(57)【要約】【課題】原水中に含まれるマンガン、鉄などの微量のイオン状金属成分が、処理水中に微小析出物として析出するのを防止する．【解決手段】次ぎの▲１▼ろ過運転、▲２▼逆洗操作を行う。▲１▼ろ過運転：原水は原水槽２１から膜ろ過装置３の１次側３１に送り込まれ、ろ過されるとともに、残部は原水槽２１にリターンするよう循環送給されるが、この原水には、従来添加される酸化剤は全く使用しない。▲２▼逆洗操作：ろ過運転を中止し、酸化剤供給タンク２２中の酸化剤を添加した１次洗浄水をろ過膜３０の１次側３１に送給して、１次側３１内と積層したケーキ層を洗浄し、殺菌する。次いで、２次側３２に、酸化剤を添加していない逆洗水を送給して、ろ過膜３０の逆洗を行う。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜ろ過装置のろ過運転および逆洗操作時において、原水中の金属成分が微小析出物として２次側に析出しないよう、原水に酸化剤を添加することなくろ過運転し、逆洗時には、１次側に酸化剤を添加した洗浄水を送給して１次側を洗浄し、次いで酸化剤を添加しない逆洗水をろ過膜の２次側から送給して、ケーキ層を剥離させ、１次側に残留する酸化剤とともに除去することを特徴とする膜処理水の改質方法。
【請求項２】
前記膜ろ過装置から得た処理水を、後段のＵＦ膜、ＮＦ膜、ＲＯ膜などによる高度膜ろ過処理を行う請求項１に記載の膜処理水の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜ろ過装置の処理水の改質方法に関するもので、特にろ過水を上水や工業用水や修景用水などに利用するための改質方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上下水道、医薬品、食品など多くの施設で用いられる浄水を得る方法として膜ろ過法が広く利用されている。膜ろ過法は、ろ過膜により原水中の懸濁物質を除去する固液分離の技術であり、ろ過の進行に伴い、１次側のろ過膜面に原水中の懸濁物質が積層してケーキ層を形成する。このケーキ層によってろ過抵抗が徐々に増大し、ろ過性能が低下するようになる。
【０００３】
そこで、通常の膜ろ過法では、ケーキ層がある程度厚くなった時点で逆洗浄を行い、ろ過性能を回復させている。この逆洗浄（以下、単に逆洗という）は、図２において、ろ過膜１の２次側（ろ過水側）１２から１次側（原水側）１１に向けて洗浄水を通水させ、ろ過膜１面上のケーキ層を剥離、除去するようにした膜の洗浄法である。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−６００７２号公報
【特許文献２】特開平７−１２４４４８号公報
また、この膜ろ過装置のろ過膜１の表面には微生物が繁殖し易く、この繁殖した微生物がろ過抵抗を特に増大させる原因ともなっている。そこで、この微生物の繁殖を防止するために、原水槽１３中や原水配管に酸化剤供給タンク１４から殺菌用の酸化剤を添加しながらろ過運転を行ったり、また上記の特許文献１、２に記載されているように、前記逆洗時には、２次側１２から供給される逆洗水に酸化剤供給タンク１５から次亜塩素酸など酸化剤を添加して殺菌することが、通常行われている。なお酸化剤には、次亜塩素酸や二酸化塩素などの塩素成分を含む薬剤、過酸化水素、オゾンなどを用いている。また、オゾンなどを使用する場合には、酸化剤供給タンク１４を使用せず、直接水に溶解させることもある。
【０００５】
