(57)【要約】【課題】吸着材や凝集剤等の特別な薬剤を用いることなく、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去を長期間にわたって実施できるバイオポリマー除去装置、及び前記バイオポリマー除去装置を備える水処理システムを提供することを目的とする。【解決手段】分画分子量が３０，０００〜５００，０００であり、水に対する接触角が４０〜８５°である中空糸膜３１と、前記中空糸膜を定期的に酸洗浄する酸洗浄部とを備えるバイオポリマー除去装置１である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分画分子量が３０，０００〜５００，０００であり、水に対する接触角が４０〜８５°である中空糸膜と、
前記中空糸膜を定期的に酸洗浄する酸洗浄部とを備えることを特徴とするバイオポリマー除去装置。
【請求項２】
前記中空糸膜は、荷重２００ｇ／ｍｍ２の条件下におけるＭＩＴ試験法による耐折回数が１万回以上である請求項１に記載のバイオポリマー除去装置。
【請求項３】
前記中空糸膜は、６０℃恒温下にて５質量％硫酸に浸漬した後における破断強度の、前記浸漬前における破断強度に対する割合が、８０％以上である請求項１又は請求項２に記載のバイオポリマー除去装置。
【請求項４】
前記中空糸膜は、ポリフッ化ビニリデンを主成分として含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオポリマー除去装置。
【請求項５】
前記酸洗浄部が、
前記中空糸膜のろ液側から被処理水側へ逆洗用流体を透過させて逆洗する逆洗部と、
前記逆洗時に前記中空糸膜に接触する液体に、酸を添加する酸添加部と、
前記逆洗後に、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させる気体供給部とを備え、
前記酸添加部は、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体の、前記逆洗後のｐＨが、５未満となるように、前記逆洗前又は前記逆洗時に、前記液体に酸を添加する請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイオポリマー除去装置。
【請求項６】
前記酸洗浄部が、
前記中空糸膜のろ液側から被処理水側へ逆洗用流体を透過させて逆洗する逆洗部と、
前記逆洗後に、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させる気体供給部と、
前記気体の供給時に前記中空糸膜に接触する液体に、酸を添加する酸添加部とを備え、
前記酸添加部は、前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触されていた液体のｐＨが、５未満となるように、前記気体を供給する前又は前記気体を供給する時に、前記液体に酸を添加する請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイオポリマー除去装置。
【請求項７】
バイオポリマーの除去率が、４０〜１００％である請求項１〜６のいずれか１項に記載のバイオポリマー除去装置。
【請求項８】
膜ろ過装置に供給される水を前処理するために用いられる請求項１〜７のいずれか１項に記載のバイオポリマー除去装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のバイオポリマー除去装置と、
前記バイオポリマー除去装置で処理された水を膜ろ過する膜ろ過装置とを備える水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオポリマー除去装置、及び水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理において、水中から異物を除去する際、異物としてバイオポリマーを除去することが求められることがある。水中から異物を除去する際、具体的には、膜ろ過技術を用いることがある。
【０００３】
水処理における膜ろ過技術は、分離対象物の相転移及び化学変化等を伴わないため、他の分離法に比べて、高効率且つ省エネルギという観点から注目されている。具体的には、膜ろ過技術は、海水淡水化、上水道、超純水製造、排水回収、及び膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）等の分野において、その利用が検討されている。
【０００４】
しかしながら、膜ろ過は、ろ過時間の増加とともに、供給される水中に存在する懸濁物質及び汚染物等の物質が膜の表面及び膜中の細孔に付着して、透水性能が低下する現象、いわゆる膜ファウリングが発生する。この膜ファウリングの進行に伴って、単位処理水量当たりに必要となるエネルギが上昇する。一方で、膜ファウリングの発生は、膜が固液分離を達成している証明にもなる。これらのことから、膜ろ過技術において、膜ファウリングの制御が重要な技術要素となっているが、劇的な改善がなされていない。具体的には、膜ろ過のランニングコストは、この３０年間ほどの期間、劇的な改善がなされていない。膜ファウリングの対策技術が未だ確立できていないことを示唆しているとも言える。
【０００５】
膜ろ過において、膜ファウリングの抑制のための膜の洗浄方法としては、大きく分けて、物理洗浄と化学洗浄とが挙げられる。物理洗浄としては、例えば、膜の透過方向とは逆の方向に透過水を透過させて、膜を物理的に洗浄する、いわゆる逆洗（バックウォッシュ）等が一般的な方法として挙げられる。膜ファウリングのうち、このような物理洗浄によって除去されるものを、可逆的なファウリングと呼ばれ、物理洗浄によっても除去されないものを、不可逆的なファウリングと呼ばれる。また、化学洗浄としては、例えば、酸やアルカリ等の化学薬品を用いて、膜を洗浄する方法が一般的な方法として挙げられる。化学洗浄は、不可逆的なファウリングを除去するために行われる洗浄である。そして、この不可逆的なファウリングの制御が、膜ファウリングの抑制技術として、非常に重要である。
【０００６】
バイオポリマーは、河川水における精密ろ過膜、及び海水淡水化における逆浸透膜のいずれにおいても、不可逆的なファウリングの原因になることが報告されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。このことから、バイオポリマーを膜ろ過法で分離しようとすると、不可逆的なファウリングが発生することになる。バイオポリマーとしては、多糖類やたんぱく質等の、微生物の代謝物質によって構成される有機物等が挙げられるが、詳細な物質の特定は困難である。バイオポリマーは、例えば、Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＬＣ−ＯＣＤ：ＤＯＣ−Ｌａｂｏｒ  Ｄｒ．Ｈｕｂｅｒ社製）と呼ばれる、サイズ排除カラムによる液体クロマトグラフィーと有機炭素検出器とを直結した装置によって、保持時間３０分前後に検出される最も保持時間が短い成分と定義されている。バイオポリマーが、上述のように、多糖類やたんぱく質であると例示されているのは、以下のことによる。まず、前記サイズ排除カラムによる液体クロマトグラフィーの保持時間が短いことから、当該成分が、高分子量成分であり、かつ、親水性であることによる。また、ＬＣ−ＯＣＤには、ＵＶ吸収の検出器が接続されており、当該ピークからは２５４ｎｍのＵＶ吸収が観測されないことから、不飽和結合を有しない成分であると考えられることによる。これらのことから、バイオポリマーは、多糖類やたんぱく質等の、微生物の代謝物質によって構成される有機物等と推察されるが、詳細な物質の特定は困難である。
【０００７】
バイオポリマーを膜ろ過法で分離しようとすると、上述したように、不可逆的なファウリングが発生することになる。そこで、このようなバイオポリマーによる膜ファウリングを抑制する方法としては、図４に示すような、膜ろ過装置２の前段に、吸着材による処理や凝集沈殿させる処理等の前処理装置３を備える水処理システムを用いる方法等が挙げられる。すなわち、前記膜ろ過装置２に供給する水として、吸着材を用いてバイオポリマーを吸着除去して得られた水や、バイオポリマーを凝集処理により除去して得られた水等の、前記前処理装置３により処理された水を使用する方法等が挙げられる。このように、膜ろ過装置２に、前記前処理装置３によりバイオポリマーを除去した水を供給して、膜ろ過装置２でろ過すると、バイオポリマーによる膜ファウリングを抑制することができる。なお、図４は、従来の、バイオポリマーによる膜ファウリングを抑制した水処理システムの構成を示す概略図である。
【０００８】
吸着材を用いてバイオポリマーを吸着除去する方法としては、例えば、特許文献１に記載の吸着材を用いる方法等が挙げられる。
【０００９】
特許文献１には、カチオン性基を含有する第１の高分子を含む吸着材であって、前記吸着材は、所定のカチオン性基密度及び所定のカチオン性基の含有量である、膜ファウリング原因物質に対して吸着能を有する膜ファウリング原因物質吸着材が記載されている。
【００１０】
バイオポリマーを凝集処理により除去する方法としては、特許文献２及び特許文献３に記載の方法等が挙げられる。
【００１１】
特許文献２には、工業用水にメラミン・ホルムアルデヒド樹脂酸コロイド溶液を添加して凝集処理した後、濾過する工業用水の清澄化方法が記載されている。
【００１２】
特許文献３には、海水にメラミン・ホルムアルデヒド樹脂酸コロイド溶液を所定量添加して凝集処理した後、濾過処理し、得られた濾過水を逆浸透膜処理する海水の処理方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１７８４５８号
【特許文献２】特開２０１７−１３１８７１号公報
【特許文献３】特開２０１７−１１３６８１号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｋａｔｓｕｋｉ  Ｋｉｍｕｒａ，Ｋｅｎ  Ｔａｎａｋａ，Ｙｏｓｈｉｍａｓａ  Ｗａｔａｎａｂｅ、ＷＡＴＥＲ  ＲＥＳＥＡＲＣＨ、２０１４、４９、４３４−４４３
【非特許文献２】竹内  和久、Ｂｕｌｌ．Ｓｏｃ．Ｓｅａ  Ｗａｔｅｒ  Ｓｃｉ．Ｊｐｎ．２００９、６３、３６７−３７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１によれば、バイオポリマーを、被処理水中で効率的に吸着除去することが可能であり、これにより膜ろ過工程において、膜ファウリング、特に物理的に不可逆な膜ファウリングが生じるのを抑制し、ろ過膜の透水性を長期にわたり維持することが可能である旨が開示されている。また、特許文献１には、吸着工程で膜ファウリング原因物質を吸着した吸着材を、洗浄流体と接触させることにより再生することも記載されている。
【００１６】
しかしながら、膜ろ過装置に供給する水として、特許文献１に記載されているような吸着材を用いてバイオポリマーを吸着除去して得られた水を用いる方法では、膜ろ過に供給する前に、吸着材と被処理水を接触させる必要があるため、産業上、比較的大きな吸着塔が必要になってしまう。また、再生する際にも、洗浄流体等の薬品が必要である。
【００１７】
特許文献２によれば、凝集処理水の直接濾過が可能な少ない凝集剤量で、高い清澄度の処理水を得ることができる旨が開示されている。
【００１８】
特許文献３によれば、ＲＯ膜汚染、及びそれによる透過水量の低下、膜閉塞を防止し、膜の洗浄頻度を低減して、安定かつ効率的な処理を継続することが可能となる旨が開示されている。
【００１９】
膜ろ過装置に供給する水として、特許文献２及び特許文献３に記載されているような凝集処理によりバイオポリマーを除去して得られた水を用いる方法では、上述したように、凝集剤として、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂酸コロイド溶液を添加して、凝集処理した後に、ろ過処理や沈殿（加圧浮上）操作等をすることによって、清澄化し、バイオポリマーを除去する。
【００２０】
しかしながら、このような方法では、凝集剤として、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂酸コロイド溶液が必要な上に、凝集操作を行うための凝集槽、及びそれらを固液分離するためのろ過、沈殿、加圧浮上のいずれかの設備が必要であり、設備が大型化してしまう。また、薬剤コストが上昇してしまう。
