JP6591205B2 - 水処理システム及びｐＨ調整システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、海水、汽水、地下水及び下水等を処理する水処理システム、並びに水処理システムで用いられるｐＨ調整システム及びｐＨ調整装置に関する。

従来、水処理分野において、イオン又は塩類等の溶質を含む海水、汽水、地下水及び下水等をろ過し、生活用水、工業用水及び農業用水を得る方法として膜モジュールによる膜ろ過が用いられている。

膜ろ過法では、ろ過の過程において、膜面上や膜内に浮遊物質等が付着又は堆積することで膜を詰まらせるファウリングが発生する。ファウリングは、膜の抵抗及び圧力の上昇を引き起こし、膜の薬品洗浄頻度の増加及び膜の交換コストを押し上げる要因となる。ファウリングの主な要因物質としては、付着性細菌及び細菌の代謝物である粘着性物質等が挙げられる。付着性細菌及び粘着性物質等からはバイオフィルムが形成される。バイオフィルムに由来するファウリングは、バイオファウリングと称される。

この代謝物が産生されるメカニズムとしてクオラム・センシングが知られている。クオラム・センシングとは、微生物同士が伝達物質を用いて周囲の仲間の密度を認識し、例えばバイオフィルム等の産生を活性化する機構であり、特定の遺伝子の転写活性を制御する。細菌がクオラム・センシングにより仲間の存在を認識すると、すなわち、伝達物質濃度がある一定以上になると、バイオフィルム形成が生じる。クオラム・センシングにおける伝達物質の合成機構と、代謝物の放出機構とを、グラム陰性細菌を例に説明する。

グラム陰性細菌は、主にアシル化ホモセリンラクトン（以下、ＡＨＬと表記する。）を伝達物質として使用する。グラム陰性細菌では、伝達物質であるＡＨＬを合成し、その合成されたＡＨＬは外部へ放出され、他のグラム陰性細菌が放出したＡＨＬを取り込む。代謝物の放出機構では、外部から取り込んだＡＨＬと結合タンパク質とが合体する。合体した物質は、スイッチの役割をしているグラム陰性細菌の目的となる遺伝子をたたくことで、代謝物を放出するスイッチをＯＮとする。代謝物を放出するスイッチがＯＮになることにより、グラム陰性細菌は、ファウリングの要因物質の一つである多糖類から成る代謝物を放出する。

上記のことから、ファウリングを発生させる要因としては、生物学的要因の影響力が大きいことが分かってきている。そこで、膜ろ過法を用いた水処理システムでは、バイオファウリング対策として、微生物の餌となり得る有機成分の除去を行う方法が提案されている。しかしながら、微生物の餌となり得る有機成分を膜で除去することで微生物が飢餓状態となり、ファウリングの要因となる代謝物をより産生する場合がある。

ＷＯ２００８／０３８５７５号 特開２０１１−１７７６０４号公報

上記に示すように、従来の水処理システムでは、生物学的要因の影響力が大きく、原水の水質が日変動または季節変動した場合、安定した処理水質を得ることが難しくなり、稼働率の低下を招く恐れがある。

そこで、目的は、生物学的要因の影響を抑制し、安定した水処理を行うことが可能な水処理システム、並びに水処理システムで用いられるｐＨ調整システム及びｐＨ調整装置を提供することにある。

実施形態によれば、水処理システムは、膜分離によって原水から処理水を生成する膜モジュールと、前記原水にｐＨ調整物質を注入して前記原水のｐＨを８．５以上に調整するｐＨ調整装置とを具備する。

第１の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係る水処理システムの構成の変形例を示すブロック図。 図２に示されるｐＨ調整装置の構成を示すブロック図。 第２の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図。 第２の実施形態に係る水処理システムの構成の変形例を示すブロック図。 第３の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図。 第４の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図。 ＴＥＰ量に対する水酸化ナトリウムの添加効果を示す図。 ＴＯＣ濃度に対する水酸化ナトリウムの添加効果を示す図。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

