薬品を、ヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染を防止するために、ＲＯ膜、その他の膜給水に添加する場合、その添加量は、グルコシド基を親水基として有する界面活性剤の濃度として、０．０１〜１００ｍｇ／Ｌ、特に０．１〜１０ｍｇ／Ｌとなるような量とすることが好ましい。この界面活性剤の添加量が少な過ぎると、これを添加したことによるヒドロキシ基を有する生物代謝物系有機物による膜汚染防止効果を十分に得ることができず、多過ぎると当該界面活性剤自体が膜汚染を引き起こす可能性がある。
【実施例】
【００３４】
以下に、本発明の効果を具体的な実施例を挙げてさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
以下の実施例及び比較例で用いた評価薬剤を、下記表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
実施例及び比較例における試験方法は以下の通りである。
＜試験溶液の調製＞
多糖類等の、ヒドロキシ基を有し、環状構造を有する単糖類がグルコシド結合した構造を有する生物代謝物系有機物として、ジェランガム（和光純薬工業（株）製）を、０．４５μｍ濾過水のＮＰＯＣが１．５ｍｇ／Ｌになるように添加し、また、表１に示す評価薬剤を１ｍｇ／Ｌ濃度で添加し（ただし、比較例１では評価薬剤添加せず）、更に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を用いて電気伝導率を５０ｍＳ／ｍに調整した後、少量の水酸化ナトリウム水溶液又は硫酸水溶液でｐＨを５．５〜６．５に調整して試験溶液（試験溶液中のジェランガム濃度は７．５ｍｇ／Ｌ）とした。
【００３８】
＜試験装置＞
試験装置としては、図１に示す平膜試験装置を用いた。
この平膜試験装置は、有底有蓋の円筒状容器１の高さ方向の中間位置に平膜セル２を設けて容器内を原水室１Ａと透過水室１Ｂとに仕切り、この容器１をスターラー３上に設置し、ポンプ４で被処理水を配管１１を介して原水室１Ａに給水すると共に、容器１内の攪拌子５を回転させて原水室１Ａ内を攪拌し、透過水を透過水室１Ｂより配管１２を介して取り出すと共に、濃縮水を原水室１Ａより配管１３を介して取り出すものである。濃縮水取り出し配管１３には圧力計６と圧力調整バルブ７が設けられている。
【００３９】
＜ＲＯ膜通水試験＞
上記の各試験溶液と試験装置を用い、以下の条件でＲＯ膜通水試験を行った。
ＲＯ膜：ポリアミド系ＲＯ膜（日東電工社製「ＥＳ２０」）
温度：２４〜２５℃
ＲＯ膜回収率：８０％（５倍濃縮）
【００４０】
このときのフラックス比（初期フラックスに対する経時時間後のフラックスの割合）の経時変化を調べ、結果を図２に示した。
【００４１】
図２より明らかなように、薬剤無添加の比較例１では、経時によりフラックス比が大きく低下する。比較例１，２ではノニオン界面活性剤による膜汚染でフラックス比の低下が助長されている。これに対し、グルコシド基を親水基として有する界面活性剤を添加した実施例１では、フラックス比の低下を抑えることができ、５０時間の連続通水でも初期フラックスの７０％以上を維持できている。
【符号の説明】
【００４２】
１  容器
１Ａ  原水室
１Ｂ  透過水室
２  平膜セル
３  スターラー
【図１】
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【図２】
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