【００２１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、吸着材や凝集剤等の特別な薬剤を用いることなく、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去を長期間にわたって実施できるバイオポリマー除去装置、及び前記バイオポリマー除去装置を備える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】
【００２２】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。
【００２３】
本発明の一態様に係るバイオポリマー除去装置は、分画分子量が３０，０００〜５００，０００であり、水に対する接触角が４０〜８５°である中空糸膜と、前記中空糸膜を定期的に酸洗浄する酸洗浄部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
このような構成によれば、吸着材や凝集剤等の特別な薬剤を用いることなく、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去を長期間にわたって実施できるバイオポリマー除去装置を提供することができる。
【００２５】
このことは、以下のことによると考えられる。
【００２６】
まず、分画分子量が３０，０００〜５００，０００である中空糸膜は、被処理水を透過させることによって、被処理水中に含まれるバイオポリマーを除去することができると考えられる。膜ファウリングの原因物質であるバイオポリマーは、ＬＣ−ＯＣＤによる解析によれば、物質の種類によっても異なるが、その分子量は、おおよそ１０万以上であると考えられる。膜ろ過において、バイオポリマーが不可逆的なファウリングの原因になるのは、バイオポリマーが、水処理で用いられる膜の細孔よりも小さいためであると本発明者等は考えた。すなわち、水処理で用いられる膜で、バイオポリマーを含む水を処理すると、Ｈｅｒｍａｎｓ−Ｂｒｅｄｅｅらの閉塞モデルにおける、標準閉塞モデル又は完全閉塞モデルに該当するためであると考えた。このことから、水処理で用いる膜とは別に、細孔径がバイオポリマーの実効サイズより小さいと思われる中空糸膜を用いることによって、膜ろ過によって、バイオポリマーを直接的に除去できると考えられる。
【００２７】
なお、バイオポリマーは、その構造等によって、同じ分子量でも、中空糸膜の透過しやすさが異なる。このため、中空糸膜の分画分子量がバイオポリマーの分子量より小さくても、細孔径がバイオポリマーより小さい中空糸膜とは言い切れない。このため、中空糸膜の細孔径とバイオポリマーの大きさとの関係において、バイオポリマーの大きさに関しては、分子量ではなく、実効サイズであるほうが好ましい。すなわち、バイオポリマーの実効サイズより細孔径が小さい中空糸膜であることが求められる。
【００２８】
そして、前記分画分子量が３０，０００〜５００，０００である中空糸膜は、細孔径がバイオポリマーの実効サイズより小さいと思われる中空糸膜であると考えられる。よって、このような中空糸膜を用いることによって、膜ろ過によって、バイオポリマーを直接的に除去できると考えられる。
【００２９】
前記中空糸膜は、上述したように、標準閉塞モデル又は完全閉塞モデルに該当しないと考えられ、バイオポリマーが不可逆的なファウリングの原因になりにくく、洗浄により中空糸膜から除去されやすいと考えられる。さらに、前記中空糸膜は、水に対する接触角が４０〜８５°であるので、バイオポリマーによるファウリング以外のファウリングを抑制しつつ、バイオポリマーを中空糸膜から剥離しやすいと考えられる。このことからも、バイオポリマーを洗浄により中空糸膜から除去されやすいと考えられる。さらに、バイオポリマーは、多糖類やたんぱく質等であり、酸性の液体で加水分解させることができる。このことから、中空糸膜の洗浄として、酸洗浄を定期的に行うことにより、バイオポリマーを中空糸膜から好適に除去できると考えられる。これらのことから、前記中空糸膜によりバイオポリマーの除去を行っても、バイオポリマーが不可逆的なファウリングの原因にならず、酸洗浄を定期的に行うことにより、バイオポリマーを中空糸膜から好適に除去できると考えられる。よって、中空糸膜によるバイオポリマーの直接的な除去を長期間にわたって実施できると考えられる。
【００３０】
以上のことから、このバイオポリマー除去装置は、吸着材や凝集剤等の特別な薬剤を用いることなく、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去を長期間にわたって実施できると考えられる。
【００３１】
また、前記バイオポリマー除去装置において、前記中空糸膜は、荷重２００ｇ／ｍｍ２の条件下におけるＭＩＴ試験法による耐折回数が１万回以上であることが好ましい。
【００３２】
前記バイオポリマー除去装置に備えられる前記中空糸膜は、酸洗浄を定期的に行う。具体的には、後述するような、酸性下での逆洗だけではなく、気体を供給することによる気泡を用いた揺動等が定期的に行われる。このような構成によれば、中空糸膜がこのような酸洗浄に対する耐久性が充分に高く、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できる。
【００３３】
また、前記バイオポリマー除去装置において、前記中空糸膜は、６０℃恒温下にて５質量％硫酸に浸漬した後における破断強度の、前記浸漬前における破断強度に対する割合が、８０％以上であることが好ましい。
【００３４】
このような構成によれば、中空糸膜が上記のような酸洗浄に対する耐久性が充分に高く、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できる。
【００３５】
また、前記バイオポリマー除去装置において、前記中空糸膜は、ポリフッ化ビニリデンを主成分として含むことが好ましい。
【００３６】
このような構成によれば、中空糸膜が上記のような酸洗浄に対する耐久性が充分に高く、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できる。
【００３７】
また、前記バイオポリマー除去装置において、前記酸洗浄部が、前記中空糸膜のろ液側から被処理水側へ逆洗用流体を透過させて逆洗する逆洗部と、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触する液体に、酸を添加する酸添加部と、前記逆洗後に、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させる気体供給部とを備え、前記酸添加部は、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体の、前記逆洗後のｐＨが、５未満となるように、前記逆洗前又は前記逆洗時に、前記液体に酸を添加することが好ましい。
【００３８】
このような構成によれば、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できるバイオポリマー除去装置を提供することができる。
【００３９】
このことは、以下のことによると考えられる。前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体の、前記逆洗後のｐＨが、５未満となるように、前記逆洗前又は前記逆洗時に、前記液体に酸を添加し、このような酸性条件下で逆洗をするので、バイオポリマーを中空糸膜から剥離しやすい状態になると考えられる。このようなバイオポリマーが中空糸膜から剥離されやすい状態で、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させることによって、バイオポリマーを中空糸膜から好適に除去できると考えられる。よって、中空糸膜によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できると考えられる。
【００４０】
以上のことから、このバイオポリマー除去装置は、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できると考えられる。
【００４１】
また、前記バイオポリマー除去装置において、前記酸洗浄部が、前記中空糸膜のろ液側から被処理水側へ逆洗用流体を透過させて逆洗する逆洗部と、前記逆洗後に、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させる気体供給部と、前記気体の供給時に前記中空糸膜に接触する液体に、酸を添加する酸添加部とを備え、前記酸添加部は、前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触されていた液体のｐＨが、５未満となるように、前記気体を供給する前又は前記気体を供給する時に、前記液体に酸を添加することが好ましい。
【００４２】
このような構成によれば、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できるバイオポリマー除去装置を提供することができる。
【００４３】
このことは、以下のことによると考えられる。前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触されていた液体のｐＨが５未満となるように、前記気体を供給する前又は前記気体を供給する時に、前記液体に酸を添加するので、このような酸性条件下で、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させることになる。このことから、バイオポリマーが中空糸膜から剥離されやすい状態で、前記気体の供給により、前記中空糸膜が揺動するので、バイオポリマーを中空糸膜から好適に除去できると考えられる。よって、中空糸膜によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できると考えられる。
【００４４】
以上のことから、このバイオポリマー除去装置は、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できると考えられる。
【００４５】
また、前記バイオポリマー除去装置において、バイオポリマーの除去率が、４０〜１００％であることが好ましい。
【００４６】
このような構成によれば、膜ろ過によるバイオポリマーの除去をより好適に行うことができる。そして、前記バイオポリマー除去装置は、被処理水からのバイオポリマーの除去を好適に行った中空糸膜から、バイオポリマーを中空糸膜から好適に除去できるので、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去をより長期間にわたって実施できる。
【００４７】
また、前記バイオポリマー除去装置において、膜ろ過装置に供給される水を前処理するために用いられることが好ましい。
【００４８】
このような構成によれば、前記バイオポリマー除去装置が、膜ろ過装置に供給される水を前処理するために用いられることによって、膜ろ過装置で水処理を行っても、この膜ろ過装置に備えられる膜において、バイオポリマーによるファウリングを抑制できる。すなわち、吸着材や凝集剤等の特別な薬剤を用いることなく、膜ろ過装置で水処理を行っても、バイオポリマーによるファウリングを抑制できる。よって、バイオポリマーによるファウリングを抑制しながら、膜ろ過装置で水処理を行うことができる。
【００４９】
また、本発明の他の一態様に係る水処理システムは、前記バイオポリマー除去装置と、前記バイオポリマー除去装置で処理された水を膜ろ過する膜ろ過装置とを備える。
【００５０】
