JP2018144015A

JP2018144015A - 逆浸透膜ろ過方法

Info

Publication number: JP2018144015A
Application number: JP2017045071A
Authority: JP
Inventors: 和史近藤; Kazushi Kondo; 光石橋; Hikari Ishibashi
Original assignee: Wellthy Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Aqua Solutions Co Ltd
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2018-09-20

Abstract

【課題】逆浸透膜のファウリングによって逆浸透膜の性能が低下した際に、逆浸透膜の性能を容易に回復できる逆浸透膜ろ過方法を提供する。【解決手段】無機物および有機物を含む原水を逆浸透膜で膜ろ過する方法であり；原水に含まれる無機物よりも原水に含まれる有機物を先に逆浸透膜の表面に付着させて逆浸透膜の表面に有機物層を形成するステップＳ１と；逆浸透膜の表面に有機物層が形成された状態にて原水を逆浸透膜で膜ろ過するステップＳ２とを有する、逆浸透膜ろ過方法。【選択図】図１

Description

本発明は、原水を逆浸透膜で膜ろ過する逆浸透膜ろ過方法に関する。

有機物を多く含む原水（地下水、表流水等）を逆浸透膜で膜ろ過した場合、逆浸透膜の表面に有機物が付着し、逆浸透膜のファウリング等の問題が生じやすい。逆浸透膜のファウリングが生じると、逆浸透膜の性能（透過流量、塩阻止率等）が低下し、また、圧力損出が増加して逆浸透膜の寿命に影響する。そのため、有機物を多く含む原水を逆浸透膜で膜ろ過する場合、原水を前処理して原水中の有機物を減らし、逆浸透膜の表面への有機物の付着を抑えるように逆浸透膜ろ過装置の運転条件を制御する、逆浸透膜の表面への有機物の付着を抑える分散剤をあらかじめ原水に添加する、等の対策が取られている（例えば、特許文献１）。

ところで、地下水、河川水等には、無機物も多く含まれている。無機物を多く含む原水を逆浸透膜で膜ろ過した場合、濃縮水中で無機物が析出して形成された無機スケールが逆浸透膜の表面に付着し、逆浸透膜のファウリング等の問題が生じやすい。逆浸透膜の表面に付着する無機スケールとしては、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム等が挙げられ、特にシリカは薬品溶解性が低いため、逆浸透膜を薬品洗浄しても無機スケールを完全に取り除くことはできず、逆浸透膜の性能を回復できない。そのため、地下水、河川水等を逆浸透膜で膜ろ過する場合、逆浸透膜の表面への有機物の付着を抑える対策に加え、逆浸透膜の表面への無機スケールの付着を抑える対策も必要になる。

無機スケールが表面に付着しにくい逆浸透膜としては、膜本体の表面にポリビニルアルコールからなるポリマーコーティング層をあらかじめ形成した逆浸透複合膜が提案されている（特許文献２）。

特開２０１５−１４２９０３号公報特開平１１−０２８４６６号公報

しかし、ポリマーコーティング層をあらかじめ形成した逆浸透複合膜で地下水、表流水等を膜ろ過したとしても、膜ろ過を長期間続けているうちに逆浸透複合膜のポリマーコーティング層に無機スケールがどうしても付着し、逆浸透膜のファウリング等の問題が生じてしまう。逆浸透複合膜のポリマーコーティング層に無機スケールがいったん付着してしまうと、逆浸透複合膜を薬品洗浄しても無機スケールを完全に取り除くことはできず、逆浸透複合膜の性能を十分に回復できない。