以下の実施形態において、原水から処理水を生成する膜モジュールとして逆浸透膜（ＲＯ膜:reverse osmosis membrane）を使用する場合を例に説明するが、当該技術分野で使用可能な任意の膜を使用することができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の水処理システムは、ＲＯ膜モジュール１及びｐＨ調整装置２を備える。

ＲＯ膜モジュール１は、原水に対して膜ろ過処理を行う。膜ろ過処理により、処理水が生成され、濃縮水が排出される。

ｐＨ調整装置２は、原水にｐＨ調整物質を注入して原水のｐＨを８．５以上に調整する。ｐＨ調整装置２は、原水のｐＨを、好ましくは、８．５以上１０以下、より好ましくは８．５以上９．５以下、更に好ましくは８．５以上９以下に調整する。ｐＨ調整物質は、例えば、アルカリ性物質又は酸性物質である。

ｐＨ調整装置２は、ｐＨ調整物質を注入する注入部２１を有する。注入部２１は、例えば、予め設定された時刻に、予め決められた量のアルカリ性物質を原水に注入する。また、注入部２１は、予め設定された時間間隔で、アルカリ性物質を原水に注入するようにしてもよいし、操作者からの指示に応じてアルカリ性物質を原水に注入するようにしてもよい。

アルカリ性物質の注入量は、予め測定された原水のｐＨ及びＲＯ膜モジュール１の透過流束などの初期条件に基づいて、注入後の原水のｐＨが８．５以上となるように予め設定される。アルカリ性物質の注入量は、注入後の原水のｐＨが、好ましくは、８．５以上１０以下、より好ましくは８．５以上９．５以下、更に好ましくは８．５以上９以下となるように予め設定される。なお、予め決められた量のアルカリ性物質の注入は、１回で行っても、複数回に分けて行ってもよい。

アルカリ性物質として、水酸化ナトリウムなどを使用することができる。アルカリ性物質は、固体で注入されてもよいし、液体で注入されてもよい。

本実施形態に従って原水のｐＨを８．５以上に調整すると、ＲＯ膜モジュール１の膜抵抗の上昇を抑えることができる（後述の実施例１）。この効果は、原水のｐＨが８．５以上になると、原水中のグラム陰性細菌により放出された伝達物質ＡＨＬのラクトン環が開裂し、開裂後の物質を細菌が認識できなくなり、バイオフィルム形成が抑制されることによるものと考えられる。

このように、第１の実施形態に係る水処理システムによれば、原水のｐＨを８．５以上に調整することで、生物学的要因の影響を抑制し、膜モジュールの膜抵抗の上昇を抑え、安定した水処理を行うことが可能である。

上記第１の実施形態では、ｐＨ調整装置２が所定のタイミングで、所定量のアルカリ性物質を原水に注入する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。ｐＨ調整装置２は、ｐＨセンサ４の測定結果に基づいてｐＨ調整物質の注入を制御するようにしてもよい。図２は、第１の実施形態に係る水処理システムの構成の変形例を示すブロック図である。図１に示すように、水処理システムは、ＲＯ膜モジュール１、ｐＨ調整装置２及びｐＨセンサ４を備える。

ｐＨセンサ４は、ｐＨ調整装置２がｐＨ調整物質を注入する位置よりも下流側に配置され、原水を取得して原水のｐＨを測定する。ｐＨセンサ４は、測定結果をｐＨ調整装置２へ送信する。

図３は、図２に示されるｐＨ調整装置２の構成を示すブロック図である。図３に示されるｐＨ調整装置２は、注入部２１、入力部２２、メモリ２３及び制御部２４を備える。

注入部２１は、制御部２４からの制御に従い、タンク（図示せず）に蓄えられているアルカリ性物質又は酸性物質を原水に注入する。

入力部２２は、ｐＨセンサ４から送信される測定結果を受信する。入力部２２は、受信した測定結果を制御部２４へ出力する。

メモリ２３は、例えば、ｐＨについての閾値を予め記憶する。閾値は、例えば、ｐＨ８．５及びｐＨ１０である。なお、閾値は、ｐＨ１０の代わりに、９．５又は９が設定されていてもよい。メモリ２３は、制御部２４からの要求に応じ、記憶している閾値を制御部２４へ出力する。

