水処理装置および水処理方法
【課題】 前処理ろ過手段の透過水量の低下および逆浸透膜の透過水量の低下を抑制し得る水処理装置を提供することを課題としている。また、前処理ろ過手段の透過水量の低下および逆浸透膜の透過水量の低下を抑制し得る水処理方法を提供することを他の課題としている。
【解決手段】 有機性物質を含む被処理水をろ過する前処理ろ過手段と、前記前処理ろ過手段を透過した透過水をろ過する逆浸透膜とが備えられている水処理装置であって、前記被処理水のＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、ｐＨ調整されていない前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜であることを特徴とする水処理装置等を提供する。
【解決手段】 有機性物質を含む被処理水をろ過する前処理ろ過手段と、前記前処理ろ過手段を透過した透過水をろ過する逆浸透膜とが備えられている水処理装置であって、前記被処理水のＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、ｐＨ調整されていない前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜であることを特徴とする水処理装置等を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たんぱく質などの有機性物質を含む被処理水を逆浸透膜によって処理する水処理装置として、被処理水に含まれる有機性物質をできるだけ除去すべく、被処理水を精密ろ過膜（ＭＦ膜）等の前処理ろ過手段により前処理するようになっているものが知られている。被処理水に有機性物質が比較的多く含まれている場合、その有機性物質に起因する逆浸透膜の目詰まりが発生しやすく、逆浸透膜の透過水量を低下させ得るため、この種の水処理装置では、被処理水に含まれる有機性物質の量を前処理ろ過手段により低減させてからその被処理水を逆浸透膜へ供給するようになっている。しかし、この種の水処理装置では、被処理水に含まれる有機性物質が前処理ろ過手段に担持され、前処理ろ過手段の目詰まり等が生じやすく、前処理ろ過手段での透過水量が低下しやすい。
【０００３】
これに対して、被処理水に含まれる有機性物質を凝集させて、この凝集物を前処理ろ過手段である前処理ろ過膜で捕捉除去させるべく、例えば、被処理水のｐＨを調整して被処理水中に含まれるたんぱく質を凝集させる手段が備えられた水処理装置が提案されている（特許文献１）。しかし、特許文献１のごとく、被処理水のｐＨを４〜６に調整する水処理装置では、前処理ろ過膜の目詰まりが抑制されて前処理ろ過膜の透過水量の低下が抑制されやすくなるものの、たんぱく質以外の有機性物質を被処理水から除去することが比較的困難であるため、逆浸透膜の目詰まりを防いで逆浸透膜の透過水量の低下を抑制する性能が未だ満足できるものではない。また、被処理水のｐＨを薬剤の添加により調整するため、ｐＨ調整用の薬剤費によってさらに経費がかかることとなる。
【０００４】
さらに、被処理水に含まれる有機性物質を凝集させるべく、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられている水処理装置も知られている。この種の水処理装置では、被処理水に添加される凝集剤で有機性物質が凝集されることにより、前処理ろ過手段において凝集物が捕捉除去されやすくなり、前処理ろ過手段の透過水量が改善されるものの、例えば、正電荷を帯びた凝集剤が逆浸透膜に担持されることにより、逆浸透膜の目詰まりが生じやすくなり逆浸透膜の透過水量が低下し得るという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−２６７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、前処理ろ過手段の透過水量の低下および逆浸透膜の透過水量の低下を抑制し得る水処理装置を提供することを課題とする。また、前処理ろ過手段の透過水量および逆浸透膜の透過水量の低下を抑制し得る水処理方法を提供することを他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明に係る水処理装置は、有機性物質を含む被処理水をろ過する前処理ろ過手段と、前記前処理ろ過手段を透過した透過水をろ過する逆浸透膜とが備えられている水処理装置であって、前記被処理水のＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、ｐＨ調整されていない被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜であることを特徴とする。
【０００７】
上記構成からなる水処理装置によれば、前記被処理水のＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜であるため、前記前処理ろ過手段の目詰まりおよび前記逆浸透膜の目詰まりが抑制され得る。
【０００８】
また、本発明に係る水処理装置は、前記凝集剤が鉄塩またはポリ塩化アルミニウムであることが好ましい。前記凝集剤が鉄塩またはポリ塩化アルミニウムであることにより、前記前処理ろ過手段の目詰まりおよび前記逆浸透膜の目詰まりがより抑制され得るという利点がある。
【０００９】
また、本発明に係る水処理装置は、前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度が、５〜５０ｍｇ／ｌであることが好ましい。
前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度が５ｍｇ／ｌ以上であることにより、前記前処理ろ過手段の差圧上昇がより抑制され、前記前処理ろ過手段の透過水量がより低下しにくいという利点があり、かつ、前記逆浸透膜１の透過水量がより低下しにくいという利点がある。また、５０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がより低下しにくいという利点がある。
【００１０】
本発明に係る水処理方法は、有機性物質を含む被処理水を前処理ろ過手段でろ過し、前記前処理ろ過手段を透過した透過水を逆浸透膜でろ過する水処理方法であって、ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下でありｐＨ調整していない前記被処理水に凝集剤を添加し、前記逆浸透膜として非荷電膜を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る水処理装置は、前記前処理ろ過手段の目詰まりおよび前記逆浸透膜の目詰まりが抑制され得る。従って、本発明の水処理装置は、前記前処理ろ過手段の透過水量の低下および前記逆浸透膜の透過水量の低下を抑制し得るという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る水処理装置は、有機性物質を含む被処理水をろ過する前処理ろ過手段と、前記前処理ろ過手段を透過した透過水をろ過する逆浸透膜とが備えられている水処理装置であって、ｐＨ調整されていない前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜である水処理装置である。
【００１３】
以下、本発明に係る水処理装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
