JP2014180586A - 逆浸透膜処理におけるスケール生成防止方法および逆浸透膜処理用スケール防止剤 - Google Patents

Abstract

【課題】逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止する方法において、ｐＨが高い条件であっても、多量のスケール防止剤を必要とすることのない新規な技術を提供すること。
【解決手段】逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止する方法であって、被処理水に水溶性有機ホスホネートを添加する第１スケール防止剤添加工程と、被処理水にトリエタノールアミンを添加する第２スケール防止剤添加工程と、を順不同で行った後に、ｐＨ９以上の被処理水を逆浸透膜処理するスケール生成防止方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆浸透膜処理におけるスケール生成防止方法に関する。より詳しくは、ｐＨ９以上の被処理水を逆浸透膜処理する際のスケール生成防止方法およびｐＨ９以上で逆浸透膜処理を行うための逆浸透膜処理用スケール防止剤に関する。

近年、環境基準ないし水質基準は益々厳しくなる傾向にあり、放流水についても高度に
浄化することが望まれている。一方で、水不足解消の目的から、各種の排水を回収して再
利用するためにも、高度な水処理技術の開発が望まれている。

このような背景の中、逆浸透膜分離処理は、水中のイオン類、有機物、微粒子などの不純物を効果的に除去することが可能であることから、様々な分野において使用されている。例えば、特許文献１には、現像工程で生じる排水を少なくとも逆浸透膜処理装置で処理して得られる処理水を、現像工程で再利用する排水の回収再利用方法に関する技術が開示されている。

また、例えば、特許文献２で提案されている技術のように、電子デバイス製造工場等から排出されるアセトン、イソプロピルアルコールなどを含む高濃度ないし低濃度有機物（ＴＯＣ）含有排水を処理または回収して再利用する場合などに、逆浸透膜分離処理を行って浄化する方法が広く採用されている。

しかしながら、ＴＯＣ含有排水などを、直接、逆浸透膜分離装置に通水する場合、装置内においては、微生物が繁殖しやすい環境となる。そこで、スライムコントロール剤を多量に添加する方法が行われていたが、スライムコントロール剤は高価であるために、近年では、逆浸透膜分離装置に通水する被処理水を、ｐＨ９以上に調整する方法が行われている。微生物は、アルカリ性域では生息することができないため、栄養源を残したままで微生物が生息できない環境を作り出すことができ、高価なスライムコントロール剤の添加を必要とすることなく、逆浸透膜分離装置におけるバイオファウリングを抑制することができるからである。

例えば、特許文献３では、スケール防止剤添加の前、後又は同時に有機物含有排水にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整するｐＨ調整工程と、該スケール防止剤添加工程及びｐＨ調整工程を経た有機物含有排水を逆浸透膜分離装置に導入して逆浸透膜分離処理する膜分離工程とを行う有機物含有排水の処理方法に関する技術が開示されている。この方法によれば、非イオン界面活性剤などの有機物が逆浸透膜面に吸着することで発生するフラックス（透過流束）の低下や、微生物が繁殖することで発生するバイオファウリング（スライム障害）、さらには炭酸カルシウムなど無機成分が析出することで発生するスケール障害を防止し、逆浸透膜処理の安定運転が可能である。

しかしながら、スケール障害を防止するためには、カルシウムイオン濃度の５重量倍量以上のスケール防止剤を添加する必要があり、スケール防止剤の添加量は決して少なくはない。このため、スケール防止剤コストが高く、これが運転コストの増加に繋がるという問題がある。

また、多量のスケール防止剤を添加する場合、逆浸透膜処理の濃縮水に濃縮されるスケール防止剤によって、排水処理における負荷が増大するという問題や、放流水が及ぼす環境負荷増大等の問題がある。

また、例えば、特許文献４には、被処理水のｐＨを９以上に調整するとともに、側鎖にカルボキシル基を有する重合体を有効成分とするスケール分散剤を添加する方法が提案されている。しかしながら、この方法の場合、スケール生成成分濃度が極々低濃度の場合には有効と考えられるが、本発明で対象とする濃度域においては、後述する実施例等に記載の通り、脱炭酸処理やイオン交換処理との併用なくしては十分なスケール防止効果が得られないものと推定される。

