(57)【要約】【課題】アンモニアを含有する被処理水を逆浸透膜で処理する水処理装置および方法において、塩素系酸化剤または臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤の逆浸透膜の透過を抑制する水処理装置および方法を提供する。【解決手段】アンモニアを含有する被処理水中のアンモニアを低減するアンモニア低減装置１０と、アンモニアを低減したアンモニア低減水中に臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させた殺菌剤含有水を、逆浸透膜処理する逆浸透膜処理装置１４と、を備える水処理装置１である。【選択図】図１
2018069124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを含有する被処理水中のアンモニアを低減するアンモニア低減手段と、
前記アンモニア低減手段によりアンモニアを低減したアンモニア低減水中に臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させた殺菌剤含有水を、逆浸透膜処理する逆浸透膜処理手段と、
を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理装置であって、
前記アンモニア低減水のアンモニア濃度が、５ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水処理装置であって、
前記アンモニア低減手段として、アンモニアストリッピング処理装置を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の水処理装置であって、
前記アンモニア低減手段として、酸化剤によるアンモニア分解処理手段を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
前記逆浸透膜処理手段が、逆浸透膜として中性膜またはカチオン荷電膜を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
アンモニアを含有する被処理水中のアンモニアを低減するアンモニア低減工程と、
前記アンモニア低減工程によりアンモニアを低減したアンモニア低減水中に臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させた殺菌剤含有水を、逆浸透膜処理する逆浸透膜処理工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の水処理方法であって、
前記アンモニア低減水のアンモニア濃度が、５ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする水処理方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の水処理方法であって、
前記アンモニア低減工程において、アンモニアストリッピング処理を行うことを特徴とする水処理方法。
【請求項９】
請求項６または７に記載の水処理方法であって、
前記アンモニア低減工程において、酸化剤によるアンモニア分解処理を行うことを特徴とする水処理方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の水処理方法であって、
前記逆浸透膜処理工程において、逆浸透膜として中性膜またはカチオン荷電膜を用いることを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透膜を用いる水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いる水処理方法において、バイオファウリング対策として各種の殺菌剤（スライム抑制剤）が使用されることが一般的である。次亜塩素酸等の塩素系酸化剤は代表的な殺菌剤であり、系内の殺菌目的で通常は逆浸透膜の前段に添加される。塩素系酸化剤は逆浸透膜を劣化させる可能性が高いため、一般的には逆浸透膜の直前で塩素系酸化剤を還元分解するか、間欠的に塩素系酸化剤を逆浸透膜に流入させることで運用されている。
【０００３】
また、殺菌剤（スライム抑制剤）として塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とからなる結合塩素剤を逆浸透膜の被処理水中に存在させる方法（特許文献１参照）や、臭素系酸化剤、または臭素化合物と塩素系酸化剤との反応物と、スルファミン酸化合物との混合物もしくは反応生成物を被処理水に添加する方法（特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
塩素系酸化剤または臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤は、殺菌能力が高いうえにポリアミド系の逆浸透膜を酸化劣化させにくく、逆浸透膜での阻止率も高く、後段の処理水（透過水）質に影響が少ないため有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６３５１０号公報
【特許文献２】特開２０１５−０６２８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、被処理水がアンモニア（アンモニウムイオン）を含む場合、塩素系酸化剤または臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤の一部が逆浸透膜を透過してしまうことがわかった。殺菌剤が逆浸透膜を透過すると、処理水質の悪化や後段設備の劣化を招くため、透過の抑制が望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、アンモニアを含有する被処理水を逆浸透膜で処理する水処理システムおよび方法において、塩素系酸化剤または臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤の逆浸透膜の透過を抑制する水処理装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、アンモニアを含有する被処理水中のアンモニアを低減するアンモニア低減手段と、前記アンモニア低減手段によりアンモニアを低減したアンモニア低減水中に臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させた殺菌剤含有水を、逆浸透膜処理する逆浸透膜処理手段と、を備える水処理装置である。
【０００９】
前記水処理装置において、前記アンモニア低減水のアンモニア濃度が、５ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００１０】
前記水処理装置において、前記アンモニア低減手段として、アンモニアストリッピング処理装置を備えることが好ましい。
【００１１】
前記水処理装置において、前記アンモニア低減手段として、酸化剤によるアンモニア分解処理手段を備えることが好ましい。
【００１２】
前記水処理装置において、前記逆浸透膜処理手段が、逆浸透膜として中性膜またはカチオン荷電膜を備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、アンモニアを含有する被処理水中のアンモニアを低減するアンモニア低減工程と、前記アンモニア低減工程によりアンモニアを低減したアンモニア低減水中に臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させた殺菌剤含有水を、逆浸透膜処理する逆浸透膜処理工程と、を含む水処理方法である。