本実施形態の水処理装置には、図１に示すように、逆浸透膜（ＲＯ膜）１と、前記前処理ろ過手段としての前処理ろ過膜２とが備えられている。前記逆浸透膜１は、前記前処理ろ過膜２を透過する透過水を処理するように備えられており、しかも、前記逆浸透膜１は、非荷電膜を備えている。また、本実施形態の水処理装置には、前記被処理水が前記前処理ろ過手段でろ過処理される前に前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置３が備えられている。前記被処理水は、ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下である。
【００１５】
前記逆浸透膜１は、その表面が電気的に中性付近の非荷電膜である。
ここで、「非荷電」とは、流動電位方式によって測定するゼータ電位測定においてｐＨ＝７．４でのゼータ電位がマイナス５ｍＶ以上プラス３５ｍＶ以下の荷電を有することである。具体的には、測定セルに適当な大きさの測定試料をセットして、その測定セルの両端に圧力差をつけて、ｐＨが所定値とされた電解質溶液を流すことによって生じる電荷の偏位から電位差、即ち流動電位を測定し、測定セル両端の圧力差による流動電位の変化率から、測定試料の表面のゼータ電位を求めることができる。より具体的には、ゼータ電位の測定をアントンパール［Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ］社製 ゼータ電位測定装置（商品名「ＥＫＡ型」）を用いて下記のとおり行った。測定試料は、シリンドリカルセル中央部に４ｃｍ幅に充填する。２５℃の０．００１ｍｏｌ／ｌ ＫＣｌ水溶液を用意し、該ＫＣｌ水溶液を測定回路内全体に満たした後、０．１ｍｏｌ／ｌ ＫＯＨ水溶液を添加してｐＨを１１にする。その後、０．１ｍｏｌ／ｌ ＨＣｌ水溶液を滴定しながら、ｐＨが０．８変化する毎の膜のゼータ電位をｐＨ１１〜３までのレンジで測定し、ｐＨ７．４のゼータ電位を求める。
非荷電の逆浸透膜１は、表面荷電が中性付近であるため、通常のマイナス荷電膜に比べて、アルミ、鉄などの陽イオンが付着しにくく、前記凝集剤が前記逆浸透膜１に担持されにくい。従って、前記逆浸透膜１が非荷電であることにより、前記逆浸透膜１の目詰まりが生じにくく、前記逆浸透膜１の透過水量の低下が抑制され得る。
【００１６】
前記逆浸透膜１にある孔の孔径としては、通常、２ｎｍ以下が例示される。また、前記逆浸透膜１としては、例えば、非対称膜の緻密層と微細多孔層とで構成される複合膜が挙げられる。前記逆浸透膜１にある孔の孔径は、例えば、水銀圧入法により測定できる。
【００１７】
前記逆浸透膜１としては、例えば、逆浸透膜ユニットとなっているものが用いられ得る。逆浸透膜ユニットとしては、中空糸膜、スパイラル膜、管状膜等の状態で設置されたろ過膜が、ベッセル内に保持され高い圧力に耐えられるようになったものが挙げられる。
【００１８】
前記前処理ろ過膜２は、前記前処理ろ過手段の１つである。前記前処理ろ過手段としては、通常、前記逆浸透膜１にある孔の孔径より目の粗いものによってろ過を行う手段、具体的には、前記逆浸透膜１にある孔の孔径より大きい孔径の孔を有する前処理ろ過膜２や後述する他の実施形態で示す砂ろ過器４等が挙げられる。前記前処理ろ過膜２としては、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）等が例示される。
なお、前記前処理ろ過手段としては、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、砂ろ過器４等が組み合わされて用いられ得る。
【００１９】
前記前処理ろ過膜２としての前記精密ろ過膜は、通常、５０ｎｍ〜１０μｍ程度の孔径の孔を有している。また、前記精密ろ過膜としては、例えば、多孔質の膜が挙げられる。
【００２０】
前記前処理ろ過膜２としての前記限外ろ過膜は、通常、２〜２００μｍ程度の孔径の孔を有している。また、前記限外ろ過膜としては、例えば、多孔質の膜が挙げられる。
【００２１】
前記前処理ろ過膜２としては、例えば、ろ過膜ユニットとなっているものが用いられ得る。ろ過膜ユニットとしては、例えば、中空糸膜、スパイラル膜、チューブラー膜がベッセル内に保持されたものが挙げられる。また、前処理ろ過膜としては、中空糸膜あるいは平膜をそのまま被処理水中に浸漬して用いるものも例示される。
【００２２】
前記砂ろ過器４は、例えば、砂利の層の上に砂やアンスラサイト等ろ過メディアの層を敷きそこに水などを通すことで不純物を取るものであり、前記砂ろ過器４としては、一般的に用いられているものが挙げられる。
【００２３】
前記前処理ろ過手段を透過する透過水は、前記逆浸透膜１により処理されるところ、前記逆浸透膜１の目詰まりを抑制できるという点で、透過水に含まれる有機性物質等の不純物の量はできるだけ少ないことが好ましい。前記透過水に含まれる不純物の量の指標としては、ファウリングインデックス値（ＦＩ値）を採用することができ、透過水の好ましいＦＩ値としては、例えば、４以下が挙げられる。
【００２４】
前記凝集剤添加装置３においては、前記凝集剤が、例えば、水などの溶媒によって希釈された状態で貯められ得る。前記凝集剤添加装置３としては、前記凝集剤が貯められ得るものであれば特に限定されず、貯めるため容器の材質としては、例えば、ステンレス、プラスチック等が挙げられる。前記凝集剤添加装置３は、前記凝集剤が適宜、適量、適当な時期に前記被処理水へ添加されるように備えられている。
【００２５】
前記凝集剤は、本実施形態において、前記前処理ろ過膜２によりろ過処理される前に前記被処理水に添加される。前記前処理ろ過膜２によりろ過処理される前に添加されることにより、前記前処理ろ過膜２の透過水量の低下が抑制され得るという利点がある。また、前記前処理ろ過膜２で前記逆浸透膜１の透過性能を低下させる不純物を除去することにより、前記逆浸透膜１の透過性能の低下が抑制され得るという利点がある。
【００２６】
前記逆浸透膜１により処理される被処理水に前記凝集剤添加装置３から前記凝集剤が添加される頻度は、特に限定されない。膜は目詰まりを起こすと回復させるために薬品で洗浄するなど多大な労力を要するため、例えば、被処理水中の凝集剤は、常に所望の濃度となるように添加され得る。一方で、凝集剤の使用量が多くなると運転費の高騰につながるため、被処理水の汚染度に合わせて凝集剤を添加する頻度を多くしたり少なくしたりすることもできる。
【００２７】
前記凝集剤としては、特に限定されず、例えば、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）、ポリ硫酸第二鉄などの鉄塩、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸アルミニウム等のアルミ系凝集剤が挙げられる。なかでも、前記鉄塩は、安価であるという点で好ましい。また、前記ポリ塩化アルミニウムは、金属を腐食しにくく、凝集性および取り扱い性が良好であるという点で好ましい。
【００２８】
前記鉄塩の前記被処理水中の濃度は、３〜５０ｍｇ／ｌであることが好ましく、５〜２０ｍｇ／ｌであることがより好ましい。
前記鉄塩の前記被処理水中の濃度が３ｍｇ／ｌ以上であることにより、前記前処理ろ過手段の差圧上昇がより抑制され、前記前処理ろ過手段の透過水量がより低下しにくいという利点があり、５ｍｇ／ｌ以上であることにより、前記前処理ろ過手段の差圧上昇がさらに抑制され、前記前処理ろ過手段の透過水量がさらに低下しにくいという利点がある。また、５０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がより低下しにくいという利点があり、２０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がさらに低下しにくいという利点がある。
【００２９】