制御部２４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及び、ＣＰＵからの制御に従って所定の処理を実行するＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を備える。制御部２４は、ＣＰＵがＦＰＧＡに設計される機能を実行することで、図３に示される判定部２４１及び注入制御部２４２の機能を実現する。なお、制御部２４は、ＦＰＧＡの代わりにＬＳＩを備えることで、図３に示される機能を実現するようにしても構わない。また、制御部２４は、ＣＰＵによるソフトウェア処理により、図３に示される機能を実現しても構わない。

判定部２４１は、入力部２２から測定結果を受け取ると、測定結果に含まれるｐＨが、メモリ２３に記憶されている閾値以上となるか否か、又は、閾値を超えるか否かを判定する。具体的には、判定部２４１は、測定結果に含まれるｐＨが８．５以上となるか否か、及び、測定結果に含まれるｐＨが１０を超えるか否かを判定する。判定部２４１は、判定結果を表す信号を注入制御部２４２へ出力する。

注入制御部２４２は、判定部２４１から出力される判定結果に応じ、注入部２１を制御する。具体的には、判定部２４１から出力される信号により、測定結果に含まれるｐＨが８．５未満であることが表される場合、注入制御部２４２は、測定結果に含まれるｐＨが１０を超えると判定されるまでアルカリ性物質を原水に注入するように注入部２１を制御する。

また、判定部２４１から出力される信号により、測定結果に含まれるｐＨが１０を超えることが表される場合、注入制御部２４２は、アルカリ性物質の原水への注入を停止するように注入部２１を制御する。

なお、判定部２４１から出力される信号により、測定結果に含まれるｐＨが１０を超えることが表される場合、注入制御部２４２は、測定結果に含まれるｐＨが８．５以上１０以下の所定の値に達したと判定されるまで酸性物質を原水に注入するように注入部２１を制御してもよい。また、注入制御部２４２は、ｐＨが８．５以上１０以下の所定の値に達したと判定されるまで酸性物質を原水に注入するのではなく、予め設定された量の酸性物質を注入するようにしても構わない。このとき、酸性物質の注入量は、予め測定された原水のｐＨやＲＯ膜モジュール１の透過流束などの初期条件に基づいて、予め設定されていても構わない。予め決められた量の酸性物質の注入は、１回で行っても、複数回に分けて行ってもよい。

酸性物質として、塩酸などを使用することができる。酸性物質は、固体で注入されてもよいし、液体で注入されてもよい。

このように、ｐＨの閾値を１０に設定して原水のｐＨを調整すると、無機物質（例えばカルシウム）の析出が抑制され、ＲＯ膜モジュール１の膜抵抗の上昇を抑えることができる。また、ｐＨの閾値を１０に設定して原水のｐＨを調整すると、アルカリ性物質の過剰注入を防止してコストを削減することができる。

なお、上記変形例では、ｐＨセンサ４が、ｐＨ調整装置２がｐＨ調整物質を原水に注入する位置よりも下流側に配置される場合を例に説明したが、これに限定されない。

また、上記変形例では、メモリ２３が、ｐＨについての閾値を予め記憶する場合を例に説明したが、これに限定されない。メモリ２３は、例えば、ｐＨ８．５未満、ｐＨ８．５以上１０以下、及び、ｐＨ１０を超えることを表すｐＨの範囲と、注入されるべきアルカリ性物質又は酸性物質の量とが関係付けられたテーブルを記憶するようにしても構わない。このとき、判定部２４１は、ｐＨセンサ４により測定されるｐＨが、ｐＨ８．５未満、ｐＨ８．５以上１０以下、及び、ｐＨ１０を超える、のいずれの範囲に属するかを判定する。注入制御部２４２は、判定結果を、メモリ２３に記憶されるテーブルを照合し、アルカリ性物質又は酸性物質の注入量を決定する。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図である。なお、本実施形態と上記第１の実施形態とが重複する部分の説明については、省略する。

