JP6550851B2 - 逆浸透膜を用いた水処理方法及び水処理装置 - Google Patents
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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Description
本発明は逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いた水処理方法及び水処理装置に関する。本発明はまた、本発明の水処理に好適な逆浸透膜用分散剤に関する。
ＲＯ膜は、従来、海水淡水化、超純水製造、工業用水処理、排水回収処理などにおいて、原水中のイオン類や有機物などを除去するために用いられている。中でも近年、用排水のコスト低減、環境負荷低減の目的から、排水回収プロセスにおいて、ＲＯ膜を用いた水処理が多用されている。
ＲＯ膜を用いた水処理では、水中のスケール成分がＲＯ膜による濃縮でスケール化することで、水回収率の低下、膜閉塞といったスケール障害が問題となっている。
従来、ＲＯ膜のスケール障害を防止する方法として、次のような提案がなされている。
（１） ＲＯ膜面のスケール防止のために、ＲＯ膜給水のｐＨ、温度を規定し、分散剤として水溶性有機ホスホネートとアクリルアミド系ポリマーを併用添加する方法（特許文献１）。しかし、この方法は、ＲＯ膜給水の具体的な水質と分散剤との関係を規定したものではない。また、給水中のフミン酸やフルボ酸等の有機物等については何ら考慮されていない。
（２） 硬度成分を含む原水に、酸化剤の溶存下、スケール防止剤を添加した後に合成高分子系複合膜モジュールにより処理する方法（特許文献２）。実施例を参酌すれば、ＲＯ膜給水の電導度、ｐＨ、硬度、検出遊離塩素濃度を測定しているが、上記（１）と同様、分散剤との関係、給水中のフミン酸やフルボ酸等の有機物等についての考慮はなされていない。
（３） 水道水に炭酸カルシウム、硫酸カルシウム及びシリカを添加した、総溶存固形分（ＴＤＳ）１２００ｍｇ／ｌ、８７０ｍｇ／ｌＳＯ４、２３０ｍｇ／ｌＣａ、９０ｍｇ／ｌＨＣＯ３、４５ｍｇ／ｌＳｉＯ２の供給水に、高分子スケール防止剤化合物（ポリアクリル酸−２エノトリート１５０）を２０ｍｇ／ｌの濃度で添加したものを高圧海水用のＲＯ膜で処理する方法（特許文献３の実施例）。この方法は、超低圧ないしは低圧ＲＯ膜ではなく、高圧海水用のＲＯ膜を用いている点で本発明とは別異の技術である。
（４） カルシウム硬度１００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ以上、酸消費量（ｐＨ４．８）１００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ以上、かつＬａｎｇｅｌｉｅｒ指数＞０の被処理水を膜分離処理する方法において、該被処理水に凝集剤を添加し、ｐＨを８．０〜９．５に調整して凝集処理し、凝集処理水を膜分離処理する方法。この方法は、膜分離処理に先立ち、被処理水を高ｐＨ条件に調整してカルシウムと炭酸イオンを析出、沈殿させることにより、被処理水中のカルシウム及びＭアルカリを除去してスケール生成の可能性を排除するものであり、工程数が多い。
（２） 硬度成分を含む原水に、酸化剤の溶存下、スケール防止剤を添加した後に合成高分子系複合膜モジュールにより処理する方法（特許文献２）。実施例を参酌すれば、ＲＯ膜給水の電導度、ｐＨ、硬度、検出遊離塩素濃度を測定しているが、上記（１）と同様、分散剤との関係、給水中のフミン酸やフルボ酸等の有機物等についての考慮はなされていない。
（３） 水道水に炭酸カルシウム、硫酸カルシウム及びシリカを添加した、総溶存固形分（ＴＤＳ）１２００ｍｇ／ｌ、８７０ｍｇ／ｌＳＯ４、２３０ｍｇ／ｌＣａ、９０ｍｇ／ｌＨＣＯ３、４５ｍｇ／ｌＳｉＯ２の供給水に、高分子スケール防止剤化合物（ポリアクリル酸−２エノトリート１５０）を２０ｍｇ／ｌの濃度で添加したものを高圧海水用のＲＯ膜で処理する方法（特許文献３の実施例）。この方法は、超低圧ないしは低圧ＲＯ膜ではなく、高圧海水用のＲＯ膜を用いている点で本発明とは別異の技術である。
（４） カルシウム硬度１００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ以上、酸消費量（ｐＨ４．８）１００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ以上、かつＬａｎｇｅｌｉｅｒ指数＞０の被処理水を膜分離処理する方法において、該被処理水に凝集剤を添加し、ｐＨを８．０〜９．５に調整して凝集処理し、凝集処理水を膜分離処理する方法。この方法は、膜分離処理に先立ち、被処理水を高ｐＨ条件に調整してカルシウムと炭酸イオンを析出、沈殿させることにより、被処理水中のカルシウム及びＭアルカリを除去してスケール生成の可能性を排除するものであり、工程数が多い。
本発明は、凝集処理等の特異な操作を行うことなく、ポリマー系スケール分散剤を用いると共に、ＲＯ膜給水の水質を制御することで、ＲＯ膜におけるスケール障害を防止して安定かつ効率的な水処理を行う方法及び装置を提供することを目的とする。本発明はまた、このような水処理のための逆浸透膜用分散剤を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく、ＲＯ膜を用いた水処理におけるスケール障害の問題のないＲＯ膜給水の水質とポリマー系スケール分散剤との関係について鋭意検討を重ねた結果、この関係を最適化することで、様々なスケール原因物質によるスケール障害を防止することができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
［１］ 逆浸透膜を用いた水処理方法において、逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件Ｉを満たすことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
＜水質条件Ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件Ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
［２］ 逆浸透膜を用いた水処理方法において、逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIを満たすことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
＜水質条件II＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件II＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
［３］ 逆浸透膜を用いた水処理方法において、逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIIを満たすことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
＜水質条件III＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件III＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
［４］ ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記逆浸透膜が、超低圧もしくは低圧用のポリアミド系逆浸透膜であって、１ＭＰａの運転圧力での１００〜３０００ｍｇ／ＬＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９７〜９９．８％で、純水フラックス３０ｔ／日以上の逆浸透膜であることを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
［５］ ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、前記逆浸透膜処理の前処理として除濁処理を行うことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
［６］ ［５］において、前記除濁処理を精密濾過膜、限外濾過膜、濾過器、保安フィルタ、及びストレーナのいずれかで行うことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
［７］ ［１］ないし［６］のいずれかにおいて、前記ポリマー系スケール分散剤が、アクリル酸（以下「ＡＡ」と略記する。）、メタアクリル酸、マレイン酸、イソブチレン、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸（以下「ＨＡＰＳ」と略記する。）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（以下「ＡＭＰＳ」と略記する。）およびこれらの誘導体よりなる群から選ばれる１種類以上の単量体を重合してなることを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
［８］ ［７］において、前記ポリマー系スケール分散剤が下記ポリマー系スケール分散剤Ａ及び／又はポリマー系スケール分散剤Ｂであり、その分子量が１，０００以上５０，０００以下であることを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
