JPH1177041A - 水中から微生物を除去する方法 - Google Patents

水中から微生物を除去する方法

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JPH1177041A
JPH1177041A JP9241097A JP24109797A JPH1177041A JP H1177041 A JPH1177041 A JP H1177041A JP 9241097 A JP9241097 A JP 9241097A JP 24109797 A JP24109797 A JP 24109797A JP H1177041 A JPH1177041 A JP H1177041A
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JP
Japan
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membrane
water
filtration
film
microorganisms
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JP9241097A
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Teruhiko Oishi
輝彦 大石
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不純物が少なく、かつ病原性微生物の無い安
全性の高い水を効率良く得るための水の浄化方法を提供
する。 【解決手段】 膜の外表面から内表面に向かって連続的
に孔径が変化する傾斜構造の膜であって、膜の両表面に
緻密層を有し、かつ膜の一方の表面に緻密層を貫通して
開口した複数の孔を有する膜を用いて濾過することによ
り、水中から微生物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不純物が少なくか
つ微生物の存在しない安全性の高い水を効率良く得るた
めの水の浄化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、水道水に含まれる病原性微生物の
問題がクローズアップされている。クリプトスポリジウ
ムを初めとする塩素で死なない微生物対策としては、
1)凝集沈殿砂濾過といった従来処理において浄水濁度
で0.1度以下にする、2)オゾンなどの殺菌力の強い
薬品にて殺菌する、3)膜濾過する、等の方法がある。
しかし、1)の場合は、砂濾過設備など設備の設置スペ
ースが大きいといった問題を抱えており、また、2)の
場合は、十分な維持管理体制が必要であるため、小規模
水道などでは難しい。
【0003】これに対し、3)の場合は、凝集剤などの
薬品を使用せずに濁質などを直接濾過するもので、汚泥
量の削減、薬品注入制御を必要としない、設置スペース
が小さくて済む、自動運転ができる、膜の孔よりも大き
なものは絶対通過させないので病原性微生物の完全除去
が可能で衛生学的にも高いレベルの処理水を確保でき
る、等の特徴があり、一部で実用化されている(例えば
水道公論、1996年4月号、頁86ー89)。
【0004】クリプトスポリジウムのような数ミクロン
程度の大きさの病原性微生物等を除去するには、透水性
能の高い精密濾過膜が適している。従来の精密濾過膜
は、特公昭60ー23130号公報に示されるような膜
強度に重点をおいて作られた作られた膜厚全体が均一な
構造を有する膜と、特開平2ー102722号公報に示
されるような、透水性能の向上に注力して開発された膜
外表面もしくは膜外表面近傍に緻密層を有する傾斜構造
の膜に大別される。
【0005】しかしながら、前者公報に記載された膜構
造は通水時の濾過抵抗が大きく、結果として透水性能が
不十分である。一方、後者の公報に記載された膜構造で
は、例えば、濾過運転中の急激な圧力変動による膜と膜
の擦れにより、又は膜外表面から膜内表面への濾過にお
ける実液中の硬度な溶出物により、膜の分画性能を決定
する膜外表面もしくは膜外表面近傍の緻密層が破損され
ることがあり、濾過信頼性が十分とはいえない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、不純物が少
なくかつ微生物の存在しない安全性の高い水を効率良く
得るための水の浄化方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決したものである。すなわちこの発明は、 (1)膜の外表面から内表面に向かって連続的に孔径が
変化する傾斜構造の膜であって、膜の両表面に緻密層を
有し、かつ膜の一方の表面に緻密層を貫通して開口した
複数の孔を有する膜を用いて濾過する事を特徴とする、
水中から微生物を除去する方法。 (2)膜を構成するポリマーが親水性ポリマーからなる
上記(1)の水中から微生物を除去する方法。 (3)膜が中空糸状濾過膜である上記(1)の水中から
微生物を除去する方法。 (4)中空糸状濾過膜の内径が0.5mm〜5mmであ
る上記(3)の水中から微生物を除去する方法。 (5)中空糸状濾過膜の外表面側から原水を供給し、濾
過を行うことを特徴とする上記(3)の水中から微生物
を除去する方法。 (6)天然水中から微生物を除去することを特徴とする
