(57)【要約】【課題】殺菌剤を用いることなく、菌類で汚染されにくいろ過装置を提供する。【解決手段】逆浸透膜7、逆浸透膜7に供給される供給溶液が溜められる逆浸透膜用供給槽4、及び逆浸透膜用供給槽4に溜められる供給溶液を39℃以上、逆浸透膜7の耐熱温度以下に加熱する加熱器10を備える。発明者らは、供給溶液を39℃以上に加熱すると、供給溶液が菌類で汚染されにくくなることを見出した。したがって、供給溶液を39℃以上に加熱することにより、逆浸透膜7が菌類で汚染されにくくなる。【選択図】図１
2010058064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜と、
前記逆浸透膜に供給される供給溶液が溜められる供給槽と、
前記供給槽に溜められる供給溶液を３９℃以上、前記逆浸透膜の耐熱温度以下に加熱する加熱器と、
を備えることを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記供給槽に溜められた供給溶液の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された温度に基づいて、前記加熱器を制御する制御機構と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
【請求項３】
前記逆浸透膜から排出される透過液の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された温度に基づいて、前記加熱器を制御する制御機構と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
【請求項４】
前記逆浸透膜から排出される濃縮液の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された温度に基づいて、前記加熱器を制御する制御機構と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
【請求項５】
前記逆浸透膜から排出される透過液から前記供給溶液に熱を移動させる透過液用熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項６】
前記逆浸透膜から排出される濃縮液から前記供給溶液に熱を移動させる濃縮液用熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項７】
前記逆浸透膜がポリアミドからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項８】
逆浸透膜に供給される供給溶液を３９℃以上、前記逆浸透膜の耐熱温度以下に加熱するステップと、
前記加熱された供給溶液を前記逆浸透膜でろ過するステップと、
を含むことを特徴とするろ過方法。
【請求項９】
前記逆浸透膜から排出される透過液から前記供給溶液に熱を移動させるステップを更に含むことを特徴とする請求項８に記載のろ過方法。
【請求項１０】
前記逆浸透膜から排出される濃縮液から前記供給溶液に熱を移動させるステップを更に含むことを特徴とする請求項８又は９に記載のろ過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はろ過技術に関し、特にろ過装置及びろ過方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜は、微粒子、金属イオン、有機物、非金属イオン、及びコロイド状物質等の除去が可能であり、純水及び超純水の製造等に用いられている（例えば特許文献1参照）。しかし、逆浸透膜を使用していると、一般細菌や糸状菌等により、逆浸透膜にバイオファウリング（生物付着）が生じるという問題がある。そのため、殺菌剤を用いてバイオファウリングの防止する方法が提案されている。
【特許文献１】特開2006-89402号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、次亜塩素酸ナトリウムのような強力な殺菌剤は、逆浸透膜自体を損傷するという問題がある。また臭素系の殺菌剤は、逆浸透膜を損傷しないといわれているが、糸状菌には効果がない。さらに、逆浸透膜を損傷せず、糸状菌にも効果があるとされる殺菌剤を用いると、殺菌剤に含まれると思われる油分によって、逆浸透膜に目詰まりが生じるという問題がある。そこで、本発明は、殺菌剤を用いることなく、菌類で汚染されにくいろ過装置及びろ過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】