【００１４】
前記水処理方法において、前記アンモニア低減水のアンモニア濃度が、５ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００１５】
前記水処理方法において、前記アンモニア低減工程において、アンモニアストリッピング処理を行うことが好ましい。
【００１６】
前記水処理方法において、前記アンモニア低減工程において、酸化剤によるアンモニア分解処理を行うことが好ましい。
【００１７】
前記水処理方法において、前記逆浸透膜処理工程において、逆浸透膜として中性膜またはカチオン荷電膜を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、アンモニアを含有する被処理水を逆浸透膜で処理する水処理装置および方法において、塩素系酸化剤または臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤の逆浸透膜の透過を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置が適用される水処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図３】実施例１において殺菌剤の透過率の評価に用いた平膜試験装置の概略構成図である。
【図４】実施例１−１におけるアンモニウムイオン濃度（ｍｇ／Ｌ）に対する殺菌剤透過率（％）を示す図である。
【図５】実施例１−２におけるアンモニウムイオン濃度（ｍｇ／Ｌ）に対する殺菌剤透過率（％）を示す図である。
【図６】実施例２，３において殺菌剤の透過率の評価に用いたパイロット装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
＜逆浸透膜を用いる水処理装置および水処理方法＞
本発明の実施形態に係る水処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。
【００２２】
図１に示す水処理装置１は、アンモニアを含有する被処理水中のアンモニアを低減するアンモニア低減手段として、アンモニア低減装置１０と、逆浸透膜処理手段として、逆浸透膜処理装置１４とを備える。水処理装置１は、アンモニア低減水を貯留するためのアンモニア低減水槽１２を備えてもよい。
【００２３】
水処理装置１において、アンモニア低減装置１０の入口には、被処理水配管１６が接続されている。アンモニア低減装置１０の出口と、アンモニア低減水槽１２の入口とは、アンモニア低減水配管１８により接続されている。アンモニア低減水槽１２の出口と、逆浸透膜処理装置１４の入口とは、殺菌剤含有水配管２０により接続されている。逆浸透膜処理装置１４の透過水出口には、透過水配管２２が接続され、濃縮水出口には、濃縮水配管２４が接続されている。アンモニア低減水槽１２には、殺菌剤添加配管２６が接続されている。
【００２４】
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置１の動作について説明する。
【００２５】
水処理装置１において、アンモニア（アンモニウムイオン）を含有する被処理水は、被処理水配管１６を通してアンモニア低減装置１０に供給され、アンモニア低減装置１０において、アンモニアが低減される（アンモニア低減工程）。
【００２６】
アンモニア低減装置１０によりアンモニアが低減されたアンモニア低減水は、アンモニア低減水配管１８を通して、必要に応じてアンモニア低減水槽１２に送液され、貯留される。アンモニア低減水槽１２において、アンモニア低減水中に臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤が添加され、殺菌剤を存在させる（殺菌剤添加工程）。殺菌剤は、アンモニア低減水配管１８において添加されてもよいし、殺菌剤含有水配管２０において添加されてもよい。
【００２７】
殺菌剤を存在させた殺菌剤含有水は、殺菌剤含有水配管２０を通して、逆浸透膜処理装置１４に供給され、逆浸透膜処理装置１４において、逆浸透膜処理が行われる（逆浸透膜処理工程）。逆浸透膜処理で得られた透過水は、処理水として透過水配管２２を通して排出され、濃縮水は濃縮水配管２４を通して排出される。
【００２８】
本発明者らは検討を重ねた結果、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤の透過率が被処理水中のアンモニアの濃度に応じて上昇することを発見した。そこで、逆浸透膜処理の前処理として、被処理水中のアンモニア濃度を低減することによって、塩素系酸化剤または臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤の逆浸透膜の透過を抑制することができる。特に、アンモニア低減水中のアンモニア濃度が５ｍｇ／Ｌ以下では、アンモニア低減による殺菌剤透過率の低減効果が有効であった。
【００２９】
アンモニア低減装置１０としては、被処理水中のアンモニア（アンモニウムイオン）の量を低減することができるものであればよく、特に制限はない。アンモニア低減装置１０としては、例えば、アンモニアストリッピング処理を行うアンモニアストリッピング処理装置、酸化剤によるアンモニア分解処理を行うアンモニア分解処理装置、逆浸透膜による前処理等が挙げられる。これらのうち、スライムリスクの増加がほとんどないこと、酸化剤として後段に使用する殺菌剤と同じ薬品を使用することで使用する薬品の種類が増えないこと等の点から、アンモニアストリッピング処理を行うアンモニアストリッピング処理装置、酸化剤によるアンモニア分解処理を行うアンモニア分解処理装置が好ましい。
【００３０】
アンモニアストリッピング処理は、アンモニア含有水にアルカリ溶液を添加、加温後、充填物を充填した放散塔に通し、蒸気および空気に接触させることで、アンモニア含有水中のアンモニアをガス側に移動させる処理方法である。
【００３１】
アンモニアストリッピング処理装置は、例えば、蒸留塔の内部に多孔板や充填物等が設置されたものであり、アンモニア含有水が蒸留塔の上部から流入し、蒸気が下部から吹き込まれ、アンモニア含有水と蒸気とが接触されることにより、アンモニア含有水中の遊離アンモニアが蒸気側に追い出される。追い出されたアンモニアガスは、さらに分解処理されてもよい。このアンモニアガス分解処理としては、例えば、触媒を充填した触媒反応塔を通して無害な窒素に分解する方法、硫酸と反応させて硫酸アンモニウムにする方法等があり、アンモニア水として回収再利用することも可能である。
【００３２】
アンモニアストリッピング処理におけるｐＨは、１０以上であることが好ましく、１０．５以上であることがより好ましく、１０．５〜１２の範囲がさらに好ましい。アンモニアストリッピング処理におけるｐＨが１０未満であると、遊離アンモニア（ＮＨ３）の分率が低くなり、アンモニアの除去効率が低下する場合がある。アンモニアストリッピング処理におけるｐＨが１２を超えると、アンモニアストリッピング処理での蒸留塔内部の多孔板や充填物の劣化の可能性があることや、アルカリ薬品のコストが高くなるといった問題が生じる場合がある。
【００３３】
アンモニアストリッピング処理は温度が高いほど効率的になるため、蒸気によって水温を４０℃〜１００℃の範囲、好ましくは８０℃〜１００℃の範囲に上昇させることが好ましい。
【００３４】
