KR101370689B1

KR101370689B1 - 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법, 및 역삼투막 여과 플랜트

Info

Publication number: KR101370689B1
Application number: KR1020097005972A
Authority: KR
Inventors: 요히또 이또; 세이꼬 간따니; 다다히로 우에무라; 다모쯔 기따데
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2014-03-05
Also published as: ES2575603T3; JPWO2008038575A1; JP2014168779A; CN101522292B; TWI400120B; US20090266762A1; JP5600864B2; EP2067520A1; TW200838601A; WO2008038575A1; AU2007301269A1; AU2007301269B2; KR20090071565A; EP2067520A4; EP2067520B1; CN101522292A

Abstract

본 발명은 역삼투막 여과 플랜트에 있어서, 역삼투막 여과부의 역삼투막 모듈의 바이오파울링 방지를 목적으로 한 살균제의 첨가나, 약품 세정, 전처리 등의 운전 조작을 신뢰성 높고, 고감도, 합리적, 신속하고 간편하게 행할 수 있는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법, 및 역삼투막 여과 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 원수 취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법에 있어서, 역삼투막 여과부 내의 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를 역삼투막 여과부의 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시킨 조건하에 바이오필름 형성 기재를 배치해 두고, 바이오필름 형성 기재 상의 바이오필름량을 1일 내지 6개월에 1회의 빈도로 평가하고, 그 평가 결과에 기초하여 플랜트의 운전 방법을 제어하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법을 제공한다. 특히 바이오필름 형성 기재로서 역삼투막 여과 플랜트에서 사용되고 있는 역삼투막을 사용한다.

역삼투막 여과 플랜트, 역삼투막 여과부, 바이오필름

Description

역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법, 및 역삼투막 여과 플랜트 {METHOD FOR OPERATING REVERSE OSMOSIS MEMBRANE FILTRATION PLANT, AND REVERSE OSMOSIS MEMBRANE FILTRATION PLANT}

본 발명은 역삼투막을 이용하여 해수나 함수(鹹水) 등의 탈염을 행하여 담수를 얻거나, 하폐수 처리수나 공업 배수 등을 정화하여 재이용수를 얻을 때에 바람직하게 이용할 수 있는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법, 및 역삼투막 여과 플랜트에 관한 것이다.

역삼투막을 이용한 막 여과 공정은 해수의 담수화를 비롯하여 많은 산업이나 수처리 분야에서 응용되고, 경합하는 다른 분리 조작에 비하여 분리 성능이나 에너지 효율 등의 면에서 우위성이 실증되어 왔다. 다른 한편으로, 역삼투막 여과 공정에서는 피처리수측(역삼투막 비투과수측)의 막면 상에서 미생물이 바이오필름(biofilm)의 형태로 증식하여, 역삼투막의 조작 압력을 상승시키거나, 역삼투막의 투수량이나 분리 성능을 저하시키는 것, 즉 바이오파울링(biofouling)이 운전상 문제가 되고 있다. 여기서, "바이오필름"이란, 물이 흐를 때에 관벽이나 역삼투막면 상에 형성되는 미생물에 의해 형성되는 구조체로서, 주로 다당류나 단백질 등으로 이루어지는 세포외 중합체 물질과 세균을 포함하는 것으로, 가까운 예로서는 부 엌의 "미끈미끈한 물때" 등이 있다.

바이오파울링의 대책으로서는, 피처리수에 바이오필름의 증식을 억제하는 약제(이하, "살균제"라 함)를 첨가하는 기술이 유효한 수법으로서 많이 제안되어 있다. 예를 들면, 피처리수에 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 또는 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 또는 이들의 염 및 이들의 혼합물을 유효 성분으로 하는 살균제를 첨가하여 바이오필름의 증식을 억제하는 방법(하기 특허 문헌 1)이나, 피처리수에 살균제로서 산이나 은 이온을 첨가하는 방법 등이 개시되어 있다(하기 특허 문헌 2, 3). 이들은 어느 종류의 살균제를 연속 또는 간헐적으로 역삼투막에 접촉시켜 바이오필름의 증식을 억제하는 방법으로서, 그 나름의 효과를 발휘하는 것이다. 그런데, 역삼투막 여과 공정에서 살균제의 첨가 조건의 유효성을 정확하고 간편하게 평가, 검증할 수 있는 방법은 없었다.

살균제의 첨가 조건의 결정 방법에 관한 제안 중 하나로, 원수에 살균제를 첨가하여 분리막(역삼투막)에 공급할 때에, 원수에 포함되는 균수와 원수의 동화가능 유기 탄소[이하, AOC(Assimilable Organic Carbon)라 함]의 농도 및 원수가 갖는 바이오필름 형성 속도를 평가하고, 이들 복수의 원수 수질평가 결과에 따라 살균제의 첨가 조건을 결정하는 방법이 제안되어 있다(하기 특허 문헌 4).

그러나, 실제 운전에 있어서 본 방법을 적용하는 것은 곤란한 경우가 많고, 또한 적용할 수 있었던 경우라도 역삼투막 여과 공정의 운전 안정화에 이르지 못하는 경우가 종종 있어 유용하다고 할 수 있는 수법은 아니었다. 예를 들면, AOC 농도의 측정에서는 용기의 준비나 샘플의 전처리가 번잡하고, 또한 샘플의 보존이 매 우 곤란하기 때문에, 사실상 역삼투막 여과 플랜트 근처에 실험실이 없는 한 실시가 곤란하였다. 또한, 오염의 발생을 원리적으로 100％ 방지할 수 있는 수법은 아니었다. 또한, 측정할 수 있었던 경우라도, AOC 농도는 반드시 바이오파울링의 정도와 정량적으로 상관되는 지표는 아닌 것이 분명해졌다. 예를 들면, AOC 농도가 70 ㎍/L를 초과함에도 불구하고 반년간 안정적으로 운전 가능한 역삼투막 여과 플랜트 등이 있었다.

또한, 특허 문헌 4에서는 AOC 대신에 해수(원수)의 바이오필름 형성 속도를 측정하는 방법이 개시되어 있지만, 실시예로서는 유일하게 해수 중의 취수관 근방에 유리를 침지하고, 거기에 형성되는 바이오필름의 형성 속도를 측정하는 예가 기재되어 있고, 본문 중에도 취수관에 의해 취수되는 해수(원수)에 대하여 분석을 행하는 것이 개시되어 있다. 그런데, 역삼투막 여과 플랜트의 원수 취수부나 전처리부의 처리(염소의 첨가나 응집 모래 여과 등)에 의해 미생물학적 수질은 크게 변화되고, 또한 바이오필름량은 수질뿐만 아니라 물의 흐름의 (강도나 박리 측면에서) 영향을 받는 점 등을 고려하면, 취수 해수(원수)에 침지하는 것은 역삼투막 여과부의 수질 평가의 지점·조건으로서는 부적당하다. 또한, 수질, 수류의 조건이 가령 적절하였다 하더라도, 살균제나 세정제의 유수하가 아닌 지점의 바이오필름 형성 속도 측정만의 결과를 바탕으로 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법을 제어하는 경우, 살균이나 세정 효과를 직접적으로 신속하게 검증할 수 없기 때문에, 신뢰성이 결여된다는 문제가 있었다.

따라서, 살균제의 첨가 조건은 지금까지 실적을 갖는 조건을 답습하거나,경 험칙 등에 기초하여 예측하거나, 바이오파울링과 직면하면서 현장에서 시간을 두고 결정되어, 일반적으로 적용할 수 있는 고감도, 합리적이고 신뢰성이 높고, 간편, 신속한 살균제의 첨가 조건을 결정하기 위한 방법은 없었다. 또한, 살균제의 적용 효과는 오로지 역삼투막 모듈의 압력 손실, 막간 차압, 투수량, 투과수 수질 등의 데이터에 기초하여 판단되었지만, 이것으로는 이들 데이터에서 이상이 검출되었을 때에는 이미 현저한 양의 바이오필름이 형성되어, 살균이나 세정으로 역삼투막 성능을 회복하는 것이 곤란한 경우가 많았다.

바이오파울링의 대책으로서는 살균제를 이용하는 방법 이외에 역삼투막을 세정제를 이용하여 세정하는 기술(약품 세정)도 제안되어 있다. 세정제로서는, 수산화나트륨, 에틸렌디아민-4-아세트산(EDTA) 등의 킬레이트제, 계면활성제 등이나, 살균제로서도 이용되고 있는 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 또는 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 또는 이들의 염 등이 있고, 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용된다. 바이오파울링이 주이지만 무기물도 혼합되어 있는 경우에는 알칼리와 산을 반복 세정하는 것도 행해진다. 약품 세정은 역삼투막 모듈에 세정제를 순환시키거나, 세정제를 포함한 용액에 침지시켜 실시되고, 역삼투막 모듈의 전 계열 또는 일부의 계열에 대하여 실시된다. 여기서, 약품 세정을 실시하는 경우도 살균제를 첨가하는 경우와 마찬가지로, 효과적인 세정제의 선정이나 사용 농도, 1회당 세정 시간, 세정의 빈도 등을 막간 차압, 투수량 등보다 고감도, 합리적, 간편, 신속하게 판정할 수 있는 방법이나 기준이 없었다.

바이오파울링의 대책으로서는, 그 밖에 역삼투막 여과부에서의 바이오필름 발생이 억제되도록 응집 모래 여과, 한외 여과막이나 정밀 여과막에 의한 막 여과, 가압 부상 등의 전처리 설비의 변경이나 전처리 설비의 운전 조건을 변경하는 방법 등도 있지만, 마찬가지로 장치나 운전 조건의 변경이 바이오필름 형성 억제에 미치는 영향을 고감도로 합리적으로 빠르고 간단하게 판정할 수 있는 기술이 없었다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 (평)8-229363호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 (평)12-354744호 공보

특허 문헌 3: 일본 특허 공개 (평)10-463호 공보

특허 문헌 4: 일본 특허 공개 제2002-143849호 공보

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

본 발명은 역삼투막 여과 플랜트에 있어서, 역삼투막 여과부의 역삼투막 모듈의 바이오파울링 방지를 목적으로 한 살균제의 첨가나, 약품 세정, 전처리 등의 운전 조작을 신뢰성 높고, 고감도, 합리적, 신속하고 간편하게 행할 수 있는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법, 및 역삼투막 여과 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법은, 이하 (1) 또는 (2)의 구성으로 이루어진다.

