JPH08332351A - 水処理システムおよび水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜分離および吸着処理により、窒素成分又は
リン成分を含む被処理水であっても、大きな透過流束で
被処理水を高度に処理する。 【構成】 分離膜のポアサイズよりも大きな粒径のイオ
ン吸着性粉粒状吸着剤を、窒素成分又はリン成分を含む
被処理水に添加し、供給ライン３を通じて、モジュール
２の分離膜の膜面方向に供給することにより、被処理水
を処理する。このような膜分離とイオン吸着とを利用す
ると、粉粒体の磨き砂作用により、不純物が分離膜のポ
アを閉塞することなく、膜面への不純物の堆積を抑制し
つつ、大きな透過流束で、被処理水を高度に処理でき
る。前記吸着剤にはゼオライトなどが含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上水の原水、下水、下
水の処理水、工場廃水などの汚水を処理して不純物など
を除去するのに有用な水処理システムおよび水処理方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水、し尿処理、工場排水などの
有機質汚水の処理には、微生物の分解能を利用した活性
汚泥法などが広く採用されている。また。活性汚泥法に
おいては、活性汚泥と処理水とを分離するため、凝集剤
による活性汚泥の沈殿操作や、限外濾過膜による活性汚
泥の固液分離操作が行なわれている。さらに、し尿、下
水などのように窒素成分およびリン成分の含有量が多い
被処理水では、活性炭により吸着処理している。

【０００３】しかし、このような方法は、水中で正に荷
電したアンモニア態窒素成分、負に荷電したリン酸成分
を、前記活性炭による吸着処理では一体に除去できな
い。また、生物処理、凝集沈殿、活性炭による吸着処理
などの操作を必要とし、作業効率が低いだけでなく、効
率よく高度に処理することが困難である。そのため、比
較的低濃度の窒素成分（例えば、５〜２０ｍｇ／Ｌ程度
の窒素成分濃度や数ｍｇ／Ｌのリン濃度）を含む被処理
液を、窒素濃度１ｍｇ／Ｌ以下、リン濃度０．１ｍｇ／
Ｌ以下に、経済的かつ多量に処理するシステムが要望さ
れている。

【０００４】また、被処理水を限外濾過膜による膜分離
に供した後、分離膜を透過した成分を粒状活性炭充填カ
ラムに通じて吸着処理することも提案されている。しか
し、この方法は、膜分離において分離膜のポアを被処理
水の不純物が塞ぎ、分離膜表面に不純物が堆積するた
め、透過流束（ｍ³ ／ｍ² ／日）および分離性能が短時
間内に低下する。

【０００５】雑誌「ＰＰＭ」１９９４年，８月号，第６
頁〜第１０頁には、有機塩素系化合物などの有機化合物
により汚染された水を、クロスフロー型の精密濾過（Ｍ
Ｆ）セラミック膜と粉末状活性炭素吸着とを組合わせた
プロセスで処理すると、粉末状活性炭素が膜面に堆積し
てケーキ層を形成し、膜面における汚れ（ファウリン
グ）や濃度分極（ゲル層）の生成を抑制し、膜透過流束
の低下を防止できることが記載されている。しかし、こ
のシステムを利用して有機化合物を除去するためには、
多量の粉末状活性炭素を廃水に混合し、スラリーとして
使用する必要がある。また、活性炭を多量に使用しても
アンモニア態窒素成分やリン酸成分などのイオン化成分
を効率よく除去できない。そのため、廃水の処理効率を
高めることが困難である。

【０００６】特公平２−１７２３８号公報には、リン酸
の吸着除去工程および吸着剤の再生処理を不要とするた
め、リン酸イオンを含む有機性汚水にマグネシウムイオ
ンを添加した後で生物処理し、この生物処理工程又は生
物処理工程の後のスラリーにアルミニウムイオン又は鉄
イオンを添加して膜分離する有機性汚水の処理方法が開
示されている。特公平６−４７１１８号公報には、有機
性汚水にマグネシウムイオンを添加した後、分離スラッ
ジと固液分離液とに分離する工程、固液分離液を生物学
的に硝化脱窒素処理する工程、脱窒素処理液に無機凝集
剤と粉末活性炭とを添加するとともに酸性条件下で膜透
過水と粉末活性炭共存凝集汚泥とに膜分離する工程、前
記脱窒素処理工程に粉末活性炭共存凝集汚泥を供給する
工程とで構成された有機性汚水の処理方法が開示されて
いる。特公平６−４７１１８号公報には、膜分離工程に
おいてチューブラー型、平膜型のクロスフロータイプの
膜分離装置が好ましいと記載されている。

