(57)【要約】【課題】  ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖類がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理薬剤を提供すること。【解決手段】  質量平均分子量２５万以下の水溶性セルロース化合物を含む、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理薬剤；質量平均分子量２５万以下のセルロース化合物を添加する、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量平均分子量２５万以下の水溶性セルロース化合物を含む、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理薬剤。
【請求項２】
前記セルロース化合物が、非イオン性又はアニオン性である、請求項１記載の水処理薬剤。
【請求項３】
前記セルロース化合物のエーテル化度が、１．２以下である、請求項１又は２記載の水処理薬剤。
【請求項４】
前記セルロース化合物が、セルロース、ヒドロキアルキルセルロース、及びカルボキシアルキルセルロースから選択される１種又は２種以上である、請求項１〜３のいずれか１項記載の水処理薬剤。
【請求項５】
質量平均分子量２５万以下のセルロース化合物を添加する、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理方法。
【請求項６】
前記セルロース化合物の添加が、分離処理前で、固液分離処理後である、請求項５記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離膜のファウリングを防止する水処理薬剤及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界的に、生活用水、農業用水、工業用水等の水供給不足が顕在化してきた。このため、海水・かん水の淡水化又は排水回収系の水処理系において、膜分離処理（限界濾過膜や逆浸透膜等）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。
【０００３】
水再生設備において高回収率で膜分離処理システムを運転した場合、被処理水中に含まれる様々な成分による膜閉塞が問題となっている。例えば、水再生設備において、高回収率で膜分離処理システムを運転する場合には、限界濾過膜（ＭＦ・ＵＦ）ではＳＳ・コロイド物質や有機物よる膜閉塞が問題となり、また、逆浸透膜（ＲＯ）処理ではスケール障害や有機物による膜閉塞が問題となる。
【０００４】
例えば、特許文献１では、食品や飲料に含まれるポリフェノール等を含有する被処理水を精密ろ過等の分離で処理する場合に、カルボニル基を有し、カルボニル炭素と窒素原子とが結合した構造を有する高分子化合物を含む、フェノール性ヒドロキシ基を有する有機化合物用分散剤が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５６４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電子工場や食品工場から排出される高濃度の有機物（ＴＯＣ）を含有する排水を処理する場合、生物処理装置を用いて排水中のＴＯＣを低減している。このとき、有機物は逆浸透膜に不可逆的に吸着し、急激な透過水量の低下を引き起こすため、これを防止するために頻繁な洗浄を行っていることに本発明者は着目した。このような排水の処理は、凝集剤・濾過設備や活性炭素塔等を用いて、排水中の溶存有機物を低減する策を設けるのが一般的であるが、このような一般的な策ではＩＣ（イニシャルコスト）／ＲＣ（ランニングコスト）の増加に繋がるため、コスト低減可能な技術が新たに必要であると本発明者は考えた。
【０００７】
そして、このような有機物のなかでも特に生物代謝物系有機物に本発明者が着目し、さらにこの生物代謝物系有機物でも、生物処理水中に含まれるタンパク質等のペプチド結合を有する化合物及び／又は多糖類等の環状構造を有する単糖類がグリコシド結合した構造を有する化合物が分離膜のファウリングに何らかの影響を及ぼしていると本発明者は考えた。
【０００８】
そこで、本発明は、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖類がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理薬剤を提供することを主な目的とする。
なお、本明細書において、分離膜のファウリングに関与する「ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物」を「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」ともいう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意検討を行った結果、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖類がグリコシド結合した化合物を含む被処理水において、質量平均分子量２５万以下の水溶性セルロース化合物を用いることで、分離膜のファウリングを防止できることを新たに見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下のとおりである。
【００１０】
本技術は、質量平均分子量２５万以下の水溶性セルロース化合物を含む、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理薬剤を提供することができる。
本技術は、質量平均分子量２５万以下のセルロース化合物を添加する、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理方法を提供することが可能である。
前記セルロース化合物が、非イオン性又はアニオン性であってもよい。
前記セルロース化合物のエーテル化度が、１．２以下であってもよい。
