JPH09893A - 膜モジュールによる原水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、殺菌剤あるいは消毒剤としての次亜
塩素酸ソーダなどの酸化剤の溶存のもとで、硬度成分を
多量に含有する原水を簡便で安価にして複合膜劣化を軽
度に留めて処理できる、合成高分子系複合膜モジュール
による原水の処理方法を提供する。 【構成】硬度成分を含む原水を酸化剤の溶存下、該原水
に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構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硬度成分を多量に含有
する原水を、殺菌剤あるいは消毒剤としての酸化剤の溶
存のもとで合成高分子系複合膜モジュールによって処理
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】合成高分子系複合膜モジュールにおいて
は、選択分離機能膜としての活性スキン層を多孔質支持
膜上に設けた複合膜が使用されている。原水を膜モジュ
−ルで処理する場合、バクテリアや藻類などの微生物対
策のために、次亜塩素酸ソーダ等の酸化剤を原水に添加
したうえで、原水を処理することが多い。

【０００３】従来、膜によっては耐塩素性が異なり、該
耐塩素性が大きくない場合は、使用できる残留塩素濃度
に上限があるため、かかる膜を使用した膜モジュ−ルの
入口での塩素濃度を規定値以下に抑えるために、次亜塩
素酸ソーダを間歇注入する方法、次亜塩素酸ソーダを連
続注入し膜モジュ−ルの直前で還元剤を注入して中和す
る方法、次亜塩素酸ソーダを連続注入し膜モジュ−ルの
直前で活性炭などにより次亜塩素酸ソーダを吸着除去す
る方法などが提案されている。

【０００４】しかしながら、第１の方法では、酸化剤量
が不足し確実な殺菌あるいは消毒を期待しがたく、第２
並びに第３の方法では、膜モジュ−ル内が酸化剤の存在
しない状態となるために、膜モジュ−ル内での微生物の
発生が避けられない。

【０００５】本出願人においては、かかる不合理を解消
するために、鋭意検討を行い、上記酸化剤による複合膜
の劣化が、鉄、マンガン等の重金属による触媒作用によ
り加速される事実を実験的に確認し、合成高分子系複合
膜モジュールに限外濾過膜モジュ−ルまたは精密濾過膜
モジュ−ル等の前処理用膜モジュ−ルで上記重金属を除
去した後に、酸化剤を添加することを以前に提案した
（特開平３−２４２２８８号）。

【０００６】この原水処理方法によれば、前処理用膜モ
ジュ−ルで鉄などの重金属を除去でき、複合膜が殺菌に
必要な限度の酸化剤に接触しても、重金属の触媒作用に
よる複合膜の劣化促進を抑制できるので、酸化剤による
複合膜の性能低下を軽度に留めることができる。また、
合成高分子系複合膜モジュールに対する残留塩素許容量
を従来よりも多くできるので、該膜モジュ−ル内での微
生物の繁殖をよく阻止でき、その複合膜への藻類等の付
着を排除することができる。その結果、複合膜モジュ−
ルの透過性能を充分に安定に保持できる。

【０００７】さらに本出願人においては、原水に含まれ
るカルシウムやマグネシウム等の硬度成分によっても、
酸化剤による複合膜の劣化は促進されることが分かり、
これら硬度成分を軟水器や前処理膜モジュ−ルで取り除
くことを提案した（特開平６−２２６２５３号）。

【０００８】この原水処理方法によれば、合成高分子系
複合膜モジュールにより原水を処理する場合、該膜モジ
ュ−ルの原水側を殺菌処理できるから、微生物スライム
の膜付着を防止でき、また、この酸化剤のもとで硬度成
分の共存による高分子膜の加速劣化を防止するべく、そ
の硬度成分量を低減しているから、その劣化を軽度に留
めることができ、従って、膜の透過性能を安定に保持で
きる。