【０００７】しかし、これらの方法でも、マグネシウム
成分、アルミニウム成分などの薬剤の添加を必要とし、
作業が煩雑であるとともに、生物処理工程が律速となる
ため、多量の被処理水を効率よく処理できない。さらに
は、膜分離に供すると、分離膜のポアを不純物が閉塞し
たり、分離膜の表面に不純物が堆積するため、大きな透
過流束で処理できず、膜分離性能も低下する。また、前
記のような工程を経ても高度に処理することが困難であ
るとともに、窒素成分及びリン成分の双方の成分を効率
よく除去できない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、膜分離および吸着処理により、大きな透過流束で被
処理水を効率よく処理できる水処理システムおよび水処
理方法を提供することにある。本発明の他の目的は、窒
素成分およびリン成分を含む被処理水であっても高度に
処理できる水処理システムおよび水処理方法を提供する
ことにある。本発明のさらに他の目的は、簡単な操作で
被処理水を高度に処理できる水処理システムおよび水処
理方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため鋭意検討の結果、被処理水にイオン吸着
性の粉粒状吸着剤を添加し、分離膜の膜面方向に（すな
わちクロスフローに）供給すると、前記粉粒状吸着剤の
磨き砂作用により、分離膜のポアを不純物で閉塞するこ
となく、膜面への不純物の堆積を抑制しつつ、透過流束
を大きく改善できること、膜分離とイオン吸着との組み
合わせにより、被処理水を高度に処理できることを見い
だし、本発明を完成した。

【００１０】すなわち、本発明の水処理システムは、分
離膜を備えた膜分離手段と、前記分離膜の膜面方向（ク
ロスフローに）に、前記分離膜のポアサイズよりも大き
な粒径のイオン吸着性粉粒状吸着剤とともに、被処理水
を供給するための供給手段とを備えている。このシステ
ムは、膜分離手段としての分離膜を備えたモジュール
と、分離膜のポアサイズよりも大きな粒径のイオン吸着
性粉粒状吸着剤とともに、被処理水を前記モジュールに
供給するための供給手段と、前記被処理液のうち分離膜
を透過しなかった非透過成分を前記モジュールへリサイ
クルするための循環手段とを備えていてもよい。本発明
の方法では、分離膜のポアサイズよりも大きな粒径のイ
オン吸着性粉粒状吸着剤を被処理水に添加し、前記分離
膜の膜面方向（クロスフロー）に流通させて処理する。
前記分離膜としては、例えば、限外濾過膜、精密濾過
膜、逆浸透膜などが使用できる。本発明の方法には、窒
素成分又はリン成分を含む被処理水を、分離膜のポアサ
イズよりも大きな粒径を有するイオン吸着性粉粒状吸着
剤とともに、モジュールの分離膜の膜面方向に供給し、
被処理水中の窒素成分又はリン成分を分離する水処理方
法も含まれる。

【００１１】以下に、必要に応じて添付図面を参照しつ
つ本発明を詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の水処理システムを示すフロ
ー図である。このシステムは、イオン吸着性の粉粒状吸
着剤を添加した被処理水を貯溜するためのタンク１と、
このタンク内の被処理水を膜分離処理するための、分離
膜を備えたモジュール２と、前記タンク１からモジュー
ル２に至る供給ライン３と、前記被処理水を、前記粉粒
状吸着剤とともに前記モジュール２へ供給するために前
記供給ライン３に設けられたポンプ４と、前記モジュー
ル２の分離膜を透過しなかった非透過成分を前記タンク
１へ循環するための循環ライン５と、前記分離膜を透過
した透過成分を流出させるための流出ライン６とを備え
ている。

【００１３】そして、前記分離膜の平均ポアサイズより
も大きなイオン吸着性粉粒状吸着剤を用いるとともに、
前記モジュール２に対して、被処理水は、前記イオン吸
着性粉粒状吸着剤とともに分離膜の膜面方向（クロスフ
ロー）に供給される。

【００１４】前記供給ライン３のうちポンプ４の下流側
には流量計７が設けられているとともに、供給ライン３
および循環ライン５には、それぞれ、バルブ８ａ，８ｂ
および圧力計９ａ，９ｂが設けられている。さらに、前
記ポンプ４の下流側の供給ライン３からは、前記タンク
１に延びる分岐ライン１０が分岐しており、この分岐ラ
イン１０には、前記供給ライン３のバルブ８ａの開閉操
作と関連して、前記タンク１またはモジュール２へ被処
理液を供給するためのバルブ８ｃが設けられている。

