(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素及び高分子有機物の吸着剤或いは該吸着剤と多孔質の中空糸膜からなる浄水器に、容器と該容器内に位置する複合中空糸膜と、該複合中空糸膜の端部を支持し、複合中空糸膜の中空部に連通する空間と複合中空糸膜の外表面に連通する空間とを隔離する隔壁とを有し、（１）複合中空糸膜の中空部に揮発性の有機物を含む水溶液を流すための導入口と導出口及び（２）複合中空糸膜の外表面と容器の内壁面とで構成される空間内のガスを排気する排気口と外部の空気を取り込む吸気口が設けられてなる水中溶存有機物除去装置を前記浄水器よりも後段に取り付けてなり、
前記複合中空糸膜が、均質膜（Ａ）及び補強機能を受け持つ多孔質膜（Ｂ）からなる多層複合中空糸膜であって、均質膜（Ａ）と多孔質膜（Ｂ）は交互に積層され、該多層複合中空糸膜の水溶液と接する側の層および水溶液と接しない側の層が、いずれも多孔質膜（Ｂ）である構造を有し、
複合中空糸膜の水と接する側と反対側の多孔質層（Ｂ）のガスを中空糸膜面積あたり３Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 以上の換気速度で容器外部の空気と交換する吸気装置が設けられていることを特徴とする水中溶存有機物の除去システム。
【請求項２】
塩素及び高分子有機物の吸着剤或いは該吸着剤と多孔質の中空糸膜からなる浄水器に、容器と該容器内に位置する複合中空糸膜と、該複合中空糸膜の端部を支持し、複合中空糸膜の中空部に連通する空間と複合中空糸膜の外表面に連通する空間とを隔離する隔壁とを有し、（１）複合中空糸膜の外表面と容器の内壁面とで構成される空間に揮発性の溶存有機物を含む水溶液を流すための導入口と導出口及び（２）複合中空糸膜の中空部にガスを排気する排気口と外部の空気を取り込む吸気口が設けられてなる水中溶存有機物除去装置を前記浄水器よりも後段に取り付けてなり、
前記複合中空糸膜が、均質膜（Ａ）及び補強機能を受け持つ多孔質膜（Ｂ）からなる多層複合中空糸膜であって、均質膜（Ａ）と多孔質膜（Ｂ）は交互に積層され、該多層複合中空糸膜の水溶液と接する側の層および水溶液と接しない側の層が、いずれも多孔質膜（Ｂ）である構造を有し、
複合中空糸膜の水と接する側と反対側の多孔質層（Ｂ）のガスを中空糸膜面積あたり３Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 以上の換気速度で容器外部の空気と交換する吸気装置が設けられていることを特徴とする水中溶存有機物の除去システム。
【請求項３】
揮発性の有機物が有機ハロゲン物質であることを特徴とする請求項１又は２記載の除去システム。
【請求項４】
塩素及び高分子有機物の吸着剤が活性炭であることを特徴とする請求項１又は２記載の除去システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水や井戸水中に溶存する揮発性の有機物（特にクロロホルム、ジクロロブロモホルム、クロロジブロモホルム、ブロロホルム等のトリハロメタンや１，１，１−トリクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性の有機ハロゲン物質）を除去し、安全な飲料水を提供する或いは純度の高い水を提供する水中溶存有機物の除去システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、河川水中の有機物濃度の増加にともない殺菌あるいは浄化用の塩素を多量に用いる傾向にあり、有機物と塩素が反応することにより生成される発癌性あるいは変異原生のトリハロメタン（クロロホルム等炭素にハロゲン物質が３つ結合した有機物）の濃度が増大し水道水中に微量ながら溶存することが問題となっている。
【０００３】
また、ドライクリーニングや機械類の脱脂剤として１，１，１−トリクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等発癌性の有機ハロゲン物質が工場廃液として地下に浸透し井戸水中に含まれる事も同時に問題となっている。また、食品や薬品関係の工業用水中にはこれらの有機ハロゲン物質が微量でも存在する事は非常に危険であり、この分野の業界では水中に溶存する微量の有機ハロゲン物質を除去する技術が待望されている。