［９］ ［１］ないし［８］のいずれかにおいて、前記逆浸透膜の給水がスライムコントロール剤を含むことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
［１０］ 逆浸透膜モジュールを備える水処理装置において、該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件Ｉを満たすことを確認する手段及び／又は該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件Ｉを満たすように調整する手段を備えることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
＜水質条件Ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件Ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
［１１］ 逆浸透膜モジュールを備える水処理装置において、該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIを満たすことを確認する手段及び／又は該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIを満たすように調整する手段を備えることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
＜水質条件II＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件II＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
［１２］ 逆浸透膜モジュールを備える水処理装置において、該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIIを満たすことを確認する手段及び／又は該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIIを満たすように調整する手段を備えることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
＜水質条件III＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件III＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
［１３］ ［１０］ないし［１２］のいずれかにおいて、前記逆浸透膜が、超低圧もしくは低圧用のポリアミド系逆浸透膜であって、１ＭＰａの運転圧力での１００〜３０００ｍｇ／ＬＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９７〜９９．８％で、純水フラックス３０ｔ／日以上の逆浸透膜であることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
［１４］ ［１０］ないし［１３］のいずれかにおいて、前記逆浸透膜モジュールの前段に除濁手段を有することを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
［１５］ ［１４］において、前記除濁手段が精密濾過膜、限外濾過膜、濾過器、保安フィルタ、及びストレーナのいずれかであることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
［１６］ ［１０］ないし［１５］のいずれかにおいて、前記ポリマー系スケール分散剤が、アクリル酸（以下「ＡＡ」と略記する。）、メタアクリル酸、マレイン酸、イソブチレン、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸（以下「ＨＡＰＳ」と略記する。）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（以下「ＡＭＰＳ」と略記する。）およびこれらの誘導体よりなる群から選ばれる１種類以上の単量体を重合してなることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
［１７］ ［１６］において、前記ポリマー系スケール分散剤が下記ポリマー系スケール分散剤Ａ及び／又はポリマー系スケール分散剤Ｂであり、その分子量が１，０００以上５０，０００以下であることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
［１８］ ［１０］ないし［１７］のいずれかにおいて、前記逆浸透膜モジュールの給水にスライムコントロール剤を添加する手段を有することを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
［１９］ 逆浸透膜の給水に添加されるポリマー系スケール分散剤であって、下記水質条件ｉを満たす逆浸透膜の給水に用いられることを特徴とする逆浸透膜用分散剤。
＜水質条件ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
＜水質条件ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
［２０］ 逆浸透膜の給水に添加されるポリマー系スケール分散剤であって、下記水質条件iiを満たす逆浸透膜の給水に用いられることを特徴とする逆浸透膜用分散剤。
＜水質条件ii＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
＜水質条件ii＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
［２１］ 逆浸透膜の給水に添加されるポリマー系スケール分散剤であって、下記水質条件iiiを満たす逆浸透膜の給水に用いられることを特徴とする逆浸透膜用分散剤。
＜水質条件iii＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
＜水質条件iii＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
［２２］ ［１９］ないし［２１］のいずれかにおいて、前記逆浸透膜が、超低圧もしくは低圧用のポリアミド系逆浸透膜であって、１ＭＰａの運転圧力での１００〜３０００ｍｇ／ＬＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９７〜９９．８％で、純水フラックス３０ｔ／日以上の逆浸透膜であることを特徴とする逆浸透膜用分散剤。
［２３］ ［１９］ないし［２２］のいずれかにおいて、前記給水が除濁処理された水であることを特徴とする逆浸透膜用分散剤。
［２４］ ［１９］ないし［２３］のいずれかにおいて、前記ポリマー系スケール分散剤が、アクリル酸（以下「ＡＡ」と略記する。）、メタアクリル酸、マレイン酸、イソブチレン、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸（以下「ＨＡＰＳ」と略記する。）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（以下「ＡＭＰＳ」と略記する。）およびこれらの誘導体よりなる群から選ばれる１種類以上の単量体を重合してなることを特徴とする逆浸透膜用分散剤。
［２５］ ［２４］において、前記ポリマー系スケール分散剤が下記ポリマー系スケール分散剤Ａ及び／又はポリマー系スケール分散剤Ｂであり、その分子量が１，０００以上５０，０００以下であることを特徴とする逆浸透膜用分散剤。
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
［２６］ ［１９］ないし［２５］のいずれかにおいて、前記給水がスライムコントロール剤を含むことを特徴とする逆浸透膜用分散剤。
本発明によれば、凝集処理等の特異な操作を行うことなく、ポリマー系スケール分散剤を用いると共に、ＲＯ膜給水の水質を制御することで、ＲＯ膜におけるスケール障害を防止して安定かつ効率的な水処理を行うことができる。
以下に本発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明においてＲＯ膜の給水とは、ＲＯ膜モジュールに導入される水であり、以下「ＲＯ膜給水」、又は単に「給水」と称す。また、本発明による水処理の対象となる水を「原水」と称す。
なお、本発明においてＲＯ膜の給水とは、ＲＯ膜モジュールに導入される水であり、以下「ＲＯ膜給水」、又は単に「給水」と称す。また、本発明による水処理の対象となる水を「原水」と称す。
〔逆浸透膜を用いた水処理方法〕
本発明の逆浸透膜を用いた水処理方法は、ＲＯ膜を用いた水処理方法において、ＲＯ膜の給水の水質が特定の水質条件を満たすことを特徴とする。
本発明の逆浸透膜を用いた水処理方法は、ＲＯ膜を用いた水処理方法において、ＲＯ膜の給水の水質が特定の水質条件を満たすことを特徴とする。
［原水］
