JP2015139771A - 逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システム及び方法 - Google Patents

逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システム及び方法を提供する。
【解決手段】前処理された原水（流入水１６）から、塩分が除去された再生水１８と工業団地排水１１中の塩分が濃縮された濃縮水１９とを得るＲＯ膜１７ａを有する逆浸透膜装置１７と、流入水１６を逆浸透膜装置１７へ流入する流入水ラインＬ1又は逆浸透膜装置からの濃縮水１９を流出する濃縮水ラインＬ2に設けられ、流入水１６又は濃縮水１９中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視する監視装置２１Ａ、２１Ｂと、監視装置２１Ａ、２１Ｂでの監視の結果、流入水１６又は濃縮水１９中でケミカルファウリング起因物質が確認された場合、逆浸透膜装置１７に流入する前流側において、流入水１６からケミカルファウリング起因物質を除去する除去装置である薬剤供給部２２を備え、逆浸透膜装置１７へ流入する以前において、流入水１６よりケミカルファウリング起因物質を除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システム及び方法に関するものである。
従来、各種産業の有機物を含む工場排水は、標準活性汚泥法のように生物処理で処理されている。この標準活性汚泥法は、有機排水を好気的に生物処理させる生物処理法である。各種の工場から排出される工場排水は、例えば油水分離処理、凝集沈殿処理等の一次処理を行った後、例えば活性汚泥処理等の二次処理を行った後、例えば逆浸透膜装置等の水再生装置での透過水から再生水を得ている。
この逆浸透膜装置で用いる逆浸透膜は、例えばポリアミド系材料等からなるが、このポリアミド系材料は、有機物による汚染を受けやすく、透過流速が低下しやすい、という問題ある。
そこで、従来において、逆浸透膜の汚染を防ぎ、透過流速の低下を抑えることができる吸着剤を用いた吸着手段で吸着処理する水処理方法および装置が提案されている（特許文献１）。
特開２００３−２７５７６０号公報
しかしながら、従来技術の提案では、吸着剤が汚染物質に対して破過した場合、吸着手段から汚染物質が流出し、逆浸透膜を汚染する、という問題がある。
特許文献１の技術においては、吸着筒に吸着した汚染物質を分析可能だが、汚染物質が既知(同定済み)であり、かつ、吸着剤による吸着容量が判っていなければ、処理水への汚染物質の流出を予想できない、という問題がある。
よって、汚染物質が不明確な工業排水や、周辺海域・水域からの排水の混入がある海水では、逆浸透膜の汚染対策としては十分ではない。
よって、工業排水や海水等の原水を処理・再生する際に、逆浸透膜装置への導入前において汚染物質を把握して、逆浸透膜を詰まらせるケミカルファウリングを防止することができる逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システムの出現が切望されている。
本発明は、前記問題に鑑み、逆浸透膜装置の導入前において汚染物質を把握して、対策を講じることができる逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システム及び方法を提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、原水を前処理する前処理手段と、前処理された流入水から、塩分が除去された再生水と原水中の塩分が濃縮された濃縮水とを得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、前記流入水を流入する流入水ライン又は前記濃縮水を排出する濃縮水ラインのいずれか一方又は両方に設けられ、前記流入水又は前記濃縮水中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視する監視装置と、前記監視装置での監視の結果、前記流入水又は前記濃縮水中で前記ケミカルファウリング起因物質が確認された場合、前記逆浸透膜装置に流入する前流側において、前記流入水から前記ケミカルファウリング起因物質を除去する除去装置とを備えることを特徴とする逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システムにある。
第２の発明は、第１の発明において、前記監視装置が、前記ケミカルファウリング起因物質を特定する化学的監視により行うことを特徴とする逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システムにある。
第３の発明は、第１の発明において、前記監視装置が、前記流入水の一部を分岐し、前記ケミカルファウリングの有無による膜劣化をケミカルファウリング検出用小型膜装置で確認することを特徴とする逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システムにある。