その他の方法としては、例えば、特許文献５には、水溶性有機ホスホネートと、Ｎ−置換アクリルアミドポリマーとを添加することにより、スケールの生成を防止するとともに、鉄成分の分散にも効果的な方法が提案されている。しかしながら、この方法の対象ｐＨは６．０〜８．５であるため、ＴＯＣ含有排水などを、直接、逆浸透膜分離装置に通水する場合においては、微生物の繁殖の問題が生じ、これを抑制するためには、高価なスライムコントロール剤を多量に添加する必要があると考えられる。また、ｐＨを９以上に設定した場合には、十分なスケール防止効果および鉄分散効果は得られないものと推定される。更に、本発明者らの知見では、鉄が十分に分散している条件（公称孔径０．１μｍメンブレンフィルターでのろ過前後で鉄濃度に変化がない場合）においても、逆浸透膜は閉塞する場合があることが分かっている。

また、例えば、特許文献６には、有機リン酸類１種以上と、アクリル酸や２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸の共重合体とを原水に添加することにより、逆浸透膜表面のスケールを抑制する方法が提案されている。しかしながら、この方法の対象ｐＨも７程度であるため、ＴＯＣ含有排水などを、直接、逆浸透膜分離装置に通水する場合においては、前記特許文献５の技術と同様に、微生物の繁殖を抑制するために、高価なスライムコントロール剤を多量に添加する必要があると考えられる。また、この方法においても、前記特許文献５の技術と同様に、ｐＨを９以上に設定した場合には、十分なスケール防止効果は得られないものと推定される。

十分なスケール防止効果が得られない場合、逆浸透膜の性能低下（閉塞に伴う処理水量の低下や差圧上昇に伴う運転コストの増加）を回復するために、運転を休止し薬品洗浄を実施する必要があり、また、洗浄のためのコストも必要となるといった問題がある。

特開２００１−２７６８２５号公報 特開２００２−３３６８８６号公報 特開２００５−１６９３７２号公報 特開２００５−１１８７１２号公報 特開平７−１５５５５８号公報 特開２００１−２２４９３３号公報

上述のように、逆浸透膜処理における従来のスケール防止方法では、特にｐＨが高い条件において、効果が不十分であるといった問題があった。そのため、これを解決するためには、多量のスケール防止剤を用いる必要があるが、一方、多量のスケール防止剤を用いることで、前述した種々の弊害が生じるといった問題があった。

このように、逆浸透膜処理におけるスケール防止方法は、まだまだ開発の途であり、有効的かつ諸問題を解決するための方法の開発が大いに期待されているのが実情である。

そこで、本発明では、逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止する方法において、ｐＨが高い条件であっても、多量のスケール防止剤を必要とすることのない新規な技術を提供することを主目的とする。

本願発明者らは、逆浸透膜処理におけるスケール防止方法について、特に、ｐＨが高い条件における有効な方法を鋭意研究した結果、所定のスケール防止剤を組み合わせることにより、少量のスケール防止剤であっても相乗的な効果を得ることに成功し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明では、逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止する方法であって、
被処理水に水溶性有機ホスホネートを添加する第１スケール防止剤添加工程と、
被処理水にトリエタノールアミンを添加する第２スケール防止剤添加工程と、
を順不同で行った後に、ｐＨ９以上の被処理水を逆浸透膜処理するスケール生成防止方法を提供する。
本発明に係るスケール生成防止方法は、ｐＨが高い条件においては、単独で十分な効果が得られなかったスケール防止剤を組み合わせることで、相乗的な効果を得ることに成功したことを特徴とする。
本発明に係るスケール生成防止方法では、被処理水にアルカリ剤を添加してｐＨを９以上に調整するｐＨ調整工程を、更に順不同で行うことも可能である。
本発明に係るスケール生成防止方法で用いることができる前記水溶性有機ホスホネートの具体的な種類は特に限定されないが、本発明においては特に、１−ヒドロキシ−エチリデン−１，１−ジホスホン酸および／または２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸を用いることが好ましい。