【００１５】このような水処理システムでは、供給ライ
ン３を通じて、タンク１内の被処理水を、前記イオン吸
着性粉粒状吸着剤とともに、モジュール２へ供給し、膜
分離できる。その際、イオン吸着性の粉粒状吸着剤が分
離膜の平均ポアサイズよりも大きな粒径を有するため、
吸着剤が分離膜のポアを通過したり塞ぐことがない。ま
た、イオン吸着性粉粒状吸着剤を分離膜の膜面方向に
（クロスフローに）供給するため、流通する吸着剤の磨
き砂作用により、分離膜の表面への不純物の堆積を抑制
しつつ、分離膜表面を更新できる。そのため、高い透過
流束で被処理水を効率よく処理できる。さらに、被処理
水が前記分離膜のポアを通過する不純物、例えば、イオ
ン解離した窒素成分（例えば、アンモニウムイオンな
ど）やリン成分（例えば、リン酸イオンなど）を含んで
いても、イオン吸着性を有する粉粒状吸着剤のイオン吸
着処理により効率よく除去できる。従って、イオン吸着
性粉粒状吸着剤を添加して膜分離に供するという簡単な
操作で、被処理水を高度に処理できる。さらに、循環ラ
イン５を通じて分離膜を透過しなかった非透過性分を前
記タンク１へリサイクルできるため、イオン吸着性の粉
粒状吸着剤を有効に利用できる。なお、図示する例では
回分式のフローが示されているが、連続式フローが実用
的であり、例えば、被処理水を連続又は断続してタンク
１に供給して、連続的に被処理水を処理することも可能
である。

【００１６】本発明の水処理システムおよび水処理方法
の特色は、分離膜とイオン吸着機構とを組み合わせ、分
離膜に対して特定の方向に被処理水を供給して処理する
点にある。すなわち、本発明では、分離膜のポアサイズ
よりも大きな粒径のイオン吸着性粉粒状吸着剤ととも
に、被処理水を、前記分離膜の膜面方向に（クロスフロ
ーに）流通させて処理する。

【００１７】前記分離膜としては、分離成分に応じて種
々の分離膜が使用でき、例えば、平均ポアサイズが１０
オングストローム〜５μｍ程度の限外濾過膜（ＵＦ
膜）、平均ポアサイズが０．１〜１００μｍ程度の精密
濾過膜（ＭＦ膜）、平均ポアサイズが２０オングストロ
ーム以下の逆浸透膜（ＲＯ膜）などが例示できる。これ
らの分離膜は、均質膜、非対称膜、複合膜などのいずれ
であってもよい。また、分離膜の形状は、平膜、プリー
ツ膜、中空膜などのいずれであってもよく、中空膜にあ
っては、被処理水を中空部又は外面に流通させてもよ
い。好ましい分離膜には、処理効率の高い限外濾過膜
（ＵＦ膜）又は精密濾過膜（ＭＦ膜）が含まれる。

【００１８】前記分離膜はモジュール化して使用する場
合が多い。分離膜を備えたモジュールとしては、慣用の
モジュールが使用でき、通常、被処理液を供給するため
の供給口、被処理液のうち分離膜を透過しなかった非透
過性分を流出させるための流出口、および分離膜を透過
した透過成分を流出させるための排出口を備えている。
前記モジュールの流出口は前記図１の循環ラインに接続
され、排出口は排出ラインに接続される。

【００１９】このようなモジュールにおいて、分離膜の
ポアが塞がれたり、膜面に不純物が堆積するのを抑制す
るため、イオン吸着性粉粒状吸着剤を添加した被処理水
は、クロスフロー方式、すなわち分離膜の膜面に対して
平行な膜面方向へ流通させる。なお、粉粒状吸着剤を含
む被処理水の流通方向は、分離膜の膜面に対して完全に
平行である必要はなく、膜面から０〜４５度程度の角度
で斜め方向から被処理液を供給してもよい。