第４の発明は、原水を前処理する前処理工程と、前処理された流入水から、塩分が除去された透過水と原水中の塩分が濃縮された濃縮水とを逆浸透膜により分離する逆浸透膜工程と、前記逆浸透膜工程の前記流入水又は逆浸透膜工程の前記濃縮水中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視する監視工程と、前記監視工程での監視の結果、前記流入水又は前記濃縮水中で前記ケミカルファウリング起因物質が確認された場合、前記逆浸透膜工程に流入する前流側において、前記流入水からケミカルファウリング起因物質を除去することを特徴とする逆浸透膜へのケミカルファウリング防止方法にある。
本発明によれば、逆浸透膜装置で再生水を製造するに際し、監視装置において、ケミカルファウリング起因物質を検出し、制御装置でケミカルファウリングの原因を低減する操作を実行することで、逆浸透膜装置への汚染物質の流入を防止し、逆浸透膜装置を保護することができる。
図１は、実施例１に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。 図２は、実施例１に係る他のケミカルファウリング防止システムの概略図である。 図３は、実施例１に係る他のケミカルファウリング防止システムの概略図である。 図４は、カチオン系界面活性剤とアニオン系薬剤との反応の挙動を示す図である。 図５−１は、ケミカルファウリング検出用小型膜装置の概略図である。 図５−２は、ケミカルファウリング検出用小型膜装置の概略図である。 図６は、小型膜装置で流量を一定として運転する場合の時間の経過と圧力の変動との関係を示す図である。 図７は、小型膜装置で圧力を一定として運転する場合の時間の経過と流速の変動との関係を示す図である。 図８は、小型膜装置で時間の経過と塩濃度を監視する関係を示す図である。 図９は、実施例２に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。 図１０は、実施例３に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。 図１１は、実施例４に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。 図１２は、実施例５に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。 図１３は、実施例６に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。 図１４は、実施例６に係る他のケミカルファウリング防止システムの概略図である。
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
図１は、実施例１に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。図２及び図３は、実施例１に係る他のケミカルファウリング防止システムの概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るケミカルファウリング防止システム１０Ａ−１は、工業団地排水１１を一時的に受け入れ貯留するバッファタンク１２と、バッファタンク１２からの流出水１１Ａを一次処理する一次処理手段１３と、一次処理手段１３で処理された流出水１１Ｂを微生物により二次処理する二次処理手段である活性汚泥処理部１４と、前処理された流入水１６から、塩分が除去された再生水（透過水）１８と工業団地排水１１中の塩分が濃縮された濃縮水１９とを得るＲＯ膜１７ａを有する逆浸透膜装置１７と、流入水１６を逆浸透膜装置へ流入する流入水ラインＬ1又は逆浸透膜装置からの濃縮水１９を流出する濃縮水ラインＬ2のいずれか一方又は両方に設けられ、流入水１６又は濃縮水１９中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視する監視装置２１Ａ、２１Ｂと、該監視装置２１Ａ、２１Ｂでの監視の結果、流入水１６又は濃縮水１９中でケミカルファウリング起因物質が確認された場合、逆浸透膜装置１７に流入する前流側において、流入水１６からケミカルファウリング起因物質を薬剤２３を供給して除去する除去装置である薬剤供給部２２を備え、逆浸透膜装置１７へ流入する以前において、流入水１６よりケミカルファウリング起因物質を除去する対策を実施するものである。
なお、図中、符号１５は固液分離部（膜）、２４は制御手段を図示する。
以下、本実施例では、ケミカルファウリング起因物質として、その一種である例えばカチオン系界面活性剤と特定し、その対策用の薬剤２３としてアニオン系薬剤を用いて説明するが、本発明は、原因不明の薬剤によるケミカルファウリングも発生するので、これに限定されるものではない。
図１に示すケミカルファウリング防止システム１０Ａ−１では、逆浸透膜装置１７の流入水ラインＬ1に監視装置２１Ａを設けると共に、逆浸透膜装置１７の濃縮水ラインＬ2に監視装置２１Ｂを設けている。
すなわち、監視装置２１Ａ、２１Ｂのいずれかにおいて、ケミカルファウリング起因物質を確認しており、その対策用の薬剤２３を予め確認しておくことで、迅速に薬剤投入することができる。