(1) 원수 취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법에 있어서,
상기 역삼투막 모듈의 상류로부터 역삼투막 공급수를, 및/또는 하류로부터 역삼투막 비투과수를 분취하고,
역삼투막 단편을 포함하는 바이오필름 형성 기재를, 출납 용이한 구조의 통수 용기에 수용하고,
상기 통수 용기에 상기 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를 통수하고,
상기 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수는, 상기 바이오필름 형성 기재로서의 역삼투막 단편의 분리 기능층 표면 상을 따라, 또한 상기 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시키고,
바이오필름 형성 기재 상의 바이오필름량을 1일 내지 6개월에 1회의 빈도로 평가하고,
그 평가 결과에 기초하여 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법을 제어하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법.
(2) 원수 취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법에 있어서,
상기 역삼투막 모듈의 상류로부터 역삼투막 공급수를, 및/또는 하류로부터 역삼투막 비투과수를 분취하고,
역삼투막 단편을 포함하는 바이오필름 형성 기재를, 연통된 공간을 갖는 통수 용기에 수용하고,
상기 통수 용기에 상기 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를 통수하고,
상기 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수는, 상기 바이오필름 형성 기재로서의 역삼투막 단편의 분리 기능층 표면 상을 따라, 또한 상기 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시키고,
바이오필름 형성 기재 상의 바이오필름량을 1일 내지 6개월에 1회의 빈도로 평가하고,
그 평가 결과에 기초하여 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법을 제어하고,
바이오필름 형성 기재로서 역삼투막 단편을 사용하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법.
또한, 이러한 본 발명의, 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법 (1) 또는 (2)에 있어서, 보다 구체적으로 바람직하게는, 이하의 (3) 내지 (7)의 구성이 가해지는 것을 특징으로 하는 운전 방법이다.
(3) (1) 또는 (2)에서 바이오필름 형성 기재로서 역삼투막 여과 플랜트에서 사용되고 있는 역삼투막과 동일 소재의 역삼투막 단편을 사용한다.
(4) (1) 내지 (3)의 어느 하나에서 내경 D, 높이 H의 원통형 통수 용기 내에, 내경 D의 원주 이하×H 이하의 크기로 수용되는 역삼투막 단편을 뒤를 원통형 통수 용기 외주부를 향하게 하고, 원주 방향의 물리적 복원력으로 원통형 통수 용기 내에 고정되어 있는 역삼투막의 일부를 잘라내어, 바이오필름 형성 기재의 표면 상의 바이오필름량을 평가한다.
(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에서 역삼투막 여과부의 살균 또는 세정 조건을 제어함과 동시에 동일한 처리를 바이오필름 형성 기재에 대해서도 동시에 실시한다.
(6) (1) 내지 (5)의 어느 하나에서 바이오필름량을 ATP(아데노신삼인산)로 평가하고, 단위면당의 ATP량이 200pg/㎠ 이하가 되도록 플랜트의 운전 방법을 제어한다.
(7) (6)에서 해수 등, 염 농도가 3％ 이상인 원수 중에서 형성된 바이오필름량을 ATP 측정법에 의해 평가하는 방법에 있어서,
a: 바이오필름 형성 기재로부터 회수한 바이오필름을 순수에 현탁하는 공정,
b: 공정 a의 현탁액의 발광량을 루시페라아제 반응을 이용하여 수치화하는 공정,
c: 공정 a의 현탁액의 염 농도를 측정하는 공정,
d: 루시페라아제 반응을 이용한 정량계에 부여하는 염 농도 저해의 상관식, 저해가 없는 조건 하에서의 ATP 농도와 발광량의 상관식, 공정 b, 공정 c의 결과를 이용하여 공정 a의 현탁액의 ATP량을 산출하는 공정,
e: 회수한 바이오필름 형성면의 면적, 현탁한 순수의 액 용적, d에서 얻어진 공정 a의 현탁액의 ATP량의 결과를 이용하여 단위면상의 ATP량을 산출하는 공정을 포함하여 평가를 행하는 것.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 이하의 구성을 갖는 플랜트를 채용한다.
(8) 원수 취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트에 있어서,
역삼투막 여과부 내에서 선두의 역삼투막 모듈보다 상류에서 분지되는 공급수가 흐르는 배관, 및/또는 역삼투막 여과부 내의 역삼투막 모듈보다 하류에서 분지되는 역삼투막 비투과수가 흐르는 배관과,
상기 배관의 하류에 접속된, 바이오필름 형성 기재의 출납이 용이한 구조를 갖는 통수 용기와,
통수 용기의 상류 또는 하류에 접속된 유량 조절 밸브가 구비되어 있고,
통수 용기에는 역삼투막 여과부에서 사용되고 있는 역삼투막과 동일 소재의 역삼투막 단편이 바이오필름 형성 기재로서 수용되어 있으며,
통수 용기에 공급하는 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를, 상기 바이오필름 형성 기재로서의 역삼투막 단편의 분리 기능층 표면 상을 따라, 또한 상기 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시키는 역삼투막 여과 플랜트.
(9) 원수 취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트에 있어서,
역삼투막 여과부 내에서 선두의 역삼투막 모듈보다 상류에서 분지되는 공급수가 흐르는 배관, 및/또는 역삼투막 여과부 내의 역삼투막 모듈보다 하류에서 분지되는 역삼투막 비투과수가 흐르는 배관과,
상기 배관의 하류에 접속된, 바이오필름 형성 기재를 수용하고, 연통된 공간을 갖는 통수 용기와,
통수 용기의 상류 또는 하류에 접속된 유량 조절 밸브가 구비되어 있고,
통수 용기에는 역삼투막 여과부에서 사용되고 있는 역삼투막과 동일 소재의 역삼투막 단편이 바이오필름 형성 기재로서 수용되어 있고,
통수 용기에 공급하는 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를, 상기 바이오필름 형성 기재로서의 역삼투막 단편의 분리 기능층 표면 상을 따라서, 또한 상기 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시키는 역삼투막 여과 플랜트.
(10) 내경 D, 높이 H의 원통형 통수 용기 내에, 내경 D의 원주 이하×H 이하의 크기로 수용되는 역삼투막 단편이, 역삼투막 단편의 분리 기능층측이 내측으로 되도록 수용되고, 역삼투막의 원주 방향의 물리적 복원력으로 원통형 통수 용기 내에 고정되어 있는 (8) 또는 (9)에 기재된 역삼투막 여과 플랜트.

삭제

(11) 해수 담수화용인 (8) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 역삼투막 여과 플랜트.

삭제

<발명의 효과>

본 발명의 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법 및 역삼투막 여과 플랜트를 채용함으로써, 역삼투막 여과 플랜트의 역삼투막 여과부의 역삼투막면 상의 바이오필름량을 정량적으로 감시하는 것이 가능해져, 압력 손실 상승이나 투수량 저하에 이르기 전에 살균 방법이나 역삼투막의 약품 세정 조건, 전처리부의 운전 조건 등 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법을 적정하게 수정하는 것이 가능하다. 바이오파울링 방지 대책을 효과적으로 취할 수 있는 결과, 역삼투막 여과 플랜트 운전의 안정성, 경제성을 대폭 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 바이오필름량의 평가에 대해서도, 종래 기술보다 신뢰성, 간편성, 신속성, 감도를 겸비하여 평가할 수 있다.

또한, 바이오필름량의 평가 결과를 받아, 예를 들면 살균제를 과잉 첨가하거나, 역삼투막의 세정 강도를 너무 강하게 하는 등, 살균이나 세정 조건이 너무 강한 경우에 필요 이상으로 약액비를 사용하는 사태를 회피할 수 있다. 또한, 살균이나 약품 세정이 약하기 때문에, 세정에 의해 성능이 거의 회복되지 않을 정도까지 역삼투막 모듈이 파울링되는 사태를 회피할 수 있기 때문에, 막 모듈의 수명이 연장되고, 막의 교환비도 감소시킬 수 있다.

또한, 내성균의 출현 등으로 살균이나 약품 세정 효과가 저하되었거나, 또는 효과가 없는 데도 살균제나 세정제를 계속 사용하는 경우에 대해서도 효과가 저하된 것 또는 없는 것을 인식하는 것이 가능해져, 사용 약제의 변경 등에 의해 살균이나 역삼투막의 약품 세정의 조건의 변경을 합리적으로 실시하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 해수 담수화 역삼투막 여과 플랜트의 흐름도이다.

도 2는 바이오필름 형성 평가 장치의 모식도이다.

도 3은 바이오필름 형성 기재(테플론(등록상표) 링)이다.

도 4는 링훅이 달린 스테인리스 봉에 중첩된 링형 바이오필름 형성 기재이다.

도 5는 바이오필름 형성 기재(역삼투막 시트)이다.

부호의 설명

1: 취수관

2: 취수 펌프

3: 차아염소산 용액 저장조

4: 응집제 용액 저장조

5: pH 조정 용액 저장조

6: 모래 여과 장치

7: 중간조

8: 보안 필터

9: 아황산수소나트륨 용액 저장조

10: 살균제 용액 저장조

11: 역삼투막 모듈

12: 역삼투막 투과수 수조

13: pH 조정 용액 저장조

14: 칼슘 용액 저장조

15: 세정제 용액 저장조

16a: 바이오필름 형성 기재를 수용한 통수 용기

16b: 바이오필름 형성 기재를 수용한 통수 용기

16c: 바이오필름 형성 기재를 수용한 통수 용기

17a: 역삼투막 여과부 내에서 선두의 역삼투막 모듈보다 상류에서 분지되는 배관

17b: 살균제 및 세정제 첨가 지점보다 하류이고 역삼투막 여과부의 선두의 역삼투막 모듈보다 상류에서 분지되는 배관

17c: 역삼투막 모듈보다 하류에서 분지되는 역삼투막 비투과수가 흐르는 배관

18: 투과수 송수관

19: 유량 조절 밸브

21: 차아염소산 용액 공급 펌프

22: 응집제 용액 공급 펌프

23: pH 조정 용액 공급 펌프

24: 아황산수소나트륨 용액 공급 펌프

25: 살균제 용액 공급 펌프

26: pH 조정 용액 공급 펌프

27: 칼슘 용액 공급 펌프

28: 세정제 용액 공급 펌프

29: 고압 펌프

30: 송액 펌프

31: 역삼투막 비투과수 무해화 용액 저장조

32: 역삼투막 비투과수 무해화 처리조

33: 역삼투막 비투과수 배수관

34: 역삼투막 비투과수 무해화 용액 공급 펌프

50: 호스

51: 유량계

52: 원터치식 조인트

53: 통수 용기 개폐부

54: 통수 용기

55a: 테플론(등록상표) 링

55b: 역삼투막

56: 유량 조절 밸브

57: 링훅이 달린 스테인리스 봉

58: 흐름 방향

100: 원수 취수부

200: 전처리부

300: 역삼투막 여과부

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 더욱 상세하게 본 발명의 막여과 공정의 운전 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법은 원수 취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법에 있어서, 전처리를 행한 역삼투막 여과부 내의 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를 역삼투막 여과부의 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시킨 조건하에 바이오필름 형성 기재를 배치해 두고, 바이오필름 형성 기재 상의 바이오필름량을 1일 내지 6개월에 1회의 빈도로 평가하고, 그 평가 결과에 기초하여 플랜트의 운전 방법을 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 이하의 사고 방식에 기초한 것이다.

(a) 역삼투막 모듈의 막면 상에 있어서, 바이오파울링이 발생할 때의 바이오 필름량에 비하여 경미한 양의 바이오필름의 형성은 허용된다.

(b) 역삼투막 모듈의 비투과수측의 막면 상과 동등한 물에 노출된 면 상에 형성된 바이오필름의 양을 평가함으로써, 간접적으로 역삼투막 모듈의 비투과수측의 막면 상의 바이오필름량을 평가, 감시한다.

(c) 상기 (b)의 바이오필름량이 허용 레벨이 되도록, 또한 허용 레벨인 경우에는 보다 경제적이 되도록 평가 결과를 플랜트의 운전 방법에 피드백한다.

이하, 도면을 예시하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명의 내용은 이 도면에 한정되는 것은 아니다. 도 1에, 본 발명을 채용하고 있는 해수 담수화용 역삼투막 플랜트의 흐름을, 도 2 내지 도 5에 바이오필름 형성 평가 장치, 바이오필름 형성 기재의 모식도를 나타낸다.

도 1에 있어서 역삼투막 여과 플랜트는 물이 흐르는 순서를 따라 상류측으로부터 취수관 (1), 취수 펌프 (2), 모래 여과 장치 (6), 중간조 (7), 보안 필터 (8), 고압 펌프 (29), 역삼투막 모듈 (11), 역삼투막 비투과수 배출 유로의 순으로 접속, 구성되어 있다.

상기에 있어서, 취수는 직접적으로 바다의 표층 부분에서 행할 수도 있고, 이른바 심층수를 퍼내어도 상관없다. 또한, 해저 모래층 등을 필터로서 이용하는 삼투취수법에 의해 취수할 수도 있다. 퍼올린 해수는 일단 침전지 등에서 모래 등의 입자를 분리해 두는 것이 바람직하다.

취수 펌프 (2)의 상류 지점에서는 취수관 (1)이나 그의 하류 공정의 배관에서의 바이오필름 형성이나 조개나 해초 등의 바다 서식 생물의 고착을 방지할 목적 으로 차아염소산 용액 공급 펌프 (21)에 의해 살균제로서 차아염소산 용액이 첨가된다. 사용하는 살균제로서는 산화성의 살균제, 예를 들면 유리 염소를 발생시킬 수 있는 약제인 차아염소산나트륨 용액이 일반적으로 이용되고 있지만, 동등한 목적이 달성되는 것이면, 차아염소산 용액 이외의 살균제를 이용할 수도 있다.

취수 펌프 (2)와 모래 여과 장치 (6) 사이의 지점에서는 모래 여과에 의한 고액 분리 촉진용으로 응집제 용액이 첨가된다. 또한, 응집을 효율적으로 행하기 위한 pH 조건의 조정이나, 역삼투막 모듈 (11)의 비투과수측 유로에서의 황산칼슘 등의 스케일 생성을 억제할 목적으로, 황산 등의 pH 조정 용액이 pH 조정 용액 공급 펌프 (23)에 의해 해수에 첨가된다. 응집제로서는 염화제2철이나 폴리염화알루미늄 등을 사용할 수 있다. 전처리로서는 모래 여과 장치 (6) 이외에, 부상 분리 장치, 한외 여과막이나 정밀 여과막, 루스 역삼투막 등의 막에 의한 처리를 행하여도 상관없다. 이 전처리는 하류의 각 공정에 부하를 걸지 않도록 필요한 정도까지 취수 원수를 정제할 목적을 가지며, 취수 원수의 오탁 정도에 따라 적절히 선택하면 좋다.