このような構成によれば、吸着材や凝集剤等の特別な薬剤を用いることなく、バイオポリマーによるファウリングを抑制できるので、膜ろ過装置で水処理を長期間にわたって好適に行うことができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、吸着材や凝集剤等の特別な薬剤を用いることなく、膜ろ過によるバイオポリマーの直接的な除去を長期間にわたって実施できるバイオポリマー除去装置、及び前記バイオポリマー除去装置を備える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】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るバイオポリマー装置を備える水処理システムの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るバイオポリマー除去装置の一例を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るバイオポリマー除去装置の他の一例を示す概略図である。
【図４】図４は、従来の、バイオポリマーによる膜ファウリングを抑制した水処理システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００５４】
本実施形態に係るバイオポリマー除去装置は、分画分子量が３０，０００〜５００，０００であり、水に対する接触角が４０〜８５°である中空糸膜と、前記中空糸膜を定期的に酸洗浄する酸洗浄部とを備える。
【００５５】
前記バイオポリマー除去装置は、被処理水を前記中空糸膜に透過させることによって、被処理水に含まれるバイオポリマーを除去する装置である。また、前記バイオポリマー除去装置１は、図１に示すように、膜ろ過装置２に供給される水を前処理するために用いられることが好ましい。すなわち、水処理システムとしては、図１に示すように、膜ろ過装置２の前段に、前記バイオポリマー除去装置１を備える水処理システムが好ましい。そうすることによって、前記膜ろ過装置における、バイオポリマーによるファウリングを抑制できる。なお、図１は、本実施形態に係るバイオポリマー装置を備える水処理システムの構成を示す概略図である。
【００５６】
前記バイオポリマーは、ＬＣ−ＯＣＤと呼ばれる、サイズ排除カラムによる液体クロマトグラフィーと有機炭素検出器とを直結した装置によって、保持時間３０分前後に検出される最も保持時間が短い成分と定義されている。前記バイオポリマーは、具体的には、水処理システムおける膜ろ過装置に備えられる膜、例えば、逆浸透膜等に被処理水を透過させた後に、前記膜に付着されるファウリングのうち、物理的な洗浄により除去できない不可逆的なファウリングで、かつ、生物由来の物質等が挙げられる。また、前記バイオポリマーは、前記サイズ排除カラムによる液体クロマトグラフィーの保持時間が短いことから、高分子量成分であり、かつ、親水性であると考えられる。また、ＬＣ−ＯＣＤには、ＵＶ吸収の検出器が接続されており、当該ピークからは２５４ｎｍのＵＶ吸収が観測されないことから、不飽和結合を有しない成分であると考えられる。このことから、前記バイオポリマーとしては、より具体的には、多糖類やたんぱく質等の、水中微生物の代謝物質によって構成される有機物等が挙げられる。一方で、前記バイオポリマーは、多糖類やたんぱく質等の、微生物の代謝物質によって構成される有機物等と推察されるが、詳細な物質の特定は困難である。
【００５７】
前記被処理水は、前記バイオポリマーを含む水であれば、特に限定されない。前記被処理水としては、工業用水、河川水、及び海水等の幅広い原水が挙げられる。なお、海水におけるバイオポリマーは、ＴＥＰ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｅｘｏｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）とも呼ばれる。
【００５８】
前記中空糸膜は、分画分子量が３０，０００〜５００，０００であり、水に対する接触角が４０〜８５°であれば、特に限定されない。
【００５９】
前記中空糸膜は、前記バイオポリマーが不可逆的なファウリングの原因にならないように、前記バイオポリマーが前記中空糸膜を閉塞しないことが好ましい。このためには、前記中空糸膜の細孔径が、バイオポリマーの実効サイズより小さいことが好ましい。このことから、前記中空糸膜の分画分子量は、上述したように、３０，０００〜５００，０００であり、３０，０００〜４００，０００であることが好ましく、５０，０００〜４００，０００であることがより好ましい。分画分子量は、中空糸膜の通過を阻止できる最小高分子の分子量のことをいい、具体的には、例えば、中空糸膜による阻止率が９０％となる高分子の重量平均分子量等が挙げられる。前記中空糸膜の分画分子量が小さすぎると、水の透過性能を充分に確保できなくなる傾向がある。また、水の透過性能を充分に確保できなくなるだけではなく、中空糸膜の強度面が不充分になる場合が多くなる。また、前記中空糸膜の分画分子量が大きすぎると、バイオポリマーの除去性能が低下する傾向がある。中空糸膜がバイオポリマーを充分に除去しない場合は、バイオポリマー除去装置として充分に機能しないことになる。
【００６０】
なお、バイオポリマーの分子量は、おおよそ１０万以上とされているが、例えば、自然界に存在するたんぱく質は、三次構造として三次元構造をとっているため、分子量がたんぱく質の大きさをそのまま表してはいない。同じ分子量であっても、例えば、直鎖状たんぱく質と、三次構造によって球状になった球状たんぱく質とでは、中空糸膜の透過しやすさが異なる。直鎖が中空糸膜の細孔を通過しやすいことから、直鎖状たんぱく質のほうが、球状たんぱく質より、中空糸膜を透過しやすい。このため、直鎖状たんぱく質のほうが、球状たんぱく質より、見かけ上、小さくなってしまう。他にも、たんぱく質の表面に存在する親水性基の量などによっても、中空糸膜による除去のしやすさが異なってくる。これらのことから、中空糸膜の細孔径が、バイオポリマーの実効サイズより小さいことが好ましいのであって、前記中空糸膜の分画分子量が、バイオポリマーの分子量より小さくないと、バイオポリマーの除去性能が担保できないわけではない。よって、前記中空糸膜の分画分子量は、上記範囲内であれば、中空糸膜によるバイオポリマーの除去が好適に行われる。
【００６１】
前記中空糸膜の、水に対する接触角は、４０〜８５°であり、４０〜８０°であることが好ましく、４０〜６５°であることがより好ましい。接触角としては、例えば、静的接触角等が挙げられ、具体的には、中空糸膜の表面上に、水滴を滴下したときの、水滴表面が中空糸膜の表面に接する場所における、水滴表面と中空糸膜の表面とがなす角が挙げられる。前記中空糸膜の、水に対する接触角が小さすぎると、前記中空糸膜の親水性が高くなりすぎ、バイオポリマー自体が高い親水性を有しているため、バイオポリマーを中空糸膜から剥離しにくくなる傾向がある。このため、バイオポリマーを洗浄により中空糸膜から除去されにくくなる傾向がある。よって、バイオポリマー除去装置における中空糸膜において差圧が上昇しやすくなる傾向がある。また、前記中空糸膜の、水に対する接触角が大きすぎると、前記中空糸膜の親水性が低くなりすぎて、バイオポリマー以外の水中疎水成分によって、膜目詰まりが発生しやすくなる傾向がある。すなわち、バイオポリマーによるファウリングを抑制できても、バイオポリマーによるファウリング以外のファウリングが発生しやすくなる傾向がある。よって、バイオポリマー除去装置における中空糸膜において差圧が上昇しやすくなる傾向がある。これらのことから、前記中空糸膜の、水に対する接触角を上記範囲内にすることによって、バイオポリマーによるファウリング以外のファウリングを抑制しつつ、バイオポリマーを中空糸膜から剥離しやすくすることができる。このことから、バイオポリマーを洗浄により中空糸膜から除去しやすくなり、バイオポリマーによるファウリングを抑制でき、さらに、バイオポリマーによるファウリング以外のファウリングを抑制できる。よって、中空糸膜によるバイオポリマーの直接的な除去を長期間にわたって実施できる。
【００６２】
なお、前記中空糸膜の被処理水が接触する側の面の、水に対する接触角が、上記範囲内であればよく、前記中空糸膜の両面、水に対する接触角が、上記範囲内であってもよい。また、前記中空糸膜の、水に対する接触角は、前記中空糸膜の長手方向の位置にかかわらず、ほぼ同等である。このことから、前記中空糸膜の被処理水が接触する側の面の、水に対する接触角が、前記中空糸膜の長手方向の位置にかかわらず、上記範囲内であればよい。
【００６３】
前記中空糸膜の素材は、中空糸膜の素材として利用可能な素材であれば、特に限定されない。また、前記中空糸膜は、樹脂を含むことが好ましい。
【００６４】
前記中空糸膜に含まれる樹脂は、中空糸膜の素材として利用可能なものであれば、特に限定されない。前記中空糸膜に主成分として含まれる樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン及びポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリクロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、結晶性セルロース、ポリサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリロ二トリルスチレン（ＡＳ）樹脂、及びそれらの共重合体等が挙げられる。前記主成分として含まれる樹脂としては、例示した樹脂を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記主成分として含まれる樹脂としては、上記例示した樹脂の中でも、フッ素樹脂が好ましく、ポリフッ化ビニリデンがより好ましい。すなわち、前記中空糸膜は、ポリフッ化ビニリデンを主成分として含むことが好ましい。なお、ここで主成分とは、中空糸膜に占める、その樹脂の割合が高いことをいい、例えば、中空糸膜に対して、主成分として含まれる樹脂（例えば、ポリフッ化ビニリデン）が８５質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、また、１００質量％未満であることが好ましい。前記中空糸膜に含まれる主成分として含まれる樹脂（例えば、ポリフッ化ビニリデン）は、中空糸膜の主成分であり、具体的には、８５質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、また、１００質量％未満であることが好ましい。
【００６５】
前記中空糸膜は、前記主成分となる樹脂以外にも、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、親水性樹脂等が挙げられる。例えば、前記中空糸膜の水に対する接触角を上記範囲内に調整するために、前記他の成分として、親水性樹脂を中空糸膜に含有させてもよい。前記親水性樹脂は、親水性基を分子内に含む樹脂であれば、特に限定されない。前記親水性樹脂としては、例えば、セルロースエステル、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドンとビニルアセテートとの共重合体、ビニルピロリドンとビニルカプロラクタムとの共重合体、及びポリアクリル酸エステル等が挙げられる。前記親水性樹脂としては、例示した樹脂を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記親水性樹脂としては、上記例示した樹脂の中でも、取扱が容易な点から、ポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドンが好ましい。
【００６６】
前記中空糸膜は、膜間差圧０．１ＭＰａにおける透水量が、１００〜１００００Ｌ／ｍ２／時であることが好ましく、１００〜８０００Ｌ／ｍ２／時であることがより好ましく、１００〜５０００Ｌ／ｍ２／時であることがさらに好ましい。前記透水量が少なすぎると、中空糸膜を用いることによる装置の小型化メリット（中空糸膜式による設置スペース削減メリット）が減る傾向がある。また、前記透水量が多すぎると、分画特性が低下する傾向があり、中空糸膜において、上記範囲の分画分子量を確保することができなくなる場合がある。
【００６７】
前記中空糸膜の破断強度は、中空糸膜として使用できれば、特に限定されない。前記中空糸膜の破断強度は、具体的には、引張強度で、３〜２５ＭＰａであることが好ましく、３〜２０ＭＰａであることがより好ましく、３〜１５ＭＰａであることがさらに好ましい。前記中空糸膜の破断強度として、引張強度が、上記範囲内であれば、中空糸膜として好適に使用することができる。なお、引張強度は、所定の大きさに切った中空糸膜を、所定の速度で引っ張り、中空糸膜が破断したときの荷重から求められるものである。