前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度は、５〜５０ｍｇ／ｌであることが好ましく、５〜２０ｍｇ／ｌであることがより好ましい。
前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度が５ｍｇ／ｌ以上であることにより、前記前処理ろ過手段の差圧上昇がより抑制され、前記前処理ろ過手段の透過水量がより低下しにくいという利点がある。また、５０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がより低下しにくいという利点があり、２０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がさらに低下しにくいという利点がある。
【００３０】
なお、前記添加剤の前記被処理水中の濃度は、変動し得るものである。即ち、前記水処理装置においては、通常、前記水処理装置のなかを流れている被処理水に前記凝集剤を添加するため、被処理水中における添加剤の濃度をあらゆる部位で一定にすることは困難であり、前記水処理装置の部位、前記凝集剤を添加した後の時間の経過等によって被処理水中における添加剤の濃度は変動し得る。
【００３１】
本実施形態の水処理装置で用いられる前記被処理水は、ｐＨ調整されていない。即ち、本実施形態の水処理装置では、例えば、被処理水に含まれるたんぱく質を凝集させるため、該たんぱく質の等電点付近であるｐＨ２〜４などに被処理水のｐＨを調整するような操作は不要であり、また、いったん酸性となった被処理水を再度中性付近のｐＨに調整するような操作も不要である。
【００３２】
また、前記被処理水は、ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、好ましくは、１５ｍｇ／ｌ以下である。ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌを超えると、前記前処理ろ過膜２の透過水量の低下を抑制するために、凝集剤を比較的多量に添加する必要がある。従って、前記逆浸透膜１が非荷電膜であっても、凝集のために用いられない凝集剤が前記逆浸透膜１の透過水量を低下させるおそれがある。ＣＯＤが１５ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量が低下しにくくなるという利点がある。
前記被処理水は、濁度が１０以下であることが好ましい。濁度が１０以下であることによって、凝集のために用いられない凝集剤による前記逆浸透膜１の透過水量の低下がより抑制され得るという利点がある。
【００３３】
前記ＣＯＤは、いわゆる化学的酸素要求量のことを表し、ＪＩＳ Ｋ０１０２：１９９８「１７．１００℃における過マンガン酸カリウムによる酸素消費量」により求められる。また、前記濁度は、「水質基準に関する省令の規定に基づき厚生労働大臣が定める方法（平成１５年７月２２日厚生労働省告示第２６１号）」に記載されている方法により求められる。
【００３４】
本実施形態の水処理装置は、前記逆浸透膜１、前記前処理ろ過手段などを所望の形態で配置させることなどにより、適宜、一般的な方法で製造することができる。非荷電膜である前記逆浸透膜１、前記前処理ろ過手段としては、市販されているものを用いることができる。前記凝集剤添加装置３としては、一般的に用いられているものを用いることができる。また、前記凝集剤としては市販されているものを用いることができる。
【００３５】
次に、本発明に係る水処理装置の他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３６】
他の実施形態の水処理装置には、図２に示すように、前処理ろ過膜２と、逆浸透膜１（以下、ＲＯ膜ともいう）とが備えられている。さらに、前処理ろ過膜２で処理される前に被処理水をろ過処理する砂ろ過器４が備えられている。すなわち、前処理ろ過手段として、前処理ろ過膜２と砂ろ過器４とが備えられている。
前記逆浸透膜１は、前記前処理ろ過膜２を透過する透過水を処理するように備えられており、しかも、前記逆浸透膜１は、非荷電膜を備えている。また、他の実施形態の水処理装置には、前記被処理水が前記砂ろ過器４でろ過処理される前の段階で、前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置３が備えられている。
【００３７】
さらに、他の実施形態の水処理装置には、図２に示すように、被処理水をいったん貯め得る被処理水槽６が備えられている。加えて、前記被処理水槽６から流れてくる被処理水を採取してその被処理水のＣＯＤ値を測定するＣＯＤ測定装置７が備えられている。該ＣＯＤ測定装置７は、上述した一実施形態のところで示したＣＯＤ測定方法に準拠してＣＯＤ値を測定できる装置である。
【００３８】
他の実施形態の水処理装置には、図２に示すように、被処理水を前処理ろ過膜２または砂ろ過器４へ導き得る、もしくは、被処理水を前処理ろ過膜２または砂ろ過器４へ導くことを防止し得る、バルブＡとバルブＢとが備えられている。
バルブＡを開け、バルブＢを閉めることにより、前記砂ろ過器４へ導かれる被処理水である第１被処理水は、前記砂ろ過器４でろ過され、ろ過された第２被処理水は、前処理ろ過膜２へ導かれる。バルブＡを閉め、バルブＢを開けることにより、被処理水は、前処理ろ過膜２へ導かれる。
【００３９】
また、他の実施形態の水処理装置には、前処理ろ過膜濃縮水を砂ろ過器４に供給することができるようになっている前処理ろ過膜濃縮水経路５が設けられている。また、ろ過の場合とは逆の方向へ水を流して前処理ろ過膜２の目詰まりの原因物質を除去できる逆洗手段であって、逆洗をしている際に目詰まりの原因物質を含む濃縮水が、砂ろ過器４で処理される前の第１被処理水に戻されるようになっている逆洗手段、即ち逆洗装置（図示せず）が備えられている。さらに、砂ろ過器４にも逆洗装置（図示せず）が備えられている。
【００４０】
他の実施形態の水処理装置では、被処理水のＣＯＤ値を前記ＣＯＤ測定装置７で測定し、被処理水のＣＯＤ値を指標として被処理水に含まれる有機性物質の量を把握することができる。また、被処理水に含まれる有機性物質が所定量以上であると判断された場合には、前記バルブＡおよび前記バルブＢを操作することにより、前記前処理ろ過膜２に供給される被処理水量を減らして前記砂ろ過に供給される第１被処理水量を増やし、前処理ろ過膜２で捕捉され得る有機性物質などの目詰まり原因物質の量を減らし、前処理ろ過膜２の目詰まりを抑制することができる。
【００４１】
他の実施形態の水処理装置では、前処理ろ過膜２の目詰まりを抑制すべく、前記逆洗手段により比較的頻繁に前処理ろ過膜２を洗浄することができる。従って、前処理ろ過膜２をいったん取り出して薬液によって洗浄することがなくとも、または、薬液によって洗浄する回数が少なくとも、簡便に前処理ろ過膜２の目詰まりを抑制することができ、前処理ろ過膜２の透過水量の低下を抑制することができる。また、前記ＣＯＤ測定装置７で測定したＣＯＤ値があらかじめ設定したＣＯＤ値以上になった場合に、自動的に前記バルブＡおよび前記バルブＢを調整できるようにしておくことも可能であり、これにより、前記前処理ろ過膜２に直接供給される被処理水量および前記砂ろ過器４に供給される第１被処理水量を自動的に制御できるという利点がある。なお、前記あらかじめ設定したＣＯＤ値としては、８〜２０（ｍｇ／ｌ）の値が挙げられる。
【００４２】
他の実施形態の前記被処理水槽６は、被処理水が貯められ得るものであれば特に制限されず、その材質としては、ステンレス、プラスチック等が挙げられる。
【００４３】