전처리를 끝낸 취수 원수는 중간조 (7)에 저장되는 데, 이것은 수량 조절 기능이나 수질의 완충 기능을 제공하는 것으로, 필요에 따라 설치된다.

중간조 (7)의 하류에는 이물질 혼입에 의한 고압 펌프 (29)나 역삼투막 모듈 (11)의 파손을 막기 위해, 필요에 따라 보안 필터 (8)이 설치된다.

이어서, 아황산수소나트륨 용액 공급 펌프 (24)에 의해 아황산수소 나트륨 등의 환원제가 첨가된다. 이는, 원수 취수부 등의 상류의 공정에서 산화성 살균제 를 첨가한 경우에 행하는 것으로, 잔류 염소 등이 역삼투막을 열화시키는 것을 막기 위한 것으로서, 동일한 효과를 갖는 것이면, 아황산수소나트륨 용액 이외의 약품을 사용할 수도 있다.

이어서, 살균제 용액 공급 펌프 (25)에 의해 살균제가 첨가된다. 살균제를 첨가하는 장치에 대해서는, 살균제의 첨가 조건을 제어하기 위해, 첨가량이나 첨가 시간, 첨가 빈도 등을 제어할 수 있는 밸브나 펌프를 갖는 제어 기구를 구비하는 것이 바람직하다. 살균제 등의 약제의 첨가 위치는 임의로 결정하면 좋지만, 바람직하게는 보안 필터 (8)의 전 또는 후의 지점이다.

이어서, 고압 펌프 (29)에 의해 가압된 해수는 역삼투막 모듈 (11)로 공급된다.

역삼투막 모듈 (11)의 상류에는 약품 세정을 위해 세정제를 첨가하는 관로가 설치되어 있다. 세정제를 첨가하는 지점은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 세정제의 종류에 따라서는 고압 펌프 (29) 등을 부식시킬 우려가 있기 때문에, 그의 하류가 바람직하다.

역삼투막 모듈 (11)의 공급수는 투과수와 비투과수로 분리되고, 그 중 비투과수는 역삼투막 비투과수 무해화 처리조 (32)에서 pH를 조정하거나, 살균제를 무해화하는 처리를 거친 후, 역삼투막 비투과수 배수관 (33)을 통과하여 바다로 폐기된다.

한편, 역삼투막 투과수는 역삼투막 투과수 수조 (12)에 저장된 후, 예를 들면 하류측에서 pH 조정 용액 공급 펌프 (26)에 의해 pH 조정 용액이, 또한 칼슘 용 액 공급 펌프 (27)로부터 칼슘 용액이 각각 첨가되고, 음료수 기준에 적합한 담수로서 투과수 송수관 (18)로부터 취출된다.

또한, 여기서 역삼투막이란, 공급수 중의 일부의 성분, 예를 들면 용매를 투과시키고 다른 성분을 투과시키지 않는 반투성의 막을 말하며, 이른바 나노여과막이나 루스 역삼투막 등도 포함된다. 소재로서는 아세트산셀룰로오스계 중합체나 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 비닐 중합체 등의 고분자 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 그의 막 구조로서는 적어도 한쪽 면에 치밀층을 갖고, 치밀층으로부터 막 내부 또는 다른 한쪽 면을 향하여 서서히 큰 공경의 미세 구멍을 갖는 비대칭 구조로 하거나, 비대칭막의 치밀층 상에 다른 소재로 형성된 분리 기능층을 갖는 복합막 구조로 할 수도 있다. 막 두께로서는 10 ㎛ 내지 1 mm의 범위 내이면 바람직하다. 대표적인 역삼투막으로서는, 예를 들면 아세트산셀룰로오스계나 폴리아미드계의 비대칭막 및 폴리아미드계나 폴리요소계의 분리 기능층을 갖는 복합막 등이 있지만, 그 중에서도 본 발명에 있어서는 폴리아미드계의 복합막을 이용하면 효과가 높고, 일본 특허 공개 (소)62-121603호 공보나 일본 특허 공개 (평)8-138658호 공보, 미국 특허 제4277344호 명세서에 기재되어 있는 방향족계 폴리아미드 복합막을 바람직한 것으로서 들 수 있다.

또한, 역삼투막 모듈이란, 상기한 역삼투막 등을 실제로 사용하기 위해 하우징에 조립한 것으로서, 평막 형태의 막을 이용하는 경우에는 나선형 모듈이나, 관형 모듈, 플레이트 앤드 프레임형 모듈로 하면 좋다. 상기 중 나선형 모듈은, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)9-141060호 공보나 일본 특허 공개 (평)9-141067호 공 보에 기재된 바와 같이, 공급수 유로재나 투과수 유로재 등의 부재가 조립되어 있어, 용질 농도가 높은 해수를 원수로 이용하거나 고압으로 장치를 운전하는 경우 등에 높은 효과가 있다.

고압 펌프의 운전 압력은 공급수의 종류나 운전 방법 등에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 함수나 초순수 등 삼투압이 낮은 용액을 공급수로 하는 경우에는 0.1 내지 3.0 MPa 정도의 비교적 저압으로, 해수 담수화나 폐수 처리, 유용물의 회수 등의 경우에는 2.5 내지 15.0 MPa 정도의 비교적 고압으로 사용하는 것이, 전력 등의 에너지의 낭비가 없으면서 양호한 투과수의 수질을 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 적당한 공급 압력, 운전 압력을 얻기 위해 임의의 경로에 펌프를 설치할 수 있다.

또한, 역삼투막 여과부의 운전 온도는 0℃보다 낮으면 공급수가 동결되어 사용할 수 없고, 100℃보다 높은 경우에는 공급수의 증발이 발생하여 사용할 수 없기 때문에, 0 내지 100℃의 범위 내에서 적절히 설정하지만, 장치나 역삼투막의 성능을 양호하게 유지하기 위해서는 5 내지 50℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 상세하게는 제조사에서 제공하는 기술 자료의 조건에 따르면 좋다.

역삼투막 여과부의 회수율은 5 내지 98％의 범위 내에서 적절히 설정할 수 있다. 다만, 공급수나 비투과수의 성상, 농도, 삼투압에 따라 전처리 조건이나 운전 압력 등을 고려할 필요가 있다(일본 특허 공개 (평)8-108048호 공보). 예를 들면, 해수 담수화의 경우에는 통상 10 내지 40％, 고효율의 장치의 경우에는 40 내지 70％의 회수율을 설정한다. 또한, 함수 담수화나 초순수 제조의 경우에는 70％ 이상, 나아가 90 내지 95％의 회수율로 운전할 수도 있다.

또한, 역삼투막 여과부에서의 역삼투막 모듈은 1단으로 할 수도 있고, 또한 다단으로 할 수도 있으며, 또한 공급수에 대하여 직렬로 배치하든 병렬로 배치하든 상관없다. 직렬로 배열시키는 경우에는 모듈 사이에 승압 펌프를 설치할 수도 있다.

역삼투막의 비투과수는 압력 에너지를 갖고 있고, 운전 비용의 감소화를 위해서는 이 에너지를 회수하는 것이 바람직하다. 에너지 회수 방법으로서는 임의의 부분의 고압 펌프에 부착한 에너지 회수 장치로 회수할 수도 있지만, 고압 펌프의 전후나, 모듈 사이에 부착한 전용의 터빈 타입의 에너지 회수 펌프로 회수하는 것이 바람직하다. 또한, 조수 장치의 처리 능력은 1일당 수량으로 0.5 내지 100만 m³의 범위 내로 할 수 있다.

역삼투막 여과부의 배관은 가능한 한 체류부가 적은 구조로 하는 것이 바람직하다. 또한, 스케일의 생성을 방지할 목적에서 공급수의 pH는 산성으로 하는 것이 바람직하고, 또한 살균이나 세정제로서 각종 성질의 약제를 사용하는 경우도 상정되기 때문에, 그와 같은 약제가 흐르는 배관이나 밸브, 그 외의 부재에는 스테인리스강이나 2상 스테인리스강 등의 내약품성을 갖는 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 조수 방법은 정밀 여과막을 이용한 액체와 고형분의 분리나 농축, 한외 여과막을 이용한 탁질 성분의 분리나 농축을 행함에 있어서도 적용할 수 있는 것이지만, 특히 역삼투막이나 나노여과막을 이용하여 용해 성분의 분리나 농축을 행하는 데 적합하다. 그 중에서도, 해수나 함수의 담수화, 공업용수의 제조, 과즙 등의 농축, 수도 원수의 제탁, 수도에서의 고도 처리 등에 효과가 크다.

여기서 본 발명의 포인트 중 하나인 바이오필름의 양의 평가 방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서의 원수 취수부란, 취수관, 취수 펌프 등으로 이루어지는 원해수를 플랜트에 취수하기 위한 공정을 가리킨다. 전처리부란, 취수된 해수에 모래 여과 장치 등의 전처리 장치에 의해 처리하여 중간조에 일단 저장하기까지의 공정을 가리킨다. 역삼투막 여과부란, 하나 또는 복수의 역삼투막 모듈과, 전처리를 거친 해수를 역삼투막 모듈에 공급하기 전에 실시되는 일련의 처리 공정을 가리킨다. 여기서, 일련의 처리란, 필요에 따라 임의로 실시되는, 보안 필터에 의한 여과, 아황산수소나트륨 용액 등의 환원제의 첨가, 역삼투막 모듈부의 파울링 방지를 위한 살균제의 첨가, 스케일 방지제의 첨가 등을 가리킨다.

본 발명에서는 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를 평가한다. 도 1에 역삼투막 플랜트의 흐름을 나타낸다. 여기서, 역삼투막 공급수란, 전처리부 (200)보다 하류이고, 역삼투막 여과부 (300) 내에 있고, 역삼투막 모듈 (11)이 복수 있는 경우에는 선두의 역삼투막 모듈 (11)보다 상류의 관로로부터 분취되고, 역삼투막 공급수와 성분이 동등하고 온도가 동일 레벨(-3℃ 내지 +5℃)인 물이다. 역삼투막 모듈 (11)이 단일한 경우에는 그 상류의 관로로부터 분취되고, 역삼투막 공급수와 성분이 동등하고 온도가 동일 레벨(-3℃ 내지 +5℃)인 물이다. 또한, 역 삼투막 비투과수란, 역삼투막 모듈 (11)보다 하류의 관로로부터 분취되고, 적어도 하나의 역삼투막 비투과수와 성분이 동등하고 온도가 동일 레벨(-3℃ 내지 +5℃)인 물이다. 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수의 분취 지점은 중간조 (7)보다 하류이고 보안 필터 (8)보다 상류의 관로, 보안 필터 (8)보다 하류이고 고압 펌프 (29)보다 상류의 관로, 고압 펌프 (29)보다 하류이고 역삼투막 모듈 (11)까지의 관로, 역삼투막 모듈 (11)의 역삼투막 비투과수를 통수하는 관로 중 어디에 설치하든 좋다. 여기서, 분취 지점 중 하나 이상은 살균제나 세정제의 첨가 지점의 하류에 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 살균이나 세정 효과를 직접적으로 신속하게 검증하는 것이 가능해지고, 그 결과, 역삼투막 여과부 (300)을 보다 안정하고 효율적으로 운전하는 것이 가능하다.

여기서, 고압 펌프 (29)보다 하류의 고압의 관로로부터 분취하는 경우, 바이오필름 형성 기재를 수용한 통수 용기 (16b, 16c)로의 통수는 감압 후의 통수하에서 형성되는 바이오필름량의 평가 결과에 기초하더라도, 고압하의 역삼투막 여과부의 운전 제어를 양호하게 행할 수 있음을 발견했기 때문에, 측정시의 안전성, 간편성 등을 고려하여 감압 후에 통수하는 것이 바람직하다. 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수는 배관 (17a, 17b, 17c)로부터 분기되고, 파이프, 호스 등을 이용하여 바이오필름 형성 기재를 수용한 통수 용기 (16)에 통수한다.

도 2 내지 도 5에 바이오필름 형성 평가 장치, 바이오필름 형성 소재의 모식도를 나타내지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것은 아니다.

