(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水と、該原水に含まれる紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させる処理によって得られた被処理水と、
前記原水及び前記被処理水について紫外線吸光度を測定し、
前記紫外線吸光度の測定結果から該紫外線吸光度の除去率を求め、
前記紫外線吸光度の除去率から、前記被処理水の前記膜閉塞物質のうち多糖様物質の含有量を算出により求め、該算出結果から前記被処理水の膜閉塞性を評価することを特徴とする被処理水の評価方法。
【請求項２】
前記被処理水における膜閉塞性の評価は、
予め求められた前記紫外線吸光度の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との相関関係に基づいて、該膜閉塞物質指標の除去率から前記被処理水中の膜閉塞物質の含有量を求め、該膜閉塞物質の含有量により行うことを特徴とする請求項１に記載の被処理水の評価方法。
【請求項３】
原水の紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させるために凝集剤注入を行い、被処理水を得る凝集剤注入手段と、
前記原水及び前記被処理水の紫外線吸光度を測定する紫外線吸光度測定手段と、
前記被処理水をろ過処理してろ過水を得る膜処理手段と、
前記紫外線吸光度測定手段によって得られた紫外線吸光度からその紫外線吸光度除去率を求め、該紫外線吸光度除去率から前記被処理水の膜閉塞物質の含有量を求めて、該被処理水の膜閉塞性を評価し、該膜閉塞性の評価結果に基づいて、前記凝集剤注入手段により前記凝集剤の注入を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする膜処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、予め求められた前記紫外線吸光度の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との相関関係に基づいて、前記膜閉塞度を求めることを特徴とする請求項３に記載の膜処理装置。
【請求項５】
前記紫外線吸光度除去率（式（Ｉ））及び前記膜閉塞物質指標の除去率（式（ＩＩ））は、次式により算出されることを特徴とする請求項４に記載の膜処理装置。
・（原水の紫外線吸光度−被処理水の紫外線吸光度）／原水の紫外線吸光度×１００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（Ｉ）
・（原水の膜閉塞物質指標−被処理水の膜閉塞物質指標）／原水の膜閉塞物質指標×１００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（ＩＩ）
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の膜処理装置を含むことを特徴とする水処理プラント。
【請求項７】
原水の紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させ被処理水を得るために凝集剤注入する処理を行う凝集剤注入処理ステップと、
前記原水及び前記被処理水の紫外線吸光度を測定する紫外線吸光度測定ステップと、
前記被処理水から分離膜を用いてろ過水を得るろ過処理ステップと、
前記紫外線吸光度からその紫外線吸光度除去率を求め、該紫外線吸光度除去率に基づいて、前記被処理水の膜閉塞物質の含有量を求め、該被処理水の膜閉塞性を評価する膜閉塞性評価ステップと、
前記膜閉塞性評価ステップによる膜閉塞性の評価結果に基づいて、前記凝集剤注入処理ステップにより前記凝集剤の注入を制御する制御ステップと、
を備えることを特徴とする膜処理装置の運転方法。
【請求項８】
前記膜閉塞性評価ステップにおいて、予め求められた前記紫外線吸光度の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との相関関係に基づいて、前記膜閉塞度を求めることを特徴とする請求項７に記載の膜処理装置の運転方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の膜処理装置の運転方法を含むことを特徴とする水処理プラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水の評価方法、膜処理装置およびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
限外ろ過膜や精密ろ過膜を用いた膜ろ過装置は、圧力容器内に分離膜を配設して、分離膜で容器内を原水側と透過水側（ろ過水側）に仕切り、原水側に原水をポンプで加圧導入するとともに、膜ろ過により透過水側から透過水を得るものである。
特に近年は、クリプトスポリジウムなどの病原性微生物の問題から、河川水、地下水を原水とした浄水処理への適用が進んでいる。
【０００３】
このような膜ろ過装置では、分離膜の原水側膜面や膜細孔内に原水中に含まれる成分の付着や析出が生じて分離膜が汚染され、継続使用によってろ過性能が次第に低下する。
浄化処理において膜汚染を生じさせる物質は、有機物、鉄、マンガン、アルミニウム、シリカ等であると言われており、現状、膜透過流速等の運転条件を選定する際には、原水中のこれらの濃度を測定し、その結果と今までの実績等から経験的に決定することが多い。
【０００４】