他の実施形態では、逆浸透膜１、前処理ろ過膜２、凝集剤添加装置３、砂ろ過器４として上述した一実施形態と同様なものが用いられ得る。また、他の実施形態で用いられる凝集剤は、上述した一実施形態と同様なものが用いられ、その添加量も上述した一実施形態と同様に設定され得る。なお、他の実施形態で用いられる被処理水としては、上述した一実施形態で処理されるものと同様のものが挙げられる。
【００４４】
他の実施形態の水処理装置は、上述した一実施形態の水処理装置と同様にして、適宜、一般的な方法で製造することができる。
【００４５】
本発明に係る水処理方法の一実施態様は、上述した水処理装置の一実施形態または水処理装置の他の実施形態を用いて実施することができる。
【００４６】
なお、本発明を上記例示の水処理装置、水処理方法に限定するものではない。
また、一般の水処理装置において用いられる種々の形態を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。一般の水処理方法において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
【実施例】
【００４７】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４８】
（試験例１）
前処理ろ過膜として、旭化成ケミカルズ株式会社製の精密ろ過膜（ＭＦ膜）（商品名 「ＵＮＡ−６２０Ａ」）を用い、荷電タイプの逆浸透膜として、日東電工株式会社製の逆浸透膜（ＲＯ膜）（商品名 「ＮＴＲ−７５９ＨＲ」）を用いた。凝集剤として塩化第二鉄（以下、ＦｅＣｌ3ともいう）を用いた。ＣＯＤ値約９ｍｇ／ｌの被処理水１０００ｍｌに所定濃度となるように凝集剤を添加し、１５０ｒｐｍで３分間急速攪拌後、５０ｒｐｍで１０分間緩速撹拌し、６０分間静置後の上澄み液９００ｍｌを試験に供した。凝集剤を含んだ被処理水を各ろ過膜でろ過処理した。ＭＦ膜ろ過は透過水量１．２ｍ／ｄの定速ろ過、ＲＯ膜ろ過は処理圧力０．５ＭＰａの定圧ろ過とし、凝集剤添加によるＭＦ膜の差圧上昇への影響、および、凝集剤添加によるＲＯ膜の透過水量への影響を調べた。凝集剤添加によるＭＦ膜の差圧上昇への影響を表１および図３に示す。また、凝集剤添加によるＲＯ膜の透過水量への影響を表２および図４に示す。
【００４９】
（試験例２）
凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（以下、ＰＡＣともいう）を用いた点以外は、実施例１と同様にして、凝集剤添加によるＭＦ膜の差圧上昇への影響、および、凝集剤添加によるＲＯ膜の透過水量への影響を調べた。凝集剤添加によるＭＦ膜の差圧上昇への影響を表１および図３に示す。また、凝集剤添加によるＲＯ膜の透過水量への影響を表２および図４に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
表１および図３から認識できるように、ＦｅＣｌ3を３ｍｇ／ｌ以上の濃度となるように添加することによりＭＦ膜の差圧上昇がほぼ抑制される。
また、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を５ｍｇ／ｌ以上の濃度となるように添加することによりＭＦ膜の差圧上昇がほぼ抑制され、透過水量の低下が抑制される。
【００５３】
表２および図４から認識できるように、荷電タイプのＲＯ膜の透過水量は、ＦｅＣｌ3の添加量が３ｍｇ／ｌ程度で比較的高くなり、５ｍｇ／ｌ程度で最も高くなり、２０ｍｇ／ｌ程度までは比較的高いが、濃度がそれ以上になると濃度の上昇に伴って徐々に低下する。
また、荷電タイプのＲＯ膜の透過水量は、ポリ塩化アルミニウムの添加量が５ｍｇ／ｌ程度で比較的高くなり、１０ｍｇ／ｌ程度で最も高くなり、２０ｍｇ／ｌ程度までは比較的高いが、濃度がそれ以上になると濃度の上昇に伴って徐々に低下する。
【００５４】
以上より、ＦｅＣｌ3を凝集剤として３ｍｇ／ｌ以上の濃度となるように、被処理水に添加することにより、ＭＦ膜の差圧上昇が高度に抑制されるものの、５ｍｇ／ｌ以上の濃度ではその濃度の上昇に伴い、荷電タイプのＲＯ膜の透過水量が低下し、２０ｍｇ／ｌを超えるとＲＯ膜の透過水量が比較的低くなることが認識できる。
また、ＰＡＣを凝集剤として５ｍｇ／ｌ以上の濃度となるように、被処理水に添加することにより、ＭＦ膜の差圧上昇が高度に抑制されるものの、１０ｍｇ／ｌ以上の濃度ではその濃度の上昇に伴い、荷電タイプのＲＯ膜の透過水量が低下し、２０ｍｇ／ｌを超えるとＲＯ膜の透過水量が比較的低くなることが認識できる。
【００５５】
（試験例３）
試験例１で用いたＲＯ膜およびＭＦ膜を用いて、ＭＦ膜処理後の透過水をＲＯ膜処理するフローとした。試験例１と同様の条件（ＭＦ膜は、透過水量１．２ｍ／ｄの定流量、ＲＯ膜は０．５ＭＰａの定圧運転）で５０日間にわたってＭＦ膜の差圧およびＲＯ膜の透過水量を測定した。２０〜２７日目および３４日以降に、ＭＦ膜における被処理水中の濃度が２０ｍｇ／ｌ程度となるように４０秒あたり１回、ポリ塩化アルミニウムを添加した。結果を図５に示す。また、本試験に用いた被処理水の物性値を以下に示す。
ｐＨ： ６．６〜７．６（平均値７．１２）
ＢＯＤ： ５未満〜１０（平均値５．１３）［ｍｇ／ｌ］
ＣＯＤ： ３．９〜１３．３（平均値８）［ｍｇ／ｌ］
濁度： ０．４〜８．９（平均値１．６２）
浮遊物質量（ＳＳ）：１未満〜６（平均値２未満）［ｍｇ／ｌ］
溶解性蒸発残留物： ７３０〜２３６０（平均値１１８７）［ｍｇ／ｌ］
【００５６】
（試験例４）
ＲＯ膜として、非荷電ＲＯ膜（日東電工株式会社製（商品名「ＬＦ−１０」）を用いた点以外は、試験例３と同様にして試験を行った。結果を図５に示す。なお、試験例３においてＭＦ膜を透過した透過水を試験例４のＲＯ膜に供給して試験を行ったため、ＭＦ膜の差圧については、試験例３と同じ値である。
【００５７】
図５から認識できるように、試験例３のようにＲＯ膜として荷電膜を用いた場合、凝集剤の添加によってＲＯ膜の透過水量の低下が生じたが、試験例４のようにＲＯ膜として非荷電膜を用いることにより、凝集剤の添加によってもＲＯ膜の透過水量の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】一実施形態の水処理装置を表す模式図。
【図２】他の実施形態の水処理装置を表す模式図。
【図３】凝集剤添加量によるＭＦ膜の差圧上昇への影響を表すグラフ。
【図４】凝集剤添加量によるＲＯ膜の透過水量への影響を表すグラフ。
【図５】非荷電膜であるＲＯ膜の透過水量、通常のＲＯ膜の透過水量、および、ＭＦ膜の差圧を表すグラフ。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・逆浸透膜（ＲＯ膜）
２・・・前処理ろ過膜
３・・・凝集剤添加装置
４・・・砂ろ過器
５・・・ＭＦ膜濃縮水経路
６・・・被処理水槽
７・・・ＣＯＤ測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たんぱく質などの有機性物質を含む被処理水を逆浸透膜によって処理する水処理装置として、被処理水に含まれる有機性物質をできるだけ除去すべく、被処理水を精密ろ過膜（ＭＦ膜）等の前処理ろ過手段により前処理するようになっているものが知られている。被処理水に有機性物質が比較的多く含まれている場合、その有機性物質に起因する逆浸透膜の目詰まりが発生しやすく、逆浸透膜の透過水量を低下させ得るため、この種の水処理装置では、被処理水に含まれる有機性物質の量を前処理ろ過手段により低減させてからその被処理水を逆浸透膜へ供給するようになっている。しかし、この種の水処理装置では、被処理水に含まれる有機性物質が前処理ろ過手段に担持され、前処理ろ過手段の目詰まり等が生じやすく、前処理ろ過手段での透過水量が低下しやすい。
【０００３】