ところが、このような膜ろ過装置から得られる処理水には、原水中に含まれるマンガン、鉄などの微量のイオン状金属成分が析出して、微小析出物として混在するため、水質が低下することが分ってきた。特に、このような金属成分の微小析出物は、ろ過水を上水や工業用水や修景用水などに利用する場合には好ましくなかった。また、このような処理水を後段のＵＦ膜、ＮＦ膜、ＲＯ膜などで高度膜ろ過処理を行う場合には、前記微小析出物がろ過膜を閉塞する原因となるなど、解決課題の一つであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、膜ろ過装置の運転において、原水中に含まれるマンガン、鉄などの微量のイオン状金属成分が、処理水中に微小析出物として析出するのを防止する膜処理水の改質方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本件発明者らは、原水中に含まれるマンガン、鉄などの微量のイオン状金属成分の析出現象と添加される微生物殺菌用の酸化剤との関係を調査研究した結果、酸化剤の存在がイオン状金属成分の微小析出物への変化を促進するという事実を見出したことにより、本発明を完成させるに到ったのである。
【０００８】
そして、上記問題を解決することができる膜処理水の改質方法は、膜ろ過装置のろ過運転および逆洗操作時において、原水中の金属成分が微小析出物として２次側に流出しないよう、原水に酸化剤を添加することなくろ過運転し、逆洗時には、１次側に酸化剤を添加した洗浄水を送給して１次側を洗浄し、次いで酸化剤を添加しない逆洗水をろ過膜の２次側から送給して、ケーキ層を剥離させ、１次側に残留する酸化剤とともに除去することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の膜処理水の改質方法に係る実施形態について、図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明の膜処理水の改質方法が適用できる膜ろ過装置の模式的フローを例示するものであり、本発明では、▲１▼ろ過運転、▲２▼逆洗操作のそれぞれをつぎに説明する条件で運転する点に特徴がある。
【００１０】
▲１▼ろ過運転：原水に、次亜塩素酸などの酸化剤を添加することなく、ろ過運転を行う。すなわち、原水は原水槽２１から膜ろ過装置３の１次側３１に送り込まれ、ろ過されるとともに、残部は原水槽２１にリターンするよう循環送給されるが、この原水には、従来添加される酸化剤は全く使用しないのである。なお、洗浄水槽２２への逆洗水の供給は、通常ろ過水の一部を用いて行える。
【００１１】
▲２▼逆洗操作：ろ過運転を中止または中止直前に、酸化剤供給タンク２２に入っている次亜塩素酸や二酸化塩素などの塩素成分を含む薬剤、過酸化水素などの酸化剤を添加した１次洗浄水をろ過膜３０の１次側３１に送給して、１次側３１内と積層したケーキ層を洗浄し、殺菌する。次いで、２次側３２に洗浄水槽２３から逆洗水を送給して、ろ過膜３０の逆洗を行うのであるが、この逆洗水には、従来のように酸化剤を添加することはしない。かくして、１次側３１内の殺菌、洗浄と、積層したケーキ層の剥離、除去が行われるとともに、１次洗浄水によって持ち込まれた酸化剤は系外に除去されるのである。なお、用済みの洗浄水は、排出バルブ３１ａを経て排出される。また、一次洗浄水には、原水やろ過水を、酸化剤を調整して用いることができる。さらに、酸化剤としてオゾンなどを用いる場合は、酸化剤供給タンク２２を使用せずに原水に直接注入することもできる。
【００１２】
以上説明したように、本発明における膜ろ過装置の運転方法によれば、膜ろ過装置に送給された酸化剤は用済みの洗浄水とともに排出するようにしているから、酸化剤と反応した原水中の化学成分が２次側３２に流出することがなくなるので、前記したような微小な金属析出物に基づく障害も完全に解消できるのである。
【００１３】
そして、さらに図１の例示のように、本発明の前記した膜ろ過装置３を前段に位置づけ、後段にＵＦ膜（限外ろ過膜）、ＮＦ膜（ナノろ過膜）、ＲＯ膜（逆浸透膜）などの高度膜ろ過装置４を配置して高度膜処理を行い、高純度の処理水を製造するシステムを構築すれば、前段の膜ろ過装置３から得た処理水によって、後段のＵＦ膜、ＮＦ膜、ＲＯ膜などの高度ろ過膜に微小な金属析出物に起因する閉塞などの不具合が発生しないので、システム全体が効果的に運転できる利点が得られるのである。