酸化剤によるアンモニア分解処理に用いられる酸化剤としては、塩素系酸化剤、臭素系酸化剤や、臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化次亜臭素酸組成物、塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化次亜塩素酸組成物等が挙げられ、安定化次亜臭素酸組成物、安定化次亜塩素酸組成物が好ましい。塩素系酸化剤、臭素系酸化剤、安定化次亜臭素酸組成物、安定化次亜塩素酸組成物としては、後述する塩素系酸化剤、臭素系酸化剤、安定化次亜臭素酸組成物、安定化次亜塩素酸組成物と同様のものが挙げられる。アンモニア分解処理に用いられる酸化剤としては、アンモニア低減工程の後段においてアンモニア低減水中に存在させる殺菌剤と同じものであることが好ましい。アンモニア低減水中に存在させる殺菌剤と同じものを使用し、アンモニア分解に必要な量より多い量の酸化剤を用いれば、アンモニア分解処理で残存した酸化剤を後段の逆浸透膜処理装置における殺菌剤としても作用させることができる。
【００３５】
アンモニア分解処理において用いられる酸化剤の量は、被処理水中のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）のモル濃度に対する、有効塩素濃度換算の有効ハロゲンのモル濃度の比が、１．６以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましい。この比が大きくなればなるほど、アンモニアの低減効果が高くなる。被処理水中のアンモニア性窒素のモル濃度に対する、有効塩素濃度換算の有効ハロゲンのモル濃度の比が、２．０以上であることにより、アンモニア分解処理で残存した酸化剤を後段の逆浸透膜処理装置における殺菌剤としても作用させることができる。このモル濃度の比の上限は、例えば１００以下である。
【００３６】
酸化剤によるアンモニア分解処理におけるｐＨは、例えば、３〜１０の範囲であり、４〜９の範囲であることが好ましい。アンモニア分解処理におけるｐＨが３未満であると、アンモニア性窒素の分解効果が低下する場合があり、１０を超えると、後段の逆浸透膜の阻止率向上のためｐＨを中性に調整する必要が生じる場合がある。
【００３７】
酸化剤によるアンモニア分解処理における温度は、例えば、０℃〜１００℃の範囲であり、０℃〜４０℃の範囲であることが好ましい。アンモニア分解処理における温度が０℃未満であると、処理水が凍結する場合があり、１００℃を超えると、酸化剤もしくはアンモニアが揮発してアンモニア分解効率が低下する場合がある。
【００３８】
アンモニア低減工程における被処理水中のアンモニアの濃度は、例えば、０．１ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌの範囲であり、０．１ｍｇ／Ｌ〜３０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。
【００３９】
本発明の実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法では、アンモニア低減装置１０によりアンモニアが低減されたアンモニア低減水中に、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させる。「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤」は、「臭素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する殺菌剤であってもよいし、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する殺菌剤であってもよい。「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤」は、「塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を含む安定化次亜塩素酸組成物を含有する殺菌剤であってもよいし、「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜塩素酸組成物を含有する殺菌剤であってもよい。
【００４０】
すなわち、本発明の実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法では、アンモニア低減水中に、「臭素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物、または「塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を存在させる。これにより、アンモニア低減水中で、安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物が生成すると考えられる。
【００４１】
また、本発明の実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法では、アンモニア低減水中に、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」である安定化次亜臭素酸組成物、または「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」である安定化次亜塩素酸組成物を存在させる。
【００４２】
具体的には本発明の実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法では、アンモニア低減水中に、「臭素」、「塩化臭素」、「次亜臭素酸」または「臭化ナトリウムと次亜塩素酸との反応物」と、「スルファミン酸化合物」との混合物を存在させる。または、アンモニア低減水中に、「次亜塩素酸」と、「スルファミン酸化合物」との混合物を存在させる。
【００４３】
また、本発明の実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法では、アンモニア低減水中に、例えば、「臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物」、「塩化臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物」、「次亜臭素酸とスルファミン酸化合物との反応生成物」、または「臭化ナトリウムと次亜塩素酸との反応物と、スルファミン酸化合物と、の反応生成物」である安定化次亜臭素酸組成物を存在させる。または、アンモニア低減水中に、「次亜塩素酸とスルファミン酸化合物との反応生成物」である安定化次亜塩素酸組成物を存在させる。
【００４４】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法において、安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物は次亜塩素酸等の塩素系酸化剤と同等以上のスライム抑制効果を発揮するにも関わらず、塩素系酸化剤と比較すると、逆浸透膜への劣化影響が低いため、逆浸透膜でのファウリングを抑制しながら、逆浸透膜の酸化劣化を抑制できる。このため、本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法で用いられる安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物は、アンモニアを含有する被処理水を逆浸透膜で処理する水処理装置および方法で用いるスライム抑制剤としては好適である。
【００４５】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法のうち、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤」の場合、塩素系酸化剤が存在しないため、逆浸透膜への劣化影響がより低い。塩素系酸化剤を含む場合は、塩素酸の生成が懸念される。