上記(1)〜(5)のいずれかの方法、に関する。
【0008】以下、本発明の詳細について記述する。本
発明に用いる膜は、膜の一方の表面から他方の表面まで
一体的に連続した構造からなる。膜の両表面に緻密層を
有し、膜の一方の緻密層から他方の緻密層までの間は連
続した網目構造からなり、連続的に孔径が変化する傾斜
構造となっている。本発明でいう緻密層とは、膜の長さ
方向に対して垂直な断面において膜をミクロ的に見た場
合、膜を構成するポリマーの空隙部分すなわち孔が小さ
く、膜の濾過信頼性又は分画性能に寄与する層をいう。
また、貫通孔とは緻密層を貫く円形状、楕円形状もしく
は網目状の0.01μm以上の孔をいう。
【0009】本発明の膜は両表面に緻密層を有し、しか
も一方の緻密層に複数の貫通孔を有しているので、高い
濾過信頼性を維持したまま高い透水性を示すことができ
る。膜は中空糸状濾過膜であることが好ましく、膜内表
面の緻密層に貫通孔を有することが好ましい。緻密層の
貫通孔の大きさは、膜内表面にある場合は0.05μm
〜5μm、膜外表面にある場合は0.01μm〜1μm
であることがそれぞれ好ましい。
【0010】本発明に用いられる膜の素材は、湿式製膜
により膜を形成することができるポリマーであればよ
く、例えばポリスルホン系ポリマー、フッ化ビニリデン
系ポリマー、アクリロニトリル系ポリマー、メタクリル
酸系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、ポリイミド系ポ
リマー、ポリエーテルイミド系ポリマー、セルロースお
よびセルロース誘導体等が挙げられる。河川水等の天然
水中のフミン酸等の有機物に対して膜のファウリング
(目詰まり)を防ぐには、アクリロニトリル系ポリマ
ー、セルロース誘導体等の親水性ポリマーを用いること
が好ましい。
【0011】中空糸状濾過膜を用いる場合の糸径は、特
に制限されないが、内径が0.5mm以上5mm以下が
好ましい。内径が小さすぎると、中空糸状濾過膜管内を
流れる液(膜内表面側から濾過するときは供給水、膜外
表面側から濾過するときは膜濾過水)の流れの圧力損失
が大きくなる。すなわち、膜内表面側から濾過するとき
は中空糸状膜管内での供給水圧力が低下して実質的濾過
圧(膜内表面と膜外表面との差圧)が低下し、外表面側
から濾過するときには中空糸状膜管内に流れる膜濾過水
の圧力が高くなって膜の実質的濾過圧が低下する。従っ
てどちら側から濾過をしても、内径が小さいと圧力損失
により膜にかかる実質的濾過圧が低下して得られる濾過
水量が低下するため、濾過水を効率良く得ることが困難
になる。一方、内径が大きすぎると、単位体積当たりに
充填できる膜面積が減少し、モジュール当たりの濾過水
量が低下するため、やはり濾過水を効率良く得ることが
困難になる。
【0012】本発明に用いられる中空糸状濾過膜は、例
えば、ポリマーを特定の有機溶剤に溶解した製膜原液
を、内部液とともに2重環状ノズルから吐出し、凝固浴
で凝固させることにより製造することができる(例えば
特願平9ー46304号)。貫通孔の大きさをコントロ
ールするために、特定の混合有機溶剤を用いたり、製膜
原液に添加剤を加える場合もある。
【0013】中空糸状濾過膜を用いて実際に濾過を行う
場合は、通常、中空糸状膜を多数本束ねてケースに挿入
したモジュールを用いる。濾過を、膜外表面側に原水を
供給して内表面側へ濾過を行うか、膜の内表面側に原水
を供給して外表面側へ濾過を行うかについては、本発明
では特に限定はされない。しかしながら、原水に濁り物
質等の膜汚染物質が多く含まれる場合には、単位膜面積
当たりへの膜汚染物質の負荷量がより少なくなる、膜外
表面側から濾過する方法のほうが好ましい。膜表面積
は、外表面積の方が内表面積より大きいため、同じ水質
の液を同じ液量だけ濾過する場合には、膜外表面から濾
過したときの方が単位膜面積当たりの膜汚染物負荷量が
少なくなり、膜の濾過水量レベルを高く保持できるの
で、濾過水を効率良く得ることができる。
【0014】中空糸状膜モジュールに対し、膜外表面側
から原水を供給して濾過運転を行う場合には、特開平7
ー275671号公報に開示されているような、逆洗、
空気洗浄等を織り込んで濾過運転を行うことが、濾過水
量を高いレベルに維持し、濾過水を効率良く得る上でよ
り好ましい。本発明の対象となる、濾過により洗浄され
るべき原水は、特には限定されないが、河川水、湖沼
水、地下水、海水等の天然水が例示できる。また、これ
ら天然水を凝集沈殿法、凝集濾過法、加圧浮上法等の既
存の浄化方法で浄化した水、あるいはオゾンなどの殺菌
力の強い薬品にて殺菌した水を原水とし、そのさらなる
水質向上のために本発明を利用することもできる。本発
明により得られる浄化水は微生物を含まないので、飲料
水、工業用水等に利用することができる。また、本発明
のいう微生物とは、ウイルス、バクテリア、大腸菌およ
び原生動物等を意味する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施例を示す
が、これに限定されるものではない。各測定方法は、下
記のとおりである。なお、測定サンプルとして使用した
中空糸状膜は、すべて十分に水を含浸させた状態のもの
を用いた。中空糸状膜の透水量は、25℃の限外濾過水
を長さ50mmの中空糸状膜のサンプルの内表面から外