本発明は、逆浸透膜のファウリングによって逆浸透膜の性能が低下した際に、逆浸透膜の性能を容易に回復できる逆浸透膜ろ過方法を提供する。

本発明は、下記の態様を有する。
＜１＞無機物および有機物を含む原水を逆浸透膜で膜ろ過する方法であり；原水に含まれる無機物よりも原水に含まれる有機物を先に逆浸透膜の表面に付着させて逆浸透膜の表面に有機物層を形成するステップＳ１と；逆浸透膜の表面に有機物層が形成された状態にて原水を逆浸透膜で膜ろ過するステップＳ２とを有する、逆浸透膜ろ過方法。
＜２＞ステップＳ１において、ステップＳ２よりも高い膜ろ過流束にて原水を逆浸透膜で膜ろ過する、前記＜１＞の逆浸透膜ろ過方法。
＜３＞ステップＳ１において、ステップＳ２よりも低い水回収率にて原水を逆浸透膜で膜ろ過する、前記＜１＞または＜２＞の逆浸透膜ろ過方法。
＜４＞ステップＳ１における水回収率が、原水を逆浸透膜で膜ろ過する際に排出される濃縮水における無機物の濃度が、濃縮水と同じ温度および同じｐＨの水中における無機物の飽和溶解度未満となるような水回収率である、前記＜３＞の逆浸透膜ろ過方法。
＜５＞ステップＳ２における水回収率が、５０％以上である、前記＜３＞または＜４＞の逆浸透膜ろ過方法。
＜６＞ステップＳ２における水回収率が、原水を逆浸透膜で膜ろ過する際に排出される濃縮水における無機物の濃度が、濃縮水と同じ温度および同じｐＨの水中における無機物の飽和溶解度以上となるような水回収率である、前記＜３＞〜＜５＞のいずれかの逆浸透膜ろ過方法。
＜７＞薬品によって逆浸透膜の表面の有機物層を除去するステップＳ３をさらに有する、前記＜１＞〜＜６＞のいずれかの逆浸透膜ろ過方法。
＜８＞少なくとも無機物を含む第１の原水に有機物を添加して第２の原水を調製し、第２の原水を前記原水として少なくともステップＳ１に用いる、前記＜１＞〜＜７＞のいずれかの逆浸透膜ろ過方法。
＜９＞ステップＳ１に用いる原水中の全有機炭素（ＴＯＣ）が、３ｍｇ／Ｌ以上である、前記＜１＞〜＜８＞のいずれかの逆浸透膜ろ過方法。

本発明の逆浸透膜ろ過方法によれば、逆浸透膜のファウリングによって逆浸透膜の性能が低下した際に、逆浸透膜の性能を容易に回復できる。すなわち、逆浸透膜の性能低下の原因とする無機物を逆浸透膜表面から容易に系外に排出することにより、水回収率を改善でき、逆浸透膜のろ過能力を保持することが可能である。さらに、本発明には、原水由来の有機物を利用することで、膜表面付着する無機物を容易に除去することができるので、無機スケール分散剤の注入が不要である。

逆浸透膜ろ過装置の一例を示す概略構成図である。

＜逆浸透膜ろ過方法＞
本発明の逆浸透膜ろ過方法は、無機物および有機物を含む原水を逆浸透膜で膜ろ過する方法であり、下記のステップＳ１〜Ｓ３を有する。
ステップＳ１：原水に含まれる無機物よりも原水に含まれる有機物を先に逆浸透膜の表面に付着させて逆浸透膜の表面に有機物層を形成するステップ。
ステップＳ２：逆浸透膜の表面に有機物層が形成された状態にて原水を逆浸透膜で膜ろ過するステップ。
ステップＳ３：供給圧力の上昇に応じて、薬品によって逆浸透膜の表面の有機物層を除去するステップ。

（逆浸透膜）
逆浸透膜による原水の膜ろ過は、例えば、１つ以上の逆浸透膜モジュールを備えた逆浸透膜ろ過装置を用いて行われる。
逆浸透膜モジュールは、原水を膜ろ過して逆浸透膜を透過した透過水と逆浸透膜を透過しない濃縮水とを分離できる形態であればよく、特に限定はされない。
逆浸透膜モジュールとしては、例えば、集水管のまわりに逆浸透膜を巻き回した円柱状の逆浸透膜エレメントを円筒状のケーシングに収納した、いわゆるスパイラル型逆浸透膜モジュール等が挙げられる。
逆浸透膜の材質としては、ポリアミド、ポリスルフォン、セルロースアセテート等が挙げられる。