また、膜汚染の原因物質として有機物は最も重要である。この水質指標としては全有機炭素（ＴＯＣ）が使用されているが、ＴＯＣの値が同じ原水でも膜のろ過抵抗の上昇速度が異なる場合が度々見受けられ、実際の運転と設計時の予想が大きく異なるため、薬品洗浄の頻度が増えたりするなどのトラブルが発生することは少なくない。
また、運転管理においても同様であり、ＴＯＣ濃度に変化がないのに膜汚染が急激に進行する場合もある。この原因としては、膜汚染を引き起こす原因となる有機物がＴＯＣ成分の極々一部であり、その濃度が低いため、その変化がＴＯＣを測定しても検出できないことにある。
【０００５】
ＴＯＣ等の個々の水質ではなく、オーバーオールに分離膜供給水の膜閉塞性を評価する手法として、ＪＩＳ  Ｋ３８０２に定義されているファウリングインデックス（ＦＩ値）を使用した方法等があるが、これら従来の指標は、基本的に逆透過膜装置への供給水の評価を想定した指標であり、数度の濁度がある水道原水では、同じＦＩ値となり評価方法として適切でない。
【０００６】
また、関連する従来法として、例えば特許文献１には、膜供給水の濁質量と溶解性有機炭素（ＤＯＣ）の測定値および膜透過流速の関数から、膜透過流速、物理洗浄間隔、薬品洗浄間隔、前処理条件等の最適化を図る方法が記載されている。しかしながら、この方法では、ＤＯＣ、紫外線吸光度（Ｅ２６０）、濁度を分析する必要があり、また、比較的難解な理論式を用いるため煩雑であり、汎用的ではない。また、この方法は有機成分由来の汚染原因をフミン質に限定し、膜汚染の進行割合をＤＯＣとＥ２６０の比率から単に計算しているため、フミン質以外の有機成分が膜汚染に関与する場合には、その影響を正しく評価できない。
また、近年の研究では、浄水処理における膜汚染に関与する有機物で重要なものは、紫外線吸光度発現物質であるフミン質よりも、多糖類であることが明らかになっており、その意味でも特許文献１に記載の方法は妥当性に欠けるものである。
【０００７】
また、特許文献２および特許文献３においても原水、膜供給水、膜ろ過水などのフミン質や紫外線吸光度（Ｅ２６０）に基づき凝集処理などの制御を行うことが記載されているが、これらは近年の研究報告から考えると合理性に欠く運転方法である。
【０００８】
本発明者は鋭意研究を重ね、非特許文献１〜４に記載の水道原水等の膜供給水中の膜閉塞有機物質に関する新しい指標である「ファウリングポテンシャル（Fouling Potential：ＦＰ）」を開発した。
本指標は、水道原水やそれについて前処理を行った膜供給水中の膜閉塞有機物、すなわち、多糖類の存在量や分子量に関する有益な情報を与える指標である。
【０００９】
また、ＦＰ測定に必要な試料量は５００〜１０００ｍＬ程度であり、浄水処理で凝集剤注入率選択のために一般的に行われるジャーテストに必要な試料量とほぼ同じであることから、ジャーテストを行った後に引き続いてＦＰを測定することで、凝集処理による膜閉塞物質量の減少量を定量的に把握することが可能となる、非常に有効な指標である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３２７９６７号公報
【特許文献２】特開２００１−１７０４５８号公報
【特許文献３】特開２００８−１２６２２３号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】鹿島田浩二、他１名、「浄水処理におけるファウリングポテンシャルの提案とその特性評価（Ｉ）」、第６０回全国水道研究発表会講演集、社団法人日本水道協会、２００９年５月、ｐ．１３４−１３５
【非特許文献２】貝谷吉英、他１名、「浄水処理におけるファウリングポテンシャルの提案とその特性評価（ＩＩ）」、第６０回全国水道研究発表会講演集、社団法人日本水道協会、２００９年５月、ｐ．１３６−１３７
【非特許文献３】貝谷吉英、他１名、「浄水処理におけるファウリングポテンシャルの提案とその特性評価（ＩＩＩ）」、第６１回全国水道研究発表会講演集、社団法人日本水道協会、２０１０年５月、ｐ．２５２−２５３
【非特許文献４】貝谷吉英、他１名、「浄水処理におけるファウリングポテンシャルの提案とその特性評価（ＩＶ）」、第６２回全国水道研究発表会講演集、社団法人日本水道協会、２０１１年５月、ｐ．３５２−３５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このようにＦＰの測定は比較的煩雑な操作を伴わず、必要試料量も少ないが、測定時間は、試料の膜閉塞物質量によるものの、１〜３時間程度が標準的であり、また、専用の測定装置が必要であることから、現場における連続モニタリング指標としては、必ずしも適しているとはいえない。
【００１３】
以上のように従来法では、水道原水等の被処理水に含まれる膜閉塞物質の含有量を正確かつ簡単に、そして迅速に測定することができなかった。また、それに伴って、膜処理装置およびそれを含む水処理プラントをトラブルなく継続して運転することが困難であった。
【００１４】
本発明の目的は、水道原水等の被処理水に含まれる膜閉塞物質を正確かつ簡単に、そして迅速に測定して被処理水を評価する方法、その評価を行う手段を備える膜処理装置、その装置を含む水処理プラント、ならびにその膜処理装置および水処理プラントの運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ね、紫外線吸光度発現物質よりも多糖様物質の方が膜閉塞において遥かに重大な影響を与え、被処理水の膜閉塞性と相関性が高いのは、紫外線吸光度発現物質の存在量ではなく、多糖様物質の存在量であることを見出した。そして、紫外線吸光度発現物質の存在量とＦＰに代表される膜閉塞物質指標とには直接的な相関関係が見いだせないものの、紫外線吸光度の除去率とＦＰに代表される膜閉塞物質指標の除去率との良好な相関関係が存在することを見出し、本発明を完成させた。