これに対して、被処理水に含まれる有機性物質を凝集させて、この凝集物を前処理ろ過手段である前処理ろ過膜で捕捉除去させるべく、例えば、被処理水のｐＨを調整して被処理水中に含まれるたんぱく質を凝集させる手段が備えられた水処理装置が提案されている（特許文献１）。しかし、特許文献１のごとく、被処理水のｐＨを４〜６に調整する水処理装置では、前処理ろ過膜の目詰まりが抑制されて前処理ろ過膜の透過水量の低下が抑制されやすくなるものの、たんぱく質以外の有機性物質を被処理水から除去することが比較的困難であるため、逆浸透膜の目詰まりを防いで逆浸透膜の透過水量の低下を抑制する性能が未だ満足できるものではない。また、被処理水のｐＨを薬剤の添加により調整するため、ｐＨ調整用の薬剤費によってさらに経費がかかることとなる。
【０００４】
さらに、被処理水に含まれる有機性物質を凝集させるべく、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられている水処理装置も知られている。この種の水処理装置では、被処理水に添加される凝集剤で有機性物質が凝集されることにより、前処理ろ過手段において凝集物が捕捉除去されやすくなり、前処理ろ過手段の透過水量が改善されるものの、例えば、正電荷を帯びた凝集剤が逆浸透膜に担持されることにより、逆浸透膜の目詰まりが生じやすくなり逆浸透膜の透過水量が低下し得るという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−２６７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、前処理ろ過手段の透過水量の低下および逆浸透膜の透過水量の低下を抑制し得る水処理装置を提供することを課題とする。また、前処理ろ過手段の透過水量および逆浸透膜の透過水量の低下を抑制し得る水処理方法を提供することを他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明に係る水処理装置は、有機性物質を含む被処理水をろ過する前処理ろ過手段と、前記前処理ろ過手段を透過した透過水をろ過する逆浸透膜とが備えられている水処理装置であって、前記被処理水のＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、ｐＨ調整されていない被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜であることを特徴とする。
【０００７】
上記構成からなる水処理装置によれば、前記被処理水のＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜であるため、前記前処理ろ過手段の目詰まりおよび前記逆浸透膜の目詰まりが抑制され得る。
【０００８】
また、本発明に係る水処理装置は、前記凝集剤が鉄塩またはポリ塩化アルミニウムであることが好ましい。前記凝集剤が鉄塩またはポリ塩化アルミニウムであることにより、前記前処理ろ過手段の目詰まりおよび前記逆浸透膜の目詰まりがより抑制され得るという利点がある。
【０００９】
また、本発明に係る水処理装置は、前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度が、５〜５０ｍｇ／ｌであることが好ましい。
前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度が５ｍｇ／ｌ以上であることにより、前記前処理ろ過手段の差圧上昇がより抑制され、前記前処理ろ過手段の透過水量がより低下しにくいという利点があり、かつ、前記逆浸透膜１の透過水量がより低下しにくいという利点がある。また、５０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がより低下しにくいという利点がある。
【００１０】
本発明に係る水処理方法は、有機性物質を含む被処理水を前処理ろ過手段でろ過し、前記前処理ろ過手段を透過した透過水を逆浸透膜でろ過する水処理方法であって、ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下でありｐＨ調整していない前記被処理水に凝集剤を添加し、前記逆浸透膜として非荷電膜を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る水処理装置は、前記前処理ろ過手段の目詰まりおよび前記逆浸透膜の目詰まりが抑制され得る。従って、本発明の水処理装置は、前記前処理ろ過手段の透過水量の低下および前記逆浸透膜の透過水量の低下を抑制し得るという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る水処理装置は、有機性物質を含む被処理水をろ過する前処理ろ過手段と、前記前処理ろ過手段を透過した透過水をろ過する逆浸透膜とが備えられている水処理装置であって、ｐＨ調整されていない前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜である水処理装置である。
【００１３】
以下、本発明に係る水処理装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
本実施形態の水処理装置には、図１に示すように、逆浸透膜（ＲＯ膜）１と、前記前処理ろ過手段としての前処理ろ過膜２とが備えられている。前記逆浸透膜１は、前記前処理ろ過膜２を透過する透過水を処理するように備えられており、しかも、前記逆浸透膜１は、非荷電膜を備えている。また、本実施形態の水処理装置には、前記被処理水が前記前処理ろ過手段でろ過処理される前に前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置３が備えられている。前記被処理水は、ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下である。
【００１５】
前記逆浸透膜１は、その表面が電気的に中性付近の非荷電膜である。
ここで、「非荷電」とは、流動電位方式によって測定するゼータ電位測定においてｐＨ＝７．４でのゼータ電位がマイナス５ｍＶ以上プラス３５ｍＶ以下の荷電を有することである。具体的には、測定セルに適当な大きさの測定試料をセットして、その測定セルの両端に圧力差をつけて、ｐＨが所定値とされた電解質溶液を流すことによって生じる電荷の偏位から電位差、即ち流動電位を測定し、測定セル両端の圧力差による流動電位の変化率から、測定試料の表面のゼータ電位を求めることができる。より具体的には、ゼータ電位の測定をアントンパール［Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ］社製 ゼータ電位測定装置（商品名「ＥＫＡ型」）を用いて下記のとおり行った。測定試料は、シリンドリカルセル中央部に４ｃｍ幅に充填する。２５℃の０．００１ｍｏｌ／ｌ ＫＣｌ水溶液を用意し、該ＫＣｌ水溶液を測定回路内全体に満たした後、０．１ｍｏｌ／ｌ ＫＯＨ水溶液を添加してｐＨを１１にする。その後、０．１ｍｏｌ／ｌ ＨＣｌ水溶液を滴定しながら、ｐＨが０．８変化する毎の膜のゼータ電位をｐＨ１１〜３までのレンジで測定し、ｐＨ７．４のゼータ電位を求める。
非荷電の逆浸透膜１は、表面荷電が中性付近であるため、通常のマイナス荷電膜に比べて、アルミ、鉄などの陽イオンが付着しにくく、前記凝集剤が前記逆浸透膜１に担持されにくい。従って、前記逆浸透膜１が非荷電であることにより、前記逆浸透膜１の目詰まりが生じにくく、前記逆浸透膜１の透過水量の低下が抑制され得る。
【００１６】
前記逆浸透膜１にある孔の孔径としては、通常、２ｎｍ以下が例示される。また、前記逆浸透膜１としては、例えば、非対称膜の緻密層と微細多孔層とで構成される複合膜が挙げられる。前記逆浸透膜１にある孔の孔径は、例えば、水銀圧入法により測定できる。
