(57)【要約】【課題】  精密ろ過膜モジュール又は限外ろ過膜モジュールを用いた膜ろ過設備において、マンガン砂等のマンガン除去用の大規模設備を別途必要とせずに、ろ過原水中の溶解性マンガンを除去し、なおかつ、長期間の安定運転が可能である膜ろ過プロセスを提供する。【解決手段】  溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得るに際し、前記溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを有し、前記ろ過工程と前記洗浄工程とを繰り返すとともに、更に定期的に、前記膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を供給したり、前記膜モジュールの原水側に酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を供給したりする。【選択図】  図１
2008029906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、前記溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを有し、前記ろ過工程と前記洗浄工程とを繰り返すとともに、更に定期的に、前記膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を供給することを特徴とする造水方法。
【請求項２】
溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、前記溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを有し、前記ろ過工程と前記洗浄工程とを繰り返すとともに、更に定期的に前記膜モジュールの原水側に酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を供給することを特徴とする造水方法。
【請求項３】
前記酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水の供給を、膜ろ過差圧の上昇速度または膜ろ過差圧に応じて実施することを特徴とする、請求項１または２に記載の造水方法。
【請求項４】
前記酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水の供給を、膜ろ過差圧が所定値を越えた際に実施することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の造水方法。
【請求項５】
原水に含有する溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させるマンガン酸化手段と、該マンガン酸化手段よりも後段に設けられる、精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールと、該膜モジュールの洗浄水に酸及び／又は還元剤を添加する添加手段とを備えていることを特徴とする造水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密ろ過膜モジュールや限外ろ過膜モジュールにより、原水中に含まれる溶解性マンガンを除去する方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
精密ろ過膜や限外ろ過膜により原水をろ過処理する膜ろ過法は、省エネルギー、省スペース、省力化および水質向上等の特長を有するため、特に上水分野で使用が拡大している。
【０００３】
しかし、精密ろ過膜や限外ろ過膜により原水をろ過処理する場合、原水に溶解性マンガンが存在すると、その溶解性マンガンは膜により除去されず処理水中に流出する。上水分野ではマンガン濃度が水道水質基準などによって定められており、原水に含まれる溶解性マンガンが低濃度であれば問題ないが、基準値（例えば日本の水道水質基準は０．０５ｍｇ／Ｌ以下）よりも高濃度である場合には、膜の前段あるいは後段に膜ろ過設備とは別にマンガン除去の設備が必要になる。
【０００４】
従来の溶解性マンガンの除去設備として最も一般的なものは、マンガン砂法による設備である。マンガン砂法は、原水に塩素を注入し、水和二酸化マンガンをコートしたろ材層（マンガン砂）に通水させることによって、水和二酸化マンガンの酸化自己触媒反応により原水中のマンガンイオンがマンガン砂表面で接触酸化除去されるものである。
【０００５】
このように、従来は、優れた分離機能を有する膜を備えた施設があっても、原水中に溶解性マンガンがあると膜分離だけでは十分でないため、溶解性マンガンを除去するための別の大規模設備が必要であり、処理施設全体としても大規模にならざるを得なかった。そのため、マンガン砂等、マンガン除去用の大規模設備を必要としない、精密ろ過膜や限外ろ過膜を用いた溶解性マンガン除去プロセスが近年、開発されている。
