(57)【要約】【課題】工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、工業排水、生物処理水などの被処理水を凝集処理して凝集処理水を直接膜分離する水処理において、凝集処理手段や膜分離装置、更には膜分離水を受け入れる後段装置の汚染を防止して、安定かつ効率的な処理を行う。【解決手段】被処理水に、一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを添加して凝集処理した後、凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の分離膜で直接膜分離する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理した後、凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の分離膜で直接膜分離することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理した後、凝集処理水を直接膜分離し、分離水を逆浸透膜処理することを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理した後、凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の分離膜で直接膜分離し、分離水を逆浸透膜処理することを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
前記被処理水が、濁質濃度が２００ｍｇ／Ｌ未満で、溶存有機物濃度が０．０１ｍｇ／Ｌ以上２００ｍｇ／Ｌ未満の、工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、排水、又は生物処理水である請求項１ないし３のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項５】
前記カチオン性ポリマーがジメチルアミノエチルアクリレート四級化物に由来する構成単位を有する共重合体である請求項１ないし４のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項６】
前記カチオン性ポリマーが、ジメチルアミノエチルアクリレート四級化物に由来する構成単位を全構成単位中に２０〜５０モル％含み、固有粘度が０．５〜５．５ｄＬ／ｇのカチオン性ポリマーである請求項５に記載の水処理方法。
【請求項７】
前記被処理水に前記カチオン性ポリマーと無機凝集剤とを添加して凝集処理する請求項１ないし６のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項８】
流動電位法により前記被処理水を前記カチオン性ポリマーで滴定することで、該被処理水の電荷を中和するのに必要な該カチオン性ポリマーの必要量をカチオン消費量Ａとして求め、前記凝集処理において該被処理水に該カチオン性ポリマーを添加し、無機凝集剤を添加しない場合は、該カチオン消費量Ａと該カチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉａ）を満たすように、該カチオン性ポリマーの添加量を制御し、前記凝集処理において該被処理水に該カチオン性ポリマーと無機凝集剤を添加する場合は、該カチオン消費量Ａと前記無機凝集剤及び該カチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉｂ）を満たすように、該カチオン性ポリマーの添加量と該無機凝集剤の添加量を制御する請求項１ないし７のいずれかに記載の水処理方法。
カチオン消費量Ａ×α＝カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）    …（Ｉａ）
カチオン消費量Ａ×α＝
カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）＋無機凝集剤添加濃度（ｍｇ／Ｌ）×β
…（Ｉｂ）
α：水質変動を加味した安全係数
β：無機凝集剤のカチオン量をカチオン性ポリマーのカチオン量に換算する係数
【請求項９】
一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理する凝集処理手段と、該凝集処理手段の凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の分離膜で直接膜分離する膜分離装置とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理する凝集処理手段と、該凝集処理手段の凝集処理水を直接膜分離する膜分離装置と、該膜分離装置の分離水を逆浸透膜処理する逆浸透膜分離装置とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１１】
一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理する凝集処理手段と、該凝集処理手段の凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の分離膜で直接膜分離する膜分離装置と、該膜分離装置の分離水を逆浸透膜処理する逆浸透膜分離装置とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１２】
前記被処理水が、濁質濃度が２００ｍｇ／Ｌ未満で、溶存有機物濃度が０．０１ｍｇ／Ｌ以上２００ｍｇ／Ｌ未満の、工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、排水、又は生物処理水である請求項９ないし１１のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１３】
前記カチオン性ポリマーがジメチルアミノエチルアクリレート四級化物に由来する構成単位を有する共重合体である請求項９ないし１２のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１４】