【０００４】
従来、水中に溶存する揮発性の有機物（特に有機ハロゲン物質）を除去する方法としては、（イ）活性炭等に有機物を吸着させる吸着処理方法、（ロ）酸化チタンのような半導体触媒を用いて光により分解する光分解方法、（ハ）鉄などの金属粉が還元触媒となり例えばトリクロロエチレンを塩素イオンと化学的に安定なエチレンガスに変換する還元処理方法、（ニ）活性汚泥等の生物により分解する生物処理方法、（ホ）水中に多量のガスを送り込み液相中に溶存する揮発性の有機物を気相側へガス分圧差より移動させガスとして追い出す曝気方法あるいは、煮沸する事によって水中に溶存する揮発性の有機物を気相側へ追い出す煮沸法が知られている。
【０００５】
一方、水溶液中に溶存する酸素を効率よく除去する方法として（ヘ）チューブもしくは中空糸膜を用いて脱気する方法が特開昭５７−１６５００７号公報、特開昭６０−２５５１４号公報、特開平２−３０３５８７号公報、実公平２−４８００３号公報、また（ト）複合膜を用いた脱気方法及び装置が実開平３−７９０８号公報、特開平３−１６９３０３号公報に提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
水中に溶存する有機物（特に有機ハロゲン物質）を吸着により処理する方法は、吸着剤の吸着平衡以上の能力で吸着することができず、多量に用いる必要性あるいは頻繁に再賦活させる必要性がありコスト高になるばかりでなく、目的とする除去物質よりも吸着能力の高い物質が吸着剤近傍に存在するときは目的とする除去物質を放出し、より吸着力の高い物質と吸着してしまう危険性も考えられる。
【０００７】
本発明の目的は、吸着剤が吸着平衡に達し目的とする除去物質を吸着できなくなった場合あるいはより吸着能力の高い物質と置換され放出した時に除去するための装置を吸着剤以後に取り付け、水中に溶存する有機ハロゲン物質を効率よく除き、長期間安定に除去性能を発揮し、且つコンパクトな水中溶存有機物の除去システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、１）塩素及び高分子有機物の吸着剤或いは該吸着剤と多孔質の中空糸膜からなる浄水器に、容器と該容器内に位置する複合中空糸膜と、該複合中空糸膜の端部を支持し、複合中空糸膜の中空部に連通する空間と複合中空糸膜の外表面に連通する空間とを隔離する隔壁とを有し、（１）複合中空糸膜の中空部に揮発性の有機物を含む水溶液を流すための導入口と導出口及び（２）複合中空糸膜の外表面と容器の内壁面とで構成される空間内のガスを排気する排気口と外部の空気を取り込む吸気口が設けられてなる水中溶存有機物除去装置を前記浄水器よりも後段に取り付けてなり、前記複合中空糸膜が、均質膜（Ａ）及び補強機能を受け持つ多孔質膜（Ｂ）からなる多層複合中空糸膜であって、均質膜（Ａ）と多孔質膜（Ｂ）は交互に積層され、該多層複合中空糸膜の水溶液と接する側の層および水溶液と接しない側の層が、いずれも多孔質膜（Ｂ）である構造を有し、複合中空糸膜の水と接する側と反対側の多孔質層（Ｂ）のガスを中空糸膜面積あたり３Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 以上の換気速度で容器外部の空気と交換する吸気装置が設けられている水中溶存有機物の除去システム
【０００９】
及び２）塩素及び高分子有機物の吸着剤或いは該吸着剤と多孔質の中空糸膜からなる浄水器に、容器と該容器内に位置する複合中空糸膜と、該複合中空糸膜の端部を支持し、複合中空糸膜の中空部に連通する空間と複合中空糸膜の外表面に連通する空間とを隔離する隔壁とを有し、（１）複合中空糸膜の外表面と容器の内壁面とで構成される空間に揮発性の溶存有機物を含む水溶液を流すための導入口と導出口及び（２）複合中空糸膜の中空部にガスを排気する排気口と外部の空気を取り込む吸気口が設けられてなる水中溶存有機物除去装置を前記浄水器よりも後段に取り付けてなり、前記複合中空糸膜が、均質膜（Ａ）及び補強機能を受け持つ多孔質膜（Ｂ）からなる多層複合中空糸膜であって、均質膜（Ａ）と多孔質膜（Ｂ）は交互に積層され、該多層複合中空糸膜の水溶液と接する側の層および水溶液と接しない側の層が、いずれも多孔質膜（Ｂ）である構造を有し、複合中空糸膜の水と接する側と反対側の多孔質層（Ｂ）のガスを中空糸膜面積あたり３Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 以上の換気速度で容器外部の空気と交換する吸気装置が設けられている水中溶存有機物の除去システムにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の水中溶存有機物の除去システムの好適な一例を示す概念図である。