【０００６】
たとえば、特許文献１には、膜ろ過原水に過酸化水素を添加し、該過酸化水素から発生する酸素によって原水中に含まれる溶解性マンガンを懸濁性の二酸化マンガンにした後、生成した二酸化マンガン粒子を膜ろ過によって除去するプロセスが開示されている。特許文献２には、溶解性マンガンを含む原水中に塩素剤を存在させて、紫外線に暴露し、マンガンを酸化させた後膜ろ過し、溶解性マンガンを除去するプロセスが開示されている。また特許文献３には、溶解性マンガンを含む原水に塩素剤を注入した後に、あらかじめ精密ろ過膜又は限外ろ過膜の原水側に酸化マンガンを付着させた状態で膜ろ過し、原水中の溶解性マンガンを除去するプロセスが開示されている。さらに特許文献４には、溶解性マンガンを含有する原水において、塩素系酸化剤と過マンガン酸カリウムを原水中に注入してマンガンを析出させ、精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜でろ過し、除去するプロセスが開示されている。
【０００７】
上記の技術では、原水中の溶解性マンガンは酸化され、懸濁性の二酸化マンガンとなるため、その後精密ろ過膜または限外ろ過膜による膜ろ過によって除去される。このためマンガン砂等のマンガン除去用の大規模設備を別途必要とせず、膜ろ過設備を有効に役立たせることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、一方で精密ろ過膜または限外ろ過膜を用いて原水を膜ろ過すると、原水中に含まれる濁質や有機物等の除去対象物が膜面に蓄積し、膜の閉塞現象が起こるため、膜のろ過抵抗が上昇し、やがてろ過を行うことができなくなる。そこで膜ろ過性能を維持するため、定期的にろ過工程を停止し、洗浄工程を行う必要がある。よって精密ろ過膜または限外ろ過膜モジュールの運転では、ろ過工程と洗浄工程とを自動的に繰り返し行うのが一般的である。
【０００９】
洗浄工程では、膜モジュールの供給水側に空気を吹き込んで膜を水中で振動させることにより、膜面に付着した汚染物質を除去する空気洗浄（空洗）や、膜モジュールのろ過方向とは逆方向、つまりろ過水側から供給水側に、膜ろ過水などの水（逆洗水）を圧力で押し込み、膜などに付着した汚染物質を排除する逆圧水洗浄（逆洗）、空洗や逆洗によって剥がれた濁質を多く含む膜モジュール内の水の全量をモジュール系外に排出する排水、一定量の原水を膜モジュールに供給することによって膜モジュール内の濁質を系外に押し出すフラッシング等があり、物理洗浄工程ではこれらを順次もしくは同時に選択・組み合わせて実施する。
【００１０】
また通常の膜ろ過原水は有機物を含み、膜ろ過差圧の上昇の主原因が有機物であるため、ろ過工程で膜面に蓄積した有機物を除去するため、洗浄工程時に逆洗水に次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤を添加して逆洗したり、原水に塩素剤を添加して膜ろ過したりする方法が一般的に採られている。
【００１１】
しかしながら、原水中の高濃度の溶解性マンガンを酸化させ二酸化マンガンにしてから上記のような膜ろ過運転を行うと、膜面に蓄積する二酸化マンガンは、物理洗浄ではなかなか除去されずに、更に逆洗水中または原水中の塩素剤によって、原水中の未酸化の溶解性マンガンも更に酸化されるため、短時間で圧力限界に達し、通常運転を停止しての大がかりな薬品洗浄が必要となる。一方で塩素剤を使用しないで運転した場合には、二酸化マンガンの膜面蓄積による差圧上昇は、少しは緩和されるが、今度は有機物の膜面蓄積によって、短期間で圧力限界に達してしまう。
【００１２】
以上のように従来技術では、確かに原水中の溶解性マンガンを除去することは可能であったが、長期間の安定運転は実施できなかった。
【特許文献１】特開２００３−１２７２号公報
【特許文献２】特開平７−１３６６６８号公報
【特許文献３】特開平９−５７２６３号公報
【特許文献４】特開平７−２１４０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、精密ろ過膜モジュールや限外ろ過膜モジュールを用いた膜ろ過設備において、マンガン砂等のマンガン除去用の大規模設備を別途必要とせずに、ろ過原水中の溶解性マンガンを除去し、なおかつ、長期間の安定運転が可能である造水方法およびその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】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明は、以下の構成からなる。