図４に示すように、本実施形態の水処理システムは、ＲＯ膜モジュール１とｐＨ調整装置２と分析装置３とを備える。

図４に示す分析装置３は、ｐＨ調整装置２の上流側に配置され、原水を取得して原水中の微生物量を分析する。

分析装置３は、微生物量を直接分析するか、または微生物量の指標となる量、例えば有機物量を微生物量として分析する。分析される微生物量は、単位体積当たりの微生物量である。同様に、分析される有機物量は、単位体積当たりの有機物量である。分析装置３は、例えば、有機物センサ及び分析部を有し、有機物センサにより測定された値に基づいて、分析部で有機物量を分析する。より具体的には、分析装置３は、例えば、ＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機炭素）の量、ＴＥＰ（Transparent Exopolymer Particles：光透過性細胞外ポリマー粒子）の量、ＥＰＳ（Extracellular Polymeric Substances：細胞外ポリマー）の量、及びクロロフィルａの量から選択される少なくとも１つを分析する。分析装置３は、分析結果をｐＨ調整装置２へ送信する。

ｐＨ調整装置２は、図３に示されるように、注入部２１、入力部２２、メモリ２３及び制御部２４を備える。ｐＨ調整装置２は、分析装置３の分析結果に基づいて、原水にｐＨ調整物質を注入して原水のｐＨを調整する。

具体的には、注入部２１は、制御部２４からの制御に従い、タンク（図示せず）に蓄えられているアルカリ性物質を原水に注入する。

入力部２２は、分析装置３から送信される分析結果を受信する。入力部２２は、受信した分析結果を制御部２４へ出力する。

メモリ２３は、例えば、微生物量についての閾値を予め記憶する。メモリ２３は、制御部２４からの要求に応じ、記憶している閾値を制御部２４へ出力する。

制御部２４に含まれる判定部２４１は、入力部２２から分析結果を受け取ると、分析結果により表される微生物量が、メモリ２３に記憶されている閾値以上となるか否かを判定する。判定部２４１は、判定結果を表す信号を注入制御部２４２へ出力する。

注入制御部２４２は、判定部２４１により、分析結果により表される微生物量が閾値以上であることが表される場合、原水に予め決められた量のアルカリ性物質を注入するように注入部２１を制御する。アルカリ性物質の注入量は、予め測定された原水のｐＨ及びＲＯ膜モジュール１の透過流束などの初期条件に基づいて、注入後の原水のｐＨが８．５以上となるように予め設定される。

また、注入制御部２４２は、判定部２４１により、分析結果により表される微生物量が閾値未満であることが表される場合、アルカリ性物質を注入しないように注入部２１を制御する。

第２の実施形態によれば、原水中の微生物量に応じて、ｐＨ調整物質の注入を制御し、効果的にバイオフィルムの形成を抑制することができる。これにより、膜モジュールの膜抵抗の上昇を抑え、安定した水処理を行うことが可能である。

また、第２の実施形態では、メモリ２３が、微生物量についての閾値を予め記憶する場合を例に説明したが、これに限定されない。メモリ２３は、例えば、微生物量に関する所定の幅を有する測定値の範囲と、注入されるべきアルカリ性物質の量とが関係付けられたテーブルを記憶するようにしても構わない。このとき、判定部２４１は、分析結果により表される微生物量が、いずれの測定範囲に属するかを判定する。注入制御部２４２は、判定結果を、メモリ２３に記憶されるテーブルを照合し、アルカリ性物質の注入量を決定する。