【００１７】
前記逆浸透膜１としては、例えば、逆浸透膜ユニットとなっているものが用いられ得る。逆浸透膜ユニットとしては、中空糸膜、スパイラル膜、管状膜等の状態で設置されたろ過膜が、ベッセル内に保持され高い圧力に耐えられるようになったものが挙げられる。
【００１８】
前記前処理ろ過膜２は、前記前処理ろ過手段の１つである。前記前処理ろ過手段としては、通常、前記逆浸透膜１にある孔の孔径より目の粗いものによってろ過を行う手段、具体的には、前記逆浸透膜１にある孔の孔径より大きい孔径の孔を有する前処理ろ過膜２や後述する他の実施形態で示す砂ろ過器４等が挙げられる。前記前処理ろ過膜２としては、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）等が例示される。
なお、前記前処理ろ過手段としては、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、砂ろ過器４等が組み合わされて用いられ得る。
【００１９】
前記前処理ろ過膜２としての前記精密ろ過膜は、通常、５０ｎｍ〜１０μｍ程度の孔径の孔を有している。また、前記精密ろ過膜としては、例えば、多孔質の膜が挙げられる。
【００２０】
前記前処理ろ過膜２としての前記限外ろ過膜は、通常、２〜２００μｍ程度の孔径の孔を有している。また、前記限外ろ過膜としては、例えば、多孔質の膜が挙げられる。
【００２１】
前記前処理ろ過膜２としては、例えば、ろ過膜ユニットとなっているものが用いられ得る。ろ過膜ユニットとしては、例えば、中空糸膜、スパイラル膜、チューブラー膜がベッセル内に保持されたものが挙げられる。また、前処理ろ過膜としては、中空糸膜あるいは平膜をそのまま被処理水中に浸漬して用いるものも例示される。
【００２２】
前記砂ろ過器４は、例えば、砂利の層の上に砂やアンスラサイト等ろ過メディアの層を敷きそこに水などを通すことで不純物を取るものであり、前記砂ろ過器４としては、一般的に用いられているものが挙げられる。
【００２３】
前記前処理ろ過手段を透過する透過水は、前記逆浸透膜１により処理されるところ、前記逆浸透膜１の目詰まりを抑制できるという点で、透過水に含まれる有機性物質等の不純物の量はできるだけ少ないことが好ましい。前記透過水に含まれる不純物の量の指標としては、ファウリングインデックス値（ＦＩ値）を採用することができ、透過水の好ましいＦＩ値としては、例えば、４以下が挙げられる。
【００２４】
前記凝集剤添加装置３においては、前記凝集剤が、例えば、水などの溶媒によって希釈された状態で貯められ得る。前記凝集剤添加装置３としては、前記凝集剤が貯められ得るものであれば特に限定されず、貯めるため容器の材質としては、例えば、ステンレス、プラスチック等が挙げられる。前記凝集剤添加装置３は、前記凝集剤が適宜、適量、適当な時期に前記被処理水へ添加されるように備えられている。
【００２５】
前記凝集剤は、本実施形態において、前記前処理ろ過膜２によりろ過処理される前に前記被処理水に添加される。前記前処理ろ過膜２によりろ過処理される前に添加されることにより、前記前処理ろ過膜２の透過水量の低下が抑制され得るという利点がある。また、前記前処理ろ過膜２で前記逆浸透膜１の透過性能を低下させる不純物を除去することにより、前記逆浸透膜１の透過性能の低下が抑制され得るという利点がある。
【００２６】
前記逆浸透膜１により処理される被処理水に前記凝集剤添加装置３から前記凝集剤が添加される頻度は、特に限定されない。膜は目詰まりを起こすと回復させるために薬品で洗浄するなど多大な労力を要するため、例えば、被処理水中の凝集剤は、常に所望の濃度となるように添加され得る。一方で、凝集剤の使用量が多くなると運転費の高騰につながるため、被処理水の汚染度に合わせて凝集剤を添加する頻度を多くしたり少なくしたりすることもできる。
【００２７】
前記凝集剤としては、特に限定されず、例えば、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）、ポリ硫酸第二鉄などの鉄塩、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸アルミニウム等のアルミ系凝集剤が挙げられる。なかでも、前記鉄塩は、安価であるという点で好ましい。また、前記ポリ塩化アルミニウムは、金属を腐食しにくく、凝集性および取り扱い性が良好であるという点で好ましい。
【００２８】
前記鉄塩の前記被処理水中の濃度は、３〜５０ｍｇ／ｌであることが好ましく、５〜２０ｍｇ／ｌであることがより好ましい。
前記鉄塩の前記被処理水中の濃度が３ｍｇ／ｌ以上であることにより、前記前処理ろ過手段の差圧上昇がより抑制され、前記前処理ろ過手段の透過水量がより低下しにくいという利点があり、５ｍｇ／ｌ以上であることにより、前記前処理ろ過手段の差圧上昇がさらに抑制され、前記前処理ろ過手段の透過水量がさらに低下しにくいという利点がある。また、５０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がより低下しにくいという利点があり、２０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がさらに低下しにくいという利点がある。
【００２９】
前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度は、５〜５０ｍｇ／ｌであることが好ましく、５〜２０ｍｇ／ｌであることがより好ましい。
前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度が５ｍｇ／ｌ以上であることにより、前記前処理ろ過手段の差圧上昇がより抑制され、前記前処理ろ過手段の透過水量がより低下しにくいという利点がある。また、５０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がより低下しにくいという利点があり、２０ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量がさらに低下しにくいという利点がある。
【００３０】
なお、前記添加剤の前記被処理水中の濃度は、変動し得るものである。即ち、前記水処理装置においては、通常、前記水処理装置のなかを流れている被処理水に前記凝集剤を添加するため、被処理水中における添加剤の濃度をあらゆる部位で一定にすることは困難であり、前記水処理装置の部位、前記凝集剤を添加した後の時間の経過等によって被処理水中における添加剤の濃度は変動し得る。
【００３１】
本実施形態の水処理装置で用いられる前記被処理水は、ｐＨ調整されていない。即ち、本実施形態の水処理装置では、例えば、被処理水に含まれるたんぱく質を凝集させるため、該たんぱく質の等電点付近であるｐＨ２〜４などに被処理水のｐＨを調整するような操作は不要であり、また、いったん酸性となった被処理水を再度中性付近のｐＨに調整するような操作も不要である。
【００３２】
また、前記被処理水は、ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、好ましくは、１５ｍｇ／ｌ以下である。ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌを超えると、前記前処理ろ過膜２の透過水量の低下を抑制するために、凝集剤を比較的多量に添加する必要がある。従って、前記逆浸透膜１が非荷電膜であっても、凝集のために用いられない凝集剤が前記逆浸透膜１の透過水量を低下させるおそれがある。ＣＯＤが１５ｍｇ／ｌ以下であることにより、前記逆浸透膜１の透過水量が低下しにくくなるという利点がある。