前記カチオン性ポリマーが、ジメチルアミノエチルアクリレート四級化物に由来する構成単位を全構成単位中に２０〜５０モル％含み、固有粘度が０．５〜５．５ｄＬ／ｇのカチオン性ポリマーである請求項１３に記載の水処理装置。
【請求項１５】
前記凝集処理手段において、前記被処理水に前記カチオン性ポリマーと無機凝集剤とを添加して凝集処理する請求項９ないし１４のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１６】
前記凝集処理手段で前記被処理水に前記カチオン性ポリマーが添加され、無機凝集剤が添加されない場合は、流動電位法により該被処理水を該カチオン性ポリマーで滴定して求めた該被処理水の電荷を中和するのに必要な該カチオン性ポリマーの必要量をカチオン消費量Ａとし、該カチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉａ）を満たすように、該カチオン性ポリマーの添加量を制御し、前記凝集処理手段で該被処理水に該カチオン性ポリマーと無機凝集剤が添加される場合は、該カチオン消費量Ａと該無機凝集剤及び該カチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉｂ）を満たすように、該カチオン性ポリマーの添加量と該無機凝集剤の添加量を制御する制御手段を更に有する請求項９ないし１５のいずれかに記載の水処理装置。
カチオン消費量Ａ×α＝カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）    …（Ｉａ）
カチオン消費量Ａ×α＝
カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）＋無機凝集剤添加濃度（ｍｇ／Ｌ）×β
…（Ｉｂ）
α：水質変動を加味した安全係数
β：無機凝集剤のカチオン量をカチオン性ポリマーのカチオン量に換算する係数
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、工業排水、生物処理水などの被処理水を凝集処理して凝集処理水を直接膜分離する水処理において、凝集処理手段や膜分離装置、更には膜分離水を受け入れる後段装置の汚染を防止して、安定かつ効率的な処理を行う水処理方法及び水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、工業排水、生物処理水などの被処理水を処理する方法としては、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの無機凝集剤で凝集処理を行った後、凝集処理水を沈殿装置または浮上装置などの固液分離装置を用いて清澄水を得る方法が一般的である。また、無機凝集剤による凝集処理と共に、原水中のフミン酸、フルボ酸などの腐植性有機物や、生物代謝物、界面活性剤、濁質などを高分子ポリマーによって凝結させる処理や、微粒子に吸着させる処理が併用される場合もある。これらの高分子ポリマーや粒子による処理は、単独で行われる場合もあるが、一般的には無機凝集剤の使用量を削減する目的で無機凝集剤による凝集処理と併用されている。
【０００３】
しかしながら、高分子ポリマーを使用する場合、高分子ポリマー自体が固液分離装置を汚染するという問題がある。
【０００４】
特許文献１には無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して凝集処理した後、固液分離する前に再び無機凝集剤を添加する技術が示されているが、この方法では凝集剤の添加回数が多く、装置が複雑で操作が煩雑になるという問題がある。
【０００５】
特許文献２には被処理水中の有機物を吸着する吸着剤として、水中では溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を用いて吸着処理した後に、膜分離する技術が示されている。しかしながら、本方法では被処理水中の有機物あるいは濁質と吸着しなかった粒子によって装置（凝集槽）が汚染する問題があるほか、粒子を含む凝集フロックが粗大になるため、膜分離装置内に堆積しやすく膜分離装置内で濁質汚染を引き起こす問題がある。
【０００６】
凝集槽内の汚染を回避する手段として、特許文献３では、水中では溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の添加に先立ち無機凝集剤を添加する方法が示されているが、本方法においても分離膜装置内の濁質汚染の問題が残る。
【０００７】
特許文献４には、生物処理槽内に塩鉄と水溶性高分子を添加して凝集させ、その凝集処理水を膜分離する処理において、メラミン性アンモニウム基を有する水溶性高分子を用いることが記載されているが、これを添加する生物処理槽内のＳＳ濃度は本発明が対象とする被処理水のＳＳ濃度範囲を大きく逸脱するものであり、本発明とは技術分野が異なるものである。
【０００８】
特許文献５には、疎水性基を有するカチオン性ポリマーを被処理水に添加して膜分離する処理が記載されている。しかし、疎水性基を有するカチオン性ポリマーは逆浸透（ＲＯ）膜素材と疎水性結合で強固に結合するため、一般的なＲＯ膜洗浄法であるアルカリ条件での洗浄で除去することが難しい。また、疎水基を含有するカチオン性ポリマーは分離膜に一般的に使用されるポリフッ化ビニリデンやポリアクリロニトリル等の素材に吸着しやすく、未反応のポリマーが凝集工程を抜けて分離膜にリークした際には、著しく分離膜を汚染する可能性がある。
【０００９】
なお、従来、凝集処理に用いるカチオン性ポリマーとして多数例示された化合物中に、一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基およびそれらの酸塩基、四級アンモニウム塩基を有するカチオン性ポリマー、特にジメチルアミノエチルアクリレート四級化物を有する共重合体があり、従来、このようなカチオン性ポリマーで凝集処理することは知られているが、このカチオン性ポリマーで凝集処理した後、凝集処理水を直接膜分離することは行われていない。また、カチオン性ポリマーを、直接膜分離するための膜分離装置および後段のＲＯ膜分離装置の安定性の観点から選択することも行われていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−７７０６２号公報