（１）溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、前記溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを有し、前記ろ過工程と前記洗浄工程とを繰り返すとともに、更に定期的に、前記膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を供給することを特徴とする造水方法。
（２）溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、前記溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを有し、前記ろ過工程と前記洗浄工程とを繰り返すとともに、更に定期的に前記膜モジュールの原水側に酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を供給することを特徴とする造水方法。
（３）前記酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水の供給を、膜ろ過差圧の上昇速度または膜ろ過差圧に応じて実施することを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の造水方法。
（４）前記酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水の供給を、膜ろ過差圧が所定値を越えた際に実施することを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の造水方法。
（５）原水に含有する溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させるマンガン酸化手段と、該マンガン酸化手段よりも後段に設けられる、精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールと、該膜モジュールの洗浄水に酸及び／又は還元剤を添加する添加手段とを備えていることを特徴とする造水装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、精密ろ過膜モジュールや限外ろ過膜モジュールを用いて溶解性マンガンを高濃度に含む原水を処理する場合においても、マンガン砂等のマンガン除去用の大規模設備を別途必要とせずに溶解性マンガンの除去が可能であり、なおかつ、長期間の安定運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の造水方法は、溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、基本的には、原水を、含有する溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた状態で膜モジュールに供給してろ過するろ過工程と、ろ過工程で捕捉した懸濁物質等が付着している膜モジュールを洗浄する洗浄工程とを有する。そして、ろ過工程と洗浄工程は繰り返し連続して実施するとともに、更に定期的に、膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を供給したり、膜モジュールの原水側に酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を供給する工程を有する。
【００１７】
本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。ただし、本発明が下記実施形態に限られるものではない。図１は本発明にかかる造水装置の一実施様態を示す模式図である。また図２は本発明にかかる造水装置の別の一実施様態を示す模式図である。
【００１８】
図１に示す造水装置においては、原水を貯留する原水タンク１と、原水中の溶存マンガンを酸化するためのマンガン酸化手段４と、分離膜を備えた膜モジュール８と、膜モジュール８の膜ろ過水を貯留する生産水タンク２とがこの順序で設けられている。膜モジュール８の上流側には、原水を膜モジュールに供給し、膜ろ過を行う際の駆動源となる原水ポンプ５が設置されている。また、膜モジュール８の下流側には、所定時間のろ過運転後に定期的にろ過方向とは逆方向から洗浄水を膜モジュール８に逆流ろ過させる際の駆動力となる逆洗ポンプ６が設置され、この洗浄水に酸及び／又は還元剤を添加するための酸及び／又は還元剤の貯蔵タンク３とならびに添加ポンプ７が設けられている。
【００１９】
一方、図２に示す造水装置においては、原水を貯留する原水タンク１と、原水中の溶存マンガンを酸化するためのマンガン酸化手段４と、浸漬槽９に浸漬された、分離膜を備えた膜モジュール８と、膜モジュール８の膜ろ過水を貯留する生産水タンク２とがこの順序で設けられている。浸漬槽９の上流側には、原水を浸漬槽に供給する際の駆動源となる原水ポンプ５が設置されている。また、所定時間のろ過運転後に定期的にろ過方向とは逆方向から洗浄水を膜モジュール８に逆流ろ過させる際の駆動力となる逆洗ポンプ６が設置され、この洗浄水に酸及び／又は還元剤を添加するための酸及び／又は還元剤の貯蔵タンク３ならびに添加ポンプ７が設けられている。