（原水）
原水は、無機物および有機物を含むものであればよい。無機物および有機物を含む原水としては、例えば、地下水、表流水等が挙げられる。
無機物としては、原水に溶解したケイ素分（溶性ケイ酸）、カルシウム分、マグネシウム分、アルミニウム分、鉄分、マンガン分等が挙げられる。
有機物としては、天然有機物（多糖類、タンパク質等）、微生物、微生物代謝物、合成有機物（合成高分子等）等が挙げられる。

ステップＳ１に用いる原水中の全有機炭素（ＴＯＣ）は、３ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、１０〜５０ｍｇ／Ｌがより好ましく、２０〜３０ｍｇ／Ｌがさらに好ましい。ステップＳ１に用いる原水中のＴＯＣが前記範囲の下限値以上であれば、逆浸透膜の表面に有機物が付着しやすくなるとともに、逆浸透膜の表面に比較的短時間で有機物層を形成できる。ステップＳ１に用いる原水中のＴＯＣが前記範囲の上限値以下であれば、有機物による逆浸透膜のファウリングの発生が抑えられ、ステップＳ３の頻度を減らすことができる。

本発明においては、少なくとも無機物を含む第１の原水に有機物を添加して第２の原水を調製し、第２の原水を前記原水として少なくともステップＳ１に用いてもよい。原水中の有機物を積極的に増やすことによって、逆浸透膜の表面に有機物が付着しやすくなるとともに、逆浸透膜の表面に比較的短時間で有機物層を形成できる。

ステップＳ２に用いる原水中のＴＯＣは、通常の地下水、表流水等のＴＯＣであればよく、特に限定されない。なお、原水中のＴＯＣが高くなりすぎると、有機物による逆浸透膜のファウリングが短時間で発生し、ステップＳ３の頻度が増えるおそれがあるため、ステップＳ２に用いる原水中のＴＯＣは、３０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、３ｍｇ／Ｌ以下がより好ましく、１ｍｇ／Ｌ以下がさらに好ましい。

（ステップＳ１）
ステップＳ１においては、原水に含まれる無機物よりも原水に含まれる有機物を積極的に逆浸透膜の表面に付着させて逆浸透膜の表面に有機物層を形成することによって、逆浸透膜の表面に無機物（無機スケール）が付着することを極力抑える。
ステップＳ１においては、具体的には、原水に含まれる無機物よりも原水に含まれる有機物が逆浸透膜の表面に付着しやすくなるような条件にて原水を逆浸透膜で膜ろ過する。

無機物よりも有機物を積極的に逆浸透膜の表面に付着させるためには、（ｉ）有機物が逆浸透膜の表面に付着しやすい条件、および（ｉｉ）無機物が濃縮水中に析出しにくい条件のいずれか一方または両方の条件にて原水を逆浸透膜で膜ろ過すればよく、（ｉ）および（ｉｉ）の両方の条件にて原水を逆浸透膜で膜ろ過することが好ましい。

（ｉ）の条件を達成するためには、具体的には、膜ろ過流束を大きくし、無機物が析出して無機スケールが逆浸透膜の表面に付着する前に、有機物を逆浸透膜の表面に短時間で多く付着させればよい。
したがって、ステップＳ１においては、ステップＳ２（すなわち通常の運転条件）よりも高い膜ろ過流束にて原水を逆浸透膜で膜ろ過することが好ましい。

ステップＳ１における膜ろ過流束は、０．４ｍ^３／ｍ^２／Ｄａｙ以上が好ましく、０．５〜０．８ｍ^３／ｍ^２／Ｄａｙがより好ましく、０．６〜０．７ｍ^３／ｍ^２／Ｄａｙがさらに好ましい。ステップＳ１における膜ろ過流束が前記範囲の下限値以上であれば、無機物が析出して無機スケールが逆浸透膜の表面に付着する前に、有機物を逆浸透膜の表面に短時間で多く付着できる。ステップＳ１における膜ろ過流束が前記範囲の上限値以下であれば、相対的に短い時間で排水することはでき、排水量が多いという問題もない。