本発明では、次に、逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止するための薬剤であって、
下記の（１）および（２）を含有し、ｐＨ９以上で逆浸透膜処理を行うための逆浸透膜処理用スケール防止剤を提供する。
（１）水溶性有機ホスホネート。
（２）トリエタノールアミン。
本発明に係る逆浸透膜処理用スケール防止剤には、被処理水をｐＨ９以上に調整するための（３）アルカリ剤を更に含有させることも可能である。

本発明によれば、逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止する方法において、ｐＨが高い条件であっても、多量のスケール防止剤を必要とすることなく、十分なスケール生成防止効果を得ることが可能である。

本発明に係るスケール生成防止方法のフロー図である。 本発明に係るスケール生成防止方法の第１実施形態〜第４実施形態を示すフロー概念図である。 本発明に係るスケール生成防止方法の第５実施形態および第６実施形態を示すフロー概念図である。 本発明に係るスケール生成防止方法の第７実施形態〜第１０実施形態を示すフロー概念図である。 本発明に係るスケール生成防止方法の実施例の試験フロー概念図である。

以下、本発明を実施するための好適な形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

＜１．スケール生成防止方法＞
図１は、本発明に係るスケール生成防止方法のフロー図である。本発明に係るスケール生成防止方法は、逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止する方法であって、（１）第１スケール防止剤添加工程と、（２）第２スケール防止剤添加工程と、を順不同で行った後に、ｐＨ９以上の被処理水を逆浸透膜処理する方法である。また、必要に応じて、（３）ｐＨ調整工程を更に順不同で行うことも可能である。以下、各工程について、詳細に説明する。

（１）第１スケール防止剤添加工程
第１スケール防止剤添加工程は、被処理水に水溶性有機ホスホネートを添加する工程である。本発明に係るスケール生成防止方法で用いることができる前記水溶性有機ホスホネートの具体的な種類は、本発明の効果を損なわなければ特に限定されず、逆浸透膜処理において用いることが可能な水溶性有機ホスホネートを１種または２種以上自由に選択して用いることができる。

本発明においては特に、水溶性有機ホスホネートとして、１−ヒドロキシ−エチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）および／または２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸（ＰＢＴＣ）を用いることが好ましい。より具体的には、例えば、Dequest2010（登録商標、Thremphos社製、HEDP60%含有）、Bayhibit AM（Lanxess社製、PBTC50%含有）を用いることができる。

本発明に係るスケール生成防止方法において、被処理水への水溶性有機ホスホネートの添加濃度も特に限定されず、水溶性有機ホスホネートの種類、スケール生成成分の濃度、目的などに合わせて自由に設定することができる。好適な一例を挙げると、例えば、１−ヒドロキシ−エチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）の場合は、純分として0.1〜1mg/L程度、２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸（ＰＢＴＣ）の場合は、純分として0.5〜10mg/L程度が好ましい。

本発明に係るスケール生成防止方法において、水溶性有機ホスホネートは、カルシウムなどスケール生成成分と当モルで反応するのではなく、過飽和効果（スレッシュホールド効果）を有するスケール防止剤である。そのため、添加濃度をカルシウムなどスケール生成成分の濃度に応じて設定しなくとも、ある一定の濃度範囲においては、スケール生成成分の濃度に係わらず、十分なスケール防止効果を得ることができる。

また、水溶性有機ホスホネートを、過飽和効果を発揮し得る一定濃度以下で添加することにより、薬剤コストが増加するのを防止することができ、更に、スケール防止剤成分とカルシウムなどスケール生成成分との反応生成物がゲル化することによる逆浸透膜の性能低下を防止することができる。

（２）第２スケール防止剤添加工程
第２スケール防止剤添加工程は、被処理水にトリエタノールアミンを添加する工程である。第２スケール防止剤添加工程は、主に、被処理水中の鉄など重金属イオンの水酸化物スケールの生成防止を目的とする。そのため、必要に応じて、被処理水中の重金属イオン濃度を分析し、重金属イオン濃度に応じてトリエタノールアミンの添加量を制御することで、より効率的かつ有効なスケール防止効果を得ることが可能である。