【特許文献２】特開２００９−５６４５４号公報
【特許文献３】特開２００９−２４０９７４号公報
【特許文献４】特開２００９−２２６３７３号公報
【特許文献５】特開２００９−１０１２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、工業排水、生物処理水などの被処理水を凝集処理して凝集処理水を直接膜分離する水処理において、凝集処理手段や膜分離装置、更には膜分離水を受け入れる後段装置の汚染を防止して、安定かつ効率的な処理を行う水処理方法及び水処理装置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】
【００１２】
本発明者は上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、凝集剤としてポリマー側鎖に特定のカチオン性官能基を有し、疎水基を有さない、特定の分子量の水溶性のカチオン性ポリマーを用いることにより、上記課題を解決することができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
【００１３】
［１］  一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理した後、凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の分離膜で直接膜分離することを特徴とする水処理方法。
【００１４】
［２］  一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理した後、凝集処理水を直接膜分離し、分離水を逆浸透膜処理することを特徴とする水処理方法。
【００１５】
［３］  一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理した後、凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の分離膜で直接膜分離し、分離水を逆浸透膜処理することを特徴とする水処理方法。
【００１６】
［４］  前記被処理水が、濁質濃度が２００ｍｇ／Ｌ未満で、溶存有機物濃度が０．０１ｍｇ／Ｌ以上２００ｍｇ／Ｌ未満の、工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、排水、又は生物処理水である［１］ないし［３］のいずれかに記載の水処理方法。
【００１７】
［５］  前記カチオン性ポリマーがジメチルアミノエチルアクリレート四級化物に由来する構成単位を有する共重合体である［１］ないし［４］のいずれかに記載の水処理方法。
【００１８】
［６］  前記カチオン性ポリマーが、ジメチルアミノエチルアクリレート四級化物に由来する構成単位を全構成単位中に２０〜５０モル％含み、固有粘度が０．５〜５．５ｄＬ／ｇのカチオン性ポリマーである［５］に記載の水処理方法。
【００１９】
［７］  前記被処理水に前記カチオン性ポリマーと無機凝集剤とを添加して凝集処理する［１］ないし［６］のいずれかに記載の水処理方法。
【００２０】
［８］  流動電位法により前記被処理水を前記カチオン性ポリマーで滴定することで、該被処理水の電荷を中和するのに必要な該カチオン性ポリマーの必要量をカチオン消費量Ａとして求め、前記凝集処理において該被処理水に該カチオン性ポリマーを添加し、無機凝集剤を添加しない場合は、該カチオン消費量Ａと該カチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉａ）を満たすように、該カチオン性ポリマーの添加量を制御し、前記凝集処理において該被処理水に該カチオン性ポリマーと無機凝集剤を添加する場合は、該カチオン消費量Ａと該無機凝集剤及び該カチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉｂ）を満たすように、該カチオン性ポリマーの添加量と該無機凝集剤の添加量を制御する［１］ないし［７］のいずれかに記載の水処理方法。
カチオン消費量Ａ×α＝カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）    …（Ｉａ）
カチオン消費量Ａ×α＝
カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）＋無機凝集剤添加濃度（ｍｇ／Ｌ）×β
…（Ｉｂ）
α：水質変動を加味した安全係数
β：無機凝集剤のカチオン量をカチオン性ポリマーのカチオン量に換算する係数
【００２１】
［９］  一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理する凝集処理手段と、該凝集処理手段の凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の分離膜で直接膜分離する膜分離装置とを有することを特徴とする水処理装置。
【００２２】
［１０］  一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理する凝集処理手段と、該凝集処理手段の凝集処理水を直接膜分離する膜分離装置と、該膜分離装置の分離水を逆浸透膜処理する逆浸透膜分離装置とを有することを特徴とする水処理装置。
【００２３】
［１１］  一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理する凝集処理手段と、該凝集処理手段の凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の分離膜で直接膜分離する膜分離装置と、該膜分離装置の分離水を逆浸透膜処理する逆浸透膜分離装置とを有することを特徴とする水処理装置。
【００２４】