【０００４】
本発明の特徴は、（イ）逆浸透膜と、（ロ）逆浸透膜に供給される供給溶液が溜められる供給槽と、（ハ）供給槽に溜められる供給溶液を39℃以上、逆浸透膜の耐熱温度以下に加熱する加熱器と、を備えるろ過装置であることを要旨とする。また、本発明の他の特徴は、（イ）逆浸透膜に供給される供給溶液を39℃以上、逆浸透膜の耐熱温度以下に加熱するステップと、（ロ）加熱された供給溶液を逆浸透膜でろ過するステップと、を含むろ過方法であることを要旨とする。発明者らは、供給溶液を39℃以上に加熱すると、供給溶液が菌類で汚染されにくくなることを見出した。したがって、本発明に係るろ過装置及びろ過方法によれば、供給溶液が39℃以上に加熱されるため、逆浸透膜が菌類で汚染されにくくなる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、殺菌剤を用いることなく、菌類で汚染されにくいろ過装置及びろ過方法を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【０００７】
（第1の実施の形態）
本発明の第1の実施の形態に係るろ過装置は、図1に示すように、逆浸透(RO : Reverse Osmosis)膜7、逆浸透膜7に供給される供給溶液が溜められる逆浸透膜用供給槽4、及び逆浸透膜用供給槽4に溜められる供給溶液を39℃以上、逆浸透膜の耐熱温度以下に加熱する加熱器10を備える。
【０００８】
ろ過装置は、さらに、ろ過される原液を通すための送液管101を備える。送液管101には、原液を溜めるためのろ過膜用供給槽1が接続されている。ろ過膜用供給槽1には、原液を粗ろ過するためのろ過膜3が、送液管102、ろ過膜用供給ポンプ2、及び送液管103を介して接続されている。ろ過膜用供給ポンプ2は、送液管102及び送液管103を介して、ろ過膜用供給槽1内の原液を、ろ過膜3に供給する。
【０００９】
ろ過膜3には、例えば限外ろ過(UF : Ultra Filtration)膜又は精密ろ過 (MF : Micro Filtration) 膜が使用可能である。ろ過膜3が限外ろ過膜である場合、ろ過膜3には、0.001μm乃至0.01μmの孔径の孔が多数設けられている。また、ろ過膜3が精密ろ過膜である場合、ろ過膜3には、0.1μm乃至数μmの孔径の孔が多数設けられている。ろ過膜3は、例えば中空糸状であり、ケースに収納され、モジュール化されていてもよい。
【００１０】
ろ過膜3には、送液管104及び送液管105が接続されている。ろ過膜用供給ポンプ2によって、原液はろ過膜3表面を一定方向に流され、透過液が送液管104に、不純物等の溶質が濃縮された濃縮水が送液管105に排出される。送液管104に、逆浸透膜用供給槽4が接続されている。ろ過膜3から送液管104に排出された透過液は、逆浸透膜用供給槽4に、逆浸透膜7への供給液として溜められる。
【００１１】
送液管104に、逆浸透膜用供給槽4に溜められる供給溶液を39℃以上逆浸透膜の耐熱温度以下に加熱する加熱器10が設けられている。加熱器10には、インラインヒータ等が使用可能である。加熱器10には、加熱器10に加熱された蒸気を供給するための蒸気管50が接続されている。また蒸気管50には、加熱器10に供給される加熱蒸気の量を調節することにより、加熱器10が送液管104内部の透過液に与える熱を制御するための温度制御弁11が設けられている。なお、加熱器10の加熱源は、電気や熱水であってもよい。
【００１２】
逆浸透膜用供給槽4には、逆浸透膜用供給槽4に溜められた供給液の温度を計測するための温度センサ20が設けられている。温度センサ20には、逆浸透膜用供給槽4に溜められた供給液の温度を設定温度に保つための制御機構21が接続されている。例えば、設定温度が39℃であり、温度センサ20で計測された供給液の温度が38℃であった場合、制御機構21は温度制御弁11を緩め、加熱器10から供給液に、より多くの熱を与えさせ、供給液の温度を39℃に近づける。また例えば、設定温度が逆浸透膜7の耐熱温度と同じであり、温度センサ20で計測された供給液の温度が耐熱温度より高かった場合、制御機構21は温度制御弁11を閉めることによって、加熱器10から供給液に与えられる熱を減らし、供給液の温度を耐熱温度に近づける。