本発明に係るスケール生成防止方法において、被処理水へのトリエタノールアミンの添加濃度も特に限定されず、スケール生成成分の濃度、目的などに合わせて自由に設定することができる。本発明では特に、トリエタノールアミン純分として1〜10mg/L程度が好ましい。

トリエタノールアミンの添加濃度を1mg/L以上に設定することで、被処理水中の重金属イオンの水酸化物スケールの生成を、より効果的に防止することができる。

また、トリエタノールアミンの添加濃度を10mg/L以下に設定することで、逆浸透膜処理後の処理水の水質を高品質に維持することができる。この理由は、以下の通りである。

トリエタノールアミンは分子量149の比較的低分子の有機物である。逆浸透膜でのトリエタノールアミンの除去率は90％以上であるが、微量濃度のトリエタノールアミンが逆浸透膜処理後の処理水にも含まれることとなる。例えば、逆浸透膜の給水にトリエタノールアミンを10mg/L添加し、逆浸透膜処理を水回収率90％で運転した場合、逆浸透膜処理の濃縮水中のトリエタノールアミン濃度は100mg/L近くとなり、逆浸透膜処理後の処理水のトリエタノールアミン濃度も増加する。そのため、逆浸透膜処理後の処理水中の残存トリエタノールアミンの量を少なく抑えるためには、トリエタノールアミンの添加濃度を10mg/L以下に設定することが好ましい。

なお、重金属イオン濃度が高いなど被処理水の性状によって、トリエタノールアミンの必要添加濃度が10mg/L以上となる場合には、例えば、前段処理としてイオン交換処理（軟化処理）を行って、被処理水中の重金属イオンを除去、濃度低減する処理を組み合わせることで、トリエタノールアミンの添加濃度を10mg/L以下に抑制することができる。このように、本発明と前記前処理を組み合わせてトリエタノールアミンの添加量を抑えることで、逆浸透膜処理水の水質維持の向上に加え、コスト削減をも実現することができる。

（３）ｐＨ調整工程
ｐＨ調整工程は、被処理水にアルカリ剤を添加してｐＨを９以上に調整する工程である。本発明に係るスケール生成防止方法では、ｐＨ９以上の被処理水を逆浸透膜処理することを特徴とするが、予めｐＨ９以上に調整された被処理水を処理する場合や、もともとｐＨ９以上の被処理水を処理する場合などにおいては、このｐＨ調整工程を行う必要はない。即ち、ｐＨ調整工程は、本発明に係るスケール生成防止方法において必須の工程ではなく、必要に応じて行うことが可能な工程である。

微生物は、アルカリ性の場合に生息・増殖が困難となるため、被処理水のｐＨを９以上に調整することで、高価なスライムコントロール剤を用いることなく、バイオファウリング（スライム障害）を回避することができる。

また、逆浸透膜の性能低下（有機汚染、逆浸透膜の閉塞に伴う透過水流量低下など）を引き起こす非イオン界面活性剤などは、アルカリ性のときに脱着する（アルカリ洗浄で性能回復できる）ため、被処理水のｐＨを９以上に調整することで、逆浸透膜表面へのこれら成分の付着を抑制し、逆浸透膜の性能安定性を得ることができる。

ｐＨ調整工程における被処理水のｐＨ調整は、被処理水のｐＨが９以上の範囲で自由に調整することが可能であるが、本発明においては特に、被処理水のｐＨを１０以上１１以下に調整することが好ましい。被処理水のｐＨを１０以上に調整することで、バイオファウリング（スライム障害）をより確実に回避することができ、また、逆浸透膜表面への非イオン界面活性剤などの付着を抑制し、逆浸透膜の性能低下をより確実に防止することができる。

なお、被処理水のｐＨを１１以下に調整するのが好ましい理由は、被処理水のｐＨを１１を超えるように調整したとしても、被処理水のｐＨを９以上１１以下に調整した場合と比べて、各段に高い効果が得られるわけではないからである。そのため、被処理水のｐＨを１１以下に調整することで、十分な効果を得つつ、コストアップを防ぐことが可能である。