【００６８】
前記中空糸膜は、酸洗浄されるので、酸に対する耐久性が高いことが好ましい。前記中空糸膜は、具体的には、６０℃恒温下にて５質量％の硫酸に浸漬した後における破断強度の、前記浸漬前における破断強度の割合（前記浸漬後の破断強度／前記浸漬前の破断強度×１００：破断強度保持率）が、８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。なお、ここでの破断強度は、例えば、上記のような引張強度等が挙げられる。また、前記浸漬の時間は、酸による中空糸膜の損傷が充分に起こる時間であればよく、具体的には、例えば、３０日間等が挙げられる。前記破断強度保持率が低すぎると、酸洗浄による中空糸膜の損傷が大きくなり、定期的な酸洗浄を実施した際に、中空糸膜の劣化により長期にわたる運転を阻害する傾向がある。
【００６９】
前記バイオポリマー除去装置に備えられる前記中空糸膜は、酸洗浄を定期的に行う。具体的には、後述するような、酸性下での逆洗だけではなく、気体を供給することによる気泡を用いた揺動等が定期的に行われる。このため、前記中空糸膜は、前記破断強度や前記破断強度保持率が上記範囲内であることだけでなく、これらの酸洗浄に耐えうることが好ましい。具体的には、前記中空糸膜は、荷重２００ｇ／ｍｍ２の条件下におけるＭＩＴ試験法による耐折回数が１万回以上であることが好ましい。すなわち、前記中空糸膜は、前記耐折回数が１万回以上となる耐久性を有していることが好ましい。前記耐折回数は、１万回以上が好ましく、２万回以上がより好ましく、３万回以上がさらに好ましい。前記耐折回数が少なすぎると、前記酸洗浄、具体的には、前記揺動等に対する耐久性が低くなり、バイオポリマー装置として、長期間にわたる運転を阻害する傾向がある。
【００７０】
ＭＩＴ試験法は、ＪＩＳ  Ｐ  ８１１５（２００１）に準じる耐折性試験であって、試験片の折り曲げに対する強度を評価する方法である。本実施形態では、前記中空糸膜の強度として、前記破断強度に加えて、このＭＩＴ試験法により、前記揺動等に対する耐久性を評価する。前記ＭＩＴ試験法は、前記中空糸膜を、荷重２００ｇ／ｍｍ２の条件下で折り曲げを繰り返し、前記中空糸膜に割れが発生したときの折り曲げ回数を測定する。前記ＭＩＴ試験法としては、例えば、温度６０℃、試料幅１５ｍｍ、荷重２００ｇ／ｍｍ２、屈折角１３５°、屈折サイクル１７５ｃｐｍ、及び屈折部局率半径０．３８ｍｍの条件下におけるＭＩＴ試験法等が挙げられる。
【００７１】
前記中空糸膜の形状は、特に限定されない。中空糸膜は、中空糸状であって、長手方向の一方側は開放し、他方側は、開放していても閉じていてもよい。前記中空糸膜の形状としては、例えば、中空糸状であって、長手方向の一方側を開放したままで、他方側を閉じた形状等が挙げられる。また、前記中空糸膜は、ろ過の方式として、中空糸膜の内側に、被処理水（原水）を流し、外側にろ過水を流す内圧ろ過式と、中空糸膜の外側に、被処理水（原水）を流し、内側にろ過水を流す外圧ろ過式とが挙げられ、これらは特に限定されない。中空糸膜の表面積を稼ぐことができるという観点から、外圧ろ過式が好ましい。
【００７２】
前記中空糸膜の外径は、０．５〜３ｍｍであることが好ましく、０．７〜２．５ｍｍであることがより好ましく、０．８〜２ｍｍであることがさらに好ましい。このような外径であれば、中空糸膜を用いた分離技術を実現する装置に備える中空糸膜として、好適な大きさである。
【００７３】
前記中空糸膜の内径は、０．４〜２．５ｍｍであることが好ましく、０．５〜２ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．２ｍｍであることがさらに好ましい。中空糸膜の内径が小さすぎると、透過液の抵抗（管内圧損）が大きくなり、流れが不良になる傾向がある。また、中空糸膜の内径が大きすぎると、中空糸膜の形状を維持できず、膜の潰れやゆがみ等が発生しやすくなる傾向がある。
【００７４】
前記中空糸膜の外径、及び内径が、それぞれ上記範囲内であれば、中空糸膜を用いたバイオポリマー除去装置に備える中空糸膜として、好適な大きさであり、前記装置の小型化が図れる。
【００７５】
前記バイオポリマー除去装置は、バイオポリマーの除去率が、４０〜１００％であることが好ましく、５０〜１００％であることがより好ましく、６０〜１００％であることがさらに好ましい。前記バイオポリマー除去装置において、バイオポリマーの除去は、前記中空糸膜への透過によってなされるので、前記中空糸膜が、前記バイオポリマー除去装置における、バイオポリマーの除去率が上記範囲内になるような中空糸膜であることが好ましい。バイオポリマーの除去率が低すぎると、例えば、前記バイオポリマー除去装置で処理した水を、膜ろ過装置に供給される水として利用した場合、前記膜ろ過装置において、バイオポリマーによる不可逆的なファウリングを充分に抑制できず、膜間差圧が上昇する傾向がある。バイオポリマーの除去率は、前記中空糸膜を透過する前の被処理水におけるバイオポリマー濃度（Ａ）と、前記中空糸膜を透過した後のろ過水におけるバイオポリマー濃度（Ｂ）とに基づいて算出される。バイオポリマーの除去率は、（１−Ｂ／Ａ）×１００（％）により算出される。
【００７６】
前記バイオポリマー除去装置は、まず、前記中空糸膜を備える。前記中空糸膜は、例えば、以下のようにモジュール化し、このモジュール化されたもの（中空糸膜モジュール）として、備えられていてもよい。具体的には、前記中空糸膜は、所定本数束ねられ、所定長さに切断されて、所定形状のケーシングに充填され、中空糸束の端部はポリウレタン樹脂やエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂によりケーシングに固定されて、モジュールとなる。なお、このモジュールの構造としては、中空糸膜の両端が開口固定されているタイプ、中空糸膜の一端が開口固定され、他端が密封されているが、固定されていないタイプ等、種々の構造のものが知られており、本実施形態において、前記中空糸膜は、いずれのモジュールの構造においても使用可能である。このような中空糸膜モジュールは、中空糸膜を筐体に封止されているので、中空糸膜が筐体に液密に固定されている。また、中空糸膜モジュールは、前記各中空糸膜と前記筐体とが封止剤によって直接接着されて封止されていてもよいし、前記各中空糸膜が封止剤によって筒状ケースに接着され、この筒状ケースが筐体に固定されることによって、前記各中空糸膜と前記筐体とが封止されていてもよい。
【００７７】
前記バイオポリマー除去装置は、上述したように、前記中空糸膜だけではなく、前記中空糸膜を定期的に酸洗浄する酸洗浄部を備える。
【００７８】
前記酸洗浄部は、前記中空糸膜を定期的に酸洗浄することができれば、特に限定されない。前記中空糸膜は、バイオポリマーを含む被処理水を透過させた後、前記中空糸膜上に存在するバイオポリマーを、前記酸洗浄により、前記中空糸膜から除去できる。
【００７９】
このことは、以下のことによると考えられる。まず、前記中空糸膜は、分画分子量が３０，０００〜５００，０００であり、水に対する接触角が４０〜８５°であることから、バイオポリマーを含む被処理水を透過させても、閉塞モデルに該当しないと考えられ、バイオポリマーが不可逆的なファウリングの原因になりにくいと考えられる。さらに、バイオポリマーは、多糖類やたんぱく質等であり、酸性の液体で加水分解されやすいと考えられる。このことから、前記中空糸膜は、バイオポリマーを含む被処理水を透過させた後、前記中空糸膜上に存在するバイオポリマーを、前記酸洗浄により、前記中空糸膜から剥離しやすくなると考えられる。このことから、前記酸洗浄により、前記中空糸膜から、バイオポリマーを除去できると考えられる。
【００８０】
前記酸洗浄部は、前記中空糸膜に前記酸洗浄を行うことができれば、特に限定されない。前記酸洗浄部としては、例えば、前記中空糸膜のろ液側から被処理水側へ逆洗用流体を透過させて逆洗する逆洗部と、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触する液体に、酸を添加する酸添加部と、前記逆洗後に、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させる気体供給部とを備えるものが挙げられる。
【００８１】
前記酸洗浄部は、前記酸添加部で、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触する液体に酸を添加し、前記逆洗部で、前記中空糸膜のろ液側から被処理水側へ逆洗用流体を透過させて逆洗する。そして、前記酸添加部は、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体の、前記逆洗後のｐＨが、５未満となるように、前記逆洗前又は前記逆洗時に、前記液体に酸を添加する。そうすることで、前記中空糸膜を、上記のような酸性条件下で、逆洗することができる。
【００８２】
前記酸は、特に限定されず、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸、過酸化水素水、及び次亜塩素酸水溶液等が挙げられる。
【００８３】
前記逆洗時に前記中空糸膜に接触する液体は、前記酸を添加することによって、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体の、前記逆洗後のｐＨが、５未満であることが好ましく、４以下であることがより好ましく、３．５以下であることがさらに好ましい。バイオポリマーに該当する多糖類及びたんぱく質は、ｐＨが低いほうが、加水分解が促進され、例えば、ｐＨが３以下や４以下の領域で加水分解が促進される。このため、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体の、前記逆洗後のｐＨが、５未満であることが好ましい。なお、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体の、前記逆洗後のｐＨが低いと、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触する液体のｐＨが低く、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体の、前記逆洗後のｐＨが高いと、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触する液体のｐＨが高い。前記逆洗時に前記中空糸膜に接触する液体のｐＨが高すぎると、バイオポリマーの加水分解が抑えられすぎて、逆洗しても、充分な洗浄効果を奏さない傾向がある。このｐＨは、バイオポリマーの加水分解が促進される３以下や４以下でなくてもよいが、高すぎると、例えば、ｐＨが５を超えるようになると、バイオポリマーが加水分解されていない状態で逆洗することになり、充分な洗浄効果を奏さない。
【００８４】
前記酸洗浄部は、前記気体供給部で、前記逆洗後に、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させる。前記のような酸性条件下で逆洗をして、バイオポリマーを中空糸膜から剥離しやすい状態になっているので、この状態で、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させることによって、バイオポリマーを中空糸膜から好適に除去できる。
【００８５】
前記酸洗浄部としては、例えば、前記中空糸膜のろ液側から被処理水側へ逆洗用流体を透過させて逆洗する逆洗部と、前記逆洗後に、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させる気体供給部と、前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触する液体に、酸を添加する酸添加部とを備えるものが挙げられる。
【００８６】
