(57)【要約】【課題】逆浸透膜の透過流束の低下を招くことなく、長期間にわたって逆浸透膜モジュールを安定して運転することができる水処理方法を提供する。【解決手段】ノニオン界面活性剤を含む原水を逆浸透膜に通水して、透過水と濃縮水とに膜分離する際に、原水中のノニオン界面活性剤の濃度を１０ｍｇ／Ｌ未満とする前処理を行ったのち、逆浸透膜に通水することを特徴とする水処理方法。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノニオン界面活性剤を含む原水を逆浸透膜に通水して、透過水と濃縮水とに膜分離する際に、原水中のノニオン界面活性剤の濃度を１０ｍｇ／Ｌ未満とする前処理を行ったのち、逆浸透膜に通水することを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、逆浸透膜の透過流束の低下を招くことなく、長期間にわたって逆浸透膜モジュールを安定して運転することができる水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面緻密層と多孔質支持層からなり、溶媒分子は通すが溶質分子を通さない逆浸透膜により、海水の一段淡水化が可能になった。その後、逆浸透膜の利用分野が広がり、低圧力で運転可能な低圧逆浸透膜が開発され、下水二次処理水、工場排水、河川水、湖沼水、ゴミ埋め立て浸出水などの浄化にも逆浸透膜が利用されるようになった。
溶質の阻止率が高い逆浸透膜の透過水は、良好な水質を有するので再利用が可能である。しかし、逆浸透膜による排水処理を継続すると、膜の透過流束が低下し、操作圧力が上昇して、逆浸透膜の洗浄が必要になる。
逆浸透膜を用いて水処理する場合、逆浸透膜への供給水が、ＪＩＳ　Ｋ　３８０２に定義されているファウリングインデックス（ＦＩ）又はＡＳＴＭ　Ｄ４１８９に定義されているシルトデンシティインデックス（ＳＤＩ）が３〜４以下となるように前処理を実施し、逆浸透膜への供給水をある程度清澄にすることにより、逆浸透膜における透過流束の低下と操作圧力の上昇などの障害を避け、水質の良好な透過水を得ている。前処理としては、例えば、工場廃水の場合、活性汚泥法などによる生物学的処理や、活性炭吸着、限外ろ過などの物理化学的処理を行うことが一般的である。しかしながら、ファウリングインデックスが既定値以下であっても、逆浸透膜において透過流束の低下が発生する場合があった。このために、逆浸透膜モジュールにおいて透過流束の低下を防ぎ、長期間にわたって安定して運転し、良好な水質を有する透過水を得ることができる水処理方法が求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、逆浸透膜の透過流束の低下を招くことなく、長期間にわたって逆浸透膜モジュールを安定して運転することができる水処理方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、逆浸透膜の透過流束が低下する原因は原水に含まれるノニオン界面活性剤であり、原水中のノニオン界面活性剤を除去する前処理を行うことにより、逆浸透膜の透過流束低下を防いで、長期間にわたって安定した運転を行うことが可能となることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）ノニオン界面活性剤を含む原水を逆浸透膜に通水して、透過水と濃縮水とに膜分離する際に、原水中のノニオン界面活性剤の濃度を１０ｍｇ／Ｌ未満とする前処理を行ったのち、逆浸透膜に通水することを特徴とする水処理方法、
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
（２）逆浸透膜が、ポリアミド系逆浸透膜である第１項記載の水処理方法、及び、
（３）原水中のノニオン界面活性剤の濃度を１ｍｇ／Ｌ以下とする第１項記載の水処理方法、
を挙げることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の水処理方法においては、ノニオン界面活性剤を含む原水を逆浸透膜に通水して、透過水と濃縮水とに膜分離する際に、原水中のノニオン界面活性剤の濃度を１０ｍｇ／Ｌ未満とする前処理を行ったのち、逆浸透膜に通水する。
本発明方法において、処理の対象とするノニオン界面活性剤に特に制限はなく、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸グリセリド、ペンタエリスリトール脂肪酸部分エステル、プロピレングリコールモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、脂肪酸アルカノールアミドなどを挙げることができる。
本発明方法においては、特にポリオキシエチレン系ノニオン界面活性剤を前処理により除去したのち、逆浸透膜に通水することが好ましい。ポリオキシエチレン系ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロリレングリコールなどを挙げることができる。