【００１３】
逆浸透膜7は、送液管108、逆浸透膜用供給ポンプ5、送液管109、逆浸透膜用加圧ポンプ6、及び送液管110を介して、逆浸透膜用供給槽4に接続されている。逆浸透膜7は、例えば中空糸状であり、ケースに収納され、モジュール化されていてもよい。逆浸透膜7は、例えばポリアミド又は酢酸セルロースからなる。逆浸透膜用供給ポンプ5は、逆浸透膜用供給槽4内の供給液を、逆浸透膜7に供給する。また、逆浸透膜用加圧ポンプ6は、逆浸透膜7に供給される供給液に、浸透圧の差を超える圧力をかける。逆浸透膜用供給ポンプ5及び逆浸透膜用加圧ポンプ6によって、供給液は逆浸透膜7表面を圧力をかけられながら一定方向に流され、透過液が送液管111に、不純物等の溶質が濃縮された濃縮水が送液管112に排出される。
【００１４】
ここで、供給液の温度を、25℃、37℃、39℃、又は45℃に設定した場合の、逆浸透膜用供給槽4中の一般細菌及び糸状菌の数の時間経過の例を図2に示す。図2及び一般細菌数をグラフ化した図3に示すように、供給液を39℃に加熱すると、一般細菌の数は24時間後に2個/mlにまで減少し、48時間後には0になった。また、供給液を、ポリアミド製の逆浸透膜7の耐熱温度である45℃に加熱した場合も、一般細菌の数は24時間後に2個/mlにまで減少し、48時間後には0になった。これに対し、供給液を37℃に加熱すると、一般細菌の数は24時間後に56,000個/mlにむしろ増加し、48時間後には910,000個/mlにさらに増加した。ただし、一般細菌の数は、72時間後には若干減少した。減少した理由は、一般細菌の餌となる有機物の減少によると考えられる。
【００１５】
また、図2及び糸状菌数をグラフ化した図4に示すように、供給液を39℃に加熱すると、糸状菌の数はすぐさま0になった。また、供給液を、逆浸透膜7の耐熱温度である45℃に加熱した場合も、糸状菌の数は24時間後に0になった。なお、供給液を25℃及び37℃に加熱した場合も糸状菌は減少した。供給液を25℃又は37℃に加熱した場合にも糸状菌が減少した理由は、増加した一般細菌により、糸状菌が駆逐されたためと考えられる。
【００１６】
また、図5に示すように、39℃で9日間、供給液を保存した後、供給液の温度を25℃に下げても、一般細菌及び糸状菌はほとんど増殖しなかった。したがって、図1に示す加熱器10は、菌数が0になった後は、供給液を常時39℃以上に加熱しなくともよい。
【００１７】
従来においては、図6に示す比較例に係るろ過装置のように、ろ過膜3の透過液は、加熱されることなく逆浸透膜用供給槽4に溜められていた。そのため、逆浸透膜用供給槽4内に菌類が繁殖し、逆浸透膜7のバイオファウリングの原因となっていた。これに対し、第1の実施の形態に係るろ過装置によれば、図1に示す加熱器10によって逆浸透膜用供給槽4に溜められる供給液が39℃以上、逆浸透膜7の耐熱温度以下に加熱されるため、供給液中の一般細菌及び糸状菌がほぼ全滅する。そのため、逆浸透膜7のバイオファウリングを効果的に抑制することが可能となる。
【００１８】
（第1の実施の形態の実施例）
半導体工場の銅(Cu)含有廃液を精密ろ過膜でろ過し、銅の析出物を除去した。さらに精密ろ過膜でろ過された廃液を逆浸透膜でろ過し、イオン成分を除去した。図7に示すように、廃液に殺菌剤を加えず、逆浸透膜に供給される廃液の温度を25乃至32℃に設定した比較例1では、生物汚染により逆浸透膜が詰まり、3日でろ過装置が停止した。
【００１９】
廃液に殺菌剤として8ppmのブロノポール（分子式：C3H6BrNO4、学術名：2-ブロモ-2-ニトロプロパン-1, 3-ジオール）を加え、逆浸透膜に供給される廃液の温度を25乃至32℃に設定した比較例2では、7乃至10日後に供給槽内に糸状菌が発生し、逆浸透膜が詰まった。
【００２０】
廃液に殺菌剤として4ppmのブロノポール及び4ppmのダイマー38（防菌防黴剤、学術名：N-N’ヘキサメチレンビス（4-カルバモイル-1-デシルピリジニウムアセテート））を加え、逆浸透膜に供給される廃液の温度を25乃至32℃に設定した比較例3では、1日で逆浸透膜に油膜が発生し、ろ過装置が停止した。