また、第２の実施形態では、水処理システムがＲＯ膜モジュール１とｐＨ調整装置２と分析装置３とを備える場合を例に説明した。しかしながらこれに限定されない。水処理システムは、さらにｐＨセンサ４を備えていても構わない。図５は、第２の実施形態に係る水処理システムの構成の変形例を示すブロック図である。図５に示される水処理システムは、ＲＯ膜モジュール１とｐＨ調整装置２と分析装置３とｐＨセンサ４とを備える。

図５に示すｐＨセンサ４は、ｐＨ調整装置２がｐＨ調整物質を注入する位置よりも下流側に配置され、原水を取得して原水のｐＨを測定する。ｐＨセンサ４は、測定結果をｐＨ調整装置２へ送信する。

ｐＨ調整装置２は、図３に示されるように、注入部２１、入力部２２、メモリ２３及び制御部２４を備える。ｐＨ調整装置２は、分析装置３の分析結果及びｐＨセンサ４の測定結果に基づいてｐＨ調整物質の注入を制御する。

具体的には、注入部２１は、制御部２４からの制御に従い、タンク（図示せず）に蓄えられているアルカリ性物質又は酸性物質を原水に注入する。

入力部２２は、ｐＨセンサ４から送信される測定結果をさらに受信する。入力部２２は、受信した測定結果を制御部２４へ出力する。

メモリ２３は、例えば、ｐＨについての閾値をさらに予め記憶する。閾値は、例えば、ｐＨ１０である。なお、閾値は、ｐＨ１０の代わりに、９．５又は９が設定されていてもよい。メモリ２３は、制御部２４からの要求に応じ、記憶しているｐＨの閾値を制御部２４へ出力する。

制御部２４の判定部２４１は、入力部２２から測定結果を受け取ると、測定結果に含まれるｐＨが、メモリ２３に記憶されている閾値以上となるか否か、又は、閾値を超えるか否かを判定する。具体的には、判定部２４１は、測定結果に含まれるｐＨが１０を超えるか否かを判定する。判定部２４１は、ｐＨについての判定結果を表す信号を注入制御部２４２へ出力する。

注入制御部２４２は、判定部２４１から出力される、ｐＨについての判定結果と、微生物量についての判定結果とに基づき、注入部２１を制御する。具体的には、判定部２４１から出力される信号により、測定結果に含まれるｐＨが１０を超えることが表される場合、注入制御部２４２は、微生物量が閾値以上であってもアルカリ性物質の原水への注入を停止するように注入部２１を制御する。

なお、判定部２４１から出力される信号により、測定結果に含まれるｐＨが１０を超えることが表される場合、注入制御部２４２は、測定結果に含まれるｐＨが８．５以上１０以下の所定の値に達したと判定されるまで、酸性物質を原水に注入するように注入部２１を制御してもよい。また、注入制御部２４２は、ｐＨが８．５以上１０以下の所定の値に達したと判定されるまで酸性物質を原水に注入するのではなく、予め設定された量の酸性物質を注入するようにしても構わない。

このように、第２の実施形態に係る変形例では、水処理システムがｐＨセンサ４を更に備えているため、ｐＨ調整装置２は、原水のｐＨをモニタリングしながら原水のｐＨを調整することが可能である。したがって、ｐＨ調整装置は、分析装置３により分析された微生物量に応じて、効果的にバイオフィルムの形成を抑制することができることに加えて、ｐＨセンサ４により測定されたｐＨがアルカリ側に偏りすぎた場合に、無機物質（例えば、カルシウム）の析出を抑制することができる。バイオフィルムの形成の抑制及び無機物質の析出の抑制により、膜モジュールの膜抵抗の上昇を効果的に抑え、安定した水処理を行うことができる。また、アルカリ性物質の過剰注入を防止してコストを削減することができる。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図である。