여기서 말하는 바이오필름 형성 평가 장치란, 바이오필름 형성 기재 (55)를 수용한 통수 용기 (54)와, 통수 용기 (54)의 상류 또는 하류측에 유량 조정 밸브 (56)과 유량계 (51)이 있고, 각각 호스 (50)이나 스테인리스제의 배관 부재로 접속한 것이다. 통수 용기 (54)의 양끝에는 원터치식 조인트 (52)가 설치되고, 바이오필름 형성 평가 장치로부터의 통수 용기의 착탈이 용이한 구조로 되어 있다. 도 1에서는 역삼투막 여과부 (300) 내에서 선두의 역삼투막 모듈 (11)보다 상류에서 분지되는 배관 (17a), 살균제 및 세정제 첨가 지점보다 하류이고 역삼투막 여과부 (300)의 선두의 역삼투막 모듈 (11)보다 상류에서 분지되는 배관 (17b), 역삼투막 모듈 (11)보다 하류에서 분지되는 역삼투막 비투과수가 흐르는 배관 (17c)와 바이오필름 형성 기재를 수용한 통수 용기 (16a, 16b, 16c)가, 배관 부재(도시하지 않음)와 호스 (50)을 이용하여 접속되어 있다.

바이오필름 형성 기재 (55)를 수용한 통수 용기 (54)의 하단부에 설치한, 통수 용기 개폐부 (53)과 유량계 (51)은 배관 부재로 접속되어 있다. 호스와 배관 부재가 서로 겹쳐진 부분은 외주를 호스 밴드로 체결해 두는 것이 바람직하다(도시하지 않음).

여기서, 통수 용기의 형상은 특별히 한정되는 것은 없고, 삼각기등, 사각기둥(직방체), 다각형기둥, 원주 등을 예시할 수 있지만, 역삼투막면 전단 조건이나 물질 수송 조건에 영향을 미치는 수류 조건의 균일성이나 입수 용이성 측면에서, 둥근 관인 컬럼을 바람직한 것으로서 예시할 수 있다. 통수 용기의 내부에는 바이오필름량 측정용 표면을 제공하는 기재를 수용한다. 통수 용기의 적어도 일단은 바이오필름 형성 기재를 출납하기 쉬운 구조로 한다. 여기서 상술한 바와 같이, 예의 연구한 결과, 감압 후의 통수하에서 형성되는 바이오필름량의 평가 결과에 기초하더라도, 고압하의 역삼투막 여과부의 운전 결과와 상관이 있어, 그의 운전 제어를 양호하게 행할 수 있음을 발견했기 때문에, 측정시의 안전성, 간편성 등을 고려하여, 통수 용기로는 감압 후에 통수하는 것이 바람직하다. 고압 펌프보다 하류의 역삼투막 공급수나 역삼투막 비투과수는 감압 후에 통수하는 편이, 바이오필름 형성 기재 상의 바이오필름량을 경시적으로 평가할 때, 통수 용기로의 바이오필름 형성 기재의 출납을 안전, 간편, 신속하게 실시할 수 있어 바람직하다. 호스, 배관 부재, 유량 조절 밸브, 통수 용기 등의 내압성은 통수장의 수압에 견딜 수 있는 것이면 좋고, 플랜트의 레이아웃에도 의존하지만, 통상적으로는 2 kgf/cm²의 내압성, 밀폐성을 구비한 것이면 족하다. 각 접속부는 필요에 따라 밀봉 테이프, 비닐 테이프, 호스 밴드, 에폭시 수지 등으로 보강하면 좋다.

여기서, 통수 용기, 배관 부재, 호스, 유량 조절 밸브의 재질은 상술한 강도 요건을 만족시키는 것이고, 또한 살균이나 약품 세정 등에서 사용되는 약품에 대하여 내성을 갖고, 유기물의 용출이나 흡착이 적은 것이면 어느 것이든 좋다. 통수 용기의 재질은 경질이고 내부의 상태를 확인할 수 있는 투명한 유리나 폴리카보네이트 등을 바람직한 것으로 들 수 있다. 또한, 배관 부재의 재질로서는 테플론(등록상표), 염화비닐, 스테인리스를, 호스의 재질로서는 테플론(등록상표), 폴리염화비닐, 불소 수지 등을 들 수 있다. 호스, 통수 용기의 길이는 조작성이 좋으면 어느 것이든 좋지만, 호스는 짧은 편이 바람직하고, 통수 용기의 길이는 발명자의 경 험으로는 60 cm 정도가 사용하기 쉽다.

통수 용기의 내경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기 선속도의 조건을 실현하기 쉽도록 취수 가능한 유량에 따라 결정하면 좋다.

통수 용기, 바이오필름 형성 기재 및 배관 부재 등의 부재에 차광성이 낮은 부재를 사용할 때에는 조류의 증식을 피하기 위해, 측정 조작일 때 이외에 차광하는 것이 바람직하다.

통수 용기로의 통수량 유량은 바이오필름 형성 기재 수용 후의 통수 용기 내의 선속도가 역삼투막 모듈의 비투과수가 흐르는 막 표면 상의 평균 선속도와 동등해지도록 하는 것이, 비슷한 생육 환경, 전단 환경이 되기 때문에 바람직하다. 예를 들면 나선형식 원주형 모듈의 경우, 역삼투막 비투과측의 유로의 원주축 방향의 단면적을 S, RO 모듈로의 공급수 유량과 비투과수 유량의 평균을 F로 했을 때, 0.3×F/S 이상, 3×F/S 미만, 보다 바람직하게는 0.7×F/S 이상, 1.3×F/S 미만의 속도를 가리킨다. 통수량 유량은 통수 용기 (54)의 상류 또는 하류에 유량계 (51)을 접속시켜 측정할 수도 있고, 일정 시간 동안 물을 회수하여 용적 또는 칭량에 의해 측정할 수도 있다.

바이오필름의 형성에는 온도나 영양소의 농도 이외에, 수력학적 조건이 바이오필름으로의 균이나 유기물, 무기물의 부착, 바이오필름으로부터의 이들 성분의 박리, 바이오필름의 강도 등에 영향을 미치는 것으로 알려지고 있고, 이를 벗어나면 기재 상에 형성되는 바이오필름의 특성이, 역삼투막 모듈의 막면 상에 형성되는 바이오필름과 멀어지게 되어, 역삼투막 모듈의 막면 상의 바이오필름량을 정확하게 평가, 감시할 수 없게 된다. 역삼투막 모듈의 선속도는 역삼투막 모듈의 위치, 운전 조건 등에 따라 다르지만, 일반적으로 5 내지 30 cm/s의 범위이다.

통수 용기의 배치 방향은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 연직으로 배치하고, 액을 연직 방향 상향으로 흘리고, 상단을 통수 용기 개폐부로서 사용하는 편이 바이오필름 형성 기재를 출납하기 쉬워져 바람직하다.

바이오필름량의 측정에 있어서는, 도 1을 예로 하면, 밸브 등에 의해 통수 용기 (54)로의 통수를 정지시키고, 바이오필름 형성 기재 (55)를 수용한 통수 용기의 하류단에 설치한 통수 용기 개폐부 (53)을 열어, 내부의 기재의 일부만 주의 깊게 취출한다. 일부만 취출한 후, 나머지 기재를 넣은 통수 용기 (54)의 하류단에 설치한 통수 용기 개폐부 (53)을 닫고 다시 통수를 개시하고, 취출한 기재 표면의 바이오필름량을 측정한다. 예를 들면, 바이오필름 형성 기재 (55)로서, 도 3에 도시한 바와 같은 테플론(등록상표) 링을 30개 정도 통수 용기 (54) 내에 적재하여 수용하고, 외주면 및 내주면을 평가수가 통과 가능한 구조로 되어 있다. 링은 도 4에 나타낸 한쪽에 링훅이 달린 스테인리스 봉 (57)에 삽입되고, 바이오필름의 평가에 있어서는 봉을 집어 올리고, 필요한 양(통상 2 내지 3개씩) 핀셋으로 취출하여 원주 내표면과 외표면의 바이오필름량을 측정한다.

또한, 바이오필름 형성 기재로서 역삼투막을 이용할 때에는, 도 5와 같이 스트립형의 역삼투막 단편의 분리 기능층 표면(여과시의 원수측)이 내측이 되도록 롤링시키고, 통수 용기 (54)의 내벽을 따르게 하여 통수 용기 (54) 내에 압입 수용한다. 여기서, 내측이란, 통수 용기 (54) 내부의 평가수가 통수하는 부분을 말한다. 역삼투막의 분리 기능층 표면을 평가수가 통수하도록 내벽을 따르게 하여 넣는다. 그리고, 평가에 있어서는 상단을 핀셋으로 집어내어 일정량을 잘라낸 후, 나머지를 재수용하여 통수를 재개한다. 폴리카보네이트제의 투명한 통수 용기 (54)를 이용하여, 통수 용기 내에 역삼투막을 수용하는 경우에는 통수 용기의 축 방향으로 눈금을 치면 매회의 측정시에 잘라내는 면적을 균일하게 할 수 있어 편리하다.

역삼투막 공정에 공급되는 해수과 같이, 미량의 유기물을 포함하는 물의 통수하에서 형성되는 바이오필름량의 평가 방법으로서는 공급 음료수의 수질 평가를 목적으로 동일한 평가 장치를 이용한 바이오파울링 형성 속도 평가법(BFR법)이 제안되어 있다(비특허 문헌 : 딕 팬 델 코이 등, 워터 리서치, 29권, 7호, 1655 내지 1662 페이지, 1995년). BFR법에서는 테플론(등록상표)이나 유리 링을 유리 컬럼에 연직 방향으로 서로 겹쳐 평가수를 공급하고, 링 표면 상에 형성되는 바이오필름을 정기적으로 평가한다. 바이오필름량 평가시에는 링을 10 ㎖의 물이 들어간 둥근 관에 침지한 후, 소닉하고, 분산된 바이오필름량을 분산액의 ATP량을 정량함으로써 측정하는 방법이 제안되어 있다.

여기서, 당분야에서는 바이오필름량 측정용 기재의 재질은 미생물의 먹이가 되는 유기물의 용출이나 미생물의 증식을 저해하는 물질의 방출 우려가 적은 테플론(등록상표), 유리가 바람직한 것으로 되어 있지만, 비교 검토 결과, 오히려 역삼투막 플랜트의 막면 모니터링 용도에는 역삼투막 여과부에서 사용되고 있는 역삼투막 모듈의 막과 동일한 막을 이용한 경우, 가장 신뢰성이 높아, 고감도로 평가 가능함을 알 수 있었다. 즉, 역삼투막 모듈과 동일한 막을 이용한 경우에 있어서는 초기 바이오필름 형성 시간을 테플론(등록상표)이나 유리를 이용한 경우보다 단축시킬 수 있는 경우가 있어, 조기 검출 면에서 바람직함을 발견하였다. 또한, 동일 공급수를 통수한 테스트에서는 바이오필름이 형성되고 나서는 그의 증가 속도는 역삼투막, 테플론(등록상표), 유리간에는 동등하고, 역삼투막 자신으로부터의 유기물 용출은 평가에 악영향을 미치지 않음을 확인하였다.

후술하는, 가장 바이오필름량 평가에 적합한 ATP 측정 방법에 의해, 바이오필름 형성 기재로서 테플론(등록상표)과 역삼투막을 이용한 경우를 비교한 일례를 나타낸다. 어느 플랜트 시험에 있어서, 동일한 통수 용기 내에 동시에 수납한 테플론(등록상표) 링과 역삼투막을 이용하여 바이오필름 형성량의 증가 속도를 측정하였다. 테플론(등록상표) 링은 링훅이 달린 스테인리스 봉을 들어 올려, 링 1개를 핀셋으로 집어내고, 역삼투막은 끝을 핀셋으로 인출하여 약 40 내지 45×80 내지 90 mm를 잘라내었다. 표면 부착물은 테플론(등록상표) 링의 경우에는 링 1개의 상하 단면을 제외한 외면과 내면의 합계 약 15 cm²를 멸균 면봉 1개로 닦아내고, 역삼투막의 경우에는 절취 후의 통수측 막표면의 반면 약 15 cm²를 멸균 면봉 1개로 닦아내고, 각각 최종 3 ㎖의 증류수(오쯔카 세이야꾸, 주사용, 20 ㎖/개)에 현탁시켜 회수하였다. 링과 역삼투막에 대하여 각각의 회수액의 바이오필름량을 측정하였다. 또한, 나머지 링 1개와 역삼투막 반면에 관해서도, 마찬가지로 각각 면봉으로 바이오필름을 회수하고, 증류수에 현탁시켜 회수한 후, 각각의 회수액의 바이오필름량을 측정하였다. 링과 역삼투막에 대하여 각각 회수액의 바이오필름량 평균 치를 산출하였다.