一次処理手段１３は、例えば油水分離部１３Ａ、凝集沈殿部１３Ｂ、必要に応じて貯留タンク（図示せず）等を備えており、工業団地排水１１の一次処理を行う。なお、初沈装置等を追加するようにしてもよい。なお、バッファタンクを一次処理手段１３に含める場合もある。
二次処理手段は、活性汚泥処理部１４及びその変法とする。具体的には、標準活性汚泥法、膜分離活性汚泥法（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ：ＭＢＲ、精密ろ過膜(ＭＦ膜)または限外ろ過膜（ＵＦ膜）を用いる方法）、生物膜法（Ｂｉｏ−Ｆｉｌｍ Ｒｅａｃｔｏｒ：ＢＦＲ）、生物担体を用いる方法などを挙げることができる。
次に、ケミカルファウリング防止システムを用いて、処理対策を実施する手順を、逆浸透膜装置１７の流入水ラインＬ1に設けた監視装置２１Ａで監視する場合について説明する。
図２に示すケミカルファウリング防止システム１０Ａ−２では、逆浸透膜装置１７の流入水ラインＬ1にのみ監視装置２１Ａを設けたケミカルファウリング防止システムの概略図である。
先ず、原水である工業団地排水１１を、一次処理手段１３及び活性汚泥処理部１４及び固液分離部（膜）１５を通過して前処理された流入水ラインＬ1の流入水１６中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視装置２１Ａで監視する。
この監視装置２１Ａでの監視の結果、流入水１６の性状に異常がないか否かが常に判断される。
この判断としては、流入水１６中のカチオン系界面活性剤の濃度を監視装置２１Ａ内の検出装置で検出する。
流入水１６中のカチオン系界面活性剤の濃度を直接検出することで、その存在の有無が判る。
検出装置に用いるカチオン系界面活性剤の濃度測定方法としては、例えばメチレンブルー法、ブロモフェノールブルー法、テトラフェニルほう素ナトリウム法、フェリシアン化カリウム法、りんタングステン酸法がある。また個別の物質の分離定量法としては、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）法、液体クロマトグラフ（ＬＣ）法等があるので、検出装置として特に限定されるものではない。
１） このカチオン系界面活性剤の有無の検出の結果、カチオン界面活性剤がないと判断された場合には、そのまま通常の再生水１８の製造の操作を続行する。
２） これに対し、このカチオン系界面活性剤の有無の検出の結果、カチオン系界面活性剤があると判断された場合には、制御装置２４の制御により、アニオン系薬剤供給部２２から凝集沈殿部１３Ｂ又は活性汚泥処理部１４又はこれらの間に、アニオン系の薬剤２３を添加する操作を行う。
この添加操作の挙動について、図４を参照して説明する。
図４は、カチオン系界面活性剤（図中：実線）とアニオン系薬剤との反応の挙動を示す図である。
図４に示すように、カチオン系界面活性剤がある場合、アニオン系の薬剤２３としてアニオン系薬剤を、薬剤供給部２２から供給して反応することで、カチオン系界面活性剤の濃度が低下する。
所定量添加することで、カチオン系界面活性剤の濃度が低下してゼロとなった地点が反応の終点となる。
その後アニオン系薬剤の添加を続けると、アニオン系薬剤の濃度が上昇する（図中：一点鎖線）。
なお、アニオン系薬剤が多い場合には、再生水１８を製造する逆浸透膜装置１７において通常アニオン系薬剤を供給するので、何らの影響もない。
ここで、アニオン系薬剤の例として、以下を例示することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
（ａ）アニオン系薬剤の例としてのスケール防止剤は、ＢＷＡ社製の「Flocon260（商品名）」、栗田工業社製の「クリロイヤルＳ（商品名）」、Ｎａｌｃｏ社製の「ＰｅｒｍａＴｒｅａｔ ＰＣ−１９１Ｔ、ＯＳＭＯＴＲＥＡＴ ＯＳＭ７８６Ｔ（商品名）」を挙げることができる。
（ｂ）アニオン系薬剤の例としての凝集剤は、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポイリアクリルアミドの部分加水分解塩、マレイン酸共重合物を挙げることができる。
（ｃ）アニオン系薬剤の例としての界面活性剤は、アニオン系薬剤は陰イオン性の官能基をもつ薬剤で、官能基としてはカルボン酸型界面活性剤（Ｒ−ＣＯＯ−Ｍ+）、スルホン酸型界面活性剤（Ｒ−ＳＯ3−Ｍ+）、リン酸エステル型界面活性剤（Ｒ−Ｏ−ＰＯ（ＯＨ）Ｏ−Ｍ+）、硫酸エステル型界面活性剤（Ｒ−Ｏ−ＳＯ3−Ｍ+構造）を挙げることができる。なお、Ｒはアルキル基、Ｍ+は陽イオン（例えばナトリウムイオン（Ｎａ+）など）である。
ここで、カルボン酸型界面活性剤としては、オクタン酸ナトリウム、デカン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ペルフルオロアルキルカルボン酸（ＰＦＯＡ）、ペルフルオロノナン酸、Ｎ−ラウロイルサルコシンナトリウム、ココイルグルタミン酸ナトリウム、アルファスルホ脂肪酸メチルエステル塩を挙げることができる。