【００２０】粉末状吸着剤には、イオン吸着能を有する
とともに水に対する溶解度が極めて小さく（すなわち、
水難溶性、特に水不溶性）、膜素材に対して親和性に乏
しく付着し難い吸着剤であればよく、例えば、無機天然
吸着剤（例えば、天然ゼオライト、フラースアース、酸
性白土、天然粘土系吸着剤、ボーキサイト、ケイソウ
土、天然アパタイト、ベントナイト、貝殻粉砕物などの
天然物系吸着剤、その他の天然鉱物系吸着剤）、無機合
成吸着剤（例えば、ゼオライトＡ，Ｌ，Ｘ，Ｙなどの合
成ゼオライト、シリカゲル、アルミナゲル、シリカ−ア
ルミナ系多孔質ガラス、多孔質ガラス、マグネシア系、
アルミナ系、チタニア系、ジルコニア系吸着剤、その他
の金属酸化物系吸着剤、金属水酸化物系吸着剤、複合酸
化物系吸着剤、金属リン酸塩系吸着剤、フェライト系吸
着剤、金属炭酸塩系吸着剤、アパタイト系吸着剤な
ど）、有機高分子吸着剤（例えば、陰イオン交換樹脂、
陽イオン交換樹脂などのイオン交換樹脂など）、廃棄物
利用の吸着剤（例えば、フライアッシュ、セメント粉砕
品など）などが含まれる。イオン吸着性粉粒状吸着剤
は、分離すべきイオン成分の種類に応じて選択でき、単
独で又は二種以上組み合わせて使用できる。例えば、ア
ンモニア態窒素成分およびリン酸イオンなどのリン成分
を含む被処理水は、ゼオライト、ジルコンフェライトや
活性アルミナなどを単独で又は二種以上組合わせること
により効率よく除去できる。好ましい吸着剤には、水系
での分散性が高いだけでなく、窒素成分およびリン成分
に対して高いイオン吸着能を有する無機吸着剤（例え
ば、ゼオライトなど）、リン成分に対して高いイオン吸
着能を有する無機吸着剤（例えば、ジルコンフェライト
などのジルコン系吸着剤や活性アルミナなどのアルミナ
系吸着剤など）などが含まれる。イオン吸着能を有する
吸着剤の比表面積は、吸着剤の種類に応じて、例えば、
３〜１０００ｍ² ／ｇ、好ましくは５〜５００ｍ² ／ｇ
程度の範囲から選択できる。

【００２１】本発明において、イオン吸着性粉粒状吸着
剤の粒径は分離膜のポアサイズよりも大きければよく、
吸着剤の平均粒子径は、分離膜の平均ポアサイズに応じ
て、例えば、０．０１μｍ〜３ｍｍ程度の範囲から適当
に選択できる。イオン吸着能を有する吸着剤の平均粒子
径は、例えば、０．０１〜１０００μｍ、好ましくは
０．０１〜５００μｍ（例えば、０．０５〜５００μ
ｍ）、さらに好ましくは０．１〜３００μｍ程度の範囲
から選択でき、平均粒径１〜３００μｍ（例えば、２〜
２００μｍ）程度、特に１〜１００μｍ程度のイオン吸
着性粉粒状吸着剤を用いる場合が多い。なお、イオン吸
着能を有する吸着剤の粒径が小さくなるにつれて、比表
面積の増加によるためか、窒素成分、リン成分などのイ
オン成分に対する吸着効率を改善でき、除去効率を向上
できる。

【００２２】被処理水に対するイオン吸着性粉粒状吸着
剤の割合は、被処理水の汚染度、所望する透過流束など
に応じて選択でき、例えば、０．００１〜５重量％、好
ましくは０．０１〜２．５重量％、さらに好ましくは
０．０５〜１．５重量％程度である。

【００２３】膜分離における被処理水の流速、圧力など
は特に制限されず、例えば、被処理水の線速度は、乱流
域を形成できる範囲（すなわち、レイノルズ数Ｒｅが２
１００以上）、例えば、０．１〜１０ｍ／秒程度の範囲
から選択できる。被処理水の線速度は、通常、１ｍ／秒
以上、好ましくは１．５〜２．８ｍ／秒程度である。ま
た、操作圧力は、モジュールの耐圧度以下であって高い
操作圧が好ましく、通常、４ｋｇ／ｃｍ² 以下（例え
ば、０．１〜３ｋｇ／ｃｍ² ）の範囲から、スケールに
応じて選択できる。例えば、小規模の処理においては、
操作圧力２〜３ｋｇ／ｃｍ² 程度、１５００ｍ³ ／日以
上の大規模施設においては、操作圧力０．２〜０．５ｋ
ｇ／ｃｍ² 程度である場合が多い。被処理液は、例え
ば、温度０〜５０℃程度の温度で処理できる。

【００２４】本発明は、上水の原水、下水、し尿、産業
排水などの水処理分野で広く利用でき、脱窒素、脱リン
処理や脱ＮＯｘが大きな問題となっている被処理水、特
に、アンモニア態窒素などの窒素成分又はリン酸イオン
などのリン成分を含む被処理水、特に窒素成分およびリ
ン成分の双方の成分を含む被処理水を高い透過流束で高
度に処理する上で有用である。すなわち、微生物の活性
を利用した活性汚泥法と膜分離とを組み合わせた水処理
システムでは、透過流束が１ｍ³／ｍ²／日程度であり、
凝集処理と膜分離とを組み合わせた水処理システムで
は、透過流束が２〜３ｍ³／ｍ²／日程度である。これに
対して、本発明の方法で限外濾過膜を用いた場合、ゼオ
ライトなどのイオン吸着性粉粒状吸着剤を併用するだけ
で、窒素成分およびリン成分の双方を８０〜１００％程
度という極めて高い除去率で除去しつつ、２０〜２５ｍ
³／ｍ²／日程度の実用的に高い透過流束を達成できる。
そのため、本発明は、分離膜では除去できないイオン成
分を含む排水であっても、膜分離とイオン吸着とを同時
に行なう分離プロセスにより、膜の透過流速の低下を抑
制しつつ効率よく高度に処理できる。