【００１６】
本発明は、以下の（１）〜（９）である。
（１）被処理水に含まれる膜閉塞物質を測定し被処理水を評価する被処理水の評価方法において、
原水及び前記被処理水について紫外線吸光度を測定し、
前記紫外線吸光度の測定結果から該紫外線吸光度の除去率を求め、
前記紫外線吸光度の除去率から、前記被処理水の前記膜閉塞物質の含有量を算出により求め、該算出結果から前記被処理水の膜閉塞性を評価することを特徴とする被処理水の評価方法。
（２）前記被処理水における膜閉塞性の評価は、
予め求められた前記紫外線吸光度の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との相関関係に基づいて、該膜閉塞物質指標の除去率から前記被処理水中の膜閉塞物質の含有量を求め、該膜閉塞物質の含有量により行うことを特徴とする上記（１）に記載の被処理水の評価方法。
（３）原水の紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させるために凝集剤注入を行い、被処理水を得る凝集剤注入手段と、
前記原水及び前記被処理水の紫外線吸光度を測定する紫外線吸光度測定手段と、
前記被処理水をろ過処理してろ過水を得る膜処理手段と、
前記紫外線吸光度測定手段によって得られた紫外線吸光度からその紫外線吸光度除去率を求め、該紫外線吸光度除去率から前記被処理水の膜閉塞物質の含有量を求めて、該被処理水の膜閉塞性を評価し、該膜閉塞性の評価結果に基づいて、前記凝集剤注入手段により前記凝集剤の注入を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする膜処理装置。
（４）前記制御手段は、予め求められた前記紫外線吸光度の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との相関関係に基づいて、前記膜閉塞度を求めることを特徴とする上記（３）に記載の膜処理装置。
（５）前記紫外線吸光度除去率（式（Ｉ））及び前記膜閉塞物質指標の除去率（式（ＩＩ））は、次式により算出されることを特徴とする上記（４）に記載の膜処理装置。
・（原水の紫外線吸光度−被処理水の紫外線吸光度）／原水の紫外線吸光度×１００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（Ｉ）
・（原水の膜閉塞物質指標−被処理水の膜閉塞物質指標）／原水の膜閉塞物質指標×１００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（ＩＩ）
（６）上記（３）〜（５）のいずれかに記載の膜処理装置を含むことを特徴とする水処理プラント。
（７）原水の紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させ被処理水を得るために凝集剤注入する処理を行う凝集剤注入処理ステップと、
前記原水及び前記被処理水の紫外線吸光度を測定する紫外線吸光度測定ステップと、
前記被処理水から分離膜を用いてろ過水を得るろ過処理ステップと、
前記紫外線吸光度からその紫外線吸光度除去率を求め、該紫外線吸光度除去率に基づいて、前記被処理水の膜閉塞物質の含有量を求め、該被処理水の膜閉塞性を評価する膜閉塞性評価ステップと、
前記膜閉塞性評価ステップによる膜閉塞性の評価結果に基づいて、前記凝集剤注入処理ステップにより前記凝集剤の注入を制御する制御ステップと、
を備えることを特徴とする膜処理装置の運転方法。
（８）前記膜閉塞性評価ステップにおいて、予め求められた前記紫外線吸光度の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との相関関係に基づいて、前記膜閉塞度を求めることを特徴とする上記（７）に記載の膜処理装置の運転方法。
（９）上記（７）または（８）に記載の膜処理装置の運転方法を含むことを特徴とする水処理プラントの運転方法。
【発明の効果】
【００１７】
紫外線吸光度の除去率は非常に簡単かつ迅速に測定することができるので、本発明によれば、水道原水等の被処理水に含まれる膜閉塞物質を正確かつ簡単に、そして迅速に測定して被処理水を評価する方法、その評価を行う手段を備える膜処理装置、その装置を含む水処理プラント、ならびにその膜処理装置および水処理プラントの運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の装置の概略図である。
【図２】実施例１において求めたグラフである。
【図３】実施例２において求めたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明について説明する。
本発明は、被処理水に含まれる膜閉塞物質を測定し被処理水を評価する被処理水の評価方法において、原水及び前記被処理水について紫外線吸光度を測定し、前記紫外線吸光度の測定結果から該紫外線吸光度の除去率を求め、前記紫外線吸光度の除去率から、前記被処理水の前記膜閉塞物質の含有量を算出により求め、該算出結果から前記被処理水の膜閉塞性を評価することを特徴とする被処理水の評価方法である。
このような評価方法を、以下では「本発明の評価方法」ともいう。
【００２０】