本発明において、水処理の対象となる原水としては特に制限はなく、ＲＯ膜による処理が適用されるすべての水に適用可能であり、工業用水、市水（水道水）、井戸水、各種排水を対象とすることができる。本発明は特に排水回収の分野におけるＲＯ膜による水処理に好適であり、例えば、ビル空調や、化学工業、製紙工業、製鉄工業、電力工業等の工業プロセスにおいて使用される冷却設備からの冷却排出水が挙げられる。冷却排出水としては、代表的には、冷却塔のブロー水が挙げられるが、その他、循環冷却水系から排出されるすべての排出水が挙げられる。この場合、例えば、循環冷却水系の循環配管から循環冷却水の一部又は全部を引き抜いて本発明に従ってＲＯ膜処理した後当該循環冷却水系に戻すようにしても良い。また、冷却塔の冷却水や循環冷却水の濾過装置に冷却水を送給する配管から分岐して排出した排出水を原水とすることもできる。その他、ボイラ用の給水システムに適用できる。
本発明において、水処理の対象となる原水としては特に制限はなく、ＲＯ膜による処理が適用されるすべての水に適用可能であり、工業用水、市水（水道水）、井戸水、各種排水を対象とすることができる。本発明は特に排水回収の分野におけるＲＯ膜による水処理に好適であり、例えば、ビル空調や、化学工業、製紙工業、製鉄工業、電力工業等の工業プロセスにおいて使用される冷却設備からの冷却排出水が挙げられる。冷却排出水としては、代表的には、冷却塔のブロー水が挙げられるが、その他、循環冷却水系から排出されるすべての排出水が挙げられる。この場合、例えば、循環冷却水系の循環配管から循環冷却水の一部又は全部を引き抜いて本発明に従ってＲＯ膜処理した後当該循環冷却水系に戻すようにしても良い。また、冷却塔の冷却水や循環冷却水の濾過装置に冷却水を送給する配管から分岐して排出した排出水を原水とすることもできる。その他、ボイラ用の給水システムに適用できる。
このような冷却排出水を原水とする場合、原水中には既に本発明で用いられるポリマー系スケール分散剤が含まれている場合があるため、これを後述のＲＯ膜給水のポリマー系スケール分散剤として利用することができる。
［前処理］
原水は、そのままＲＯ膜給水とすることもできるが、前処理として除濁処理を行ってもよい。
除濁処理の手段については特に制限はないが、好ましくは後述のＲＯ膜給水の水質条件に影響を及ぼすことなく、ＲＯ膜汚染の原因となる原水中の濁質やコロイダル成分を除去することができる点において、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜、濾過器、保安フィルタ、及びストレーナのいずれかを用いて行うことが好ましく、これらは２以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、ストレーナで粗大な濁質や異物を除去した後、ＭＦ膜又はＵＦ膜といった除濁膜で除濁処理してもよく、この場合には、ストレーナによる処理で、後段のＭＦ膜又はＵＦ膜が粗大な濁質や異物で破損するのを防止することができる。
原水は、そのままＲＯ膜給水とすることもできるが、前処理として除濁処理を行ってもよい。
除濁処理の手段については特に制限はないが、好ましくは後述のＲＯ膜給水の水質条件に影響を及ぼすことなく、ＲＯ膜汚染の原因となる原水中の濁質やコロイダル成分を除去することができる点において、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜、濾過器、保安フィルタ、及びストレーナのいずれかを用いて行うことが好ましく、これらは２以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、ストレーナで粗大な濁質や異物を除去した後、ＭＦ膜又はＵＦ膜といった除濁膜で除濁処理してもよく、この場合には、ストレーナによる処理で、後段のＭＦ膜又はＵＦ膜が粗大な濁質や異物で破損するのを防止することができる。
ストレーナとしては、特に自動で洗浄処理を行うオートストレーナが好適に使用される。
ストレーナの形状には特に制限はなく、Ｙ型、バケット型などいずれの形状のものをも使用することができる。
ストレーナの孔径は１００〜５００μｍであることが好ましい。ストレーナの孔径が１００μｍより小さいとストレーナの閉塞が激しくなり、５００μｍを超えるとストレーナを透過した粗大な濁質や異物が後段の除濁膜を破損させる可能性が高くなり、好ましくない。
ストレーナの形状には特に制限はなく、Ｙ型、バケット型などいずれの形状のものをも使用することができる。
ストレーナの孔径は１００〜５００μｍであることが好ましい。ストレーナの孔径が１００μｍより小さいとストレーナの閉塞が激しくなり、５００μｍを超えるとストレーナを透過した粗大な濁質や異物が後段の除濁膜を破損させる可能性が高くなり、好ましくない。
ストレーナの代わりに糸巻きフィルタ、プリーツフィルタなどのフィルタを使用してもよいが、交換頻度、洗浄効率の点からはストレーナが好適である。
除濁膜であるＭＦ膜又はＵＦ膜の膜型式には特に制限はなく、中空糸型、スパイラル型等の膜濾過装置を採用することができる。また、濾過方式にも制限はなく、内圧濾過、外圧濾過、クロスフロー濾過、全量濾過のいずれの方式も適用可能である。
ＵＦ膜の分画分子量としては３０，０００以上であることが好ましい。ＵＦ膜の分画分子量が３０，０００以上であると、原水中のポリマー系スケール分散剤、例えば、前述の冷却排出水中に含まれるポリマー系スケール分散剤を透過させることができるため、後段のＲＯ膜給水の水質調整に有効利用することができ、ＲＯ膜の前段で、ポリマー系スケール分散剤を改めて添加する必要がなくなるため好ましい。ＵＦ膜の分画分子量の上限に特に制限はないが、１，０００，０００以下であると、ＲＯ膜の閉塞原因となりうる高分子多糖類などを除去できるため、好ましい。
ＭＦ膜の孔径は、ＵＦ膜の分画分子量と同様の理由から、好ましくは０．２〜０．０１μｍ程度である。
ＭＦ膜の孔径は、ＵＦ膜の分画分子量と同様の理由から、好ましくは０．２〜０．０１μｍ程度である。
なお、このような除濁膜で、ポリマー系スケール分散剤を含む原水を除濁処理する場合、原水中のポリマー系スケール分散剤を高い透過率で透過させるために、除濁処理に供する原水のｐＨを５以上とすることが好ましい。このｐＨが５よりも低いと、除濁ポリマー系スケール分散剤として後述のスルホン酸基とカルボキシル基を有する重合物を用いても、除濁膜の透過率が低くなり、ＲＯ膜給水の水質調整に有効利用しにくくなる場合がある。除濁膜で処理する水のｐＨは、５以上であればよく、その上限には特に制限はない。従って、原水のｐＨが５以上であればこれをそのまま除濁処理してもよく、ＲＯ膜給水としての後述の水質条件Ｉ〜IIIを満たすｐＨ条件に調整してから除濁処理してもよい。
［ＲＯ膜］
本発明で用いるＲＯ膜は、好ましくは超低圧もしくは低圧用のポリアミド系ＲＯ膜であって、１ＭＰａの運転圧力での１００〜３０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは５００ｍｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９７〜９９．８％、特に９７〜９９％で、純水フラックス３０ｔ／日以上のＲＯ膜である。
このようなＲＯ膜であれば、後述の水質条件Ｉ〜IIIを満たす給水を処理した場合において、スケールの析出を防止し、５０〜９０％程度の高い水回収率を維持して長期に亘り安定なＲＯ膜処理を行える。
ＲＯ膜の形状については特に制限はなく、中空糸型、スパイラル型など、いずれのものも使用可能である。
本発明で用いるＲＯ膜は、好ましくは超低圧もしくは低圧用のポリアミド系ＲＯ膜であって、１ＭＰａの運転圧力での１００〜３０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは５００ｍｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９７〜９９．８％、特に９７〜９９％で、純水フラックス３０ｔ／日以上のＲＯ膜である。
このようなＲＯ膜であれば、後述の水質条件Ｉ〜IIIを満たす給水を処理した場合において、スケールの析出を防止し、５０〜９０％程度の高い水回収率を維持して長期に亘り安定なＲＯ膜処理を行える。
ＲＯ膜の形状については特に制限はなく、中空糸型、スパイラル型など、いずれのものも使用可能である。
［ＲＯ膜給水の水質］
本発明では、下記水質条件Ｉ又はII、好ましくは下記水質条件IIIを満たす水をＲＯ膜給水とする。
＜水質条件Ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件II＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件III＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
本発明では、下記水質条件Ｉ又はII、好ましくは下記水質条件IIIを満たす水をＲＯ膜給水とする。
＜水質条件Ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件II＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜水質条件III＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
＜ｐＨ＞
給水のｐＨが４．０未満であると、ＲＯ膜による塩類等の除去率が低下し、透過水側にリークするおそれがある。給水のｐＨが７．０以上であると、炭酸カルシウム系スケール等のスケール析出の問題があり、水回収率が低下する。
従って、原水のｐＨが４．０〜７．０を外れる場合には、適宜酸又はアルカリを添加してｐＨを４．０〜７．０、好ましくは４．５〜６．５に調整する。
