(57)【要約】【課題】微生物由来汚染物が電気透析槽に付着するのを防止すると共にイオン交換膜の損傷を防止する。【解決手段】電気透析槽５の濃縮室５５に循環供給する濃縮循環水のみに塩素系酸化剤を注入しながら水処理する。【効果】微生物由来汚染物が電気透析槽に付着するのを塩素系酸化剤を用いて防止することが出来ると共に、還元剤を用いることなく、塩素でイオン交換膜が損傷するのを防止できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気透析槽の濃縮室に循環供給する濃縮循環水に塩素系酸化剤を注入しながら水処理することを特徴とする電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法。
【請求項２】
請求項１に記載の付着防止方法において、残留塩素濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以上、５ｍｇ／Ｌ以下になるように濃縮循環水に塩素系酸化剤を注入することを特徴とする電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の付着防止方法において、塩素系酸化剤を間欠的に注入して水処理することを特徴とする電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の付着防止方法において、塩素系酸化剤が次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法。
【請求項５】
電気透析槽と、該電気透析槽の脱塩室に脱塩循環水を循環供給する脱塩循環水循環供給手段と、前記電気透析槽の濃縮室に濃縮循環水を循環供給する濃縮循環水循環供給手段と、前記濃縮循環水に塩素系酸化剤を注入する塩素系酸化剤注入手段とを具備したことを特徴とする電気透析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法および電気透析装置に関し、更に詳しくは、微生物由来汚染物が電気透析槽に付着するのを塩素系酸化剤を用いて防止すると共に還元剤を用いることなくイオン交換膜の損傷を防止できるようにした電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法および電気透析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
「膜処理技術大系　第６章第２節　脱塩用電気透析システム　第８７７頁〜第８８７頁　１９９１年３月１５日　株式会社フジ・テクノシステム発行」には、電気透析槽に微生物由来汚染物が付着するのを防止するために、脱塩循環水に次亜塩素酸ナトリウム添加や塩素吹込みなどの酸化剤注入を行う方法が記載されている。
また、上記文献には、電気透析槽のイオン交換膜が酸化剤によって性能低下を起こすのを防ぐために、酸化剤注入を行った脱塩循環水が電気透析槽に入る前に還元剤を入れて中和しておく必要があると記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、脱塩循環水に還元剤を入れて中和するのは、処理コストがかかる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、微生物由来汚染物が電気透析槽に付着するのを塩素系酸化剤を用いて防止すると共に還元剤を用いることなくイオン交換膜の損傷を防止できるようにした電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法および電気透析装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、電気透析槽の濃縮室に循環供給する濃縮循環水に塩素系酸化剤を注入しながら水処理することを特徴とする電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法を提供する。
本願発明者らが鋭意研究したところ、微生物由来汚染物の付着する所は、主として濃縮室を形成するガスケットのスペーサや連通孔の表面であることを見出した。
そこで、上記第１の観点による付着防止方法では、濃縮循環水に塩素系酸化剤を注入しながら水処理することとした。これにより、濃縮室での微生物の繁殖が阻止され、濃縮室を形成するガスケットのスペーサや連通孔の表面に微生物由来汚染物が付着することを防止できる。一方、濃縮室側から脱塩室側へは有効塩素が移動せず、つまり、有効塩素がイオン交換膜を通過しないため、イオン交換膜の損傷を生じない。よって、微生物由来汚染物が電気透析槽に付着するのを塩素系酸化剤を用いて防止できると共に、還元剤を用いなくてもイオン交換膜の損傷を防止できる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、上記構成の付着防止方法において、残留塩素濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以上、５ｍｇ／Ｌ以下になるように濃縮循環水に塩素系酸化剤を注入することを特徴とする電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法を提供する。
