(57)【要約】【課題】酸等の余分な成分を加えることなく逆浸透膜の性能劣化を防止することができる、逆浸透膜を用いる水処理方法を提供する。【解決手段】本発明の逆浸透膜を用いる水処理方法は、逆浸透膜への被処理水の供給運転を継続しながら、該被処理水の状態を好気状態と嫌気状態とで所定時間毎に交互に切り替え、該被処理水を嫌気状態にすることにより該被処理水中の好気性微生物の増殖を抑制し、かつ、該処理水を好気状態にすることにより該処理水中の嫌気性微生物の増殖を抑制することにより、嫌気性微生物および好気性微生物の双方の増殖を互いに抑制し、両微生物の逆浸透膜への付着量を減少させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜への被処理水の供給運転を継続しながら、該被処理水の状態を好気状態と嫌気状態とで所定時間毎に交互に切り替え、該被処理水を嫌気状態にすることにより該被処理水中の好気性微生物の増殖を抑制し、かつ、該処理水を好気状態にすることにより該処理水中の嫌気性微生物の増殖を抑制することにより、嫌気性微生物および好気性微生物の双方の増殖を互いに抑制し、両微生物の逆浸透膜への付着量を減少させることを特徴とする逆浸透膜を用いる水処理方法。
【請求項２】
好気状態と嫌気状態の切り替えを１〜７２時間毎に行う、請求項１に記載の逆浸透膜を用いる水処理方法。
【請求項３】
好気状態と嫌気状態との切り替えは、還元剤の注入量を変化させることにより行う、請求項１または２に記載の逆浸透膜を用いる水処理方法。
【請求項４】
前記被処理水はその酸化還元電位を０ｍＶ以下にすることにより嫌気状態とされ、該酸化還元電位を２４０ｍＶ以下にすることにより好気状態とされる、請求項３に記載の逆浸透膜を用いる水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透膜を用いる水処理方法、特に海水、かん水等を淡水化する際に利用される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜を用いる淡水化装置は、海水、かん水等の淡水化、純水の製造、廃水処理等の様々な分野において利用されている。このような淡水化装置に用いられる逆浸透膜は、処理対象となる海水、かん水等の処理水中の水のみを透過させ、他の成分を透過させない半透性の膜であり、運転期間の経過に従い膜上に汚れが蓄積される。膜の汚れが進行すると、透過水の水質悪化、操作圧力の上昇、膜モジュール差圧の上昇等の種々の問題が生じる。
【０００３】
膜汚れには、粒子状物質の堆積、有機物の付着、微生物の増殖等の種々の要因がある。これらの要因の中では、特に微生物による汚れが大きな問題となっており、これを防止するための種々の殺菌方法、運転方法が検討されている。
【０００４】
最も一般的な殺菌方法としては、塩素系殺菌剤の注入がある。しかしながら、塩素系殺菌剤は、塩素注入によって逆浸透膜の劣化を促し、特に、逆浸透膜がポリアミド系の膜である場合に膜劣化が顕著である。このため、逆浸透膜に処理水が供給される前に、硫酸水素ナトリウム等の還元剤を処理水に注入することにより、処理水中の遊離塩素を還元する必要がある。
【０００５】
しかし、塩素系殺菌剤により処理水中の微生物を完全に死滅させることは困難であることが既に知られており、還元剤注入により殺菌剤が処理されることによって、微生物が再活性化し、あるいは系外から微生物が混入されることによって、逆浸透膜上に微生物が繁殖し、これにより、膜の性能が劣化する場合がある。
【０００６】
他の殺菌方法として、紫外線照射による方法も知られているが、この方法では、殺菌効力は紫外線が照射された部分のみであり、殺菌力に継続性もないことから、殺菌が不十分となり、膜上に微生物が付着し、さらに膜上に微生物が堆積するおそれがある。
【０００７】
膜の性能が低下した場合、淡水化装置の運転を一旦停止させた後に、苛性ソーダや硫酸水素ナトリウムによる漬浸または循環洗浄を行えば、膜の性能は回復する。しかし、淡水化装置の運転停止による処理水量の低下を避けるために、装置を運転した状態で膜の洗浄・殺菌することができる方法が望まれる。
【０００８】
このような方法として、間欠的に硫酸水素ナトリウムを注入する殺菌方法が開発された。しかしながら、この方法では、十分な殺菌を行うことができず、硫酸水素ナトリウム等の薬品に対する耐性を増し、徐々に膜性能の劣化が進行する。
【０００９】
また、特許文献１、２には、上記のような硫酸水素ナトリウムによる殺菌の代わりに、処理水のｐＨを４以下にするか、または、処理水のｐＨを２．７〜４にする１回目の処理とｐＨを２．６以下にする２回目の処理とを行う方法が開示されている。