給水のｐＨが４．０未満であると、ＲＯ膜による塩類等の除去率が低下し、透過水側にリークするおそれがある。給水のｐＨが７．０以上であると、炭酸カルシウム系スケール等のスケール析出の問題があり、水回収率が低下する。
従って、原水のｐＨが４．０〜７．０を外れる場合には、適宜酸又はアルカリを添加してｐＨを４．０〜７．０、好ましくは４．５〜６．５に調整する。
このｐＨ調整手段としては、ＲＯ膜の給水導入ラインやライン中に設けたラインミキサに直接或いは、別途設けたｐＨ調整槽に、酸又はアルカリを薬注ポンプ等により添加する手段などを挙げることができる。ここで使用される酸は特に限定されるものではなく、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸を好適に用いることができる。また、アルカリとしては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を用いることができる。
＜Ｃａ硬度＞
給水のＣａ硬度が１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌより高いと、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム系スケール析出の問題があり、水回収率が低下する。ＬＳＩ（ランゲリア指数）等で計算したときに炭酸カルシウムの析出のおそれがある場合はｐＨを下げることでＭアルカリを下げられ、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムの析出のリスクを低減することができる。
従って、被処理水のＣａ硬度が１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌを超える場合には、軟化処理やアルカリ凝集沈殿等を施すことで調整できる。Ｃａ硬度は１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、好ましくは１５０〜１０００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌである。
給水のＣａ硬度が１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌより高いと、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム系スケール析出の問題があり、水回収率が低下する。ＬＳＩ（ランゲリア指数）等で計算したときに炭酸カルシウムの析出のおそれがある場合はｐＨを下げることでＭアルカリを下げられ、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムの析出のリスクを低減することができる。
従って、被処理水のＣａ硬度が１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌを超える場合には、軟化処理やアルカリ凝集沈殿等を施すことで調整できる。Ｃａ硬度は１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、好ましくは１５０〜１０００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌである。
＜Ｍアルカリ度＞
給水のＭアルカリ度が６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌより高いと、炭酸カルシウム系スケール析出の問題があり、水回収率が低下する。
従って、原水のＭアルカリ度が６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌを超える場合には、酸添加等のｐＨ調整により調整できる。Ｍアルカリ度は５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、好ましくは５０〜５００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌである。
給水のＭアルカリ度が６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌより高いと、炭酸カルシウム系スケール析出の問題があり、水回収率が低下する。
従って、原水のＭアルカリ度が６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌを超える場合には、酸添加等のｐＨ調整により調整できる。Ｍアルカリ度は５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、好ましくは５０〜５００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌである。
＜硫酸イオン濃度＞
給水の硫酸イオン濃度が１２００ｍｇ／Ｌより高いと、硫酸カルシウム系スケール析出の問題があり、水回収率が低下する。
従って、原水の硫酸イオン濃度が１２００ｍｇ／Ｌを超える場合には、イオン交換処理等により調整できる。硫酸イオン濃度は１００〜１２００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１００〜１０００ｍｇ／Ｌである。
給水の硫酸イオン濃度が１２００ｍｇ／Ｌより高いと、硫酸カルシウム系スケール析出の問題があり、水回収率が低下する。
従って、原水の硫酸イオン濃度が１２００ｍｇ／Ｌを超える場合には、イオン交換処理等により調整できる。硫酸イオン濃度は１００〜１２００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１００〜１０００ｍｇ／Ｌである。
＜シリカ濃度＞
給水のシリカ濃度が１５０ｍｇ／Ｌより高いと、シリカ系スケール析出の問題があり、水回収率が低下する。従って、給水のシリカ濃度は０〜１５０ｍｇ／Ｌ、好ましくは０ｍｇ／Ｌを超え１５０ｍｇ／Ｌ以下である。
給水のシリカ濃度が１５０ｍｇ／Ｌを超える場合には、その析出速度を遅延させ、析出を抑制するために、ＲＯ膜給水のｐＨを４．０〜５．５に下げることが好ましい。
給水のシリカ濃度が１５０ｍｇ／Ｌより高いと、シリカ系スケール析出の問題があり、水回収率が低下する。従って、給水のシリカ濃度は０〜１５０ｍｇ／Ｌ、好ましくは０ｍｇ／Ｌを超え１５０ｍｇ／Ｌ以下である。
給水のシリカ濃度が１５０ｍｇ／Ｌを超える場合には、その析出速度を遅延させ、析出を抑制するために、ＲＯ膜給水のｐＨを４．０〜５．５に下げることが好ましい。
＜吸光度＞
給水の波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）が２．５より高いと、ＲＯ膜が閉塞し易くなり、水回収率が低下する。即ち、波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）は水中のフミン酸、フルボ酸の含有量の指標となるものであり、この値が大きいことはフミン酸、フルボ酸の含有量が多いことを表す。
フミン酸、フルボ酸などのカルボキシル基を有する天然高分子とＣａ等の多価カチオンが共存するとイオンコンプレックスを形成し、見かけ高分子化してＲＯ膜を閉塞させる原因となる。
分散剤が存在すると多価カチオンが分散するため、フルボ酸などの多価カチオンのコンプレックスが解消されて閉塞しにくくなるが、吸光度２．５を超えると、その効果も低下する。
給水の波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）が２．５より高いと、ＲＯ膜が閉塞し易くなり、水回収率が低下する。即ち、波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）は水中のフミン酸、フルボ酸の含有量の指標となるものであり、この値が大きいことはフミン酸、フルボ酸の含有量が多いことを表す。
フミン酸、フルボ酸などのカルボキシル基を有する天然高分子とＣａ等の多価カチオンが共存するとイオンコンプレックスを形成し、見かけ高分子化してＲＯ膜を閉塞させる原因となる。
分散剤が存在すると多価カチオンが分散するため、フルボ酸などの多価カチオンのコンプレックスが解消されて閉塞しにくくなるが、吸光度２．５を超えると、その効果も低下する。
従って、原水の吸光度が２．５を超える場合には、凝集処理と濾過又は沈殿処理とにより、吸光度を２．５以下、好ましくは０．１〜０．５に調整する。
なお、給水の吸光度が２．５以下であっても、０．５を超える場合には、給水のｐＨを５．５〜７．０、特に５．５〜６．５とすることが好ましい。このｐＨの範囲であれば、フミン酸やフルボ酸が酸解離してＲＯ膜の閉塞が抑制されるとともに、冷却水中のＣａが分散剤により効果的に分散し、コンプレックスを形成し難くなる。
なお、給水の吸光度が２．５以下であっても、０．５を超える場合には、給水のｐＨを５．５〜７．０、特に５．５〜６．５とすることが好ましい。このｐＨの範囲であれば、フミン酸やフルボ酸が酸解離してＲＯ膜の閉塞が抑制されるとともに、冷却水中のＣａが分散剤により効果的に分散し、コンプレックスを形成し難くなる。
＜ポリマー系スケール分散剤濃度＞
ポリマー系スケール分散剤を存在させることにより、スケール成分を分散させてスケールの析出を防止することができるが、その濃度が３ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ未満では十分な分散効果が得られない。ポリマー系スケール分散剤濃度は高過ぎても、ゲル化してＲＯ膜を閉塞させるおそれがあるため５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ以下とする。好適なポリマー系スケール分散剤濃度は給水の他の水質条件によっても異なるが、通常５〜３０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ程度である。