회수액의 바이오필름량은, 측정 초기에는 모두 바이오필름량이 검출 한계 이하에서 추이하였지만, 역삼투막의 바이오필름량은 운전 35일째부터 약 3.5 pg/cm²/일의 속도로 증가하였다. 한편, 테플론(등록상표) 링의 바이오필름량은 역삼투막보다 느려 운전 47일째부터 증가하였다. 증가 속도는 약 3.5 pg/cm²/일로 역삼투막이 소재의 경우와 동일하였다. 수질이 다소 더러운 다른 플랜트에 있어서, 마찬가지로 시험한 결과에서는 소재에 상관없이 바이오필름 형성 속도, 양은 동일 정도로 추이하였고, 운전 7일째부터는 역삼투막의 바이오필름량이 50 pg/cm²/day로 증가하고, 운전 42일째에는 1500 내지 1750 pg/cm²가 되었다. 또한, 다른 검토에서 비특허 문헌의 기재와 마찬가지로, 유리와 테플론(등록상표)에서는 바이오필름 형성의 기재로서 결과에 차이가 없음을 확인하였다. 이들 결과로부터, 역삼투막 플랜트의 막면 모니터링 용도에는 테플론(등록상표)이나 유리보다 역삼투막 쪽이 응답성이 높아, 보다 빠르게 평가 결과를 알 수 있어, 측정 기간을 단축하는 것이 가능함을 발견하였다. 따라서, 보다 빠르게 플랜트의 운전 조건의 피드백 제어가 가능해져, 바이오필름량 측정용 표면을 제공하는 기재 중에서 역삼투막 여과 공정에 이용되고 있는 역삼투막이 바람직하다.

상기는 수질 평가 실험 결과에 기초하지만, 이하의 이유로부터도 바이오필름 형성 기재로서 역삼투막을 사용하는 것이 바람직하다고 생각된다. 역삼투막의 표 면은 표면 전위 등의 물성이, 역삼투막 공급수의 염 농도, pH, 전처리부에서의 처리, 역삼투막 여과부 내의 역삼투막 모듈 상류에서 첨가되는 약품의 종류나 농도 등 다양한 용액 화학적 환경에 따라 변화하지만, 이들 환경 변화에 대한 응답이 다른 소재를 사용한 경우에 비하여 충실하다. 예를 들면, 폴리아미드성 역삼투막을 이용한 막여과 플랜트에서 산성(pH 3)의 약제를 사용한 경우, 폴리아미드성 역삼투막이면 관능기로서 카르복실산과 아민이 있지만, 카르복실산은 이 pH라면 거의 모두 전하가 없어지고, 또한 아민은 거의 모두 암모늄 이온, 즉 플러스 하전이 되기 때문에, 전체적으로는 플러스 하전이 된다. 반대로, 알칼리성(pH 10)의 약제를 사용한 경우에는 전체적으로 마이너스 하전이 된다. 유리나 테플론(등록상표) 등을 소재로 사용한 경우에는, 표면에 해리 가능한 관능기가 없기 때문에, pH가 변화하더라도 표면 전위의 변화는 거의 없다. 이것은, 바이오필름 형성 초기의 세포와 막의 부착 공정이나, 살균제 사용의 바이오필름의 부착·박리성, 세정 회복성 등에 영향을 미친다. 바이오필름 형성 기재의 소재로서 역삼투막 여과 공정에 이용되고 있는 역삼투막을 사용함으로써, 상기와 같은 표면의 화학적 성질 이외에, 극소의 요철 구조 등의 특징도, 역삼투막 모듈의 막 표면의 상태를 재현하고 있어, 다른 소재를 이용한 경우에 비하여 역삼투막 모듈의 상태를 감시하는 소재로서 신뢰성이 높다는 이점을 갖는다. 역삼투막은 품종에 따라 조성, 표면의 특징이 다르고, pH에 대한 표면 전위 등의 응답성도 다르기 때문에, 단순히 역삼투막뿐만 아니라, 플랜트에서 사용되고 있는 것과 동일한 품종의 막을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 저파울링성 역삼투막을 채용하고 있는 플랜트에서는 저파울링성 역삼투막 을 바이오필름 형성 기재로서 사용하는 것이 바람직하다.

역삼투막을 이용한 경우, 측정의 신속화, 응답성 개선, 신뢰성 향상 효과 이외에 이하의 이점을 갖는다. 소재가 유연하기 때문에, 각종 크기, 형상의 통수 용기에 수용하는 것이 가능하다. 특히, 허용되는 통수 용기로의 통수 수량이나 현장에서 조달 여부 등 통수 용기에 대한 제약 조건에 대하여 용이하게 대응 가능하다. 또한, 통수 용기로서 수류의 균일성, 범용성 측면에서 바람직한 컬럼을 이용한 경우에는 또한 (1) 둥글려서 수용할 수 있다. 복원력이 있기 때문에, 기능면을 내측으로 하여 컬럼에 수용하면 충분한 강도로 배치할 수 있어 고정구가 불필요하다. 고정을 매우 간편하게 행할 수 있어, 녹이나 열화 등에 의한 어긋남이 우려되는 클립이나 접착제 등을 이용한 경우에 비하여 안심이다. (2) 핀셋 등으로 기재를 잡아당겨 일부를 잘라내고, 나머지를 원래로 되돌려 측정을 할 수 있다. 바이오필름의 정도 등에 따라 평가하는 기재의 면적을 조절할 수 있다. (3) 잘라내어 역삼투막의 여과성 등을 평가할 수 있는 등의 이점이 가해진다.

또한, 컬럼에 역삼투막을 수용하는 경우, 분리 기능층 표면(여과시의 원수측)을 평가수가 통수하도록 롤링시키고, 통수 용기의 내벽을 따르게 하여 통수 용기 내에 압입 수용한다. 수용하는 면적은 내경 D, 높이 H의 원통형 통수 용기의 경우, 다소 겹칠 수도 있지만, 크기 내경 D의 원주 이하×H 이하에 들어가는 크기로 하는 것이 쓸데없는 부분이 적어지기 때문에 바람직하다.

바이오필름량의 측정 빈도는 상황에 따라 결정하면 좋고, 매일 행할 수도 있고, 1주일에 1회 정도로 행할 수도 있다. 또한, 간격은 불규칙적일 수도 있고, 규 칙적일 수도 있다. 역삼투막 모듈 공급수나 비투과수는 전처리를 거친 물이기 때문에, 생물 처리 직후의 하수 처리수나 오염된 하천수를 통수한 경우 등과 같이 바이오필름 형성 속도가 극단적으로 높은 것은 생각하기 어렵다. 따라서, 측정 빈도는 1일보다 짧게 하더라도, 작업이 증가하는 노동력에 비해 정보량이 증가하지 않아 효과적이지 않다. 다만, 예를 들면, 살균이나 세정제 등의 효과를 작용 전후에 단시간에 평가하는 경우 등은 그러하지 아니하며, 1일보다 짧은 시간 내에 평가를 행할 수도 있다. 한편, 측정 빈도가 너무 적으면 모니터링의 유효성이 내려가기 때문에, 6개월에 1회 이상은 실시할 필요가 있고, 보다 바람직하게는 1개월에 1회 이상, 더욱 바람직하게는 1주일에 1회 이상이다.

여기서, 바이오필름에는 생명 활동을 하고 있는 박테리아나 불활화된 세균이나 다당류나 단백질 등의 이들의 대사 생성물, 나아가 사체나 핵산 등의 분자가 포함된다. 따라서, 바이오필름의 정량화법으로서는 여러가지 생각할 수 있고, 단백질, 당, 핵산, 세균의 전체 균수, ATP 등으로부터 정량화하는 것이 가능하지만, 이 중에서는 ATP 측정법이 감도, 간편성, 신속성이 우수하고, 휴대용 키트나 시약 등도 시판되고 있기 때문에 특히 바람직하다.

단백질, 당, 핵산의 정량에는 흡광 광도계나 형광 분석 장치 등의 기기가 필요하고, 강알칼리성, 강산성이나 변이원성의 시약을 사용하기 때문에, 현장에서 간편, 신속하게 실시할 수 있는 방법이라 하기 어렵다. 또한, 형성된 바이오필름을 표면으로부터 액체 중에 현탁시키고, 그 현탁액을 이용하여, 배양 가능한 미생물을 콜로니로서 계수하는 한천 배양법도 있지만, 배양 가능한 미생물만을 계수하기 때 문에, 바이오필름에 포함되는 전체 생물수를 평가할 수 없다는 문제가 있다. 분자생물학적인 유전자 정보에 기초한 환경 미생물계의 해석 결과, 바이오필름에 포함되는 미생물 중에서, 한천 배양법으로 분리 배양 가능한 미생물의 비율이 낮은 점 등의 이유 때문에, 콜로니 계수 결과와 바이오필름량 사이의 상관성은 낮거나, 또는 상관성이 없다는 보고가 있다. 또한, 본 방법으로 바이오필름을 평가하기 위해서는 많은 기재나 설비가 필요할 뿐만 아니라, 배양에 일수가 걸려 신속히 평가할 수 없는 등의 문제가 있다. 현미경을 이용하여 균수를 직접 계수하는 방법도 생각할 수 있지만, 바이오필름 중의 균을 분산시키는 것이 곤란하고, 또한 계수도 매우 힘든 작업이다.

한편, ATP 측정법은, 모든 생물이 갖는 생명 활동의 에너지 물질인 ATP(아데노신-5'-삼인산)를 균체로부터 추출하고, 반디의 발광효소 루시페라아제를 이용하여 발광시켜 발광량(RLU: Relative Light Unit)을 측정하는 것이다. 발광량은 ATP량에 비례하기 때문에, 발광량을 측정함으로써 미생물량을 평가할 수 있다. 반응은 기질인 ATP, 루시페린, 산소, 루시페라아제, 보효소 마그네슘 이온 존재하에서 진행되고, 빛이 발생한다. 측정 시간이 수분으로 짧고, 측정 시약도 키트가 시판되고 있다. 또한, 발광 광도계 장치도 검출 감도가 높고, 1 pg/cm²의 농도로 검출 가능하면서 운반 가능하고 기동성이 우수한 것이 시판되고 있다. ATP는 생명 활동과 관련된 물질이기 때문에, 파울링이나 필름 형성이 바이오필름 형성과 인과 관계가 있는지, 즉 미생물 활동에 기초하는지 아닌지 명확히 평가할 수 있다. 바이오 필름 형성이 문제가 되는 현장에서 고감도, 간편, 신속하게 평가 가능하고, 특히 실험실 등으로 되돌릴 필요가 없다. 또한, 한천 배양법 등, 배양에 따른 바이어스도 적어 신뢰성 높게 바이오필름량을 평가할 수 있다(일본 특허 제3252921호).

기재 표면의 바이오필름 중의 ATP의 회수·분산 방법은 회수율이 높고 정량적인 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 효율성이 높은 것을 선택하면 좋고, 취출한 테플론(등록상표) 링이나 유리 링 등의 경질의 기재를 순수에 침지하고, 초음파 파쇄에 의해 바이오필름 파편을 순수 중에 분산시킨 후, 이 액에 ATP 추출용 시약을 첨가하는 방법이 개시되어 있지만, 초음파 파쇄에서는 추출 효율이 나빠, 바이오필름 형성면으로서 최적인 역삼투막을 사용한 경우에 더욱 효율이 저하됨을 알 수 있었다. 그리고, 소재에 견고하게 부착된 바이오필름을 미생물의 생존율에 영향을 주지 않고 측정하는 데 확실하게 박리시켜 회수하는 방법으로서는, 취출한 기재에 부착된 바이오필름을 닦아냄 용구를 이용하여 회수한 후, 닦아냄 용구를 순수에 침지하고, 부착된 바이오필름 파편을 분산시키는 방법이 가장 바람직한 것을 발견하였다. 생존율 저하에 대한 영향이 적은 온화한 초음파 파쇄 처리 조건에서는 각지 플랜트 설치의 바이오필름 회수 효율이 낮아, 초음파 파쇄 처리에 제공한 표면으로부터 닦아냄 용구를 이용하여 바이오필름이 현저한 양으로 회수되는 경우가 많았다.