【００２０】
本発明において適用できる分離膜は、精密ろ過膜又は限外ろ過膜であり、その形状は特に限定されず、外圧式平膜、外圧式又は内圧式の中空糸膜、外圧式または内圧式の管状型膜、その他いかなる形状のものをも適宜用いることができる。またろ過方式としては、図１に例示したような態様、すなわち加圧した原水を膜モジュール８内に導入し、ろ過を行うタイプの加圧ろ過方式であっても、図２に例示したような態様、すなわち大気開放された浸漬槽９中に膜モジュールを浸漬させ、透過水側を吸引または水位差によってろ過する吸引ろ過方式であっても構わない。
【００２１】
精密ろ過膜や限外ろ過膜に使用される膜の素材は、特に限定しないが、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンスルフィドスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロースやセラミック等の無機素材からなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいると好ましく、さらに膜強度、耐薬品性の点からポリフッ化ビニリデンを含んでいるとより好ましい。
【００２２】
膜表面の細孔径についても特に限定されないが、０．００１μｍ〜１μｍの範囲内で適宜選択することができる。
【００２３】
本発明において膜モジュール８の上流側に設置するマンガン酸化手段４としては、膜ろ過原水中に含まれる溶解性マンガンを酸化させ懸濁性のマンガンにする手段であればよく、特に限定されない。例えば、溶存マンガンを含む原水中に塩素系薬剤を注入しその後紫外線照射を行うものや、原水に過マンガン酸カリウムを添加するもの、原水に塩素系薬剤と過マンガン酸カリウムを添加するもの、原水にオゾンを注入させるもの、原水タンクまたは浸漬槽を曝気するもの、原水タンクまたは浸漬槽内水のｐＨを９．５以上に制御し、曝気を行うもの、原水に塩素系薬剤を注入するもの等が挙げられる。
【００２４】
ただし、例えば過マンガン酸カリウムを添加する手法は、酸化力が強く直接酸化が可能であるが、塩素系薬剤より割高であり、適正量を注入するのが難しいという短所をもつ。また原水に塩素系薬剤のみを注入する手法は、維持管理が簡易であり安価であるが、酸化力が弱く反応時間が遅い、有害な副生成物が発生しやすいという問題点をもつ。また原水槽または浸漬槽内水のｐＨを９．５以上に制御し、曝気を行う手法では、維持管理が容易であり有害な副生成物が発生しない反面、処理後のｐＨを中性に戻さなくてはならないという短所をもつ。以上のように、これらの手法は長所と短所を併せ持つため、ケース毎に、原水および生産水の水質、コスト、敷地面積、滞留時間、所望する造水量等を考慮し、最適な手法を選択することが好ましい。
【００２５】
また、原水中の溶存マンガンの酸化度合いについては、原水中の溶存マンガン濃度を水道水質基準等の基準を満たす濃度以下まで低下できれば問題ないが、膜ろ過水質の観点からは全ての溶存マンガンを酸化させ除去することが最も好ましい。しかしながら溶存マンガンの全てを酸化させることは費用の観点からは、必ずしも最適ではなく、原水中の溶存マンガンの酸化度合いについてもケース毎に原水および生産水の水質、コストなどを考慮し、適切な酸化度合いを選択することが好ましい。
【００２６】
上記構成の装置において、本発明にかかる造水方法は、通常、原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを交互に行うことで実施される。すなわち、ろ過工程では、原水タンク１に貯留されている原水を、原水ポンプ５の駆動力で膜モジュール８に供給するとともに、マンガン酸化手段４にて原水中の溶解性マンガンの一部または全てを酸化させて懸濁性の二酸化マンガンにしておき、その水を精密ろ過膜又は限外ろ過膜を備えた膜モジュール８でろ過し、マンガンの除去を行う。しかしながら、既に述べたとおり、二酸化マンガンを含む水を連続的に膜ろ過すると、二酸化マンガンが膜面に蓄積し、短時間で圧力限界に達し、通常運転を停止しての大がかりな薬品洗浄が必要となる。そこで、本発明では、主に有機物や濁質によるファウリングを抑制するための通常の洗浄工程に加え、定期的に、膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を流したり、膜モジュールの原水側に酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を供給したりする。これら酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を供給する工程により、膜面に蓄積した二酸化マンガンを溶解・除去し、二酸化マンガンファウリングを抑制し、その結果、長期間の安定した膜ろ過運転を可能とする。