【００２５】本発明は、前記窒素成分及びリン成分に限
らず、イオン化した種々の成分、例えば、ハロゲンイオ
ン、硝酸イオン、硫酸イオン、酢酸イオン、メタンスル
ホナート、ｐ−トルエンスルホナートなどの有機又は無
機陰イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カル
シウムイオン、ジメチルアンモニウム、トリメチルアン
モニウム、ピリジニウムなどの有機又は無機陽イオンな
どを含む被処理液、例えば、硬水の軟水化などにも利用
できる。

【００２６】なお、窒素成分やリン成分を吸着した吸着
剤は再生させて再利用してもよく、そのまま徐放性の土
壌改善剤などとしても利用できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の水処理システムおよび水処理方
法では、膜分離およびイオン吸着処理を組み合わせてい
るので、大きな透過流束で被処理水を効率よく処理でき
る。また、イオン吸着能を有する吸着剤を選択すること
により、窒素成分およびリン成分を含む被処理水であっ
ても高度に処理できる。さらに、イオン吸着性粉粒状吸
着剤を添加するという簡単な操作で、被処理水を高度に
処理できる。

【００２８】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。

【００２９】実施例１〜６ 分離膜として精密濾過膜（ローヌプーラン社製，公称分
画分子量２００００，ＩＲＩＳ３０３８）を備えたモジ
ュール（ローヌプーラン社製，ＵＦＰ２型，膜面積０．
０２ｍ²）を有する図１に示す装置を用い、アンモニア
態窒素ＮＨ₄-Ｎとして濃度１０ｍｇ／Ｌの塩化アンモニ
ウムおよびイオン吸着性吸着剤として下記粒径の天然ゼ
オライト［秋田県二ツ井産］５００ｍｇ／Ｌを含む被処
理液を、圧力０．１ＭＰａ、線速度１．４ｍ／秒、温度
３０℃で処理した。なお、粒径の異なるゼオライトは、
篩により分級して調製した。

【００３０】 実施例１：１００メッシュオン 実施例２：１００〜２００メッシュ（約１５０〜７４μ
ｍ） 実施例３：２００メッシュパス 実施例４：１００〜１４０メッシュ 実施例５：１４０〜２００メッシュ 実施例６：２００〜２８０メッシュ なお、上記被処理水の膜の透過流束Ｆおよびアンモニア
態窒素の除去率Ｒは次のようにして求めた。すなわち、
水道水の透過流束Ｆｗ（ｍ³／ｍ²／日）を測定した後、
タンク内に所定濃度の塩化アンモニウム水溶液を入れ、
初期透過流束を測定した後、所定量のゼオライトをタン
クに入れた直後から時間経過後との透過流束Ｆを測定
し、透過流束比Ｆ／Ｆｗを求めた。なお、水道水の透過
流束Ｆｗは１０ｍ³／ｍ²／日であった。また、初期のア
ンモニウムイオン濃度Ｃｉと残存するアンモニウムイオ
ン濃度Ｃｔとから、アンモニア態窒素ＮＨ₄-Ｎの除去率
Ｒ＝Ｃｔ／Ｃｉを算出した。結果を図２に示す。なお、
実施例２で用いたゼオライト（粒径範囲１００〜２００
メッシュ，平均粒径８３μｍ）の粒度分布を図３に示
す。

【００３１】図２および図３から明らかなように、粒子
径の小さなゼオライトを用いると、アンモニア態窒素Ｎ
Ｈ₄-Ｎの除去率Ｒが大きくなり、除去率が約７０％にも
達する。また、１００メッシュのゼオライトを除き、粒
径による透過流束の大きな変化は認められず、高い透過
流束で被処理液を処理できる。

