(57)【要約】【課題】長期にわたって造水量を維持することができる液体分離膜エレメントおよびその製造方法、水処理方法を提供する。【解決手段】原液流路と透過水流路と分離膜とを有する液体分離膜エレメントに、抗菌性を有する粒状物質を含む原水を供給し、原水流路内に粒状物質を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原液流路と透過水流路と分離膜とを有し、原液流路に抗菌性を有する粒状物質が設けられていることを特徴とする液体分離膜エレメント。
【請求項２】
前記分離膜が平膜または中空糸膜である、請求項１に記載の液体分離膜エレメント。
【請求項３】
前記粒状物質はセラミックス多孔体に抗菌性を付与したものである、請求項１または２に記載の液体分離膜エレメント。
【請求項４】
前記セラミックス多孔体がアルミナ、シリカ、ジルコニアの少なくとも一つ以上の成分を含むものである、請求項３に記載の液体分離膜エレメント。
【請求項５】
前記粒状物質の粒子径が１〜５０００μｍの範囲内にある、請求項１〜４のいずれかに記載の液体分離膜エレメント。
【請求項６】
原液流路と透過水流路と分離膜とを有する液体分離膜エレメントに、抗菌性を有する粒状物質を含む原水を供給し、原水流路内に抗菌性を有する粒状物質を設けることを特徴とする流体分離膜エレメントの製造方法。
【請求項７】
原液流路と透過水流路と分離膜とを有する液体分離膜エレメントに、抗菌性を有する前記粒状物質を含む原水を供給し、原液流路内に抗菌性を有する粒状物質を設ける液体分離膜エレメントの運転方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかの液体分離膜エレメントを用いて生菌数が１×１０３ｃｅｌｌ／ｍｌ以上の水を分離処理する水処理方法。
【請求項９】
前記界面活性剤を含む水を精密ろ過膜または限外ろ過膜で処理し、得られた濾過水を、逆浸透膜および／ナノろ過膜を備えた請求項１〜５のいずれかの液体分離膜エレメントを用いて分離処理する、請求項８に記載の水処理方法。
【請求項１０】
前記生菌数が１×１０３ｃｅｌｌ／ｍｌ以上の水が、下水に少なくとも生物処理を行った下水処理水である、請求項８または９に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、半導体の製造などに用いられる超純水の製造やかん水の脱塩化、し尿や家庭用排水等の下水の高度処理、また、染色排水や電着塗料排水などの排水処理に用いる液体分離膜エレメントおよびその製造方法、水処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から下水の高度処理などに用いられている液体分離膜エレメントでは、微生物が液体分離膜エレメント内の原液流路材や分離膜の表面で繁殖（ファウリング）し、透過水量の低下が発生することがある。
【０００３】
そこで、液体分離膜エレメントの使用中における微生物の繁殖を防止するために、従来、液体分離膜エレメント供給前の原液に、酸性の薬品を間欠的に添加し、殺菌することが行われている。しかしながら、このような、薬品にて原液を殺菌処理する方法は、排水の問題や、耐性菌が繁殖するなどの問題があった。
【０００４】
微生物の繁殖を防止する方法としては、特許文献１に、原液を殺菌処理する方法以外に、キトサン又はその分解物を抗菌成分として有する分離膜が提案されている。しかしながら、この分離膜は、抗菌成分が天然成分であるために、抗菌効果は特定の細菌やカビ、微生物に限られ、それらを餌とする細菌やカビ、微生物には効果がない。
【０００５】
他方、特許文献２には、原液流路材または透過水流路材の一方あるいは双方を抗菌性物質で被覆した液体分離膜エレメントが、特許文献３には、透過水集水管内に抗菌性吸着剤が充填された液体分離膜エレメントとしてが提案されており、抗菌性物質として銀が上げられている。しかしながら、これら液体分離膜エレメントによれば抗菌効果がある程度持続されるものの、液体処理の間に、抗菌性物質で被覆した原液流路材や透過水流路材、抗菌性吸着剤から銀が溶出し、イオン交換作用によって失われるにつれ、抗菌効果も失われる。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１６８８７８号公報
【０００７】
【特許文献２】特開平９−９４４４２号公報
【０００８】