前記セルロース化合物が、セルロース、ヒドロキアルキルセルロース、及びカルボキシアルキルセルロースから選択される１種又は２種以上であってもよい。
前記セルロース化合物の添加が、分離処理前で、固液分離処理後であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本技術によれば、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖類がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理薬剤を提供することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ファウリング防止剤の評価を行った平膜通水試験機の構成を示す模式図である。
【図２】各条件におけるフラックス比の経時変化を示す。縦軸は、フラックス比（０．７５ＭＰａ、水温２４〜２５℃）であり、横軸は、時間（ｈ）である。Ｂｌａｎｋ  薬剤無添加；比較例１  無添加；比較例２  ＣＭＣ  質量平均分子量２５８，０００（アニオン変性）：実施例１  ＣＭＣ  質量平均分子量  ２０１，０００（アニオン変性）；実施例２  ＣＭＣ  １５８，０００（アニオン変性）；実施例３  ＨＥＣ  １９８，０００（無変性）。
【図３】本技術の水処理薬剤を用いる水処理系において、膜処理系の前段に、薬剤をファウリング防止目的に添加する場合のフロー図の一例である。図３Ａ及び図３Ｂは本技術の水処理薬剤を固液分離と膜処理との間に添加する場合である。より具体的には、図３Ａはプレフィルター処理前に添加する場合であり、図３Ｂは逆浸透膜処理前に添加する場合である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本技術を実施するための形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が限定されて解釈されることはない。
【００１４】
１．本技術に係る水処理薬剤
本技術の実施形態に係るペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理薬剤及び水処理方法は、質量平均分子量２５万以下の水溶性セルロース化合物を含むもの及びその使用が望ましい。当該特定分子量の水溶性セルロース化合物又は水処理薬剤は、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物を含む被処理水を処理する水処理装置、水処理場又は水処理系に用いることが可能である。前記セルロース化合物の添加が、膜処理前で、固液分離処理後であることが望ましい。
前記セルロース化合物が、非イオン性及び／又はアニオン性であることが望ましい。また、前記セルロース化合物のエーテル化度が、１．２以下であることが望ましい。また、前記セルロース化合物が、セルロース、ヒドロキアルキルセルロース、及びカルボキシアルキルセルロースから選択される１種又は２種以上であることが望ましい。
【００１５】
被処理水中に含まれるペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物が、膜分離処理の際に、分離膜に付着し、透過水量の低下を引き起こす原因と考えており、これに対し、本技術に係る水処理薬剤を用いることで、抑制することができる。
【００１６】
＜１−１．セルロース化合物＞
本技術の水処理薬剤の有効成分として含むセルロース化合物は、特に限定されない。
【００１７】
前記セルロース化合物として、例えば、セルロース及びセルロース誘導体（セルロースを部分的に変性させたもの）等が挙げられる。当該セルロース誘導体は、セルロースを原料として生物的又は化学的に官能基を導入して得られるセルロース骨格を有する化合物（例えば、セルロースエーテル、セルロースエステル等）でもよい。
また、前記セルロース化合物として、例えば、セルロース、セルロースエーテル、セルロースエステル等が挙げられ、これらから１種又は２種以上を選択することができる。
【００１８】
前記セルロース誘導体として、例えば、アルキルエーテル化セルロース（好適には炭素数１〜６のアルキル）、ヒドロキシアルキルエーテル化セルロース（適には炭素数１〜６のアルキル）、カルボキシアルキルエーテル化セルロース（適には炭素数１〜３のアルキル）等のセルロースエーテル；スルホン酸変性ヒドロキシセルロース；酢酸セルロース、硝酸セルロース、及び硫酸化セルロース等のセルロースエステル等が挙げられる。本技術では、これらから１種又は２種以上を選択することができる。
【００１９】
前記セルロース誘導体における前記炭素数１〜６のアルキル又は前記炭素数１〜３のアルキルは、直鎖状、分岐鎖状又は環状の何れでもよく、特に限定されない。
前記炭素数１〜６のアルキルとして、例えば、メチル、エチル、プチル、ｎ−プロピル、ｎーペンチル、ｎ−ヘキシル等の直鎖状；イソプロピル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソペンチル等の分岐鎖状；シクロプロパン、シクロブタン、シクロヘキサン等の環状等が挙げられる。
前記炭素数１〜３のアルキルとして、例えば、メチル、エチル、プチル、イソプロピル、及びシクロプロパン等が挙げられる。
【００２０】
セルロースエーテルとして、例えば、メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）等のアルキルエーテル化セルロース；ヒドロキシメチルセルロース（ＣＭＣ、「ヒドロキシセルロース」ともいう）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシエチルメチルセルロース（ＨＥＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）等のヒドロキシアルキルエーテル化セルロース；カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のカルボキシアルキルエーテル化セルロース等が挙げられる。本技術では、これらから１種又は２種以上を選択することができる。