【００１４】
ここで、本発明の効果を下記条件で実測した結果を表１に例示する。
表１の結果によれば、従来の運転条件のように、原水に酸化剤を添加する比較例１、２の処理水のＦＩ値は、逆洗水の酸化剤の添加を１次、２次を入れ換えて見ても、高い値を示している。また、原水への塩素添加を省略する比較例３のケースでも、本発明のような低いＦＩ値は得られていない。
【００１５】
なお、実施例と比較例の試験条件は、次の通りである。
使用原水は、下水の二次処理水（最終沈殿池の上澄み水）を使用した。
ろ過工程では、原水にＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）を加え凝集した後に、セラミック製のＭＦ膜によりデッドエンド方式で膜ろ過を行った。膜の洗浄は、まず酸化剤供給タンク２２から酸化剤として次亜塩素を塩素成分濃度が５０ｐｐｍとなるように調整した１次洗浄水をろ過膜３０の１次側３１に送給して、１次側３１内と積層したケーキ層を洗浄し、殺菌した。次いで、２次側３２に酸化剤を添加していない逆洗水を送給して、ろ過膜３０の逆洗を行った。
比較実験では、上記原水を上記方法で膜ろ過を行い、膜洗浄のみ変更した。つまり膜洗浄の際に各々一次洗浄水と逆洗水に次亜塩素水を添加した水、無添加の水を用いた。
【００１６】
なお、ＦＩ値（ファウリングインデックス）は、所定の処理水量を得るのに要する時間を表示するもので、次式で表される。
ＦＩ　＝　（１−Ｔ０　／　Ｔ１５）×１００　／　１５
ここでＴ０は、０．４５μｍの精密ろ過膜を用いて、試料水を２０６ｋＰａの加圧下でろ過するときに、初めに５００ｍｌをろ過するのに要した時間である。またＴ１５は、Ｔ０と同じ状態で１５分間継続してろ過した後に、５００ｍｌをろ過するのに要した時間である。ＦＩ値は、小さいほど良い（微粒子含有量が少ない）ことになる。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
なお、本発明の膜処理水の改質方法は、高分子あるいはセラミックス材料からなるＭＦ膜（精密ろ過膜）、ＵＦ膜（限外ろ過膜）などをモノリス、中空糸、チューブラ、ハニカムまたは平膜形状に構成し、加圧方式は外圧式、内圧式など、ろ過方式はクロスフローやデッドエンドなど多岐にわたる形式の膜ろ過装置に適用可能である。また、被処理水としては特に限定されない。例えば、下水、返流水、工場排水、ごみ浸出水、屎尿、農業廃水、畜産廃水、養殖排水などの排水・廃水処理はもちろんのこと、上水処理も対象とされ得る。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の膜処理水の改質方法は、以上説明したように構成されているので、原水中に含まれるマンガン、鉄などの微量のイオン状金属成分が、処理水中に微小析出物として析出するのを防止することが可能となり、高純度の処理水を提供することができる。また、後段にＵＦ膜、ＮＦ膜、ＲＯ膜などの高度ろ過膜を併設でき、さらに高度な膜ろ過システムが構築できるという優れた効果がある。よって本発明は、従来の問題点を解消した膜処理水の改質方法として、その実用的価値はきわめて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための膜ろ過装置の模式的フロー図。
【図２】従来の膜ろ過装置の要部を示す模式的フロー図。
【符号の説明】
２１　原水槽、２２　酸化剤供給タンク、２３　洗浄水槽、３　膜ろ過装置、３０　ろ過膜、３１　１次側、３１ａ　排出バルブ、３２　２次側、４　高度膜ろ過装置。
【図１】
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【図２】
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