［１２］  前記被処理水が、濁質濃度が２００ｍｇ／Ｌ未満で、溶存有機物濃度が０．０１ｍｇ／Ｌ以上２００ｍｇ／Ｌ未満の、工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、排水、又は生物処理水である［９］ないし［１１］のいずれかに記載の水処理装置。
【００２５】
［１３］  前記カチオン性ポリマーがジメチルアミノエチルアクリレート四級化物に由来する構成単位を有する共重合体である［９］ないし［１２］のいずれかに記載の水処理装置。
【００２６】
［１４］  前記カチオン性ポリマーが、ジメチルアミノエチルアクリレート四級化物に由来する構成単位を全構成単位中に２０〜５０モル％含み、固有粘度が０．５〜５．５ｄＬ／ｇのカチオン性ポリマーである［１３］に記載の水処理装置。
【００２７】
［１５］  前記凝集処理手段において、前記被処理水に前記カチオン性ポリマーと無機凝集剤とを添加して凝集処理する［９］ないし［１４］のいずれかに記載の水処理装置。
【００２８】
［１６］  前記凝集処理手段で前記被処理水に前記カチオン性ポリマーが添加され、無機凝集剤が添加されない場合は、流動電位法により該被処理水を該カチオン性ポリマーで滴定して求めた該被処理水の電荷を中和するのに必要な該カチオン性ポリマーの必要量をカチオン消費量Ａとし、該カチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉａ）を満たすように、該カチオン性ポリマーの添加量を制御し、前記凝集処理手段で該被処理水に該カチオン性ポリマーと無機凝集剤が添加される場合は、該カチオン消費量Ａと該無機凝集剤及び該カチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉｂ）を満たすように、該カチオン性ポリマーの添加量と該無機凝集剤の添加量を制御する制御手段を更に有する［９］ないし［１５］のいずれかに記載の水処理装置。
カチオン消費量Ａ×α＝カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）    …（Ｉａ）
カチオン消費量Ａ×α＝
カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）＋無機凝集剤添加濃度（ｍｇ／Ｌ）×β
…（Ｉｂ）
α：水質変動を加味した安全係数
β：無機凝集剤のカチオン量をカチオン性ポリマーのカチオン量に換算する係数
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、工業排水、生物処理水などの被処理水を凝集処理して凝集処理水を直接膜分離する水処理において、凝集剤として特定のカチオン性ポリマーを用いることにより、凝集処理手段や膜分離装置、更には膜分離水を受け入れる後段装置の汚染を防止して、安定かつ効率的な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例で用いた外圧式ミニモジュール試験装置を示す構成図である。
【図２】実験例IVの結果を示すグラフである。
【図３】実験例Ｖで用いたＲＯ膜モジュール試験装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に本発明の水処理方法及び水処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００３２】
本発明の水処理方法は、一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理した後、凝集処理水を直接膜分離するものである。
【００３３】
本発明の水処理装置は、一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加して凝集処理する凝集処理手段と、該凝集処理手段の凝集処理水を直接膜分離する膜分離装置とを有するものである。
【００３４】
なお、以下において、本発明で用いる、「一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマー」を「本発明のカチオン性ポリマー」と称す場合がある。
また、「一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基」を「特定カチオン基」と称す場合がある。
また、「ジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロライド四級塩に由来する構成単位」、「ジメチルアミノエチルメタクリレート・メチルクロライド四級塩に由来する構成単位」および「ジメチルアミノエチルメタクリレート・ベンジルクロライド四級塩に由来する構成単位」をそれぞれ「ＤＡＡモノマー単位またはＤＡＡ」、「ＤＡＭモノマー単位またはＤＡＭ」および「ＤＡＭ（Ｂｚｌ）モノマー単位またはＤＡＭ（Ｂｚｌ）」と称し、「カチオン性ポリマー中の全構成単位に占めるＤＡＡモノマー単位の割合」及び「カチオン性ポリマー中の全構成単位に占めるＤＡＭモノマー単位の割合」をそれぞれ「ＤＡＡモノマー単位量」および「ＤＡＭモノマー単位量」と称す場合がある。
【００３５】
［メカニズム］
本発明によれば、本発明のカチオン性ポリマーによる以下の作用効果で、工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、工業排水、生物処理水などの被処理水を凝集処理して凝集処理水を直接膜分離する水処理において、凝集処理手段や膜分離装置、更には膜分離水を受け入れる後段装置の汚染を防止して、安定かつ効率的な処理を行うことができる。
【００３６】
除濁を目的とした限外濾過（ＵＦ）膜分離装置や精密濾過（ＭＦ）膜分離装置などの膜分離装置（除濁膜装置）においては、分離膜に汚れが付着するため、通常３０秒〜６０分ごとに間欠的に洗浄流体（水及び／又は気体）を供給して膜の物理洗浄が行われる。