表面へ透過させ、その量をリットル/hr・m2 ・at
mで表した。ただし、有効膜面積は内表面換算した。ア
クリロニトリル系重合体の極限粘度は、Journal
of polymer Science(Aー1)第
6巻、147〜157(1968)に記載されている測
定法に準じて、N,Nージメチルホルムアミドを溶剤と
し30℃で測定した。
【0016】
【実施例1】アクリロニトリル91.5重量%、アクリ
ル酸メチル8.0重量%、メタリルスルホン酸ソーダ
0.5重量%からなる極限粘度[η]=1.2の共重合
体16重量%および重量平均分子量9,000のポリビ
ニルピロリドン(BASF社製、K17)12重量%
を、Nーメチルー2ーピロリドン54重量%とプロピレ
ンカーボネート18重量%の混合溶剤に溶解して、均一
溶液とした。この溶液を60℃に保ち、ポリエチレング
リコール(関東化学社製 PEG200)95重量%と
水5重量%との混合溶液(20℃で61cp)からなる
内部液とともに、紡口(2重環状ノズル0.5mm−
0.7mm−1.3mm)から吐出させ、20mmのエ
アギャップを通過させて80℃の水からなる凝固浴に浸
漬し、凝固を完結させた。この時、紡口から凝固浴まで
を円筒状の筒で囲み、筒の中のエアギャップの湿度を1
00%、温度を60℃に制御した。紡速は、10m/分
に固定した。
【0017】得られた中空糸状膜は、膜の両表面に緻密
層を有するスポンジ構造の膜であった。膜の両表面を電
子顕微鏡観察したところ、膜内表面には0.2μm〜
0.9μmの円形状あるいは楕円形状の孔が観察され
た。また、膜性能は、内/外径=0.8/1.2(m
m)、膜の透水量は500リットル/hr・m2 ・at
mであった。この中空糸状濾過膜を用い、有効膜面積
0.15m2 のモジュールを作成した。このモジュール
に膜外表面側から濁度3の河川表流水を、20℃、平均
濾過圧0.15kgf/cm2 にて供給した。供給水の
10%は濃縮水としてモジュールの外へ排出した。ま
た、濾過60分毎に1分間、膜濾過水を膜内表面側から
濾過する逆洗操作(濾過圧:0.4kgf/cm2 )を
加えてモジュールを運転した。膜濾過水の透水量は、3
00リットル/hr・m2 ・atm(膜面積は膜内表面
換算)で安定した。
【0018】この時、河川表流水中には、Zooglo
ea ramigera(1.0μm×2.0〜4.0
μm)、Sphearotilus natans
(1.0μm×2.0〜6.0μm)等の細菌類および
Aspidisca costata(31μm×22
μm)、Vorticella microstoma
(54μm×32μm)等の原生動物が存在していたが
濾水中には皆無であった。
【0019】
【比較例1】実施例1に用いたポリマーと紡口を用い、
特公昭52ー15072号公報実施例1に準拠して、内
/外径=0.8/1.4(mm)、膜の透水量が200
リットル/hr・m2 ・atmの膜を得た。得られた中
空糸状膜は膜の両表面に緻密層を有するが、膜の外表面
から内表面に向かって連続的に孔径が変化していない構
造であった。膜の両表面を電子顕微鏡観察したところ、
膜外表面には0.005μm以下の孔が、膜内表面には
0.005μm以下のスリット状の孔が観察された。
【0020】この中空糸状膜を用い、有効膜面積0.1
5m2 のモジュールを作成した。このモジュールを用
い、実施例1と同じ河川表流水を実施例1と同様の運転
条件で濾過した。膜濾過水の透水量は、100リットル
/hr・m2 ・atm(膜面積は膜内表面換算)で安定
した。得られた濾水中には、細菌類、原生動物類は含ま
れていなかった。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、不純物が少なくかつ病
原性微生物等を含まない安全性の高い水を、効率良く得
ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 膜の外表面から内表面に向かって連続的
    に孔径が変化する傾斜構造の膜であって、膜の両表面に
    緻密層を有し、かつ膜の一方の表面に緻密層を貫通して
    開口した複数の孔を有する膜を用いて濾過する事を特徴
    とする、水中から微生物を除去する方法。
JP9241097A 1997-09-05 1997-09-05 水中から微生物を除去する方法 Pending JPH1177041A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7802238B2 (en) 2001-06-22 2010-09-21 Invensys Systems, Inc. Process control script development and execution facility supporting multiple user-side programming languages
JP2013031832A (ja) * 2011-07-06 2013-02-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd 多孔質膜の製造方法および精密ろ過膜

Cited By (3)

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