【００２７】
なお、ここでいう通常の洗浄工程とは、膜モジュールの供給水側に空気を吹き込んで膜を水中で振動させることにより、膜面に付着した汚染物質を除去する空気洗浄（空洗）や、膜モジュールのろ過方向とは逆方向、つまりろ過水側から供給水側に、膜ろ過水などの水（逆洗水）を圧力で押し込み、膜などに付着した汚染物質を排除する逆圧水洗浄（逆洗）、空洗や逆洗によって剥がれた濁質を多く含む膜モジュール内の水の全量をモジュール系外に排出する排水、一定量の原水を膜モジュールに供給することによって膜モジュール内の濁質を系外に押し出すフラッシング等の工程のこという。これらの工程は、単独で行ってもよく、また、複数工程を順次もしくは同時に選択・組み合わせて実施してもよい。また膜面に蓄積する有機物除去を目的とし、逆洗時に次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系薬剤を添加してもよい。なお、これら通常の物理洗浄を実施するためには、図１、図２に例示した本発明にかかる造水装置に、例えば空洗用のブロアや、逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを添加する添加ポンプなどを設けることも好ましい。
【００２８】
本発明は、上述したように、定期的に酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を供給するが、洗浄水に添加される酸や還元剤などの薬剤としては、二酸化マンガンを溶解させることが可能な薬剤であれば、特に限定されず、酸や還元剤の単体、または酸と還元剤との混合物等から選ばれる。すなわち酸であれば、塩酸や硫酸、クエン酸などが、還元剤であれば重亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、シュウ酸などが例示できる。
【００２９】
これら薬剤を添加する水については、膜モジュールの原水側に供給する水は、どんな水でも構わないが、装置の構成上、原水を使用するのが好ましい。膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から供給する水は、使用する膜モジュールから得られる膜ろ過水と同等かそれ以上に清澄な水であれば特に限定されないが、膜ろ過によって得られる生産水の一部を用いるのが好ましい。
【００３０】
洗浄水における上記薬剤濃度は、１〜５００００ｍｇ／Ｌの範囲で選ばれるが、洗浄水の排水処理およびコストの観点から１〜１０００ｍｇ／Ｌであると好ましい。
【００３１】
そして、酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水を膜モジュールに供給する頻度は、薬液濃度及び原水中のマンガン濃度にもよるが、数時間に１回から数ヶ月に１回の間で適宜選ばれる。
【００３２】
特に、本発明者の鋭い研究により、高濃度のマンガンを含有する原水を、精密ろ過膜モジュール又は限外ろ過膜モジュールで定流量ろ過する場合には、膜ろ過差圧の上昇速度及び膜ろ過差圧が、図３に示すように、段階的に変化することが明らかとなった。
【００３３】
すなわち、新品の膜モジュールまたは薬品洗浄実施後の膜モジュールを取り付け、運転を開始すると、１段階目の運転初期には膜ろ過差圧が急上昇する。その後、膜ろ過流束や回収率等の運転条件が過酷でなければ、差圧上昇は落ち着き２段階目の安定運転期を迎える。通常の高濃度のマンガンを含まない水であれば、このまま安定運転期が続く。
【００３４】
しかしながら、高濃度（たとえば０．０１mg/L以上）のマンガンを含む水を膜ろ過する場合には、再び膜ろ過差圧が加速的に増加する３段階目が存在する。この３段階目は、安定運転期に通常の物理洗浄では除去しきれずに、膜面に蓄積した二酸化マンガンが、逆洗中または原水中の塩素と反応し、新たに処理する原水中の溶解性マンガンの酸化・付着を促す触媒として作用し始めるため、膜ろ過差圧が加速的に増加するのである。蓄積した二酸化マンガンが膜面全体を覆い、触媒として作用するようになると、被処理水中の二酸化マンガンはすべて膜面に付着し、通常の物理洗浄ではほとんど除去されなくなるため膜ろ過差圧は加速的に増加する。更に完全に酸化されずに膜モジュールに供給された溶解性マンガンまで、膜面にて酸化、蓄積されるのである。
【００３５】
そこで、膜面に蓄積した二酸化マンガンを溶解・除去するため、酸及び／又は還元剤を含有する洗浄水の膜モジュールへの供給は、２段階目から３段階目への過渡期に実施するのが好ましい。
【００３６】