【００４６】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法のうち、「臭素系酸化剤」が、臭素である場合、塩素系酸化剤が存在しないため、逆浸透膜への劣化影響が著しく低い。
【００４７】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法では、例えば、アンモニア低減水中に、「臭素系酸化剤」または「塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」とを薬注ポンプ等により注入してもよい。「臭素系酸化剤」または「塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」とは別々にアンモニア低減水に添加してもよく、または、原液同士で混合させてからアンモニア低減水に添加してもよい。
【００４８】
また、例えば、アンモニア低減水中に、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」または「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を薬注ポンプ等により注入してもよい。
【００４９】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法において、「臭素系酸化剤」または「塩素系酸化剤」の当量に対する「スルファミン酸化合物」の当量の比は、１以上であることが好ましく、１以上２以下の範囲であることがより好ましい。「臭素系酸化剤」または「塩素系酸化剤」の当量に対する「スルファミン酸化合物」の当量の比が１未満であると、膜を劣化させる可能性があり、２を超えると、製造コストが増加する場合がある。
【００５０】
逆浸透膜に接触する全塩素濃度は有効塩素濃度換算で、０．０１〜１００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。０．０１ｍｇ／Ｌ未満であると、十分なスライム抑制効果を得ることができない場合があり、１００ｍｇ／Ｌより多いと、逆浸透膜の劣化、配管等の腐食を引き起こす可能性がある。
【００５１】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法において、アンモニア低減水中のアンモニウムイオン濃度が、５ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。アンモニア低減水中のアンモニウムイオン濃度が５ｍｇ／Ｌを超えると、殺菌剤が逆浸透膜を透過しやすくなる。
【００５２】
アンモニア低減水中の全塩素濃度に対するアンモニアの濃度の比（アンモニア濃度（ｍｇ／Ｌ）／殺菌剤濃度（全塩素濃度：ｍｇ／Ｌ））は、例えば、０．０１〜５０の範囲である。アンモニア低減水中の全塩素濃度に対するアンモニアの濃度の比が０．０１未満であると、殺菌剤が十分に逆浸透膜で阻止されるため、それ以上のアンモニア低減の効果がない場合があり、５０を超えると、アンモニア濃度を低減しても殺菌剤透過率が十分に高く、透過率の低減効果が見られなくなる場合がある。
【００５３】
臭素系酸化剤としては、臭素（液体臭素）、塩化臭素、臭素酸、臭素酸塩、次亜臭素酸等が挙げられる。次亜臭素酸は、臭化ナトリウム等の臭化物と次亜塩素酸等の塩素系酸化剤とを反応させて生成させたものであってもよい。
【００５４】
これらのうち、臭素を用いた「臭素とスルファミン酸化合物（臭素とスルファミン酸化合物の混合物）」または「臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物」の製剤は、「次亜塩素酸と臭素化合物とスルファミン酸」の製剤および「塩化臭素とスルファミン酸」の製剤等に比べて、臭素酸の副生が少なく、逆浸透膜をより劣化させないため、逆浸透膜用殺菌剤としてはより好ましい。
【００５５】
すなわち、本発明の実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法では、アンモニア低減水中に、臭素と、スルファミン酸化合物とを存在させる（臭素とスルファミン酸化合物の混合物を存在させる）ことが好ましい。また、アンモニア低減水中に、臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物を存在させることが好ましい。
【００５６】
臭素化合物としては、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化リチウム、臭化アンモニウムおよび臭化水素酸等が挙げられる。これらのうち、製剤コスト等の点から、臭化ナトリウムが好ましい。
【００５７】
塩素系酸化剤としては、例えば、塩素ガス、二酸化塩素、次亜塩素酸またはその塩、亜塩素酸またはその塩、塩素酸またはその塩、過塩素酸またはその塩、塩素化イソシアヌル酸またはその塩等が挙げられる。これらのうち、塩としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム等の次亜塩素酸アルカリ金属塩、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸バリウム等の次亜塩素酸アルカリ土類金属塩、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウム等の亜塩素酸アルカリ金属塩、亜塩素酸バリウム等の亜塩素酸アルカリ土類金属塩、亜塩素酸ニッケル等の他の亜塩素酸金属塩、塩素酸アンモニウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム等の塩素酸アルカリ金属塩、塩素酸カルシウム、塩素酸バリウム等の塩素酸アルカリ土類金属塩等が挙げられる。これらの塩素系酸化剤は、１種を単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。塩素系酸化剤としては、取り扱い性等の点から、次亜塩素酸ナトリウムを用いるのが好ましい。
【００５８】
スルファミン酸化合物は、以下の一般式（１）で示される化合物である。
Ｒ２ＮＳＯ３Ｈ      （１）
（式中、Ｒは独立して水素原子または炭素数１〜８のアルキル基である。）
【００５９】
スルファミン酸化合物としては、例えば、２個のＲ基の両方が水素原子であるスルファミン酸（アミド硫酸）の他に、Ｎ−メチルスルファミン酸、Ｎ−エチルスルファミン酸、Ｎ−プロピルスルファミン酸、Ｎ−イソプロピルスルファミン酸、Ｎ−ブチルスルファミン酸等の２個のＲ基の一方が水素原子であり、他方が炭素数１〜８のアルキル基であるスルファミン酸化合物、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ−ジエチルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ−ジブチルスルファミン酸、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルスルファミン酸、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルスルファミン酸等の２個のＲ基の両方が炭素数１〜８のアルキル基であるスルファミン酸化合物、Ｎ−フェニルスルファミン酸等の２個のＲ基の一方が水素原子であり、他方が炭素数６〜１０のアリール基であるスルファミン酸化合物、またはこれらの塩等が挙げられる。スルファミン酸塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩等のアルカリ土類金属塩、マンガン塩、銅塩、亜鉛塩、鉄塩、コバルト塩、ニッケル塩等の他の金属塩、アンモニウム塩およびグアニジン塩等が挙げられる。スルファミン酸化合物およびこれらの塩は、１種を単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。スルファミン酸化合物としては、環境負荷等の点から、スルファミン酸（アミド硫酸）を用いるのが好ましい。