このような膜分離装置の前処理として、特定カチオン基をポリマー側鎖に有する本発明の水溶性のカチオン性ポリマーを被処理水に添加した場合、本発明のカチオン性ポリマーが被処理水中のはフミン酸・フルボ酸、ＳＳなどアニオン荷電を有する膜汚染物質と結合して、分離膜で十分除去可能な大きさまで凝結させるため、本発明のカチオン性ポリマーによる凝集処理後は、これをそのまま直接膜分離装置で膜分離することができる。また、無機凝集剤と本発明のカチオン性ポリマーとを併用する場合は、無機凝集剤単独凝集時に比べて、分離膜の閉塞を抑制することが可能である。また、該カチオン性ポリマーは微細な無機凝集剤コロイドと結合してフロック化することが可能であるため、無機凝集剤と併用する際は無機凝集剤の使用量ひいては汚泥発生量の低減、および無機凝集剤コロイドが膜分離装置の後段にリークすることによる、その後の高度処理装置の汚染を防止することができる。
【００３７】
小さいカチオン性ポリマーは分離膜を抜けやすいため後段装置の汚染源になる上に、被処理水中のフミン酸・フルボ酸、ＳＳ等への凝結力が低い。さらには微細なフロックを形成するため、分離膜の内部汚染を生じる可能性がある。一方、大き過ぎるカチオン性ポリマーは、粗大化したフロックによる分離膜の濁質汚染性や、薬液の粘性増加によるハンドリング性の悪化を生じる。また、分離膜の細孔径が大きければ、カチオン性ポリマーが分離膜を抜けて後段装置における汚染となりやすいほか、フロックが膜内部に入りこむため、物理洗浄で落ちにくい膜内汚染を生じる。
本発明のカチオン性ポリマーは質量平均分子量１０万〜８００万という適度な大きさのものであるため、上記のような問題を引き起こすことがなく、また、このようなカチオン性ポリマーによる凝集処理水を孔径０．２μｍ以下の細孔径の小さい分離膜で膜分離することで、後段装置へのカチオン性ポリマーのリークも防止することができる。
【００３８】
特定カチオン基を有するカチオン性ポリマーにおいて、同コロイド当量および同質量平均分子量であれば、これらの特定カチオン基をポリマー側鎖に有するカチオン性ポリマーの方が、特定カチオン基をポリマー主鎖に有するカチオン性ポリマーよりも高い凝集能を示す。この作用はカチオン性ポリマー内における特定カチオン基の広がり方に起因していると考えられ、少なくとも炭素数１〜３の長さの側鎖であればポリマー側鎖に特定カチオン基を有する構造の方が、ポリマー主鎖に特定カチオン基を有するカチオン性ポリマーよりも高い凝集効果が得られる。
【００３９】
また、カチオン性ポリマー内にベンゼン環や長鎖アルキル基の疎水性官能基や界面活性剤のような疎水性部位を有すると、後段のＲＯ膜を閉塞させた場合において、一般的な有機物汚染の洗浄法であるアルカリ洗浄によって除去することが困難であるが、本発明のカチオン性ポリマーは、このような疎水基を有さないため、たとえＲＯ膜に付着したとしても、これを通常のアルカリ洗浄によって膜面から容易に除去可能である。さらに、未反応のカチオン性ポリマーが凝集工程を抜けて分離膜に到達した際も、疎水基を有さない本発明のカチオン性ポリマーであれば比較的容易に膜面から剥がれるため、分離膜汚染のリスクが低い。
【００４０】
さらに、本発明者が特定カチオン基の広がり方からカチオン性ポリマーの構造と凝集性を評価した結果、ＤＡＡモノマー単位量が２０〜５０モル％のカチオン性ポリマーが最も高い凝集能を示すことが判明した。また、この割合でＤＡＡモノマー単位を有する本発明のカチオン性ポリマーは、その他の本発明のカチオン性ポリマーに比べて、分離膜に吸着しにくく、分離膜を汚しにくいという利点もある。
【００４１】
［被処理水］
本発明で処理する被処理水としては特に制限はないが、本発明は、濁質（ＳＳ）濃度が２００ｍｇ／Ｌ未満、例えば１０〜１００ｍｇ／Ｌで、溶存有機物濃度が０．０１ｍｇ／Ｌ以上２００ｍｇ／Ｌ未満、好ましくは１〜３０ｍｇ／Ｌの、工業用水、市水、河川水、湖沼水、井水、排水、又は生物処理水に対して有効に適用される。
【００４２】
なお、被処理水としての生物処理水は、生物処理槽の上澄みあるいは、生物を含む担体・汚泥等からスクリーンや沈殿処理等によって分離された一次処理水が適用される。
【００４３】
［本発明のカチオン性ポリマー］
本発明のカチオン性ポリマーは、一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基並びにこれらのアミノ基の酸塩基及び四級アンモニウム塩基より選ばれる官能基をポリマー側鎖に有し、かつ疎水基を有さない、質量平均分子量１０万〜８００万の水溶性のカチオン性ポリマーである。
【００４４】
即ち、前述のメカニズムの項で説明した通り、凝集性の観点から特定カチオン基をポリマー側鎖に有するものを用い、また、分離膜の汚染性やハンドリング性の観点から質量平均分子量１０万〜８００万で、疎水基を有さない水溶性のカチオン性ポリマーを用いる。なお、本発明のカチオン性ポリマーの質量平均分子量は２０万〜５００万であることが好ましく、２０万〜１００万であることがより好ましい。
【００４５】
なお、カチオン性ポリマーの質量平均分子量とはクロマトグラフィー法（ＧＰＣ法）により測定された質量平均分子量の値をさす。
また、「カチオン性ポリマー」とは、コロイド当量が正の値を示すものであり、本発明のカチオン性ポリマーのコロイド当量は１．０〜６．０ｍｅｑ／ｇであることが好ましい。
ここでコロイド当量は１／４００ＮのＰＶＳＫ（ポリビニル硫酸カリウム）で滴定を行い、流動電位法により測定した値である。
また、「水溶性」とは、水に対する溶解度が１ｇ以上／水１００ｇ（２０℃）であることをさす。
【００４６】
また、本発明のカチオン性ポリマーは、固有粘度が０．５〜５．５ｄＬ／ｇであることが好ましい。固有粘度が０．５ｄＬ／ｇ未満では分子量が小さすぎるため、未反応のポリマーが分離膜を通り抜けて後段装置を汚染する場合があり、更に凝集能が低下する場合がある。固有粘度が５．５ｄＬ／ｇを超えると粘性が増し、ハンドリングが難しくなる。
なお、ここで、カチオン性ポリマーの固有粘度は、１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として、ウベローデ型粘度計等により３０℃で測定した値である。
【００４７】