【特許文献３】特開平８−２６７０６２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した従来の問題を解決し、長期にわたって造水量を維持することができる液体分離膜エレメントおよびその製造方法、水処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明は、以下の構成をとる。すなわち、
（１）原液流路と透過水流路と分離膜とを有し、原液流路に抗菌性を有する粒状物質が設けられていることを特徴とする液体分離膜エレメント。
（２）前記分離膜が平膜または中空糸膜である、上記（１）に記載の液体分離膜エレメント。
（３）前記粒状物質はセラミックス多孔体に抗菌性を付与したものである、上記（１）または（２）に記載の液体分離膜エレメント。
（４）前記セラミックス多孔体がアルミナ、シリカ、ジルコニアの少なくとも一つ以上の成分を含むものである、上記（３）に記載の液体分離膜エレメント。
（５）前記粒状物質の粒子径が１〜５０００μｍの範囲内にある、請求項（１）〜（４）のいずれかに記載の液体分離膜エレメント。
（６）原液流路と透過水流路と分離膜とを有する液体分離膜エレメントに、抗菌性を有する粒状物質を含む原水を供給し、原水流路内に抗菌性を有する粒状物質を設けることを特徴とする流体分離膜エレメントの製造方法。
（７）原液流路と透過水流路と分離膜とを有する液体分離膜エレメントに、抗菌性を有する前記粒状物質を含む原水を供給し、原液流路内に抗菌性を有する粒状物質を設ける液体分離膜エレメントの運転方法。
（８）上記（１）〜（５）のいずれかの液体分離膜エレメントを用いて生菌数が１×１０３ｃｅｌｌ／ｍｌ以上の水を分離処理する水処理方法。
（９）前記界面活性剤を含む水を精密ろ過膜または限外ろ過膜で処理し、得られた濾過水を、逆浸透膜および／ナノろ過膜を備えた請求項１〜５のいずれかの液体分離膜エレメントを用いて分離処理する、上記（８）に記載の水処理方法。
（１０）前記生菌数が１×１０３ｃｅｌｌ／ｍｌ以上の水が、下水に少なくとも生物処理を行った下水処理水である、上記（８）または（９）に記載の水処理方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のエレメントにおいては、原液流路と透過水流路と分離膜とを有する液体分離膜エレメントの原液流路に、抗菌性を有する粒状物質が設けられている。
【００１２】
本発明の流体分離素子は、たとえば図１に示すように、３辺を互いに接着して封筒状に形成した平膜状の第１の分離膜３および第２の分離膜４の間に透過液流路材５を挟み込み、これと原液流路材６とを１つのユニットとして、単数もしくは複数ユニットを、集水管１の周囲にスパイラル状に巻き付けてなる。封筒状膜は集水管１側で開口している。原液２は、流体分離素子の一方の端面から供給され、第１の分離膜３および第２の分離膜４で処理される。分離膜３、４を透過した透過液８は集水管１から取り出され、分離膜３、４を透過しなかった原液２は、流体分離素子の他方の端面から濃縮液７として排出される。
【００１３】
第１、第２の分離膜３、４は、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜のいずれでもよく、その形状も特に限定されるものではなく、エレメントの構造を変更する場合は平膜ではなく中空糸膜としてもよい。
【００１４】
このような流体分離素子において、抗菌性を有する粒状物質は、原液流路材６によって形成された原液流路に配設される。
【００１５】
粒状物質としては、活性炭、多孔性樹脂、多孔性セラミックスなどに抗菌性を付与したものを用いることができるが、中でも、抗菌性をより多く付与することができる多孔性セラミックスに抗菌性を付与したものが好ましい。多孔性セラミックスとしては、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化チタン、チタン酸カリウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが用いられる。これらの中で、得られるセラミックスの加工のしやすさを考慮すると、アルミナ、シリカ、ジルコニアおよびこれら成分の一つ以上を含むセラミックスを用いることが好ましい。
【００１６】
抗菌性の付与は、例えば銀や銅を用いればよく、これらを多孔性セラミックスなどに担持させる。担持させる方法としては、例えば被覆や反応によればよい。被覆する場合は、原液との接触面積を大きくするために蒸着被覆などによって出来るだけ薄く被覆することが好ましい。
【００１７】