また、本発明は、原水の紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させるために凝集剤注入を行い、被処理水を得る凝集剤注入手段と、前記原水及び前記被処理水の紫外線吸光度を測定する紫外線吸光度測定手段と、前記被処理水をろ過処理してろ過水を得る膜処理手段と、前記紫外線吸光度測定手段によって得られた紫外線吸光度からその紫外線吸光度除去率を求め、該紫外線吸光度除去率から前記被処理水の膜閉塞物質の含有量を求めて、該被処理水の膜閉塞性を評価し、該膜閉塞性の評価結果に基づいて、前記凝集剤注入手段により前記凝集剤の注入を制御する制御手段と、を有することを特徴とする膜処理装置である。
このような膜処理装置を、以下では「本発明の装置」ともいう。
【００２１】
また、本発明は、本発明の装置を含む水処理プラントである。
このような水処理プラントを、以下では「本発明のプラント」ともいう。
【００２２】
また、本発明は、本発明の装置の運転方法である。
このような運転方法を、以下では「本発明の装置の運転方法」ともいう。
【００２３】
さらに、本発明は、本発明のプラントの運転方法である。
このような運転方法を、以下では「本発明のプラントの運転方法」ともいう。
【００２４】
＜本発明の評価方法＞
初めに、本発明の評価方法について説明する。
本発明の評価方法は、原水と、分離膜を用いて処理する前の被処理水とについて紫外線吸光度を測定してその除去率を求めることで、その被処理水について分離膜を用いて処理した場合に分離膜を閉塞させてしまう程度を評価する方法である。
【００２５】
本発明の評価方法では、初めに原水と被処理水とを用意する。
【００２６】
本発明の評価方法において、原水は紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質を含むものであれば特に限定されない。
ここで紫外線吸光度発現物質とは、紫外部（２００〜３００ｎｍ、好ましくは２２０〜２８０ｎｍ、より好ましくは２５０〜２６０ｎｍの波長）に吸収を示す物質を意味するものとする。原水に含まれる不飽和結合を有する有機物は、概ね紫外線吸光度発現物質と考えられる。具体的な紫外線吸光度発現物質としてはフミン質が挙げられる。フミン質とは、植物などが微生物によって分解されるときの最終分解生成物で、直鎖炭化水素および多環芳香族化合物等からなる高分子化合物である。
また、膜閉塞物質は、分離膜を継続使用した場合に目詰まりを生じさせるものであり、主として多糖様物質であると本発明者は考えている。
なお、紫外線吸光度発現物質に該当するものであっても、分離膜を継続使用した場合に目詰まりを生じさせ得るし、逆に、多糖様物質等の膜閉塞物質も紫外部に吸収を示し得るが、本発明においては、両者を厳密に区別する必要はない。例えば、紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の両方に該当するものが原水に含まれていてもよい。
【００２７】
原水に含まれる紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量は特に限定されないが、これらの合計濃度が０．０１〜２００ｐｐｂであることが好ましく、０．１〜１００ｐｐｂであることがより好ましい。
【００２８】
原水は、紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の他に、さらに別の有機物、無機物（鉄、マンガン、アルミニウム、シリカ等）、病原性微生物などを含んでもよい。
【００２９】
原水として、具体的には、水道原水（河川水、地下水など）、海水、汽水等が挙げられる。
【００３０】
本発明の評価方法において、被処理水は、前記原水に紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させる処理を施して得られるものであって、分離膜を用いて処理されることで、それに含まれる紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の少なくとも一部を除去される水であればよい。
【００３１】
被処理水に含まれる紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量は特に限定されないが、これらの合計濃度が０．０１〜２０００ｐｐｂであることが好ましく、０．１〜１０００ｐｐｂであることがより好ましい。
【００３２】
被処理水を得るための、前記原水に含まれる紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させる処理は、特に限定されず、原水に活性炭を浸漬させて紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の少なくとも一部を吸着することで含有量を低下させる吸着処理等であってもよいが、前記原水へ凝集剤を添加して紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の少なくとも一部を凝集することで含有量を低下させる凝集処理であることが好ましい。凝集処理において用いる凝集剤は、例えば従来公知のＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、硫酸ばん土、高分子凝集剤（ポリアクリルアミド系、ポリアミン系、ポリアクリルエステル系、ポリエチレンイミン系など）などを用いることができる。
【００３３】
本発明の評価方法において分離膜は特に限定されず、上記のような被処理水について分離膜を用いて処理することで、その被処理水に含まれる紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の少なくとも一部を分離できる性能を備えるものであればよい。