従って、原水中のポリマー系スケール分散剤濃度が上記範囲となるように必要に応じてポリマー系スケール分散剤を添加するか、或いは、ポリマー系スケール分散剤濃度が高過ぎる場合には別途希釈する。
本発明に好適なポリマー系スケール分散剤については後述する。
ポリマー系スケール分散剤を存在させることにより、スケール成分を分散させてスケールの析出を防止することができるが、その濃度が３ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ未満では十分な分散効果が得られない。ポリマー系スケール分散剤濃度は高過ぎても、ゲル化してＲＯ膜を閉塞させるおそれがあるため５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ以下とする。好適なポリマー系スケール分散剤濃度は給水の他の水質条件によっても異なるが、通常５〜３０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ程度である。
従って、原水中のポリマー系スケール分散剤濃度が上記範囲となるように必要に応じてポリマー系スケール分散剤を添加するか、或いは、ポリマー系スケール分散剤濃度が高過ぎる場合には別途希釈する。
本発明に好適なポリマー系スケール分散剤については後述する。
［水質管理及び調整］
本発明においては、上記の通り、ＲＯ膜給水が前述の水質条件Ｉ又はII、好ましくはIIIを満たすように、例えば原水又は給水の水質を測定し、その測定結果に基づいて、各々の水質項目が水質条件Ｉ又はII、好ましくはIIIを満たすように調整を行う。
このＲＯ膜給水の水質管理及び水質調整は連続的に行ってもよく、間欠的に行ってもよい。また、間欠的に行う場合、定期的、不定期的、いずれのタイミングで行ってもよいが、定期的に行うことが好ましい。また、手動で行ってもよく自動的に行ってもよいが、各水質項目の測定値が入力される制御装置によりフィードバック制御することが好ましい。
本発明においては、上記の通り、ＲＯ膜給水が前述の水質条件Ｉ又はII、好ましくはIIIを満たすように、例えば原水又は給水の水質を測定し、その測定結果に基づいて、各々の水質項目が水質条件Ｉ又はII、好ましくはIIIを満たすように調整を行う。
このＲＯ膜給水の水質管理及び水質調整は連続的に行ってもよく、間欠的に行ってもよい。また、間欠的に行う場合、定期的、不定期的、いずれのタイミングで行ってもよいが、定期的に行うことが好ましい。また、手動で行ってもよく自動的に行ってもよいが、各水質項目の測定値が入力される制御装置によりフィードバック制御することが好ましい。
［ポリマー系スケール分散剤］
スケール分散剤としては、一般に、ヘキサメタリン酸ソーダやトリポリリン酸ソーダ等の無機ポリリン酸類、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸やホスホノブタントリカルボン酸等のホスホン酸類等も提供されているが、本発明では、ポリマー系スケール分散剤、好ましくはスルホン酸基とカルボキシル基を有する重合物を用いることが好ましい。これは、リンを含む分散剤の場合、Ｃａ硬度が高くなった場合に、リン酸Ｃａスケールを析出させる可能性があるためである。
スケール分散剤としては、一般に、ヘキサメタリン酸ソーダやトリポリリン酸ソーダ等の無機ポリリン酸類、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸やホスホノブタントリカルボン酸等のホスホン酸類等も提供されているが、本発明では、ポリマー系スケール分散剤、好ましくはスルホン酸基とカルボキシル基を有する重合物を用いることが好ましい。これは、リンを含む分散剤の場合、Ｃａ硬度が高くなった場合に、リン酸Ｃａスケールを析出させる可能性があるためである。
即ち、スケール分散剤は高ｐＨ条件下であるほど解離してスケール分散剤としての機能が高くなるが、前述の通り、ＲＯ膜給水が高ｐＨ条件であると、炭酸カルシウム系スケール等のスケールが析出し易くなるため、ＲＯ膜給水のｐＨは４．０〜７．０とされる。このようなｐＨ条件では、スケール分散剤がカルボキシル基のみを有し、スルホン酸基を有さないものであると、不溶化してスケール分散剤として機能し得なくなる場合がある。このため、スケール分散剤としては、スルホン酸基とカルボキシル基とを有する重合物を用いることが好ましい。また、このようなポリマー系スケール分散剤であれば、例えば冷却排出水を原水とする場合、循環冷却水系に添加され、冷却排出水である原水中に含まれ、前述の除濁膜も透過したポリマー系スケール分散剤をＲＯ膜給水中のポリマー系スケール分散剤として利用することができる。
ポリマー系スケール分散剤として好適なスルホン酸基とカルボキシル基を有する重合物としては、スルホン酸基を有する単量体と、カルボキシル基を有する単量体との共重合物、或いは、更に、これらの単量体と共重合可能な他の単量体との三元共重合体が挙げられ、このうち、スルホン酸基を有する単量体としては、２−メチル−１，３−ブタジエン−１−スルホン酸などの共役ジエンスルホン酸、３−（メタ）アリルオキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸等のスルホン酸基を有する不飽和（メタ）アリルエーテル系単量体や２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−ヒドロキシ−３−アクリルアミドプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、イソアミレンスルホン酸、又はこれらの塩など、好ましくは、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸（ＨＡＰＳ）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）が挙げられ、これらの１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
一方、カルボキシル基を有する単量体としては、アクリル酸（ＡＡ）、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ビニル酢酸、アトロパ酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ヒドロキシエチルアクリル酸又はこれらの塩など、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられ、これらの１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
また、これらの単量体と共重合可能な単量体としては、イソブチレン等のアルケン類、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド（Ｎ−ｔＢＡＡ）、Ｎ−ビニルホルムアミドなどアミド類が挙げられる。
本発明で用いるポリマー系スケール分散剤は、ＡＡ、メタクリル酸、マレイン酸、イソブチレン、ＨＡＰＳ、ＡＭＰＳおよびこれらの誘導体よりなる群から選ばれる１種類以上の単量体を重合してなることが好ましく、特に下記ポリマー系スケール分散剤Ａ及び／又はポリマー系スケール分散剤Ｂであることが好ましい。
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
特に、本発明に好適なポリマー系スケール分散剤としては、アクリル酸（ＡＡ）と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）をＡＡ：ＡＭＰＳ＝７０〜９５：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物、ＡＡとＡＭＰＳとＮ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド（Ｎ−ｔＢＡＡ）等のアミド類を、ＡＡ：ＡＭＰＳ：アミド類＝４０〜９０：５〜３０：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物、ＡＡと３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸（ＨＡＰＳ）を、ＡＡ：ＨＡＰＳ＝７０〜９５：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物などが挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。
本発明で用いるポリマー系スケール分散剤の重量平均分子量は、１，０００〜５０，０００であることが好ましい。ポリマー系スケール分散剤の重量平均分子量が１，０００未満であるとスケール分散効果が不十分であり、５０，０００を超えると、ＲＯ膜の前段で除濁膜により除濁処理を行う場合、除濁膜を透過し難いため、その前段で添加されたポリマー系スケール分散剤を利用し得なくなる。また、このポリマー系スケール分散剤自体が除濁膜やＲＯ膜に吸着し、膜閉塞の要因となるおそれがある。
ポリマー系スケール分散剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