また、スルホン酸型界面活性剤としては、１−ヘキサンスルホン酸ナトリウム、１−オクタンスルホン酸ナトリウム、１−デカンスルホン酸ナトリウム、１−ドデカンスルホン酸ナトリウム 、ペルフルオロブタンスルホン酸 、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸ナトリウム、クメンスルホン酸ナトリウム、オクチルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＤＢＳ）、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンジスルホン酸二ナトリウム、ナフタレントリスルホン酸三ナトリウム、ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、パーフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）を挙げることができる。
また、硫酸エステル型界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ミリスチル硫酸ナトリウム、ラウレス硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェノールスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウムを挙げることができる。
また、リン酸エステル型界面活性剤としては、ラウリルリン酸、ラウリルリン酸ナトリウム、ラウリルリン酸カリウムを挙げることができる。
なお、カチオン系薬剤がアニオン系薬剤と反応すると、固形化やゲル化などの現象を生じ懸濁質を形成するので、反応の後に、その懸濁質を除去分離する装置として、凝集分離装置、活性汚泥槽（ＭＢＲ含む）、砂ろ過等を設置している。
ここで、アニオン系の薬剤２３に対して蛍光マーカーをつけておくことで、その蛍光強度の有無を確認し、蛍光がない場合には、両者が反応していると判断し、蛍光が確認された場合には、反応が終了したと判断するようにしてもよい。
この蛍光マーカーが付いた薬剤としては、例えばＮａｌｃｏ社製「ＰｅｒｍａＴｒｅａｔＰＣ−１９１Ｔ」（商品名）、「ＯＳＭＯＴＲＥＡＴ ＯＳＭ７８６Ｔ（商品名）等を例示することができる。
すなわち、カチオン系界面活性剤と蛍光マーカー付きのアニオン系薬剤とが反応すると、両者は固形物となって析出する。このため、例えば凝集沈殿部１３Ｂに薬剤２３を投入した場合、凝集沈殿部１３Ｂからの流出水１１Ｂ中にアニオン系薬剤が含まれていれば、蛍光によりアニオン系薬剤の存在が確認できる。
またアニオン系薬剤が流出水１１Ｂに含まれれば、カチオン系界面活性剤は既に、アニオン系薬剤と反応し除去されていると判断できる。
さらに、工業団地排水１１の発生源にて、カチオン系界面活性剤を使用する場合には、蛍光マーカー付きのカチオン系界面活性剤を使用してもよい。この場合は、蛍光により流入水１６のカチオン系薬剤の存在を確認することができる。
このカチオン系界面活性剤の有無の確認の結果、カチオン系界面活性剤がないと判断された場合には、そのまま通常の操作を実行する。
これに対し、カチオン系界面活性剤があると判断された場合に、アニオン系薬剤の投与では、効果がないと判断し、バイパスラインＬ3を介して、濃縮水ラインＬ2に流入水１６をバイパスラインＬ3によりバイパス操作を行う。バイパス操作後、原水は廃棄される。バイパスラインＬ3への切替は例えば三方弁等の切替弁５０により行う。
または、図３に示すように、流入水ラインＬ1から分岐された分岐ラインＬ4に介装された吸着塔２５に流入水１６の全量を導入し、ここで吸着処理をする。
この吸着塔２５には、例えばＲＯ膜１７ａの材料からなる吸着剤が充填されており、この吸着塔２５で吸着処理を行い、カチオン系界面活性剤及び不明物質が除去されたことを監視装置２１Ａで確認した後、その処理水を逆浸透膜装置１７に流入する。
ここで、本実施例では、ケミカルファウリング起因物質として、カチオン系界面活性剤を例示して説明したが、それ以外のケミカルファウリング起因物質としては、例えばカチオン系界面活性剤、カチオン系凝集剤、多価イオン等を例示することができる。
ここで、カチオン系界面活性剤は陽イオン性の親水基をもつ界面活性剤であり、親水基としては第４級アンモニウム塩型、アミン塩型等を例示することができる。
具体的には、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウムを挙げることができる。
第４級アンモニウム塩型界面活性剤としては、塩化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、塩化ドデシルジメチルベンジルアンモニウム、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化オクチルトリメチルアンモニウム、塩化デシルトリメチルアンモニウム、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化テトラデシルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム （ＣＴＡＣ）、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、臭化アルキルトリメチルアンモニウム、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、塩化ベンジルトリエチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、臭化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム等を挙げることができる。