【００１０】
しかしながら、この方法では、処理水を強酸性〜弱酸性にするために酸を添加する必要があり、さらに、膜処理を終えた酸性の水を中和する等の余分な操作が必要になる。
【特許文献１】特開２０００−２３７５５５号公報
【特許文献２】特開２０００−３５４７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、酸等の余分な成分を加えることなく逆浸透膜の性能劣化を防止することができる、逆浸透膜を用いる水処理方法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】
【００１２】
本発明は、被処理水中に存在する微生物を殺菌剤等により完全に死滅させることは困難であるが、一定した環境では、その状態に適した微生物の種が優位になることを利用すれば、逆浸透膜への微生物の付着量を減少させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明の逆浸透膜を用いる水処理方法は、逆浸透膜への被処理水の供給運転を継続しながら、該被処理水の状態を好気状態と嫌気状態とで所定時間毎に交互に切り替え、該被処理水を嫌気状態にすることにより該被処理水中の好気性微生物の増殖を抑制し、かつ、該処理水を好気状態にすることにより該処理水中の嫌気性微生物の増殖を抑制することにより、嫌気性微生物および好気性微生物の双方の増殖を互いに抑制し、両微生物の逆浸透膜への付着量を減少させることを特徴とするものである。
【００１４】
上記本発明の方法において、好気状態と嫌気状態の切り替えを１〜７２時間毎に行うことが好ましい。
【００１５】
上記本発明の方法において、好気状態と嫌気状態との切り替えは、還元剤の注入量を変化させることにより行うことが好ましい。
【００１６】
上記本発明の方法において、前記被処理水はその酸化還元電位を０ｍＶ以下にすることにより嫌気状態とされ、該酸化還元電位を２４０ｍＶ以下にすることにより好気状態とされることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の逆浸透膜を用いる水処理方法では、逆浸透膜への被処理水の供給運転を継続しながら、被処理水の状態を好気状態と嫌気状態とを所定時間毎に交互に切り替える。これにより、被処理水の状態が嫌気状態である間は、嫌気性微生物の増殖が優位になるので、好気性微生物の増殖が妨げられる。逆に、被処理水が好気状態である間は、好気性微生物の増殖が優位になるので、嫌気性微生物の増殖が妨げられる。このような嫌気状態と好気状態とを所定時間毎に繰り返すことにより、被処理水中の嫌気性微生物および好気性微生物の双方の増殖が妨げられ、このため、両微生物の逆浸透膜への付着量を減少させることができる。本発明では、酸等の余分な成分を加える必要がなく、当然、逆浸透膜を透過させた後の酸性となった処理水を中和する等の余分な操作を行う必要もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の逆浸透膜を用いる水処理方法について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に関する逆浸透膜を用いる海水またはかん水からの淡水の生成方法を説明するフローシートである。なお、図１を用いて説明する淡水の生成方法は、本発明の逆浸透膜を用いる水処理方法の一例を示したに過ぎず、本発明の方法は、純水の製造、廃水処理等の種々の分野において適用され得る。
【００２０】
貯水槽（１）に海水、かん水等の淡水化対象となる被処理水が取水されると、まず、淡水生成のための膜透過処理に先行する前処理として、被処理水中に含まれる微生物を除く処理が行われる。このために、殺菌剤注入装置（２）から貯水槽（１）に次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）等の殺菌剤が注入される。
【００２１】
次いで、被処理水は、ろ過槽（３）に導入され、ここで、凝集沈殿、凝集ろ過、精密膜ろ過、限外ろ過等のろ過処理が行われ、沈殿物が除去される。
【００２２】
続いて、被処理水は、脱塩素化槽（４）に送られる。脱塩素化槽（４）では、還元剤注入装置（５）から硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）等の還元剤が注入されて、脱塩素化された被処理水とされる。また、脱塩素化槽（４）の被処理水には、図示を省略する他の薬剤注入装置により、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）等のｐＨ調整剤やスケール抑制剤が注入される。