（ｉｉ）の条件を達成するためには、具体的には、濃縮水中の無機物の濃度が高くならないように水回収率を減らせばよい。
したがって、ステップＳ１においては、ステップＳ２（すなわち通常の運転条件）よりも低い水回収率にて原水を逆浸透膜で膜ろ過することが好ましい。

ステップＳ１における水回収率は、原水を逆浸透膜で膜ろ過する際に排出される濃縮水における無機物の濃度が、濃縮水と同じ温度および同じｐＨの水中における無機物の飽和溶解度未満となるような水回収率であることが好ましい。濃縮水における無機物の濃度が無機物の飽和溶解度未満であれば、無機物が析出しにくく、無機スケールが逆浸透膜の表面に付着しにくい。実際の運転する際に、現場の水質に応じて、調整する。例えば、膜ろ過流束は０．５〜０．６ｍ^３／ｍ^２／Ｄａｙであり、水回収率は５０〜６０％であり、ＴＯＣは２０〜２５ｍｇ／Ｌであることを同時に満たすことが好ましい。

ステップＳ１からステップＳ２への切り替えは、ステップＳ１開始からの経過時間；ステップＳ１開始時に対する原水の供給圧力の上昇度合等を目安に適宜行えばよい。ステップＳ１の時間が短すぎたり、原水の供給圧力の上昇度合が小さすぎたりすると、有機物層の形成が不十分となり、無機スケールが逆浸透膜の表面に付着しやすくなる。ステップＳ１の時間が長すぎたり、原水の供給圧力の上昇度合が大きすぎたりすると、有機物層が厚くなりすぎ、有機物層による逆浸透膜のファウリングが発生しやすい。

（ステップＳ２）
ステップＳ２においては、逆浸透膜の表面に有機物層が形成された状態にて原水を逆浸透膜で膜ろ過することによって、有機物層を逆浸透膜の保護層として利用し、有機物層にて無機物（無機スケール）を捕捉し、逆浸透膜の表面に無機スケールが直接付着することを抑える。
ステップＳ２においては、具体的には、通常の運転条件にて原水を逆浸透膜で膜ろ過する。

ステップＳ２における膜ろ過流束は、０．６ｍ^３／ｍ^２／Ｄａｙ以下が好ましい。ステップＳ２における膜ろ過流束が前記範囲の上限値以下であれば、有機物による逆浸透膜のファウリングの発生が抑えられ、ステップＳ３の頻度を減らすことができる。

ステップＳ２における水回収率は、５０％以上が好ましく、５０〜９５％がより好ましく、７０〜９０％がさらに好ましい。ステップＳ２における水回収率が前記範囲の下限値未満では、無機物によるファウリングが急激に進行しステップＳ３の頻度が増加するため好ましくない。ステップＳ２における水回収率が前記範囲の上限値を超えると、排水量が増加するため好ましくない。

ステップＳ２における水回収率は、原水を逆浸透膜で膜ろ過する際に排出される濃縮水における無機物の濃度が、濃縮水と同じ温度および同じｐＨの水中における無機物の飽和溶解度以上となるような水回収率であることが好ましい。濃縮水における無機物の濃度が無機物の飽和溶解度以上であれば、造水率を高めることが出来る。

ステップＳ２からステップＳ３への切り替えは、ステップＳ２開始からの経過時間；ステップＳ１開始時に対する原水の供給圧力の上昇度合（例えば１０％上昇）等を目安に適宜行えばよい。ステップＳ２の時間が短すぎたり、原水の供給圧力の上昇度合が小さすぎたりすると、ステップＳ３の頻度が多くなり、膜ろ過の効率が悪くなる。ステップＳ２の時間が長すぎたり、原水の供給圧力の上昇度合が大きすぎたりすると、逆浸透膜のファウリングによって逆浸透膜の性能（透過流量、塩阻止率等）が著しく低下する。

（ステップＳ３）
ステップＳ３においては、薬品によって逆浸透膜の表面の有機物層を除去することによって、有機物層に捕捉されていた無機物（無機スケール）も除去して逆浸透膜の性能を回復する。
ステップＳ３においては、具体的には、原水の代わりに、薬品を含む薬液を逆浸透膜に供給し、逆浸透膜を洗浄する。