本発明に係るスケール生成防止方法で用いることができる前記アルカリ剤の具体的な種類は、本発明の効果を損なわなければ特に限定されず、逆浸透膜処理において用いることが可能なアルカリ剤を１種または２種以上自由に選択して用いることができる。例えば、水酸化ナトリウム（NaOH）、水酸化カリウム（KOH）、水酸化アンモニウム（アンモニア水）などを挙げることができる。この中でも本発明では特に、水酸化ナトリウムを選択することが好ましい。

以上説明した（１）第１スケール防止剤添加工程、（２）第２スケール防止剤添加工程、および（３）ｐＨ調整工程は、順不同で行うことが可能である。例えば、図２の概念図に示すように、（１）第１スケール防止剤添加工程、（２）第２スケール防止剤添加工程、（３）ｐＨ調整工程の順で行う方法（第１実施形態（Ｉ））、（２）第２スケール防止剤添加工程、（３）ｐＨ調整工程、（１）第１スケール防止剤添加工程の順で行う方法（第２実施形態（II））、（３）ｐＨ調整工程、（１）第１スケール防止剤添加工程、（２）第２スケール防止剤添加工程の順で行う方法（第３実施形態（III））、（１）第１スケール防止剤添加工程、（３）ｐＨ調整工程、（２）第２スケール防止剤添加工程の順で行う方法（第４実施形態（IV））など、装置構成などに応じて自由に設計することができる。

また、各工程を順番に行う方法に限らず、図３の概念図に示すように、（１）第１スケール防止剤添加工程および（２）第２スケール防止剤添加工程を同時に行った後に（３）ｐＨ調整工程を行う方法（第５実施形態（Ｖ））、（１）第１スケール防止剤添加工程、（２）第２スケール防止剤添加工程、（３）ｐＨ調整工程を全て同時に行う方法（第６実施形態（VI））など、各工程を自由に組み合わせて同時に行うことも可能である。

また、（１）第１スケール防止剤添加工程、（２）第２スケール防止剤添加工程、および（３）ｐＨ調整工程を行う箇所も特に限定されず、装置構成や目的に応じて、自由に設計することができる。例えば、図２および図３に示す第１〜６実施形態のように、タンクＴとポンプＰとの間に全ての工程を行う方法に限らず、図４の概念図に示すように、ラインミキサＭを用いる場合、例えば、全ての工程をラインミキサＭの前に行う方法（第７実施形態（VII））、ラインミキサＭの前に（１）第１スケール防止剤添加工程および（２）第２スケール防止剤添加工程を行い、ポンプの前に（３）ｐＨ調整工程を行う方法（第８実施形態（VIII））、また、保安フィルタＦを用いる場合、例えば、保安フィルタＦの前に（３）ｐＨ調整工程を行い、ポンプの前に（１）第１スケール防止剤添加工程および（２）第２スケール防止剤添加工程を行う方法（第９実施形態（IX））、ポンプＰと保安フィルタＦとの間に全ての工程を行う方法（第１０実施形態（Ｘ））など、様々な方法を採用することができる。

この中でも本発明では特に、（１）第１スケール防止剤添加工程、（２）第２スケール防止剤添加工程、および（３）ｐＨ調整工程の全ての工程を行った後に、攪拌を行うことが好ましい。その理由は、被処理水中のスケール生成成分とスケール防止剤との接触効率を高めることで、均一且つ最良のスケール抑制効果を得るため、また、局所的なｐＨ上昇およびそれに伴うスケール生成を回避するためである。

この際、攪拌を行うための手段は限定されず、逆浸透膜処理において用いることが可能な攪拌手段を１種または２種以上自由に選択して用いることができる。例えば、ラインミキサＭ、ポンプＰ、保安フィルタＦ、などを挙げることができる。