［その他の処理］
本発明においては、原水又はＲＯ膜給水にスライムコントロール剤を添加してもよい。即ち、ＲＯ膜給水はスライムコントロール剤を含むものであってもよい。
本発明においては、原水又はＲＯ膜給水にスライムコントロール剤を添加してもよい。即ち、ＲＯ膜給水はスライムコントロール剤を含むものであってもよい。
スライムコントロール剤としては、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）等の遊離塩素剤、クロラミン、モノクロルスルファミン酸などの塩素とアミド硫酸、アミド硫酸基を有する化合物が反応した結合塩素剤、ジブロモヒダントインなどの臭素剤、ＤＢＮＰＡ（ジブロモニトリロプロピオンアシド）、ＭＩＴ（メチルイソチアゾロン）などの有機剤などの１種又は２種以上を用いることができる。
ここで、遊離塩素、結合塩素は、ＪＩＳ Ｋ ０４００−３３−１０：１９９９に示されており、Ｎ，Ｎ−ジエチル−１，４−フェニレンジアミンを用いるＤＰＤ法によりＣｌ２の濃度として測定される。遊離塩素は次亜塩素酸、次亜塩素酸イオン又は溶存塩素の形で存在する塩素とされ、結合塩素はクロロアミンおよび有機クロロアミンの形で存在する塩素とされ、全塩素は遊離塩素、結合塩素又は両者の形で存在する塩素とされている。
本発明で使用できる遊離塩素剤としては、塩素ガス、次亜塩素酸又はその塩のほか、亜塩素酸又はその塩、塩素酸又その塩、過塩素酸又はその塩、塩素化イソシアヌール酸又はその塩などを用いることができる。塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、バリウム等のアルカリ土類金属塩、ニッケル等の他の金属塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらは１種以上を用いることができる。これらの中では次亜塩素酸ナトリウムが取扱性に優れるため好ましい。
一方、結合塩素剤において、上記の遊離塩素が結合する窒素化合物としては、アンモニア又はその化合物、メラミン、尿素、アセトアミド、スルファミド、サイクロラミン酸、スルファミン酸、トルエンスルホンアミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド、イソシアヌル酸、Ｎ−クロロトルエンスルホンアミド、尿酸、サッカリン又はこれらの塩などを挙げることができる。本発明で使用する結合塩素剤は、これらの窒素化合物に上記の遊離塩素が結合したものである。本発明で使用する結合塩素剤としては、上記の窒素化合物と遊離塩素剤とを混合して反応させたもの、特にそれぞれを水溶液の状態で混合して反応させたものが好ましい。
このような結合塩素剤としては、クロラミン、上記の遊離塩素剤とスルファミン酸化合物とからなる結合塩素剤のほか、クロラミン−Ｔ（Ｎ−クロロ−４−メチルベンゼンスルホンアミドのナトリウム塩）、クロラミン−Ｂ（Ｎ−クロロ−ベンゼンスルホンアミドのナトリウム塩）、Ｎ−クロロ−パラニトロベンゼンスルホンアミドのナトリウム塩、トリクロロメラミン、モノ−もしくはジ−クロロメラミンのナトリウム塩又はカリウム塩、トリクロロ−イソシアヌレート、モノ−もしくはジ−クロロイソシアヌール酸のナトリウム塩又はカリウム塩、モノ−もしくはジ−クロロスルファミン酸のナトリウム塩又はカリウム塩、モノクロロヒダントインもしくは１，３−ジクロロヒダントイン、５，５−ジメチルヒダントインのような５，５−アルキル誘導体等が挙げられる。
これらの結合塩素剤についても、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
これらの結合塩素剤についても、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
なお、ポリアミド系ＲＯ膜は、次亜塩素酸塩との接触で劣化する可能性が高いため、次亜塩素酸塩を適用する場合には、残留塩素を除去した後、ポリアミド系ＲＯ膜装置に通水することが好ましい。このような除去処理を不要とすることができる点において、スライムコントロール剤としては、このような膜劣化の問題のない結合塩素剤を用いることが好ましい。
スライムコントロール剤を用いる場合、ＲＯ膜給水中のスライムコントロール剤の濃度が５〜２００ｍｇ／Ｌ程度となるように用いることが好ましい。
なお、原水が冷却排出水である場合、新たにスライムコントロール剤を添加してなくても、既に原水中にスライムコントロール剤が含まれている場合はそれを利用してもよい。
なお、原水が冷却排出水である場合、新たにスライムコントロール剤を添加してなくても、既に原水中にスライムコントロール剤が含まれている場合はそれを利用してもよい。
また、本発明においては、ＲＯ膜処理等を安定化させるために、原水に凝集助剤としてフェノール系水酸基を有する高分子化合物（以下「フェノール性高分子」と称す場合がある。）を添加してもよい。
このフェノール性高分子としては、ビニルフェノールの単独重合体、変性ビニルフェノールの単独重合体、ビニルフェノールと変性ビニルフェノールとの共重合体、ビニルフェノール及び／又は変性ビニルフェノールと疎水性ビニルモノマーとの共重合体のようなポリビニルフェノール系重合体；フェノールとホルムアルデヒドの重縮合物、クレゾールとホルムアルデヒドの重縮合物、キシレノールとホルムアルデヒドの重縮合物といったフェノール系樹脂；が挙げられるが、本発明では、特に特開２０１０−１３１４６９号公報、特開２０１３−２５５９２２号公報、特開２０１３−２５５９２３号公報等に記載されるノボラック型フェノール樹脂にレゾール型の２次反応を行って得られた反応物を用いることが好ましい。
このフェノール性高分子としては、ビニルフェノールの単独重合体、変性ビニルフェノールの単独重合体、ビニルフェノールと変性ビニルフェノールとの共重合体、ビニルフェノール及び／又は変性ビニルフェノールと疎水性ビニルモノマーとの共重合体のようなポリビニルフェノール系重合体；フェノールとホルムアルデヒドの重縮合物、クレゾールとホルムアルデヒドの重縮合物、キシレノールとホルムアルデヒドの重縮合物といったフェノール系樹脂；が挙げられるが、本発明では、特に特開２０１０−１３１４６９号公報、特開２０１３−２５５９２２号公報、特開２０１３−２５５９２３号公報等に記載されるノボラック型フェノール樹脂にレゾール型の２次反応を行って得られた反応物を用いることが好ましい。
ノボラック型フェノール樹脂にレゾール型の２次反応を行って得られるフェノール性高分子の融点は１３０〜２２０℃、特に１５０〜２００℃であることが好ましい。また、このフェノール性高分子の重量平均分子量は５，０００〜５０，０００であることが好ましく、１０，０００〜３０，０００であることがより好ましい。
これらのフェノール性高分子の添加量は、原水の水質により異なり、特に制限はないが、有効成分濃度として０．０１〜１０ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。
これらのフェノール性高分子の添加量は、原水の水質により異なり、特に制限はないが、有効成分濃度として０．０１〜１０ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。
また、原水、特に冷却排出水に熱交換器由来の銅、鉄などの重金属イオンが含まれている場合、酸化還元作用を持つ薬剤、例えば次亜塩素酸トリウム、ヒドラジンと、重金属イオンの存在下でＲＯ膜が促進劣化を受けることがある。その場合、重金属のキレート作用がある物質（たとえばＥＤＴＡ）を添加することで、膜と重金属の接触を防止し、促進劣化を防止することができる。
［膜の洗浄］
本発明においては、ＲＯ膜給水の水質の制御でＲＯ膜のスケール傷害を防止することができるが、長期間処理を継続することで、ＲＯ膜が閉塞し、水回収率が低下してくる場合がある。ＲＯ膜の前段に前述の除濁膜を設けた場合、この除濁膜についても膜閉塞で濾過水量が低下する場合がある。この場合には、これらの膜を洗浄処理することで閉塞物を除去し、処理水量を回復させることができる。洗浄処理に使用する薬品としては閉塞物質、膜素材に応じて適宜選択することができ、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、クエン酸、シュウ酸等を選択することができる。
本発明においては、ＲＯ膜給水の水質の制御でＲＯ膜のスケール傷害を防止することができるが、長期間処理を継続することで、ＲＯ膜が閉塞し、水回収率が低下してくる場合がある。ＲＯ膜の前段に前述の除濁膜を設けた場合、この除濁膜についても膜閉塞で濾過水量が低下する場合がある。この場合には、これらの膜を洗浄処理することで閉塞物を除去し、処理水量を回復させることができる。洗浄処理に使用する薬品としては閉塞物質、膜素材に応じて適宜選択することができ、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、クエン酸、シュウ酸等を選択することができる。
［逆浸透膜を備える水処理装置］
本発明の逆浸透膜を備える水処理装置は、ＲＯ膜モジュールを備える水処理装置において、ＲＯ膜の給水の水質が前述の水質条件Ｉ又はII、好ましくはIIIを満たすことを確認する手段及び／又は該ＲＯ膜の給水の水質を前述の水質条件Ｉ又はII、好ましくはIIIを満たすように調整する手段を備えることを特徴とするものであって、ＲＯ膜モジュールのＲＯ膜、その前処理の除濁手段、ポリマー系スケール分散剤、その他の処理については、本発明の逆浸透膜を用いた水処理方法の説明において、前述したものを採用することができる。