【００３２】参考例 吸着速度及びアンモニア態窒素ＮＨ₄-Ｎの除去率に及ぼ
すゼオライトの粒径の影響を調べるため、アンモニア態
窒素ＮＨ₄-Ｎとして濃度１００ｍｇ／Ｌの塩化アンモニ
ウム水溶液５０ｍｌに、平均粒径２ｍｍ，１ｍｍ及び約
５μｍの合成ゼオライト［水澤化学工業（株），Silton
B］をそれぞれ０．１ｇ添加して振盪し、吸着速度及び
ＮＨ₄-Ｎ除去率を測定したところ、図４に示す結果を得
た。おな、測定は温度３０℃で行なった。図４より明ら
かなように、ゼオライトの粒径が小さくなるにつれて吸
着平行に達する時間が短く、アンモニウムイオン除去率
も大きくなる。また、粒径の小さなゼオライトを用いる
と、約１５分程度の処理でアンモニウムイオンを除去で
きる。

【００３３】実施例７〜１０ 分離膜として精密濾過膜（ローヌプーラン社製，公称分
画分子量２００００，ＩＲＩＳ３０３８）を備えたモジ
ュール（ローヌプーラン社製，ＵＦＰ２型，膜面積０．
０２ｍ²）を有する図１に示す装置を用い、アンモニア
態窒素ＮＨ₄-Ｎとして下記の濃度の塩化アンモニウムお
よびイオン吸着性吸着剤として天然ゼオライト［秋田県
二ツ井産，１００〜２００メッシュ］５００ｍｇ／Ｌを
含む被処理液を、圧力０．１ＭＰａ、線速度１．４ｍ／
秒、温度３０℃で処理したところ、図５に示す結果を得
た。なお、水道水の透過流束Ｆｗは１０ｍ³／ｍ²／日で
あった。参考までに、後述する実施例１４（アンモニア
態窒素ＮＨ₄-Ｎの濃度１０ｍｇ／Ｌ，１００〜２００メ
ッシュの天然ゼオライト１００００ｍｇ／Ｌの被処理液
の処理）のデータも図５に示す。

【００３４】実施例７：アンモニア態窒素ＮＨ₄-Ｎの濃
度 ５ｍｇ／Ｌ 実施例８：アンモニア態窒素ＮＨ₄-Ｎの濃度 １０ｍｇ
／Ｌ 実施例９：アンモニア態窒素ＮＨ₄-Ｎの濃度 １５ｍｇ
／Ｌ 実施例１０：アンモニア態窒素ＮＨ₄-Ｎの濃度２０ｍｇ
／Ｌ 図５に示されるように、アンモニウムイオンの濃度によ
り透過流束が大きく低下することはなく、ＮＨ₄-Ｎの濃
度が小さくなるにつれて、除去率が大きくなり、ＮＨ₄-
Ｎ濃度５ｍｇ／Ｌの被処理液では約４０％のＮＨ₄-Ｎを
除去できる。

【００３５】実施例１１〜１４ 分離膜として精密濾過膜（ローヌプーラン社製，公称分
画分子量２００００，ＩＲＩＳ３０３８）を備えたモジ
ュール（ローヌプーラン社製，ＵＦＰ２型，膜面積０．
０２ｍ²）を有する図１に示す装置を用い、アンモニア
態窒素ＮＨ₄-Ｎとして濃度１０ｍｇ／Ｌの塩化アンモニ
ウムおよびイオン吸着性吸着剤として天然ゼオライト
［秋田県二ツ井産，１００〜２００メッシュ］を下記の
濃度で含む被処理液を、圧力０．１ＭＰａ、線速度１．
４ｍ／秒、温度３０℃で処理したところ、図６に示す結
果を得た。なお、水道水の透過流束Ｆｗは１０ｍ³／ｍ²
／日であった。

【００３６】 実施例１１：ゼオライト濃度 １００ｍｇ／Ｌ 実施例１２：ゼオライト濃度 ５００ｍｇ／Ｌ 実施例１３：ゼオライト濃度 １０００ｍｇ／Ｌ 実施例１４：ゼオライト濃度１００００ｍｇ／Ｌ 図６に示されるように、ゼオライトの濃度が増加するに
つれて透過流束が低下し、実施例１４では初期透過流束
の２０％程度となっているものの、未だ膜分離システム
での透過流束に比べて大きい。しかも、接触時間が１５
分程度であっても、ゼオライトの添加量の増加に伴っ
て、アンモニア態窒素ＮＨ₄-Ｎの除去率が大きく向上
し、実施例１４では約９０％のアンモニア態窒素ＮＨ₄-
Ｎを除去できる。

【００３７】実施例１５〜１７ 下記の分離膜を備えたモジュール（ローヌプーラン社
製，ＵＦＰ２型，膜面積０．０２ｍ²）を有する図１に
示す装置を用い、アンモニア態窒素ＮＨ₄-Ｎとして濃度
１０ｍｇ／Ｌの塩化アンモニウムおよび吸着剤として濃
度５００ｍｇ／Ｌの天然ゼオライト［秋田県二ツ井産，
１００〜２００メッシュ（約７４〜１５０μｍ）］を含
む被処理液を、圧力０．１ＭＰａ、線速度１．４ｍ／
秒、温度３０℃で処理したところ、図７に示す結果を得
た。なお、参考までに、図７にはＵＦ膜を用いた一般的
な下水処理の透過流束を点線で示した。