前記酸洗浄部は、前記酸添加部で、前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触する液体に酸を添加し、前記気体供給部で、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させる。そして、前記酸添加部は、前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触されていた液体のｐＨが、５未満となるように、前記気体を供給する前又は前記気体を供給する時に、前記液体に酸を添加する。そうすることで、前記中空糸膜を、上記のような酸性条件下で、前記気体により、前記中空糸膜を揺動させることができる。
【００８７】
前記酸は、特に限定されず、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸、過酸化水素水、及び次亜塩素酸水溶液等が挙げられる。
【００８８】
前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触する液体は、前記酸を添加することによって、前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触されていた液体のｐＨが、５未満であることが好ましく、４以下であることがより好ましく、３．５以下であることがさらに好ましい。バイオポリマーに該当する多糖類及びたんぱく質は、ｐＨが低いほうが、加水分解が促進され、例えば、ｐＨが３以下や４以下の領域で加水分解が促進される。このため、前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触されていた液体のｐＨが、５未満であることが好ましい。前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触されていた液体のｐＨが高すぎると、バイオポリマーの加水分解が抑えられすぎて、前記気体の供給により前記中空糸膜を揺動させても、充分な洗浄効果を奏さない傾向がある。このｐＨは、バイオポリマーの加水分解が促進される３以下や４以下でなくてもよいが、高すぎると、例えば、ｐＨが５を超えるようになると、バイオポリマーが加水分解されていない状態で中空糸膜を揺動させることになり、充分な洗浄効果を奏さない。
【００８９】
前記酸洗浄部は、前記気体供給部で、前記逆洗後に、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させる。前記のような酸性条件下で、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させることによって、バイオポリマーを中空糸膜から好適に除去できる。
【００９０】
前記バイオポリマー除去装置は、前記酸洗浄の後に、前記中空糸膜に接触する液体を中性付近に戻すために、水をかけるリンス部、及び、前記中空糸膜に接触する液体を中和させる中和処理部を備えていてもよい。
【００９１】
前記バイオポリマー除去装置としては、例えば、図２に示す装置等が挙げられる。なお、図２は、本実施形態に係るバイオポリマー除去装置１の一例を示す概略図である。
【００９２】
前記バイオポリマー除去装置１は、中空糸膜の外表面側に被処理水（原水）を供給し、中空糸膜の内表面側から処理水（ろ液）を取り出す外圧ろ過式の装置である。前記バイオポリマー除去装置１は、図２に示すように、ハウジング内に収納された中空糸膜が備えられた中空糸膜モジュール３１と、送液ポンプ１１〜１３と、エアーコンプレッサ３２と、薬液タンク３３と、逆洗用水タンク３４と、これらを接続する配管と、前記配管に設けられた開閉バルブ２１〜２９と、制御装置３５とを備える。
【００９３】
前記送液ポンプ１１〜１３は、原水等の流体を前記配管中に送液する。前記エアーコンプレッサ３２は、気体を前記配管中に供給する。前記薬液タンク３３は、前記酸洗浄を行うための酸を貯留する。前記逆洗用水タンク３４は、前記逆洗時に、前記中空糸膜のろ液側から被処理水側へ透過させるための逆洗用流体を貯留する。前記開閉バルブ２１〜２９は、前記配管中の流体の移動を規制する。
【００９４】
前記制御装置３５は、前記送液ポンプ１１〜１３、及び前記エアーコンプレッサ３２の駆動を制御し、前記開閉バルブ２１〜２９の開閉動作を制御する。前記制御装置３５は、例えば、パーソナルコンピュータ等によって構成されている。前記制御装置３５は、バイオポリマー除去のプロセス（ろ過プロセス）において順次実行される各工程（充水工程、ろ過工程、逆洗工程、バブリング工程、排水工程等）のシーケンス情報が格納された記憶部と、前記シーケンス情報に従って、及び前記エアーコンプレッサ３２の駆動を制御し、前記開閉バルブ２１〜２９の開閉動作を制御する制御部とを有する。
【００９５】
前記バイオポリマー除去装置１によるバイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄方法について説明する。
【００９６】
まず、洗浄として、酸洗浄を行わない場合について、表１を参照して説明する。表１には、図２に示すバイオポリマー除去装置の基本的な運転方法について、各工程と送液ポンプの駆動状態及び開閉バルブの開閉状態との関係を示す。表１中の「○」は、該当する送液ポンプが駆動していることや、該当する開閉バルブが開いていることを意味する。
【００９７】
【表１】
2020069437.tif 000003
【００９８】
はじめに、充水工程（ろ過前）を実施する。この充水工程（ろ過前）では、バイオポリマー除去装置１の全開閉バルブが閉じられた状態から前記制御装置３５によって、開閉バルブ２１及び開閉バルブ２３が開かれ、送液ポンプ１１が駆動する。これにより、原水が中空糸膜モジュール３１まで供給され、中空糸膜に原液が接する状態になる。具体的には、中空糸膜モジュールのハウジング内に原水が充水される。
【００９９】
次に、ろ過工程が実施される。このろ過工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２２が開かれ、かつ、開閉バルブ２３が閉じられる。これにより、原水が中空糸膜モジュール３１に備えられた中空糸膜の外表面側から内表面側へ透過し、ろ液が得られる。
【０１００】
次に、逆洗工程が実施される。この逆洗工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２４，２５が開かれ、かつ、開閉バルブ２１，２２が閉じられ、さらに、送液ポンプ１２を駆動させ、且つ、送液ポンプ１１を停止させる。これにより、逆洗用水タンク３４に貯留された逆洗用流体が、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜のろ液側に供給され、この逆洗用流体が被処理水側に透過する。このようにして、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜が逆洗される。
【０１０１】
次に、圧抜き工程が実施される。この圧抜き工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２７が開かれ、かつ、開閉バルブ２４，２５が閉じられ、さらに、送液ポンプ１２を停止させる。これにより、前記逆洗工程により高められた中空糸膜モジュールのハウジング内の気圧を低めることができる。
【０１０２】
次に、充水工程（ろ過後）を実施する。この充水工程（ろ過後）では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２１，２３が開かれ、かつ、開閉バルブ２７が閉じられ、さらに、送液ポンプ１１を駆動させる。すなわち、前記充水工程（ろ過前）と同様の工程を行う。これにより、原水が中空糸膜モジュール３１まで供給され、中空糸膜に原液が接する状態になる。具体的には、中空糸膜モジュールのハウジング内に原水が充水される。
【０１０３】
次に、バブリング工程を実施する。このバブリング工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２６が開かれ、かつ、開閉バルブ２１が閉じられ、さらに、送液ポンプ１１を停止させ、エアーコンプレッサ３２を駆動させる。これにより、原液が接した状態の中空糸膜に、気体を被処理水側から供給し、前記中空糸膜を揺動させることができる。
【０１０４】
次に、排水工程を実施する。この排水工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２４が開かれ、かつ、開閉バルブ２６が閉じられ、さらに、エアーコンプレッサ３２を停止させる。これにより、前記中空糸膜モジュールのハウジング内に充水された水が排水される。
【０１０５】
以上のような工程により、前記バイオポリマー除去装置は、洗浄として、酸洗浄を行わない場合において、バイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄を行う。
【０１０６】
次に、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸を逆洗工程の前に添加する場合について、表２を参照して説明する。表２には、図２に示すバイオポリマー除去装置の基本的な運転方法について、各工程と送液ポンプの駆動状態及び開閉バルブの開閉状態との関係を示す。表２中の「○」は、該当する送液ポンプが駆動していることや、該当する開閉バルブが開いていることを意味する。
【０１０７】
【表２】
2020069437.tif 000004
【０１０８】
はじめに、充水工程（ろ過前）を実施する。この充水工程（ろ過前）は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における充水工程（ろ過前）と同様である。
【０１０９】
次に、ろ過工程を実施する。このろ過工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合におけるろ過工程と同様である。
【０１１０】
次に、酸添加工程を実施する。この酸添加工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２３、２９が開かれ、かつ、開閉バルブ２２が閉じられ、さらに、送液ポンプ１３を駆動させる。これにより、薬液タンク３３に貯留された酸を原水に添加し、この酸が添加された原水が中空糸膜モジュール３１まで供給される。よって、中空糸膜に接する原液には酸が添加された状態になる。
【０１１１】
次に、逆洗工程が実施される。この逆洗工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２４，２５が開かれ、かつ、開閉バルブ２１，２３，２９が閉じられ、さらに、送液ポンプ１２を駆動させ、且つ、送液ポンプ１１，１３を停止させる。これにより、逆洗用水タンク３４に貯留された逆洗用流体が、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜のろ液側に供給され、この逆洗用流体が被処理水側に透過する。このようにして、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜が逆洗される。このとき、前記逆洗工程が施される中空糸膜は、前記酸添加工程により、中空糸膜の被処理水側から酸が添加された原水が接する状態である。このため、この逆洗工程では、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体が酸性、すなわち、ｐＨが５未満の状態で、中空糸膜が逆洗される。また、前記逆洗工程において、開閉バルブ２４を通過して出てきた液体のｐＨを測定し、このｐＨが５未満となるように、前記酸添加工程で酸を添加する。
【０１１２】
次に、圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程が実施される。これらの、圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程と、それぞれ同様である。
【０１１３】
以上のような工程により、前記バイオポリマー除去装置は、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸を逆洗工程の前に添加する場合において、バイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄を行う。