具体的に、分離膜として、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、逆浸透膜（ＲＯ膜）、ナノろ過膜（ＮＦ膜）などが挙げられる。
【００３４】
本発明の評価方法では、前記原水および前記被処理水について、紫外線吸光度を測定する。
紫外線吸光度の測定方法は、上水試験方法（２０１１年版、ＩＩ．理化学編（無機物部会）、日本水道協会）において示されている方法であり、具体的には次に示す方法である。
初めに、以下のガラス繊維ろ紙、分光光度計、吸収セルを用意する。
・ガラス繊維ろ紙：孔径１μｍのガラス繊維のもの。
・分光光度計：波長２００〜４００ｎｍの紫外部域の波長に設定できるもの。
・吸収セル：１０ｍｍまたは５０ｍｍの光路長をもつ石英製のもの。
次に、被処理水の約１００ｍＬをガラス繊維ろ紙でろ過し、これを検液とする。
そして適量の検液を１０ｍｍまたは５０ｍｍ吸収セルに採り、分光光度計を用いて波長２５０〜２６０ｎｍの範囲で吸光度を測定する。
このようにして得られた紫外線吸光度を「Ｅ２６０」ともいう。
【００３５】
このような方法によって、前記原水および前記被処理水について紫外線吸光度を測定した後、得られた原水および被処理水の各々の紫外線吸光度から紫外線吸光度の除去率を求める。「紫外線吸光度の除去率」を、以下では「Ｅ２６０除去率」ともいう。
Ｅ２６０除去率は、次の式（Ｉ）より求めるものとする。
【００３６】
Ｅ２６０除去率（％）＝（原水のＥ２６０−被処理水のＥ２６０）／原水のＥ２６０×１００    ・・・・式（Ｉ）
【００３７】
そして、Ｅ２６０除去率から膜閉塞物質指標の除去率を求める。Ｅ２６０除去率と膜閉塞物質指標の除去率とは良好な相関関係が存在するため、Ｅ２６０除去率を求めることで、膜閉塞物質指標の除去率を算出することができる。被処理水に含まれる膜閉塞物質の含有量の測定は手間と時間がかかるが、それに比べて紫外線吸光度は簡単かつ短時間で測定することができる。
【００３８】
ここでＥ２６０除去率と膜閉塞物質指標の除去率との相関関係は、評価対象の被処理水およびその原水によって異なり得る。したがって、本発明の評価方法では、評価対象の被処理水およびその原水における紫外線吸光度の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との関係を予め求めておくことが好ましい。
紫外線吸光度の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との関係は、後の実施例１および２を用いて説明するように良好な相関があり、具体的には図２および図３に示すように、双方は概ね比例関係（多くの場合、原点を通過する正比例の関係）を有するとみなすことができることを本発明者は見出した。
したがって、図２や図３に示すような相関関係を予め求めておけば、上記のようにしてＥ２６０除去率を求めるだけで、膜閉塞物質指標の除去率を正確に求めることができる。そして、膜閉塞物質指標の除去率から被処理水中の膜閉塞物質の含有量を算出できるので、得られた膜閉塞物質の含有量から、被処理水における膜閉塞性の評価を正確に行うことができる。
【００３９】
ここで本発明の評価方法においてＥ２６０除去率を求める際は、前記原水および前記被処理水について紫外線吸光度を測定するが、原水の紫外線吸光度が大きく変化しない場合は、原水の紫外線吸光度については測定せずに、以前に測定した値を利用し、被処理水についてのみ外線吸光度を測定して、その除去率を求めてもよい。その場合であっても本発明の範囲内である。
【００４０】
なお、膜閉塞物質指標の除去率は、次の式（ＩＩ）から求めるものとする。
膜閉塞物質指標の除去率（％）＝（原水の膜閉塞物質指標−被処理水の膜閉塞物質指標）／原水の膜閉塞物質指標×１００    ・・・・式（ＩＩ）
【００４１】
本発明の評価方法において膜閉塞物質指標とは、被処理水に含まれる膜閉塞物質の含有量を示す指標であれば特に限定されない。
膜閉塞物質指標として、例えば、
１）ＦＰ
２）ＳＤＩ、修正ＳＤＩ
３）ＭＦＩ（ＭＦＩ0.45）、ＭＦＩ−ＵＦ、ＮＦ−ＭＦＩ、ＣＦＳ−ＭＦＩUF
４）ＳＵＲ
５）ＵＭＦＩ
６）ＭＦ、ＫＭＦ
が挙げられる。
本発明の評価方法では、膜閉塞物質指標としてＦＰを利用して被処理水の膜閉塞度を評価することが好ましい。より正確かつ簡単に、そして迅速に被処理水の膜閉塞度を把握することができるからである。
【００４２】
以下に膜閉塞物質指標の具体的内容を説明する。
１）ＦＰ（Fouling  Potential）
被処理水を０．４５μｍのメンブレンフィルターでろ過して濁度成分を除去し、試料水とする。
次に、５００〜１０００ｍＬの試料水を、公称孔径０．２２μｍの疎水性ＰＶＤＦ膜（平膜）を用い、撹拌式加圧セルを使用して、全量を定速ろ過する。
そして、所定の膜差圧上昇が生じた後、スポンジ洗浄とシュウ酸洗浄を行い、これらの洗浄によって回復しなかった膜差圧（ｍ−Ａｑ  ａｔ  ２５℃）の増分を測定し、それを単位膜面積当たりのろ過水量で除した値（ｍ3／ｍ2）を求め、ＦＰとする。
参考資料：鹿島田浩二、他１名、「浄水処理におけるファウリングポテンシャルの提案とその特性評価（Ｉ）」、第６０回全国水道研究発表会講演集、社団法人日本水道協会、２００９年５月、ｐ．１３４−１３５
【００４３】
２）ＳＤＩ（Silt Density Index）、修正ＳＤＩ
ＳＤＩは、ＡＳＴＭ  Ｄ４１８９−９５に記載されている方法であり、ＦＩ（Fouling Index）とも呼ばれる。
平均孔径０．４５μm±０．０２μｍ、直径４７ｍｍのメンブレンフィルター（一般に、ミリポア社製、セルロース混合エステル（ＴＹＰＥ  ＨＡ））を用い、これに圧力２０７ＫＰａ（３０ｐｓｉ）で被処理水を通水し、ろ過を行う。