【００２１】
前記セルロース化合物として、水溶性のものが好ましく、より具体的には０〜７０℃程度の水で溶解性を示すものが好ましい。水溶性セルロース化合物として、被処理水中で「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」に接触しやすい状態になるような性質を有することが好ましい。当該水溶性のセルロース化合物は、例えば市販品において水溶性と称するものでもよい。当該水溶性のセルロース化合物は、より好適には、常温水又は温水（４〜４０℃程度）で溶解性を示す水溶性が好ましい。
また、前記セルロース化合物は、無変性又は変性の何れでもよい。さらに、アニオン性及び／又は非イオン性のセルロース化合物が好ましい。なお、本明細書において、無変性セルロース化合物の無変性とは、非イオン性と同義である。
【００２２】
前記好適なセルロース化合物として、例えば、セルロース、ヒドロキアルキルセルロース、及びカルボキシアルキルセルロース等から選択される１種又は２種以上であるものが挙げられる。
【００２３】
前記好適なセルロース化合物として、例えば、以下の化学式（１）で表される化合物が挙げられる。
【００２４】
【化１】
2020069440.tif 000002
【００２５】
前記一般式（１）において、Ｒは、好適には、水素原子、ヒドロキシアルキル基、及びカルボキシアルキル基を示し、これらから１種又は２種以上を選択することが可能である。
さらに好適には、Ｒが水素原子を示す場合には、セルロースを示し；Ｒがヒドロキシアルキル基（好適には炭素数１〜６のアルキル）及び／又は水素原子を示す場合には、ヒドロキシアルキルエーテル化セルロースを示し；Ｒがカルボキシアルキル基（好適には炭素数１〜３のアルキル）及び／又は水素原子を示す場合には、カルボキシアルキルエーテル化セルロースを示す。
前記一般式（１）中の「アルキル基」のうち、好適には「炭素数１〜６のアルキル」又は「炭素数１〜３のアルキル」であり、上述した「炭素数１〜６のアルキル」及び「炭素数１〜３のアルキル」の定義と同様である。
なお、これらの各官能基の置換割合はエーテル化度にて示すことが可能である。
また、前記一般式（１）におけるエーテル化度の好適な範囲は、後述の＜エーテル化度＞と同様であり、また、質量平均分子量の好適な範囲は、後述の＜質量平均分子量＞の範囲と同様である。
【００２６】
前記ヒドロキシアルキル基のうち、（ＣＨ２ＣＨＯ）ｍ−Ｘが好適であり、より好適にはｍ＝３〜５である。当該Ｘは、水素原子、塩等が挙げられ、塩として、金属塩が好適であり、当該金属塩として、アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ等）、アルカリ土類金属（Ｃａ、Ｍｇ等）が挙げられる。
前記カルボキシアルキル基のうち、ＣＨ２ＣＯＯーＸが好適である。当該Ｘは、前記ヒドロキシアルキル基で述べたＸの定義と同じであり、Ｘとして、例えば水素原子、塩等が挙げられ、塩として前記塩の定義と同じであり、このうち金属塩が好適である。
【００２７】
＜質量平均分子量＞
前記セルロース化合物の質量平均分子量が、その上限値は少なくとも２５万以下である。後記〔実施例〕からすると、当該セルロース化合物が少なくとも２５万以下の質量平均分子量を有することで、上述した「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」による分離膜のファウリングを抑制できる。
さらに、当該セルロース化合物の質量平均分子量の下限値は、好ましくは１００，０００以上であり、より好ましくは３００，０００以上である。また、その上限値は特に限定されないが、好ましくは１０，０００，０００以下であり、より好ましくは５，０００，０００以下であり、さらに好ましくは３，０００，０００以下であり、よりさらに好ましくは１，０００，０００以下であり、５００，０００以下である。
当該質量平均分子量の範囲は、より好適な分離膜のファウリング防止の観点から、好ましくは５０，０００〜３，０００，０００であり、より好ましくは１００，０００〜３００,０００であり、さらに好ましくは３００，０００〜４００,０００である。
なお、前記セルロース化合物の質量平均分子量は、ＧＰＣ法で測定し、標準ポリアクリル酸による検量線を用いて算出したポリアクリル酸換算値である。
【００２８】
＜エーテル化度＞
前記セルロース化合物のエーテル化度は特に限定されないが、その下限値は、好ましくは０．１以上であり、より好ましくは０．５以上であり、さらに好ましくは０．６以上であり、よりさらに好ましくは１．０以上である。また、その上限値は、好ましくは２．０以下であり、より好ましくは１．５以下であり、さらに好ましくは１．４以下である。
当該エーテル化度の範囲は、より好適な膜分離のファウリング防止の観点から、好ましくは０．６〜１．４である。アニオン変性の場合には、０．６〜１．１が好適であり、より好適は０．６〜０．８である。無変性の場合には、１．０〜１．５が好適であり、より好適は１．２〜１．４である。
なお、セルロース化合物のエーテル化度（グルコース単位あたりの置換度）は、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウムの場合、ＣＭＣ工業会分析法（灰化法）に従って得られる値である。
【００２９】
本技術に用いられるセルロース化合物は、上述のものから１種又は２種以上を選択することができ、本技術に使用することができる。
本技術のセルロース化合物の形態は、特に限定されず、例えば、液状、固体状、半固体状、粉末状等が挙げられ、これらの何れでもよい。取り扱い易さから、粉末状又は液状が好ましい。
【００３０】
本技術に用いるセルロース化合物は公知の製造方法にて製造することが可能であり、市販品を用いることが可能である。
例えば、スルホン酸変性ヒドロキシセルロースは、参考文献１（特開平９−２２７６０１号公報）を参酌して製造することができる。参考文献１に基づき、例えば、ヒドロキシセルロースを２−メチル−１，３−ブタンジエンスルホン酸ナトリウム等の共役ジエンのスルホン化物と反応させることによって、スルホン酸含有ヒドロキシセルロースを生成することができる。