カチオン性ポリマーとしては、上記の好適物性を満たすものであればよく、特に制限はないが、カチオン性モノマーとアクリルアミド等のノニオン性モノマーとの共重合物を好適に用いることができる。カチオン性モノマーの具体例としては、ジメチルアミノエチルアクリレートやジメチルアミノエチルメタクリレートの酸塩もしくはその４級アンモニウム塩、ジメチルアミノプロピルアクリアミドやジメチルアミノプロピルメタクリアミドの酸塩もしくはその４級アンモニウム塩を好適に用いることができるが、これに限定されるものではない。なお、４級アンモニウム塩としては、メチルクロライドやエチルクロライドなどの４級アンモニウム塩を用いることができる。
これらのカチオン性ポリマーは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前述の通り、本発明のカチオン性ポリマーは、ＤＡＡモノマー単位を有するものが凝集性の観点から好ましく、ＤＡＡモノマー単位量が２０〜５０モル％のものが特に好ましい。
【００４８】
被処理水へのカチオン性ポリマーの添加量は、被処理水の水質や用いるカチオン性ポリマーの種類、無機凝集剤の併用の有無等によっても異なるが、有効成分量として０．１〜５ｍｇ／Ｌの範囲をすることが好ましい。
【００４９】
［無機凝集剤］
本発明においては、本発明のカチオン性ポリマーと共に無機凝集剤を併用添加して凝集処理を行ってもよい。この場合、被処理水に添加する無機凝集剤としては、幅広いｐＨ範囲でフロックを形成することができる鉄系又はアルミニウム系の無機凝集剤を併用することが好ましい。鉄系無機凝集剤としては、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄などが挙げられ、アルミニウム系無機凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウムが挙げられる。特に凝集効果とコストの面で鉄系無機凝集剤である塩化第二鉄が好ましい。これらの無機凝集剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００５０】
被処理水への無機凝集剤の添加量は、被処理水の水質や、用いる無機凝集剤の種類、要求される処理水水質等によっても異なるが、有効成分量として２〜１００ｍｇ／Ｌの範囲とすることが好ましい。
【００５１】
［凝集処理］
被処理水に本発明のカチオン性ポリマーを添加した後は、反応時間を確保するために２〜１０分程度攪拌することが好ましい。
【００５２】
［膜分離装置］
本発明では、本発明のカチオン性ポリマー、又は本発明のカチオン性ポリマーと無機凝集剤を添加して凝集処理した後は、凝集処理水を直接膜分離装置で膜分離する。
ここで、「直接膜分離する」とは、凝集処理水に更なる凝集剤の添加や、沈殿槽等による固液分離等を行わずに、そのまま膜分離装置に給水することをさす。
【００５３】
本発明で用いる膜分離装置については、膜形式や構造には特に制限はないが、膜分離装置としてはＭＦ膜分離装置又はＵＦ膜分離装置を用いることが好ましい。
ＵＦ膜、ＭＦ膜の孔径については、前述の通り、０．２μｍ以下、例えば、０．１〜０．０１μｍ程度であることが好ましい。
【００５４】
分離膜の素材は特に限定しないが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンなどの延伸法で製造される分離膜は、細孔径が０．２μｍより大きいものになってしまうため、本発明には不適当である。
また、膜分離装置による膜分離方式にも特に制限はなく、後述の実施例ではデッドエンド通水方式で行っているが、クロスフロー通水方式であってもよい。
【００５５】
［高度処理］
本発明において、上記の膜分離装置による膜分離で得られる処理水は有機物、ＳＳ等が十分に除去された高水質のものであり、これをそのまま工業用水として使用したり放流することができるが、必要に応じて逆浸透（ＲＯ）膜分離装置でＲＯ膜処理してもよく、この場合において、本発明のカチオン性ポリマーはＲＯ膜汚染性が低く、また、ＲＯ膜汚染を生じた場合でも通常のアルカリ洗浄により容易に膜性状を回復させることができる。
【００５６】
［凝集剤添加量の制御］
被処理水に対して、カチオン性ポリマーを過剰添加した場合、カチオン凝集処理水中の荷電がプラス雰囲気になるため、カチオン性ポリマーの吸着対象物質（原水中ＳＳ、有機物、無機凝集剤コロイド）の除去率を低下させる結果となる。そのため、被処理水の電荷を中和するために必要なカチオン消費量Ａを測定し、添加する凝集剤の総カチオン量を被処理水のカチオン消費量Ａ以下に調整することが好ましい。被処理水のカチオン消費量Ａは、流動電位法により被処理水を用いるカチオン性ポリマーで滴定することにより求めることができる。
【００５７】
本発明では、このようにして被処理水のカチオン消費量Ａを求め、凝集処理において被処理水に本発明のカチオン性ポリマーを添加し、無機凝集剤を添加しない場合は、カチオン消費量Ａと本発明のカチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉａ）を満たすように、本発明のカチオン性ポリマーの添加量を制御することが好ましい。また、凝集処理において被処理水に本発明のカチオン性ポリマーと無機凝集剤を添加する場合は、カチオン消費量Ａと無機凝集剤及び本発明のカチオン性ポリマーの添加濃度が下記関係式（Ｉｂ）を満たすように、本発明のカチオン性ポリマーの添加量と無機凝集剤の添加量を制御することが好ましい。
カチオン消費量Ａ×α＝カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）    …（Ｉａ）
カチオン消費量Ａ×α＝
カチオン性ポリマー添加濃度（ｍｇ／Ｌ）＋無機凝集剤添加濃度（ｍｇ／Ｌ）×β
…（Ｉｂ）
ここで、αは水質変動を加味した安全係数であり、通常、０．６〜０．９程度である。
また、βは用いる無機凝集剤のカチオン量をカチオン性ポリマーのカチオン量に換算する係数であり、流動電位計により求められる。
【実施例】
【００５８】
以下に実験例、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５９】
［実験例Ｉ］
国内工業用水（ＳＳ濃度：１０ｍｇ／Ｌ、溶存有機物濃度：１〜２ｍｇ／Ｌ）を試験水として、以下の方法で各種カチオン性ポリマーの凝集効果を調べる実験を行った。
【００６０】