【０１１４】
次に、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸を逆洗工程と同時に添加する場合について、表３を参照して説明する。表３には、図２に示すバイオポリマー除去装置の基本的な運転方法について、各工程と送液ポンプの駆動状態及び開閉バルブの開閉状態との関係を示す。表３中の「○」は、該当する送液ポンプが駆動していることや、該当する開閉バルブが開いていることを意味する。
【０１１５】
【表３】
2020069437.tif 000005
【０１１６】
はじめに、充水工程（ろ過前）を実施する。この充水工程（ろ過前）は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における充水工程（ろ過前）と同様である。
【０１１７】
次に、ろ過工程を実施する。このろ過工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合におけるろ過工程と同様である。
【０１１８】
次に、酸添加工程を実施する。この酸添加工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２３、２８が開かれ、かつ、開閉バルブ２２が閉じられ、さらに、送液ポンプ１３を駆動させる。これにより、薬液タンク３３に貯留された酸を、逆洗用水タンク３４に供給することができる。
【０１１９】
次に、逆洗工程が実施される。この逆洗工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２４，２５が開かれ、かつ、開閉バルブ２８が閉じられ、さらに、送液ポンプ１２を駆動させ、且つ、送液ポンプ１３を停止させる。これにより、逆洗用水タンク３４に貯留された逆洗用流体が、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜のろ液側に供給され、この逆洗用流体が被処理水側に透過する。このようにして、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜が逆洗される。そして、この逆洗用流体には、前記逆洗工程の前に、前記酸添加工程により、酸が添加されている。このため、この逆洗工程では、酸が添加された逆洗用流体を用いて、中空糸膜が逆洗されるので、中空糸膜には、逆洗工程と同時に酸が添加されることになる。また、前記逆洗工程において、開閉バルブ２４を通過して出てきた液体のｐＨを測定し、このｐＨが５未満となるように、前記酸添加工程で酸を添加する。
【０１２０】
次に、圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程が実施される。これらの、圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程と、それぞれ同様である。
【０１２１】
以上のような工程により、前記バイオポリマー除去装置は、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸が逆洗工程と同時に添加される場合において、バイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄を行う。
【０１２２】
次に、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸をバブリング工程（気体供給工程）の前に添加する場合について、表４を参照して説明する。表４には、図２に示すバイオポリマー除去装置の基本的な運転方法について、各工程と送液ポンプの駆動状態及び開閉バルブの開閉状態との関係を示す。表４中の「○」は、該当する送液ポンプが駆動していることや、該当する開閉バルブが開いていることを意味する。
【０１２３】
【表４】
2020069437.tif 000006
【０１２４】
はじめに、充水工程（ろ過前）を実施する。この充水工程（ろ過前）は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における充水工程（ろ過前）と同様である。
【０１２５】
次に、ろ過工程を実施する。このろ過工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合におけるろ過工程と同様である。
【０１２６】
次に、逆洗工程を実施する。この逆洗工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における逆洗工程と同様である。
【０１２７】
次に、圧抜き工程を実施する。この圧抜き工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における圧抜き工程と同様である。
【０１２８】
次に、酸添加工程を実施する。なお、この酸添加工程は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における充水工程（ろ過後）も兼ねている。この酸添加工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２１、２３、２９が開かれ、かつ、開閉バルブ２７が閉じられ、さらに、送液ポンプ１１、１３を駆動させる。これにより、薬液タンク３３に貯留された酸を原水に添加し、この酸が添加された原水が中空糸膜モジュール３１まで供給され、中空糸膜に原液が接する状態になる。具体的には、中空糸膜モジュールのハウジング内に酸が添加された原水が充水される。よって、中空糸膜に接する原液には酸が添加された状態になる。
【０１２９】
次に、バブリング工程を実施する。このバブリング工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ２６が開かれ、かつ、開閉バルブ２１、２９が閉じられ、さらに、送液ポンプ１２を停止させ、エアーコンプレッサ３２を駆動させる。これにより、酸が添加された原液が接した状態の中空糸膜に気体を、被処理水側から供給し、前記中空糸膜を揺動させることができる。このとき、前記バブリング工程が施される中空糸膜は、前記酸添加工程により、酸が添加された原水が接する状態である。このため、このバブリング工程では、前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触されていた液体が酸性、すなわち、ｐＨが５未満の状態で、中空糸膜がバブリングされる。また、この液体のｐＨは、排水工程において、開閉バルブ２４を通過して出てきた液体のｐＨを測定し、このｐＨが５未満となるように、前記酸添加工程で酸を添加する。
【０１３０】
次に、排水工程が実施される。この排水工程は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における排水工程と同様である。
【０１３１】
以上のような工程により、前記バイオポリマー除去装置は、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸をバブリング工程の前に添加する場合において、バイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄を行う。
【０１３２】
前記バイオポリマー除去装置としては、例えば、上記のような図２に示す装置以外に、図３に示す装置等も挙げられる。なお、図３は、本実施形態に係るバイオポリマー除去装置１の他の一例を示す概略図である。
【０１３３】
前記バイオポリマー除去装置１は、中空糸膜の外表面側に被処理水（原水）を供給し、中空糸膜の内表面側から処理水（ろ液）を取り出す外圧ろ過式の装置である。前記バイオポリマー除去装置１は、図３に示すように、ハウジング内に収納された中空糸膜が備えられた中空糸膜モジュール３１と、送液ポンプ４１、４２と、エアーコンプレッサ３２と、薬液タンク３３と、これらを接続する配管と、前記配管に設けられた開閉バルブ５１〜５９と、制御装置３５とを備える。
【０１３４】
前記送液ポンプ４１、４２は、原水等の流体を前記配管中に送液する。前記エアーコンプレッサ３２は、気体を前記配管中に供給する。前記薬液タンク３３は、前記酸洗浄を行うための酸を貯留する。前記開閉バルブ５１〜５９は、前記配管中の流体の移動を規制する。
【０１３５】
前記制御装置３５は、前記送液ポンプ４１、４２、及び前記エアーコンプレッサ３２の駆動を制御し、前記開閉バルブ５１〜５９の開閉動作を制御する。前記制御装置３５は、例えば、パーソナルコンピュータ等によって構成されている。前記制御装置３５は、バイオポリマー除去のプロセス（ろ過プロセス）において順次実行される各工程（充水工程、ろ過工程、逆洗工程、バブリング工程、排水工程等）のシーケンス情報が格納された記憶部と、前記シーケンス情報に従って、及び前記エアーコンプレッサ３２の駆動を制御し、前記開閉バルブ５１〜５９の開閉動作を制御する制御部とを有する。
【０１３６】
前記バイオポリマー除去装置１によるバイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄方法について説明する。
【０１３７】
まず、洗浄として、酸洗浄を行わない場合について、表５を参照して説明する。表５には、図３に示すバイオポリマー除去装置の基本的な運転方法について、各工程と送液ポンプの駆動状態及び開閉バルブの開閉状態との関係を示す。表５中の「○」は、該当する送液ポンプが駆動していることや、該当する開閉バルブが開いていることを意味する。
【０１３８】
【表５】
2020069437.tif 000007
【０１３９】
はじめに、充水工程（ろ過前）を実施する。この充水工程（ろ過前）では、バイオポリマー除去装置１の全開閉バルブが閉じられた状態から前記制御装置３５によって、開閉バルブ５１、５３が開かれ、送液ポンプ４１が駆動する。これにより、原水が中空糸膜モジュール３１まで供給され、中空糸膜に原液が接する状態になる。具体的には、中空糸膜モジュールのハウジング内に原水が充水される。
【０１４０】
次に、ろ過工程が実施される。このろ過工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５２が開かれ、かつ、開閉バルブ５３が閉じられる。これにより、原水が中空糸膜モジュール３１に備えられた中空糸膜の外表面側から内表面側へ透過し、ろ液が得られる。
【０１４１】
次に、逆洗工程が実施される。この逆洗工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５４，５５が開かれ、かつ、開閉バルブ５１，５２が閉じられ、さらに、送液ポンプ４１を停止させ、エアーコンプレッサ３２を駆動させる。これにより、原液が接した状態の中空糸膜のろ液側に、気体が供給され、このろ過工程によりろ過されたろ液の一部（配管に存在するろ液）等が、被処理水側に透過する。このようにして、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜が逆洗される。
【０１４２】
次に、圧抜き工程が実施される。この圧抜き工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５７が開かれ、かつ、開閉バルブ５４，５５が閉じられ、さらに、エアーコンプレッサ３２を停止させる。これにより、前記逆洗工程により高められた中空糸膜モジュールのハウジング内の気圧を低めることができる。
【０１４３】
次に、充水工程（ろ過後）を実施する。この充水工程（ろ過後）では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５１，５３が開かれ、かつ、開閉バルブ５７が閉じられ、さらに、送液ポンプ４１を駆動させる。すなわち、前記充水工程（ろ過前）と同様の工程を行う。これにより、原水が中空糸膜モジュール３１まで供給され、中空糸膜に原液が接する状態になる。具体的には、中空糸膜モジュールのハウジング内に原水が充水される。
【０１４４】
次に、バブリング工程を実施する。このバブリング工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５６が開かれ、かつ、開閉バルブ５１が閉じられ、さらに、送液ポンプ４１を停止させ、エアーコンプレッサ３２を駆動させる。これにより、原液が接した状態の中空糸膜に気体を、被処理水側から供給し、前記中空糸膜を揺動させることができる。