本願発明者らが鋭意研究したところ、残留塩素濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以上で微生物の繁殖を十分阻止でき、５ｍｇ／Ｌ以下でイオン交換膜の損傷を十分防止できることが判った。
そこで、上記第２の観点による付着防止方法では、残留塩素濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以上、５ｍｇ／Ｌ以下になるように濃縮循環水に塩素系酸化剤を注入することとした。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、上記構成の付着防止方法において、塩素系酸化剤を間欠的に注入して水処理することを特徴とする電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法を提供する。
本願発明者らが鋭意研究したところ、塩素系酸化剤を連続的に注入するのではなく、間欠的に注入しても、微生物の繁殖を十分阻止できると共にイオン交換膜の損傷を十分防止できることが判った。
そこで、上記第３の観点による付着防止方法では、濃縮循環水に間欠的に塩素系酸化剤を注入することとした。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、上記構成の付着防止方法において、塩素系酸化剤が次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法を提供する。
上記第４の観点による付着防止方法では、次亜塩素酸ナトリウムを用いるが、これは浄水処理で広く用いられており、入手しやすく、安全性も高く、取り扱いが容易となる。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、電気透析槽と、該電気透析槽の脱塩室に脱塩循環水を循環供給する脱塩循環水循環供給手段と、前記電気透析槽の濃縮室に濃縮循環水を循環供給する濃縮循環水循環供給手段と、前記濃縮循環水に塩素系酸化剤を注入する塩素系酸化剤注入手段とを具備したことを特徴とする電気透析装置を提供する。
上記第５の観点による電気透析装置では、上記第１〜第４の観点による付着防止方法を好適に実施できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態にかかる電気透析装置の構成図である。
この電気透析装置１００において、海水やかん水のような原水は、原水槽１に貯留され、原水槽１から原水ポンプＰ１により、砂ろ過あるいは繊維ろ材を用いた前処理用ろ過器２に送られる。前処理用ろ過器では、原水を除濁処理し、濁度０．１度程度にする。そして、除濁された原水は、脱塩循環水槽３と濃縮循環水槽６とに送られる。濃縮循環水槽６にも送るのは、濃縮循環水の濃度が高くなり過ぎないようにするためである。
【００１１】
脱塩循環水循環ポンプＰ３は、脱塩循環水槽３から脱塩循環水を電気透析槽５の脱塩室５５へ送る。脱塩室５５を通過した脱塩循環水は、脱塩循環水槽３に戻る。また、脱塩循環水の一部が原水循環槽３から処理水として配水池２０に貯留される。
【００１２】
濃縮循環水循環ポンプＰ６は、濃縮循環水槽６から濃縮循環水を電気透析槽５の濃縮室５６へ送る。濃縮室５６を通過した濃縮循環水は、濃縮循環水槽６に戻る。
【００１３】
電気透析槽５は、−濃縮室５６−陰イオン交換膜Ａ−脱塩室５５−陽イオン交換膜Ｋ−という積層単位を多数積層した構造であり、両端に陽極室５３と陰極室５４とが設けてある。そして、陽極室５３と陰極室５４とには、電解液ポンプＰ８により電解液槽８から電解液が循環供給される。
【００１４】
ｐＨ調整液供給ポンプＰ１０は、ｐＨ調整液槽１０からｐＨ調整液を濃縮循環水槽６および電解液槽８へ送る。電解槽８へ送るのは、ｐＨ値を一定に保って、電極への生成物の付着を防止するためである。
【００１５】
塩素系酸化剤液供給ポンプＰ１２は、塩素系酸化剤液槽１２から塩素系酸化剤液を濃縮循環水槽６へ送る。また、必要に応じて、前処理用ろ過器２にも塩素系酸化剤液を送る。例えば、前処理用ろ過器２の逆流洗浄時毎に次亜塩素酸ナトリウムを塩素注入率１０ｍｇ／Ｌ程度で注入し消毒処理すれば、電気透析槽５に供給される原水の微生物低減に効果的である。
【００１６】
図２は、電気透析槽５の脱塩室５５と濃縮室５６の構造を示す斜視図である。
脱塩室５５は、ガスケット５５ｇのスペーサ５５ｂにより形成され、陰極側の陽イオン交換膜Ｋと陽極側の陰イオン交換膜Ａとに挟まれており、連通孔５５ａで脱塩循環水の流路と連通している。
濃縮室５６は、ガスケット５６ｇのスペーサ５６ｂにより形成され、陰極側の陰イオン交換膜Ａと陽極側の陽イオン交換膜Ｋとに挟まれており、連通孔５６ａで濃縮循環水の流路と連通している。
【００１７】
［実施例１］
スチレン−ジビニルベンゼン共重合樹脂製の陽イオン交換膜Ｋおよび陰イオン交換膜Ａを４０対積層した電気透析槽５を用いた。有効膜面積は０．４８５ｍ２／対である。
図３に示す原水を用い、残留塩素濃度１０ｍｇ／Ｌ，５ｍｇ／Ｌ，０．１ｍｇ／Ｌ，０．０５ｍｇ／Ｌとなるように濃縮循環水槽６のみへ次亜塩素酸ナトリウムを注入しつつ２ヶ月間連続運転したところ、図４に示す結果を得た。