닦아냄 용구로서는 소 스케일의 분석이 가능하고, 바이오필름 회수 가감을 손의 감촉으로 느낄 수 있어, 바이오필름의 회수에 이용할 뿐만 아니라, 그 후의 바이오필름의 분산이나 액의 혼합에 사용할 수 있고, 무 ATP의 청결한 것이 시판되 어 입수 용이한 이유로부터, 면봉을 특히 바람직한 용구로서 들 수 있다. 이러한 닦아냄법의 경우, 해수 담수화 플랜트 등의 역삼투막 여과 플랜트의 현장에서, 기기가 대형이 되지 않고, 특히 콘센트도 불필요하다. 또한, 닦아내는 면의 면적에 비하여 현탁시키는 액의 액량을 적게 조절함으로써, 고감도 측정에 필요한 농축 조작도 용이하게 실시 가능하다는 이점도 갖는다.

어느 역삼투막 여과 플랜트에서, 통수 용기로부터 통수 개시 2주일 후의 테플론(등록상표) 링(외경 18 mm, 내경 14 mm, 높이 15 mm) 3개를 핀셋으로 회수하여, 초음파 파쇄 방법과 면봉으로 닦아내는 본 방법을 비교하였다. 초음파 파쇄를 이용한 측정에서는 테플론(등록상표) 링 1개를 10 ㎖의 순수에 완전히 침지시키고 초음파로 39 kHz, 2 내지 10분간 처리하여 바이오필름 현탁액을 제조하였다. 한편, 면봉을 이용하여 닦아내는 본 방법에서는 테플론(등록상표) 링 1개의 상하 단면을 제외한 외면과 내면의 합계 약 17 cm²를 멸균 면봉 1개로 닦아내고, 순수 10 ㎖에 현탁시켜 회수하였다. 각각의 바이오필름 회수·파쇄 방법에서 얻어진 바이오필름 현탁액 100 ㎕를 이용하여, 후술하는 ATP 측정에 의해 링 내외 표면당의 ATP 부착량을 측정한 결과, 초음파 파쇄에서는 처리 시간에 상관없이 발광량이 100 RLU 이하에서 정량 곤란하지만, 면봉을 이용한 닦아냄법에서는 RLU가 890 정도로서 측정, 정량이 가능하였다. 또한, 나머지 테플론(등록상표) 링의 약 17cm²를 멸균 면봉 1개로 닦아내고, 순수 1 ㎖에 현탁시켜 마찬가지로 실시한 결과, RLU가 8,500이 되어, 액량을 감소시킴으로써 고감도로 측정할 수 있음을 알 수 있었다.

현탁액의 ATP 측정은 특별히 한정되지 않지만, 시판되고 있는 시약 키트를 이용하는 것이 준비를 포함하여 간편하다. 또한, 발광량의 측정에는 발광 광도계가 필요하지만, 콘센트가 불필요한 콤팩트한 배터리식의 휴대형 장치이면서, 거치형과 동 성능의 고감도의 검출기를 구비한 기기가 시판되고 있어 장려된다. 예를 들면, 측정에 필요한 시약 모두를 포함하는 키트로서는 "루시페르(등록상표) 250 플러스"(기꼬망 제조)가, 또한 휴대형 장치로서는 "루미테스터(등록상표) C-100"(기꼬망 제조)가 있다. 시약 키트에는 루시페라아제(발광 효소)를 포함하는 발광 시약, 인산 완충액 등을 포함하는 발광 시약 용해액, 계면활성제를 포함하는 세포로부터 ATP를 추출하는 시약 등으로 구성된다.

또한, 샘플, 시약의 분주는 소량의 액량을 정밀도 좋게 정확하게 정량할 수 있는 것이면 어느 기기를 이용하든 좋고, 피펫맨(등록상표)(길손 제조, 1000 ㎕용, 200 ㎕용) 등을 예시할 수 있다. 여기서, 샘플이나 시약의 취급에 사용하는 기구는 샘플 이외의 ATP 오염을 막기 위해 멸균 처리한 것을 사용한다. 피펫맨(등록상표)은, 사용하는 칩은 미리 오토클레이브(121℃, 15분)에서 멸균 처리한다.

여기서, 바이오필름을 분산시키는 순수는 증류수, 정제 직후의 역삼투막 정제수, 정제 직후의 이온 교환수, 시판되는 초순수 등의 ATP를 함유하지 않는 것(10 ng/ℓ 이하)을 이용하는 것이, 측정에의 불순물에 의한 오차가 적어 바람직하다. 시판되는 의료용 1회용 증류수도 편리하여 바람직하다. 수돗물을 오토클레이브 멸균하여 사용할 수도 있다.

샘플을 넣는 튜브 등의 용기도 ATP에 오염되지 않은 청징한 것이면 어느 것 이든 좋지만, 미리 멸균을 완료한 것을 사용할 수도 있고, 비멸균품을 오토클레이브하여 사용할 수도 있다. 또한, "루미테스터(등록상표) C-100"에는 발광 정량용으로 무 ATP의 셀 "루미튜브(등록상표)"(기꼬망 제조, 3 ㎖용)가 시판되고 있어, 본 셀을 통일적으로 사용할 수 있다. 한번 사용한 칩이나 튜브, 용기류는 1회용이 바람직하지만, 세정, 멸균 후에 재사용할 수도 있다.

측정용 튜브에 순수를 분주하고, 역삼투막에 부착된 바이오필름을 닦아낸 면봉을 1 내지 2분씩 침지, 교반하여 현탁액을 얻는다. 이 조작은 1회 실시할 수 있지만, 정확한 값을 얻기 위해, 닦아낸 바이오필름을 가능한 한 많이 면봉으로부터 분산·현탁시키기 위해, 1회째의 액에 분산·현탁시킨 면봉을, 다른 액에 침지, 교반하는 것을 반복하고, 수회로 나누어 실시하는 편이 정확한 값이 얻어지고, 값 자체가 안정화되기 때문에 바람직하다. 면봉으로 닦아내는 면적, 액량에도 의존하지만, 면봉으로 15 cm² 정도의 면적을 닦아내고, 1 ㎖의 물에 분산시키는 경우, 3회이면 거의 값이 일정화되고, 1회만 행한 경우에는 3회 실시한 경우의 약 반의 값이 된다.

제조한 현탁액의 발광량 측정은 정확하게 측정할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 키트를 사용한 경우에는 그의 사용법에 준거하여 실시하면 좋다. 예를 들면, "루시페르(등록상표) 250 플러스", "루미테스터(등록상표)-100"를 사용했을 때에는 현탁액을 측정용 튜브에 100 ㎕씩 분주하고, ATP 추출 시약을 100 ㎕ 넣고, 20초 후에 발광 시약 100 ㎕를 넣어 휴대형 분석 장치 "루미테스터(등록상표) C-100"(기꼬망 제조)으로 발광량을 측정하면 좋다. 미리, 기지된 ATP 농도의 액에서의 발광량(RLU)을 평가하고, ATP 농도와 발광량의 상관식을 얻어 둔다. 또는, 제조사에서 제공하는 상관식 데이터를 채용하면 좋다. 바이오필름 현탁액의 발광량이 얻어지면, 상관식에 의해 ATP량으로 환산한다. 회수한 바이오필름 형성면의 면적, 현탁한 증류수의 액 용적, 환산한 ATP량의 결과를 이용하여 닦아냄면 상의 단위 면적당 ATP량(pg/cm²)을 산출한다. 샘플을 희석한 경우에는 희석도를 고려한다.

여기서, ATP 측정을 이용한 평가법은 우수한 방법이지만, 측정에 사용하는 효소 루시페라아제는 염에 의해 강하게 저해를 받아, 미량의 염화물 이온의 존재하에서는 검출 감도가 저하된다는 문제가 있다. 발광량의 상대비는 염화물 이온을 포함하지 않는 경우에 대하여, 식염 농도 1％에서 약 30％, 0.5％에서 약 50％, 0.1％에서 85％ 정도이다. 따라서, 해수의 통수하에 형성된 바이오필름을 담수에 현탁한 액이라도 저해의 영향을 받아, 공정이나 플랜트 지점에 상관없이 정확한 평가를 위해 염 저해의 영향을 배제할 필요가 있다.

바이오필름 현탁액을 필터 여과하여 집균한 후, 염을 포함하지 않는 순수에 재현탁하여 염 농도를 감소시키는 방법도 생각할 수 있지만, 필터 여과하는 방법의 경우, 필터 여과기재를 준비해야만 하고, 또한 필터 여과를 행한 후 바이오필름을 필터로부터 재현탁시키는 공정이 필요하기 때문에, 준비, 측정 조작 모두 번잡해지고 시간도 걸린다. 또한, 바이오필름의 성상에 따라서는 여과한 막에 미생물이나 ATP가 잔류할 가능성이 있어, 회수 효율이 나쁜 경우가 있는 등의 문제가 있다. 소량의 경우에는 손실의 영향도 크다. 다른 방법으로서, 샘플에 기지 ATP 용액을 첨가하고, 저해가 있는 상태에서의 발광량을 얻음으로써, 얻어진 샘플 ATP 농도를 저해가 없는 ATP 농도로 환산하는 내부 표준법도 있다. 그러나, 이 방법으로, 예를 들면 해수 담수화 플랜트의 공정에서와 같이 다지점에서 염 농도가 각각 다른 샘플을 측정하는 경우, 샘플마다 저해가 있는 상태에서 기지 ATP 용액을 첨가한 샘플수가 가해지기 때문에, 적어도 배 이상, 측정 샘플 총수가 늘어나게 되어 번잡해져 측정 시간이 걸린다.

예의 검토한 결과, 미리 염 농도가 발광량에 미치는 영향에 관한 상관식을 얻어 두고, 바이오필름 현탁액의 염 농도를 도전율계로 측정하고, 상술한 상관식을 바탕으로 염 저해의 영향을 배제한 순수한 ATP 농도를 신속, 간편하게 보정할 수 있음을 발견하였다. 여기서, 도전율 측정 방식에는 센서 침지형이나 액을 적하하는 평면 센서형이 있지만, 적은 액량 규모로의 측정에서 바이오필름 현탁액량이 적은 경우에는, 미량 샘플을 적하하여 측정 가능한 평면 센서형을 이용하는 것이 바람직하다. 액을 적하하는 평면 센서형 기기로서는 전지 내장식의 호리바 세이사꾸쇼 제조의 "Twin cond EH-173" 등을 예시할 수 있다. 미리, 기지 농도의 인공 해수 또는 식염수를 200 내지 250 ㎕ 정도 평면 센서 상에 올려 두고, 수초 후에 검출되는 도전율(mS/cm)을 바탕으로 염 농도와 도전율과의 상관식을 얻는다. 바이오필름 현탁액의 도전율도 마찬가지로 측정하고, 도전율(mS/cm)을 바탕으로 염 농도를 산출하고, 염 농도가 발광량에 미치는 저해의 상관식에 의해 염 저해의 영향을 배제한, 현탁액의 정확한 ATP 농도를 평가할 수 있다.

이상에 언급한 방법으로 최량의 바이오필름 평가 형태인, (1) 바이오필름 형성 소재로부터의 바이오필름의 박리·회수를 면봉 등에 의한 닦아냄 방식으로 행하고, (2) 닦아낸 면봉은 고발광량의 측정이 가능하도록 소량의 담수에 침지·분산시키고, (3) 분산액의 바이오필름량을 휴대형 장치의 발광 광도계를 이용한 ATP 측정에 의해 평가하고, 또한 (4) 해수 담수화 플랜트의 각 공정에서 형성된 바이오필름을 평가하는 경우와 같이, 염을 포함하는 원수의 통수하에서의 바이오필름량을 평가하는 경우에는, 액적하 방식의 평면 센서형 도전율 측정 장치를 이용하여 염 농도 저해의 영향을 보정하는 식의 모든 요건을 만족시킨 방법을 채용한 경우에는, 소량의 샘플, 소량의 시약·기재로 콘센트를 필요로 하지 않고 현장에서 간편·신속하고 정확하게 바이오필름량을 측정하는 것이 가능하다.

바이오파울링이 발생한 역삼투막 모듈 3개의 역삼투막 표면 상의 바이오필름량을 측정한 결과, 단위 면적당의 ATP량은 1,000 내지 2,000 pg/cm² 정도였다. 본 발명을 실시하여, 역삼투막 공급수를 통수하에서 형성되는 바이오필름량이라도 1,500 pg/cm² 정도를 초과하면 플랜트에서 압력 손실의 증가 등이 보이지 않게 되었다.