試験水を１５０ｒｐｍで急速攪拌しながら無機凝集剤（塩化第二鉄）を３８％水溶液として７５ｍｇ／Ｌおよび表１に示す各種カチオン性ポリマー０．６ｍｇ／Ｌ（純分として）を添加し（ただし、Ｎｏ．Ｉ−１では無機凝集剤のみ）、次いでｐＨ調整剤（塩酸）を用いてｐＨ５．５に調整した。更に５分間急速攪拌した後、５０ｒｐｍで５分間緩速攪拌してフロックを成長させた。
得られた凝集処理水を、Ｎｏ．５Ａ濾紙で濾過した後、濾液を直径２５ｍｍ、孔径０．４５μｍの酢酸セルロースメンブレンフィルターを用いて−５００ｍｍＨｇで減圧濾過した。このとき、初めの１５０ｍＬを濾過するのに要した時間をＴ１（秒）、次の１５０ｍＬを濾過するのに要した時間をＴ２（秒）とし、ＭＦＦ＝Ｔ２／Ｔ１で処理水の評価を行った。
ＭＦＦは小さい値であるほど、良好な水質であることを意味する。結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2019188338.tif 000003
【００６２】
表１より次のことが分かる。
無機凝集剤単独処理（Ｎｏ．Ｉ−１）に比べて、水溶性カチオン性ポリマーの添加で処理水ＭＦＦの低下が認められた。特に、側鎖に特定カチオン基を有する本発明のカチオン性ポリマーを用いたＮｏ．Ｉ−５〜７は、主鎖に特定カチオン基を有するカチオン性ポリマーを用いたＮｏ．Ｉ−３〜４に比べて低い処理水ＭＦＦを示す。
なお、Ｎｏ．Ｉ−２で用いたカチオン性ポリマーはカチオン基近傍に電子供与性のある官能基（カルボニル基など）がなく、カチオン基が誘起しにくいため、ほとんどカチオン性（電子吸引性）を有さない。したがって、Ｎｏ．Ｉ−２で用いたカチオン性ポリマーは、一般的には非イオン性のポリマーに分類されているポリマーであり、本発明のカチオン性ポリマーとは異なるため、処理水ＭＦＦが高く、凝集能が劣っている。
【００６３】
［実験例II］
カチオン性ポリマーとして表２に示すものを用いたこと以外は実験例Ｉと同様に試験を行った。ただし、カチオン性ポリマーの添加量は純分として０．３ｍｇ／Ｌ，０．９ｍｇ／Ｌ，１．２ｍｇ／Ｌとし、各々の添加量で処理水ＭＦＦの評価を行った。結果を表２に示す。
【００６４】
【表２】
2019188338.tif 000004
【００６５】
表２より次のことが分かる。
特定カチオン基をポリマー側鎖に有する水溶性カチオン性ポリマーを用いたもののうち、ジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロライド四級塩／アクリルアミド共重合体（ＤＡＡ／ＡＮ共重合体、ＤＡＡモノマー単位量５０モル％）であるＮｏ．II−５が最も添加量に対する処理水ＭＦＦが低く、高い凝集能を示した。前述の特許文献５では、フミン酸試薬に対する除去性を評価しており、その場合は疎水基を有するカチオン性ポリマーの方が疎水基を持たないカチオン性ポリマーよりも高い除去性能を示した。しかしながら、フミン酸以外の有機物を含む実用水を用いて凝集能をＭＦＦで評価した場合は、疎水性基を有するカチオン性ポリマー（Ｎｏ．II−１）の凝集能は疎水基を有さないカチオン性ポリマー（Ｎｏ．II−２〜５）に比べて劣る結果となった。
【００６６】
［実験例III］
生物処理水（ＳＳ濃度：４０ｍｇ／Ｌ、溶存有機物濃度：２．５ｍｇ／Ｌ）を試験水として、カチオン性ポリマーとして、ＤＡＡモノマー単位量の異なるジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロライド四級塩／アクリルアミド共重合体（ＤＡＡ／ＡＮ共重合体）（質量平均分子量２００万〜３００万）を用いたこと以外（ただし、Ｎｏ．III−１ではポリアクリルアミドを用い、Ｎｏ．III−２では、ポリジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロライド四級塩を用いた。）は、実験例Ｉと同様にして試験を行った。
用いたカチオン性ポリマーのＤＡＡ単位量と処理水ＭＦＦを表３に示す。
【００６７】
【表３】
2019188338.tif 000005
【００６８】
表３より次のことが分かる。
ＤＡＡ単位量が２０〜５０モル％のカチオン性ポリマーを用いた場合（Ｎｏ．III−５，６）は、ＤＡＡ単位量がこの範囲外のカチオン性ポリマーを用いた場合よりも低い処理水ＭＦＦを示した。
なお、質量平均分子量１０万〜８００万で、ＤＡＡ単位量２０〜５０モル％のカチオン性ポリマーでは固有粘度０．５〜５．５ｄＬ／ｇを示した。
【００６９】
［実験例IV］
カチオン性ポリマーとして各例毎に下記表４に示すものを用い、試験装置としては、図１（ａ），（ｂ）に示す外圧式ミニモジュール試験装置（外圧式中空糸ＵＦ膜、孔径：０．０２μｍ、膜長さ：７．５ｃｍ、膜面積：１０．６ｃｍ２、膜素材ポリフッ化ビニリデン）を用いて、カチオン性ポリマーの汚染性を調べた。この試験装置の構造、操作の評価については、実施例１〜５、比較例１〜２の項において説明する。
【００７０】
【表４】
2019188338.tif 000006
【００７１】
各々のカチオン性ポリマーを純水で０．５ｍｇ／Ｌ濃度に希釈し、希釈液５０ｍＬを配管１１からデッドエンド通水方式で外圧式ミニモジュール１０に導入して中空糸膜１の１次側から２次側へ膜透過させ、膜１をカチオン性ポリマーで汚染させた後、純水３０ｍＬを通水するに要する時間Ｔ１（秒）を測定した。
次いで、配管１３Ａから０．１５ＭＰａの空気を配管１３に送気して配管１３内の水を中空糸膜１の２次側から１次側に通水する逆洗浄を行った後、上記と同様に純水３０ｍＬを通水するに要する時間Ｔ２（秒）を測定した。
カチオン性ポリマーによる膜の汚染度はＴ２／Ｔ１で求めた。Ｔ２／Ｔ１が大きい程膜の汚染度が高い。
この膜汚染度とカチオン性ポリマーの種類と質量平均分子量との関係を図２に示した。
【００７２】
図２より次のことが分かる。
高分子ポリマーは分離膜細孔を詰まらせて汚染しやすいが、特に疎水基を含むＮｏ．IV−７〜９で用いたカチオン性ポリマーは同程度の質量平均分子量の疎水性基を含まないＮｏ．IV−１〜６で用いたカチオン性ポリマーに比べて膜を汚染しやすいことが分かる。さらに、Ｎｏ．IV−４〜６のカチオン性ポリマーは同程度の質量平均分子量のその他のカチオン性ポリマーに比べて膜から剥がれ易く、分離膜を汚染しにくいことが分かる。