薬品としては、有機物を水に溶解または剥離できるものであればよく、特に限定されない。薬品を含む薬液としては、例えば、アルカリ性化合物の水溶液等が挙げられる。アルカリ性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。これらの薬品に界面活性剤やキレート剤が含まれていても利用可能である。また、アルカリ洗浄の後、酸洗浄を実施することも可能である。

ステップＳ３が完了したら、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ３を再び繰り返す。ステップＳ３からステップＳ１への切り替えは、ステップＳ３開始からの経過時間；ステップＳ３開始時に対する原水の供給圧力の低下度合等を目安に適宜行えばよい。ステップＳ３の時間が短すぎたり、原水の供給圧力の低下度合が低すぎたりすると、有機物層の除去が不十分となる。

（逆浸透膜ろ過方法の一実施形態）
図１は、逆浸透膜ろ過装置の一例を示す概略構成図である。
逆浸透膜ろ過装置１０は、原水を膜ろ過して逆浸透膜を透過した透過水と逆浸透膜を透過しない濃縮水とを分離する少なくとも１本の逆浸透膜モジュール１２と；逆浸透膜モジュール１２に供給する薬液を貯留する薬液供給タンク１４と；逆浸透膜モジュール１２から排出された薬液を一旦貯留する薬液貯留タンク１６と；逆浸透膜モジュール１２に原水を供給する原水供給ライン１８と；逆浸透膜モジュール１２で得られた透過水を排出する透過水ライン２０と；逆浸透膜モジュール１２で得られた濃縮水を排出する濃縮水ライン２２と；濃縮水ライン２２の途中から分岐して濃縮水を原水供給ライン１８の途中に返送する濃縮水返送ライン２４と；薬液供給タンク１４の薬液を原水供給ライン１８の途中に供給する薬液供給ライン２６と；濃縮水ライン２２の途中から分岐して薬液を薬液貯留タンク１６に回収する薬液回収ライン２８と；薬液貯留タンク１６に水を供給する給水ライン２９と；薬液貯留タンク１６の薬液を濃縮水返送ライン２４の合流点および薬液供給ライン２６の合流点よりも下流側の原水供給ライン１８の途中に返送する薬液返送ライン３０と；濃縮水返送ライン２４の合流点および薬液供給ライン２６の合流点よりも下流側ならびに薬液返送ライン３０の合流点よりも上流側の原水供給ライン１８の途中に設けられた加圧ポンプ３２と；透過水ライン２０の途中に設けられた透過水流量計３４と；濃縮水返送ライン２４の分岐点よりも下流側の濃縮水ライン２２の途中に設けられた濃縮水流量計３６と；濃縮水返送ライン２４の途中に設けられた濃縮水返送流量計３８と；濃縮水返送ライン２４の分岐点よりも上流側の濃縮水ライン２２の途中に設けられた第１の濃縮水バルブ４０と；濃縮水返送ライン２４の分岐点よりも下流側および濃縮水流量計３６の上流側の濃縮水ライン２２の途中に設けられた第２の濃縮水バルブ４２と；濃縮水返送流量計３８の上流側の濃縮水返送ライン２４の途中に設けられた濃縮水返送バルブ４４と；薬液供給ライン２６の途中に設けられた薬液供給バルブ４６と；薬液回収ライン２８の途中に設けられた薬液回収バルブ４８と；薬液返送ライン３０の途中に設けられた加圧ポンプ５０と；加圧ポンプ５０よりも下流側の薬液返送ライン３０の途中に設けられた逆止弁５２と；各ポンプ、各流量計および各バルブに電気的に接続された制御装置５４とを備える。