한편, 3개월 이상의 어느 일정 기간 운전하더라도 압력 손실이 안정적으로 추이한 역삼투막 모듈 5 샘플의 역삼투막 표면 상의 바이오필름량을 측정한 결과, 모두 ATP량이 200 pg/cm² 이하였다. 또한, 막면 모니터가 200 pg/cm² 이하가 되도 록 운전되었던 플랜트의 압력 손실은 안정적으로 추이하였다. 이러한 점에서, 본 발명자들은 바이오필름을 ATP 측정법으로 평가한 경우, ATP량이 200 pg/cm² 이하가 되도록 관리하면 좋다는 지침을 얻기에 이르렀다. 또한, 일시적으로, 예를 들면 1주일에 대략 2일 동안 가령 200 pg/cm²를 초과하는 경우가 있더라도, 정기적으로, 예를 들면 1주일에 5일 이상 바이오필름 형성 기재 (55)의 단위면 상당의 ATP량이 200 pg/cm² 이하가 되도록 플랜트의 운전 방법을 제어하면 동등한 효과가 얻어질 것으로 생각되며, 본 지침을 이러한 사고 방식에 기초하여 운용할 수 있다.

평가 결과를 역삼투막 여과 플랜트의 운전에 피드백하는 방법에 대하여 이하에 예시하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 피드백 방법은 역삼투막 여과부에 바이오필름 형성 평가 장치를 설치하고, 조수 중에 역삼투막 모듈 (11)막면 상의 미생물량을 정량적으로 감시함으로써, 압력 손실 상승이나 투수량 저하로 이르기 전에 전처리부의 운전 조건을 변경하거나, 역삼투막 여과부에서의 살균이나 역삼투막 모듈의 회수율을 변경하는 등, 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법을 적정하게 수정하는 것이다. 또한, 감시 결과를 받아 일부 또는 모든 역삼투막 모듈의 여과 운전을 중지시키고, 세정제에 의해 역삼투막 모듈의 약품 세정을 실시하는 것도 피드백 방법으로 들 수 있다.

평가 결과에 기초하여 역삼투막 여과부의 살균 조건을 제어하는 경우를 예로 하여 구체적으로 나타낸다. 역삼투막 여과 플랜트에서의 조수시에, 바이오필름 형성 평가 장치에서 얻어진 바이오필름량의 결과를 그래프에 플롯한다. 여기서 바이 오필름량이, 관리 기준인 ATP 200 pg/cm²와 비교하여 200 pg/cm²에 육박하는 기세로 증가 경향이 있거나 또는 ATP 200 pg/cm²를 이미 초과한 경우에는, 플랜트에서 실시 중인 살균 조건에 의한 바이오필름 형성 억제 효과가 약하다고 생각되기 때문에, 실시 중의 살균 조건의 강도를 변경한다. 살균 조건의 강도의 변경 방법으로서는 살균제 첨가의 빈도의 증감, 1회의 살균 시간의 증감, 살균제 주입시의 농도의 증감, 살균제의 종류의 변경 등을 들 수 있고, 이들 중 몇개를 조합하여 행할 수도 있고, 어느 하나만을 행할 수도 있다. 바이오필름량이, 관리 기준인 ATP 200 pg/cm²와 비교하여 상당히 낮은 수준에 있는, 구체적으로는 20 pg/cm² 이하인 경우, 살균 조건이 너무 강하여 살균제가 낭비되고 있다고 생각되기 때문에, 살균 조건의 강도를 내리거나, 살균제의 첨가를 일시 정지시킬 수도 있다.

또한, 새롭게 살균제 및 살균 방법을 결정하는 경우에, 단일 평가 장치인 경우에는 살균제 및 살균 방법의 변경 전후에 결과를 비교하여 효과를 판정하면 좋다. 또한, 평가 장치를 복수로 설치하고, 독립적으로 살균 조건을 동시 병행하여 비교 평가하면, 운전 지침이 보다 신속하게 얻어지고, 특히 플랜트 운전 개시시 등에 바람직하다.

바이오필름량의 측정과 그 결과를 받은 살균 조건 변경에 관해서는 메뉴얼로 행할 수도 있고, 또는 자동화하여 실시할 수도 있다.

평가 결과에 기초하여 역삼투막 여과부의 세정 조건을 제어하는 경우도 상술한 살균 조건을 제어하는 경우와 동일하게 실시하면 좋다. 역삼투막 플랜트의 운 전 방법의 제어 방법으로서는 그 밖에 취수부에서의 취수관 (1)의 취수 지점의 변경이나, 차아염소산 용액 첨가 조건의 변경, 전처리부에서의 여과 장치의 변경이나 응집 분리 조건의 변경 등을 들 수 있다.

이하에, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

플랜트 P1에서, 응집 모래 여과 처리한 해수를 원수로 하고, 살균제 주입구, 고압 펌프, 직경 4인치의 가교 방향족 폴리아미드계 역삼투막 모듈 등으로 구성되는 해수 담수화 실험 장치를 2 계열(이하, A 계열, B 계열이라 부름) 설치하였다.

A 계열에는 살균제 주입구 하류, 고압 펌프보다 상류의 관로에 설치된 분기관으로부터 평가수를 채취하고, 바이오필름 형성 평가 장치(내경 2.7 cm, 길이 60 cm의 원주 컬럼×2개, 각 컬럼은 호스로 직렬로 접속)에 유압 호스로 공급, 7.2 ℓ/분의 유량으로 통수하였다. 바이오필름 형성 평가 장치에는 역삼투막 모듈에 사용하고 있는 품종과 동일한 역삼투막을 기재로서 수용하고, 샘플링시에는 역삼투막을 2주일에 1회, 4 내지 4.5 cm씩 잘라내어 역삼투막면 상의 바이오필름량을 ATP로 측정하였다.

살균제 주입구로부터는 살균제 X를 1주일에 1회 1시간 동안 첨가하여 살균을 실시하였다. B 계열에는 이러한 바이오필름 평가 수단을 설치하지 않고, 살균 조건은 동일하게 하여 운전하였다.

ATP 측정에는 휴대형 분석 장치 "루미테스터(등록상표) C-100"(기꼬망 제조) 및 전용 시약 키트 "루시페르(등록상표) 250 플러스"(기꼬망 제조)를 사용하였다. 또한, 샘플이나 시약의 분주에는 피펫맨(등록상표)(길손 제조, 1000 ㎕용, 200 ㎕용)과 오토클레이브(121℃, 15분) 처리한 칩을 이용하고, 분주나 측정에는 측정용 "루미튜브(등록상표)"(기꼬망 제조, 3 ㎖용)를 용기로서 이용하였다. 칩이나 튜브는 1회용으로 사용하였다.

잘라낸 역삼투막면 상의 바이오필름량의 ATP 측정은 다음의 절차로 행하였다. 역삼투막의 표면 부착물을 멸균 면봉으로 닦아내고, 증류수 1 ㎖(오쯔카 세이야꾸, 주사용, 20 ㎖/개)에 현탁시켜 회수하였다. 절취한 역삼투막 표면의 반면 약 15 cm²을 멸균 면봉 1개로 닦아내었다. 면봉으로 바이오필름을 닦아낸 후, 3 단계로 나누어 현탁시키기 위해, 측정용 튜브("루미튜브(등록상표)"를 사용)에 증류수(오쯔카 세이야꾸 제조, 주사용, 20 ㎖/개) 1 ㎖씩 분주한 것을 3개 준비하였다. 1개째의 증류수가 1 ㎖ 분주된 튜브의 물에 바이오필름을 닦아낸 면봉을 1 내지 2분씩 침지하고, 주의 깊게 교반하여 현탁액을 얻은 후, 그 면봉을 순차적으로 2개째, 3개째의 튜브의 물에 침지, 교반하여 3 단계의 현탁액을 준비하였다.

제조한 각각의 현탁액에 대하여, 현탁액을 100 ㎕씩 다른 새로운 측정용의 비어 있는 "루미튜브(등록상표)"에 분주하고, 여기에 ATP 추출 시약을 100 ㎕ 추가로 첨가하고, 20초 후에 발광 시약 100 ㎕를 첨가한 후, 루미테스터(등록상표)로 발광량을 측정하였다. 또한, 100 ㎕의 발광 측정용 분취에 사용한 나머지 현탁액 약 900 ㎕로부터 액을 200 ㎕ 정도 분취하고, 각각 콤팩트 도전율계 "Twin cond EH-173"(호리바 세이사꾸쇼 제조)을 사용하여 도전율을 측정하였다.

측정 종료 후, 3 단계의 현탁액에 대하여, 각각 도전율로부터 염 농도를 산출하고, 염 농도와 발광량의 저해의 상관식으로부터 이 염 농도에서의 발광량 저해율을 산출하고, 저해가 없는 상태에서의 발광량을 구하였다. 이어서, ATP 농도와 발광량의 상관식을 바탕으로 ATP 농도를 산출하였다. 3 단계의 현탁액에 대하여 얻어진 ATP량을 합산하여 샘플 부착물 내의 ATP 총량을 산출하였다. ATP 총량을 긁어낸 면적으로 나누고, 바이오필름 형성 기재 단위면 상당의 ATP량을 구하였다. 측정은 n=2로 행하고, 평균치를 산출하였다.

실험을 개시하고 약 1개월 동안 A 계열, B 계열 모두 압력 손실은 증가하지 않았고, 역삼투막 여과 운전은 안정적으로 추이하였다. 이 때, A 계열에서 설치된 바이오필름 평가부에 설치된 면 상의 ATP 농도는 3회 계속하여 약 100 pg/cm²로 추이하였지만, 1.5개월을 초과하였을 즈음에 250 pg/cm², 340 pg/cm², 480 pg/cm²로 급격히 값이 상승하기 시작하였다.

따라서, A 계열에서는 살균 조건을 강화하고, 살균제 X를 1일에 1회 1시간이 되도록 첨가하는 조건으로 전환하였다. B 계열에서는 압력 손실이 상승하지 않았기 때문에, 살균 조건은 변경하지 않았다.

A 계열의 살균 조건을 전환하여 약 1개월 후부터 B 계열의 압력 손실이 증가하기 시작하고, 최종적으로 압력 손실의 변화가 0.5 MPa에 도달하였다. 그동안, A 계열의 압력 손실은 증가하지 않고 일정하게 추이하였다. 또한, 바이오필름 부착량은 200 pg/cm² 이하였다.

(실시예 2)

응집 가압 부상 처리와 모래 여과 처리한 해수를 원수로 하고, 살균제 주입구, 고압 펌프, 직경 4인치의 가교 방향족 폴리아미드계 역삼투막 모듈 등으로 구성되는 해수 담수화 플랜트 P2에서 본 발명을 실시하였다. 살균제 주입구 하류에 설치된 분기관으로부터 바이오필름 형성 평가 장치 A(내경 1.4 cm, 길이 60 cm의 원주 컬럼 1개)에 2 L/분으로 평가수를 통수하였다. 또한, 살균제 주입구 하류, 고압 펌프로부터 상류의 관로에 설치된 분기관으로부터, 바이오필름 형성 평가 장치 B(내경 1.4 cm, 길이 60 cm의 원주 컬럼 1개)에 2 L/분으로 평가수를 통수하였다. 각각의 바이오필름 형성 평가 장치에는 역삼투막 여과 플랜트의 역삼투막 모듈에 사용하고 있는 품종과 동일한 역삼투막을 기재로서 수용하고, 샘플링시에는 역삼투막을 1주일에 1회, 4 내지 4.5 cm씩 잘라내어, 막면 상의 바이오필름량을 ATP 측정하였다. ATP 측정은 실시예 1에 기재된 것과 동일한 방법으로 행하였다. 살균제 주입구로부터는 살균제 X를 1일에 1회 1시간 첨가하여 살균을 실시하였다.

37일간 운전한 결과, 살균제 주입구 하류에 설치한 바이오필름 형성 평가 장치 A의 바이오필름 부착량은 2.5 pg/cm², 24 pg/cm², 67 pg/cm², 136 pg/cm²였다. 한편, 살균제 주입구 하류에 설치한 바이오필름 형성 평가 장치 B의 바이오필름 부착량은 2 pg/cm², 22 pg/cm², 11 pg/cm², 46 pg/cm²였다.

바이오필름 형성 평가 장치 A의 부착량에 비하여 바이오필름 형성 평가 장치 B의 부착량이 낮게 추이하였기 때문에, 본 플랜트에서의 살균제 X 주입에 의한 바이오필름 부착 억제 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 계속해서 운전을 실시하고, 운전 중지까지의 총 약 2개월간 막 모듈의 압력 손실은 일정하게 추이하여 플랜트를 안정적으로 운전할 수 있었다.