本発明に係るスケール生成防止方法では、（１）第１スケール防止剤添加工程および（２）第２スケール防止剤添加工程、必要であれば（３）ｐＨ調整工程を順不同で行った後に、ｐＨ９以上の被処理水を逆浸透（ＲＯ）膜処理する。本発明に係るスケール生成防止方法で用いることができる逆浸透膜は、耐アルカリ性を有するものであれば特に限定されず、通常、水処理に用いることが可能な逆浸透膜を自由に選択して用いることができる。例えば、芳香族系ポリアミド複合膜、ポリビニルアルコール膜などを好適に用いることができる。

また、本発明に係るスケール生成防止方法に用いることができる逆浸透膜エレメントの形状も特に限定されず、通常、水処理に用いることが可能な形状の逆浸透膜を自由に選択して用いることができる。例えば、スパイラル型エレメント、中空糸型エレメントなどを好適に用いることができる。

本発明に係るスケール生成防止方法において、逆浸透膜処理を行った後の処理水および濃縮水は、ともにアルカリ性を示す溶液となる場合が多い。これらの送水先および水質条件などに支障をきたす場合には、図２（Ｉ）に示す第１実施形態のように、逆浸透膜処理を行った後に、酸剤Ａを添加してｐＨ調整を実施することも可能である。

＜２．逆浸透膜処理用スケール防止剤＞
本発明に係る逆浸透膜処理用スケール防止剤は、逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止するための薬剤であって、（１）水溶性有機ホスホネートと、（２）トリエタノールアミンと、を少なくとも含有し、ｐＨ９以上で逆浸透膜処理を行うための薬剤である。また、必要に応じて、（３）アルカリ剤を更に含有させることも可能である。以下、各有効成分について、詳細に説明する。

（１）水溶性有機ホスホネート
本発明に係る逆浸透膜処理用スケール防止剤に含有させることができる水溶性有機ホスホネートの具体的な種類は、本発明の効果を損なわなければ特に限定されず、逆浸透膜処理において用いることが可能な水溶性有機ホスホネートを１種または２種以上自由に選択して含有させることができる。なお、具体例および配合量などは、前述したスケール生成防止方法に用いる水溶性有機ホスホネートと同一であるため、ここでは説明を割愛する。

（２）トリエタノールアミン
本発明に係る逆浸透膜処理用スケール防止剤に含有させることができるトリエタノールアミンの具体的な配合量などは、前述したスケール生成防止方法に用いるトリエタノールアミンと同一であるため、ここでは説明を割愛する。

（３）アルカリ剤
本発明に係る逆浸透膜処理用スケール防止剤において、アルカリ剤は、被処理水をｐＨ９以上に調整するために含有させる。本発明に係る逆浸透膜処理用スケール防止剤は、ｐＨ９以上の被処理水を逆浸透膜処理する際に用いることを特徴とするが、予めｐＨ９以上に調整された被処理水を処理する場合や、もともとｐＨ９以上の被処理水を処理する場合などにおいては、アルカリ剤を含有させる必要はない。即ち、アルカリ剤は、本発明に係る逆浸透膜処理用スケール防止剤に必須の成分ではなく、必要に応じて、含有させることが可能な成分である。

本発明に係る逆浸透膜処理用スケール防止剤に含有させることができるアルカリ剤の具体的な種類は、本発明の効果を損なわなければ特に限定されず、逆浸透膜処理において用いることが可能なアルカリ剤を１種または２種以上自由に選択して含有させることができる。なお、具体例および目的のｐＨなどは、前述したスケール生成防止方法に用いるアルカリ剤と同一であるため、ここでは説明を割愛する。

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明するとともに、本発明の効果を検証する。なお、以下に説明する実施例は、本発明の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

本実施例では、逆浸透膜処理において、第１スケール防止剤添加工程と、第２スケール防止剤添加工程とを、両方行った場合と、各工程のみ行った場合とで、スケール防止効果を比較した。スケール防止効果の判定には、下記数式（１）に示す逆浸透膜間差圧の経時変化（上昇速度）を求めることにより、性能低下の有無を評価した。

図５は、本実施例の試験フロー概念図である。図５に示すフローで、下記実施例１〜３に係るスケール生成防止方法および比較例１、２に係るスケール生成防止方法を行った。以下、各実施例および比較例の方法を説明する。