まず、最初の５００ｍＬをろ過するのに要した時間（Ｔ0）を測定する。そして、そのままろ過を継続し、１５分経過した後、さらに５００ｍＬをろ過し、それに要した時間（Ｔ15）を測定する。この２つの時間から、次式により、ＳＤＩ（＝ＦＩ）を求める。
ＳＤＩ＝（１−Ｔ0／Ｔ15）×１００／Ｔ
ここでＴ＝１５であり、採取した時間（分）を意味する。
また、ＳＤＩが７５％を超える場合は、１５分ではなく、１０分や５分と短い時間を採用し、それぞれ採用した時間Ｔで除す。
また、修正ＳＤＩは、測定方法はＳＤＩと同じであるが、任意の細孔径の膜を使用した場合として提案されたものであり、細孔径０．２μmのナイロン膜が用いられる例がある。
参考資料：ＡＳＴＭ  Ｄ４１８９−９５
参考資料：松本幹治、古市光春、他2名、「膜ろ過プロセスにおける修正ＳＤＩによる水質評価」、膜、３４（２）ｐ.９４−１０３（２００９）
【００４４】
３）ＭＦＩ（ＭＦＩ0.45）、ＭＦＩ−ＵＦ、ＮＦ−ＭＦＩ、ＣＦＳ−ＭＦＩUF
ＭＦＩ（Modified  Fouling  Index）では、ＳＤＩと同じ平均孔径０．４５μm、直径４７ｍｍのメンブレンフィルター（一般に、ミリポア社製、セルロース混合エステル（ＴＹＰＥ  ＨＡ））を用い、これに圧力２．０ｂａｒ（２００ｋＰａ）で被処理水を通水し、ろ過を行う。
グラフの横軸及び縦軸をそれぞれ、ろ過水量：Ｖ（ｌ）及びろ過時間/ろ過水量：ｔ／Ｖ（ｓ／ｌ）として、２０℃におけるろ過試験結果としてプロットし、ｔ／Ｖ−Ｖカーブの直線となる部分の傾きを算出し、その値をＭＦＩとする。
ＭＦＩ−ＵＦ（Modified  Fouling  Index-Ultrafiltration）は、ＵＦ膜を利用して測定する場合であり、分画分子量１３，０００ダルトンのＵＦ膜を使用する例がある
ＮＦ−ＭＦＩ（Nanofiltration-Modified  Fouling  Index）は、ＮＦ膜を使用して測定する場合であり、５００〜１５００ダルトンのＮＦ膜を使用する例がある。
ＣＦＳ−ＭＦＩUF（Crossflow  Sampler-Modified  Fouling  Index-Ultrafiltration）は、ＭＦＩ−ＵＦ法に供給する試験水の前処理として、クロスフローろ過方式の膜ろ過装置を使用し、その膜ろ過水をＭＦＩ−ＵＦ法の評価装置に供給する方式である。
参考資料：Desalination,  Vol.32,  pp.137-148（1980）
参考資料：Jornal of  Membrane Science,  Vol.197,  pp.1-21（2002）
参考資料：Desalination,  Vol.192,  pp.1-7（2006）
参考資料：Water  Research,  Vol.45,  pp.1639-1650（2011）
【００４５】
４）ＳＵＲ
ＳＵＲ（Specific  Ultrafiltration  Resistance)の測定方法は、基本的には、ＭＦＩと同じだが、実際に使用するＵＦ膜から作成したミニモジュールを利用する。
ＭＦＩ同様、ｔ／Ｖ−Ｖカーブの直線となる部分の傾きを算出するが、それをろ過水量及び膜面積当たりに換算した値をＳＵＲとする。
参考資料：Desalination,  Vol.179,  pp.131-150（2005）
【００４６】
５）ＵＭＦＩ
ＵＭＦＩ（Unified  Membrane  Fouling  Index）は、実際に使用する膜でミニモジュールを作成し、それを用いてろ過試験を行う方法である。従って、ろ過条件は、使用する膜や実機の運転条件などによって選択される。
実際の膜ろ過装置は、定速ろ過で運転される場合が多いため、ろ過試験においても定速ろ過が採用される事が多い。
ケーキろ過理論が適用できるので、ケーキろ過定数を算出し、それをＵＭＦＩとする。
参考資料：Environ.  Sci.Technol.,  Vol.42,  pp.714-720（2008）
【００４７】
６）ＭＦ、ＫＭＦ
ＭＦ（Membrane  Filtration  Time）法は、孔径０．４５μｍ、直径４７ｍｍのメンブレンフィルター（例えばミリポア社製、セルロース混合エステル（ＴＹＰＥ  ＨＡ））を用い、１リットルの被処理水を５００ｍｍＨｇ（６６ｋＰａ）の真空圧で吸引ろ過するのに要する吸引時間（ｔ、秒）を求め、それを次式のように粘度補正して求める。
ＭＦ＝μ25／μ×ｔ
ここでμ25は２５℃での粘度（Ｐａ・ｓ）、μは測定時の水温での粘度（Ｐａ・ｓ）を意味する。
なお、ＭＦとＫＭＦは同じ手法である。
参考資料：Desalination,  Vol.20,  pp.353-364（1977）
参考資料：澤田繁樹著、現場で役立つ膜ろ過技術、工業調査会（2006）
【００４８】
本発明の評価方法では、膜閉塞物質指標として、上記のようなものを用いることができる。
本発明の評価方法では、前記原水および前記被処理水について紫外線吸光度（Ｅ２６０）を測定する。そして式（Ｉ）に基づきＥ２６０除去率を求める。そして、好ましくは予め求めたＥ２６０の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との関係に基づいて、膜閉塞度指標の除去率を求め、さらに式（ＩＩ）に基づいて被処理水の膜閉塞度指標を求めて、被処理水における膜閉塞度を把握し、評価することができる。
被処理水に含まれる膜閉塞物質の含有量の測定は手間と時間がかかるが、それに比べて紫外線吸光度は簡単かつ短時間で測定することができるので、本発明の評価方法によれば、水道原水等の被処理水に含まれる膜閉塞物質を正確かつ簡単に、そして迅速に測定して被処理水を評価することができる。