【００６０】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法において、アンモニア低減水中に、さらにアルカリを存在させてもよい。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ等が挙げられる。低温の製品安定性等の点から、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとを併用してもよい。また、アルカリは、固形でなく、水溶液として用いてもよい。
【００６１】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法は、逆浸透膜として昨今主流であるポリアミド系高分子膜に好適に適用することができる。ポリアミド系高分子膜は、酸化剤に対する耐性が比較的低く、遊離塩素等をポリアミド系高分子膜に連続的に接触させると、膜性能の著しい低下が起こる。しかしながら、本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法ではポリアミド系高分子膜においても、このような著しい膜性能の低下はほとんど起こらない。
【００６２】
逆浸透膜には、中性膜、アニオン荷電膜、およびカチオン荷電膜がある。本明細書では、後述する実施例に記載したゼータ電位の測定方法により求めた、ｐＨ７．０におけるゼータ電位が−１０ｍＶ以上５ｍＶ未満である膜を中性膜、５ｍＶ以上である膜をカチオン荷電膜、−１０ｍＶ未満である膜をアニオン荷電膜と定義する。中性膜のゼータ電位は、−５ｍＶ以上であれば好ましく、−３．９ｍＶ以上であればより好ましく、−１．３ｍＶ以上であればさらに好ましい。カチオン荷電膜のゼータ電位の上限は特に制限はないが、例えば、２０ｍＶ以下である。
【００６３】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理方法では、逆浸透的として好ましくは中性膜またはカチオン荷電膜を用いることにより、より好ましくは中性膜を用いることにより、アニオン荷電膜を用いた場合に比べて、塩素系酸化剤または臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤の逆浸透膜の透過を抑制することができる。
【００６４】
市販の中性膜としては、例えば、ＢＷ３０ＸＦＲ（ダウ・ケミカル社製）、ＬＦＣ３（日東電工株式会社製）、ＴＭＬ２０（東レ株式会社製）、ＯＦＲ６２５（以上、オルガノ株式会社製）等が挙げられる。
【００６５】
市販のカチオン荷電膜としては、例えば、ＥＳ１０Ｃ（日東電工株式会社製）等が挙げられる。
【００６６】
市販のアニオン荷電膜としては、例えば、ＥＳ１５、ＥＳ２０、ＣＰＡ３、ＣＰＡ５（以上、日東電工株式会社製）、ＲＥ−８０４０ＢＬＮ（ウンジン社製）等が挙げられる。
【００６７】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法において、逆浸透膜を備える逆浸透膜処理装置へ給水されるアンモニア低減水のｐＨが５．５以上であることが好ましく、６．０以上であることがより好ましく、６．５以上であることがさらに好ましい。アンモニア低減水のｐＨが５．５未満であると、透過水量が低下する場合がある。また、アンモニア低減水のｐＨの上限値については、通常の逆浸透膜の適用上限ｐＨ（例えば、ｐＨ１０）以下であれば特に制限はないが、カルシウム等の硬度成分のスケール析出を考慮すると、ｐＨは例えば９．０以下で運転することが好ましい。本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法を用いる場合、アンモニア低減水のｐＨが５．５以上で運転することにより、逆浸透膜の劣化、処理水（透過水）の水質悪化を抑制し、十分なスライム抑制効果を発揮しつつ、十分な透過水量の確保も可能となる。
【００６８】
逆浸透膜処理装置において、アンモニア低減水のｐＨ５．５以上でスケールが発生する場合には、スケール抑制のために分散剤を上記殺菌剤と併用してもよい。分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、ホスホン酸等が挙げられる。分散剤のアンモニア低減水への添加量は、例えば、ＲＯ濃縮水中の濃度として０．１〜１，０００ｍｇ／Ｌの範囲である。
【００６９】
また、分散剤を使用せずにスケールの発生を抑制するためには、例えば、ＲＯ濃縮水中のシリカ濃度を溶解度以下に、カルシウムスケールの指標であるランゲリア指数を０以下になるように、逆浸透膜処理装置の回収率等の運転条件を調整することが挙げられる。
【００７０】
逆浸透膜処理装置の用途としては、例えば、純水製造、海水淡水化、排水回収等が挙げられる。
【００７１】
本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法は、特に、排水回収への適用、例えば、電子産業排水の回収への適用が考えられる。電子産業排水には低分子有機物が含まれることが多く、排水回収するフローとして、例えば、図２に示すような、生物処理装置５０と膜処理装置５４とを備える生物処理システム５６の後段に、本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理方法を適用する、アンモニア低減装置１０および逆浸透膜処理装置１４を備える水処理装置１を有するフローが考えられる。
【００７２】
図２に示す水処理システム３は、生物処理手段として生物処理装置５０と、生物処理水槽５２と、膜処理手段として膜処理装置５４と、膜処理水槽５８と、上記水処理装置１とを備える。水処理システム３は、第２逆浸透膜処理手段として第２逆浸透膜処理装置６０を備えてもよい。
【００７３】
水処理システム３において、原水として例えば電子産業排水が生物処理装置５０に送液され、生物処理装置５０において生物処理が行われる（生物処理工程）。生物処理された生物処理水は、必要に応じて生物処理水槽５２に貯留された後、膜処理装置５４に送液され、膜処理装置５４において除濁膜により膜処理（除濁）が行われる（膜処理工程）。膜処理された膜処理水は、必要に応じて膜処理水槽５８に貯留された後、被処理水として水処理装置１のアンモニア低減装置１０に供給され、アンモニア低減装置１０において、アンモニアが低減される（アンモニア低減工程）。
【００７４】
アンモニア低減装置１０によりアンモニアが低減されたアンモニア低減水は、必要に応じてアンモニア低減水槽１２に送液され、貯留される。アンモニア低減水槽１２において、アンモニア低減水中に臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤が添加され、殺菌剤を存在させる（殺菌剤添加工程）。殺菌剤は、アンモニア低減水槽１２の前後の配管において添加されてもよい。
【００７５】