また、セルロースエーテルは、セルロースのヒドロキシ基をエーテルに変換させて生成することができ、また、セルロースエステルは、セルロースのヒドロキシ基と酸とでエステル結合させて生成することができ、これらエーテル化やエステル化は公知の製造方法にて製造することができる。
また、市販品として、カルボキシメチルセルロース１１１０、１２２０、１３３０等（ダイセルファインケム株式会社製）、ヒドロキシエチルセルロースＳＰ４００等（ダイセルファインケム株式会社製）等が挙げられる。
【００３１】
＜１−２．水処理薬剤＞
本技術の水処理薬剤中のセルロース化合物の含有量は、特に限定されないが、下限値は好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上であり、上限値は好ましくは６０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下である。当該範囲として、さらに好ましくは５〜６０質量％、よりさらに好ましくは１０〜４５質量％であり、当該範囲は、分離膜のファウリング防止を良好にできる観点から好適であり、また、薬剤の容積を小さくでき、かつ取り扱い容易な粘性の薬剤になる観点から好適である。
【００３２】
本技術の対象となる被処理水１Ｌに対する前記セルロース化合物の添加量又は使用量は、特に限定されないが、好ましくは０．０１〜１００ｍｇ／Ｌであり、より好ましくは０．１〜３０ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは０．２〜１０ｍｇ／Ｌ、よりさらに好ましくは０．３〜２．０ｍｇ／Ｌである。分離膜のファウリング防止の安定化効果のため、０．１ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、薬剤使用のコスト面から、１０ｍｇ／L以下が好ましく、５ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。
【００３３】
本技術の対象となる被処理水のｐＨは、好ましくは４．０〜１０．０、より好ましくは５．０〜９．０、さらに好ましくは５．５〜８．０である。
本技術において被処理水の温度は、特に限定されないが、下限の好ましくは０℃以上であり、上限の好ましくは５０℃以下であり、本技術の効果を発揮し易い４〜４０℃程度が好ましい。
【００３４】
前記水処理薬剤の形態は、特に限定されず、液状、固体状、半固体状、粉末状の何れでもよいが、取り扱いの観点から、液状とすることがより好ましい。
【００３５】
＜１−３．任意成分＞
なお、本技術の水処理薬剤は、本技術の効果を損なわない範囲で、他の任意の薬剤と併用することができる。他の薬剤として、分散剤、スケール防止剤、水等の溶媒又は分散媒体、スライムコントロール剤、酵素、殺菌剤及び消泡剤等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、また一般的に水処理に使用できる各種薬剤を使用してもよい。
【００３６】
また、本技術の水処理薬剤は、例えば、上記セルロース化合物と、他の成分とを含有するＩ剤型としてもよく、上記セルロース化合物と他の成分とを別々の剤として多剤型（例えば、キット型）としてもよい。Ｉ剤型は使用の際の取り扱いが容易であり、多剤型は別々に添加することができるので、被処理水の水質に応じて用法（添加時期や添加量等）の調整が容易である。
【００３７】
＜１−４．被処理水＞
本技術の水処理薬剤が用いられる被処理水は、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含んでいれば特に限定されない。
「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水（原水）として、例えば、各種産業排水や生活排水等の各種排水、表層水や地下水、海水等が挙げられる。本技術において、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む排水が好ましく、この「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」含有排水として、より具体的には、例えば工場排水、下水回収水、海水、河川水、冷水ブロー水、ボイラーブロー水等が挙げられる。このなかでも、海水淡水化（装置）に用いる海水やかん水；排水回収系（装置）に用いる各種産業排水や生活排水等の各種排水が好適である。また、水処理系内に生物代謝物系有機化合物が発生しやすい水処理系（水処理装置）の被処理水でもよい。
【００３８】
「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」である「ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物」は、少なくともアミノ酸又は単糖のいずれかを有する化合物であれば特に限定されず、生物代謝物系有機物由来のものが好適である。
【００３９】
本明細書において「生物代謝物系有機物」とは、生物（動植物、微生物等）が生産する中間生産物、最終生産物及びさらにそれらの工業的な加工物でありかつ有機物であるものをいう。
本技術の被処理水に含まれる生物代謝物系有機物として、例えば、生物由来の原料或いは材料の使用又は生物の加工処理工程等により生じる生物系廃棄物；水処理系内に存在する生物（例えば微細藻類、微生物、付着生物等）により生産される生産物（例えばバイオフィルム等）等が挙げられる。
【００４０】
「ペプチド結合を有する化合物」として、例えば、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド等が挙げられ、これらに多糖、オリゴ糖又は単糖が結合していてもよい。ペプチド結合系の化合物を構成するアミノ酸は特に限定されず、酸性アミノ酸、塩基性アミノ酸、中性アミノ酸、必須アミノ酸、準必須アミノ酸、含硫アミノ酸等から選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。
【００４１】