３段階目に入り、加速的な差圧上昇が進んだ後に、酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水で物理洗浄を行っても、膜面全体を覆う二酸化マンガンの全てを除去することはできず、再開後再び急激な膜ろ過差圧の上昇が起こり易いため、結局、通常運転を停止しての大がかりな薬品洗浄が必要となる場合がある。一方、２段階目までの間に酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水での物理洗浄を実施すると、膜面全体を覆う二酸化マンガンの全てを溶解・除去することができるが、これを繰り返すということは頻繁に酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を用いることになるため、運転コストの増加、回収率・稼働率の低下の問題が生じる。よって酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水による物理洗浄は、２段階目から３段階目への過渡期に実施するのが好ましい。
【００３７】
この２段階目から３段階目への過渡期は、膜ろ過差圧または膜ろ過差圧の上昇速度を監視することによって把握することができる。つまり、膜ろ過差圧の上昇速度または膜ろ過差圧に応じて、酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を用いるタイミングを決定することが好ましい。また運転前例がある場合など、２段階目から３段階目への過渡期の膜ろ過差圧を把握している場合には、膜ろ過差圧が所定の圧力を越えた際に、酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水による物理洗浄を実施するように設定するのが好ましい。
【００３８】
なお、定期的に実施する酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を供給する工程における洗浄水の流量は特に限定されないが、ろ過工程時のろ過流量の１倍〜２倍の流量に設定するのが好ましい。また、酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を供給する工程の時間も特に限定されないが、３０秒〜３分に設定するのが好ましい。さらに酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を供給する工程時にモジュールの下部から空気を導入し、エアスクラビングを同時に実施することも好ましい。
【００３９】
そして、膜モジュールに酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を供給した後には、直ぐにリンス工程や通常のろ過工程には移らずに、その状態のまま一定時間静止することが好ましい。酸及び／又は還元剤を添加した洗浄水を膜モジュールに供給した後に静止時間を設けると、膜に付着した懸濁性マンガンと薬液との接触時間が長くなり、より懸濁性マンガンの溶解を促進させることができる。
【実施例】
【００４０】
＜実施例１＞
外径１．５ｍｍ、内径０．９ｍｍ、長さ約１０００ｍｍのポリフッ化ビニリデン製中空糸膜１８００本からなる中空糸膜束を束ね、上端を中空糸膜端面が開口した状態で、下端を中空糸膜端面が閉塞された状態でウレタン系接着剤にて耐圧の筒状ケースに接着固定し、総膜面積７ｍ２の中空糸膜モジュールを作製した。
【００４１】
続いて、上記中空糸膜モジュール１本を用い、図４に示す装置を構成し、造水を行った。
【００４２】
なお、図４に示す装置においては、原水を貯留する原水タンク１と、分離膜を備えた膜モジュール８と、膜モジュール８の膜ろ過水を貯留する生産水タンク２とがこの順序で設けられている。また、原水中の溶解性マンガンを酸化させるために、過マンガン酸カリウムを添加するための過マンガン酸カリウム貯蔵タンク１３及び過マンガン酸カリウム添加ポンプ１２が原水タンク１に接続され、更に攪拌機１４が原水タンク１内に設けられている。
【００４３】
膜モジュール８の上流側には、原水を膜モジュールに供給し、膜ろ過を行う際の駆動源となる原水ポンプ５が設置されている。膜モジュール８の下流側には、所定時間のろ過運転後に定期的にろ過方向とは逆方向から、逆洗水を逆流ろ過させる際の駆動力となる逆洗ポンプ６が設置され、この逆洗水に酸及び／又は還元剤を添加するための酸及び／又は還元剤の貯蔵タンク３ならびに添加ポンプ７が設けられている。また逆洗水に酸及び／又は還元剤を添加しない通常の逆流ろ過時に、逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを添加するための次亜塩素酸ナトリウムの貯蔵タンク１０ならびに添加ポンプ１１が設けられている。さらに、モジュール内にエアを供給するためのブロア１５が設けられている。
【００４４】