本発明の逆浸透膜を備える水処理装置は、ＲＯ膜モジュールを備える水処理装置において、ＲＯ膜の給水の水質が前述の水質条件Ｉ又はII、好ましくはIIIを満たすことを確認する手段及び／又は該ＲＯ膜の給水の水質を前述の水質条件Ｉ又はII、好ましくはIIIを満たすように調整する手段を備えることを特徴とするものであって、ＲＯ膜モジュールのＲＯ膜、その前処理の除濁手段、ポリマー系スケール分散剤、その他の処理については、本発明の逆浸透膜を用いた水処理方法の説明において、前述したものを採用することができる。
本発明の逆浸透膜を備える水処理装置では、ＲＯ膜給水の水質を確認する手段として、ｐＨ計、Ｃａ硬度計（例えばＯｒｉｏｎ社製２１２０ｘｐ（オンライン））、Ｍアルカリ度計（例えば横川電機社製ＡＬ４００Ｇ（オンライン））、硫酸イオン濃度測定手段（例えばイオンクロマトグラフ）、シリカ濃度測定手段（例えば堀場製作所社製ＳＬＩＡ−２０００（オンライン））、吸光度計、ポリマー系スケール分散剤濃度測定手段（例えば比濁法でＵＶ測定）のいずれか１以上を有し、また、ＲＯ膜給水の水質調整手段として、前述の本発明に係るＲＯ膜給水の水質条件の説明の項に記載した各水質項目調整のための手段、例えばｐＨ調整剤添加手段やポリマー系スケール分散剤添加手段等を備えるものであって、ポリマー系スケール分散剤と給水の水質との関係を適正化することにより、ＲＯ膜におけるスケール傷害を防止して、長期に亘り高い水回収率でＲＯ膜による水処理を行うことができる。
［逆浸透膜用分散剤］
本発明の逆浸透膜用分散剤は、本発明の逆浸透膜を用いた水処理方法の説明において前述したポリマー系スケール分散剤よりなり、下記水質条件ｉ又はii、好ましくは下記水質条件iiiのＲＯ膜給水に用いられるものであり、このような水質条件を満たすＲＯ給水中のポリマー系スケール分散剤濃度が３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ、好ましくは５〜３０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄとなるように添加することにより、ＲＯ膜におけるスケール傷害を防止して、長期に亘り高い水回収率でＲＯ膜による水処理を行うことができる。
＜水質条件ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
＜水質条件ii＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
＜水質条件iii＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
本発明の逆浸透膜用分散剤は、本発明の逆浸透膜を用いた水処理方法の説明において前述したポリマー系スケール分散剤よりなり、下記水質条件ｉ又はii、好ましくは下記水質条件iiiのＲＯ膜給水に用いられるものであり、このような水質条件を満たすＲＯ給水中のポリマー系スケール分散剤濃度が３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ、好ましくは５〜３０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄとなるように添加することにより、ＲＯ膜におけるスケール傷害を防止して、長期に亘り高い水回収率でＲＯ膜による水処理を行うことができる。
＜水質条件ｉ＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
＜水質条件ii＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
＜水質条件iii＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例により限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例において、ＲＯ膜としては、栗田工業（株）製「ＫＲＯＡ−２０３２−ＳＮ（ポリアミド超低圧ＲＯ膜）」を用いた。
このＲＯ膜は、１ＭＰａの運転圧力での５００ｍｇ／ＬＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９９．５％で、純水フラック４３ｔ／日の膜である。
また、除濁用のＭＦ膜としては、クラレ製「ピューリアＧＳ（親水化ＰＶＤＦ、孔径０．０２μｍ、外圧式）」を用いた。
ＲＯ膜による水回収は、いずれの実施例及び比較例においても１００時間行った。
このＲＯ膜は、１ＭＰａの運転圧力での５００ｍｇ／ＬＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９９．５％で、純水フラック４３ｔ／日の膜である。
また、除濁用のＭＦ膜としては、クラレ製「ピューリアＧＳ（親水化ＰＶＤＦ、孔径０．０２μｍ、外圧式）」を用いた。
ＲＯ膜による水回収は、いずれの実施例及び比較例においても１００時間行った。
また、ポリマー系スケール分散剤ａとしては、ＡＡ：ＡＭＰＳモル比２０：８０で、分子量１０，０００のＡＡ／ＡＭＰＳ二元共重合体を用い、ポリマー系スケール分散剤ｘとしては、ＡＡ：ＡＭＰＳモル比９０：１０で、分子量１００，０００のＡＡ／ＡＭＰＳ二元共重合体を用いた。
［実施例１］
ポリマー系スケール分散剤ａを添加し、ｐＨを７．８から６．５に調整した、下記水質の排水を、ＭＦ膜で除濁処理した後、ＲＯ膜を用いて水回収を行ったところ、スケール析出の問題はなく、水回収率を６５％としても安定に処理を継続することができた。
ｐＨ：７．８（→６．５に調整）
Ｃａ硬度：１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：２０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）１．０
ポリマー系スケール分散剤濃度：２０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
ポリマー系スケール分散剤ａを添加し、ｐＨを７．８から６．５に調整した、下記水質の排水を、ＭＦ膜で除濁処理した後、ＲＯ膜を用いて水回収を行ったところ、スケール析出の問題はなく、水回収率を６５％としても安定に処理を継続することができた。
ｐＨ：７．８（→６．５に調整）
Ｃａ硬度：１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：２０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）１．０
ポリマー系スケール分散剤濃度：２０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
［実施例２］
ポリマー系スケール分散剤ａを含む下記水質の冷却水ブロー水を、ＭＦ膜で除濁処理した後、ｐＨを５．５まで下げた上でＲＯ膜を用いて回収処理を行ったところ、スケール析出の問題はなく、水回収率を７０％としても安定に処理を継続することができた。
ｐＨ：９．０（→５．５に調整）
Ｃａ硬度：４００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：３００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：５００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）１．０
ポリマー系スケール分散剤濃度：２０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
ポリマー系スケール分散剤ａを含む下記水質の冷却水ブロー水を、ＭＦ膜で除濁処理した後、ｐＨを５．５まで下げた上でＲＯ膜を用いて回収処理を行ったところ、スケール析出の問題はなく、水回収率を７０％としても安定に処理を継続することができた。
ｐＨ：９．０（→５．５に調整）
Ｃａ硬度：４００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：３００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：５００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）１．０
ポリマー系スケール分散剤濃度：２０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ
［比較例１］
実施例１において、ポリマー系スケール分散剤ａが含まれない場合の水質である排水を、実施例１と同様にして処理したところ、硫酸カルシウムスケールの析出があり、水回収率は４５％で安定した。
実施例１において、ポリマー系スケール分散剤ａが含まれない場合の水質である排水を、実施例１と同様にして処理したところ、硫酸カルシウムスケールの析出があり、水回収率は４５％で安定した。
［比較例２］
実施例２において、ポリマー系スケール分散剤ａが含まれない場合の水質である冷却ブロー水を、実施例１と同様にして処理したところ、硫酸カルシウムスケールの析出があり、水回収率は４０％で安定した。
実施例２において、ポリマー系スケール分散剤ａが含まれない場合の水質である冷却ブロー水を、実施例１と同様にして処理したところ、硫酸カルシウムスケールの析出があり、水回収率は４０％で安定した。
［比較例３］