【００２１】
廃液に殺菌剤として1ppmのブロノポール及び1ppmのダイマー38を加え、逆浸透膜に供給される廃液の温度を25乃至32℃に設定した比較例4では、8日程度で逆浸透膜に油膜が発生し、ろ過装置が停止した。
【００２２】
これに対し、廃液に殺菌剤を加えず、逆浸透膜に供給される廃液の温度を39乃至41℃に設定した実施例では、菌類が発生することなく、26日間連続して逆浸透膜の目詰まりなくろ過装置を稼動可能であった。
【００２３】
（第2の実施の形態）
第2の実施の形態に係るろ過装置は、図8に示すように、ろ過膜3の透過液が流れる送液管104に、透過液用熱交換器8が接続されている。透過液用熱交換器8は、送液管111内を流れる逆浸透膜7の透過液の熱を、ろ過膜3の透過液に移動させる。透過液用熱交換器8には、送液管106を介して濃縮液用熱交換器9が接続されている。濃縮液用熱交換器9は、送液管112内を流れる逆浸透膜7の濃縮液の熱を、ろ過膜3の透過液に移動させる。濃縮液用熱交換器9には送液管107が接続され、送液管107内を流れるろ過膜3の透過液は、加熱器10で加熱される。
【００２４】
第2の実施の形態に係るろ過装置によれば、逆浸透膜7の透過液及び濃縮液の熱が、透過液用熱交換器8及び濃縮液用熱交換器9によって、供給液の加熱に再利用される。そのため、加熱器10の消費エネルギを抑制することが可能となる。なお、ろ過膜3の透過液を先に濃縮液用熱交換器9に送り、その後、透過液用熱交換器8に送ってもよい。第2の実施の形態に係るろ過装置のその他の構成要素は、第1の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【００２５】
（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば第1の実施の形態においては、図1に示す温度センサ20を逆浸透膜用供給槽4に設ける例を示したが、温度センサを、送液管111又は送液管112に設けてもよい。逆浸透膜7の透過液又は濃縮液の温度を計測しても、同様の効果が得られる。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るろ過装置の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る供給液温度と菌数の関係を示す第１の表である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る供給液温度と一般細菌の菌数の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る供給液温度と糸状菌の菌数の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る供給液温度と菌数の関係を示す第２の表である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の比較例に係るろ過装置の模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の実施例の結果を示す表である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るろ過装置の模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
1・・・ろ過膜用供給槽
2・・・ろ過膜用供給ポンプ
3・・・ろ過膜
4・・・逆浸透膜用供給槽
5・・・逆浸透膜用供給ポンプ
6・・・逆浸透膜用加圧ポンプ
7・・・逆浸透膜
8・・・透過液用熱交換器
9・・・濃縮液用熱交換器
10・・・加熱器
11・・・温度制御弁
20・・・温度センサ
21・・・制御機構
50・・・蒸気管
【図１】
2010058064.tif 000003
【図２】
2010058064.tif 000004
【図３】
2010058064.tif 000005
【図４】
2010058064.tif 000006
【図５】
2010058064.tif 000007
【図６】
2010058064.tif 000008
【図７】
2010058064.tif 000009
【図８】
2010058064.tif 000010