【００２３】
脱塩素化された被処理水は、後述の高圧ポンプの駆動に故障をきたさないように、カートリッジフィルタ（６）で微粒子、析出物等がろ過により除去された後、高圧ポンプ（７）に通されて、ここで、約６ＭＰａに昇圧され、昇圧された被処理水が、逆浸透膜（８）に供給される。
【００２４】
なお、ここで挙げた各種薬品および前処理方法および数値は、適宜選択および変更されてよく、必要に応じて最適な組み合わせが採用される。
【００２５】
逆浸透膜（８）は、被処理水を淡水化することができればいかなる素材のものを用いてもよいが、例えば、酢酸セルロース系、ポリアミド系の素材により構成されるものが挙げられる。この中でも、本発明の方法において特に有効であるのは、ポリアミド系の素材により構成されるものである。
【００２６】
本発明の方法では、逆浸透膜（８）に被処理水を供給する前段において、被処理水を好気状態または嫌気状態とし、この好気状態と嫌気状態とを所定時間毎に交互に切り替えるようにする。
【００２７】
被処理水を好気状態または嫌気状態とするためには、あらゆる方法が用いられてよいが、被処理水の状態を簡単に切り替えるための特に都合のよい方法としては、例えば、還元剤である硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム等を添加することが挙げられる。
【００２８】
すなわち、上記の還元剤注入装置（５）は、被処理水を脱塩素化するために還元剤を注入するために設置されているが、この脱塩素化に要する量の還元剤に加え、被処理水を好気状態または還元状態にするために必要な量の還元剤が注入されるようにすれば、別途、被処理水の状態を変動させるための構成を設ける必要がなくなる。
【００２９】
このように還元剤注入装置（５）から還元剤の添加量を調整しながら還元剤を被処理水に注入することにより、被処理水を嫌気状態および好気状態に容易に切り替えることができる。ここでの嫌気状態は、被処理水の酸化還元電位を０ｍＶ以下にすること、好気状態は、被処理水の酸化還元電位を２４０ｍＶ程度に制御することを目安にしている。このような被処理水の酸化還元電位は、例えば、酸化還元電位計によって測定される。
【００３０】
被処理水の好気状態と嫌気状態との切り替えは、好気性微生物および嫌気性微生物のいずれか一方の増殖を十分に抑制できるように他方の微生物を活性化し、かつ、好気性微生物若しくは嫌気性微生物が活性化し過ぎて逆浸透膜の性能が劣化しない程度の時間毎、好ましくは、１〜７２時間毎に、例えば、図２に示すように、好気状態と嫌気時間をそれぞれ同一時間毎に行う。好気状態を維持する時間と嫌気状態を維持する時間とは、図２に示すように同一時間であってもよいが、被処理水中に存在する嫌気性微生物と好気性微生物の割合に応じて適宜変更してもよい。
【００３１】
逆浸透膜から排出された被処理水は、淡水化されており、必要であれば添加された還元剤を処理した後、使用に供される。
【００３２】
図３は、上記のように被処理水が嫌気状態（０ｍＶ）と好気状態（２４０ｍＶ）とを交互に所定時間（４８時間）毎に切り替えるようにした場合（実線）および塩素化処理された被処理水をそのまま逆浸透膜に供給した場合（波線）についての経過時間（日）と膜浸透膜の差圧の上昇比率（％）との関係を表すグラフである。
【００３３】
図３のグラフから明らかなように、本発明の方法では、従来法と比較して差圧上昇比率の上昇が抑えられており、嫌気性微生物および好気性微生物の双方の増殖が抑制され、その結果、逆浸透膜の性能劣化が抑えられている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の水処理方法の一例である逆浸透膜を用いる淡水生成方法を説明するフローシートである。
【図２】被処理水の好気状態と嫌気状態との切り替えを、還元剤添加により酸化還元電位を変動させることにより行う場合の例示を示すグラフである。
【図３】被処理水が嫌気状態（０ｍＶ）と好気状態（２４０ｍＶ）とを交互に所定時間（４８時間）毎に切り替えるようにした場合（実線）および塩素化処理された被処理水をそのまま逆浸透膜に供給した場合（波線）についての経過時間（日）と膜浸透膜の差圧の上昇比率（％）との関係を表すグラフである
【符号の説明】
【００３５】
１  貯水槽
２  殺菌剤注入装置
３  ろ過槽
４  脱塩素化槽
５  還元剤注入装置
６  カートリッジフィルタ
７  高圧ポンプ
８  逆浸透膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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