アルキルアミン塩型界面活性剤としては、モノメチルアミン塩酸塩、ジメチルアミン塩酸塩、トリメチルアミン塩酸塩等を挙げることができる。
ピリジン環を有する界面活性剤としては、塩化ブチルピリジニウム、塩化ドデシルピリジニウム、塩化セチルピリジニウム等を挙げることができる。
また、凝集剤としては、例えば水溶性アニリン樹脂、ポリチオ尿素、ポリエチレンイミン、第４級アンモニウム塩、ポリビニルピリジン類を挙げることができる。
さらに、多価陽イオンとしては、アルミニウムイオン（Ａｌ3+）、鉄イオン（Ｆｅ2+、Ｆｅ3+）等を挙げることができる。
監視装置２１Ａとして、ケミカルファウリングを化学的に計測する以外に、原水の物理的な膜の挙動を評価する物理的計測装置について説明する。
この物理的計測装置は、逆浸透膜装置１７の小型化したケミカルファウリング検出用小型膜装置であり、例えば平膜状のＲＯ膜、または、膜エレメント、モジュール等を用いて、流入水１６又は濃縮水１９の流量変化、圧力変化、塩濃度変化を経時的に確認し、想定以上の変化がある場合（例えば通常の１．１倍以上、望ましくは２倍以上の挙動等）には、ケミカルファウリングが発生すると判断するようにしている。
これにより、カチオン系ポリマー以外の異物の評価も可能となる。
図５−１及び図５−２は、ケミカルファウリング検出用小型膜装置の概略図である。
図５−１に示すように、ケミカルファウリング検出用小型膜装置３０Ａは、流入水ラインＬ1により、流入水１６から分岐する分岐水３１を分岐する分岐ラインＬ11と、分岐ラインＬ11に介装され、分岐水３１を昇圧する高圧ポンプＰと、昇圧された分岐水３１から塩分が除去された透過水３３と分岐水３１中の塩分が濃縮された濃縮水３４とを得るＲＯ膜３２ａを有する小型逆浸透膜装置３２とを備えている。分岐ラインＬ11への切替は例えば三方弁等の切替弁５１により行う。
ケミカルファウリング検出用小型膜装置（以下「小型膜装置」という）３０Ａは、逆浸透膜の平膜等でろ過を行う装置である。ろ過条件は本設の逆浸透膜装置１７よりも厳しい条件とし、具体的にはろ過圧力、膜透過流速、濃度を本設の場合よりも高くしている。
ろ過圧力、膜透過流速を高めるには小型膜装置３０Ａに供給する高圧ポンプＰの制御で足り、濃度を高くするには、水の採取場所を本設逆浸透膜の濃縮水１９を用い、濃縮水分岐ラインＬ12を介して濃縮水１９から分岐した濃縮水３５を用いる。
このような小型膜装置３０Ａを用いて試験することで、本設の逆浸透膜装置１７のケミカルファウリングが発生する事前に、ケミカルファウリングを検出できる。ケミカルファウリングの検出にはろ過圧力、膜透過流速、膜透過液の塩濃度の計測で行うことができる。
なお、小型膜装置３０も運転とともに徐々に閉塞するためろ過圧力や膜透過流速、膜透過液の塩濃度が徐々に増加する。このため、ケミカルファウリングが発生しない時のこれらの項目の経時変化を把握しておき、それよりも著しく速く変化する場合（少なくとも１．１倍以上、望ましくは２倍以上）にはケミカルファウリングと判断する。
図６は、小型膜装置で流量（ＲＯ膜３２ａの透過流速）を一定として運転する場合の時間の経過と圧力の変動との関係を示す図である。
図６に示すように、時間の経過につれて、ろ過圧力の変化を監視している。
このような場合において、小型逆浸透膜装置３２のＲＯ膜３２ａが詰まると、ろ過圧力が急上昇する。このような急激に上昇する場合には、異常があると判断する。
ここで、通常の圧力変動は一点鎖線に示すように、なだらかな圧力上昇である。
なお、通常の場合や異常の場合においても、所定圧力まで上昇した場合には、洗浄を行い、回復させる。
そして、図５−１に示す簡易な小型膜装置３０Ａを用いて、通常よりも速い圧力上昇の兆候がある場合には、異常な挙動であると判断することができる。
図７は、小型膜装置で圧力を一定として運転する場合の時間の経過と流速の変動との関係を示す図である。
図７に示すように、時間の経過につれて、流速の変化を監視している。
このような場合において、小型逆浸透膜装置３２のＲＯ膜３２ａが詰まると、ろ過流速が急降下する。このような急激に降下する場合には、異常があると判断する。
ここで、通常の流速変動は一点鎖線に示すように、なだらかな流速降下である。
所定流速まで低下した場合には、洗浄を行い、回復させる。
そして、図５−１に示す簡易な小型膜装置３０Ａを用いて、通常よりも速いろ過流速の低下の兆候があると、異常な挙動であると判断することができる。
図８は、小型膜装置で時間の経過と膜透過液の塩濃度を監視する関係を示す図である。
図８に示すように、時間の経過につれて、塩濃度を監視している。
このような塩濃度を監視する場合において、小型逆浸透膜装置３２のＲＯ膜３２ａが破壊され、イオン分離ができなくなると、塩濃度が上昇する。このような塩濃度が急上昇する場合には、異常があると判断する。