【０００６】
本発明方法において、原水中のノニオン界面活性剤を除去する前処理方法に特に制限はなく、例えば、活性汚泥法、光酸化法、湿式接触酸化法、泡沫分離法、凝集沈殿法、加圧浮上法、活性炭吸着法、精密ろ過法、ゼオライト吸着法などを挙げることができる。これらの前処理方法は、１種を単独で用いることができ、あるいは、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
本発明方法においては、原水中のノニオン界面活性剤の濃度を前処理により１０ｍｇ／Ｌ未満、より好ましくは３ｍｇ／Ｌ未満、さらに好ましくは１ｍｇ／Ｌ未満としたのち、逆浸透膜に通水する。ノニオン界面活性剤の濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上であると、短時間で逆浸透膜の透過流束が低下し、安定して長期間の運転を行うことが困難となるおそれがある。逆浸透膜への供給水の水質は、ファウリングインデックス（ＦＩ）により管理される場合が多いが、供給水がノニオン界面活性剤を含有すると、ファウリングインデックスが低くとも逆浸透膜の透過流束が低下する。逆浸透膜への供給水の水質をノニオン界面活性剤の濃度で管理することにより、逆浸透膜において透過流束の低下などの障害を発生することなく、安定して長期間の運転を行って、水質の良好な透過水を得ることができる。前処理装置の運転条件は、逆浸透膜への供給水のノニオン界面活性剤の濃度により管理することができる。逆浸透膜への供給水のノニオン界面活性剤の濃度は、例えば、ＪＩＳ　Ｋ　０１０２　３０．２．１テトラチオシアノコバルト（ＩＩ）酸吸光光度法にしたがって定量することができる。ＥＬＩＳＡ法によっても濃度測定可能である。
【０００７】
本発明方法に用いる逆浸透膜の材質に特に制限はなく、例えば、ポリアミド系逆浸透膜、セルロースエステル系逆浸透膜、ポリスルホン系逆浸透膜、ポリイミド系逆浸透膜などを挙げることができる。逆浸透膜の形態にも特に制限はなく、相転換膜、複合膜のいずれをも用いることができる。これらの中で、膜支持体となる限外ろ過膜にポリスルホンを用い、緻密層に架橋ポリアミド、線状ポリアミド、ポリピペラジンアミドなどを用いたポリアミド系逆浸透膜を好適に用いることができる。本発明方法に用いる逆浸透膜モジュールに特に制限はなく、例えば、管型モジュール、平面膜モジュール、スパイラルモジュール、中空糸モジュールなどを挙げることができる。
本発明の水処理方法によれば、ノニオン界面活性剤を含む原水を前処理し、ノニオン界面活性剤の濃度を１０ｍｇ／Ｌ未満として逆浸透膜に通水するので、透過流束が経時的に大きく低下することがなく、高透過流束を維持して安定した運転を行うことができる。
【０００８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
純水にノニオン界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル［日本油脂（株）、ＮＳ２０８．５］１ｍｇ／Ｌを溶解した水溶液を調製し、ポリアミド系複合逆浸透膜［日東電工（株）、ＮＴＲ７５９ＨＲ］に、２５℃、圧力１．５ＭＰａで通水した。
透過流束は、通水開始直後１．３７ｍ／ｄ、７．２時間後０．９５ｍ／ｄ、４８．７時間後０．９１ｍ／ｄであった。
比較例１
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル１０ｍｇ／Ｌを溶解した水溶液を用いた以外は、実施例１と同じ条件で、ポリアミド系複合逆浸透膜に通水した。
透過流束は、通水開始直後１．２２ｍ／ｄ、４．５時間後０．４５ｍ／ｄ、４３．３時間後０．２８ｍ／ｄであった。
実施例１及び比較例１の結果を、図１に示す。図１に見られるように、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル濃度１ｍｇ／Ｌの場合も、１０ｍｇ／Ｌの場合も、通水開始直後から約１０時間後にかけて透過流束が低下するが、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル濃度１ｍｇ／Ｌの場合は、４８．７時間後も透過流束は０．９ｍ／ｄ以上を維持している。これに対して、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル濃度１０ｍｇ／Ｌの場合は、透過流束の低下が甚だしく、４３．３時間後には０．３ｍ／ｄ未満になっている。
【０００９】
実施例２
純水にノニオン界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル［日本油脂（株）、Ｋ２０６］０．１ｍｇ／Ｌを溶解した水溶液を調製し、ポリアミド系複合逆浸透膜［日東電工（株）、ＮＴＲ７５９ＨＲ］に、２５℃、圧力１．５ＭＰａで通水した。
透過流束は、通水開始直後１．３０ｍ／ｄ、１４時間後１．１１ｍ／ｄ、７１時間後１．０７ｍ／ｄであった。