【００７３】
［実験例Ｖ］
図３に示す試験装置を用い、カチオン性ポリマーの希釈液をＲＯ膜モジュールに透過させてＲＯ膜汚染性を調べる実験を行った。
この試験装置は、給水タンク６内の給水がポンプＰにより配管２１よりＲＯ膜モジュール８に導入され、透過水が配管２２より処理水タンク７に送給され、濃縮水が配管２３より排出されるように構成されたものである。ＲＯ膜としては、一般的な超低圧ＲＯ膜（平膜）を用いた。
ＰＩは圧力計、Ｖ４は背圧弁である。
【００７４】
カチオン性ポリマーとしては下記表５に示すものを用い、各カチオン性ポリマーを純水で０．５ｍｇ／Ｌ濃度に希釈した希釈液をＲＯ膜モジュール８にフラックス０．７ｍ３／ｍ２／ｄ、水回収率８０％で２０時間通水して、ＲＯ膜を閉塞させた。次いで、ｐＨ１２のＮａＯＨ水溶液をＲＯ膜モジュールに３０分間給水側に循環させて洗浄を行った。
この試験前の新膜、カチオン性ポリマー希釈液を２０時間通水した後の汚染膜、ＮａＯＨで洗浄後の膜のフラックスをそれぞれ純水を０．７５ＭＰａで透過させることで調べ、新膜のフラックスに対する各々のフラックス比を算出し結果を表５に示した。
【００７５】
【表５】
2019188338.tif 000007
【００７６】
表５より次のことが分かる。
いずれのカチオン性ポリマーもＲＯ膜を汚染するが、疎水基を分子内に有するカチオン性ポリマーを用いた場合（Ｎｏ．Ｖ−２）は、３０分の循環洗浄では、殆どフラックスの回復効果が得られない。
これに対して、疎水基を有さない、本発明のカチオン性ポリマーを用いた場合（Ｎｏ．Ｖ−１）は、洗浄によるフラックス回復効果が高く、フラックスは新膜の９６％まで回復した。
【００７７】
［実施例１〜５、比較例１〜２］
以下の無機凝集剤及びカチオン性ポリマーを用いてカチオン性ポリマーの質量平均分子量による効果を調べた。
無機凝集剤：塩化第二鉄
カチオン性ポリマー：表６に示すＤＡＡ／ＡＮ共重合体（特定カチオン基をポリマー側鎖に有する。）
【００７８】
また、試験装置としては、図１（ａ），（ｂ）に示す外圧式ミニモジュール試験装置（外圧式中空糸ＵＦ膜、孔径：０．０２μｍ、膜長さ：７．５ｃｍ、膜面積：１０．６ｃｍ２、膜素材ポリフッ化ビニリデン）を用いた。
図１（ａ）中、１は中空糸膜、２はポッティング剤、３は原水導入口、４は排水口、５はモジュールハウジングであり、内部に中空糸膜１が装填されている。原水は導入口３からハウジング５内に導入され、中空糸膜１を透過した透過水が中空糸膜１の膜内からハウジング５外へ取り出される。
【００７９】
この外圧式中空糸ミニモジュール１０に図１（ｂ）の通り配管を接続して外圧式ミニモジュール試験装置とした。この試験装置では、原水の処理時は、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３を閉として、ポンプＰを作動させて、給水タンク６から配管１１を経て原水を外圧式ミニモジュール１０に導入し、透過水を配管１３を経て処理水タンク７に送給するデッドエンド通水方式で膜濾過を行う。膜の逆洗浄を行う際は、ポンプＰを停止し、バルブＶ１を閉、Ｖ２，Ｖ３を開として、配管１３Ａより空気を配管１３に送気し、配管１３内の水を中空糸膜１の内側（２次側）から外側（１次側）へ透過させる。排水時は、ポンプＰを停止した状態で、バルブＶ１，Ｖ２を開、バルブＶ３を閉として、配管１１Ａから空気を配管１１に送気し、配管１２よりモジュール１０内の水を排出させる。配管１１Ａ，１３Ａからの空気は０．１５ＭＰａで送気した。水張り時は、バルブＶ２を開、バルブＶ１，Ｖ３を閉として、ポンプＰを作動させて給水タンク６内の水をモジュール１０内に導入する。ＰＩは圧力計である。
【００８０】
液晶工場排水の生物処理水（ＳＳ濃度４０ｍｇ／Ｌ、溶存有機物濃度２〜２．５ｍｇ／Ｌ）を１５０ｒｐｍで急速攪拌しながら無機凝集剤（塩化第二鉄）を３８％水溶液として１００ｍｇ／Ｌを添加し、次いでｐＨ調整剤（塩酸）を用いてｐＨ５．５に調整した。更に５分間急速攪拌した後、引き続き１５０ｒｐｍで急速攪拌しながら、表６に示す通り、質量平均分子量の異なるカチオン性ポリマー０．６ｍｇ／Ｌをそれぞれ添加して５分間反応させた後に、５０ｒｐｍでさらに５分間緩速攪拌して凝集処理を行った。
得られた凝集処理水を、図１（ａ），（ｂ）に示す外圧式ミニモジュール試験装置に４８時間通水した。通水中、フラックス４ｍ３／ｍ２／ｄの濾過２８分おきに逆洗浄（３０秒）、次いで排水（３０秒）、その後水張り（３０秒）を行い、配管１１に設けた圧力計Ｐｌで測定される膜間差圧の上昇速度を調べた。
また、給水（膜分離に供した凝集処理水）のＳＳ濃度と、４８時間の通水で得られた排水中のＳＳ量を測定し、モジュール内のＳＳ残留率を以下の式で算出した。
【００８１】
【数１】
2019188338.tif 000008
【００８２】
給水ＳＳ濃度および排水中ＳＳ量は、これらの水を、直径４７ｍｍ、孔径１μｍのガラス濾紙で濾過した際に得られる濾取物の乾燥重量として測定した。結果を表６に示す。
【００８３】
【表６】
2019188338.tif 000009
【００８４】
表６より次のことが分かる。
低分子量の質量平均分子量を用いると、フロックが微細になるため膜閉塞を生じやすく、差圧上昇速度が大きくなる傾向を示した（比較例１）。カチオン性ポリマーの分子量が大きくなると、フロックが粗大になるためモジュール内に堆積しやすく、ＳＳ残留率が増加した（比較例２）。これらの結果から、膜汚染性の観点から、カチオン性ポリマーの適正質量平均分子量は１０万〜８００万であり、望ましくは２０万〜１００万であることが分かる。
【符号の説明】
【００８５】
１  中空糸膜
２  ポッティング剤
３  原水導入口
４  排水口
５  モジュールハウジング
６  給水タンク
７  処理水タンク
８  ＲＯ膜モジュール
１０  外圧式中空糸ミニモジュール
【図１】
2019188338.tif 000010
【図２】
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【図３】
2019188338.tif 000012