「環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物」として、例えば、多糖類、オリゴ糖等が挙げられ、これらにタンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド又はアミノ酸等が結合していてもよく、また有機酸（例えば、ピルビン酸や乳酸等）等が結合していてもよい。グリコシド結合系の化合物を構成する単糖は特に限定されず、中性糖（ヘキソース（グルコース、ガラクトース等）、フラノース（フラクトース等）、デオキシ糖（フコース等）等）、酸性糖（ウロン酸（グルクロン酸、ガラクツロン酸等）、硫酸エステル糖、シアル酸等）、アミノ糖（グルコサミン等）等から選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。
【００４２】
「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」には、例えば、「アミノ酸残基及び糖残基を少なくとも有する化合物」も含まれ、当該「アミノ酸残基及び糖残基を少なくとも有する化合物」として、例えば、糖タンパク質、ペプチドグリカン（例えば、多糖とペプチドからなるもの）等が挙げられる。
【００４３】
また、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」のより具体的なものとして、例えば、タンパク質、ペプチド、多糖類、少糖類及びこれらの複合物（例えば、糖タンパク質、糖ペプチド、ペプチドグリカン、ムコ多糖類等）等が挙げられる。
【００４４】
本技術の処理対象として、上述したこれらから１種又は２種以上選択されたものを含む被処理水が好ましい。さらに、上述した糖タンパク質、ペプチドグリカン等及びこれらの分解物から選ばれる１種又は２種以上の「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水を処理対象とすることがより好ましい。このような被処理水の場合に、水処理薬剤によって分離膜のファウリングをより好適に抑制することができ、膜処理をより長期的に安定して運転することができる。
前記糖タンパク質及びペプチドグリカン等として、例えば、Ｆｅｔｕｉｎ、Ｆｉｂｒｏｎｅｃｔｉｎ、オボトランスフェリン、Ｂｉｇｌｙｃａｎ、デコリン、ルミカン、ケラタン硫酸、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ヘパラン硫酸及びこれら分解物等が挙げられるが、本技術はこれに限定されない。
【００４５】
被処理水中の「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の検出方法として、例えば、ＢＣＡ法、Ｂｒａｎｄｆоｒｄ法、Ｌｏｒｙ法等の比色分析法が挙げられ、このうちＢＣＡ法で検出することが好ましい。
【００４６】
本技術で処理する被処理水中のＴＯＣ（Total Organic Carbon)の濃度は、特に限定されないが、好ましくは０．１〜２０ｍｇ／Ｌ、より好ましくは０．１〜１０ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは０．５〜５ｍｇ／Ｌである。その下限値としてコストの観点から０．０５ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、またその上限値として安定効果の観点から２５ｍｇ／Ｌ以下が好ましい。
本技術で処理する被処理水中の「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の濃度は、特に限定されないが、好ましくは０．２〜４０ｍｇ／Ｌ、より好ましくは０．２〜２０ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは１〜１０ｍｇ／Ｌである。その下限値としてコストの観点から０．１ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、またその上限値として安定効果の観点から６０ｍｇ／Ｌ以下が好ましい。
なお、被処理水中の「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の含有量は、ＢＣＡ法で測定することができる。
【００４７】
本技術で処理する「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の質量平均分子量は、特に限定されないが、好ましくは１００〜１００，０００であり、より好ましくは１，０００〜５０，０００であり、さらに好ましくは３，０００〜１０，０００である。なお、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の質量平均分子量の測定方法は、ＧＰＣ法で測定し、標準プルランによる検量線を用いて算出したプルラン換算値である。
【００４８】
また、本技術で処理する「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水の電気伝導度は、好ましくは５〜５００ｍＳ／ｍ、より好ましくは１０〜１００ｍＳ／ｍである。当該範囲内に調整することで、膜処理を長期的に安定して運転が行い易い点で、好ましい。また、本技術において、電気伝導度４０ｍＳ／ｍ以上でもファウリングを抑制できるので、海水淡水化のような塩を多く含む被処理水であっても長期的に運転を行いやすく、費用の観点からも良好である。
【００４９】
＜１−５．分離膜＞
本技術においてファウリングを防止する分離膜は特に限定されないが、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）処理、限外ろ過膜（ＵＦ膜）処理、ナノろ過膜（ＮＦ膜）処理、逆浸透膜（ＲＯ膜）処理等が挙げられる。
本技術における水処理薬剤の添加の時期又は場所は、膜分離処理で用いる分離膜を通過する前の被処理水（これら分離膜への供給水）に対して行うことがより好ましい。また、ＲＯ膜のファウリングを抑制する場合には、ＲＯ膜を通過する前の被処理水に対して水処理薬剤の添加を行うことが好ましい。これにより、分離膜に対する被処理水中の「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の吸着が抑制できるので、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」による分離膜のファウリングを抑制することが可能となる。