【０００９】しかしながら、硬度成分による酸化剤の複
合膜劣化促進は抑制することができるが、軟水器や前処
理膜モジュ−ルを使用するために、前処理のためのタン
クや送液ポンプなどが必要なため、装置が大きくなった
り、電気代など運転費が高くなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した要
望に応えるためになされたものであって、殺菌剤あるい
は消毒剤としての次亜塩素酸ソーダなどの酸化剤の溶存
のもとで、硬度成分を多量に含有する原水を簡便で安価
にして複合膜劣化を軽度に留めて処理できる、合成高分
子系複合膜モジュールによる原水の処理方法を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の膜モジュールに
よる原水の処理方法は、硬度成分を含む原水を酸化剤の
溶存下、該原水に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ことを特徴とす
る構成である。

【００１２】本発明において用いるスケール防止剤とし
ては、水溶性のものであれば特に限定されず、例えば、
ホスホン酸、アクリル酸系ホモポリマー、アクリル酸系
コポリマー、無水マレイン酸ホモポリマー、無水マレイ
ン酸コポリマー、リグニンスルホン酸ナトリウムなどが
挙げられる。好ましくはホスホン酸、アクリル酸系ホモ
ポリマー、アクリル酸系コポリマー、無水マレイン酸ホ
モポリマー、無水マレイン酸コポリマーが用いられる。
また、本発明において用いるスケール防止剤の添加量
は、特に高濃度とする必要はなく、原水における濃度が
0.05PPM 未満の低濃度の場合は、添加による硬度成分存
在下での酸化剤の複合膜劣化促進に対する抑制効果が小
さく、(5000?どちらか？）2000PPM を超える場合は、ス
ケール防止剤のコストが高くなり、また添加装置が大き
くなるので、スケール防止剤の添加量は、原水における
濃度が0.05PPM 〜2000PPM であることが好ましい。さら
には、0.1PPM〜500PPMであることがより好ましい。

【００１３】本発明において用いる合成高分子系複合膜
モジュールは、上記スケール防止剤によって膜性能や材
質が劣化しないものであればよく、例えばスルホン化ポ
リエーテルスルホン系、ポリビニルアルコール系もしく
はポリアミド系複合膜が挙げられる。これらの膜は硬度
成分を含む原水を酸化剤の溶存下、該原水に上記濃度の
スケール防止剤による劣化はみられない。

【００１４】本発明において用いる酸化剤は、殺菌剤あ
るいは消毒剤としての次亜塩素酸ソーダや過酸化水素な
どが挙げられ、次亜塩素酸ソーダであることが好まし
い。また、本発明において用いる酸化剤の濃度は、合成
高分子系複合膜モジュールの原液室内で高くなりすぎる
と合成高分子系複合膜の酸化劣化が激しくなり、一方、
酸化剤の濃度が低くなりすぎると、微生物の繁殖防止が
困難となるので、例えば、次亜塩素酸ソーダの場合、合
成高分子系複合膜モジュールの原液室内での塩素濃度が
通常0.1PPM〜1.0PPMであることが好ましい。

【００１５】

【作用】スケール防止剤は、酸化剤を用いずに、比較的
硬度の高い液を用いる場合に、系内でのスケール発生を
防止するために使われ、そのメカニズムは硬度成分の結
晶核の成長を抑制することによりスケールの発生を防止
している。一方、酸化剤を用いる場合、硬度成分存在下
であっては、酸化剤による合成高分子系複合膜劣化が促
進されるが、本発明のスケール防止剤が形成する該複合
膜劣化の促進を抑制する効果のメカニズムは明らかでは
なく、硬度成分に対するスケール防止剤の相互作用によ
ると考えられる。合成高分子系複合膜モジュールの複合
膜が硬度成分の共存下、酸化剤と接触するにもかかわら
ずスケール防止剤の硬度成分に対する相互作用によっ
て、該複合膜の透過性能の低下が軽度にとどめられる。
また、原水が殺菌に必要な限度の酸化剤量の溶存下、同
モジュ−ルで処理されるので、該複合膜面での微生物の
繁殖が充分に防止される。

【００１６】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。

【００１７】図１は本発明において使用する原水処理装
置を示している。図１において、１は原水タンクであ
り、原水にはカルシウムやマグネシウム等の硬度成分が
含まれる。２は合成高分子系複合膜モジュールであり、
その複合膜は実質的に選択分離機能を有する活性スキン
層とこれと異なる素材の多孔質支持膜との積層体によっ
て構成される。