制御装置５４は、インターフェイス部（図示略）、記憶部（図示略）、処理部（図示略）等を備える。
インターフェイス部は、各ポンプ、各流量計および各バルブ等と処理部との間を電気的に接続するものである。
記憶部は、各ステップにおける膜ろ過流束、水回収率等の運転条件；次のステップに移行するための移行条件等を記憶するものである。
処理部は、各流量計からの流量情報に基づいて膜ろ過流束、水回収率等を算出し、膜ろ過流束、水回収率等が記憶部に記憶された運転条件と一致するように各ポンプの出力および各バルブの開閉や開度を制御したり；運転時間、原水の供給圧力等が記憶部に記憶された移行条件を満たした際に次のステップを行うことができるように各ポンプの出力および各バルブの開閉や開度を制御したりするものである。

処理部は、専用のハードウエアによって実現されるものであってもよく、メモリおよび中央演算装置（ＣＰＵ）によって構成され、処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによってその機能を実現させるものであってもよい。
制御装置５４には、周辺機器として、入力装置、表示装置等が接続されていてもよい。入力装置としては、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボード等の入力デバイスが挙げられ、表示装置としては、液晶表示装置、ＣＲＴ等が挙げられる。

逆浸透膜ろ過装置１０においては、例えば、以下のようにステップＳ１〜Ｓ３が行われる。
ステップＳ１：
薬液供給バルブ４６および薬液回収バルブ４８を閉じ、第１の濃縮水バルブ４０、第２の濃縮水バルブ４２および濃縮水返送バルブ４４を開いた状態で加圧ポンプ３２を駆動させることによって、原水が原水供給ライン１８から逆浸透膜モジュール１２に供給される。原水は、逆浸透膜モジュール１２にて膜ろ過されて、逆浸透膜を透過した透過水と逆浸透膜を透過しない濃縮水とに分離される。逆浸透膜モジュール１２で得られた透過水は、透過水ライン２０から排出される。逆浸透膜モジュール１２で得られた濃縮水は、濃縮水ライン２２から排出される。濃縮水ライン２２を流れる濃縮水の一部は、濃縮水返送ライン２４を経て原水供給ライン１８の途中に返送される。原水供給ライン１８に返送された濃縮水は、原水の一部として逆浸透膜モジュール１２に供給される。

制御装置５４の処理部は、透過水流量計３４からの透過水の流量、ならびに濃縮水流量計３６および濃縮水返送流量計３８からの濃縮水の流量に基づいて膜ろ過流束および水回収率を算出するとともに、膜ろ過流束および水回収率が制御装置５４の記憶部に記憶されたステップＳ１における膜ろ過流束および水回収率と一致するように加圧ポンプの出力や、第２の濃縮水バルブ４２および濃縮水返送バルブ４４の開度を制御する。

ステップＳ２：
運転時間、原水の供給圧力等が制御装置５４の記憶部に記憶されたステップＳ２への移行条件を満たした際には、制御装置５４の処理部は、透過水流量計３４からの透過水の流量、ならびに濃縮水流量計３６および濃縮水返送流量計３８からの濃縮水の流量に基づいて膜ろ過流束および水回収率を算出するとともに、膜ろ過流束および水回収率が制御装置５４の記憶部に記憶されたステップＳ２における膜ろ過流束および水回収率と一致するように加圧ポンプの出力や、第２の濃縮水バルブ４２および濃縮水返送バルブ４４の開度を制御する。

ステップＳ３：
運転時間、原水の供給圧力等が制御装置５４の記憶部に記憶されたステップＳ３への移行条件を満たした際には、制御装置５４の処理部は、加圧ポンプ３２を停止し、第２の濃縮水バルブ４２および濃縮水返送バルブ４４を閉じる。ついで、制御装置５４の処理部は、薬液供給バルブ４６および薬液回収バルブ４８を開き、加圧ポンプ３２を駆動させる。これによって、薬液供給タンク１４の薬液が薬液供給ライン２６および原水供給ライン１８から逆浸透膜モジュール１２に供給される。薬液は、逆浸透膜モジュール１２の１次側を通過し、濃縮水ライン２２および薬液回収ライン２８を経て薬液貯留タンク１６に回収される。薬液貯留タンク１６には給水ライン２９から供給された水があらかじめ貯留されており、回収された薬液と水とが薬液貯留タンク１６にて混合される。薬液貯留タンク１６の薬液は、加圧ポンプ５０を駆動させることによって、薬液返送ライン３０を経て原水供給ライン１８の途中に返送される。原水供給ライン１８に返送された薬液は、逆浸透膜モジュール１２に供給される。