実施例１において、排水のｐＨ調整を行わず、ｐＨ７．８のままとしたこと以外は同様にして処理したところ、炭酸カルシウムスケールの析出があり、水回収率は３０％まで低下した。
実施例１において、排水のｐＨ調整を行わず、ｐＨ７．８のままとしたこと以外は同様にして処理したところ、炭酸カルシウムスケールの析出があり、水回収率は３０％まで低下した。
［比較例４］
実施例１において、ポリマー系スケール分散剤ａの代りにポリマー系スケール分散剤ｘを用いたこと以外は同様にして処理したところ、分散剤がＲＯ膜に付着し、水回収率は４５％で安定した。
実施例１において、ポリマー系スケール分散剤ａの代りにポリマー系スケール分散剤ｘを用いたこと以外は同様にして処理したところ、分散剤がＲＯ膜に付着し、水回収率は４５％で安定した。
［比較例５］
実施例１において、吸光度が４．０であること以外は同様の水質の排水を同様に処理したところ、有機物ファウリングにより、ＲＯ膜の処理水量が大幅に低下したため、水回収率は４０％で安定した。
実施例１において、吸光度が４．０であること以外は同様の水質の排水を同様に処理したところ、有機物ファウリングにより、ＲＯ膜の処理水量が大幅に低下したため、水回収率は４０％で安定した。
以上の結果から、本発明で規定される特定の水質条件を満たすＲＯ膜給水であれば、スケール障害の問題を引き起こすことなく、高い水回収率で長期に亘り安定な水処理を行えることが分かる。
Claims (14)
- 逆浸透膜を用いた水処理方法において、
該逆浸透膜が、超低圧もしくは低圧用のポリアミド系逆浸透膜であって、１ＭＰａの運転圧力での１００〜３０００ｍｇ／ＬＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９７〜９９．８％で、純水フラックス３０ｔ／日以上の逆浸透膜であり、
該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIを満たすことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
＜水質条件II＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ - 逆浸透膜を用いた水処理方法において、
該逆浸透膜が、超低圧もしくは低圧用のポリアミド系逆浸透膜であって、１ＭＰａの運転圧力での１００〜３０００ｍｇ／ＬＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９７〜９９．８％で、純水フラックス３０ｔ／日以上の逆浸透膜であり、
該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIIを満たすことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
＜水質条件III＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ - 請求項１又は２において、前記逆浸透膜処理の前処理として除濁処理を行うことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
- 請求項３において、前記除濁処理を精密濾過膜、限外濾過膜、濾過器、保安フィルタ、及びストレーナのいずれかで行うことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
- 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記ポリマー系スケール分散剤が、アクリル酸（以下「ＡＡ」と略記する。）、メタアクリル酸、マレイン酸、イソブチレン、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸（以下「ＨＡＰＳ」と略記する。）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（以下「ＡＭＰＳ」と略記する。）およびこれらの誘導体よりなる群から選ばれる１種類以上の単量体を重合してなることを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
- 請求項５において、前記ポリマー系スケール分散剤が下記ポリマー系スケール分散剤Ａ及び／又はポリマー系スケール分散剤Ｂであり、その分子量が１，０００以上５０，０００以下であることを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物 - 請求項１ないし６のいずれか１項において、前記逆浸透膜の給水がスライムコントロール剤を含むことを特徴とする逆浸透膜を用いた水処理方法。
- 逆浸透膜モジュールを備える水処理装置において、
該逆浸透膜が、超低圧もしくは低圧用のポリアミド系逆浸透膜であって、１ＭＰａの運転圧力での１００〜３０００ｍｇ／ＬＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９７〜９９．８％で、純水フラックス３０ｔ／日以上の逆浸透膜であり、
該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIを満たすことを確認する手段及び／又は該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIを満たすように調整する手段を備えることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
＜水質条件II＞
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ - 逆浸透膜モジュールを備える水処理装置において、
該逆浸透膜が、超低圧もしくは低圧用のポリアミド系逆浸透膜であって、１ＭＰａの運転圧力での１００〜３０００ｍｇ／ＬＮａＣｌ水溶液の脱塩率が９７〜９９．８％で、純水フラックス３０ｔ／日以上の逆浸透膜であり、
該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIIを満たすことを確認する手段及び／又は該逆浸透膜の給水の水質が下記水質条件IIIを満たすように調整する手段を備えることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
＜水質条件III＞
ｐＨ：４．０〜７．０
Ｃａ硬度：１５０〜１２００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
Ｍアルカリ度：５０〜６００ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
硫酸イオン濃度：１００〜１２００ｍｇ／Ｌ
シリカ濃度：０〜１５０ｍｇ／Ｌ
波長２６０ｎｍの吸光度（５０ｍｍセル使用時）：２．５以下
ポリマー系スケール分散剤濃度：３〜５０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｓｏｌｉｄ - 請求項８又は９において、前記逆浸透膜モジュールの前段に除濁手段を有することを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
- 請求項１０において、前記除濁手段が精密濾過膜、限外濾過膜、濾過器、保安フィルタ、及びストレーナのいずれかであることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
- 請求項８ないし１１のいずれか１項において、前記ポリマー系スケール分散剤が、アクリル酸（以下「ＡＡ」と略記する。）、メタアクリル酸、マレイン酸、イソブチレン、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸（以下「ＨＡＰＳ」と略記する。）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（以下「ＡＭＰＳ」と略記する。）およびこれらの誘導体よりなる群から選ばれる１種類以上の単量体を重合してなることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
- 請求項１２において、前記ポリマー系スケール分散剤が下記ポリマー系スケール分散剤Ａ及び／又はポリマー系スケール分散剤Ｂであり、その分子量が１，０００以上５０，０００以下であることを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
ポリマー系スケール分散剤Ａ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）の割合で共重合させた共重合物
ポリマー系スケール分散剤Ｂ：ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体とを、ＡＡ：ＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳ＝５０〜９９：１〜５０（モル比）、かつ、ＡＡとＡＭＰＳ及び／又はＨＡＰＳとその他の単量体の合計：その他の単量体＝１００：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物 - 請求項８ないし１３のいずれか１項において、前記逆浸透膜モジュールの給水にスライムコントロール剤を添加する手段を有することを特徴とする逆浸透膜を備える水処理装置。
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