【００３８】実施例１５：精密濾過膜（ローヌプーラン
社製，公称分画分子量２００００，ＩＲＩＳ３０３８） 実施例１６：限外濾過膜（ローヌプーラン社製，公称孔
径０．１μｍ，ＩＲＩＳ６５０１） 実施例１７：限外濾過膜（ローヌプーラン社製，公称孔
径０．４μｍ，ＩＲＩＳ６５０４） 図７より明らかなように、ＵＦ膜を用いても、ゼオライ
トを添加することにより、一般的な下水処理の透過流束
よりも高い透過流束で処理できる。特に、ＭＦ膜では、
ＵＦ膜をはるかに凌ぐ２０ｍ³／ｍ²／日という極めて高
い透過流束で処理できる。なお、アンモニア態窒素ＮＨ
₄-Ｎの除去率は大きな変化がない。そのため、ＭＦ膜を
用いる膜分離とイオン吸着とを組合わせると、極めて高
い効率で処理できる。

【００３９】実施例１８及び１９ 分離膜として限外濾過膜（ローヌプーラン社製，公称孔
径０．４μｍ，ＩＲＩＳ６５０４）を備えたモジュール
（ローヌプーラン社製，ＵＦＰ２型，膜面積０．０２ｍ
²）を有する図１に示す装置を用い、アンモニア態窒素
ＮＨ₄-Ｎとして濃度１０ｍｇ／Ｌの塩化アンモニウムお
よびイオン吸着性吸着剤として下記のゼオライトを濃度
５００ｍｇ／Ｌで含む被処理液を、圧力０．１ＭＰａ、
線速度１．４ｍ／秒及び温度３０℃で処理したところ、
図８に示す結果を得た。なお、水道水の透過流束Ｆｗは
２５０ｍ³／ｍ²／日であった。なお、実施例１９で用い
た合成ゼオライトの粒度分布を図９に示す。

【００４０】実施例１８：天然ゼオライト［秋田県二ツ
井産，１００〜２００メッシュ，平均粒径８３μｍ］ 実施例１９：合成ゼオライト［水澤化学工業（株），Si
lton B，平均粒径５．３μｍ］ 図８より、粒径の相違に起因するためか、天然ゼオライ
ト（実施例１８）に比べて合成ゼオライト（実施例１
９）を用いると、透過流束が大きく、アンモニア態窒素
ＮＨ₄-Ｎの除去率も１．８倍に向上する。

【００４１】実施例２０及び２１ 分離膜として精密濾過膜（ローヌプーラン社製，公称分
画分子量２００００，ＩＲＩＳ３０３８）を備えたモジ
ュール（ローヌプーラン社製，ＵＦＰ２型，膜面積０．
０２ｍ²）を有する図１に示す装置を用いた。リン酸ナ
トリウムを用いてリン酸イオン濃度５００ｐｐｍの水溶
液に、表１に示す割合で下記のジルコンフェライトと活
性アルミナとをそれぞれ添加し、前記装置を用いて、実
施例１と同様にして処理した。

【００４２】実施例２０：ジルコンフェライト（武田薬
品工業（株），セブントール，粒径約７４〜１５０μｍ
（１００〜２００メッシュ）） 実施例２１：活性アルミナ（水澤化学工業（株），NEOB
EAD，粒径約７４〜１５０μｍ（１００〜２００メッシ
ュ）） そして、３時間処理後のリン酸イオン濃度を測定するこ
とにより、リン酸イオンの吸着量を算出したところ、表
１に示す結果を得た。

【００４３】

【表１】 表１から明らかなように、イオン吸着性の活性炭として
ジルコンフェライト及び活性アルミナを用いると、リン
酸イオンも除去できる。特にイオン吸着性の吸着剤の使
用量を増加させると、９０％以上の割合でリン酸イオン
を吸着して除去できる。