殺菌剤を存在させた殺菌剤含有水は、逆浸透膜処理装置１４に供給され、逆浸透膜処理装置１４において、逆浸透膜処理が行われる（逆浸透膜処理工程）。逆浸透膜処理で得られた透過水は、処理水として透過水配管を通して排出され、濃縮水は濃縮水配管を通して排出される。逆浸透膜処理で得られた透過水は系外に排出される。濃縮水は系外に排出されてもよいし、必要に応じて第２逆浸透膜処理装置６０に送液され、第２逆浸透膜処理装置６０においてさらに逆浸透膜処理が行われてもよい（第２逆浸透膜処理工程）。第２逆浸透膜処理で得られた濃縮水は系外に排出される。透過水は系外に排出されてもよいし、必要に応じてアンモニア低減水槽１２に送液され、循環されてもよい。
【００７６】
図２の水処理システム３では、生物処理装置５０、生物処理水槽５２、膜処理装置５４を個別に備える生物処理システム５６を例示したが、これらを１つのユニットにまとめた膜分離活性汚泥装置（ＭＢＲ）を用いてもよい。
【００７７】
図２の水処理システム３では、原水に含まれる低分子有機物等を生物処理によって分解し、除濁膜等を備える膜処理装置５４で生物代謝物等を阻止し、次にアンモニア低減装置１０においてアンモニアが低減され、逆浸透膜処理装置１４で各種イオンおよび残存する有機物等を阻止し、処理水（透過水）を得る。このような排水回収では、排水自体にアンモニアが含まれていたり、生物処理によってアンモニアが発生することが多い。例えば、有機物として水酸化テトラメチルアンモニウムを含む排水を生物処理するとアンモニアが発生しやすい。
【００７８】
このとき、生物処理により発生する生物代謝物や、生物処理後も残存する低分子の有機物により、後段の逆浸透膜のバイオファウリングが懸念される。殺菌力が高い次亜塩素酸を用いて対応することが考えられるが、次亜塩素酸は近年主流となっているポリアミド系の逆浸透膜を劣化させることがある。逆浸透膜の前段に活性炭塔や、還元剤の薬注点を設けることも考えられるが、いずれもイニシャルランニングコストの面が問題となる。そこで、水処理システム３では、アンモニア低減装置においてアンモニアを低減し、アンモニア低減水中に臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤を存在させることにより、殺菌能力が高いうえにポリアミド系の逆浸透膜を酸化劣化させにくく、逆浸透膜での阻止率も高く、後段の処理水（透過水）質に影響が少ないため有効である。
【００７９】
このように殺菌剤を添加した場合、殺菌剤が処理水側に透過すると、処理水質の悪化が問題となる。そのため、本実施形態に係る逆浸透膜を用いる水処理装置および方法では、逆浸透膜処理の前処理として、被処理水中のアンモニア濃度を低減することによって、透過水に殺菌剤が検出されることはほとんどなく、殺菌剤の逆浸透膜の透過が抑制される。
【００８０】
また、このとき、逆浸透膜処理装置１４へ給水されるアンモニア低減水のｐＨ、すなわち逆浸透膜処理装置１４の運転ｐＨを９以下とすることが好ましい。ｐＨ９を超えるアルカリ側では、逆浸透膜の脱塩率が低下する場合、および、殺菌剤の酸化力が低下する場合がある。逆浸透膜処理装置１４へ給水されるアンモニア低減水のｐＨが９以下であれば、ＲＯ透過水の水質がより良好に保たれ、スライム発生がより抑制される。
【００８１】
水処理システム３のような排水回収のフローでは、水回収率を高めるために第２逆浸透膜処理装置６０（ブラインＲＯ）を設けることが一般的である。第２逆浸透膜処理装置６０は、逆浸透膜処理装置１４の濃縮水を原水とし、透過水をアンモニア低減水槽１２に返送し、濃縮水を系外へ排出する。第２逆浸透膜処理装置６０にもスライム発生リスクはあり、逆浸透膜処理装置１４で殺菌剤の透過率が低いと、第２逆浸透膜処理装置６０の原水に殺菌剤成分が残留することになる。第２逆浸透膜処理装置６０の原水に殺菌剤成分が多く残存し、第２逆浸透膜処理装置６０におけるスライム発生が抑制されることになる。
【００８２】
図２の水処理システム３では、逆浸透膜処理の前処理として生物処理を例として説明したが、逆浸透膜処理の前処理工程においては、生物処理、凝集処理、凝集沈殿処理、加圧浮上処理、ろ過処理、膜分離処理、活性炭処理、オゾン処理、紫外線照射処理等の生物学的、物理的または化学的な前処理、およびこれらの前処理のうちの２つ以上の組み合わせが必要に応じて行われてもよい。
【００８３】
水処理装置１において、システム内に逆浸透膜の他に、ポンプ、安全フィルタ、流量測定装置、圧力測定装置、温度測定装置、酸化還元電位（ＯＲＰ）測定装置、残留塩素測定装置、電気伝導度測定装置、ｐＨ測定装置、エネルギー回収装置等を必要に応じて備えてもよい。
【００８４】
水処理システム３において、必要に応じて、安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物以外のスケール抑制剤や、ｐＨ調整剤が、生物処理水槽５２およびその前後の配管、膜処理水槽５８およびその前後の配管、アンモニア低減水槽１２およびその前後の配管のうちの少なくとも１つにおいて、生物処理水、膜処理水、アンモニア低減水のうちの少なくとも１つに添加されてもよい。
【００８５】
＜殺菌剤＞
本実施形態に係る殺菌剤は、「臭素系酸化剤または塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を含む安定化次亜臭素酸組成物または安定化次亜塩素酸組成物を含有するものであり、さらにアルカリを含有してもよい。
【００８６】
また、本実施形態に係る殺菌剤は、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜臭素酸組成物、または「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜塩素酸組成物を含有するものであり、さらにアルカリを含有してもよい。
【００８７】
臭素系酸化剤、臭素化合物、塩素系酸化剤およびスルファミン酸化合物については、上述した通りである。
【００８８】
塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化次亜塩素酸組成物の市販品としては、例えば、栗田工業株式会社製の「クリバーターＩＫ−１１０」が挙げられる。
【００８９】
本実施形態に係る殺菌剤としては、逆浸透膜をより劣化させないため、臭素と、スルファミン酸化合物とを含有するもの（臭素とスルファミン酸化合物の混合物を含有するもの）、例えば、臭素とスルファミン酸化合物とアルカリと水との混合物、または、臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物を含有するもの、例えば、臭素とスルファミン酸化合物との反応生成物と、アルカリと、水との混合物が好ましい。
【００９０】
本実施形態に係る殺菌剤のうち、臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する殺菌剤、特に臭素とスルファミン酸化合物とを含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する殺菌剤は、塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤（クロロスルファミン酸等）と比較すると、酸化力が高く、スライム抑制力、スライム剥離力が著しく高いにもかかわらず、同じく酸化力の高い次亜塩素酸のような著しい膜劣化をほとんど引き起こすことがない。通常の使用濃度では、膜劣化への影響は実質的に無視することができる。このため、殺菌剤としては最適である。
【００９１】
本実施形態に係る殺菌剤は、次亜塩素酸とは異なり、逆浸透膜をほとんど透過しないため、処理水水質への影響がほとんどない。また、次亜塩素酸等と同様に現場で濃度を測定することができるため、より正確な濃度管理が可能である。
【００９２】
殺菌剤のｐＨは、例えば、１３．０超であり、１３．２超であることがより好ましい。殺菌剤のｐＨが１３．０以下であると殺菌剤中の有効ハロゲンが不安定になる場合がある。