【００１８】この活性スキン層の素材には、アミン官能
性基を有する単量体の脂肪族または芳香族ポリアミン反
応体と、多官能アシルハライド官能基を有する単量体の
脂肪族または芳香族アシルハライド反応体を界面重縮合
させることにより得られる架橋ポリアミド系重合体を使
用することが好ましいが、カルボン酸、スルホン酸、燐
酸、硫酸等の基を有する重合体を主成分とするものを使
用することができる。

【００１９】これら活性スキン層を構成する架橋ポリア
ミド系重合体は、逆浸透性能を有し、低圧でかつ優れた
阻止性能を有する架橋ポリアミド系重合体を使用するこ
とが好ましい。例えば、0.15%NaCl 水溶液で操作圧力１
５ｋｇ／cm² の条件下で塩阻止率は９０％以上、透過水
量０．８ｍ³/ｍ²/day 以上である架橋ポリアミド系重合
体を使用することができる。さらに0.05%NaCl 水溶液で
操作圧力７.5ｋｇ／cm ² の条件下で塩阻止率は９５％以
上、透過水量０．８ｍ³/ｍ²/day 以上である架橋ポリア
ミド系重合体であれば、装置をさらにコンパクト化で
き、低圧で運転できるので運転コストが低減できるた
め、好ましく用いられる。

【００２０】モジュ−ルの形式としては、スパイラル
型、中空糸型、チューブラー型、プレート型のいずれで
あってもよい。２１は合成高分子系複合膜モジュールの
原水側を、２２は透過水側を、２３は透過水取り出し管
を、２４は調圧バルブをそれぞれ示している。３、４は
スケール防止剤、酸化剤の注入器であり、合成高分子系
複合膜モジュールに供給する前の任意の場所に設置でき
る。この注入器には例えば定量注入ポンプを使用でき
る。また、スケール防止剤と酸化剤を一箇所で調整すれ
ば、注入器は一つにできる。また、原水に水道水を用い
る場合、水道水内にすでに殺菌のために酸化剤の次亜塩
素酸ソーダが含まれているため、スケール防止剤のみの
注入器にすることができる。５は送液ポンプである。８
１は非透過原水の一部を原水タンク１に戻す戻し配管、
８２は非透過原水配水管、９は酸化剤検出センサーであ
る。

【００２１】本発明により図１に示す装置を使用して原
水を処理するには、スケール防止剤、酸化剤の注入器
３、４により、アクリル酸系ホモポリマーなどのスケー
ル防止剤と次亜塩素酸ソーダ等の酸化剤を注入しなが
ら、送液ポンプ５を駆動して合成高分子系複合膜モジュ
ール２に供給し、この供給原水をクロスフロー方式によ
って濾過し、非透過原水の一部を戻し配管８１によって
原水タンク１に戻しつつ透過水を透過水取り出し管２３
から取り出していく。

【００２２】この原水の処理中、酸化剤検出センサー９
によって酸化剤注入器４をコントロールして合成高分子
系複合膜モジュール２の原水側２１の塩素濃度を０．１
ｐｐｍ〜１．０ｐｐｍの範囲内に調整する。

【００２３】実施例１ 図１において原水には電導度２５０μｓ、ｐＨ６．５、
ＦＩ（Fouling index)４、硬度６０ｐｐｍの井戸水を使
用した。合成高分子系複合膜モジュール２には操作圧力
１５ｋｇｆ／cm² で、温度２５℃での0.15%NaCl 水溶液
において透過水量は７．０ton/day , 阻止率は９９．５
％の芳香族ポリアミド系複合膜スパイラルモジュールを
膜間差圧１０ｋｇｆ／cm² 、総回収率５０％で運転し
た。スケール防止剤としてCHIBA-GEIGY 社のフロコン10
0 を用い、原水タンク１中のフロコン100 濃度を１０ｐ
ｐｍになるように調整した。酸化剤は次亜塩素酸ナトリ
ウムを用い、検出遊離塩素濃度を０．３ｐｐｍになるよ
うに調整した。本条件で１年間運転したところ、透過水
の電導度は１１.3μｓで、初期値（１０．２μｓ）とほ
とんど変動がなく、透過水量の増加においても初期値の
３％増加に抑えられていた。また、該合成高分子系複合
膜モジュールを解体して膜表面を観察したところ、微生
物の発生が観察されず良好な状態であった。