運転時間、原水の供給圧力等が制御装置５４の記憶部に記憶されたステップＳ１への移行条件を満たした際には、制御装置５４の処理部は、加圧ポンプ３２を停止し、薬液供給バルブ４６および薬液回収バルブ４８を閉じる。ついで、制御装置５４の処理部は、第２の濃縮水バルブ４２および濃縮水返送バルブ４４を開き、加圧ポンプ３２を駆動させる。以後、ステップＳ１〜Ｓ３を再び繰り返す。

（作用機序）
以上説明した本発明の逆浸透膜ろ過方法にあっては、ステップＳ１において、原水に含まれる無機物よりも原水に含まれる有機物を先に逆浸透膜の表面に付着させて逆浸透膜の表面に有機物層を形成しているため、逆浸透膜の表面に無機物（無機スケール）が付着することを極力抑えることができる。また、ステップＳ２においては、逆浸透膜の表面に有機物層が形成された状態にて原水を逆浸透膜で膜ろ過しているため、有機物層を逆浸透膜の保護層として利用し、原水の濃縮、原水の水質変動等で原水中に無機物が析出して無機スケールが発生しても、有機物層にて無機スケールを捕捉し、逆浸透膜の表面に無機スケールが直接付着することを抑えることができる。そして、有機物層は、無機スケールに比べて薬品等によって容易に逆浸透膜の表面から除去できる。そのため、有機物層による逆浸透膜のファウリングによって逆浸透膜の性能が低下した場合であっても、無機スケールを捕捉した有機物層を逆浸透膜の表面から除去することによって逆浸透膜の性能を容易に回復できる。

また、本発明の逆浸透膜ろ過方法にあっては、有機物を積極的に利用するため、原水を前処理して原水中の有機物を減らす必要がない。また。無機スケールは、有機物層を逆浸透膜の表面から除去する際にともに除去されるため、原水にスケール分散剤を添加する必要がない。
また、ステップＳ３を短いサイクル（多い頻度）で実施することによって、有機物層による逆浸透膜のファウリングの発生を抑えることができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

原水水質の分析は、厚生労働省告示第２６１号の分析方法で分析を実施した。
原水中のＴＯＣは、全有機炭素測定法により測定した。
原水中の溶性ケイ酸の濃度は、誘導結合プラズマ-質量分析装置により測定した。
原水のＭアルカリ度は、滴定法により測定した。
原水の色度は、透過光測定法により測定した。
原水の濁度は、積分球式光電光度法した。
原水としては、表１に示す水質のものを用いた。
逆浸透膜の表面における無機スケールの有無を分析機能付き走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で確認した。

（実施例１）
図１に示す逆浸透膜ろ過装置１０を用意した。逆浸透膜モジュール１２としては、４インチのものを１本用いた。
膜ろ過流束０．５ｍ^３／ｍ^２／Ｄａｙ、水回収率６０％の運転条件にて、原水の膜ろ過を１日間実施した（ステップＳ１）。
膜ろ過流束０．４ｍ^３／ｍ^２／Ｄａｙ、水回収率７０％の運転条件にて、原水の膜ろ過を３日間実施した（ステップＳ２）。
０．５質量％の水酸化ナトリウム水溶液を用い、逆浸透膜の薬品洗浄を実施した（ステップＳ３）。
ステップＳ１〜Ｓ３を１か月間繰り返し行った。

ステップＳ１（水回収率６０％）のときの濃縮水中の溶性ケイ酸濃度は１３８ｍｇ／Ｌとなり、ステップＳ２（水回収率７０％）のときの濃縮水中の溶性ケイ酸濃度は１８３ｍｇ／Ｌとなった。ステップＳ２（水回収率７０％）のときに、濃縮水中の溶性ケイ酸濃度は飽和溶解度を超えていた。
ステップＳ２を最後に運転を停止し、逆浸透膜モジュールを解体し、逆浸透膜の表面の走査電子顕微鏡・エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＳＥＭ・ＥＤＸ装置）による観察を実施した。逆浸透膜の表面にシリカの存在が確認された。逆浸透膜を０．５質量％の水酸化ナトリウム水溶液に１２時間浸漬した。ＳＥＭで膜表面を観察し、シリカが検出されないことを確認した。