上記第２の実施形態は、ｐＨ調整装置２によりｐＨ調整が行われる前の原水の微生物量を分析装置３により分析するのに対し、第３の実施形態は、ｐＨ調整装置２によりｐＨ調整が行われた後の原水の微生物量を分析装置３により分析する。なお、第３の実施形態と上記第２の実施形態とが重複する部分の説明ついては、省略する。

ｐＨ調整装置２は、図３に示されるように、注入部２１、入力部２２、メモリ２３及び制御部２４を備える。ｐＨ調整装置２は、分析装置３の分析結果に基づいて、原水にｐＨ調整物質を注入して原水のｐＨを調整する。

具体的には、制御部２４に含まれる注入制御部２４２は、判定部２４１により、分析結果により表される微生物量が閾値以上であることが表される場合、微生物量が閾値未満となるまでアルカリ性物質を原水に注入するように注入部２１を制御する。

また、注入制御部２４２は、判定部２４１により、分析結果により表される微生物量が閾値未満であることが表される場合、アルカリ性物質の注入を停止するように注入部２１を制御する。

第３の実施形態に従えば、分析装置３は、ｐＨ調整装置２によりｐＨ調整が行われた後の原水を取得し、原水中の微生物量を分析する。ｐＨ調整装置２は、分析結果に基づいてｐＨ調整を行う。このように、第３の実施形態は、微生物量の分析と、分析結果に基づくｐＨ調整とを繰り返すことが可能であるため、原水中の微生物量に応じて、より高精度にｐＨ調整物質の注入を制御することができるという利点を有する。

また、第３の実施形態においても、水処理システムは、ＲＯ膜モジュール１とｐＨ調整装置２と分析装置３とに加え、ｐＨセンサ４をさらに備えていても構わない。ｐＨセンサ４は、図５に示されるように、ｐＨ調整装置２がｐＨ調整物質を注入する位置よりも下流側に配置されてもよい。

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図である。

上記第２の実施形態は、原水の微生物量を分析装置３により分析するのに対し、第４の実施形態は、濃縮水の微生物量を分析装置３により分析する。なお、第４の実施形態と上記第２及び３の実施形態とが重複する部分の説明ついては、省略する。

本実施形態では、分析装置３はＲＯ膜モジュール１から濃縮水が排出される側に配置されるため、ｐＨ調整装置２のメモリ２３に予め記憶される微生物量についての閾値は、実施形態２及び３においてメモリ２３に記憶される閾値よりも高い。

濃縮水は、原水の水（Ｈ₂Ｏ）以外の全成分が水中に濃縮されているため、濃縮水の微生物量は、原水の微生物量より多いが、原水の微生物量とおおよそ相関する。したがって、ｐＨ調整装置２は、分析装置３が測定する濃縮水の微生物量を受信することで、原水の微生物量をモニタリングすることができる。

第４の実施形態に従えば、分析装置３は、ＲＯ膜モジュール１で膜ろ過処理を行った後の濃縮水を取得し、濃縮水中の微生物量を分析する。ｐＨ調整装置２は、分析結果に基づいてｐＨ調整を行う。このように、第４の実施形態は、微生物量の分析と、分析結果に基づくｐＨ調整とを繰り返すことが可能であるため、原水中の微生物量に応じて、より高精度にｐＨ調整物質の注入を制御することができるという利点を有する。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

実施例１：膜抵抗の上昇に対する水酸化ナトリウムの添加効果
原水に水酸化ナトリウムを添加し、原水のｐＨを8.5〜9.0に制御しながら、連続膜ろ過処理により水処理を実施した。コントロールとして、原水をｐＨ制御することなく、同様に水処理を実施した。１４０時間経過後の膜抵抗を以下の通り測定した。

ポンプを用いて原水槽から原水を設定圧力でＲＯ膜へ通水し、連続でＲＯ膜の抵抗変化を計測した。ＲＯ膜抵抗は、計測した透過流速及び膜差圧を、膜ろ過の流束と圧力差の関係を表す基礎式である式（１）に当てはめて算出した。