【００４９】
＜本発明の装置、本発明の装置の運転方法＞
次に、本発明の装置について図１を用いて説明する。図１は本発明の装置の好適態様を示すものであるが、本発明の装置はこれに限定されない。
図１に示すように、本発明の装置１０は、膜処理部１２、紫外線吸光度測定手段としてのＵＶ計１４および低下処理手段（凝集剤注入手段）としての凝集剤注入装置１６を有し、さらに評価手段（制御手段）としての制御部１８を有する。
【００５０】
原水１はタンク２０へ供給され、ここで必要に応じて凝集剤注入装置１６から注入管２２を介して注入された凝集剤と混合される。そして、タンク２０から被処理水３として排出される。排出された被処理水３は供給管２４を介して膜処理部１２へ供給される。膜処理部１２は前述の分離膜を備えるものであり、例えば上向流式の態様のものであってよい。膜処理部１２からは、膜分離された後のろ過水５が排出される。
また、供給管２４には被処理水３の紫外線吸光度を測定するＵＶ計１４が配置されている。ＵＶ計１４は被処理水３の紫外線吸光度を測定し、その計測データを制御部１８へ送る。
【００５１】
制御部１８では、本発明の評価方法の場合と同様に、原水１および被処理水３の紫外線吸光度の計測データから前述の式（Ｉ）に基づいてＥ２６０除去率を算出し、後に図２または図３として示すような、予め求められた紫外線吸光度の除去率と膜閉塞物質指標の除去率との関係に基づいて、被処理水の膜閉塞度指標を算出し、膜閉塞度を評価する。そして、膜閉塞度の程度（すなわち、多糖様物質等の膜閉塞物質の含有率）に基づいて、被処理水の膜閉塞度が所定値となるように、凝集剤注入装置１６へ凝集剤注入量についての指示を送る。ここで凝集剤の注入量は、膜閉塞度の程度に基づいて変化させてもよいし、凝集剤注入量は一定としてＵＶ計１４による紫外線吸光度の測定を逐次行い、その測定結果に基づく膜閉塞度が所定値になるまで凝集剤の注入を繰り返し行ってもよい。
【００５２】
また、本発明の装置１０は原水の紫外線吸光度を測定する手段を有していて被処理水３の紫外線吸光度と合わせて、または不定期にその紫外線吸光度を測定することが好ましい。しかし、原水１の紫外線吸光度が大きく変動しない場合は、例えば原水１の一部を採取し、本発明の装置の系外でその紫外線吸光度を測定して、その測定値を制御部１８において利用してもよい。
【００５３】
本発明の装置は図１に示した態様のように、評価手段（制御手段、図１における制御部１８）を備えることが好ましい。ただし、本発明の装置は評価手段（制御手段）を有さず、紫外線吸光度測定手段によって得られた紫外線吸光度から、人間が被処理水の膜閉塞度を評価し、その評価結果に基づいて低下処理手段（凝集剤注入手段）を行ってもよい。
また、低下処理手段としては、凝集剤注入装置の他にも、活性炭等を用いた吸着槽を用いることもできる。
【００５４】
このような本発明の装置１０は、次のような本発明の装置の運転方法によって運転（操業）することが好ましい
すなわち、原水１について凝集剤注入装置１６から凝集剤を添加して（紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させる処理を施して）被処理水３を得る凝集剤注入ステップと、分離膜を用いて処理してろ過水５を得るろ過処理ステップと、前記原水１および前記被処理水３についてＵＶ計１４を用いて紫外線吸光度を測定する紫外線吸光度測定ステップと、前記紫外線吸光度からその紫外線吸光度除去率を求め、該紫外線吸光度除去率に基づいて、前記被処理水３の膜閉塞物質の含有量を求め、被処理水３の膜閉塞性を評価する膜閉塞性評価ステップと、前記膜閉塞性評価ステップによる膜閉塞性の評価結果に基づいて、前記原水１への凝集剤の注入（紫外線吸光度発現物質および膜閉塞物質の含有量を低下させる処理を行う）を制御する制御ステップとを備える方法によって、本発明の装置を運転することが好ましい。
【００５５】
このように本発明の装置は、本発明の評価方法に基づいて被処理水を評価して、必要に応じて凝集剤の注入量を迅速かつ正確に調整することができるので、トラブルなく装置を運転することができる。
【００５６】
＜本発明のプラント、本発明のプラントの運転方法＞
本発明のプラントについて説明する。
本発明のプラントは、本発明の装置を含む水処理プラントであれば特に限定されず、本発明の装置の他に、例えば従来公知の装置を含むプラントであってよい。
例えば、急速撹拌槽と、ここへｐＨ調整剤（酸剤、アルカリ剤）および凝集剤を添加する添加手段と、緩速撹拌槽と、凝集沈殿槽と、本発明の装置とを含むプラントが挙げられる。このようなプラントでは、例えば水道原水を急速撹拌装置へ受け入れて、ここへｐＨ調整剤（酸剤、アルカリ剤）および凝集剤を添加して急速撹拌することで微細なフロックを形成した後、緩速撹拌槽において一定時間緩やかに撹拌してフロックを成長させる。そして、凝集沈殿槽において凝集フロックと上澄水とに分離し、上澄水を本発明の装置によって処理することでろ過水を得ることができる。
【００５７】
このような本発明のプラントは、本発明の装置の運転方法を含むことが好ましい。すなわち、本発明のプラントにおける本発明の装置の部分は、前述の本発明の装置の運転方法によって運転し、それ以外の部分は、従来公知の方法で運転することが好ましい。
【００５８】
このように本発明のプラントは、本発明の評価方法に基づいて被処理水を評価して、必要に応じて凝集剤の注入量を迅速かつ正確に調整することができるので、トラブルなくプラントを運転することができる。