＜実施例１＞
実施例１では、pH6.7〜7.2、カルシウム濃度約1mg/L、Mアルカリ濃度約50mg/L（as CaCO₃）、鉄濃度約0.2mg/Lの排水を原水として、この原水を、粒状活性炭（クリコールWG160、栗田工業株式会社製）を充填した活性炭ろ過器Ｃにて残留塩素を除去し、被処理水とした。

被処理水に、スケール分散剤としてByhibit AM（Lanxess社、PBTC50%含有）2mg/Lとトリエタノールアミンを2mg/Lとを添加した後、水酸化ナトリウムを用いてpH10〜10.5に調整し、逆浸透膜（ES20、日東電工株式会社製）に供給して逆浸透膜処理を行った。逆浸透膜処理は、水温25℃前後、水回収率85％の条件で、透過流束0.7m³/m²・dの定透過流束運転で実施した。

１ヶ月間の連続通水試験において、逆浸透膜間差圧の経時変化を測定した結果、逆浸透膜間差圧の上昇速度は、2kPa/d以下であった。

＜実施例２＞
実施例２では、pH6.7〜7.2、カルシウム濃度約1mg/L、Mアルカリ濃度約50mg/L（as CaCO₃）、鉄濃度約0.2mg/Lの排水を原水として、この原水を、粒状活性炭（クリコールWG160、栗田工業株式会社製）を充填した活性炭ろ過器Ｃにて残留塩素を除去し、被処理水とした。

被処理水に、スケール分散剤としてDequest2010（登録商標、Thremphos社、HEDP60%含有）１mg/Lとトリエタノールアミンを2mg/Lとを添加した後、水酸化ナトリウムを用いてpH10〜10.5に調整し、逆浸透膜（ES20、日東電工株式会社製）に供給して逆浸透膜処理を行った。逆浸透膜処理は、水温25℃前後、水回収率85％の条件で、透過流束0.7m³/m²・dの定透過流束運転で実施した。

１ヶ月間の連続通水試験において、逆浸透膜間差圧の経時変化を測定した結果、逆浸透膜間差圧の上昇速度は、2kPa/d以下であった。

＜実施例３＞
実施例３では、pH6.7〜7.2、カルシウム濃度約1mg/L、Mアルカリ濃度約100mg/L（as CaCO₃）、銅・ニッケル・亜鉛濃度がそれぞれ約0.1mg/Lの排水を原水として、この原水を、粒状活性炭（クリコールWG160、栗田工業株式会社製）を充填した活性炭ろ過器Ｃにて残留塩素を除去し、被処理水とした。

被処理水に、スケール分散剤としてByhibit AM（Lanxess社、PBTC50%含有）2mg/Lとトリエタノールアミンを5mg/Lとを添加した後、水酸化ナトリウムを用いてpH10〜10.5に調整し、逆浸透膜（ES20、日東電工株式会社製）に供給して逆浸透膜処理を行った。逆浸透膜処理は、水温25℃前後、水回収率85％の条件で、透過流束0.7m³/m²・dの定透過流束運転で実施した。

１ヶ月間の連続通水試験において、逆浸透膜間差圧の経時変化を測定した結果、逆浸透膜間差圧の上昇速度は、2kPa/d以下であった。

＜比較例１＞
トリエタノールアミンを添加しなかったこと以外は、実施例１と同様の条件で通水試験を実施した。逆浸透膜間差圧は、通水１週間で100kPa上昇し、安定した性能が得られなかった。

＜比較例２＞
Byhibit AMを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の条件で通水試験を実施した。通水直後より逆浸透膜給水は白濁し、逆浸透膜間差圧は通水１日後で100kPa以上まで上昇した。

実施例１〜３および比較例１、２の結果を下記表１に示す。

実施例１〜３に係るスケール生成防止方法を行った場合、前記の通り、全ての実施例において、１ヶ月間の連続通水試験において、逆浸透膜間差圧の上昇速度は、2kPa/d以下であった。この結果は、半年以上の期間、薬品洗浄など逆浸透膜の性能回復手段を講じることなく連続運転できることを示す結果と判断できる。