揮発性有機物を含んだ水溶液は、水導入口２より除去システムに導入され、吸着剤或いは吸着剤と多孔膜を用いた浄水器Ａに、浄水器Ａの水導入口４より供給され浄水器Ａの水導出口５より導出され、水中溶存有機物除去装置Ｂへ送水される。浄水器Ａを通った水は、除去モジュールＣの水導入口６より除去モジュールＣへ供給される。
【００１１】
除去モジュールＣを通った水は、除去モジュールＣの水導出口７より除去システムの水導出口３へ導出され、除去システムの外の飲み口へ供給される。除去モジュールＣの空隙内に存在するガスを換気するために減圧器（吸気ブロアー）１０により除去モジュールＣ内を陰圧にし、除去システムに外気を吸い込む外気吸気口１１より除去システム内に外気を吸い込むことにより、外気は除去モジュールＣの外気吸気口８をとおりモジュールＣ内へ供給される。
【００１２】
除去モジュールＣの複合中空糸膜外壁と容器２０との間に形成される空隙に存在する揮発性有機ガスを含むガスは、除去モジュールＣの排気口９より減圧器１０により排気され、除去システムの排気口１２より外気へ排気される。
【００１３】
浄水器Ａの一例を図２に示す。浄水器Ａは、容器１３内に吸着剤である活性炭１５と多孔質中空糸膜１６を配置して構成されるものである。水は、浄水器Ａの水導入口４より供給され、多孔質焼結メッシュ１４を通り、活性炭１５及び多孔質中空糸膜１６を通り、浄水器Ａの水導出口５より導出される。
【００１４】
除去モジュールＣの一例を図３に示す。除去モジュールＣは、容器２０と複合中空糸膜１８及び接着剤からなる隔壁１９により構成されるものである。水は、除去モジュールＣの水導入口６より除去モジュールＣへ供給され、複合中空糸膜１８の中空部を通って除去モジュールＣの水導出口７より導出される。外気は、除去モジュールＣの外気吸気口８より除去モジュールＣの複合中空糸膜１８、接着剤からなる隔壁１９及び容器２０に囲まれた空隙に吸気され、除去モジュールＣの排気口９より減圧器１０で排気される。
【００１５】
本発明における除去モジュールＣに使用する複合中空糸膜は、例えば、均質層をその両側から多孔質層で挟み込んだ三層構造の複合中空糸膜であって、水溶液と接する多孔質層と反対側の多孔質層側のガスを中空糸膜面積あたり３Ｎｌ／ｍｉｎ以上の換気速度で容器外部の空気と交換することにより、水溶液中の溶存有機物を除去するものである。
【００１６】
本発明によると水中溶存有機物の中でも、気／液平衡における気相の濃度が高い揮発性の有機物を効率的に除去できる。更に揮発性の有機物の中でも特に極性の強い有機ハロゲン物質が複合中空糸膜の均質層に用いられる高分子素材と親和性が高く効率的に除去できる。
【００１７】
中空糸膜として細孔径が０．０５μｍ以下の疎水性多孔質膜を用いた場合、長時間使用すると水蒸気が漏れてしまい、その結果水が多孔質膜から漏れてしまう危険性があることから、中空糸膜としては、８μｍ以下の膜厚の均質膜（Ａ）及び補強機能を受け持つ多孔質膜（Ｂ）からなる多層複合中空糸膜であって、均質膜（Ａ）と多孔質膜（Ｂ）は交互に積層され、該多層複合中空糸膜の水溶液と接する側の層が多孔質膜（Ｂ）であり、水溶液と接しない側の層が多孔質膜（Ｂ）である構造を有するものが用いられる。また、複合中空糸膜のクロロホルム透過速度が１×１０-3（ｃｍ3 （ＳＴＰ）／ｃｍ2 ／ｓｅｃ／ｃｍＨｇ）以上の透過性能を有する中空糸膜であることが好ましい。
【００１８】
クロロホルム透過速度が１×１０-3（ｃｍ3 （ＳＴＰ）／ｃｍ2 ／ｓｅｃ／ｃｍＨｇ）未満では水中に溶存する有機物の複合中空糸膜を透過する透過速度が遅く効率的に有機物を除去することができない。このような複合中空糸膜の多孔質層を形成する素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ３−メチルブテン−１、ポリ４−メチルペンテン−１等のポリオレフィンやフッ化ビニリデン、ポリテトラフロロエチレン等のフッ素系ポリマー、ポリスルホンやポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等のポリマーを用いることができるが、好ましくは容易に多孔質形成が可能な結晶性のポリマーであるポリオレフィンが好ましい。