(실시예 3)

모래 여과 처리한 해수를 원수로 하고, 살균제 주입구, 고압 펌프, 직경 4인치의 가교 방향족 폴리아미드계 역삼투막 모듈 등으로 구성되는 해수 담수화 플랜트 P3에서 본 발명을 실시하였다. 고압 펌프보다 상류이고, 살균제 주입구 전후의 관로에 설치된 분기관으로부터, 바이오필름 형성 평가 장치 A(살균제 주입 지점 상류로부터 취수)와 B(살균제 주입 지점 하류로부터 취수)에 각각 5.5 L/분으로 평가수를 통수하였다. 각 바이오필름 형성 평가 장치의 통수 용기로서는 내경 2.7 cm, 길이 60 cm의 원주 컬럼을 이용하였다. 본 플랜트에서는 1주일에 1회, 30분간 살균제 X가 첨가되었지만, 막 모듈의 압력 손실은 1개월에 0.2 MPa를 초과하여 역삼투막 모듈의 빈번한 세정이 필요하게 되었다.

테플론(등록상표) 링을 기재로서 수용하고, 2주일에 1회, 2개씩 취출하여 테플론(등록상표) 링 표면의 바이오필름량을 ATP 측정하였다. ATP 측정은 실시예 1에 기재된 것과 동일한 방법으로 행하였다.

50일간 평가한 결과, 바이오필름 형성 평가 장치 A의 바이오필름 부착량은 390 pg/cm², 912 pg/cm², 1273 pg/cm², 2719 pg/cm²였다. 한편, 살균제가 유입된 바이오필름 형성 평가 장치 B의 바이오필름 부착량은 111 pg/cm², 784 pg/cm², 1490 pg/cm², 3228 pg/cm²였다.

살균제 X의 강도가 약하다고 생각하여 빈도를 1주일에 2회로 늘린 결과, 살균제 X 무첨가에 비하여 첨가계에서는 바이오필름 형성 속도가 약 2할 상승하였다.

이들 결과로부터, 본 플랜트에 있어서, 살균제 X 주입에 의한 바이오필름 부착 억제 효과는 없거나, 또는 오히려 플랜트의 운전을 불안정화시킨다고 생각되었다.

본 결과를 받아, 플랜트의 역삼투막 여과부의 각 역삼투막 모듈을 1주일에 1일 세정제 B로 하룻밤 침지 세정하는 운전으로 전환한 결과, 약품 세정과 동일한 조작을 행한 바이오필름 형성 평가 장치 B의 바이오필름량은 200 pg/cm² 이하로 유지되었고, 역삼투막 모듈의 압력 손실도 감소시킨 후, 안정적으로 추이하게 되었다.

(실시예 4)

플랜트 P4에서, 정밀 여과막 처리한 해수를 원수로 하고, 살균제 주입구, 고압 펌프, 직경 8인치의 가교 방향족 폴리아미드계 역삼투막 모듈 등으로 구성되는 해수 담수화 플랜트에서 본 발명을 적용하였다. 본 플랜트에서는 살균제는 첨가되지 않았다.

살균제 주입구 하류, 고압 펌프보다 상류의 관로에 설치된 분기관으로부터 바이오필름 형성 평가 장치 A에, 역삼투막 비투과수 유로에 설치된 분기관으로부터 바이오필름 형성 평가 장치 B에 각각 2 L/분으로 평가수를 통수하였다. 바이오필름 형성 평가 장치 A, B의 통수 용기 모두 내경 1.4 cm, 길이 60 cm의 폴리카보네이트제 원주 컬럼 1개를 이용하였다.

바이오필름 형성 기재로서는 플랜트에서 사용되고 있는 품종과 동일한 역삼투막을 수용하고, 샘플링시에는 1개월에 1회의 빈도로 역삼투막을 8 내지 9 cm 잘라내어, 표면의 바이오필름량을 실시예 1에 기재된 방법과 동일하게 ATP 측정법에 의해 측정하였다.

120일간 운전한 결과, 바이오필름 형성 평가 장치 A의 바이오필름 부착량은 0.6 pg/cm², 0.7 pg/cm², 14.2 pg/cm², 71 pg/cm²였다. 이 때, 바이오필름 형성 평가 장치 A의 바이오필름을 3 단계로 분산시킨 현탁액의 염 농도는 0.05 내지 0.1％이고, 염 농도에 의한 저해율을 환산하여 부착량을 산출하였다.

한편, 역삼투막 비투과수 유로에 설치된 분기관으로부터 물을 채수한 바이오필름 형성 평가 장치 B에 관해서는, 바이오필름 부착량은 0.6 pg/cm², 5.7 pg/cm², 78 pg/cm², 85 pg/cm²였다. 이 때, 바이오필름 형성 평가 장치 B의 바이오필름을 3 단계로 분산시킨 현탁액의 염 농도는 0.2 내지 0.5％였다. 그동안, 역삼투막 모듈의 압력 손실은 증가하지 않고 안정적으로 추이하였고, 플랜트는 안정 운전 가능하였다.

상기 바이오필름 형성 평가 장치 A 및 B의 결과로부터, 특히 살균제의 첨가 등 운전 조건의 변경을 행하지 않고 플랜트는 안정 운전 가능하다고 생각하여 운전 제어를 행하지 않았다. 실제로 플랜트는 추가로 1개월 안정적으로 운전할 수 있었다.

본 발명을 상세하게 또한 특정 실시 양태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에 있어서 분명하다.

본 출원은 2006년 9월 25일에 출원된 일본 특허 출원(특허 출원 제2006-259286호)에 기초하는 것으로서, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다. 여기에 인용되는 모든 참조는 전체로서 도입된다

본 발명은 역삼투막을 이용하여 해수나 함수 등의 탈염을 행하여 담수를 얻거나, 하폐수 처리수나 공업 배수 등을 정화하여 재이용수를 얻을 때에 바람직하게 이용할 수 있는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법, 및 역삼투막 여과 플랜트를 제공한다.

Claims

원수　취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법에 있어서,

상기 역삼투막 모듈의 상류로부터 역삼투막 공급수를, 및/또는 하류로부터 역삼투막 비투과수를 분취하고,

역삼투막 단편을 포함하는 바이오필름 형성 기재를, 출납 용이한 구조의 원통형 통수 용기 내에 구부려 넣고, 원주 방향의 물리적 복원력만으로 고정하여 수용하고,

상기 통수 용기에 상기 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를 통수하고,

상기 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수는, 상기 바이오필름 형성 기재로서의 역삼투막 단편의 분리 기능층 표면 상을 따라, 또한 상기 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시키고,

바이오필름 형성 기재 상의 바이오필름량을 1일 내지 6개월에 1회의 빈도로 평가하고,

그 평가 결과에 기초하여 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법을 제어하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법.
원수 취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법에 있어서,

상기 역삼투막 모듈의 상류로부터 역삼투막 공급수를, 및/또는 하류로부터 역삼투막 비투과수를 분취하고,

역삼투막 단편을 포함하는 바이오필름 형성 기재를, 연통된 공간을 갖는 원통형 통수 용기 내에 구부려 넣고, 원주 방향의 물리적 복원력만으로 고정하여 수용하고,

상기 통수 용기에 상기 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를 통수하고,

상기 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수는, 상기 바이오필름 형성 기재로서의 역삼투막 단편의 분리 기능층 표면 상을 따라, 또한 상기 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시키고,

바이오필름 형성 기재 상의 바이오필름량을 1일 내지 6개월에 1회의 빈도로 평가하고,

그 평가 결과에 기초하여 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법을 제어하고,

바이오필름 형성 기재로서 역삼투막 단편을 사용하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 바이오필름 형성 기재로서의 역삼투막 단편이 역삼투막 여과 플랜트에서 사용되고 있는 역삼투막과 동일 소재인 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 내경 D, 높이 H의 원통형 통수 용기 내에, 내경 D의 원주 이하×H 이하의 크기로 수용되는 역삼투막 단편을 역삼투막 단편의 분리 기능층측이 내측으로 되도록 원통형 통수 용기 내에 구부려 넣고, 원주 방향의 물리적 복원력으로 원통형 통수 용기 내에 고정되어 있는 역삼투막의 일부를 잘라내어, 바이오필름 형성 기재의 표면 상의 바이오필름량을 평가하는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법의 제어가 역삼투막 여과부의 살균 조건 또는 세정 조건의 제어이며, 동일한 제어 조건으로 바이오필름 형성 기재를 처리하는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 바이오필름량을 ATP(아데노신삼인산)로 평가하고, 단위면당의 ATP량이 200pg/㎠ 이하가 되도록 플랜트의 운전 방법을 제어하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법.
제6항에 있어서, 염 농도가 3％ 이상인 원수 중에서 형성된 바이오필름량을 ATP 측정법에 의해 평가하는 방법에 있어서,

a: 바이오필름 형성 기재로부터 회수한 바이오필름을 순수에 현탁하는 공정,

b: 공정 a의 현탁액의 발광량을 루시페라아제 반응을 이용하여 수치화하는 공정,

c: 공정 a의 현탁액의 염 농도를 측정하는 공정,

d: 루시페라아제 반응을 이용한 정량계에 부여하는 염 농도 저해의 상관식, 저해가 없는 조건 하에서의 ATP 농도와 발광량의 상관식, 공정 b, 공정 c의 결과를 이용하여 공정 a의 현탁액의 ATP량을 산출하는 공정,

e: 회수한 바이오필름 형성면의 면적, 현탁한 순수의 액 용적, d에서 얻어진 공정 a의 현탁액의 ATP량의 결과를 이용하여 단위면상의 ATP량을 산출하는 공정이 포함되어 있는 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법.
원수 취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트에 있어서,

역삼투막 여과부 내에서 선두의 역삼투막 모듈보다 상류에서 분지되는 공급수가 흐르는 배관, 및/또는 역삼투막 여과부 내의 역삼투막 모듈보다 하류에서 분지되는 역삼투막 비투과수가 흐르는 배관과,

상기 배관의 하류에 접속된, 바이오필름 형성 기재의 출납이 용이한 구조를 갖는 원통형 통수 용기와,

원통형 통수 용기의 상류 또는 하류에 접속된 유량 조절 밸브가 구비되어 있고,

원통형 통수 용기에는 역삼투막 여과부에서 사용되고 있는 역삼투막과 동일 소재의 역삼투막 단편이 바이오필름 형성 기재로서 구부러져 들어가 원주 방향의 물리적 복원력만으로 고정되어 수용되어 있으며,

원통형 통수 용기에 공급하는 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를, 상기 바이오필름 형성 기재로서의 역삼투막 단편의 분리 기능층 표면 상을 따라, 또한 상기 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시키는 역삼투막 여과 플랜트.
원수 취수부, 전처리부, 역삼투막 모듈을 갖는 역삼투막 여과부를 이 순으로 갖는 역삼투막 여과 플랜트에 있어서,

역삼투막 여과부 내에서 선두의 역삼투막 모듈보다 상류에서 분지되는 공급수가 흐르는 배관, 및/또는 역삼투막 여과부 내의 역삼투막 모듈보다 하류에서 분지되는 역삼투막 비투과수가 흐르는 배관과,

상기 배관의 하류에 접속된, 바이오필름 형성 기재를 수용하고, 연통된 공간을 갖는 원통형 통수 용기와,

원통형 통수 용기의 상류 또는 하류에 접속된 유량 조절 밸브가 구비되어 있고,

원통형 통수 용기에는 역삼투막 여과부에서 사용되고 있는 역삼투막과 동일 소재의 역삼투막 단편이 바이오필름 형성 기재로서 구부러져 들어가 원주 방향의 물리적 복원력만으로 고정되어 수용되어 있으며,

원통형 통수 용기에 공급하는 역삼투막 공급수 및/또는 역삼투막 비투과수를, 상기 바이오필름 형성 기재로서의 역삼투막 단편의 분리 기능층 표면 상을 따라, 또한 상기 역삼투막 모듈 내의 비투과수 선속도와 동등한 선속도로 유수시키는 역삼투막 여과 플랜트.
제8항 또는 제9항에 있어서, 내경 D, 높이 H의 원통형 통수 용기 내에, 내경 D의 원주 이하×H 이하의 크기로 수용되는 역삼투막 단편이, 역삼투막 단편의 분리 기능층측이 내측으로 되도록 수용되고, 역삼투막의 원주 방향의 물리적 복원력으로 원통형 통수 용기 내에 고정되어 있는 역삼투막 여과 플랜트.
제8항 또는 제9항에 있어서, 해수 담수화용인 역삼투막 여과 플랜트.