ここで、通常の塩濃度は、一点鎖線に示すように、塩濃度でほぼ一定である。
このような膜が破壊された場合には、ＲＯ膜３２ａの交換となる。
そして、図５−１に示す簡易な小型膜装置３０を用いて、通常よりも塩濃度の急上昇の兆候があると、異常な挙動であると判断することができる。
簡易な小型膜装置３０Ａとしては、クロスフロー型式を適用するが、デットエンド型式で使いきりとしてもよい。
図５−２は、小型逆浸透膜装置を３台設けたものである。
図５−２に示すように、ケミカルファウリング検出用小型膜装置を分岐ラインＬ11に複数(本実施例では３個）小型逆浸透膜装置３２Ａ〜３２Ｃを有する小型膜装置３０Ｂを設け、バルブＶ1〜Ｖ3を操作することで、各々試験するようにしても良い。
図５−２では、３台の小型逆浸透膜装置３２Ａ〜３２Ｃを用いて、各々塩分が除去された透過水３３ａ〜３３ｃと分岐水３１中の塩分が濃縮された濃縮水３４ａ〜３４ｃとを得ている。
バルブＶ1〜Ｖ3を開いて、試験を行い、ＲＯ膜３２ａ〜３２ｃの洗浄を行う際にも交互に加速試験を行うようにしてもよい。
このように、膜装置を２つ以上設けると、過去のデータとの比較ができる。
また、過去のデータとの例えば速度差を判断要素とすることもできる。
図９は、実施例２に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。
図９に示すように、本実施例に係るケミカルファウリング防止システム１０Ｂは、実施例１に示すケミカルファウリング防止システム１０Ａから薬剤供給部２２を除き、吸着塔５２を設けたものである。なお、その他の構成は実施例１のケミカルファウリング防止システムと同様であるので、重複する部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図９に示すように、本実施例に係るケミカルファウリング防止システム１０Ｂは、工業団地排水１１を一時的に受け入れ貯留するバッファタンク１２と、バッファタンク１２からの流出水１１Ａを一次処理する一次処理手段１３と、一次処理手段１３で処理された流出水１１Ｂを微生物により二次処理する二次処理手段である活性汚泥処理部１４と、前処理された流入水１６から、塩分が除去された再生水（透過水）１８と工業団地排水１１中の塩分が濃縮された濃縮水１９とを得るＲＯ膜１７ａを有する逆浸透膜装置１７と、流入水１６を逆浸透膜装置へ流入する流入水ラインＬ1又は逆浸透膜装置１７からの濃縮水１９を流出する濃縮水ラインＬ2のいずれか一方又は両方に設けられ、流入水１６又は濃縮水１９中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視する監視装置２１Ａ、２１Ｂと、該監視装置２１Ａ、２１Ｂでの監視の結果、流入水１６又は濃縮水１９中でケミカルファウリング起因物質が確認された場合、逆浸透膜装置１７に流入する流入水ラインＬ1に設けた切替弁５１を操作して、流入水１６の全部を導入し、ケミカルファウリング起因物質を吸着する吸着塔５２とを備え、逆浸透膜装置１７へ流入する以前において、流入水１６よりケミカルファウリング起因物質を除去する対策を実施するものである。
吸着塔５２でケミカルファウリング起因物質を除去する吸着材としては、例えば活性炭や逆浸透膜材料（例えばポリアミド樹脂）等を用いることができる。
この吸着塔５２に全部の流入水１６を導入して、ケミカルファウリング起因物質を除去するので、吸着塔５２から流入水ラインＬ1に戻された流入水１６は清浄化される。これにより、逆浸透膜装置１７の導入前において汚染物質を把握して、対策を講じることができる。
図１０は、実施例３に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。
図１０に示すように、本実施例に係るケミカルファウリング防止システム１０Ｃは、実施例１に示すケミカルファウリング防止システム１０Ａから薬剤供給部２２を除き、静電フィルタ５３を設けたものである。なお、その他の構成は実施例１のケミカルファウリング防止システムと同様であるので、重複する部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１０に示すように、本実施例に係るケミカルファウリング防止システム１０Ｃは、工業団地排水１１を一時的に受け入れ貯留するバッファタンク１２と、バッファタンク１２からの流出水１１Ａを一次処理する一次処理手段１３と、一次処理手段１３で処理された流出水１１Ｂを微生物により二次処理する二次処理手段である活性汚泥処理部１４と、前処理された流入水１６から、塩分が除去された再生水（透過水）１８と工業団地排水１１中の塩分が濃縮された濃縮水１９とを得るＲＯ膜１７ａを有する逆浸透膜装置１７と、流入水１６を逆浸透膜装置へ流入する流入水ラインＬ1又は逆浸透膜装置からの濃縮水を流出する濃縮水１９ラインＬ2のいずれか一方又は両方に設けられ、流入水１６又は濃縮水１９中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視する監視装置２１Ａ、２１Ｂと、逆浸透膜装置１７の流入水１６中のケミカルファウリング起因物質を電気的に除去する静電除去手段である静電フィルタ５３とを備え、該監視装置２１Ａ、２１Ｂでの監視の結果、流入水１６又は濃縮水１９中でケミカルファウリング起因物質が確認された場合、静電フィルタ５３を操作して、逆浸透膜装置１７に流入する流入水１６に対して静電処理を行い、逆浸透膜装置１７へ流入する以前において、流入水１６よりケミカルファウリング起因物質を除去する対策を実施するものである。