【００９３】
殺菌剤中の臭素酸濃度は、５ｍｇ／ｋｇ未満であることが好ましい。殺菌剤中の臭素酸濃度が５ｍｇ／ｋｇ以上であると、ＲＯ透過水の臭素酸イオンの濃度が高くなる場合がある。
【００９４】
＜殺菌剤の製造方法＞
本実施形態に係る殺菌剤は、臭素系酸化剤または塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを混合することにより得られ、さらにアルカリを混合してもよい。
【００９５】
臭素と、スルファミン酸化合物とを含む安定化次亜臭素酸組成物を含有する殺菌剤の製造方法としては、水、アルカリおよびスルファミン酸化合物を含む混合液に臭素を不活性ガス雰囲気下で添加して反応させる工程、または、水、アルカリおよびスルファミン酸化合物を含む混合液に臭素を不活性ガス雰囲気下で添加する工程を含むことが好ましい。不活性ガス雰囲気下で添加して反応させる、または、不活性ガス雰囲気下で添加することにより、殺菌剤中の臭素酸イオン濃度が低くなり、ＲＯ透過水中の臭素酸イオン濃度が低くなる。
【００９６】
用いる不活性ガスとしては限定されないが、製造等の面から窒素およびアルゴンのうち少なくとも１つが好ましく、特に製造コスト等の面から窒素が好ましい。
【００９７】
臭素の添加の際の反応器内の酸素濃度は６％以下が好ましいが、４％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましく、１％以下が特に好ましい。臭素の反応の際の反応器内の酸素濃度が６％を超えると、反応系内の臭素酸の生成量が増加する場合がある。
【００９８】
臭素の添加率は、殺菌剤全体の量に対して２５重量％以下であることが好ましく、１重量％以上２０重量％以下であることがより好ましい。臭素の添加率が殺菌剤全体の量に対して２５重量％を超えると、反応系内の臭素酸の生成量が増加する場合がある。１重量％未満であると、殺菌力が劣る場合がある。
【００９９】
臭素添加の際の反応温度は、０℃以上２５℃以下の範囲に制御することが好ましいが、製造コスト等の面から、０℃以上１５℃以下の範囲に制御することがより好ましい。臭素添加の際の反応温度が２５℃を超えると、反応系内の臭素酸の生成量が増加する場合があり、０℃未満であると、凍結する場合がある。
【実施例】
【０１００】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【０１０１】
［安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）の調製］
窒素雰囲気下で、液体臭素：１６．９重量％（ｗｔ％）、スルファミン酸：１０．７重量％、水酸化ナトリウム：１２．９重量％、水酸化カリウム：３．９４重量％、水：残分を混合して、安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）を調製した。安定化次亜臭素酸組成物のｐＨは１４、全塩素濃度は７．５重量％であった。安定化次亜臭素酸組成物の詳細な調製方法は以下の通りである。
【０１０２】
反応容器内の酸素濃度が１％に維持されるように、窒素ガスの流量をマスフローコントローラでコントロールしながら連続注入で封入した２Ｌの４つ口フラスコに１４３６ｇの水、３６１ｇの水酸化ナトリウムを加え混合し、次いで３００ｇのスルファミン酸を加え混合した後、反応液の温度が０〜１５℃になるように冷却を維持しながら、４７３ｇの液体臭素を加え、さらに４８％水酸化カリウム溶液２３０ｇを加え、組成物全体の量に対する重量比でスルファミン酸１０．７％、臭素１６．９％、臭素の当量に対するスルファミン酸の当量比が１．０４である、目的の安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）を得た。生じた溶液のｐＨは、ガラス電極法にて測定したところ、１４であった。生じた溶液の臭素含有率は、臭素をヨウ化カリウムによりヨウ素に転換後、チオ硫酸ナトリウムを用いて酸化還元滴定する方法により測定したところ１６．９％であり、理論含有率（１６．９％）の１００．０％であった。また、臭素反応の際の反応容器内の酸素濃度は、株式会社ジコー製の「酸素モニタＪＫＯ−０２  ＬＪＤＩＩ」を用いて測定した。なお、臭素酸濃度は５ｍｇ／ｋｇ未満であった。
【０１０３】
なお、ｐＨの測定は、以下の条件で行った。
電極タイプ：ガラス電極式
ｐＨ測定計：東亜ディーケーケー社製、ＩＯＬ−３０型
電極の校正：関東化学社製中性リン酸塩ｐＨ（６．８６）標準液（第２種）、同社製ホウ酸塩ｐＨ（９．１８）標準液（第２種）の２点校正で行った
測定温度：２５℃
測定値：測定液に電極を浸漬し、安定後の値を測定値とし、３回測定の平均値
【０１０４】
［安定化次亜塩素酸組成物（組成物２）の調製］
１２％次亜塩素酸ナトリウム水溶液：５０重量％、スルファミン酸：１２重量％、水酸化ナトリウム：８重量％、水：残分を混合して、安定化次亜塩素酸組成物（組成物２）を調製した。組成物２のｐＨは１３．７、全塩素濃度は、６．２重量％であった。
【０１０５】
［逆浸透膜のゼータ電位の測定］
逆浸透膜のゼータ電位は、大塚電子株式会社製、ゼータ電位・粒径測定システムＥＬＳＺｓｅｒｉｅｓを用いて、求めた。逆浸透膜のゼータ電位は、測定した電気浸透プロットより、下記森・岡本の式およびＳｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉの式から計算した。
【０１０６】
（森・岡本の式）
Ｕｏｂｓ（ｚ）＝ＡＵ０（ｚ／ｂ）２＋ΔＵ０（ｚ／ｂ）＋（１−Ａ）Ｕ０＋Ｕｐ
ここで、
ｚ：セル中心位置からの距離
Ｕｏｂｓ（ｚ）：セル中のｚ位置における見かけの移動度
Ａ：１／［（２／３）−（０．４２０１６６／Ｋ）］
Ｋ＝ａ／ｂ：  ２ａと２ｂはセル断面の横と縦の長さ、ａ＞ｂ
Ｕｐ：粒子の真の移動度
Ｕ０：セルの上面、下面における平均移動度
ΔＵ０：セルの上面、下面における移動度の差
（Ｓｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉの式）
ζ＝４πηＵ／ε
ここで、
Ｕ：電気移動度
ε：溶媒の誘電率
η：溶媒の粘度
【０１０７】
測定液として１０ｍＭ  ＮａＣｌ水溶液（ｐＨ約５．４）を使用した。この水溶液と試料のペアを各試料について２組用意し、一方はｐＨを酸性（ｐＨ２，３，４，５，６，７）に、他方はｐＨをアルカリ性（ｐＨ８，９）に調整して、各ｐＨにおけるゼータ電位を測定した。溶媒の物性値は２５℃における純水の値（屈折率：１．３３２８、粘度：０．８８７８、誘電率：７８．３）を使用した。
【０１０８】
＜実施例１＞
［試験条件および試験方法］
平膜試験にて殺菌剤の透過率を測定した。平膜セルは、日東電工社製のメンブレンマスターＣ７０−Ｆフロー式平膜テストセルを用いた。平膜には、日東電工社製の逆浸透膜ＥＳ１５、ＬＦＣ３を用いた。日東電工社製ＥＳ１５は、アニオン荷電膜（ゼータ電位：−３５ｍＶ）、日東電工社製ＬＦＣ３は、中性膜（ゼータ電位：−１．３ｍＶ）である。平膜は円形で、直径が７５ｍｍのものを用いた。フローを図３に示す。
【０１０９】
平膜試験の試験水（被処理水）は、純水に５００ｍｇ／Ｌの塩化ナトリウムを溶解させた水に殺菌剤（組成物１（実施例１−１）または組成物２（実施例１−２））を添加し、ｐＨが７．０になるように塩酸または水酸化ナトリウムを用いて調整したものを使用した。殺菌剤の濃度は全塩素濃度で約３〜１０ｍｇ／Ｌとなるように添加した。水温は２５±１℃となるようにチラーを用いて調節した。逆浸透膜の操作圧は０．７５ＭＰａとした。逆浸透膜への供給水は５Ｌ／ｍｉｎで通水した。
【０１１０】