この結果から、濃縮循環水に残留塩素濃度５ｍｇ／Ｌ〜０．１ｍｇ／Ｌの塩素系酸化剤を注入しながら水処理することで、微生物由来汚染物の付着を防止できると共に、還元剤を用いなくても、イオン交換膜Ｋ，Ａが損傷を受けないことが判った。
【００１８】
［比較例１］
スチレン−ジビニルベンゼン共重合樹脂製の陽イオン交換膜Ｋおよび陰イオン交換膜Ａを４０対積層した電気透析槽５を用いた。有効膜面積は０．４８５ｍ２／対である。
原水として地下水（ｐＨ：７．１、ＮＯ３−Ｎ：１３．８ｍｇ／Ｌ、電気伝導度：３２２μＳ／ｃｍ、濁度：０度、色度：０．４度、鉄：０．０２ｍｇ／Ｌ、マンガン：＜０．０１ｍｇ／Ｌ、ＫＭｎＯ４消費量：１．１ｍｇ／Ｌ）を用い、残留塩素濃度０．２〜０．３ｍｇ／Ｌとなるように脱塩循環水槽３および濃縮循環水槽６へ次亜塩素酸ナトリウムを注入しつつ２ヶ月間連続運転したところ、脱塩室５５および濃縮室５６の両方に微生物由来汚染物の付着は認められなかった。また、陽イオン交換膜Ｋの膜抵抗値には、変化が認められなかった。しかしながら、陰イオン交換膜Ａの膜抵抗値は、２０％増加した。これは、陰イオン交換膜Ａが残留塩素により損傷を受けたことを現している。
【００１９】
［実施例２］
スチレン−ジビニルベンゼン共重合樹脂製の陽イオン交換膜Ｋおよび陰イオン交換膜Ａを１９０対積層したものを１スタックとし、これを４スタック重ね締め付けした構造の電気透析槽５を用いた。有効膜面積は０．４８５ｍ２／対である。
図３に示す原水を用い、濃縮排水量２．５ｍ３／ｈに対して塩素注入率２ｍｇ／Ｌで濃縮循環水槽６のみへ次亜塩素酸ナトリウムを１日１回、２時間添加しつつ連続運転したところ、図５に示す結果を得た。
この結果から、濃縮循環水に塩素注入率２ｍｇ／Ｌで塩素系酸化剤を間欠的に注入しながら水処理することで、濃縮循環水中の従属性栄養細菌を０〜３００個／ｍＬの間に留めることができることが判った。
【００２０】
また、同じ条件で１年間連続運転したところ、図６に示す結果を得た。
この結果から、濃縮循環水ライン圧力（濃縮循環水ポンプ圧力）は、当初約０．０４ＭＰａであり、１年間連続運転しても約０．０５ＭＰａであり、濃縮循環水ライン圧力の上昇は殆ど認められなかった。つまり、微生物由来汚染物の付着を防止できた。
【００２１】
なお、原水中にマンガンイオンが含まれている場合、塩素系酸化剤（次亜塩素酸ナトリウム）を連続的に注入すると、マンガンイオンが酸化析出してイオン交換膜Ｋ，Ａに付着し、透析機能を損なうことがあるが、短時間の間欠注入であれば、マンガンイオンが酸化析出しない。従って、マンガンイオンを含有する原水に対しては、塩素系酸化剤（次亜塩素酸ナトリウム）を間欠注入するのが好ましい。
【００２２】
塩素系酸化剤として、次亜塩素酸ナトリウムの代わりに、クロラミンを添加しても、同様な効果が得られる。ただし、クロラミンは、次亜塩素酸ナトリウムに比べて殺菌力が弱いため、次亜塩素酸ナトリウムの４倍以上の注入率が必要となる。
【００２３】
［比較例２］
スチレン−ジビニルベンゼン共重合樹脂製の陽イオン交換膜Ｋおよび陰イオン交換膜Ａを１９０対積層したものを１スタックとし、これを４スタック重ね締め付けした構造の電気透析槽５を用いた。有効膜面積は０．４８５ｍ２／対である。
図３に示す原水を用い、濃縮排水量２．５ｍ３／ｈに対して次亜塩素酸ナトリウムを添加しないで連続運転したところ、図７に示す結果を得た。
この結果から、濃縮循環水ラインの圧力は１ヶ月〜２ヶ月で約２倍程度まで上昇することが判る。さらに、濃縮室５６内の流速分布が不均一となるためにスケールが形成されて電気抵抗が増大し、電気透析槽５の機能を損なうため、解体洗浄を余儀なくされた。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の電気透析槽への微生物由来汚染物の付着防止方法および電気透析装置によれば、微生物由来汚染物が電気透析槽に付着するのを塩素系酸化剤を用いて防止することが出来ると共に、還元剤を用いることなく、塩素でイオン交換膜が損傷するのを防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電気透析装置を示す構成図である。
【図２】電気透析増の構造を示す斜視図である。
【図３】原水の水質を示す図表である。
【図４】本発明の実施例１の結果を示す図表である。
【図５】本発明の実施例２の結果を示す図表である。
【図６】本発明の実施例２の結果を示す図表である。
【図７】比較例２の結果を示す図表である。
【符号の説明】
５　　　　電気透析槽
６　　　　濃縮循環水槽
１２　　　塩素系酸化剤液槽
５５　　　脱塩室
５６　　　濃縮室
Ａ　　　　陰イオン交換膜
Ｋ　　　　陽イオン交換膜
【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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【図６】
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【図７】
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