【０１４５】
次に、排水工程を実施する。この排水工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５４が開かれ、かつ、開閉バルブ５６が閉じられ、さらに、エアーコンプレッサ３２を停止させる。これにより、前記中空糸膜モジュールのハウジング内に充水された水が排水される。
【０１４６】
以上のような工程により、前記バイオポリマー除去装置は、洗浄として、酸洗浄を行わない場合において、バイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄を行う。
【０１４７】
次に、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸を逆洗工程の前に添加する場合について、表６を参照して説明する。表６には、図３に示すバイオポリマー除去装置の基本的な運転方法について、各工程と送液ポンプの駆動状態及び開閉バルブの開閉状態との関係を示す。表６中の「○」は、該当する送液ポンプが駆動していることや、該当する開閉バルブが開いていることを意味する。
【０１４８】
【表６】
2020069437.tif 000008
【０１４９】
はじめに、充水工程（ろ過前）を実施する。この充水工程（ろ過前）は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における充水工程（ろ過前）と同様である。
【０１５０】
次に、ろ過工程を実施する。このろ過工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合におけるろ過工程と同様である。
【０１５１】
次に、酸添加工程を実施する。この酸添加工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５３、５９が開かれ、かつ、開閉バルブ５２が閉じられ、さらに、送液ポンプ４２を駆動させる。これにより、薬液タンク３３に貯留された酸を原水に添加し、この酸が添加された原水が中空糸膜モジュール３１まで供給される。よって、中空糸膜に接する原液には酸が添加された状態になる。
【０１５２】
次に、逆洗工程が実施される。この逆洗工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５４，５５が開かれ、かつ、開閉バルブ５１，５３，５９が閉じられ、さらに、送液ポンプ４１，４２を停止させ、エアーコンプレッサ３２を駆動させる。これにより、原液が接した状態の中空糸膜のろ液側に、気体が供給され、前記ろ過工程によりろ過されたろ液の一部等が、被処理水側に透過する。このようにして、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜が逆洗される。このとき、前記逆洗工程が施される中空糸膜は、前記酸添加工程により、中空糸膜の被処理水側から酸が添加された原水が接する状態である。このため、この逆洗工程では、前記逆洗時に前記中空糸膜に接触されていた液体が酸性、すなわち、ｐＨが５未満の状態で、中空糸膜が逆洗される。また、前記逆洗工程において、開閉バルブ５４を通過して出てきた液体のｐＨを測定し、このｐＨが５未満となるように、前記酸添加工程で酸を添加する。
【０１５３】
次に、圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程が実施される。これらの、圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程と、それぞれ同様である。
【０１５４】
以上のような工程により、前記バイオポリマー除去装置は、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸を逆洗工程の前に添加する場合において、バイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄を行う。
【０１５５】
次に、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸を逆洗工程と同時に添加する場合について、表７を参照して説明する。表７には、図３に示すバイオポリマー除去装置の基本的な運転方法について、各工程と送液ポンプの駆動状態及び開閉バルブの開閉状態との関係を示す。表７中の「○」は、該当する送液ポンプが駆動していることや、該当する開閉バルブが開いていることを意味する。
【０１５６】
【表７】
2020069437.tif 000009
【０１５７】
はじめに、充水工程（ろ過前）を実施する。この充水工程（ろ過前）は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における充水工程（ろ過前）と同様である。
【０１５８】
次に、ろ過工程を実施する。このろ過工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合におけるろ過工程と同様である。
【０１５９】
次に、酸添加工程を実施する。この酸添加工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５３、５８が開かれ、かつ、開閉バルブ５１，５２が閉じられ、さらに、送液ポンプ４２を駆動させる。これにより、薬液タンク３３に貯留された酸を、前記ろ過工程によりろ過されたろ液の一部（配管に存在するろ液）等に供給することができる。
【０１６０】
次に、逆洗工程が実施される。この逆洗工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５４，５５が開かれ、かつ、開閉バルブ５３、５８が閉じられ、さらに、送液ポンプ４２を停止させ、エアーコンプレッサ３２を駆動させる。これにより、逆洗用水タンク３４に貯留された逆洗用流体が、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜のろ液側に供給され、気体が供給され、このろ過工程によりろ過されたろ液の一部（配管に存在するろ液）等が、被処理水側に透過する。このようにして、中空糸膜モジュール３１に備えられる中空糸膜が逆洗される。そして、この逆洗に用いられたろ液には、前記逆洗工程の前に、前記酸添加工程により、酸が添加されている。このため、この逆洗工程では、酸が添加されたろ液を用いて、中空糸膜が逆洗されるので、中空糸膜には、逆洗工程と同時に酸が添加されることになる。また、前記逆洗工程において、開閉バルブ２４を通過して出てきた液体のｐＨを測定し、このｐＨが５未満となるように、前記酸添加工程で酸を添加する。
【０１６１】
次に、圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程が実施される。これらの、圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における圧抜き工程、充水工程（ろ過後）、バブリング工程、及び排水工程と、それぞれ同様である。
【０１６２】
以上のような工程により、前記バイオポリマー除去装置は、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸が逆洗工程と同時に添加される場合において、バイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄を行う。
【０１６３】
次に、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸をバブリング工程（気体供給工程）の前に添加する場合について、表８を参照して説明する。表８には、図３に示すバイオポリマー除去装置の基本的な運転方法について、各工程と送液ポンプの駆動状態及び開閉バルブの開閉状態との関係を示す。表８中の「○」は、該当する送液ポンプが駆動していることや、該当する開閉バルブが開いていることを意味する。
【０１６４】
【表８】
2020069437.tif 000010
【０１６５】
はじめに、充水工程（ろ過前）を実施する。この充水工程（ろ過前）は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における充水工程（ろ過前）と同様である。
【０１６６】
次に、ろ過工程を実施する。このろ過工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合におけるろ過工程と同様である。
【０１６７】
次に、逆洗工程を実施する。この逆洗工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における逆洗工程と同様である。
【０１６８】
次に、圧抜き工程を実施する。この圧抜き工程も、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における圧抜き工程と同様である。
【０１６９】
次に、酸添加工程を実施する。なお、この酸添加工程は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における充水工程（ろ過後）も兼ねている。この酸添加工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５１、５３、５９が開かれ、かつ、開閉バルブ５７が閉じられ、さらに、送液ポンプ４１、４２を駆動させる。これにより、薬液タンク３３に貯留された酸を原水に添加し、この酸が添加された原水が中空糸膜モジュール３１まで供給され、中空糸膜に原液が接する状態になる。具体的には、中空糸膜モジュールのハウジング内に酸が添加された原水が充水される。よって、中空糸膜に接する原液には酸が添加された状態になる。
【０１７０】
次に、バブリング工程を実施する。このバブリング工程では、前記制御装置３５によって、開閉バルブ５６が開かれ、かつ、開閉バルブ５１、５９が閉じられ、さらに、送液ポンプ４１、４２を停止させ、エアーコンプレッサ３２を駆動させる。これにより、酸が添加された原液が接した状態の中空糸膜に気体を、被処理水側から供給し、前記中空糸膜を揺動させることができる。このとき、前記バブリング工程が施される中空糸膜は、前記酸添加工程により、酸が添加された原水が接する状態である。このため、このバブリング工程では、前記気体を供給する時に前記中空糸膜に接触されていた液体が酸性、すなわち、ｐＨが５未満の状態で、中空糸膜がバブリングされる。また、この液体のｐＨは、排水工程において、開閉バルブ５４を通過して出てきた液体のｐＨを測定し、このｐＨが５未満となるように、前記酸添加工程で酸を添加する。
【０１７１】
次に、排水工程が実施される。この排水工程は、前記洗浄として、酸洗浄を行わない場合における排水工程と同様である。
【０１７２】
以上のような工程により、前記バイオポリマー除去装置は、洗浄として、酸洗浄を行う場合であって、酸をバブリング工程の前に添加する場合において、バイオポリマー除去運転、及び前記運転中に行われる洗浄を行う。
【０１７３】
前記バイオポリマー除去装置は、上述したように、前記中空糸膜周辺を被処理水で充たす充水工程、前記中空糸膜による被処理水をろ過するろ過工程、前記中空糸膜を逆洗する逆洗工程、前記中空糸膜の被処理水側から気体を供給して、前記中空糸膜を揺動させるバブリング工程、及び前記中空糸膜周辺から被処理水を排水する排水工程等を行うことによって、バイオポリマーの除去及び中空糸膜の洗浄を実施する。前記バイオポリマー除去装置において、前記送液ポンプと、前記エアーコンプレッサと、前記薬液タンクと、前記逆洗用水タンクと、前記配管と、前記開閉バルブと、前記制御装置とが、前記酸洗浄部に相当する。また、前記酸洗浄は、前記逆洗工程と前記バブリング工程とであって、前記逆洗工程として、上記のような酸性条件下で行う工程に相当する。前記バイオポリマー除去装置は、前記充水工程、前記ろ過工程、前記バブリング工程、及び前記排水工程を順に行う場合、このような酸洗浄となるような前記逆洗工程と前記バブリング工程とを、前記ろ過工程を実施する毎に、前記ろ過工程の後に行ってもよいし、前記ろ過工程を複数回行った後に行ってもよい。前記酸洗浄を行い、次に前記酸洗浄を行うまでの前記ろ過工程の回数は、１〜４８０回であることが好ましく、１〜１９２回であることがより好ましく、１〜４８回であることがさらに好ましい。