【実施例】
【００５９】
＜実施例１＞
３種類の水道原水（原水Ａ、Ｂ、Ｃ）を用意し、各々について紫外線吸光度およびＦＰを測定した。紫外線吸光度およびＦＰの測定方法は、前述のとおりである（以下の実施例においても同様）。
次に、各々の水道原水に所定量の凝集剤を添加して（ＰＡＣ：１０〜４０ｍｇ／Ｌ）凝集処理した後、得られた凝集処理水の紫外線吸光度およびＦＰを、水道原水の場合と同様の方法で測定した。
そして、水道原水および凝集処理水の各々についての紫外線吸光度およびＦＰから、紫外線吸光度除去率（Ｅ２６０除去率）およびＦＰ除去率を算出した。紫外線吸光度除去率（Ｅ２６０除去率）およびＦＰ除去率の算出方法は、前述のとおりである（以下の実施例においても同様）。
このような処理を、凝集剤の添加量を変化させて、各々の水道原水に対して４回行い、Ｅ２６０除去率とＦＰ除去率との関係をグラフに示した。そのグラフを図２に示す。
図２から、各水道原水におけるＥ２６０除去率とＦＰ除去率とは正比例関係を備えることがわかる。
【００６０】
＜実施例２＞
４種類の水道原水（原水Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）について、紫外線吸光度およびＦＰを測定した。
次に、各々の水道原水に所定量の凝集剤を添加して（ＰＡＣ：１０〜８０ｍｇ／Ｌ）凝集処理した後、得られた凝集処理水の紫外線吸光度およびＦＰを、水道原水の場合と同様の方法で測定した。
そして、水道原水および凝集処理水の各々についての紫外線吸光度およびＦＰから、紫外線吸光度除去率（Ｅ２６０除去率）およびＦＰ除去率を算出した。
このような処理を採取日を変えて複数回行った。また、凝集剤の添加量を変化させた。
そして、Ｅ２６０除去率とＦＰ除去率との関係をグラフに示した。そのグラフを図３に示す。
図３から、各水道原水におけるＥ２６０除去率とＦＰ除去率とは正比例関係を備えることがわかる。
【００６１】
＜実施例３＞
水道原水Ｈについて、紫外線吸光度およびＦＰを複数回測定し、実施例１および実施例２と同様の方法でＥ２６０除去率とＦＰ除去率との関係を求めた。
その結果、水道原水ＨにおけるＥ２６０除去率とＦＰ除去率との関係は原点を通過する正比例の関係であり、ＦＰ除去率／Ｅ２６０除去率＝１．２７であった。
【００６２】
＜実施例３−１＞
水道原水Ｈを採取し、紫外線吸光度およびＦＰを測定したところ、紫外線吸光度（Ｅ２６０）は０．５２７、ＦＰは８．０であった。
次に、この水道原水Ｈへ凝集剤（ＰＡＣ、タイパック、大明化学工業社製）を５０ｍｇ／Ｌで添加して混合し、凝集処理水を得た。そして、凝集処理水の紫外線吸光度およびＦＰを測定したところ、紫外線吸光度（Ｅ２６０）は０．１７４、ＦＰは０．９４であった。また、水道原水および凝集処理水の紫外線吸光度（Ｅ２６０）から、紫外線吸光度除去率（Ｅ２６０除去率）は６７．０％と算出された。
次に、上記のＥ２６０除去率（６７．０％）と、ＦＰ除去率／Ｅ２６０除去率（１．２７）とから、ＦＰ除去率の予測値を算出し、さらにその算出結果から凝集処理水のＦＰを算出した。その結果、凝集処理水のＦＰの予測値は１．１９であり、実測値と非常に近い値であった。
実測値および予測値を第１表に示す。
【００６３】
＜実施例３−２＞
実施例３−１とは別の日に水道原水Ｈを採取し、実施例３−１と同様に、紫外線吸光度を測定したところ０．５１２であった。ＦＰは数日ではほぼ変化しないため、実施例３−１と同様に８．０とした。
そして、実施例３−１の場合と同様に、水道原水Ｈへ凝集剤を５０ｍｇ／Ｌで添加して混合し、凝集処理水を得た後、凝集処理水の紫外線吸光度およびＦＰを測定したところ、紫外線吸光度は０．１８９、ＦＰは１．４１であった。また、水道原水および凝集処理水の紫外線吸光度から、紫外線吸光度除去率（Ｅ２６０除去率）は６３．１％と算出された。
次に、上記のＥ２６０除去率（６３．１％）と、ＦＰ除去率／Ｅ２６０除去率（１．２７）とから、ＦＰ除去率の予測値を算出し、さらにその算出結果から凝集処理水のＦＰを算出した。その結果、凝集処理水のＦＰの予測値は１．６０であり、実測値と非常に近い値であった。
実測値および予測値を第１表に示す。
【００６４】
＜実施例３−３＞
実施例３−１および実施例３−２とは別の日に水道原水Ｈを採取し、実施例３−１と同様に、紫外線吸光度を測定したところ０．５０２であった。ＦＰは数日ではほぼ変化しないため、実施例３−１と同様に８．０とした。
そして、実施例３−１の場合と同様に、水道原水Ｈへ凝集剤を５０ｍｇ／Ｌで添加して混合し、凝集処理水を得た後、凝集処理水の紫外線吸光度およびＦＰを測定したところ、紫外線吸光度は０．２０１、ＦＰは１．７２であった。また、水道原水および凝集処理水の紫外線吸光度から、紫外線吸光度除去率（Ｅ２６０除去率）は６０．０％と算出された。
次に、上記のＥ２６０除去率（６０．０％）と、ＦＰ除去率／Ｅ２６０除去率（１．２７）とから、ＦＰ除去率の予測値を算出し、さらにその算出結果から凝集処理水のＦＰを算出した。その結果、凝集処理水のＦＰの予測値は１．９０であり、実測値と非常に近い値であった。
実測値および予測値を第１表に示す。
【００６５】
【表１】
0005863176.tif 000002
【符号の説明】
【００６６】
１    原水
３    被処理水
５    ろ過水
１０  本発明の装置
１２  膜処理部
１４  ＵＶ計
１６  凝集剤注入装置
１８  制御部
２０  タンク
２２  注入管
２４  供給管
【図１】
0005863176.tif 000003
【図２】
0005863176.tif 000004
【図３】
0005863176.tif 000005