一方、比較例１に係るスケール生成防止方法を行った場合では、前記の通り、逆浸透膜間差圧は、通水１週間で100kPa上昇した。

逆浸透膜の性能は、1％クエン酸溶液を用いた洗浄で初期性能まで回復可能ではあったが、実施例１〜３に係るスケール生成防止方法と比較して、約１週間と短い期間に、薬品洗浄など逆浸透膜の性能回復手段を講じる必要がある結果であった。なお、洗浄廃液の分析の結果、洗浄廃液中の主成分（クエン酸を除いた）は鉄であったことから、水酸化鉄スケールが生成し、逆浸透膜の性能が低下したと判断できた。

また、比較例２に係るスケール生成防止方法を行った場合では、前記の通り、逆浸透膜間差圧は、わずか通水１日で100kPa上昇した。

逆浸透膜の性能は、1％クエン酸溶液を用いた洗浄で初期性能まで回復可能ではあったが、実施例１〜３に係るスケール生成防止方法と比較して、約１日と非常に短い期間に、薬品洗浄など逆浸透膜の性能回復手段を講じる必要がある結果であった。なお、洗浄廃液の分析の結果、洗浄廃液中の主成分（クエン酸を除いた）はカルシウムであったことから、炭酸カルシウムスケールが生成し、逆浸透膜の性能が低下したと判断できた。

以上の結果から、本発明に係るスケール生成防止方法を用いることで、非常に長い期間、スケールの生成を防止することができるため、薬品洗浄など逆浸透膜の性能回復手段を講じることなく安定した逆浸透膜処理を長期間行うことが可能であることが示された。

本発明に係るスケール生成防止方法および逆浸透膜処理用スケール防止剤を用いれば、電子デバイス製造工場等から排出される高濃度ないし低濃度有機物（ＴＯＣ）含有排水を逆浸透（ＲＯ）膜分離装置を用いて処理・回収する際、ＲＯ膜分離装置内での有機物の膜面付着によるフラックスの低下や、バイオファウリングを防止して長期にわたり安定な処理を行うと同時に、水中ＴＯＣ濃度を効率的に低減して高水質の処理水を得ることが可能である。

また、本発明に係るスケール生成防止方法および逆浸透膜処理用スケール防止剤を用いれば、非常に長い期間、薬品洗浄など逆浸透膜の性能回復手段を講じることなく連続運転することが可能である。

（１） 第１スケール防止剤添加工程
（２） 第２スケール防止剤添加工程
（３） ｐＨ調整工程
ＲＯ 逆浸透膜分離装置
Ｔ タンク
Ｐ ポンプ
Ｍ ラインミキサ
Ｆ 保安フィルタ
Ａ 酸剤
Ｃ 活性炭ろ過器

Claims (6)

1. 逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止する方法であって、
   被処理水に水溶性有機ホスホネートを添加する第１スケール防止剤添加工程と、
   被処理水にトリエタノールアミンを添加する第２スケール防止剤添加工程と、
   を順不同で行った後に、ｐＨ９以上の被処理水を逆浸透膜処理するスケール生成防止方法。
2. 被処理水にアルカリ剤を添加してｐＨを９以上に調整するｐＨ調整工程を、更に順不同で行う請求項１記載のスケール生成防止方法。
3. 前記水溶性有機ホスホネートは、１−ヒドロキシ−エチリデン−１，１−ジホスホン酸および／または２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸である請求項１または２に記載のスケール生成防止方法。
4. 逆浸透膜処理におけるスケール生成を防止するための薬剤であって、
   下記の（１）および（２）を含有し、ｐＨ９以上で逆浸透膜処理を行うための逆浸透膜処理用スケール防止剤。
   （１）水溶性有機ホスホネート。
   （２）トリエタノールアミン。
5. 被処理水をｐＨ９以上に調整するための（３）アルカリ剤を更に含有する逆浸透膜処理用スケール防止剤。
6. 前記水溶性有機ホスホネートは、１−ヒドロキシ−エチリデン−１，１−ジホスホン酸および／または２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸である請求項４または５に記載の逆浸透膜処理用スケール防止剤。

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