（比較例１）
膜ろ過流束０．４ｍ^３／ｍ^２／Ｄａｙ、水回収率７０％の運転条件にて、原水の膜ろ過を３日間実施した（ステップＳ２）。
０．５質量％の水酸化ナトリウム水溶液を用い、逆浸透膜の薬品洗浄を実施した（ステップＳ３）。
ステップＳ２〜Ｓ３を１か月間繰り返し行った。

ステップＳ２を最後に運転を停止し、逆浸透膜モジュールを解体し、逆浸透膜の表面のＳＥＭ・ＥＤＸ装置による観察を実施した。逆浸透膜の表面にシリカが高強度で検出された。逆浸透膜を０．５質量％の水酸化ナトリウム水溶液に１２時間浸漬した。ＳＥＭで膜表面を観察し、シリカを除去できていないことを確認した。

本発明の逆浸透膜ろ過方法は、無機物および有機物を含む原水を逆浸透膜で膜ろ過する方法として有用である。

１０逆浸透膜ろ過装置、１２逆浸透膜モジュール、１４薬液供給タンク、１６薬液貯留タンク、１８原水供給ライン、２０透過水ライン、２２濃縮水ライン、２４濃縮水返送ライン、２６薬液供給ライン、２８薬液回収ライン、２９給水ライン、３０薬液返送ライン、３２加圧ポンプ、３４透過水流量計、３６濃縮水流量計、３８濃縮水返送流量計、４０第１の濃縮水バルブ、４２第２の濃縮水バルブ、４４濃縮水返送バルブ、４６薬液供給バルブ、４８薬液回収バルブ、５０加圧ポンプ、５２逆止弁、５４制御装置。

Claims

無機物および有機物を含む原水を逆浸透膜で膜ろ過する方法であり、
原水に含まれる無機物よりも原水に含まれる有機物を先に逆浸透膜の表面に付着させて逆浸透膜の表面に有機物層を形成するステップＳ１と、
逆浸透膜の表面に有機物層が形成された状態にて原水を逆浸透膜で膜ろ過するステップＳ２と
を有する、逆浸透膜ろ過方法。
ステップＳ１において、ステップＳ２よりも高い膜ろ過流束にて原水を逆浸透膜で膜ろ過する、請求項１に記載の逆浸透膜ろ過方法。
ステップＳ１において、ステップＳ２よりも低い水回収率にて原水を逆浸透膜で膜ろ過する、請求項１または２に記載の逆浸透膜ろ過方法。
ステップＳ１における水回収率が、原水を逆浸透膜で膜ろ過する際に排出される濃縮水における無機物の濃度が、濃縮水と同じ温度および同じｐＨの水中における無機物の飽和溶解度未満となるような水回収率である、請求項３に記載の逆浸透膜ろ過方法。
ステップＳ２における水回収率が、５０％以上である、請求項３または４に記載の逆浸透膜ろ過方法。
ステップＳ２における水回収率が、原水を逆浸透膜で膜ろ過する際に排出される濃縮水における無機物の濃度が、濃縮水と同じ温度および同じｐＨの水中における無機物の飽和溶解度以上となるような水回収率である、請求項３〜５のいずれか一項に記載の逆浸透膜ろ過方法。
薬品によって逆浸透膜の表面の有機物層を除去するステップＳ３をさらに有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の逆浸透膜ろ過方法。
少なくとも無機物を含む第１の原水に有機物を添加して第２の原水を調製し、第２の原水を前記原水として少なくともステップＳ１に用いる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の逆浸透膜ろ過方法。
ステップＳ１に用いる原水中の全有機炭素（ＴＯＣ）が、３ｍｇ／Ｌ以上である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の逆浸透膜ろ過方法。