【００４４】実施例２２ 分離膜として精密濾過膜（ローヌプーラン社製，公称分
画分子量２００００，ＩＲＩＳ３０３８）を備えたモジ
ュール（ローヌプーラン社製，ＵＦＰ２型，膜面積０．
０２ｍ²）を有する図１に示す装置を用いた。塩化アン
モニウムとリン酸ナトリウムを用いてＮＨ₄-Ｎ濃度１０
ｐｐｍ及びリン酸イオン濃度５０ｐｐｍの水溶液を調製
し、この水溶液に、表２に示す割合で実施例２の天然ゼ
オライト（粒子径約７４〜１５０μｍ）と実施例２１の
活性アルミナ（粒子径約７４〜１５０μｍ）を添加し、
前記装置を用いて、実施例１と同様にして処理した。そ
して、３時間処理後のＮＨ₄-Ｎイオン濃度及びリン酸イ
オン濃度を測定することにより、ＮＨ₄-Ｎイオン及びリ
ン酸イオンの吸着量を算出するとともに、透過流束比を
算出したところ、表２に示す結果を得た。

【００４５】

【表２】 表２から明らかなように、高い透過流束を維持しつつ、
アンモニウムイオン及びリン酸イオンを高い除去率で同
時に除去できる。

【００４６】実施例２３ 実施例１の装置に、活性汚泥含有水（汚泥濃度：MLSS＝
２００００ｍｇ／Ｌ）を通水し、膜透過流束を測定した
後、合成ゼオライト（水澤化学工業（株），Silton B，
平均粒径５．３μｍ）、天然ゼオライト（秋田県二ツ井
産，１００〜２００メッシュ，平均粒径８３μｍ）、活
性アルミナ（水澤化学工業（株），NEOBEAD，粒径約７
４〜１５０μｍ）を、それぞれ１００００ｍｇ／Ｌ添加
し、透過流束を測定した。結果を表３に示す。なお、参
考までに、活性汚泥含有水（汚泥濃度：MLSS＝６０００
ｍｇ／Ｌ）についても透過流束を測定した。

【００４７】

【表３】 表３に示されるように、ゼオライトや活性アルミナの添
加により、透過流束が大きく改善される。そのため、被
処理液の処理効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一例である水処理システムのフ
ロー図である。

【図２】図２は実施例１〜６における結果を示すグラフ
である。

【図３】図３は実施例２で用いた天然ゼオライトの粒度
分布を示すグラフである。

【図４】図４は参考例における結果を示すグラフであ
る。

【図５】図５は実施例７〜１０における結果を示すグラ
フである。

【図６】図６は実施例１１〜１４における結果を示すグ
ラフである。

【図７】図７は実施例１５〜１７における結果を示すグ
ラフである。

【図８】図８は実施例１８及び１９における結果を示す
グラフである。

【図９】図９は実施例１９で用いた合成ゼオライトの粒
度分布を示すグラフである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ａ 1/44 ＺＡＢ 1/44 ＺＡＢＫ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分離膜を備えた膜分離手段と、前記分離
   膜の膜面方向に、前記分離膜のポアサイズよりも大きな
   粒径を有するイオン吸着性粉粒状吸着剤とともに被処理
   水を供給するための供給手段とを備えている水処理シス
   テム。
2. 【請求項２】 分離膜を備えたモジュールと、分離膜の
   ポアサイズよりも大きな粒径を有するイオン吸着性粉粒
   状吸着剤とともに、被処理水を前記モジュールに供給す
   るための供給手段と、前記被処理液のうち分離膜を透過
   しなかった非透過成分を前記モジュールへリサイクルす
   るための循環手段とを備えている請求項１記載の水処理
   システム。
3. 【請求項３】 分離膜のポアサイズよりも大きな粒径を
   有するイオン吸着性粉粒状吸着剤を被処理水に添加し、
   前記分離膜の膜面方向に流通させて処理する水処理方
   法。
4. 【請求項４】 分離膜が、限外濾過膜、精密濾過膜又は
   逆浸透膜である請求項３記載の水処理方法。
5. 【請求項５】 粉粒状吸着剤がゼオライトである請求項
   ３記載の処理方法。
6. 【請求項６】 平均粒子径０．０１〜１０００μｍの粉
   粒状吸着剤を用いる請求項３記載の処理方法。
7. 【請求項７】 被処理水に対する吸着剤の割合が０．０
   ０１〜５重量％である請求項３記載の処理方法。
8. 【請求項８】 窒素成分又はリン成分を含む被処理水
   を、分離膜のポアサイズよりも大きな粒径を有するイオ
   ン吸着性粉粒状吸着剤とともに、モジュールの分離膜の
   膜面方向に供給し、被処理水中の窒素成分又はリン成分
   を分離する水処理方法。
9. 【請求項９】 平均粒径０．０１〜１０００μｍを有
   し、かつ分離膜のポアサイズよりも大きな粒径を有する
   イオン吸着性吸着剤０．００１〜５重量％を含む被処理
   水を処理する請求項８記載の水処理方法。
10. 【請求項１０】 吸着剤が、平均粒径０．１〜３００μ
    ｍを有するゼオライトである請求項８記載の水処理方
    法。