実施例３
ポリオキシエチレンアルキルエーテル１．０ｍｇ／Ｌを溶解した水溶液を用いた以外は、実施例２と同じ条件で、ポリアミド系複合逆浸透膜に通水した。
透過流束は、通水開始直後１．３５ｍ／ｄ、１４時間後０．８０ｍ／ｄ、７１時間後０．７０ｍ／ｄであった。
比較例２
ポリオキシエチレンアルキルエーテル１０ｍｇ／Ｌを溶解した水溶液を用いた以外は、実施例２と同じ条件で、ポリアミド系複合逆浸透膜に通水した。
透過流束は、通水開始直後１．１９ｍ／ｄ、１４時間後０．２０ｍ／ｄであり、２２時間後０．１０ｍ／ｄとなったので、通水を中止した。
実施例２〜３及び比較例２の結果を、図２に示す。図２に見られるように、ポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む水溶液は、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルを含む水溶液より、通水直後に透過流束が急激に低下する。しかし、ポリオキシエチレンアルキルエーテル濃度０．１ｍｇ／Ｌの場合は、透過流束は１．１ｍ／ｄ程度で安定し、７１時間後も１．０７ｍ／ｄである。また、ポリオキシエチレンアルキルエーテル濃度１．０ｍｇ／Ｌの場合は、透過流束は０．７ｍ／ｄ程度で安定し、７１時間後も０．７０ｍ／ｄである。ポリオキシエチレンアルキルエーテル濃度１０ｍｇ／Ｌであると、透過流束の低下が激しく、２２時間後に０．１ｍ／ｄになってしまう。
実施例１〜３及び比較例１〜２で用いたノニオン界面活性剤水溶液のファウリングインデックス（ＦＩ）は、いずれも０．４前後であり、ファウリングインデックスでは、ノニオン界面活性剤による逆浸透膜の透過流束低下を管理できないことが分かる。以上の結果から、純水透過流束にやや劣る１．０ｍ／ｄ程度の安定した透過流束を得るためには、逆浸透膜への供給水のノニオン界面活性剤の濃度を１０ｍｇ／Ｌ未満、好ましくは１ｍｇ／Ｌ未満に管理する必要があることが分かる。
【００１０】
実施例４
機械工場の排水処理設備出口水を用いて、試験を実施した。この排水処理設備出口水のノニオン界面活性剤濃度を、ＪＩＳ　Ｋ　０１０２　３０．２．１テトラチオシアノコバルト（ＩＩ）酸吸光光度法で測定したところ、１．５ｍｇ／Ｌであった。
排水処理設備出口水を、細孔径０．２μｍのカートリッジフィルタ［アドバンテック東洋（株）、ＴＣＲ０２０］で精密ろ過した。ろ過水のノニオン界面活性剤濃度を、同様にして測定したところ１．５ｍｇ／Ｌであり、ファウリングインデックスは１．５であった。
このろ過水を、ポリアミド系複合逆浸透膜［日東電工（株）、ＮＴＲ７５９ＨＲ］に、２５℃、圧力１．５ＭＰａで通水した。透過流束は、通水開始直後１．３１ｍ／ｄ、９．０時間後０．７９ｍ／ｄ、７３．２時間後０．７１ｍ／ｄであった。
実施例５
実施例４と同じ機械工場の排水処理設備出口水を、細孔径０．２μｍのカートリッジフィルタ［アドバンテック東洋（株）、ＴＣＲ０２０］で精密ろ過し、そのろ過水をさらにゼオライト［日本ゼオライト（株）、ゼオクリーン、硬質クリノプチロライト］を充填したカラムに通水して吸着処理した。吸着処理水のノニオン界面活性剤濃度を実施例４と同様にして測定したところ０．１ｍｇ／Ｌ未満であり、ファウリングインデックスは１．２であった。
この吸着処理水を、実施例４と同様にして、ポリアミド系複合逆浸透膜に通水した。透過流束は、通水開始直後１．２５ｍ／ｄ、９．１時間後１．０３ｍ／ｄ、７１．５時間後０．９６ｍ／ｄであった。
実施例４〜５の結果を、図３に示す。ノニオン界面活性剤が１．５ｍｇ／Ｌ含まれている実施例４においては、ファウリングインデックスは１．５と非常に良好な値であったが、透過流束は０．７ｍ／ｄ付近まで低下した。しかし、吸着処理によりノニオン界面活性剤の濃度を０．１ｍｇ／Ｌ未満まで低減した実施例５においては、透過流束０．９ｍ／ｄ以上を維持し、高流束運転が達成できた。
以上の結果より、原水を逆浸透膜に供給するにあたって、ノニオン界面活性剤の濃度を１０ｍｇ／Ｌ未満、好ましくは１ｍｇ／Ｌ未満に管理することにより、高透過流束を維持することができ、安定した運転が可能であることが分かる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の水処理方法によれば、ノニオン界面活性剤を含む原水を前処理し、ノニオン界面活性剤の濃度を１０ｍｇ／Ｌ未満として逆浸透膜に通水するので、透過流束が経時的に大きく低下することがなく、長期間にわたって高透過流束を維持し、逆浸透膜モジュールを安定して運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、透過流束の経時的変化を示すグラフである。
【図２】図２は、透過流束の経時的変化を示すグラフである。
【図３】図３は、透過流束の経時的変化を示すグラフである。
【図１】
2004113939.tif 000003
【図２】
2004113939.tif 000004
【図３】
2004113939.tif 000005