Ｒ＝ΔＰ／μ・Ｊ （１）
Ｊ：Flux（流束のことで、透過流速/膜面積から算出）（m/s）
ΔＰ：膜差圧（mPa）
μ：粘度（mPa・ｓ）
Ｒ：膜抵抗（1/m）
水処理を開始した時点での膜抵抗は、2.3×10¹³であった。ｐＨ制御しながら水処理を行った場合、１４０時間後の膜抵抗は、2.6×10¹³であった。一方、ｐＨ制御することなく水処理を行った場合、１４０時間後の膜抵抗は、5.3×10¹³であり、ＲＯ膜は閉塞した。

また、伝達物質ＡＨＬを産生するAeromonas hydrophila R2について、ｐＨ８．５の培養条件、ｐＨ９．０の培養条件におけるバイオフィルムの形成を、吸光度（A595）の測定により調べた。その結果、いずれの培養条件の場合も、ｐＨ７．０の培養条件の場合と比較してバイオフィルムの形成を抑制することができた。

これらの結果から、原水のｐＨを８．５以上に調整すると、バイオフィルムの形成を抑制し、これによりＲＯ膜抵抗の上昇を抑えることができることがわかる。

実施例２：膜付着物の量に対する水酸化ナトリウムの添加効果
実施例１と同様、原水に水酸化ナトリウムを添加し、原水のｐＨを8.5〜9.0に制御しながら、連続膜ろ過処理により水処理を実施した。コントロールとして、原水をｐＨ制御することなく、同様に水処理を実施した。連続膜ろ過処理の開始から520時間後のＲＯ膜を解体し、切り出したＲＯ膜の平膜（１０ｃｍ×１０ｃｍ）表面のＴＥＰ（Transparent Exopolymer Particles：光透過性細胞外ポリマー）量及びＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機炭素）濃度を分析した。

ＴＥＰ量の結果を図８に示し、ＴＯＣ濃度の結果を図９に示す。図８は、コントロールのＴＥＰ量を１００として、ｐＨ制御しながら水処理を行った場合のＴＥＰ量を相対値で表す。同様に、図９は、コントロールのＴＯＣ濃度を１００として、ｐＨ制御しながら水処理を行った場合のＴＯＣ濃度を相対値で表す。

図８は、ｐＨ制御によりＴＥＰ量が低減することを示し、図９は、ｐＨ制御によりＴＯＣ濃度が低減することを示す。これらの結果も、原水のｐＨを８．５以上に調整すると、膜付着物の量を低減し、ＲＯ膜抵抗の上昇を抑えることができることを示す。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 膜分離によって原水から処理水を生成する膜モジュールと、
前記原水にｐＨ調整物質を注入して前記原水のｐＨを８．５以上に調整するｐＨ調整装置と
を具備する水処理システム。
［２］ 膜分離によって原水から処理水を生成する膜モジュールと、
前記原水中の微生物量又は前記膜モジュールから排出される排出水中の微生物量を分析する分析装置と、
前記分析装置の分析結果に基づいて、前記原水にｐＨ調整物質を注入して前記原水のｐＨを調整するｐＨ調整装置と
を具備する水処理システム。
［３］ 前記ｐＨ調整装置は、前記原水のｐＨを８．５以上に調整する［２］記載の水処理システム。
［４］ 前記ｐＨ調整装置が前記ｐＨ調整物質を注入する位置よりも下流側で前記原水のｐＨを測定するｐＨセンサをさらに具備し、
前記ｐＨ調整装置は、前記分析装置の分析結果及び前記ｐＨセンサの測定結果に基づいて前記ｐＨ調整物質の注入を制御する
［２］又は［３］記載の水処理システム。
［５］ 前記膜モジュールは、逆浸透膜モジュールである［１］乃至［４］の何れかに記載の水処理システム。
［６］ 膜分離によって原水から処理水を生成する膜モジュールを備えた水処理システムで用いられるｐＨ調整システムであって、
前記原水中の微生物量又は前記膜モジュールから排出される排出水中の微生物量を分析する分析装置と、
前記分析装置の分析結果に基づいて、前記原水にｐＨ調整物質を注入して前記原水のｐＨを調整するｐＨ調整装置と
を具備するｐＨ調整システム。
［７］ 前記ｐＨ調整装置は、前記原水のｐＨを８．５以上に調整する［６］記載のｐＨ調整システム。
［８］ 前記ｐＨ調整装置が前記ｐＨ調整物質を注入する位置よりも下流側で前記原水のｐＨを測定するｐＨセンサをさらに具備し、
前記ｐＨ調整装置は、前記分析装置の分析結果及び前記ｐＨセンサの測定結果に基づいて前記ｐＨ調整物質の注入を制御する
［６］又は［７］記載のｐＨ調整システム。
［９］ 原水中の微生物量又は膜モジュールから排出される排出水中の微生物量に基づいて、ｐＨ調整物質の注入量を決定する制御部と、
前記原水に、前記決定された注入量の前記ｐＨ調整物質を注入する注入部と
を具備するｐＨ調整装置。
［１０］ 前記原水のｐＨを８．５以上に調整する［９］記載のｐＨ調整装置。
［１１］ 前記制御部は、前記ｐＨ調整物質を注入する位置よりも下流側で測定した前記原水のｐＨと、前記微生物量とに基づいて、ｐＨ調整物質の注入量を決定する［９］又は［１０］記載のｐＨ調整装置。