静電フィルタ５３は、金属フィルタに高電圧を印加することで、フィルタを絶縁体の流入水１６のみが通過でき、不純物である陽イオン界面活性剤等のケミカルファウリング起因物質の通過を防ぎ、これによりケミカルファウリング起因物質を除去する。
この静電フィルタ５３により、プラス帯電のフィルタにて、例えばカチオン系界面活性剤のケミカルファウリング起因物質は反発され、静電フィルタ５３を透過することが阻止される。
このカチオン系界面活性剤の除去としては、静電フィルタと逆のマイナス帯電させた構造物（例えば電極）を設置し、これにカチオン系界面活性剤を吸着させる。この電極に吸着したカチオン系界面活性剤は、静電フィルタと電極との電位を反転し、静電フィルタにマイナス荷電、電極にプラス荷電することで、電極からカチオン系界面活性剤を脱離させる。この脱離液は、静電フィルタ５３の上流側に設けた排出管５４から系外に排出させる。
本実施例では、静電除去手段として、静電フィルタ５３を用いて静電的に除去することを説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば静電脱塩（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｄｅｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ：ＣＤＩ）を用いるようにしてもよい。
図１１は、実施例４に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。
図１１に示すように、本実施例に係るケミカルファウリング防止システム１０Ｄは、実施例１に示すケミカルファウリング防止システム１０Ａから薬剤供給部２２を除き、油水分離部１３Ａの前段側に浮上分離槽５５を設けたものである。
泡沫発生手段又は加圧ガス発生手段を有する浮上分離槽５５を、一次処理手段１３の油水分離部１３Ａの前流側に設置し、泡沫又は加圧ガスを発生させ、ケミカルファウリング起因物質を浮上分離させて除去する。
なお、浮上分離槽５５の設置は、油水分離部１３Ａの前流側に限定されず、後流側に設置するようにしてもよい。
そして、監視装置２１Ａ又は２１Ｂでの監視の結果、流入水１６又は濃縮水１９中でケミカルファウリング起因物質が確認された場合、逆浸透膜装置１７に流入する前流側の浮上分離槽５５において、泡沫又は加圧ガスを強制的に発生させ、ケミカルファウリング起因物質を浮上分離させて除去する。
図１２は、実施例５に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。
図１２に示すように、本実施例に係るケミカルファウリング防止システム１０Ｅは、実施例１に示すケミカルファウリング防止システム１０Ａから薬剤供給部２２を除いたものである。
そして、監視装置２１Ａで監視された際には、活性汚泥処理部１４において、通常の操作よりもさらに強い操作を実施する。
例えば活性汚泥処理部１４にて、活性汚泥を活性化させる（空気導入量増加、酸素導入等）操作を行い、ケミカルファウリング起因物質を吸着又は酸化分解して除去する。
図１３は、実施例６に係るケミカルファウリング防止システムの概略図である。図１４は、実施例６に係る他のケミカルファウリング防止システムの概略図である。
本実施例では、原水として海水を用いた場合である。なお、実施例１のケミカルファウリング防止システムと同一の構成について重複する部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１３に示すように、本実施例に係るケミカルファウリング防止システム１０Ｆは、海水６１を一時的に受け入れ貯留する貯留部６２と、貯留部６２からポンプにより吸引され、海水ラインＬ0により導入される海水６１中の不純物をろ過するろ過器６３と、ろ過された海水６１を一時的の貯留するろ過水槽６４と、ろ過水槽６４からろ過水ポンプＰ2により汲み上げられた海水６１の懸濁物を除去する保安フィルタ６５と、フィルタ通過後の海水６１を昇圧する高圧ポンプ６６と、昇圧した流入水１６を逆浸透膜装置へ流入する流入水ラインＬ1又は逆浸透膜装置１７からの濃縮水１９を流出する濃縮水ラインＬ2のいずれか一方又は両方に設けられ、流入水１６又は濃縮水１９中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視する監視装置２１Ａ、２１Ｂと、該監視装置２１Ａ、２１Ｂでの監視の結果、流入水１６又は濃縮水１９中でケミカルファウリング起因物質が確認された場合、逆浸透膜装置１７に流入する前流側において、流入水１６からケミカルファウリング起因物質を除去する除去装置である薬剤供給部２２を備え、逆浸透膜装置１７へ流入する以前において、流入水１６よりケミカルファウリング起因物質を除去する対策を実施するものである。