【００５０】
本技術であれば、上述の「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水を膜分離処理した場合でも、分離膜のファウリングを良好に抑制できる。
これは、本技術の有効成分である上述したセルロース化合物の構造に含まれるヒドロキシ基部分と「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」のある部分とが接触し何らかの結合をし、この状態で被処理水に存在することで、分離膜の汚染が抑制できていると、本発明者は推測している。そして、本発明者は、特に薬剤中の上述したセルロース化合物に存在するヒドロキシ基が「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」のある部分と水素結合することを有力視しているが、質量平均分子量もファウリング抑制効果に何らかの影響を与えているため、この作用機序について鋭意検討中である。
【００５１】
上述のように、本技術の水処理薬剤を用いれば、斯様な「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水を膜分離するシステム（装置）であっても、当該分離膜のファウリング抑制効果をより良好に得ることができる。そして、本技術の水処理薬剤を用いれば、分離膜を有する分離膜処理系（分離膜装置）を、頻繁な洗浄方式等を行う従来技術と比較して、より長期的に安定して低コストで運転させることが可能となる。また、本技術であれば、洗浄回数を減らすことができるため、節水対策も良好に行うことができる。
【００５２】
２．本技術に係る水処理方法
本技術に係る水処理方法は、上述したセルロース化合物を含む水処理薬剤を、上述した「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水に添加するものである。
【００５３】
本技術の水処理方法では、上述した本技術の水処理薬剤を、被処理水に添加することができる。例えば、本技術の水処理方法では、上記セルロース化合物を添加してもよいし、また、上記セルロース化合物と、任意成分（スケール防止剤等）とを別個に又は一緒に、被処理水に同時期に又は別々の時期に添加してもよい。
【００５４】
本技術の水処理薬剤は、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水に対して添加すればよく、添加工程又は添加場所等は特に限定されない。当該被処理水に、水処理薬剤又は水処理薬剤に使用する上記セルロース化合物を添加することで、当該セルロース化合物が被処理水中の「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」（構造上に有するアミノ酸残基及び／又は糖残基部分）に接触し、これにより被処理水を処理することができる。
【００５５】
本技術の水処理薬剤の添加は、膜分離処理やイオン交換樹脂処理（例えば、工程、装置等）に対して、被処理水を給水する前に行うことが好ましく、膜分離処理の前段にて行うことがより好ましい。さらに、水処理薬剤の添加は、ＲＯ膜を通過する前の被処理水に行うことがさらに好ましい。
【００５６】
被処理水中に本技術の水処理薬剤を添加することで、当該水処理薬剤が、被処理水中に含まれる「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」に接触し、接触により当該「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の分離膜への付着を抑制することが可能となる。そして、当該「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の分離膜への付着による透過水量の低下を防止することが可能となる。
【００５７】
前記膜分離処理としては、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）処理、限外ろ過膜（ＵＦ膜）処理、ナノろ過膜（ＮＦ膜）処理、逆浸透膜（ＲＯ膜）処理等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００５８】
本技術の水処理薬剤の添加は、膜分離処理で用いるＭＦ膜、ＵＦ膜、ＮＦ膜、ＲＯ膜等を通過する前の被処理水（これら分離膜への供給水）に対して行うことがより好ましい。より好ましくは、膜分離処理の前の供給水（例えば、ＭＦ膜、ＵＦ膜、ＮＦ膜又はＲＯ膜等の供給水）に、本技術の水処理薬剤を添加することで、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」による分離膜のファウリングを良好に抑制することが可能となる。
【００５９】
また、膜分離処理は、プレフィルター処理及びＲＯ膜処理の順に行うことで、より純度の高い水を得ることが可能であり、本技術では、プレフィルター処理の前に添加してもよいし、ＲＯ膜処理の前に添加してもく、それぞれの処理の前に添加してもよい。なお、プレフィルター処理として、例えば、上述したような膜分離処理の例が挙げられるが、これに限定されない。
【００６０】
図３（Ａ及びＢ）にＲＯ膜分離装置によるＲＯ膜分離工程に対して本技術の水処理薬剤を添加する場合の代表的なフロー図を示す。図３では、インラインミキサー（又は反応槽）３１に供給された原水に凝集剤が添加される凝集処理工程と、当該凝集処理された被処理水が固液分離装置３２にて処理される固液分離処理工程と、当該固液分離された被処理水が膜処理装置にて処理される膜処理工程を備える水処理水系を例示している。本技術における膜処理工程は、上述した分離膜を用いる処理装置を適宜組み合わせて行ってもよい。
【００６１】