１…ＲＯ膜モジュール、２…ｐＨ調整装置、２１…注入部、２２…入力部、２３…メモリ、２４…制御部、２４１…判定部、２４２…注入制御部、３…分析装置、４…ｐＨセンサ

Claims (9)

1. 膜分離によって原水から処理水を生成する膜モジュールと、
   前記原水中の微生物量又は前記膜モジュールから排出される排出水中の微生物量を分析する分析装置と、
   前記分析装置の分析結果に基づいてｐＨ調整物質の注入量を決定する制御部と、前記原水に、前記決定された注入量の前記ｐＨ調整物質を注入する注入部とを具備するｐＨ調整装置と
   を具備する水処理システム。
2. 前記分析装置は、前記微生物量として、光透過性細胞外ポリマー粒子（ＴＥＰ）の量、細胞外ポリマー（ＥＰＳ）の量からなる群より選択される少なくとも一つを分析する請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記ｐＨ調整装置は、前記原水のｐＨを８．５以上１０以下に調整する請求項１又は２記載の水処理システム。
4. 前記ｐＨ調整装置は、前記原水のｐＨを８．５以上９以下に調整する請求項１〜３の何れかに記載の水処理システム。
5. 前記膜モジュールは、逆浸透膜モジュールである請求項１乃至４の何れかに記載の水処理システム。
6. 膜分離によって原水から処理水を生成する膜モジュールを備えた水処理システムで用いられるｐＨ調整システムであって、
   前記原水中の微生物量又は前記膜モジュールから排出される排出水中の微生物量を分析する分析装置と、
   前記分析装置の分析結果に基づいてｐＨ調整物質の注入量を決定する制御部と、前記原水に、前記決定された注入量の前記ｐＨ調整物質を注入する注入部とを具備するｐＨ調整装置と
   を具備するｐＨ調整システム。
7. 前記分析装置が、前記微生物量として、光透過性細胞外ポリマー粒子（ＴＥＰ）の量、細胞外ポリマー（ＥＰＳ）の量からなる群より選択される少なくとも一つを分析する請求項６に記載のｐＨ調整システム。
8. 前記ｐＨ調整装置は、前記原水のｐＨを８．５以上１０以下に調整する請求項６又は７記載のｐＨ調整システム。
9. 前記ｐＨ調整装置は、前記原水のｐＨを８．５以上９以下に調整する請求項６〜８の何れかに記載の水処理システム。