【００１９】
また、該複合中空糸膜の均質層に用いられる素材としては、セグメント化ポリウレタン、シリコン系ポリマー、低密度ポリエチレンやポリ４−メチルペンテン−１等のポリオレフィンや、ポリアクリルアミド等が考えられるが、有機ハロゲンと親和性の高いポリマーが好ましい。
【００２０】
このような複合中空糸膜は、例えば特公平３−４４８１１号公報等に記載の方法により、多重円筒形の紡糸ノズルを用いて均質膜（Ａ）を形成するポリマーと多孔質膜（Ｂ）を形成するポリマーとを交互に配置し溶融紡糸し、次いで均質膜（Ａ）を多孔質化することなく多孔質膜（Ｂ）だけを多孔質化する条件で延伸する方法により製造される。
【００２１】
また、該装置に組み込む吸気装置は該複合中空糸膜の水と接する側と反対側の多孔質層のガスを中空糸膜面積あたり３Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 以上（好ましくは４Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 以上）の換気速度で容器外部の空気と交換することが可能な装置であることが必要条件である。
【００２２】
中空糸膜面積あたり３Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 未満の排気速度では中空糸膜を透過する有機ガスと排気される有機ガスのモル量差が小さく有機ガス除去性能が大きく低下する。３Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 以上の排気量で排気する方法としては、高真空下で大きな排気量を有するルーツ型真空ポンプを用いるなど排気量の大きい減圧機を用いることもできるが、装置が大型化し好ましくない。
【００２３】
該容器空隙内のガスを排気するにあたり外気を取り込む吸気口を設置することにより、低真空下で排気することが可能となりトルクの小さな小型の減圧機で容易に３Ｎｌ／ｍｉｎ／ｍ2 以上を排気することができる。
【００２４】
また、外気と空気を交換する方法として、外気を吸い込むのではなく、例えばコンプレッサーのような装置で外気を加圧し送り込む方法もあるが、該複合中空糸膜のガス側の表面の境膜抵抗が大きくなること、また中空糸が束状になって、空気のチャンネリングが起こる危険性があることなどから、外気を吸い込む方式が好ましい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の水中溶存有機物の除去システムによれば、長時間使用による吸着剤或いは吸着剤と多孔膜を用いた浄水器の除去能力低下等からくる再溶出等の問題点を、後部に恒久的に水中溶存揮発性有機物を除去できる除去装置を取り付けたことにより、安定して揮発性有機物を除去した水を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水中溶存有機物の除去システムの好適な一例を示す概念図である。
【図２】本発明の水中溶存有機物の除去システムに使用する浄水器の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の水中溶存有機物の除去システムに使用する除去モジュールの一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  水導入口
３  水導出口
４  浄水器Ａの水導入口
５  浄水器Ａの水導出口
６  除去モジュールＣの水導入口
７  除去モジュールＣの水導出口
８  除去モジュールＣの外気吸気口
９  除去モジュールＣの排気口
１０  減圧器（吸気ブロアー）
１１  外気吸気口
１２  排気口
Ａ  浄水器
Ｂ  水中溶存有機物除去装置
Ｃ  除去モジュール
１３  容器
１４  多孔質焼結メッシュ
１５  活性炭
１６  多孔質中空糸膜
１７  接着剤からなる隔壁
１８  複合中空糸膜
１９  接着剤からなる隔壁
２０  除去モジュール容器
【図１】
0003540804.tif 000002
【図２】
0003540804.tif 000003
【図３】
0003540804.tif 000004