原水としては、濁度２〜５０の範囲内の湖沼水に硫酸マンガン溶液を添加し、溶解性マンガン濃度が０．０７〜０．０８ｍｇ／Ｌとなるように調製したものを用い、膜ろ過流束２．５ｍ／ｄでのろ過３０分後、その膜ろ過水の一部に次亜塩素酸ナトリウムを添加し、１０ｍｇ／Ｌに調製した逆洗水にて流束５．０ｍ／ｄでの逆洗３０秒、エア流量５０ＮＬ／Ｍｉｎでの空洗６０秒の繰り返し自動運転を行った。
【００４５】
このとき、原水中の溶解性マンガンを酸化するために、原水タンク１内に過マンガン酸カリウムが0.15mg/Lとなるように添加し、攪拌機１４にて撹拌した。また膜面に蓄積する懸濁性マンガンの溶解・除去を目的とし、酸及び／又は還元剤貯蔵タンク３にシュウ酸を貯蔵し、通常の物理洗浄とは別に、膜ろ過差圧が２５℃において５０ｋＰａに達した時点で、シュウ酸０．０５％に調製した逆洗水にて逆流ろ過を実施した。
【００４６】
膜ろ過差圧の経時変化を図５（ａ）に示す。
【００４７】
図５（ａ）から明らかなように、定期的に膜面に蓄積した二酸化マンガンをシュウ酸による逆流ろ過にて溶解・除去させることによって、長期間の安定運転が可能であった。本実施例では、シュウ酸による逆流洗浄は、平均して１３日に１回の割合で実施することとなった。また原水中の溶解性マンガンは、過マンガン酸カリウムの添加によって酸化されたため、試験期間を通して膜ろ過水中のマンガン濃度は０．００５ｍｇ／Ｌ以下であり、充分な除去性能も確認された。
【００４８】
＜実施例２＞
定期的なシュウ酸による逆流洗浄を、膜ろ過差圧が２５℃において１３０ｋＰａに達した時点で実施し、その他の条件は実施例１と同様にした。
【００４９】
膜ろ過差圧の経時変化を図５（ｂ）に示す。
【００５０】
図５（ｂ）から明らかなように、膜面に蓄積する二酸化マンガンの一部を定期的なシュウ酸による逆流洗浄にて溶解・除去したため、大がかりな薬品洗浄の実施時期を遅らせることが可能であった。但し、定期的なシュウ酸による逆流洗浄において膜面のすべての二酸化マンガンを除去することができず、シュウ酸による逆流洗浄実施後、膜ろ過差圧は一時的に低下するものの、ろ過再開後に急激な膜ろ過差圧の上昇が観察され、その後シュウ酸による逆流洗浄は平均して３日に１回の割合で必要であった。本実施例の膜ろ過水中のマンガン濃度は、試験期間を通して０．００５ｍｇ／Ｌ以下であった。
【００５１】
＜実施例３＞
定期的なシュウ酸による逆流洗浄を、膜ろ過差圧が２５℃において２５ｋＰａに達した時点で実施し、その他の条件は実施例１と同様にした。
【００５２】
膜ろ過差圧の経時変化を図５（ｃ）に示す。
【００５３】
図５（ｃ）から明らかなように、図３の第３段階目を迎える前に、シュウ酸による逆流洗浄を実施したため、長期間の安定運転が可能であった。しかしながら、本実施例では、シュウ酸による逆流洗浄は、平均して２日に１回の割合で必要であった。本実施例の膜ろ過水中のマンガン濃度は、試験期間を通して０．００５ｍｇ／Ｌ以下であった。
【００５４】
＜比較例１＞
定期的なシュウ酸による逆流洗浄を行わず、その他の条件は実施例１と同様にした。
【００５５】
膜ろ過差圧の経時変化を図５（ｄ）に示す。
【００５６】
図５（ｄ）から明らかなように、膜面に蓄積する二酸化マンガンによって徐々に膜ろ過差圧が上昇し、僅か１ヶ月間弱の連続運転で差圧限界に達し運転停止せざるを得なくなった。なお、膜ろ過水中のマンガン濃度は、試験期間を通して０．００５ｍｇ／Ｌ以下であった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、上水分野だけでなく、各種用水、廃水等であっても、原水中に溶解性マンガンを含む原水の膜ろ過プロセスであれば適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明にかかる装置の一実施様態を示す模式図である。
【図２】本発明にかかる装置の別の一実施様態を示す模式図である。
【図３】高濃度の懸濁性マンガンを含む原水を連続的に膜ろ過運転した際の一般的な膜ろ過差圧の経時変化を模式的に示したものである。
【図４】実施例で用いた装置の模式図である。
【図５】実施例、比較例における膜ろ過差圧の経時変化である。
【符号の説明】
【００５９】
１    原水タンク
２    生産水タンク
３    酸及び／又は還元剤の貯蔵タンク
４    マンガン酸化手段
５    原水ポンプ
６    逆洗ポンプ
７    酸及び／又は還元剤の添加ポンプ
８    膜モジュール
９    浸漬槽
１０  次亜塩素酸ナトリウムの貯蔵タンク
１１  次亜塩素酸ナトリウムの添加ポンプ
１２  過マンガン酸カリウムの添加ポンプ
１３  過マンガン酸カリウムの貯蔵タンク
１４  攪拌機
１５  ブロア
【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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