【０１７４】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【０１７５】
［実施例１〜３、及び比較例１〜３］
まず、本実施例において用いる中空糸膜について説明する。
【０１７６】
本実施例において用いる膜は、外圧ろ過方式に用いる中空糸膜であり、表１に示すように、主成分として含まれる樹脂及び親水性樹脂を含む中空糸膜である。
【０１７７】
（主成分として含まれる樹脂）
ＰＶＤＦ：ポリフッ化ビニリデン（アルケマ株式会社製のＫｙｎａｒ７４１）
ＰＳＦ：ポリスルホン（ＢＡＳＦジャパン株式会社製のＵｌｔｒａｓｏｎＳ３０１０）
（親水性樹脂）
ＰＶＡ：ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製のＰＶＡ２０５）
ＰＶＰ：ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦジャパン株式会社製のソカランＫ−９０Ｐ）
（主成分として含まれる樹脂の含有率）
前記中空糸膜における、主成分として含まれる樹脂の含有率は、以下のようにして算出した。
【０１７８】
まず、前記中空糸膜をジメチルホルムアミド及びジメチルアセトアミド等の溶媒に溶解させた後に、溶解せずに残存した未溶解物の重さを測定した。この未溶解物を親水性樹脂として、中空糸膜における、主成分として含まれる樹脂の重さを算出した。すなわち、ここで測定した未溶解物の重さが、中空糸膜における、親水性樹脂の含有量であり、前記中空糸膜の重さと前記未溶解物の重さとの差分（前記中空糸膜の重さ−前記未溶解物の重さ）が、中空糸膜における、主成分として含まれる樹脂の含有量である。これらの、主成分として含まれる樹脂の含有量と親水性樹脂の含有量とから、前記中空糸膜における、主成分として含まれる樹脂の含有率を算出した。
【０１７９】
その結果、前記中空糸膜における、主成分として含まれる樹脂の含有率が、実施例１〜３及び比較例１では、９５質量％であり、比較例２，３では、１００質量％であった。
【０１８０】
（分画分子量）
前記中空糸膜の分画分子量は、以下の手順で測定した。
【０１８１】
測定対象物である中空糸膜を、エタノール５０質量％水溶液に１５分間浸漬させ、その後、１５分間純水で洗浄するといった湿潤処理を施した。この湿潤処理を施した中空糸膜の一端を封止した、有効長２０ｃｍの中空糸膜モジュールを用意した。
【０１８２】
原水として、リン酸緩衝液を用いて、マーカータンパク質を全有機炭素量（Ｔｏｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ：ＴＯＣ）が５００ｍｇ／ｌになるように展開した溶液を用意した。マーカータンパク質は、例えば、下記のような重量平均分子量（Ｍｗ）が既知なたんぱく質を使用した。なお、ＴＯＣは、水中に存在している有機物の濃度指標となる。また、ＴＯＣは、測定対象物である水を燃やして発生するＣＯ２量を検出し、その検出したＣＯ２量から推定された、水中に存在している有機物の濃度として測定される。
【０１８３】
インスリン（Ｍｗ：５７２０）
シトクロムＣ（Ｍｗ：１２５００）
オバルブミン（Ｍｗ：４３０００）
アルブミン（Ｍｗ：６７０００）
アルドラーゼ（Ｍｗ：１５８０００）
アポフェリチン（Ｍｗ：４４００００）
チログロブリン（Ｍｗ：６６９０００）
ブルーデキストラン（Ｍｗ：２００００００）
ろ過圧力が０．１ＭＰａ、温度が２５℃の条件で濾過して、得られた膜ろ過水のＴＯＣと原水のＴＯＣとから除去率［（１−膜ろ過水のＴＯＣ／原水のＴＯＣ）×１００］を算出した。得られた除去率と、マーカータンパク質の分子量との関係を以下の式に代入し、フィッティングすることで分画曲線を作成し、９０％の除去率の分子量（Ｍｗ）を分画分子量と定義した。
【０１８４】
Ｒ＝１００／（１−ｍ×ｅｘｐ（−ａ×ｌｏｇ（Ｓ）））
上記式中のａおよびｍは、中空糸膜によって定まる定数であって、少なくとも２種類以上の阻止率の測定値をもとに算出される。Ｒに、実験値での阻止率を代入し、Ｓに、実験に使用したマーカータンパク質の分子量を代入することで、ａとｍとを決定することで分画曲線を定めることができる。
【０１８５】
その結果、得られた中空糸膜の分画粒子径を表９に示す。
【０１８６】
（水に対する接触角）
水に対する接触角（水接触角）は、以下のようにして測定した。
【０１８７】
中空糸膜の表面上に水滴を滴下し、その瞬間の画像を撮影する。そして、水滴表面が中空糸膜表面に接する場所における、水滴表面と中空糸膜の表面とのなす角を測定した。この角を、中空糸の表面における水に対する接触角とした。水に対する接触角の測定装置としては、協和界面科学株式会社製の「Ｄｒｏｐ  Ｍａｓｔｅｒ  ７００」を用いた。
【０１８８】
その結果、得られた中空糸膜の水に対する接触角（水接触角）を表９に示す。
【０１８９】
（中空糸膜の破断強度）
中空糸膜の破断強度は、以下のように測定した。
【０１９０】
まず、測定対象物である中空糸膜を長さが５ｃｍとなるように切断した。この切断した中空糸膜を、オートグラフ（株式会社島津製作所製のＡＧ−Ｘｐｌｕｓ）を用いて、２５℃の水中で、１００ｍｍ／分で引っ張る引張試験を行い、中空糸膜が破断した際の荷重を測定した。この測定した荷重から引張強度を求めた。この引張強度を破断強度とした。
【０１９１】
その結果、得られた中空糸膜の破断強度を表９に示す。
【０１９２】
（中空糸膜の酸処理後の破断強度保持率）
薬液として、５質量％の硫酸水溶液を用い、６０℃に加温した薬液に、得られた中空糸膜を、３０日間浸漬した。そして、薬液に浸漬させていない中空糸膜の引張強度と、前記薬液に３０日間浸漬した後の中空糸膜の引張強度とを、上記中空糸膜の破断強度と同様の方法でそれぞれ測定した。この得られた値から、６０℃恒温下にて５質量％の硫酸に浸漬した後における破断強度の、前記浸漬前における破断強度の割合（前記浸漬後の破断強度／前記浸漬前の破断強度×１００：破断強度保持率）を算出した。なお、この破断強度保持率は、耐薬品性の指標となる。この破断強度保持率が高いほど、耐薬品性が高いことがわかる。
【０１９３】
その結果、得られた中空糸膜の破断強度保持率を表９に示す。
【０１９４】
（中空糸膜の内径及び外径）
中空糸膜の内径及び外径は、株式会社キーエンス製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−５０００を用いて、測定した。
【０１９５】
その結果、得られた中空糸膜の内径及び外径を表９に示す。
【０１９６】
（中空糸膜のＭＩＴ試験法による耐折回数）
中空糸膜のＭＩＴ試験法による耐折回数は、以下のように測定した。
【０１９７】
ＭＩＴ耐折疲労試験機（株式会社東洋精機製作所製）を使用して、中空糸膜のＭＩＴ試験法による耐折回数を測定した。具体的には、中空糸膜の外径と内径とから、中空糸膜の面積（＝（外径／２）＾２×π−（内径／２）＾２×π）を算出し、試験片に対して、２００ｇ／ｍｍ２の荷重をかけた。その後、屈折角１３５°になるまで屈曲を繰り返し行い、中空糸膜を破断させた。その破断するまでの回数を耐折回数とした。
【０１９８】
その結果、得られた中空糸膜の耐折回数を表９に示す。なお、屈曲回数は、１００００回までとし、その段階で破断していなければ、耐折回数としては、「＞１０，０００」と示す。
【０１９９】
（中空糸膜の透水量）
中空糸膜の透水量は、以下のように測定した。
【０２００】
測定対象物である中空糸膜を、エタノール５０質量％水溶液に１５分間浸漬させ、その後、１５分間純水で洗浄するといった湿潤処理を施した。この湿潤処理を施した中空糸膜の一端を封止した、有効長２０ｃｍの中空糸膜モジュールを用い、原水として純水を利用し、ろ過圧力が０．１ＭＰａ、温度が２５℃の条件で濾過して、時間当たりの透水量を測定する。この測定した透水量から、単位膜面積、単位時間、単位圧力当たりの透水量に換算して、膜間差圧０．１ＭＰａにおける透水量（Ｌ／ｍ２／時：ＬＭＨ）を得た。
【０２０１】
その結果、得られた中空糸膜の膜間差圧０．１ＭＰａにおける透水量を表９に示す。
【０２０２】
（バイオポリマーの除去）
図２に示すバイオポリマー除去装置に、前記中空糸膜を用いたときの、バイオポリマー除去率を測定した。なお、前記中空糸膜は、有効長１ｍで１００本用いた。
【０２０３】
まず、被処理水（原水）及びろ液（処理水）に含まれるバイオポリマーの濃度は、Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＬＣ−ＯＣＤ：ＤＯＣ−Ｌａｂｏｒ  Ｄｒ．Ｈｕｂｅｒ社製のＬＣ−ＯＣＤ  Ｍｏｄｅｌ１８）を用いて測定した。具体的には、原水及び処理水を０．４５μｍのメンブレンフィルターで懸濁物を除去した後に、前記ＬＣ−ＯＣＤにオートサンプラーを用いて、測定を行った。ＴＯＣが５ｐｐｍをこえる場合には、純水を用いて希釈し、５ｐｐｍ以下になるように調整した後、オートサンプラーにかけた。また、解析については、付属のソフトであるＣｈｒｏｍＣＡＬＣを用いて、解析し、保持時間３０分前後に検出される最も保持時間が短い成分濃度をバイオポリマー濃度と定義した。
【０２０４】
その結果、原水のバイオポリマー濃度及び処理水のバイオポリマー濃度をそれぞれ表９に示す。
【０２０５】
（バイオポリマーの除去率）
バイオポリマー除去率は、上記のようにして求めた、原水のバイオポリマー濃度（Ａ）と処理水のバイオポリマー濃度（Ｂ）とに基づいて算出した。すなわち、バイオポリマーの除去率は、（１−Ｂ／Ａ）×１００（％）により算出した。
【０２０６】
その結果、バイオポリマーの除去率を表９に示す。
【０２０７】
（洗浄）
（差圧上昇速度）
図２に示すバイオポリマー除去装置に、前記中空糸膜を用い、表３に示すように、逆洗工程と同時に、酸が添加されるように酸洗浄を行ったときの、差圧上昇速度を測定した。なお、前記中空糸膜は、有効長１ｍで１００本用いた。具体的には、バイオポリマー除去装置を、膜ろ過流束３．０ｍ３／ｍ２／ｄで、物理洗浄を行いながら、ろ過工程３０回毎に、ｐＨを３に調整した硫酸を用いて、逆洗と同時に酸洗浄を行うろ過を行った。この運転に伴う、差圧上昇速度を測定した。
【０２０８】
その結果、差圧上昇速度を表９に示す。
【０２０９】
（連続運転時間）
また、このバイオポリマー除去装置を用いて処理した水を、分画分子量１３，０００のPSF製中空糸膜（有効長１ｍ）を１００本で束ねた膜モジュールを用意し、３．０ｍ３／ｍ２／ｄで通水し、このＵＦ膜の透水性が１０％低下するまでの時間を測定した。
【０２１０】
その結果、このＵＦ膜の透水性が１０％低下するまでの時間を表９に示す。
【０２１１】
【表９】
2020069437.tif 000011
【０２１２】
表９からわかるように、分画分子量が３０，０００〜５００，０００であり、水に対する接触角が４０〜８５°である中空糸膜を用いて、酸洗浄部により、この中空糸膜を定期的に酸洗浄するバイオポリマー除去装置である場合（実施例１〜３）は、そうでない場合（比較例１〜３）と比較して、バイオポリマーの除去率が高く、運転を継続しても差圧上昇速度が低く、得られた処理水を後段の膜ろ過装置に供給することによって、その膜の透水性の低下が抑制された。
【０２１３】
なお、比較例１に係るバイオポリマー除去装置は、中空糸膜の分画分子量が５０万を超えており、バイオポリマー除去率が低く、また、得られた処理水を後段の膜ろ過装置に供給しても、その膜の透水性の低下を充分に抑制できなかった。
【０２１４】
また、比較例２及び比較例３に係るバイオポリマー除去装置は、中空糸膜の親水性が不充分であり、中空糸膜を酸洗浄しても、洗浄が充分になされず、差圧上昇速度が高かった。
【符号の説明】
【０２１５】
１  バイオポリマー除去装置
２  ろ過装置
３  前処理装置
１１〜１３、４１、４２  送液ポンプ
２１〜２９、５１〜５９  開閉バルブ
３１  中空糸膜モジュール
３２  エアーコンプレッサ
３３  薬液タンク
３４  逆洗用水タンク
３５  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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