本技術における水処理薬剤の添加は、固液分離装置３２とプレフィルター装置３３との間、及び／又は、プレフィルター装置３３とＲＯ膜装置３４との間が好ましい。本技術の水処理薬剤を膜供給水に添加することによって、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」が、前記セルロース化合物とより良好に接触でき、分離膜により良好に付着しにくくなり、分離膜のファウリングをより良好に抑制することができる。
【００６２】
図３Ａでは、プレフィルター装置３３を経る前に水処理薬剤を添加し、その後ＲＯ膜装置３１を経る分離膜処理のフローを例示している。図３Ｂでは、プレフィルター装置３３を経た後でＲＯ膜装置３４の前に水処理薬剤を添加し、その後ＲＯ膜装置３１を経る分離膜処理のフローを例示している。
例えば、図３Ｂの場合、水処理薬剤に接触している「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」は、ＲＯ膜表面やＲＯ膜分離装置（モジュール）に付着することなく、ブライン水中に含まれる有機物として処理されると考えられる。
【００６３】
被処理水に対する上記セルロース化合物の添加量は、特に限定されず、被処理水中に含まれる「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の濃度及び種類等に応じて適宜決めることが可能である。
上記セルロース化合物の添加量（１ｍｇ／Ｌ固形分）は、被処理水中に含まれる「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の量（ｍｇ／Ｌ）に対し、０．２５〜２０倍とすることが好ましく、０．５〜２０倍とすることがより好ましく、１〜１０倍とすることがさらに好ましい。
【００６４】
また、例えば、被処理水中に「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」が１ｍｇ／Ｌ含まれている場合、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」１ｍｇ当たり上記セルロース化合物の添加量は、０．１〜１０ｍｇ／Ｌとすることが好ましく、０．５〜５ｍｇ／Ｌとすることがより好ましく、１〜３ｍｇ／Ｌとすることがさらに好ましい。
【００６５】
上記セルロース化合物の添加量を上記範囲とすることにより、上記セルロース化合物が被処理水中に含まれる「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」に接触し易くなり、その後の分離膜のファウリング抑制効果が高まると考えられる。
【００６６】
本技術の水処理方法において、被処理水に上記セルロース化合物を適度な添加量にて添加するために、上記セルロース化合物を含む水処理薬剤を添加する前の被処理水に対して、被処理水中の「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の含有量（濃度）を測定することが好ましい。さらにその測定値をモニタリングすることがより好ましい。これにより、被処理水中の当該「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」の含有量に応じて、水処理薬剤の添加量を決めることが可能となる。
【００６７】
本技術の水処理方法では、被処理水に対して、必要に応じて、公知の高分子凝集剤及び／又は無機凝集剤を添加すること（凝集処理の工程や装置等）を備えていてもよい。また、凝集処理工程の凝集処理水を固液分離すること（固液分離の工程や装置等）を備えていてもよい。固液分離処理としては、例えば、沈殿処理、加工浮上処理、膜分離処理、遠心分離処理等が挙げられる。
【００６８】
本技術の水処理方法では、本技術の水処理薬剤を添加する前（前工程や前処理装置、例えば、凝集の処理、工程や装置）において、凝集剤や分散剤を好適に用いることができる。
凝集剤や分散剤を用いその薬剤が被処理水に残存していた場合でも、後段の膜分離処理工程において、その被処理水に対して本技術の水処理薬剤を添加することが可能である。これにより、本技術の水処理薬剤は、被処理水中の「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」に接触でき、これによりその後の分離膜のファウリングをより良好に防止することが可能となる。
【００６９】
高分子凝集剤として、特に限定されないが、例えば、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤等が挙げられ、これらを単独で又は２種以上組み合わせて使用してもよい。これらは市販品を使用すればよい。
無機凝集剤として、特に限定されないが、例えば、硫酸アルミニウム及びポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩系凝集剤、並びに硫酸第一鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄及び鉄−シリカ無機高分子等の鉄塩系凝集剤（例えば、第一鉄塩、第二鉄塩、ポリシリカ鉄等）が挙げられる。これらから１種又は２種以上を選択して使用してもよい。
【００７０】
本技術の水処理方法では、被処理水のｐＨを３．５〜８．５に調整するｐＨ調整工程を備えることが好ましい。被処理水のｐＨは、より好ましくは４．０〜７．５、さらに好ましくは５．０〜７．０に調整する。
被処理水のｐＨの調整は、酸剤及び／又はアルカリ剤を用いた従来から行われている手法により行うことが可能である。用いる酸剤及びアルカリ剤は特に限定されない。酸剤としては、例えば、硫酸、塩酸、及び二酸化炭素等が挙げられる。アルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、及び炭酸カルシウム等が挙げられる。
【００７１】
なお、本技術に係る水処理方法を、処理対象となる被処理水の水質を管理するための装置（例えば、パーソナルコンピュータ等）におけるＣＰＵ等を含む制御部によって実現させることも可能である。また、本技術に係る水処理方法を、記録媒体（不揮発性メモリ（ＵＳＢメモリ等）、ＨＤＤ、ＣＤ等）等を備えるハードウェア資源にプログラムとして格納し、前記制御部によって実現させることも可能である。当該制御部によって、被処理水に分散剤を添加するように制御する水処理システムを提供することも可能である。