本実施例では、ろ過器６３としては、濾過槽に、濾過材としての砂と、アンスラサイト（無煙炭）とが層状に敷かれた二層濾過装置（ＤＭＦ：Ｄｕａｌ Ｍｅｄｉａ Ｆｉｌｔｅｒ）を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
海水６１を貯留する貯留部６２に導入する海水６１には殺菌剤７１が供給されると共に、ろ過器６３に供給される海水６１には、例えば凝集剤７２、酸７３及び殺菌剤７１が各々供給される。また、高圧ポンプ６６に供給する海水６１には還元剤７４が供給され、海水６１から再生水１８を再生している。
逆浸透膜装置１７で処理された再生水１８は一度再生タンク７５で貯蔵され、必要に応じて殺菌剤７６、ミネラル剤７７及びアルカリ剤７８を供給して、飲料水７９を製造している。
このような、ケミカルファウリング防止システム１０Ｆを用いて、ケミカルファウリング起因物質の有無により、以下の操作を行う。
１） 監視装置２１Ａ又は２１Ｂにより、ケミカルファウリング起因物質であるカチオン系界面活性剤の有無の検出の結果、カチオン界面活性剤がないと判断された場合には、そのまま通常の再生水１８の製造の操作を続行する。
２） これに対し、監視装置２１Ａ又は２１Ｂにより、ケミカルファウリング起因物質であるカチオン系界面活性剤の有無の検出の結果、カチオン系界面活性剤があると判断された場合には、制御装置２４の制御により、薬剤供給部２２からろ過器６３に供給する海水６１中にアニオン系の薬剤２３を添加する操作を行う。
海水淡水化処理を行うに際し、監視装置２１Ａ、２１Ｂにおいて、ケミカルファウリング起因を検出し、制御装置２４でケミカルファウリングの原因を低減する薬剤２３を投入する操作を実行することで、逆浸透膜装置１７への汚染物質の流入を防止し、逆浸透膜装置１７を保護することができる。
また、図１４に示すように、ろ過器６３への海水ラインＬ0から分岐されたバイパスラインＬ21に介装された吸着塔８２に導入し、ここでケミカルファウリング起因物質を吸着処理する。吸着塔８２でケミカルファウリング起因物質を除去する吸着材としては、例えば活性炭や逆浸透膜材料（例えばポリアミド樹脂）等を用いることができる。
海水ラインＬ0に介装される切替弁８１を切替え、吸着塔５２に全部の海水６１をバイパスラインＬ21により導入して、ケミカルファウリング起因物質を除去するので、吸着塔５２から海水ラインＬ0に戻された海水６１は清浄化される。これにより、逆浸透膜装置１７への導入前において汚染物質を把握して、対策を講じることができる。
１０ ケミカルファウリング防止システム
１１ 工業団地排水
１２ バッファタンク
１３ 一次処理手段
１４ 活性汚泥処理装置
１６ 流入水
１７ 逆浸透膜装置
１８ 再生水（透過水）
１９ 濃縮水
２１Ａ、２１Ｂ 監視装置
２２ 薬剤供給部
２３ 薬剤

Claims (4)

  1. 原水を前処理する前処理手段と、
    前処理された流入水から、塩分が除去された再生水と原水中の塩分が濃縮された濃縮水とを得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、
    前記流入水を流入する流入水ライン又は前記濃縮水を排出する濃縮水ラインのいずれか一方又は両方に設けられ、前記流入水又は前記濃縮水中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視する監視装置と、
    前記監視装置での監視の結果、前記流入水又は前記濃縮水中で前記ケミカルファウリング起因物質が確認された場合、前記逆浸透膜装置に流入する前流側において、前記流入水から前記ケミカルファウリング起因物質を除去する除去装置とを備えることを特徴とする逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システム。
  2. 請求項１において、
    前記監視装置が、前記ケミカルファウリング起因物質を特定する化学的監視により行うことを特徴とする逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システム。
  3. 請求項１において、
    前記監視装置が、前記流入水の一部を分岐し、前記ケミカルファウリングの有無による膜劣化をケミカルファウリング検出用小型膜装置で確認することを特徴とする逆浸透膜へのケミカルファウリング防止システム。
  4. 原水を前処理する前処理工程と、
    前処理された流入水から、塩分が除去された透過水と原水中の塩分が濃縮された濃縮水とを逆浸透膜により分離する逆浸透膜工程と、
    前記逆浸透膜工程の前記流入水又は逆浸透膜工程の前記濃縮水中のケミカルファウリング起因物質の有無を監視する監視工程と、
    前記監視工程での監視の結果、前記流入水又は前記濃縮水中で前記ケミカルファウリング起因物質が確認された場合、前記逆浸透膜工程に流入する前流側において、前記流入水から前記ケミカルファウリング起因物質を除去することを特徴とする逆浸透膜へのケミカルファウリング防止方法。
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