前記被処理水は、濁度が１０以下であることが好ましい。濁度が１０以下であることによって、凝集のために用いられない凝集剤による前記逆浸透膜１の透過水量の低下がより抑制され得るという利点がある。
【００３３】
前記ＣＯＤは、いわゆる化学的酸素要求量のことを表し、ＪＩＳ Ｋ０１０２：１９９８「１７．１００℃における過マンガン酸カリウムによる酸素消費量」により求められる。また、前記濁度は、「水質基準に関する省令の規定に基づき厚生労働大臣が定める方法（平成１５年７月２２日厚生労働省告示第２６１号）」に記載されている方法により求められる。
【００３４】
本実施形態の水処理装置は、前記逆浸透膜１、前記前処理ろ過手段などを所望の形態で配置させることなどにより、適宜、一般的な方法で製造することができる。非荷電膜である前記逆浸透膜１、前記前処理ろ過手段としては、市販されているものを用いることができる。前記凝集剤添加装置３としては、一般的に用いられているものを用いることができる。また、前記凝集剤としては市販されているものを用いることができる。
【００３５】
次に、本発明に係る水処理装置の他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３６】
他の実施形態の水処理装置には、図２に示すように、前処理ろ過膜２と、逆浸透膜１（以下、ＲＯ膜ともいう）とが備えられている。さらに、前処理ろ過膜２で処理される前に被処理水をろ過処理する砂ろ過器４が備えられている。すなわち、前処理ろ過手段として、前処理ろ過膜２と砂ろ過器４とが備えられている。
前記逆浸透膜１は、前記前処理ろ過膜２を透過する透過水を処理するように備えられており、しかも、前記逆浸透膜１は、非荷電膜を備えている。また、他の実施形態の水処理装置には、前記被処理水が前記砂ろ過器４でろ過処理される前の段階で、前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置３が備えられている。
【００３７】
さらに、他の実施形態の水処理装置には、図２に示すように、被処理水をいったん貯め得る被処理水槽６が備えられている。加えて、前記被処理水槽６から流れてくる被処理水を採取してその被処理水のＣＯＤ値を測定するＣＯＤ測定装置７が備えられている。該ＣＯＤ測定装置７は、上述した一実施形態のところで示したＣＯＤ測定方法に準拠してＣＯＤ値を測定できる装置である。
【００３８】
他の実施形態の水処理装置には、図２に示すように、被処理水を前処理ろ過膜２または砂ろ過器４へ導き得る、もしくは、被処理水を前処理ろ過膜２または砂ろ過器４へ導くことを防止し得る、バルブＡとバルブＢとが備えられている。
バルブＡを開け、バルブＢを閉めることにより、前記砂ろ過器４へ導かれる被処理水である第１被処理水は、前記砂ろ過器４でろ過され、ろ過された第２被処理水は、前処理ろ過膜２へ導かれる。バルブＡを閉め、バルブＢを開けることにより、被処理水は、前処理ろ過膜２へ導かれる。
【００３９】
また、他の実施形態の水処理装置には、前処理ろ過膜濃縮水を砂ろ過器４に供給することができるようになっている前処理ろ過膜濃縮水経路５が設けられている。また、ろ過の場合とは逆の方向へ水を流して前処理ろ過膜２の目詰まりの原因物質を除去できる逆洗手段であって、逆洗をしている際に目詰まりの原因物質を含む濃縮水が、砂ろ過器４で処理される前の第１被処理水に戻されるようになっている逆洗手段、即ち逆洗装置（図示せず）が備えられている。さらに、砂ろ過器４にも逆洗装置（図示せず）が備えられている。
【００４０】
他の実施形態の水処理装置では、被処理水のＣＯＤ値を前記ＣＯＤ測定装置７で測定し、被処理水のＣＯＤ値を指標として被処理水に含まれる有機性物質の量を把握することができる。また、被処理水に含まれる有機性物質が所定量以上であると判断された場合には、前記バルブＡおよび前記バルブＢを操作することにより、前記前処理ろ過膜２に供給される被処理水量を減らして前記砂ろ過に供給される第１被処理水量を増やし、前処理ろ過膜２で捕捉され得る有機性物質などの目詰まり原因物質の量を減らし、前処理ろ過膜２の目詰まりを抑制することができる。
【００４１】
他の実施形態の水処理装置では、前処理ろ過膜２の目詰まりを抑制すべく、前記逆洗手段により比較的頻繁に前処理ろ過膜２を洗浄することができる。従って、前処理ろ過膜２をいったん取り出して薬液によって洗浄することがなくとも、または、薬液によって洗浄する回数が少なくとも、簡便に前処理ろ過膜２の目詰まりを抑制することができ、前処理ろ過膜２の透過水量の低下を抑制することができる。また、前記ＣＯＤ測定装置７で測定したＣＯＤ値があらかじめ設定したＣＯＤ値以上になった場合に、自動的に前記バルブＡおよび前記バルブＢを調整できるようにしておくことも可能であり、これにより、前記前処理ろ過膜２に直接供給される被処理水量および前記砂ろ過器４に供給される第１被処理水量を自動的に制御できるという利点がある。なお、前記あらかじめ設定したＣＯＤ値としては、８〜２０（ｍｇ／ｌ）の値が挙げられる。
【００４２】
他の実施形態の前記被処理水槽６は、被処理水が貯められ得るものであれば特に制限されず、その材質としては、ステンレス、プラスチック等が挙げられる。
【００４３】
他の実施形態では、逆浸透膜１、前処理ろ過膜２、凝集剤添加装置３、砂ろ過器４として上述した一実施形態と同様なものが用いられ得る。また、他の実施形態で用いられる凝集剤は、上述した一実施形態と同様なものが用いられ、その添加量も上述した一実施形態と同様に設定され得る。なお、他の実施形態で用いられる被処理水としては、上述した一実施形態で処理されるものと同様のものが挙げられる。
【００４４】
他の実施形態の水処理装置は、上述した一実施形態の水処理装置と同様にして、適宜、一般的な方法で製造することができる。
【００４５】
本発明に係る水処理方法の一実施態様は、上述した水処理装置の一実施形態または水処理装置の他の実施形態を用いて実施することができる。
【００４６】
なお、本発明を上記例示の水処理装置、水処理方法に限定するものではない。
また、一般の水処理装置において用いられる種々の形態を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。一般の水処理方法において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
【実施例】
【００４７】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４８】
（試験例１）
前処理ろ過膜として、旭化成ケミカルズ株式会社製の精密ろ過膜（ＭＦ膜）（商品名 「ＵＮＡ−６２０Ａ」）を用い、荷電タイプの逆浸透膜として、日東電工株式会社製の逆浸透膜（ＲＯ膜）（商品名 「ＮＴＲ−７５９ＨＲ」）を用いた。凝集剤として塩化第二鉄（以下、ＦｅＣｌ3ともいう）を用いた。ＣＯＤ値約９ｍｇ／ｌの被処理水１０００ｍｌに所定濃度となるように凝集剤を添加し、１５０ｒｐｍで３分間急速攪拌後、５０ｒｐｍで１０分間緩速撹拌し、６０分間静置後の上澄み液９００ｍｌを試験に供した。凝集剤を含んだ被処理水を各ろ過膜でろ過処理した。ＭＦ膜ろ過は透過水量１．２ｍ／ｄの定速ろ過、ＲＯ膜ろ過は処理圧力０．５ＭＰａの定圧ろ過とし、凝集剤添加によるＭＦ膜の差圧上昇への影響、および、凝集剤添加によるＲＯ膜の透過水量への影響を調べた。凝集剤添加によるＭＦ膜の差圧上昇への影響を表１および図３に示す。また、凝集剤添加によるＲＯ膜の透過水量への影響を表２および図４に示す。
【００４９】
（試験例２）
凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（以下、ＰＡＣともいう）を用いた点以外は、実施例１と同様にして、凝集剤添加によるＭＦ膜の差圧上昇への影響、および、凝集剤添加によるＲＯ膜の透過水量への影響を調べた。凝集剤添加によるＭＦ膜の差圧上昇への影響を表１および図３に示す。また、凝集剤添加によるＲＯ膜の透過水量への影響を表２および図４に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
表１および図３から認識できるように、ＦｅＣｌ3を３ｍｇ／ｌ以上の濃度となるように添加することによりＭＦ膜の差圧上昇がほぼ抑制される。
また、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を５ｍｇ／ｌ以上の濃度となるように添加することによりＭＦ膜の差圧上昇がほぼ抑制され、透過水量の低下が抑制される。
【００５３】
表２および図４から認識できるように、荷電タイプのＲＯ膜の透過水量は、ＦｅＣｌ3の添加量が３ｍｇ／ｌ程度で比較的高くなり、５ｍｇ／ｌ程度で最も高くなり、２０ｍｇ／ｌ程度までは比較的高いが、濃度がそれ以上になると濃度の上昇に伴って徐々に低下する。
また、荷電タイプのＲＯ膜の透過水量は、ポリ塩化アルミニウムの添加量が５ｍｇ／ｌ程度で比較的高くなり、１０ｍｇ／ｌ程度で最も高くなり、２０ｍｇ／ｌ程度までは比較的高いが、濃度がそれ以上になると濃度の上昇に伴って徐々に低下する。
【００５４】
以上より、ＦｅＣｌ3を凝集剤として３ｍｇ／ｌ以上の濃度となるように、被処理水に添加することにより、ＭＦ膜の差圧上昇が高度に抑制されるものの、５ｍｇ／ｌ以上の濃度ではその濃度の上昇に伴い、荷電タイプのＲＯ膜の透過水量が低下し、２０ｍｇ／ｌを超えるとＲＯ膜の透過水量が比較的低くなることが認識できる。
また、ＰＡＣを凝集剤として５ｍｇ／ｌ以上の濃度となるように、被処理水に添加することにより、ＭＦ膜の差圧上昇が高度に抑制されるものの、１０ｍｇ／ｌ以上の濃度ではその濃度の上昇に伴い、荷電タイプのＲＯ膜の透過水量が低下し、２０ｍｇ／ｌを超えるとＲＯ膜の透過水量が比較的低くなることが認識できる。
【００５５】
（試験例３）
試験例１で用いたＲＯ膜およびＭＦ膜を用いて、ＭＦ膜処理後の透過水をＲＯ膜処理するフローとした。試験例１と同様の条件（ＭＦ膜は、透過水量１．２ｍ／ｄの定流量、ＲＯ膜は０．５ＭＰａの定圧運転）で５０日間にわたってＭＦ膜の差圧およびＲＯ膜の透過水量を測定した。２０〜２７日目および３４日以降に、ＭＦ膜における被処理水中の濃度が２０ｍｇ／ｌ程度となるように４０秒あたり１回、ポリ塩化アルミニウムを添加した。結果を図５に示す。また、本試験に用いた被処理水の物性値を以下に示す。
ｐＨ： ６．６〜７．６（平均値７．１２）
ＢＯＤ： ５未満〜１０（平均値５．１３）［ｍｇ／ｌ］
ＣＯＤ： ３．９〜１３．３（平均値８）［ｍｇ／ｌ］
濁度： ０．４〜８．９（平均値１．６２）
浮遊物質量（ＳＳ）：１未満〜６（平均値２未満）［ｍｇ／ｌ］
溶解性蒸発残留物： ７３０〜２３６０（平均値１１８７）［ｍｇ／ｌ］
【００５６】
（試験例４）
ＲＯ膜として、非荷電ＲＯ膜（日東電工株式会社製（商品名「ＬＦ−１０」）を用いた点以外は、試験例３と同様にして試験を行った。結果を図５に示す。なお、試験例３においてＭＦ膜を透過した透過水を試験例４のＲＯ膜に供給して試験を行ったため、ＭＦ膜の差圧については、試験例３と同じ値である。
【００５７】
図５から認識できるように、試験例３のようにＲＯ膜として荷電膜を用いた場合、凝集剤の添加によってＲＯ膜の透過水量の低下が生じたが、試験例４のようにＲＯ膜として非荷電膜を用いることにより、凝集剤の添加によってもＲＯ膜の透過水量の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】一実施形態の水処理装置を表す模式図。
【図２】他の実施形態の水処理装置を表す模式図。
【図３】凝集剤添加量によるＭＦ膜の差圧上昇への影響を表すグラフ。
【図４】凝集剤添加量によるＲＯ膜の透過水量への影響を表すグラフ。
【図５】非荷電膜であるＲＯ膜の透過水量、通常のＲＯ膜の透過水量、および、ＭＦ膜の差圧を表すグラフ。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・逆浸透膜（ＲＯ膜）
２・・・前処理ろ過膜
３・・・凝集剤添加装置
４・・・砂ろ過器
５・・・ＭＦ膜濃縮水経路
６・・・被処理水槽
７・・・ＣＯＤ測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性物質を含む被処理水をろ過する前処理ろ過手段と、前記前処理ろ過手段を透過した透過水をろ過する逆浸透膜とが備えられている水処理装置であって、
前記被処理水のＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、ｐＨ調整されていない前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜であることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記凝集剤が鉄塩またはポリ塩化アルミニウムである請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度が５〜５０ｍｇ／ｌである請求項２記載の水処理装置。
【請求項４】
有機性物質を含む被処理水を前処理ろ過手段でろ過し、前記前処理ろ過手段を透過した透過水を逆浸透膜でろ過する水処理方法であって、
ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下でありｐＨ調整していない前記被処理水に凝集剤を添加し、前記逆浸透膜として非荷電膜を用いることを特徴とする水処理方法。
【請求項１】
有機性物質を含む被処理水をろ過する前処理ろ過手段と、前記前処理ろ過手段を透過した透過水をろ過する逆浸透膜とが備えられている水処理装置であって、
前記被処理水のＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下であり、ｐＨ調整されていない前記被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段が備えられており、前記逆浸透膜が非荷電膜であることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記凝集剤が鉄塩またはポリ塩化アルミニウムである請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記ポリ塩化アルミニウムの前記被処理水中の濃度が５〜５０ｍｇ／ｌである請求項２記載の水処理装置。
【請求項４】
有機性物質を含む被処理水を前処理ろ過手段でろ過し、前記前処理ろ過手段を透過した透過水を逆浸透膜でろ過する水処理方法であって、
ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ以下でありｐＨ調整していない前記被処理水に凝集剤を添加し、前記逆浸透膜として非荷電膜を用いることを特徴とする水処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１６５９２８（Ｐ２００９−１６５９２８Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２６６（Ｐ２００８−５２６６）
【出願日】平成２０年１月１５日（２００８．１．１５）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１５日（２００８．１．１５）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
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