粒状物質の粒子径は、原液との接触面積を大きくするため、１〜５０００μｍの範囲内であることが好ましく、本実施態様のようにスパイラル型エレメントの場合には、分離膜表面にふれる面積、原液とふれる面積、充填後に原液と一緒にすぐに流れ出ないことを考慮して、５０〜１０００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００１８】
これら粒状物質は、液体分離膜エレメントの製造組立時に液体分離膜エレメントの原液流路に配置しても、また、製造後に粒状物質を含む原水を供給することで原水流路に粒状物質を設けるようにしててもよい。
【００１９】
また、この液体分離膜エレメントによる透水処理など液体分離を繰り返すうちに、粒状物質が原水と一緒に流れ出てしまったり、粒状物質への有機物の付着や、イオン交換作用により抗菌性物質が失われて、抗菌効果が低下することが考えられるが、その場合は、抗菌性を有する粒状物質を含む原水を液体分離膜エレメントに供給することで、原水流路に抗菌性を有する粒状物質を再度設けることができ、その液体分離膜エレメントに再び抗菌性を与えることができ、長期にわたって造水量を維持することができる。
【００２０】
本発明の液体分離膜エレメントでは、特に下水など、生菌数が１×１０３ｃｅｌｌ／ｍｌ以上の液体を好ましく処理することができる。たとえば下水中には、生物処理工程などで用いられた微生物が多数含まれている。従来の液体分離膜エレメントで処理を行うと微生物が膜表面で繁殖し、透過水量が低下してしまう。しかしながら、本発明の液体分離膜エレメントは、原液流路に抗菌性を有する粒状物質が設けられているため、微生物が繁殖しにくく、透過水量の低下を抑えることが出来る。
【００２１】
そして、その場合、生物処理が施された下水処理水を精密ろ過膜や限外濾過膜でろ過し、得られた濾過水を本発明の液体分離膜エレメントに供給すれば、少ないスペースで水中の懸濁物質を効率的に除去することができ、好ましい。
【００２２】
【実施例】
実施例および比較例においては、生菌数が８．７×１０３ｃｅｌｌ／ｍｌ、水温２５〜２６℃の工業用浄水を原水として原水槽に供給し、操作圧力０．７５ＭＰａの条件で評価を行い、初期透過水量と、２４０時間連続運転後の透過水量を測定し、透過水量の性能保持率を次式より求めた。
【００２３】
透過水量の性能保持率（％）
＝（２４０時間連続運転後の透過水量／初期透過水量）×１００
また、２４０時間連続運転後の液体分離膜エレメントの分離膜表面の生菌数（ｃｅｌｌ／ｃｍ２、３７℃、５日間培養後のコロニー数）を測定した。
【００２４】
さらに脱塩率を次式により求めた。
【００２５】
脱塩率（％）＝（１−透過液中の塩濃度／原水中の塩濃度）×１００
透過液中の塩濃度及び原水中の塩濃度は、各液の電気伝導度を測定することにより求めた。
【００２６】
（実施例１）
東レ株式会社製スパイラル型分離膜エレメント（ＳＵＬ−Ｇ２０、操作圧力０．７５ＭＰａでの透過水量が３０ｍ３／日、脱塩率が９９．５％）において、原液流路に銀担持ゼオライト（粒径５００μｍ〜４００μｍ）をもうけた。得られたスパイラル型分離膜エレメントを上記条件で評価し、脱塩率、透過水量、透過水量低下率を求めた。評価結果を表１に示す。
【００２７】
（実施例２）
実施例１において、粒径が３００μｍ〜２００μｍの銀担持ゼオライトを用いた以外は実施例１と同様にして評価した。評価結果を表１に示す。
【００２８】
（比較例）
原液流路に銀担持ゼオライトなどの抗菌性を有する粒状物質を一切設けなかった以外は実施例１と同様にして評価した。評価結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１から明らかなように、実施例１、２は、比較例に比べて透過水量の性能が低下しにくく、また、分離膜表面で菌の繁殖が抑制されていることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明により、透過流量の低下が僅かであり、充分な透過流量を保持できる液体分離膜エレメントが提供できる。従って、下水の高度処理に用いても、高水質の透過水を安定して得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す液体分離エレメントの一部展開斜視図である。
【符号の説明】
１：集水管                ２：原液
３：第１の分離膜          ４：第２の分離膜
５：透過液流路材          ６：原液流路材
７：濃縮液                ８：透過液
【図１】
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