アンモニア濃度が０ｍｇ／Ｌ、１ｍｇ／Ｌ、５ｍｇ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌとなるように塩化アンモニウムを添加し、３時間程度の通水の後、そのときの各殺菌剤の被処理水濃度（全塩素濃度）、透過水濃度（全塩素濃度）、透過率を測定した。測定結果を表１、殺菌剤透過率（％）とアンモニウムイオン濃度（ｍｇ／Ｌ）の相関を図４（組成物１（実施例１−１））、図５（組成物２（実施例１−２））に示す。
【０１１１】
【表１】
2018069124.tif 000003
【０１１２】
殺菌剤の透過率はアンモニアの濃度とともに上昇した。特にアンモニア濃度５ｍｇ／Ｌ以下では透過率の上昇の傾向が比較的大きく、アンモニア濃度を５ｍｇ／Ｌ以下にする前処理が望ましいと考えられる。
【０１１３】
また、本システムにおける逆浸透膜の種類としては、アニオン荷電膜ＥＳ１５よりも中性膜ＬＦＣ３を用いた方が殺菌剤の透過率が低くなることがわかった。
【０１１４】
＜実施例２および３、比較例２および３＞
図６に示すパイロット装置を用いて試験を行った。原水（被処理水）には、純水に塩化ナトリウムを５００ｍｇ／Ｌ溶かした水を、ｐＨ＝７．０に調整したものを使用した。ｐＨ調整剤には、塩酸または水酸化ナトリウムを使用した。逆浸透膜には、日東電工社製ＬＦＣ３またはＥＳ１５を使用し、原水の処理水量は２５ｍ３／ｄ、供給水温は２５℃、供給圧力は０．７５ＭＰａとした。殺菌剤には、安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）を使用し、殺菌剤の濃度として全塩素濃度を測定した。
【０１１５】
（実施例２、比較例２）
実施例２では、アンモニア低減手段としてアンモニアストリッピング装置を使用し、比較例２では、アンモニアストリッピング装置を使用しなかった。原水（被処理水）のアンモニア濃度が２００ｍｇ／Ｌ、１００ｍｇ／Ｌ、２０ｍｇ／Ｌとなるように塩化アンモニウムを添加した。アンモニアストリッピングを行う液温は８０℃とし、ｐＨは１０とした。このとき、被処理水および逆浸透膜入口水のアンモニア濃度、逆浸透膜入口水および処理水の殺菌剤濃度（全塩素）を測定し、各条件における殺菌剤透過率を算出した。結果を表２に示す。
【０１１６】
【表２】
2018069124.tif 000004
【０１１７】
実施例２では、比較例２に比べて、殺菌剤の透過率を低減することができた。また、被処理水のアンモニア濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下のとき、逆浸透膜入口におけるアンモニア濃度が５ｍｇ／Ｌ以下となり、比較例と比較して殺菌剤の透過率が０．０６９倍以下となり、特に効果的に透過率を低減することができた。
【０１１８】
（実施例３、比較例３）
実施例３では、アンモニア低減手段として酸化剤を添加し、比較例３では酸化剤を添加しなかった。酸化剤としては、後段の逆浸透膜で添加される、安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）を添加した。原水（被処理水）のアンモニア濃度が２０ｍｇ／Ｌ、１５ｍｇ／Ｌ、３ｍｇ／Ｌとなるように塩化アンモニウムを添加した。添加した酸化剤の濃度は、全塩素で１０ｍｇ／Ｌとし、ｐＨは７．２とした。酸化分解の反応時間は３０分とした。結果を表３に示す。
【０１１９】
【表３】
2018069124.tif 000005
【０１２０】
実施例３では、比較例３に比べて、殺菌剤の透過率を低減することができた。また、被処理水のアンモニア濃度が１５ｍｇ／Ｌ以下のとき、逆浸透膜入口におけるアンモニア濃度が５ｍｇ／Ｌ以下となり、比較例と比較して殺菌剤の透過率が０．０５６倍以下となり、特に効果的に透過率を低減することができた。
【０１２１】
＜実施例４−１〜４−５＞
模擬排水として、活性炭で残留塩素を除去した相模原市水に、アンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）の濃度が７．８ｍｇ−Ｎ／Ｌ（０．５６ｍｍｏｌ／Ｌ）になるように塩化アンモニウムを溶解させた水溶液を調製した。調製した模擬排水のｐＨは７．２であった。調製した模擬排水に、安定化次亜臭素酸組成物（組成物１）（実施例４−１〜４−５）を、有効ハロゲンとして１５ｍｇ／Ｌ  ａｓＣｌ２（０．２１ｍｍｏｌ／Ｌ）（実施例４−１）、４０ｍｇ／Ｌ  ａｓＣｌ２（０．５６ｍｍｏｌ／Ｌ）（実施例４−１）、６１ｍｇ／Ｌ  ａｓＣｌ２（０．８７ｍｍｏｌ／Ｌ）（実施例４−３）、７９ｍｇ／Ｌ  ａｓＣｌ２（１．１１ｍｍｏｌ／Ｌ）（実施例４−４）、９９ｍｇ／Ｌ  ａｓＣｌ２（１．４０ｍｍｏｌ／Ｌ）（実施例４−５）になるように、添加した。試験液をデジタルスターラにより５００ｒｐｍで撹拌しながら、アンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度の経時変化（１０分後、３０分後）を測定した。３０分後に、試験水の全塩素濃度を測定した。結果を表４に示す。
【０１２２】
全塩素濃度は、ＨＡＣＨ社の多項目水質分析計ＤＲ／４０００を用いて、全塩素測定法（ＤＰＤ（ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン）法）により測定した値（ｍｇ／Ｌ  ａｓＣｌ２）である。アンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度（ｍｇ／Ｌ  ａｓＮ）は、株式会社共立理化学研究所のパックテスト（アンモニウム態窒素、型式ＷＡＫ−ＮＨ４）により、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  ４２．２のインドフェノール青吸光光度法の発色原理を用いて測定した。
【０１２３】
表４において、処理前の模擬排水中のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）のモル濃度（０．５６ｍｍｏｌ／Ｌ）に対する、有効塩素濃度換算の有効ハロゲンのモル濃度（安定化次亜臭素酸組成物の添加モル濃度）の比が大きくなればなるほど、アンモニア性窒素の低減効果も高くなることが明らかになった。特に、模擬排水中のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）のモル濃度に対する、有効塩素濃度換算の有効ハロゲンのモル濃度（安定化次亜臭素酸組成物の添加モル濃度）の比が１．６（実施例４−３）以上の場合に、アンモニア性窒素をほぼ完全に分解できることが明らかとなった。
【０１２４】
【表４】
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【０１２５】
以上の通り、実施例の方法により、アンモニアを含有する被処理水を逆浸透膜で処理する水処理方法において、塩素系酸化剤または臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む殺菌剤の逆浸透膜の透過を抑制することができた。
【符号の説明】
【０１２６】
１  水処理装置、３  水処理システム、１０  アンモニア低減装置、１２  アンモニア低減水槽、１４  逆浸透膜処理装置、１６  被処理水配管、１８  アンモニア低減水配管、２０  殺菌剤含有水配管、２２  透過水配管、２４  濃縮水配管、２６  殺菌剤添加配管、５０  生物処理装置、５２  生物処理水槽、５４  膜処理装置、５６  生物処理システム、５８  膜処理水槽、６０  第２逆浸透膜処理装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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