【００７２】
３．本技術は、以下の構成をとることもできる。
〔１〕
質量平均分子量２５万以下の水溶性セルロース化合物を含む、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理薬剤。
〔２〕
質量平均分子量２５万以下のセルロース化合物を添加する、ペプチド結合を有する化合物及び／又は環状構造を有する単糖がグリコシド結合した化合物による分離膜のファウリングを防止する水処理方法。
〔３〕
前記セルロース化合物が、非イオン性又はアニオン性である、前記〔１〕又は〔２〕記載の水処理薬剤又は水処理方法。
〔４〕
前記セルロース化合物のエーテル化度が、１．２以下である、前記〔１〕〜〔３〕のいずれか記載の水処理薬剤又は水処理方法。
〔５〕
前記セルロース化合物が、セルロース、ヒドロキアルキルセルロース、及びカルボキシアルキルセルロースから選択される１種又は２種以上である、前記〔１〕〜〔４〕のいずれか記載のの水処理薬剤又は水処理方法。
〔６〕
前記セルロース化合物の添加が、分離処理前で、固液分離処理後である、前記〔１〕〜〔４〕のいずれか記載の水処理薬剤又は水処理方法。
【実施例】
【００７３】
以下の実施例及び比較例等を挙げて、本技術の実施形態について説明をする。なお、本技術の範囲は実施例などに限定されるものではない。
【００７４】
〔実施例１〜３及び比較例１〜２〕
＜薬剤＞
図１に示したＲＯ平膜通水試験機を用いて、以下の表１に示す実施例１〜３及び比較例２の各薬剤を用いて、ＲＯ膜のファウリング防止の評価試験を行った。比較例１は薬剤無添加であり、薬剤無添加をブランクした。
なお、表１中の各水溶性セルロース化合物の薬剤中の含有量は１５〜４５質量％の範囲内であり、各水溶性セルロース化合物の被処理水１Ｌに対する添加量は、添加量１ｍｇ／Ｌ固形分になるように添加した。このとき、Ｆｅｔｕｉｎの使用量１０ｍｇ／Ｌであった。すなわち、各水溶性セルロース化合物の添加量は、Ｆｅｔｕｉｎの使用量１０ｍｇ／Ｌに対し、水溶性セルロース１ｍｇ／Ｌ固形分であった。
【００７５】
【表１】
2020069440.tif 000003
【００７６】
＜試験溶液＞
ＲＯ給水（試験溶液）には、下記の試験溶液を使用した。
たんぱく質等のペプチド結合を有し、多糖類等の環状構造を有する単糖類がグリ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Ｆｅｔｕｉｎを使用した。
Ｆｅｔｕｉｎ１０ｍｇ／１Ｌ脱塩水でＦｅｔｕｉｎ溶液を作製し、その後０．４５μｍろ過後したものを試験水として調整した。この試験水に、更に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を用い電気伝導率を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５．５〜６．０に調整し、試験溶液（ＲＯ給水）とした。
・Ｆｅｔｕｉｎ：和光純薬工業株式会社製  ウシ血液由来、ニュージーランド産。
分子量は約１０，０００（ＧＰＣ法：プルラン換算値）
【００７７】
＜ＲＯ平膜試験の通水条件＞
ＲＯ給水条件及び方法は、以下のとおりである。なお、ＲＯ膜の種類：ポリアミド逆浸透膜(日東電工社製  ＥＳ２０)である。
【００７８】
【表２】
2020069440.tif 000004
【００７９】
ＲＯ平膜評価装置として、図１に示すような、膜面積８．０ｃｍ２のＲＯ膜を設置できるセルを備えたＲＯ試験装置を用いた。このＲＯ試験装置を用いた平膜試験では、ＲＯ膜供給水は、配管１１より高圧ポンプ４で、原水室１Ａと透過水室１Ｂを備える密閉容器１のＲＯ膜をセットした平膜セル２の下側の原水室１Ａに、供給水量０．５ｍＬ／ｍｉｎ、供給水圧１．２０〜１．３０ＭＰａ及び供給水ｐＨ５．５〜６．０で定量供給した。この際、原水室１Ａ内はスターラー３で攪拌子５を回転させて攪拌した。密閉容器１の内部圧力は、濃縮水を取り出す配管１３に設けた圧力計６と圧力調整バルブ７により、０．７５ＭＰａに調整し、目標回収率８０％、水温２４〜２５℃の条件下で透過流束を計測した。なお、初期フラックス１．２ｍ／ｄであった。
なお、回収率及び透過流速は以下の式で求めた。
回収率［％］＝（透過水流量［ｍＬ／ｍｉｎ］／供給水流量［ｍＬ／ｍｉｎ］）×１００
透過流束［ｍ３／（ｍ２ｄ）］＝透過水流量［ｍ３／ｄ］／膜面積［ｍ２］×温度換算係数
【００８０】
＜結果＞
以上のことから、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水に対して、質量平均分子量約２０万でエーテル化度０．６〜０．８のアニオン変性ＣＭＣ（実施例１）、質量平均分子量約１６万でエーテル化度０．８〜１．１のアニオン変性ＣＭＣ（実施例２）、又は質量平均分子量約２０万でエーテル化度１．２〜１．４の無変性ＨＥＣを添加することで、ＲＯ膜のファウリングをより良好に抑制することができた。これに対し、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水に対して、質量平均分子量３０万でエーテル化度１．１〜１．３のアニオン変性ＣＭＣをＲＯ膜処理前に添加しても、ＲＯ膜のファウリング防止が良好にできなかった。
従って、「ペプチド結合系及び／又はグリコシド結合系の化合物」を含む被処理水に対して、質量平均分子量２５万以下のＣＭＣ又はＨＥＣのような水溶性セルロース化合物を用いることで、分離膜のファウリングを効率よく抑制でき、膜処理を長期的に安定して運転することができる。
【符号の説明】
【００８１】
３０ａ，３０ｂ  水処理系；３１  凝集装置（凝集処理工程）；３２  固液分離装置（固液分離工程）；３３  プレフィルター分離処理装置（プレフィルター分離工程）；３４  ＲＯ膜処理装置（ＲＯ膜処理工程）
【図１】
2020069440.tif 000005
【図２】
2020069440.tif 000006
【図３】
2020069440.tif 000007