【００２４】実施例２ 実施例１に対し、原水には電導度１５０μｓ、ｐＨ７．
３、硬度４０ｐｐｍ、検出遊離塩素濃度を０．７ｐｐｍ
の水道水を使用し、次亜塩素酸ナトリウム注入を行わな
い以外は同様に行った。半年間運転したところ、透過水
の電導度は３．３μｓで、初期値（３．０μｓ）とほと
んど変動がなく、透過水量の増加においても初期値の２
％増加に抑えられていた。また、該合成高分子系複合膜
モジュールを解体して膜表面を観察したところ、微生物
の発生が観察されず良好な状態であった。

【００２５】比較例１ 実施例１に対し、フロコン100 を添加しない以外は同様
に行った。半年間運転したところ、透過水の電導度は４
０μｓで、初期値（１０．２μｓ）をおおきく上回り、
透過水量の増加においても初期値の２倍に増加した。

【００２６】比較例２ 実施例１に対し、フロコン100 及び次亜塩素酸ナトリウ
ムを添加しない以外は同様に行った。半年間運転したと
ころ、透過水の電導度は８０μｓで、初期値（１０．２
μｓ）をおおきく上回り、透過水量は初期値の５０％に
低下した。該合成高分子系複合膜モジュールを解体して
膜表面を観察したところ、微生物の発生が多く観察され
た。

【００２７】比較例３ 実施例１に対し、フロコン100 を添加せず、軟水器を合
成高分子系複合膜モジュール前に設置する以外は同様に
行った。１年間運転したところ、透過水の電導度は１
１．５μｓで、初期値（１０．２μｓ）とほとんど変動
がなく、透過水量は初期値の３％増加に抑えられてい
た。これらの結果は実施例１とほぼ同様であったが、軟
水器および軟水器に原水を送る送液ポンプ、軟水を貯留
するタンク等の設置のためスペースを占有し、送液ポン
プなどによる電力の消費が大きく並びに軟水器の日々の
メンテナンスが必要で、実施例１と比較するとコストが
大きいものであった。実施例と比較例との対比から、本
発明は家庭用の逆浸透膜浄水器（ＲＯ浄水器）や簡易な
造水設備に特に好適に用いられることが明らかである。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、原水が殺菌に必要な量
の酸化剤を膜に接触させて膜の消毒・殺菌を充分に行う
ことができるので、合成高分子系複合膜面での微生物の
発生及び微生物スライムの膜面付着を防止でき、該複合
膜の透過特性の変動を充分に防止できる。また上記複合
膜が酸化剤と接触するにもかかわらず、酸化剤による膜
劣化を促進させるカルシウムやマグネシウム等の硬度成
分の活性をスケール防止剤によって抑制するので、該複
合膜の透過性能の低下を軽度にとどめられる。また、カ
ルシウムやマグネシウム等の硬度成分を軟水器や前処理
膜モジュ−ルを使用して予め除去する方法に比べて、該
軟水器などの機器類が不要であってタンクや送液ポンプ
数、配管などが小さいもので対応できるため、安価でし
かもメンテナンスが容易でかつコンパクトで運転するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において使用する原水処理装置の一例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 原水タンク ２ 合成高分子系複合膜モジュール ３ スケール防止剤の注入器 ４ 酸化剤の注入器 ５ 送液ポンプ ９ 酸化剤検出センサー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硬度成分を含む原水を酸化剤の溶存下、該
   原水に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ことを特徴とする膜モジュ
   ールによる原水の処理方法。
2. 【請求項２】スケール防止剤の添加量が原水における濃
   度が0.05PPM 〜2000PPM であることを特徴とする請求項
   １記載の膜モジュールによる原水の処理方法。